JP2015050705A - 照明装置、イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

照明装置、イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】導光体に設けられる光を拡散するためのパターンに起因する照明強度の不均一を防止または抑制する。
【解決手段】照明装置9a,9bは、光源6と、棒状に形成され長手方向の端面が前記光源から発せられる光が入射する入射面31である導光体3a,3bとを有し、導光体3a,3bには、拡散パターン331a,331bが形成されるとともに、入射面31に近い第1の領域における入射面31に近い側での拡散パターン331aどうしの間隔は、第1の領域よりも入射面31から遠い第2の領域における入射面31に近い側での拡散パターン331bどうしの間隔に比較して小さい。
【選択図】図1

Description

本発明は、照明装置、イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置に関する。
イメージセンサユニットに用いられる照明装置には、棒状の導光体によって点光源を線状化するものがある。このような導光体には、光源からの光が入射する光入射面が、長手方向の端面に形成される。そして、被照明体に向けて光を出射する光出射面が、側面に細長い帯状に形成される。
ただし、このような構成であると、光出射面から出射される光の強度(以下、照明強度と記す)は、光入射面が設けられる側の端部から離れるにしたがって低くなる。そこで、照明強度の長手方向の均一化を図るために、導光体の光出射面の反対側には、光を拡散するためのパターンが所定の間隔で形成される。このようなパターンとしては、たとえば、プリズム状の構造物や光を反射させる印刷パターンが適用される。そして、このパターンどうしの間隔は、光入射面の直近において最も大きく、光入射面から離れるにしたがって小さくされる(特許文献1,2参照)。
しかしながらこのような構成では、次のような問題が生じることがある。すなわち、微視的な照明強度は、前記パターンが形成される位置において高く、前記パターンから離れるにしたがって低くなる。このため、前記パターンどうしの間隔が大きくなると、前記パターンどうしの間の照明強度の低下が大きくなる。この結果、光入射面の直近の前記パターンどうしの間隔が大きい領域において、照明強度の不均一が目立つようになる。
特に、導光体と被照明体とが何らかの原因によって接近すると、次のような理由により、照明強度の不均一が目立ちやすくなる。光出射面から出射した光は被照明体で反射し、反射光の一部が光出射面から導光体の内部に入射する。そして、入射した光は、前記パターンによって拡散し、再び光出射面から被照明体に向かって出射する。このため、導光体と被照明体とが接近すると、光出射面から導光体に入射する光の強度が高くなるから、前記パターンが形成される位置における微視的な照明強度も高くなる。その結果、前記パターンどうしの間隔が大きい領域において、照明強度の不均一が目立ちやすくなる。
特開2011−87290号公報 特開平10-112783号公報
上述した実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、導光体に設けられる光を拡散させるためのパターンに起因する照明強度の不均一を、防止または抑制することである。
本発明の照明装置は、光源と、棒状に形成され長手方向の端面が前記光源から発せられる光が入射する入射面である導光体と、を有し、前記導光体には、光を拡散するための複数のパターンが形成されるとともに、前記入射面に近い第1の領域に形成される前記パターンのうち前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔は、前記第1の領域よりも前記入射面から遠い第2の領域に形成される前記パターンのうちの前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔に比較して小さいことを特徴とする。
本発明のイメージセンサユニットは、前記照明装置と、前記照明装置から出射されて被照明体で反射した反射光を集光する集光体と、前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、前記イメージセンサが実装された回路基板と、を有することを特徴とする。
本発明の画像読取装置は、前記イメージセンサユニットを有し、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取ることを特徴とする。
