JP2011147105A

JP2011147105A - 線状光源

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Publication number: JP2011147105A
Application number: JP2010218198A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Kamei; 宏市亀井; Minoru Shigoku; 稔至極; Yoshihisa Yokogawa; 佳久横川; Yoshihiro Kanehata; 祥寛金端
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: US20110149590A1; TW201139939A; CN102121675A; JP5533505B2

Abstract

【課題】原稿配置用ガラスの深度方向の照度差が少なく、読み取り対象となる原稿の高さが変わっても、原稿に対して複写された像のコントラストが大きく変わることが無い原稿読み取り装置を実現できる線状光源を提供する。
【解決手段】この発明の線状光源は、略棒状の導光体の端部にＬＥＤを配置した線状光源において、前記導光体は、光出射面を含む略円弧状の上部と、この上部に対向して形成される光反射面を含む平面状の下部と、該上部と該下部とをつなぐ側部が、それぞれ長手方向に伸びるように形成されており、前記下部、及び、前記側部の少なくとも一方の全体に亘って、当該導光体の外側に空気層を介して拡散反射部材を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、原稿照明装置に用いられる線状光源に関する。特に、ＬＥＤを導光体の端部に配置した線状光源に関する。

従来から原稿照明装置の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した技術が知られている。この技術には、ＬＥＤを原稿面の幅方向全体に亘って複数個配置させたアレー型のものと、透光性の樹脂等からなる導光体の端部にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの放射光を導光体に伝搬させるタイプの二つに分かれている。最近では、ＬＥＤの出力が高くなりつつあることから導光体を用いたタイプが注目されている。

導光体を用いた線状光源としては、例えば、特許２９００７９９号が知られている。この公報には、ＬＥＤを導光体の端部に配置し、ＬＥＤからの放射光を導光体に入射して、導光体の内部を伝搬させ、さらに、導光体に形成された光拡散部で反射、拡散された光を原稿面側に出射する構成が開示されている。

図８は従来の線状光源の構成を示す。線状光源７０は、略円柱状の導光体７１と、この導光体７１の長手方向の端部７３に配置したＬＥＤ光源７２を有する。ＬＥＤ光源７２からの放射光は端部７３から導光体７１に入射する。導光体７１に入射した光は、導光体７１の軸方向に沿って形成された凹部と凸部とからなる反射溝７４によって軸方向全体に亘って反射を繰り返しながら、反射溝７４に対向する光出射面７５から放射される。

特許２９００７９９号公報

ところで、この線状光源を複写機に搭載させる際、線状光源は原稿読取領域に対して斜め方向に配置される。これは、原稿の読取領域直下には、原稿からの反射光をＣＣＤへ取り込むために、密着露光タイプではセルフォックレンズが、縮小露光タイプでは折り返しミラーが、配置される等の機構上の制限によるものである。

図７（ａ）は線状光源６２（以下、単に「光源」とも言う）と原稿配置用ガラス（通称、プラテンガラスであり、以下、単に「ガラス」とも言う）の位置関係を示す。光源６２は、ガラス６１に対して、放射光が集光するガラス６１上の位置（仮想線ａで示したＹ軸の位置）に対して、紙面において左側に配置される。つまり、光源６２の放射光は、原稿面に対して傾いた方向から照射されることになる。また、光源６２には光拡散反射面６３が設けられている。さらに、ガラス６１上には受光素子６５が設置される（小さな長方形の部材）。この受光素子６５が、図示する矢印方向に移動することで、ガラス６１上の照度分布を測定できる。

図７（ｂ）は、受光素子６５により測定された照度分布を示す。同図における縦軸は、ガラス６１上における照度の相対値を示す。具体的には、仮想線ａとの交点ａ１における照度を１００％とした場合の相対強度（％）を示している。横軸はガラス６１上でのＸ軸方向の位置（ｍｍ）を示している。

