JP2014235881A - 導光体及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にする。【課題を解決するための手段】導光体１１は、光源１２の照射する光が入射される入射面１８と、主走査方向に延びて入射した光を出射する出射面１７と、出射面１７に対向する位置で主走査方向に延びて入射する光を出射面１７に向けて反射させる複数の光反射パターン１６が形成された反射面１５とを備える。光反射パターン１６は、出射面１７に向かって突出する半楕円体形状とされ、反射面１５での主走査方向における配置位置に応じて、主走査方向からみた側面視での半楕円体形状の高さに対する第１直径の比率を異ならせて形成されている。【選択図】図１０

Description

本発明は、導光体及び照明装置に関し、特に、導光体内に入射した光を出射面に向けて反射させる技術に関する。

複合機等の画像形成装置では、スキャナー等の画像読取装置の光源部として、棒状の樹脂製導光体と、当該導光体の長さ方向側部から導光体内部に光を照射するＬＥＤとを組み合わせたライン光源を採用したものがある。当該光源部は、ラインセンサーの読取に合わせて、読取対象の原稿をライン状に照明する必要がある。このために、導光体から光を出射させる出射面と対向する面に、光反射又は光散乱パターンを設け、そのパターンにより出射面に向けて導光体内に入射された光を偏向させて、ライン状の照明光を原稿に向かう方向に出射させている。

ここで、棒状の導光体とＬＥＤの組み合わせでは、ＬＥＤから直接に光反射又は拡散パターン面で偏向された直接光と、1回以上導光体外周で全反射して光反射又は拡散パターン面で偏向された間接光とでは、照明強度が異なるため、導光体及び出射面の長さ方向の各位置から出射される照明光に均一性が得られない。そこで、特許文献１に示されるように、導光体の断面形状を円形から多角形形状、及び主走査方向に異型にすることで、光反射又は拡散パターン面にＬＥＤからの直接光を入射させない照明ユニットが提案されている。

また、間接光のみで考えた場合、角度の付いた光線の方が、導光体の外周面で全反射しやすく、光反射又は散乱パターンに入射して導光体から出射しやすい。このため、導光体のＬＥＤ入射面から主走査方向（光源部から導光体に入射する光の光軸方向）に遠ざかるほど上記角度が付かないため、原稿照射時の副走査方向（光軸方向に直交する方向）における間接光の照明分布が狭くなっていくという問題がある。これに対しては、下記特許文献２に示されるように、導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更し、光反射又は散乱パターンに入射する光線の角度分布を変え、間接光の副走査方向における照明分布を主走査方向で均一にする照明ユニットが提案されている。

特許第３１７６３１７号公報 特開第２０１０−２７７９４０号

しかしながら、特許文献１に示されるような、間接光のみの照明系では、入射光を1回以上導光体外周で全反射させる必要があるため、ＬＥＤ入射面の近傍にて得られる照明光が殆どないことになる。このため、必要な照明光を得るためにＬＥＤ入射面の近傍から距離が必要となり、読取対象とする原稿のサイズに対して、導光体を長くする必要が生じて装置の小型化の妨げになる。

また、特許文献２に示されるように導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更する場合は、導光体自体を異型にする必要があるため、断面によって形状が異なり、金型が複雑化、さらに成型時に反り等が発生しやすく、装置に組み込み後の姿勢を保持しにくいという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることを目的とする。

本発明の一局面に係る導光体は、内部に入射される光の光軸方向に延びる光透過部材からなり、入射される光を一定方向に反射させる導光体であって、長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、前記光反射パターンは、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記光軸方向からの側面視における、前記半楕円体形状の高さに対する前記光軸方向に直交する方向における第１直径の比率を異ならせて形成されている。

本発明によれば、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 画像読取装置の概略構成を示す内部側面図である。 照明装置を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。 導光体内部の出射面に形成された光反射パターンを示す斜視図である。 出射面に形成された光反射パターンを拡大して示す斜視図である。 半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体を示す図である。 半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。 導光体の主走査方向における光源からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。 半楕円体形状の高さと第１直径との比率を異ならせた各光反射パターンによる出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。 主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さに対する第１直径の比率を主走査方向の各領域で異ならせた光反射パターンを有する導光体を示す斜視図である。 半楕円体形状の高さと第１直径との比率を異ならせた各光反射パターンを示す斜視図である。 主走査方向に対する配置角度が0度から90度の間で異なる各光反射パターンを示す図である。 他の実施形態に係る光反射パターンを有する導光体を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る導光体及びこれを備えた照明装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１Ａに、操作部４７、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び画像読取装置５等を備えて構成されている。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部４７は、操作者への操作案内等を表示する表示部４７３を備えている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス（原稿載置ガラス）１６１に載置された原稿の画像を画像読取装置５が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１２の画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラムと、感光体ドラムへトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）と、帯電装置と、露光装置と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１上にトナー像を形成し、トナー像を１次転写ローラー１２６により、駆動ローラー１２５ａ及び従動ローラー１２５ｂに張架されている中間転写ベルト１２５上に転写させる。

中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム１２１の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１と同期しながら、駆動ローラー１２５ａと従動ローラー１２５ｂとの間を無端走行する。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５ａとのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が、記録紙Ｐ上のトナー像を熱圧着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。

給紙部１４は、複数の給紙カセットを備える。制御部（不図示）は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー１４５を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Ｐを上記ニップ部Ｎに向けて搬送させる。

次に、画像読取装置の構成を説明する。図２は画像読取装置５の概略構成を示す内部側面図である。

画像読取装置５は、図２に示すように、光走査装置７及び撮像ユニット８を備えている。

光走査装置７は、第１光学系ユニット７１と、第２光学系ユニット７２とを備えている。

第１光学系ユニット７１は、照明装置１０と、第１ミラー７１１とを備えている。照明装置１０は原稿の読取面、すなわち上方に向かって光を照射すべく、コンタクトガラス１６１に対向してその下方に配置されている。照明装置１０は、棒状の導光体と、当該導光体の長さ方向端部に配設された光源とを備える（詳細は後述）。照明装置１０は、図２における奥行き方向に延び、当該照明装置１０の延びる方向が原稿読取時の主走査方向である。

第１ミラー７１１は、コンタクトガラス１６１に載置された原稿を照明装置１０が照射した光の原稿読取面での反射光を受けて、水平方向に方向転換させる。第１ミラー７１１は、コンタクトガラス１６１の下方に配置されている。これら照明装置１０及び第１ミラー７１１は、図示しない支持部材に取り付けられている。

第２光学系ユニット７２は、第２ミラー７２１と、第３ミラー７２２とを備えている。第２ミラー７２１は、第１光学系ユニット７１の第１ミラー７１１が反射させた光を受けて、さらに略垂直下方に方向転換させる。第３ミラー７２２は、第２ミラー７２１が反射させた光を、さらに略水平に方向転換させて、撮像ユニット８の方向に導く。これら第２ミラー７２１及び第３ミラー７２２は、図示しない支持部材に取れ付けられている。