本発明の画像読取装置は、前記イメージセンサユニットと、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取手段と、記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、光を拡散させるためのパターンどうしの間隔を小さくできるから、前記パターンに起因する照明強度の不均一を防止または抑制できる。
図1は、照明装置の構成の第1の例を模式的に示す分解斜視図である。 図2は、照明装置の構成の第1の例を模式的に示す斜視図である。 図3は、図2のIII−III線断面図である。 図4は、第1の例の照明装置に適用される導光体の拡散面および拡散パターンの構成を模式的に示す斜視図である。 図5は、第1の例の照明装置に適用される導光体の構成を模式的に示す外観斜視図であって、拡散面の側から見た図である。 図6は、第1の例の照明装置に適用される導光体の拡散パターンの構成を模式的に示す断面図である。 図7は、照明装置の構成の第2の例を模式的に示す分解斜視図である。 図8は、照明装置の構成の第2の例を模式的に示す外観斜視図である。 図9は、第2の例の照明装置に適用される導光体の拡散面および拡散パターンの構成を模式的に示す斜視図である。 図10は、第2の例の照明装置に適用される導光体の拡散パターンの構成を模式的に示す断面図である。 図11は、イメージセンサユニットの構成を模式的に示す分解斜視図である。 図12は、イメージセンサユニットの構成を模式的に示す外観斜視図である。 図13は、イメージセンサユニットの内部構造を模式的に示す断面図である。 図14は、本発明の実施形態である画像読取装置の外観斜視図である。 図15は、本発明の実施形態である画像形成装置の外観斜視図である。 図16は、本発明の実施形態である画像形成装置の筐体の内部に設けられる画像形成部を示す斜視図である。 図17(a)は、実施例にかかる照明装置についての光入射面の近傍における照明強度の分布の測定結果を示すグラフであり、図17(b)は実施例にかかる照明装置についての照明強度のフーリエ変換の結果を示すグラフである。 図18(a)は、比較例にかかる照明装置についての光入射面の近傍における照明強度の分布の測定結果を示すグラフであり、図18(b)は比較例にかかる照明装置についての照明強度のフーリエ変換の結果を示すグラフである。
以下、本発明を適用できる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は、照明装置と、この照明装置を有するイメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットを有する画像読取装置および画像形成装置である。各図においては、三次元の各方向を、X,Y,Zの各矢印で示す。X方向は、イメージセンサユニットの主走査方向である。Y方向は、イメージセンサユニットの副走査方向である。Z方向は、イメージセンサユニットの上下方向である。ここでは、被照明体の側を上側とする。本発明の実施形態であるイメージセンサユニットは、被照明体としての原稿Pに対して副走査方向に相対的に移動しながら、照明装置によって原稿Pに光を照射し、その反射光によって原稿Pの画像を読み取る。
(照明装置(第1の例))
まず、照明装置の構成の第1の例について説明する。
図1は、照明装置9aの構成の第1の例を模式的に示す分解斜視図である。図1に示すように、照明装置9aは、導光体3aと、導光体カバー8と、光源6とを含む。図2は、導光体3aに導光体カバー8が取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。図1と図2に示すように、照明装置9aの第1の例においては、導光体3aの長手方向の一方の端部に光源6が設けられる。図3は、図2のIII−III線断面矢視図である。そして図3は、導光体3aに導光体カバー8が取り付けられた状態において、導光体3aと導光体カバー8との位置関係を模式的に示す。
導光体3aは、光源6が発する光を線光源化(線状化)する光学部材である。導光体3aは、全体として主走査方向に細長い棒状の構成を有する。導光体3aは、アクリル系の樹脂などといった透明の樹脂材料からなり、射出成形などによって一体に形成される。
導光体3aの主走査方向(長手方向)の一方の端面は、光源6が発する光が入射する光入射面31である。導光体3aの側面には、光出射面32と光拡散面33(図3参照)とが形成される。光出射面32は、光入射面31から入射した光を原稿Pに向けて出射する面である。光拡散面33は、光入射面31から入射した光を拡散するための面である。光出射面32と光拡散面33は、いずれも主走査方向に細長い帯状に形成される。そして、光出射面32と光拡散面33とは、互いに反対側に形成される。なお、光拡散面33の構成の詳細については後述する。