ここで、仮想線ａをＹ軸とし、仮想線ａとガラス６１の原稿側の交点をＸ軸の原点（０）とし、ガラス６１上の原点を中心に、＋Ｘ方向（紙面での右方向）と−Ｘ方向（紙面での左方向）に受光素子６５を動かし、ガラス側に照射される光の相対強度（％）を測定した（同図の黒丸印）。
また、受光素子６５をＹ軸方向に１ｍｍ持ち上げて、仮想線ａ上の点ａ２において、同様にＸ方向の光の相対強度（％）を測定した（同図の×印）。なお、この場合の相対強度（％）も、上述の場合と同様に、ガラス６１の原稿側であって、仮想線ａとの交点ａ１における光の照度（黒丸印の原点）を１００％とした場合の相対値である。

図７（ｂ）では、図７（ａ）における受光素子６５の位置が、Ｙ軸方向で０ｍｍであって、Ｘ方向も０ｍｍの場合の照度を１００％とし、各測定点での相対強度（％）を測定した。この例では、Ｘ軸が負側では−２．５まで相対強度が増加し、Ｘ＝−２．５ｍｍをピークとして、その後は減少している。また、Ｘ軸が原点より正側の位置では、原点から距離が離れるに従って、相対強度は徐々に減少している。

図７（ｂ）では、図７（ａ）においてＹ＝１ｍｍの時のデータを×印で表している。ここでも基準となる照度は、黒丸印のＸ＝０ｍｍの照度であり、この値を基準にした相対強度で×印の各データを表している。この場合のピーク値は、Ｘ軸が−１．５の場合であり、ピークでの相対強度は黒丸印の場合のピーク値と比べて１０％ほど下がっている。また、Ｘ軸方向の原点を中心に±１ｍｍの範囲で相対強度は、４０％近く変わっている。このように、Ｘ方向の位置によって、また、Ｙ方向の位置によって、照度分布が大きく異なるため、原稿の読取領域内において、正確な複写ができない、といった問題が生じた。

言い換えると、複写対象の原稿を配置するガラスにおける読取領域内において、Ｙ方向（深度方向とも称する）の照度差が大きいために、複写された像のコントラストが、原稿の配置された高さによって変わり、原稿を正確に複写できない、といった問題が生じた。

そこで、本発明が解決する課題は、原稿読み取り面となる原稿配置用のガラスに対して、深度方向の照度差が少なく、かつ、読み取り対象となる原稿の高さが変わっても、ＣＣＤ等の画像取り込み素子に入射する光量差が少なく、原稿に対して複写された像のコントラストが大きく変わることがない読取装置を実現できる線状光源を提供することにある。

この発明の線状光源は、略棒状の導光体の端部にＬＥＤを配置した構成において、前記導光体は、光出射面を含む略円弧状の上部と、この上部に対向して形成される光反射面を含む平面状の下部と、該上部と該下部とをつなぐ側部が、それぞれ長手方向に伸びるように形成されており、前記下部、及び、前記側部の少なくとも一方の全体に亘って、当該導光体の外側に空気層を介して拡散反射部材を設けたことを特徴とする。

また、前記拡散反射部材は、白色の拡散シートから成ることを特徴とする。

さらに、前記拡散反射部材は、半透明の拡散シートと、該拡散シートの背面に配置された鏡面反射体とから構成することもできる。

また、前記拡散反射部材は、半透明の拡散シートと、該拡散シートの背面に配置された白色の拡散シートと、から構成することもできる。

さらに、前記拡散反射部材は、指向性を有する反射面であることを特徴とする。

本発明の線状光源は、導光体の長手方向全体に亘って、拡散反射部材を設けているので、原稿面に照射される光の照度が、原稿面の距離によって変化することなく、原稿を正確に複写することができる。また、拡散反射部材と導光体の間に空気層が介在しているので、導光体から放射される光を拡散する効果を高めることができ、結果として、原稿面の距離（高さ）が変わっても、明細な複写が可能となる。