なお、第１光学系ユニット７１及び第２光学系ユニット７２に設けられた照明装置１０及び上記各ミラーは、上記主走査方向にコンタクトガラス１６１と略同じ長さで延びる細長い形状とされている。

画像読取装置５の内部には、上記矢印方向に光走査装置７の移動を案内する図略の移動用のレールが設けられている。これにより、第１光学系ユニット７１及び第２光学系ユニット７２を備えた光走査装置７は、コンタクトガラス１６１に載置された原稿の読取面全体の画像情報を読み取るべくコンタクトガラス１６１表面と平行に、副走査方向（主走査方向に直交する方向）、すなわち、図２に示す矢印方向に往復移動可能とされている。

撮像ユニット８は、画像読取装置５の内部下部に固定されている。撮像ユニット８は、光学部材である結像レンズ８１と、撮像素子であるラインセンサー８２とを備えている。第２光学系ユニット７２の第３ミラー７２２によって反射された、原稿の読取面からの反射光は結像レンズ８１に入射する。結像レンズ８１は光路の下流側に設けられたラインセンサー８２の表面上に、当該反射光を結像させる。ラインセンサー８２は、受光した光の光量に応じて当該光量を示す電圧を生成し、すなわち、受光素子が得る光情報を電気信号に変換して、図略の制御部に出力する。このようにして、ラインセンサー８２により、画像読取装置５で読取対象とされる原稿の画像が読み取られる。

次に、画像読取装置５に備えられる照明装置１０を説明する。図３は照明装置１０を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。

照明装置１０は、導光体１１と、光源１２とを備える。

導光体１１は、光源１２から当該導光体１１の内部に入射される光の光軸方向に延びる。導光体１１は、上述したように主走査方向に延びるため、当該光軸方向と主走査方向とは一致している。導光体１１は、例えば樹脂製の光透過部材からなり、反射面１５により、光源１２から入射される光を一定方向（反射面１５に向かう方向）に向けて反射させる。

導光体１１は、入射面１８と、出射面１７と、反射面１５とにより形成されている。

入射面１８は、導光体１１の長手方向における両端部の少なくとも一方の側面が当該入射面とされる。本実施形態では、両端部の一方の側面のみが入射面１８とされる形態を説明する。入射面１８には光源１２が取り付けられている。当該光源１２の照射する光が、入射面１８から導光体１１の内部に入射する。

出射面１７は、主走査方向に延び、導光体１１の一側面をなす。本実施形態では、出射面１７は導光体１１の上面部を形成している。入射面１８から導光体１１の内部に入射した光は、反射面１５で反射されて、当該出射面１７から導光体１１の外部に出射する。

反射面１５は、出射面１７に対向する位置において副走査方向に延びる。本実施形態では、反射面１５は導光体１１の下面部を形成している。反射面１５には、入射する光を出射面１７に向けて反射させる複数の光反射パターン１６が形成されている。反射面１５は、入射面１８から導光体１１の内部に入射した光を、当該光反射パターン１６により出射面１７に向けて反射させる。光反射パターン１６は、導光体１１と同一素材により一体的に形成されている。

光源１２は、例えばＬＥＤ１２１からなる。光源１２は、導光体１１の入射面１８の外面に取り付けられる。本実施形態では、光源１２として、6つのＬＥＤ１２１が設けられた例を示す。光源１２が入射面１８から導光体１１の内部に向けて照射する光の照射方向（光軸方向）は、導光体１１の長さ方向、すなわち、主走査方向である。

次に、光反射パターン１６を説明する。図４は、導光体１１内部の出射面１７に形成された光反射パターン１６を示す斜視図である。図５は出射面１７に形成された光反射パターン１６を拡大して示す斜視図である。

光反射パターン１６は、自身に入射した光を反射及び散乱させる形状パターンである。反射面１５には、副走査方向に複数の光反射パターン１６が並べて列状に形成され、更に、当該複数の光反射パターン１６からなる列が主走査方向に複数並べて形成されている。当該光反射パターン１６の列は、主走査方向において、反射面１５の入射面１８の位置から、入射面１８とは反対側の端部である側面部までの位置に形成されている。

入射面１８から導光体１１の内部に入射した光は、導光体１１に光反射又は散乱パターンがない場合、導光体１１に入射後、導光体１１の外周面を全反射して主走査方向に進み、入射面１８とは反対側の端部まで漏れなく導光される。これでは、入射面１８に設置された光源１２からの光で原稿を照明できないため、出射面１７と対向する反射面１５に光反射パターン１６を形成することによって、副走査方向に当該入射光を反射させるものである。

図５に示すように、それぞれの光反射パターン１６は、出射面１７に向かって突出する半楕円体形状とされている。光反射パターン１６は、一定方向における第１直径Ａが、当該第１直径に直交する第２直径Ｂよりも長い長さに形成されている。例えば、図５に示す光反射パターン１６は、光反射パターン１６は、副走査方向（光軸方向に直交する方向）を上記一定方向としてその第１直径Ａが、主走査方向（光軸方向）の第２直径Ｂよりも長い長さに形成されている。光反射パターン１６を当該半楕円体形状とした場合、入射面１８から導光体１１内部に入射した光が光反射パターン１６で反射すると、出射面１７に向かう反射光と、出射面１７に向かいつつ副走査方向に散乱する反射光とが得られる。

更に、半楕円体形状の当該光反射パターン１６は、半楕円体形状の高さｈと、入射面１８から入射する光源１２からの入射光の光軸の方向（主走査方向）からみた側面視における第１直径Ａとの比率を変化させると、当該比率の変化に応じて、上記反射光が散乱する副走査方向角度の範囲が変化する。なお、当該半楕円体形状の高さは、半楕円体形状の最高部における高さである。

ここで、一般的な導光体の入射面から入射した光が反射面で反射して出射面から出射する場合における副走査方向への拡散について説明する。図６は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体１１０を示す図である。図７は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。

図６に示すように、出射面１７０に向けて突出した逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン１６０が反射面１５０上に形成されている導光体１１０が一般的に知られている。光反射パターン１６０は、導光体１１０と同一素材により一体的に形成されている。このような導光体１１０では、各光反射パターン１６０間の主走査方向におけるピッチ、光反射パターン１６０の高さや幅等を可変させることで、光反射パターン１６０の反射パターン面１６０１が出射面１７０方向に反射させる光の量を調節可能である。このため、主走査方向の各位置に配置される光反射パターン１６０の上記ピッチ、高さ、又は幅等を調整することで、主走査方向の各位置から出射される照明光の均一化が可能である。