このほか、導光体3aの一方の端部には、導光体3aと導光体カバー8とを位置決めするための係合部34が設けられる。係合部34は、主走査方向に直角な方向に突出する凸状の構造物である。
導光体カバー8は、導光体3aに取り付けられる部材である。導光体カバー8は、導光体3aの光拡散面33とともに、光を拡散させる。また、導光体カバー8は、光の利用効率の向上を図る機能も有する。導光体カバー8は、たとえば、酸化チタンの粉末が混合された白色のポリカーボネートなどといった、光の反射率が高い材料により形成される。
導光体カバー8は、主走査方向に長い棒状の構成を有する。そして、主走査方向に直角な面で切断した場合の断面が略『U』字形状に形成される(特に図3参照)。
導光体カバー8には、光反射面82が設けられる。光反射面82は、導光体3aの光拡散面33の拡散パターン(後述)から外部に出射した光を反射し、導光体3aの光拡散面33からその内部に入射させるための面である。導光体カバー8の光反射面82は、光を反射する表面性状に形成される。そして、導光体カバー8の光反射面82は、導光体カバー8が導光体3aに取り付けられた状態で、導光体3aの光拡散面33を覆うか、または光拡散面33に対向する。たとえば、前記『U』字の内側の面の一部または全部が、光反射面82となる。光反射面82は、導光体3aの光拡散面33と同様に、主走査方向に延伸する細長い帯状に形成される。
導光体カバー8の主走査方向(長手方向)の両端部には、導光体3aに取り付けるための取付部81が設けられる。たとえば、取付部81には、導光体3aを挿通可能で主走査方向に貫通する貫通孔が形成される。なお、両端の取付部81のうちの一方には、導光体3aに位置決めするための位置決め部811が形成される。たとえば位置決め部811は、導光体3aの係合部34が嵌まり込む凹部が適用される。
このほか、導光体カバー8には、付勢部83が設けられる。付勢部83は、導光体3aをイメージセンサユニット1のフレーム2(後述)に付勢して接触させることにより、導光体3aをフレーム2に対して位置決めする。付勢部83は、副走査方向に弾性変形可能な舌片状の構成を有し、導光体カバー8に一体に形成される。
光源6は、たとえば、赤(R)と緑(G)と青(B)の各色の発光波長を有する発光素子を有する。各色の発光波長を有する発光素子には、公知の各種LEDが適用できる。また、光源6は、回路基板5(後述)の上面に実装される。そして、照明装置9aは、2つの光源6を有する。2つの光源6のそれぞれは、導光体3aの両方の端部の光入射面31のそれぞれに光を照射する。
なお、光源6は、前述の構成に限定されない。光源6には、公知の各種点光源が適用できる。
照明装置9aの組み付け構造は、次のとおりである。図2に示すように、導光体3aの両端部が、導光体カバー8の取付部81に形成される貫通孔に嵌め込まれる。そして、導光体3aの一方の端部に設けられる係合部34が、導光体カバー8の一方の取付部81に形成される位置決め部811に嵌め込まれる。これにより、導光体3aと導光体カバー8とが位置決めされる。この状態では、導光体3aの光拡散面33が、導光体カバー8の光反射面82に覆われるか、または導光体カバー8の光反射面82に対向する。そして、2つの光源6が、導光体3aの光入射面31である主走査方向の両方の端面に光を照射できるように配置される。
次いで、導光体3aの構成の詳細について説明する。
光出射面32は、主走査方向に細長い帯状に形成される(図1参照)。なお、光出射面32の主走査方向寸法は、対応する原稿Pの幅(主走査方向寸法)に応じて設定される。たとえば、A3サイズの原稿Pの読取に対応する場合には、光出射面32の主走査方向寸法は、A3サイズの原稿Pの幅に応じた寸法に設定される。そして、光出射面32は、原稿Pの読取ラインO(図13参照)を照射できるように、たとえば原稿Pの読取ラインOに向かって凸となる曲面に形成される(図3参照)。
図4は、導光体3aの一部を拡大して示す斜視図であり、光拡散面33の側から見た図である。光拡散面33は、光出射面32の反対側に形成される。光拡散面33も、光出射面32と同様に、主走査方向に細長い帯状に形成される。
そして、光拡散面33には、複数の拡散パターン331a,331bが、主走査方向に所定の間隔をおいて形成される。拡散パターン331a,331bには、光入射面31から入射した光を、導光体カバー8の光反射面82に向けて出射するプリズム構造が適用される。拡散パターン331a,331bとしてのプリズム構造は、主走査方向に直角な方向に延伸する凸状の構造を有する。そして拡散パターン331a,331bとしてのプリズム構造は、光入射面31から入射した光が全反射しない断面形状に形成される。たとえば、拡散パターン331a,331bとしてのプリズム構造は、断面略三角形に形成される。