また、本発明の構成によれば、拡散反射部材として、白色の拡散シートを用いているので高い反射率を確保でき、照度を低下させることなく、拡散光を導光体に入射することができる。結果として、原稿の高さが変わっても、照度低下による影響を受けることなく、明細な複写が可能となる。

また、拡散反射部材が、半透明の拡散シートと、拡散シートの背面に配置された鏡面反射体とから構成されているので、導光体から出た光が拡散された状態で一部透過し、鏡面反射体に入射され、導光体の光軸方向の光の分布が均一化される。これにより、導光体の光軸方向においても、原稿面に照射される光の明暗が少なく、均一した光を照射することができる。

さらには、拡散反射部材が、半透明の拡散シートと、拡散シートの背面に配置された白色の拡散シートから構成されているので、導光体から出た光が拡散された状態で一部透過し、白色の拡散シートで、さらに拡散されて導光体側へ反射される。これにより、導光体の光軸方向においても、原稿面に照射される光の明暗が少なく、より均一化した光を照射することができる。

また、上述の構成に加えて、側部の少なくとも一方に指向性を有する反射面が導光体との間に空気層を介して設けられているので、導光体から出射される光に導光体の中心軸からずれる方向の分布を持った拡散光とすることができる。ガラス上での照度分布を平坦にでき、原稿面の高さが変わっても、照度の相対強度の差が小さくなり、明細な複写が可能となる、といった利点がある。

本発明の線状光源の第１の実施例であって、光軸方向に直交する概略断面図と照度分布を示す図。本発明の第１の実施例の線状光源を原稿照明装置に配置した概略構成図と、原稿配置ガラス上での照度分布を示す図。本発明の線状光源の第２の実施例であって、光軸方向に直交する概略断面図と照度分布を示す図。本発明の第２の実施例の線状光源を原稿照明装置に配置した概略構成図と、原稿配置ガラス上での照度分布を示す図。本発明の線状光源のその他の実施例を示す概略断面図。本発明の線状光源と、該線状光源から放射される光の分布を示す図。従来の線状光源を配置した原稿照明装置の一例と、原稿面での深度差による照度分布を示す図。従来の線状光源の概略形状を示す斜視図。

本発明の線状光源は、略棒状であって、原稿面側に光を出射する光出射面を含む上部と、該上部と対向配置され凹部と凸部からなるプリズム状の反射面を含む下部と、該上部と該下部とをつなぐ側部とから構成されている。また、導光体の下部と、少なくとも一つの側部には、空気層を介して拡散反射部材が配置されている。この拡散反射部材によって、導光体の断面方向の配光分布に偏りを持たせることが可能となる。結果として、原稿面での照度が、原稿の高さが変わったとしても、照度変化を少なくできる、といった効果を有する。

このような構成により、プリズム状の反射面を透過して、導光体外部に漏れ出た光を拡散反射することにより、光軸の断面における光の広がりをなだらかにできる。このため、原稿面の高さがガラスからずれたとしても、ほぼ一定の光を照射することができる。また、コピーする面が照射される光の強弱による濃淡を形成することなく、正確にコピーできるといった利点もある。

図１は本発明の線状光源の第１の実施例を示す。図１（ａ）は、導光体１の軸方向に直交する断面を示した図である。導光体１は、光出射面２を含む上部３と、上部３に対向した下部４と、上部３と下部４とをつなぐ側部５ａ、５ｂ、とから構成される。また、下部４には、凹部と凸部とからなるプリズム状の反射面２３が上部３と対向して設けられている。