しかしながら、ＬＥＤを有する光源１２０は、導光体１１０の全周方向に光を発光する。このため、光源１２０から直接に光反射パターン面１６０１に入射する直接光と、光源１２０から1回以上導光体１１０の外周面で全反射して光反射パターン面１６０１に入射する間接光とが発生する。これら直接光及び間接光は、光反射パターン面１６０１に入射する副走査方向の光線角度がそれぞれ異なる。直接光はＬＥＤから直接に光反射パターン面１６０１に入射する光であるため、光反射パターン面１６０１に対する角度が浅く、出射面から出射される副走査方向での光線角度分布が狭くなる。これに対して、間接光は、全反射により導光体１１０の外周面の全周方向から光反射パターン面１６０１に入射する光である。そして、上記の逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン１６０は、副走査方向に対しては入射光線角度そのままの角度で光を反射して出射させ、偏向成分を有しない。このため、出射後における副走査方向での光線角度分布は、直接光と間接光の光反射パターン面１６０１に対する入射角度に応じて、直接光と間接光とでは、図７に示すように異なる。

ここで、導光体１１０内では主走査方向の各位置においては、直接光及び間接光の割合が異なるため、導光体１１０から出射される光は、主走査方向の各位置で副走査方向における照明分布が異なることになる。そのため、読取動作による原稿読取位置のずれが生じたり、原稿がコンタクトガラス１６１の面上から浮く事態が生じると、副走査方向に読取位置がずれることになるので、主走査方向のシェーディングで決めた基準データからのずれが主走査方向全域で均一にならず、原稿を読み取った時に画像の主走査方向に読取濃度ムラが発生するおそれがある。

図８は、導光体１１０の主走査方向における光源１２０からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。主走査方向において光源１２０及び入射面１３０近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また、導光体１１０の上記終端部に向かうほど間接光が光反射パターン１６０に入射する光線の角度分布は小さくなる。このため、原稿照射時に導光体１１０から出射される光の副走査方向における照明分布は、図８に示すように、主走査方向の各位置での間接光の量に応じて、主走査方向の各位置でそれぞれ異なることになる。

以上述べたことから、直接光、間接光を含めて、副走査方向における出射光の照度分布を、主走査方向の全域に亘って均一化するためには、光反射パターンによる光拡散力を、主走査方向の位置に応じて、細かく制御する必要があることが分かる。

本実施形態では、導光体１１の反射面１５に形成されたそれぞれの光反射パターン１６は、反射面１５での主走査方向における配置位置に応じて、主走査方向からみた側面視での半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせて形成されている。各光反射パターン１６は、全て同一の半楕円体形状とされている。各光反射パターン１６は、反射面１５での主走査方向における配置位置に応じて、主走査方向に対する配置角度を異ならせることで、主走査方向からみた側面視での半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率が異なるように形成されている。これにより、反射面１５での主走査方向の各位置における光反射パターン１６による上記光拡散力の調整を行い、主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得ることを可能にする。

主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得るために必要な、光反射パターン１６の半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率の調整について説明する。図９は、半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせた各光反射パターン１６による出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。なお、図９は発明者が実験により取得した結果を示すものである。図１０は、主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を主走査方向の各領域で異ならせた光反射パターン１６を有する導光体１１を示す斜視図である。図１１は、主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせた各光反射パターンを示す斜視図である。図１２は、主走査方向に対する配置角度が異なる各光反射パターン１６を示す図である。

なお、図１０及び図１１は、主走査方向の各位置における光反射パターン１６の配置角度、及び上記側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率の相異を概念的に示すに過ぎない。このため、図１０の反射面１５での各領域における光反射パターン１６の列数は、図１１に示すものとは異なる例で示している。また、図１０及び図１１は、導光体１１の構成を明確に示すために、実際の導光体１１に適用される光反射パターン１６の数とは異なる数により、反射面１５における光反射パターン１６の配置を示している。
図９に示したように、上述した半楕円体形状の光反射パターン１６は、半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率が小さくなり、真円に近づくほど、副走査方向への光拡散力が増し、出射角度分布が広がる。

ここで、上記図８に示した、主走査方向の各位置における副走査方向への照度分布に基づくと、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光について副走査方向への拡散範囲を均一にするには、反射面１５では主走査方向において光源１２及び入射面１８近傍の領域では、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力を他の領域に比べて大きくする必要がある。
また、反射面１５において、主走査方向における反射面１５の中央領域付近は、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力は、他の領域に比べて小さくする必要がある。
さらに、反射面１５において、主走査方向における入射面１８とは反対側の端部となる側面近傍は、上記中央領域よりは、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力を大きくする必要がある。

このため、反射面１５に形成する全ての光反射パターン１６の形状を同一とし、第１直径Ａと第２直径Ｂの比は、光反射パターン１５の主走査方向に対する配置角度を0度と90度にした場合に、直接光と間接光の配光分布が同じになるように設定する。すなわち、直接光と間接光の角度成分をあわせるためには、直接光部分に間接光と同じになるように副走査方向への光の拡散力を持たせる必要がある。例えば、光反射パターン１５の角度0度の際に拡散力が最大、角度90度の際に拡散力が最小とした場合、角度0度の拡散力最大の状態での直接光の配光成分が、角度90度の際の間接光と配光成分が同じになるように、光反射パターン１５の第１直径Ａと第２直径Ｂの比を設定する。これにより、主走査方向の各位置における副走査方向への配光を均一にする。

例えば、図１０に示すように、反射面１５を主走査方向において複数の領域を分けて、各領域毎に、主走査方向に対する光反射パターン１５の配置角度を変更する。または、図１１に示すように、光源１２及び入射面１３からの距離が異なるに連れて徐々に連続的に、光反射パターン１５の配置角度が変化するようにしてもよい。
例えば、図１１に示す構成の場合、反射面１５の主走査方向において入射面１８近傍の領域Ｄ１は、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を0度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝0度）として、主走査方向からみた側面視で高さｈに対する第１直径Ａの比率を小さく設定する。

そして、領域Ｄ１よりも導光体１１の主走査方向における中央領域Ｄ７に近い領域Ｄ２では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を15度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝15度）として、主走査方向からみた側面視で高さｈに対する第１直径Ａの比率を領域Ｄ１よりも大きくする。

同様にして、中央領域Ｄ７に近くなっていく領域Ｄ３，領域Ｄ４，領域Ｄ５領域Ｄ６では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度）をそれぞれ30度、45度、60度、75度として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を、中央領域Ｄ７に近くなるに従って徐々に大きくする。
なお、本実施形態では、中央領域Ｄ７では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を90度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝90度）として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を最大にしている。

このようにして、反射面１５の主走査方向において入射面１８の位置から中央領域に近付く従って徐々に上記比率を大きくして、副走査方向への光照射の角度成分が主走査方向各位置で同じになるように、主走査方向に対する各光反射パターン１６の配置角度を設定する。