下部４と側部５ｂの外側側には、空気層７を介して、拡散反射部材８が配置されている。導光体１と拡散反射部材８は、互いを密着することなく、微少な隙間が形成される。また、拡散反射部材８は、例えば、白色の拡散シートで形成されている。具体的には、二酸化チタンの微細粒子を混入したポリ・エチレン・テレフタレート（ＰＥＴ樹脂）から成る白色拡散シート、例えば、東レ（株）製ルミラーＥ６ＱＤを使用している。同図において、導光体１の中心と、反射面２３の中心とをつなぐ仮想線ｂをＹ軸とし、上部３と仮想線ｂの交点に垂直に交わる仮想線ｃをＸ軸として、受光素子３５を図中矢印方向に移動させて照度分布を測定した。その結果を図１（ｂ）に示す。

図１（ｂ）は、横軸にＸ軸上での位置、縦軸にＸ軸の原点での照度（導光体の正面に放射される光の照度）を１００％とした場合の相対照度（％）を示している。拡散反射部材８が、下部４と側部５ｂに配置されているので、相対照度のピーク位置はＸ＝０ｍｍの位置から右側にずれた位置になっている。

図２（ａ）は、図１（ａ）で示した導光体１を使った原稿照明装置の概略図である。導光体１は支持体１０によって保持されている。導光体１の上部３から放射された光はガラス２１に集光する。さらに、ガラス２１上には、導光体１から放射された光に対する受光素子３５が配置されている。

また、図２（ｂ）は、ガラス２１の照度分布を示している。具体的には、原稿配置側の面をＸ軸とし、導光体１から放射された光が集光する点を通って、Ｘ軸と直交する仮想線をＹ軸とし、Ｙ軸の位置を変えた場合のＸ軸方向の各位置における照度分布を示している。また、図２（ｃ）は、図２（ｂ）におけるＸ＝０付近の円Ａ部分の拡大図である。同図において、実線は、ガラス２１上（Ｙ＝０ｍｍ）の照度分布を表している。また、破線は原稿面がガラス２１から０．３ｍｍ離れた場合を示し、また、点線は原稿面がガラスから１ｍｍ離れた場合の照度分布をそれぞれ示している。

図２（ｂ）または図２（ｃ）より、Ｙ＝０ｍｍと、Ｙ＝１ｍｍの照度の相対強度の差はＸ＝０ｍｍでは４％程度と、従来の照度差（図７（ｂ）のＸ＝０ｍｍの場合の照度差、約１０％）に比べて小さい。また、Ｘ＝±１ｍｍの位置においても、相対強度は、Ｘ＝−１ｍｍでは約３％、Ｘ＝＋１ｍｍでは約１０％と、従来例と比べて小さい。このように、拡散反射部材８を、導光体１の下部４と側部５ｂに設けることで、導光体１から放射される光の分布をピーク値が中心より傾いたものにすることができる。これにより、ガラス２１における光の分布を平坦化できる。特に、ガラス２１から原稿が離れて配置されている場合であっても、光量変化の少ない光照射が可能となり、正確な原稿の複写が可能となるといった効果がある。

図３は本発明の第２の実施例を示す。図３（ａ）に示す導光体３１は、実施例１に示したものと同様の構成であるが、拡散反射部材８の位置が異なっている。具体的には、拡散反射部材８は導光体１の下部４と側部５ａに配置されている。加えて、側部５ｂには、正反射成分が比較的多い指向性を持つ別の拡散反射材２８を具備している。本実施例では、指向性を持つ拡散反射材２８として、例えば、東レ（株）製ルミラーＥ６ＳＶを使用している。また、拡散反射材８には、二酸化チタンの微細粒子を混入したポリ・エチレン・テレフタレート（ＰＥＴ樹脂）から成る白色拡散シート、例えば、東レ（株）製ルミラーＥ６ＱＤを使用している。このような導光体３１の出射面２４から放射される光の照度分布を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）も、図１（ｂ）と同様に、横軸にＸ軸上での位置、縦軸にＸ軸の原点での照度（導光体の正面に放射される光の照度）を１００％とした場合の相対照度（％）を示している。導光体３１設けられた拡散反射部材８が下部４と側部５ａにのみに配置され、且つ、側部５ｂには、別の拡散反射材２８を具備しているので、ピーク位置は図１（ｂ）の場合とは、逆にＸ＝０ｍｍの位置から左側にずれた形状となっている。