また、主走査方向において、上記中央領域Ｄ７を過ぎた領域Ｄ８からは、入射面１８とは反対側の端部（主走査方向において入射面１８側からみた導光体１１の終端部）に向かうに従って、各領域における副走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を小さくして、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を小さくする。例えば、領域Ｄ８から上記終端部に向けて連続して並ぶ各領域においては、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度をそれぞれ75度、60度、45度、30度、15度、0度として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を、中央領域Ｄ７に近くなるに従って徐々に小さくする。

これにより、導光体１１の終端部に向かうほど光反射パターン１６に入射する角度が小さくなって出射光の角度分布が狭くなる現象を補正する。
上記中央領域Ｄ７では、上記側面視における、光反射パターン１６の高さｈに対する第１直径Ａの比率を、他の領域、すなわち、入射面１８近傍の領域と、中央領域に対して入射面１８とは反対側の端部領域とにおける光反射パターン１６の当該比率よりも大きくする。

なお、導光体１１は、例えば、溶融した樹脂を金型に噴射、注入するインジェクション成型で作成される。

このように、本実施形態によれば、出射面１７と対向する反射面１５に、半楕円体形状の光反射パターン１６を形成し、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を主走査方向の各位置で変化させることで、光反射パターン１６による直接光及び間接光の出射角度分布を同様にすることが可能である。また、上記のように光反射パターン１６への入射光に対する当該光反射パターン１６による反射角度を制御することで、原稿読取動作時における読取位置ずれや原稿がコンタクトガラス１６１の面上から浮いた状態が生じた場合における反射光量の変化量を、主走査方向で均一化することが可能になる。このため、本実施形態に係る導光体１１では、当該導光体１１の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能である。

さらに、本実施形態では、反射面１５において主走査方向の各位置に配置されている光反射パターン１６は、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率について、上記中央領域付近に形成されている光反射パターン１６の当該比率よりも、当該中央領域に対して入射面１８に近い側の領域と、当該中央領域からみて入射面１８とは反対側となる導光体１１の終端部側の領域とに形成されている光反射パターン１６の上記比率を小さくしている。これによれば、主走査方向において光源１２及び入射面１８近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また導光体１１の上記終端部に向かうほど光反射パターン１６に入射する間接光の光線の角度分布は小さくなるという現象に対応して、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光線についての副走査方向における角度分布を均一化することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、導光体１１の全長を短く形成すると、直接光が多くて間接光が少ない入射面１８の近傍領域では副走査方向の角度分布を制御する必要があるが、直接光の影響が少ない間接光が主となる主走査方向位置の領域については副走査方向の角度分布を制御する必要が無い場合がある。この場合、図１３に示すように、入射面１８から上記間接光が主の領域Ｄ７に到るまでの直接光の多い領域Ｄでは、主走査方向における領域Ｄの開始位置から終了位置までに亘り、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を小さな角度から徐々に大きくすることで、主走査方向からみた側面視での光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を徐々に大きくする。上記領域Ｄ７では、副走査方向に偏向成分をもたず光反射パターン１６よりも出射効率の良い上述した逆V字形状の光反射パターンＶＰを形成する。これにより、照明装置１０により、出射効率の高い照明が可能となる。なお、特に図示しないが、光反射パターンＶＰとして、円筒形状、楕円形状、非球面形状等を採用してもよい。

また、上記各実施形態では、導光体１１の主走査方向における一端部のみが入射面１８とされ、導光体１１側面部の片側のみから光源１２により照明する構成を説明したが、これに代えて、主走査方向における導光体１１の両端部の側面を入射面１８とし、導光体１１の当該両端部側から光源１２により導光体１１の内部に光を入射させる構成を採用し、上記導光体１１の長手方向の一側部にのみ光源１２を備える場合と同様にして、反射面１５での主走査方向の各位置における直接光又は間接光の分布、或いは、光反射パターン１６に入射する光線の角度分布に応じて、反射面１５での主走査方向における各領域で、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を変化させて、主走査方向からみた側面視での光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を変化させるようにしてもよい。

このように両端部に入射面１８及び光源１２を備える導光体１１では、導光体１１における上記両端部の入射面１８近傍の直接光が光反射パターン１６に入射する光線の角度分布が小さく、主走査方向の中央部に向かうほど光反射パターン１６に入射する光線の角度分布が大きくなるが、上記のように光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を設定することにより、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光の副走査方向における角度分布を均一化可能である。

また、導光体１１の主走査方向の各位置において必要な光量を得るために、光反射パターン１５を配置する個数を可変させてもよいし、主走査方向と副走査方向の直径比を保ったまま光反射パターン１５の大きさを可変させてもよい。

また、上記各実施形態では、光源１２としてＬＥＤ１２１を備えるものを示したが、導光体１１の上記端部となる側面から、導光体１１の内部に向けて主走査方向に光を出射できるものであれば、ＬＥＤには限定されない。

また、図１乃至図１３を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
５ 画像読取装置
１０ 照明装置
１１ 導光体
１２ 光源
１５ 反射面
１６ 光反射パターン
１７ 出射面
１８ 入射面
ＶＰ 光反射パターン

本発明は、導光体及び照明装置に関し、特に、導光体内に入射した光を出射面に向けて反射させる技術に関する。

複合機等の画像形成装置では、スキャナー等の画像読取装置の光源部として、棒状の樹脂製導光体と、当該導光体の長さ方向側部から導光体内部に光を照射するＬＥＤとを組み合わせたライン光源を採用したものがある。当該光源部は、ラインセンサーの読取に合わせて、読取対象の原稿をライン状に照明する必要がある。このために、導光体から光を出射させる出射面と対向する面に、光反射又は光散乱パターンを設け、そのパターンにより出射面に向けて導光体内に入射された光を偏向させて、ライン状の照明光を原稿に向かう方向に出射させている。

ここで、棒状の導光体とＬＥＤの組み合わせでは、ＬＥＤから直接に光反射又は拡散パターン面で偏向された直接光と、1回以上導光体外周で全反射して光反射又は拡散パターン面で偏向された間接光とでは、照明強度が異なるため、導光体及び出射面の長さ方向の各位置から出射される照明光に均一性が得られない。そこで、特許文献１に示されるように、導光体の断面形状を円形から多角形形状、及び主走査方向に異型にすることで、光反射又は拡散パターン面にＬＥＤからの直接光を入射させない照明ユニットが提案されている。

また、間接光のみで考えた場合、角度の付いた光線の方が、導光体の外周面で全反射しやすく、光反射又は散乱パターンに入射して導光体から出射しやすい。このため、導光体のＬＥＤ入射面から主走査方向（光源部から導光体に入射する光の光軸方向）に遠ざかるほど上記角度が付かないため、原稿照射時の副走査方向（光軸方向に直交する方向）における間接光の照明分布が狭くなっていくという問題がある。これに対しては、下記特許文献２に示されるように、導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更し、光反射又は散乱パターンに入射する光線の角度分布を変え、間接光の副走査方向における照明分布を主走査方向で均一にする照明ユニットが提案されている。

特許第３１７６３１７号公報 特開２０１０−２７７９４０号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような、間接光のみの照明系では、入射光を1回以上導光体外周で全反射させる必要があるため、ＬＥＤ入射面の近傍にて得られる照明光が殆どないことになる。このため、必要な照明光を得るためにＬＥＤ入射面の近傍から距離が必要となり、読取対象とする原稿のサイズに対して、導光体を長くする必要が生じて装置の小型化の妨げになる。

また、特許文献２に示されるように導光体の外周形状を長手方向で全体的又は局所的に変更する場合は、導光体自体を異型にする必要があるため、断面によって形状が異なり、金型が複雑化、さらに成型時に反り等が発生しやすく、装置に組み込み後の姿勢を保持しにくいという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることを目的とする。

本発明の一局面に係る導光体は、内部に入射される光の光軸方向に延びる光透過部材からなり、入射される光を一定方向に反射させる導光体であって、長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、前記光反射パターンは、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記光軸方向からの側面視における、前記半楕円体形状の高さに対する前記光軸方向に直交する方向における第１直径の比率を異ならせて形成されている。

本発明によれば、導光体の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 画像読取装置の概略構成を示す内部側面図である。 照明装置を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。 導光体内部の反射面に形成された光反射パターンを示す斜視図である。 反射面に形成された光反射パターンを拡大して示す斜視図である。 半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体を示す図である。 半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。 導光体の主走査方向における光源からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。 半楕円体形状の高さと第１直径との比率を異ならせた各光反射パターンによる出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。 主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さに対する第１直径の比率を主走査方向の各領域で異ならせた光反射パターンを有する導光体を示す斜視図である。 半楕円体形状の高さと第１直径との比率を異ならせた各光反射パターンを示す斜視図である。 主走査方向に対する配置角度が0度から90度の間で異なる各光反射パターンを示す図である。 他の実施形態に係る光反射パターンを有する導光体を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る導光体及びこれを備えた照明装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置を画像読取装置に有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１Ａに、操作部４７、画像形成部１２Ａ、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び画像読取装置５等を備えて構成されている。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部４７は、操作者への操作案内等を表示する表示部４７３を備えている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス（原稿載置ガラス）１６１に載置された原稿の画像を画像読取装置５が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２Ａが、給紙部１４から給紙される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１２Ａの画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラムと、感光体ドラムへトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）と、帯電装置と、露光装置と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２Ａのマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１上にトナー像を形成し、トナー像を１次転写ローラー１２６により、駆動ローラー１２５ａ及び従動ローラー１２５ｂに張架されている中間転写ベルト１２５上に転写させる。

中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム１２１の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１と同期しながら、駆動ローラー１２５ａと従動ローラー１２５ｂとの間を無端走行する。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５ａとのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が、記録紙Ｐ上のトナー像を熱圧着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。

給紙部１４は、複数の給紙カセットを備える。制御部（不図示）は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー１４５を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Ｐを上記ニップ部Ｎに向けて搬送させる。

次に、画像読取装置の構成を説明する。図２は画像読取装置５の概略構成を示す内部側面図である。

画像読取装置５は、図２に示すように、光走査装置７及び撮像ユニット８を備えている。

光走査装置７は、第１光学系ユニット７１と、第２光学系ユニット７２とを備えている。

第１光学系ユニット７１は、照明装置１０と、第１ミラー７１１とを備えている。照明装置１０は原稿の読取面、すなわち上方に向かって光を照射すべく、コンタクトガラス１６１に対向してその下方に配置されている。照明装置１０は、棒状の導光体と、当該導光体の長さ方向端部に配設された光源とを備える（詳細は後述）。照明装置１０は、図２における奥行き方向に延び、当該照明装置１０の延びる方向が原稿読取時の主走査方向である。

第１ミラー７１１は、コンタクトガラス１６１に載置された原稿を照明装置１０が照射した光の原稿読取面での反射光を受けて、水平方向に方向転換させる。第１ミラー７１１は、コンタクトガラス１６１の下方に配置されている。これら照明装置１０及び第１ミラー７１１は、図示しない支持部材に取り付けられている。

第２光学系ユニット７２は、第２ミラー７２１と、第３ミラー７２２とを備えている。第２ミラー７２１は、第１光学系ユニット７１の第１ミラー７１１が反射させた光を受けて、さらに略垂直下方に方向転換させる。第３ミラー７２２は、第２ミラー７２１が反射させた光を、さらに略水平に方向転換させて、撮像ユニット８の方向に導く。これら第２ミラー７２１及び第３ミラー７２２は、図示しない支持部材に取り付けられている。

なお、第１光学系ユニット７１及び第２光学系ユニット７２に設けられた照明装置１０及び上記各ミラーは、上記主走査方向にコンタクトガラス１６１と略同じ長さで延びる細長い形状とされている。

画像読取装置５の内部には、上記矢印方向に光走査装置７の移動を案内する図略の移動用のレールが設けられている。これにより、第１光学系ユニット７１及び第２光学系ユニット７２を備えた光走査装置７は、コンタクトガラス１６１に載置された原稿の読取面全体の画像情報を読み取るべくコンタクトガラス１６１表面と平行に、副走査方向（主走査方向に直交する方向）、すなわち、図２に示す矢印方向に往復移動可能とされている。

撮像ユニット８は、画像読取装置５の内部下部に固定されている。撮像ユニット８は、光学部材である結像レンズ８１と、撮像素子であるラインセンサー８２とを備えている。第２光学系ユニット７２の第３ミラー７２２によって反射された、原稿の読取面からの反射光は結像レンズ８１に入射する。結像レンズ８１は光路の下流側に設けられたラインセンサー８２の表面上に、当該反射光を結像させる。ラインセンサー８２は、受光した光の光量に応じて当該光量を示す電圧を生成し、すなわち、受光素子が得る光情報を電気信号に変換して、図略の制御部に出力する。このようにして、ラインセンサー８２により、画像読取装置５で読取対象とされる原稿の画像が読み取られる。

次に、画像読取装置５に備えられる照明装置１０を説明する。図３は照明装置１０を示す斜視図であり、内部構成を示した図である。

照明装置１０は、導光体１１と、光源１２とを備える。

導光体１１は、光源１２から当該導光体１１の内部に入射される光の光軸方向に延びる。導光体１１は、上述したように主走査方向に延びるため、当該光軸方向と主走査方向とは一致している。導光体１１は、例えば樹脂製の光透過部材からなり、反射面１５により、光源１２から入射される光を一定方向（出射面１７に向かう方向）に向けて反射させる。