図４（ａ）は、図２（ａ）と同様に、導光体３１を原稿照明装置に配置した場合の概略断面図である。原稿照明装置において、ガラス２１上での照度分布を図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）、図４（ｃ）は共に、縦軸は照度の相対強度（％）、横軸は、ガラス２１のＸ軸における照度測定の位置を示している。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した円Ａの部分を拡大した拡大図である。

図４（ｂ）または図４（ｃ）では、Ｙ＝０ｍｍと、Ｙ＝１ｍｍでの照度の相対強度差はＸ＝０ｍｍでは、５％程度と、従来に比べて小さくなっている。また、Ｘ＝±１ｍｍの位置においても、相対強度は、Ｘ＝−１ｍｍでは１％未満、Ｘ＝＋１ｍｍでは約１０％と従来の場合と比べて小さくなっていた。このように、導光体３１に設ける拡散反射部材８を下部４と側部５ａとに設け、さらに、側部５ｂに設けることで、導光体３１から放射される光の分布をピーク値が中心より傾いた分布とすることができ、ガラス２１での光の分布をより平坦化できる。特に、ガラス２１から原稿が離れて配置されている場合であっても、光量変化の少ない光照射が可能となり、正確な原稿の複写が可能となる、といった効果がある。なお、本実施例では、導光体を１本配置した原稿照明装置について説明したが、Ｙ軸を挟んで対象の位置に２本目の導光体を配置すれば、照度がより明るくなり、原稿の高さ方向が変わっても光量変化の少ない光照射を可能にできる。

図５は、本発明の導光体の他の実施例を示す。同図（ａ)に示した導光体は、図１（ａ）に示した導光体１と比べて側部５ｂに設けた拡散反射面８の方向が異なっている。本実施例においては、側部５ｂ側には拡散反射面８はなく、側部５ａの側に拡散反射面８を具備している。この構成により、図１（ａ）の場合と逆の照度分布を実現できる。

同図（ｂ）に示した導光体は、図１（ａ）に示した導光体１の構成に加えて、側部５ａ側に、指向性を具備した拡散反射面２８を配置した場合である。拡散反射面２８の指向性を調整することで、原稿照明装置にあった照度分布を提供できる。

同図（ｃ）に示した導光体は、導光体の下部に拡散反射面８を具備し、下部に隣接する両方の側部５ａ、５ｂには、各々指向性を持つ拡散反射面２８、２９を配置している。拡散反射面２８と拡散反射面２９の指向性はそれぞれ異なり、照度分布を一定方向に偏らせることができる。

同図（ｄ）に示した導光体は、同図（ａ）に示した導光体の側部５ａに配置された拡散反射面が指向性を持つ拡散反射面２８を採用している点が異なっている。

同図（ｅ）に示した導光体は、同図（ｄ）の側部５ａに配置した拡散反射面が側部５ｂに配置されている。
このように、該導光体に配置する拡散反射面の位置や特性によって、照度分布を適宜変化させることができる、といった効果がある。

図６は、本発明の拡散反射面８を種々変えた場合の実施例である。図６（ａ）は、導光体１の下部４側に空気層７を介して、拡散反射面８に二酸化チタンの微細粒子を混入したポリ・エチレン・テレフタレート（ＰＥＴ樹脂）からなる白色拡散シート９を配置した例である。拡散反射面８が、白色の拡散シートであるため、拡散機能を保持したままで、高い反射率を確保できる、といった効果がある。また、導光体１から放射される光の照度分布を合わせて示す。図６（ａ１）は、該下部４にのみ拡散反射面８として該白色拡散シート９を具備した場合の照度分布であって、正面方向への照度を１００％とした相対強度（％）を示している。照度の高い正面方向の光の分布が、広い幅に亘ってなだらかである。このような分布となる該導光体１に一方の側部５ａ、又は、５ｂにも該拡散反射面８を設けることで、原稿配置ガラス上で均一な光を照射でき、原稿の高さ方向が変わっても、正確な複写ができるといった効果がある。