導光体１１は、入射面１８と、出射面１７と、反射面１５とにより形成されている。

入射面１８は、導光体１１の長手方向における両端部の少なくとも一方の側面が当該入射面とされる。本実施形態では、両端部の一方の側面のみが入射面１８とされる形態を説明する。入射面１８には光源１２が取り付けられている。当該光源１２の照射する光が、入射面１８から導光体１１の内部に入射する。

出射面１７は、主走査方向に延び、導光体１１の一側面をなす。本実施形態では、出射面１７は導光体１１の上面部を形成している。入射面１８から導光体１１の内部に入射した光は、反射面１５で反射されて、当該出射面１７から導光体１１の外部に出射する。

反射面１５は、出射面１７に対向する位置において主走査方向に延びる。本実施形態では、反射面１５は導光体１１の下面部を形成している。反射面１５には、入射する光を出射面１７に向けて反射させる複数の光反射パターン１６が形成されている。反射面１５は、入射面１８から導光体１１の内部に入射した光を、当該光反射パターン１６により出射面１７に向けて反射させる。光反射パターン１６は、導光体１１と同一素材により一体的に形成されている。

光源１２は、例えばＬＥＤ１２１０からなる。光源１２は、導光体１１の入射面１８の外面に取り付けられる。本実施形態では、光源１２として、6つのＬＥＤ１２１０が設けられた例を示す。光源１２が入射面１８から導光体１１の内部に向けて照射する光の照射方向（光軸方向）は、導光体１１の長さ方向、すなわち、主走査方向である。

次に、光反射パターン１６を説明する。図４は、導光体１１内部の反射面１５に形成された光反射パターン１６を示す斜視図である。図５は反射面１５に形成された光反射パターン１６を拡大して示す斜視図である。

光反射パターン１６は、自身に入射した光を反射及び散乱させる形状パターンである。反射面１５には、副走査方向に複数の光反射パターン１６が並べて列状に形成され、更に、当該複数の光反射パターン１６からなる列が主走査方向に複数並べて形成されている。当該光反射パターン１６の列は、主走査方向において、反射面１５の入射面１８の位置から、入射面１８とは反対側の端部である側面部までの位置に形成されている。

入射面１８から導光体１１の内部に入射した光は、導光体１１に光反射又は散乱パターンがない場合、導光体１１に入射後、導光体１１の外周面を全反射して主走査方向に進み、入射面１８とは反対側の端部まで漏れなく導光される。これでは、入射面１８に設置された光源１２からの光で原稿を照明できないため、出射面１７と対向する反射面１５に光反射パターン１６を形成することによって、副走査方向に当該入射光を反射させるものである。

図５に示すように、それぞれの光反射パターン１６は、出射面１７に向かって突出する半楕円体形状とされている。光反射パターン１６は、一定方向における第１直径Ａが、当該第１直径に直交する第２直径Ｂよりも長い長さに形成されている。例えば、図５に示す光反射パターン１６は、光反射パターン１６は、副走査方向（光軸方向に直交する方向）を上記一定方向としてその第１直径Ａが、主走査方向（光軸方向）の第２直径Ｂよりも長い長さに形成されている。光反射パターン１６を当該半楕円体形状とした場合、入射面１８から導光体１１内部に入射した光が光反射パターン１６で反射すると、出射面１７に向かう反射光と、出射面１７に向かいつつ副走査方向に散乱する反射光とが得られる。

更に、半楕円体形状の当該光反射パターン１６は、半楕円体形状の高さｈと、入射面１８から入射する光源１２からの入射光の光軸の方向（主走査方向）からみた側面視における第１直径Ａとの比率を変化させると、当該比率の変化に応じて、上記反射光が散乱する副走査方向角度の範囲が変化する。なお、当該半楕円体形状の高さは、半楕円体形状の最高部における高さである。

ここで、一般的な導光体の入射面から入射した光が反射面で反射して出射面から出射する場合における副走査方向への拡散について説明する。図６は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンを有する導光体１１０を示す図である。図７は半楕円体形状を有しない平板状の光反射パターンによる副走査方向における反射光の拡散分布をグラフにより示す図である。

図６に示すように、出射面１７０に向けて突出した逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン１６０が反射面１５０上に形成されている導光体１１０が一般的に知られている。光反射パターン１６０は、導光体１１０と同一素材により一体的に形成されている。このような導光体１１０では、各光反射パターン１６０間の主走査方向におけるピッチ、光反射パターン１６０の高さや幅等を可変させることで、光反射パターン１６０の反射パターン面１６０１が出射面１７０方向に反射させる光の量を調節可能である。このため、主走査方向の各位置に配置される光反射パターン１６０の上記ピッチ、高さ、又は幅等を調整することで、主走査方向の各位置から出射される照明光の均一化が可能である。

しかしながら、ＬＥＤを有する光源１２０は、導光体１１０の全周方向に光を発光する。このため、光源１２０から直接に光反射パターン面１６０１に入射する直接光と、光源１２０から1回以上導光体１１０の外周面で全反射して光反射パターン面１６０１に入射する間接光とが発生する。これら直接光及び間接光は、光反射パターン面１６０１に入射する副走査方向の光線角度がそれぞれ異なる。直接光はＬＥＤから直接に光反射パターン面１６０１に入射する光であるため、光反射パターン面１６０１に対する角度が浅く、出射面から出射される副走査方向での光線角度分布が狭くなる。これに対して、間接光は、全反射により導光体１１０の外周面の全周方向から光反射パターン面１６０１に入射する光である。そして、上記の逆V字形状のプリズムからなる光反射パターン１６０は、副走
査方向に対しては入射光線角度そのままの角度で光を反射して出射させ、偏向成分を有しない。このため、出射後における副走査方向での光線角度分布は、直接光と間接光の光反射パターン面１６０１に対する入射角度に応じて、直接光と間接光とでは、図７に示すように異なる。

ここで、導光体１１０内では主走査方向の各位置においては、直接光及び間接光の割合が異なるため、導光体１１０から出射される光は、主走査方向の各位置で副走査方向における照明分布が異なることになる。そのため、読取動作による原稿読取位置のずれが生じたり、原稿がコンタクトガラス１６１の面上から浮く事態が生じると、副走査方向に読取位置がずれることになるので、主走査方向のシェーディングで決めた基準データからのずれが主走査方向全域で均一にならず、原稿を読み取った時に画像の主走査方向に読取濃度ムラが発生するおそれがある。

図８は、導光体１１０の主走査方向における光源１２０からの距離に対する間接光の副走査方向での照度分布をグラフにより示す図である。主走査方向において光源１２０及び入射面１８０近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また、導光体１１０の上記終端部に向かうほど間接光が光反射パターン１６０に入射する光線の角度分布は小さくなる。このため、原稿照射時に導光体１１０から出射される光の副走査方向における照明分布は、図８に示すように、主走査方向の各位置での間接光の量に応じて、主走査方向の各位置でそれぞれ異なることになる。

以上述べたことから、直接光、間接光を含めて、副走査方向における出射光の照度分布を、主走査方向の全域に亘って均一化するためには、光反射パターンによる光拡散力を、主走査方向の位置に応じて、細かく制御する必要があることが分かる。

本実施形態では、導光体１１の反射面１５に形成されたそれぞれの光反射パターン１６は、反射面１５での主走査方向における配置位置に応じて、主走査方向からみた側面視での半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせて形成されている。各光反射パターン１６は、全て同一の半楕円体形状とされている。各光反射パターン１６は、反射面１５での主走査方向における配置位置に応じて、主走査方向に対する配置角度を異ならせることで、主走査方向からみた側面視での半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率が異なるように形成されている。これにより、反射面１５での主走査方向の各位置における光反射パターン１６による上記光拡散力の調整を行い、主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得ることを可能にする。

主走査方向全域にわたって均一な副走査方向の照明分布を得るために必要な、光反射パターン１６の半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率の調整について説明する。図９は、半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせた各光反射パターン１６による出射光の副走査方向角度分布をグラフにより示す図である。なお、図９は発明者が実験により取得した結果を示すものである。図１０は、主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を主走査方向の各領域で異ならせた光反射パターン１６を有する導光体１１を示す斜視図である。図１１は、主走査方向からみた側面視で半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率を異ならせた各光反射パターンを示す斜視図である。図１２は、主走査方向に対する配置角度が異なる各光反射パターン１６を示す図である。

なお、図１０及び図１１は、主走査方向の各位置における光反射パターン１６の配置角度、及び上記側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率の相異を概念的に示すに過ぎない。このため、図１０の反射面１５での各領域における光反射パターン１６の列数は、図１１に示すものとは異なる例で示している。また、図１０及び図１１は、導光体１１の構成を明確に示すために、実際の導光体１１に適用される光反射パターン１６の数とは異なる数により、反射面１５における光反射パターン１６の配置を示している。図９に示したように、上述した半楕円体形状の光反射パターン１６は、半楕円体形状の高さｈに対する第１直径Ａの比率が小さくなり、真円に近づくほど、副走査方向への光拡散力が増し、出射角度分布が広がる。

ここで、上記図８に示した、主走査方向の各位置における副走査方向への照度分布に基づくと、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光について副走査方向への拡散範囲を均一にするには、反射面１５では主走査方向において光源１２及び入射面１８近傍の領域では、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力を他の領域に比べて大きくする必要がある。また、反射面１５において、主走査方向における反射面１５の中央領域付近は、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力は、他の領域に比べて小さくする必要がある。さらに、反射面１５において、主走査方向における入射面１８とは反対側の端部となる側面近傍は、上記中央領域よりは、光反射パターン１６による副走査方向への光拡散力を大きくする必要がある。

このため、反射面１５に形成する全ての光反射パターン１６の形状を同一とし、第１直径Ａと第２直径Ｂの比は、光反射パターン１６の主走査方向に対する配置角度を0度と90度にした場合に、直接光と間接光の配光分布が同じになるように設定する。すなわち、直接光と間接光の角度成分をあわせるためには、直接光部分に間接光と同じになるように副走査方向への光の拡散力を持たせる必要がある。例えば、光反射パターン１６の角度0度の際に拡散力が最大、角度90度の際に拡散力が最小とした場合、角度0度の拡散力最大の状態での直接光の配光成分が、角度90度の際の間接光と配光成分が同じになるように、光反射パターン１６の第１直径Ａと第２直径Ｂの比を設定する。これにより、主走査方向の各位置における副走査方向への配光を均一にする。

例えば、図１０に示すように、反射面１５を主走査方向において複数の領域を分けて、各領域毎に、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を変更する。または、図１１に示すように、光源１２及び入射面１８からの距離が異なるに連れて徐々に連続的に、光反射パターン１６の配置角度が変化するようにしてもよい。例えば、図１１に示す構成の場合、反射面１５の主走査方向において入射面１８近傍の領域Ｄ１は、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を0度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝0度）として、主走査方向からみた側面視で高さｈに対する第１直径Ａの比率を小さく設定する。

そして、領域Ｄ１よりも導光体１１の主走査方向における中央領域Ｄ７に近い領域Ｄ２では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を15度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝15度）として、主走査方向からみた側面視で高さｈに対する第１直径Ａの比率を領域Ｄ１よりも大きくする。

同様にして、中央領域Ｄ７に近くなっていく領域Ｄ３，領域Ｄ４，領域Ｄ５領域Ｄ６では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度）をそれぞれ30度、45度、60度、75度として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を、中央領域Ｄ７に近くなるに従って徐々に大きくする。なお、本実施形態では、中央領域Ｄ７では、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を90度（主走査方向に対する第１直径Ａの角度＝90度）として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を最大にしている。

このようにして、反射面１５の主走査方向において入射面１８の位置から中央領域に近付く従って徐々に上記比率を大きくして、副走査方向への光照射の角度成分が主走査方向各位置で同じになるように、主走査方向に対する各光反射パターン１６の配置角度を設定する。

また、主走査方向において、上記中央領域Ｄ７を過ぎた領域Ｄ８からは、入射面１８とは反対側の端部（主走査方向において入射面１８側からみた導光体１１の終端部）に向かうに従って、各領域における主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を小さくして、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を小さくする。例えば、領域Ｄ８から上記終端部に向けて連続して並ぶ各領域においては、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度をそれぞれ75度、60度、45度、30度、15度、0度として、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を、中央領域Ｄ７に遠くなるに従って徐々に小さくする。

これにより、導光体１１の終端部に向かうほど光反射パターン１６に入射する角度が小さくなって出射光の角度分布が狭くなる現象を補正する。上記中央領域Ｄ７では、上記側面視における、光反射パターン１６の高さｈに対する第１直径Ａの比率を、他の領域、すなわち、入射面１８近傍の領域と、中央領域に対して入射面１８とは反対側の端部領域とにおける光反射パターン１６の当該比率よりも大きくする。