図６（ｂ）には、図６（ａ)に示した白色拡散シート９の代わりに、半透明シート９１を配置し、該半透明シート９１の背面に鏡面反射体９２を設けた場合を示している。また、導光体１から放射される光の照度分布を図６（ｂ１）で示し、図６（ａ）の導光体１の場合の正面の照度を基準値とした相対強度（％）で示している。図６（ｂ１）は、図６（ａ１）と比べて、正面照度は若干下がっているが、光の広がりは同程度であり、広い幅に亘ってなだらかであった。このような分布となる該導光体１に一方の側部５ａ、又は、５ｂにも該拡散反射面８を設けることで、原稿配置ガラス上で均一な光を照射でき、原稿の高さ方向が変わっても、正確な複写ができるといった効果がある。さらには、この構成の場合、導光体１の長手方向である光軸方向にも光の分布が均一化される。これにより、導光体の光軸方向においても、原稿面に照射される光の明暗が少なく、均一した光を照射することができる、といった更なる効果がある。

図６（ｃ）には、図６（ａ)に示した白色拡散シート９に加えて、図６（ｂ）で示した半透明シート９１を導光体１と白色拡散シート９の間に配置した場合である。ここで用いた半透明シートとしては、例えば、（株）きもと社製の２５ＭＢＣ等が使用できる。導光体１から放射される光の照度分布を図６（ｃ１）で示し、図６（ａ）の導光体１の場合の正面の照度を基準値とした相対強度（％）で示している。図６（ｃ１）は、図６（ａ１)、図６（ｂ１）の場合と比べると、正面方向の照度は低下しているが、光の広がりは非常に大きくなっている。正面方向の光の分布が、広い幅に亘ってなだらかであるので、このような分布となる導光体１に一方の側部５ａ、又は、５ｂにも拡散反射面８を設けることで、原稿配置ガラス上で均一な光を照射でき、原稿の高さ方向が変わっても、正確な複写ができるといった効果がある。さらには、導光体１の光軸方向においても、原稿面に照射される光の明暗が少なく、より均一化した光を照射することができる、といった効果がある。

ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ仮想線
１導光体
２光出射面
３上部
４下部
５ａ側部
５ｂ側部
７空気層
８拡散反射面
９白色拡散シート
１０支持体
２０原稿照明装置
２１原稿配置用ガラス
２２線状光源
２３光反射面
２４光出射面
２５ＬＥＤ線状光源用導光体
２８拡散反射面
２９拡散反射面
３１導光体
３５受光素子
６１原稿配置用ガラス
６２導光体
６３拡散反射面
６４反射鏡
９１半透明シート
９２鏡面反射体

Claims

略棒状の導光体の端部にＬＥＤを配置した線状光源において、
前記導光体は、光出射面を含む略円弧状の上部と、この上部に対向して形成される光反射面を含む平面状の下部と、該上部と該下部とをつなぐ側部が、それぞれ長手方向に伸びるように形成されており、
前記下部、及び、前記側部の少なくとも一方の全体に亘って、当該導光体の外側に空気層を介して拡散反射部材を設けたことを特徴とする線状光源。
前記拡散反射部材は、白色の拡散シートから構成されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記拡散反射部材は、半透明の拡散シートと、該拡散シートの背面に配置された鏡面反射体とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記拡散反射部材は、半透明の拡散シートと、該拡散シートの背面に配置された白色の拡散シートとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
前記拡散反射部材は、指向性を有する反射面を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の線状光源。