なお、導光体１１は、例えば、溶融した樹脂を金型に噴射、注入するインジェクション成型で作成される。

このように、本実施形態によれば、出射面１７と対向する反射面１５に、半楕円体形状の光反射パターン１６を形成し、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率を主走査方向の各位置で変化させることで、光反射パターン１６による直接光及び間接光の出射角度分布を同様にすることが可能である。また、上記のように光反射パターン１６への入射光に対する当該光反射パターン１６による反射角度を制御することで、原稿読取動作時における読取位置ずれや原稿がコンタクトガラス１６１の面上から浮いた状態が生じた場合における反射光量の変化量を、主走査方向で均一化することが可能になる。このため、本実施形態に係る導光体１１では、当該導光体１１の外形形状を変更することなく、原稿照射時における副走査方向での直接光及び間接光の照明分布を、主走査方向の各位置で均一にすることが可能である。

さらに、本実施形態では、反射面１５において主走査方向の各位置に配置されている光反射パターン１６は、主走査方向からみた側面視での高さｈに対する第１直径Ａの比率について、上記中央領域付近に形成されている光反射パターン１６の当該比率よりも、当該中央領域に対して入射面１８に近い側の領域と、当該中央領域からみて入射面１８とは反対側となる導光体１１の終端部側の領域とに形成されている光反射パターン１６の上記比率を小さくしている。これによれば、主走査方向において光源１２及び入射面１８近傍の領域は直接光が多くて間接光が少なく、中央領域は間接光が主になり、また導光体１１の上記終端部に向かうほど光反射パターン１６に入射する間接光の光線の角度分布は小さくなるという現象に対応して、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光線についての副走査方向における角度分布を均一化することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、導光体１１の全長を短く形成すると、直接光が多くて間接光が少ない入射面１８の近傍領域では副走査方向の角度分布を制御する必要があるが、直接光の影響が少ない間接光が主となる主走査方向位置の領域については副走査方向の角度分布を制御する必要が無い場合がある。この場合、図１３に示すように、入射面１８から上記間接光が主の領域Ｄ７に到るまでの直接光の多い領域Ｄでは、主走査方向における領域Ｄの開始位置から終了位置までに亘り、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を小さな角度から徐々に大きくすることで、主走査方向からみた側面視での光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を徐々に大きくする。上記領域Ｄ７では、副走査方向に偏向成分をもたず光反射パターン１６よりも出射効率の良い上述した逆V字形状の光反射パターンＶＰを形成する。これにより、照明装置１０により、出射効率の高い照明が可能となる。なお、特に図示しないが、光反射パターンＶＰとして、円筒形状、楕円形状、非球面形状等を採用してもよい。

また、上記各実施形態では、導光体１１の主走査方向における一端部のみが入射面１８とされ、導光体１１側面部の片側のみから光源１２により照明する構成を説明したが、これに代えて、主走査方向における導光体１１の両端部の側面を入射面１８とし、導光体１１の当該両端部側から光源１２により導光体１１の内部に光を入射させる構成を採用し、上記導光体１１の長手方向の一側部にのみ光源１２を備える場合と同様にして、反射面１５での主走査方向の各位置における直接光又は間接光の分布、或いは、光反射パターン１６に入射する光線の角度分布に応じて、反射面１５での主走査方向における各領域で、主走査方向に対する光反射パターン１６の配置角度を変化させて、主走査方向からみた側面視での光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を変化させるようにしてもよい。

このように両端部に入射面１８及び光源１２を備える導光体１１では、導光体１１における上記両端部の入射面１８近傍の直接光が光反射パターン１６に入射する光線の角度分布が小さく、主走査方向の中央部に向かうほど光反射パターン１６に入射する光線の角度分布が大きくなるが、上記のように光反射パターン１６の上記高さｈに対する第１直径Ａの比率を設定することにより、主走査方向の各位置における導光体１１からの出射光の副走査方向における角度分布を均一化可能である。

また、導光体１１の主走査方向の各位置において必要な光量を得るために、光反射パターン１６を配置する個数を可変させてもよいし、主走査方向と副走査方向の直径比を保ったまま光反射パターン１６の大きさを可変させてもよい。

また、上記各実施形態では、光源１２としてＬＥＤ１２１０を備えるものを示したが、導光体１１の上記端部となる側面から、導光体１１の内部に向けて主走査方向に光を出射できるものであれば、ＬＥＤには限定されない。

また、図１乃至図１３を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
５ 画像読取装置
１０ 照明装置
１１ 導光体
１２ 光源
１５ 反射面
１６ 光反射パターン
１７ 出射面
１８ 入射面
ＶＰ 光反射パターン

Claims (8)

1. 内部に入射される光の光軸方向に延びる光透過部材からなり、入射される光を一定方向に反射させる導光体であって、
   長手方向における両端部の少なくとも一方に設けられ、光源の照射する光が入射される入射面と、
   前記入射面から入射する光の光軸方向に延びる一側面部を形成し、当該入射した光を出射する出射面と、
   前記出射面に対向する位置において前記光軸方向に延び、前記入射する光を前記出射面に向けて反射させる複数の光反射パターンが形成された反射面とを備え、
   前記光反射パターンは、前記出射面に向かって突出する半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記光軸方向からの側面視における、前記半楕円体形状の高さに対する前記光軸方向に直交する方向における第１直径の比率を異ならせて形成されている導光体。
2. 前記各光反射パターンは、同一の半楕円体形状とされ、前記反射面での前記光軸方向における配置位置に応じて、前記光軸方向に対する角度を異ならせて配置されることで、前記光軸方向からの側面視における前記高さと前記第１直径との比率を異ならせて形成されている請求項１に記載の導光体。
3. 前記反射面での前記各配置位置に配置されている前記光反射パターンは、その前記比率が、前記光軸方向において中央位置付近に形成されている前記光反射パターンの前記比率よりも、前記入射面側位置と、前記中央位置付近に対して前記入射面とは反対方向の端部側位置とに形成されている前記光反射パターンの前記比率の方が小さく形成されている請求項１又は請求項２に記載の導光体。
4. 前記光反射パターンは、前記光軸方向において前記入射面側位置付近に形成され、前記入射面からの前記光軸方向位置が離れた位置にある前記光反射パターンほど前記比率が大きく形成されている請求項１又は請求項２に記載の導光体。
5. 前記光軸方向における当該導光体の両端部の側面が前記入射面とされた請求項１又は請求項２に記載の導光体。
6. 前記反射面での前記各配置位置に配置されている前記光反射パターンは、その前記比率が、前記光軸方向において中央位置付近に形成されている前記光反射パターンの前記比率よりも、前記入射面側位置と、他方の前記入射面側位置とに形成されている前記光反射パターンの前記比率の方が小さく形成されている請求項５に記載の導光体。
7. 前記光反射パターンは、前記光軸方向において前記入射面側位置及び他方の前記入射面側位置付近に形成され、前記各入射面からの前記光軸方向位置が離れた位置にある前記光反射パターンほど前記比率が大きく形成されている請求項５に記載の導光体。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の導光体と、
   前記導光体の内部に向けて前記入射面から当該導光体の長さ方向に光を照射する光源と、を備える照明装置。