このような構成によれば、光入射面31から入射して拡散パターン331a,331bに到達した光の少なくとも一部は、拡散パターン331a,331bを通じて導光体3aの外部に出射する。拡散パターン331a,331bから出射した光は、導光体カバー8の光反射面82で反射し、光拡散面33から導光体3aの内部に再び入射する。そして、光拡散面33から入射した光は、導光体3aの内部を進み、光出射面32から原稿Pに向かって出射する。前記のとおり、導光体カバー8の光反射面82は、光を反射する表面性状を有する。このため、光反射面82で反射する際に光が拡散される。
図5は、導光体3aを光拡散面33の側から見た斜視図であり、拡散パターン331a,331bの寸法が互いに異なる領域を模式的に示す図である。主走査方向の一方の端部が光入射面31である場合(一方の端部に光源6が配置される構成である場合)には、少なくとも、光入射面31に近い領域A(第1の領域)と、光入射面31から領域Aよりも遠い位置の領域B(第2の領域)とで、互いに拡散パターン331a,331bの寸法が異なる。
図6(a)〜(c)は、拡散パターン331a,331bの寸法と拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔を模式的に示す断面図である。図6(a)は、光入射面31の側の端部(図5のVI−A部)を示し、図6(b)は領域Aと領域Bの境界部(図5のVI−B部)を示し、図6(c)は光入射面31とは反対側の端部(図5のVI−C部)を示す。
図6(a)〜(c)に示すように、光入射面31に近い側の領域Aの拡散パターン331aは、光入射面31から遠い側の領域Bの拡散パターン331bに比較して、寸法が小さい。たとえば、高さおよび幅(主走査方向寸法)が小さい。そして、寸法を小さくすることにより、領域Aにおける拡散パターン331aの1個当たりの光を出射する効果を、領域Bにおける拡散パターン331bに比較して小さくできる。
領域Aと領域Bのそれぞれにおける拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、光入射面31に近い側の端部において最も大きく、光入射面31から離れるにしたがって小さくなる。具体的には、領域Aにおける拡散パターン331aどうしの間隔は、図6(a)(b)に示すように、光入射面31に近い側の端部において最も大きく、領域Bとの境界部において最も小さい。領域Bにおける拡散パターン331bどうしの間隔は、図6(b)(c)に示すように、領域Aとの境界部において最も大きく、その反対側の端部(光入射面31とは反対側の端部)において最も小さい。
ここで、図6(a)と図6(b)に示すように、領域Aにおける拡散パターン331aどうしの最大の間隔P1は、領域Bにおける拡散パターン331bどうしの最大の間隔P3よりも小さい。この場合には、図6(b)に示すように、領域Aにおける拡散パターン331aどうしの最小の間隔P2は、領域Bにおける拡散パターン331bどうしの最大の間隔P3よりも小さくなる。このように、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、領域Aと領域Bのそれぞれにおいて、光入射面31から離れるにしたがって小さくなる構成であればよい。このため、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、光拡散面33の全体にわたって光入射面31から離れるにしたがって小さくなる構成でなくてもよい。
このような構成によれば、領域Aと領域Bのそれぞれにおいて、主走査方向の単位長さあたりの光を出射する効果は、光入射面31に近い側の端部において最も小さく、光入射面31から離れるにしたがって大きくなる。
なお、領域Aと領域Bのそれぞれにおける拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、滑らかに変化する構成であってもよく、段階的に変化する構成であってもよい。
ただし、拡散パターン331a,331bの寸法および拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、領域Aと領域Bの各部における単位長さあたりの光を出射する効果が次の関係を充足するように決定される。

領域Bにおける光入射面31と反対側の端部
>領域Bにおける領域Aに近い側の端部
≧領域Aにおける領域Bに近い側の端部
>領域Aにおける光入射面31の側の端部
・・・・・・(関係式(1))

すなわち、単位長さあたりの光を出射する効果は、光拡散面33の全体にわたり、光入射面31に近い側の端部において最も小さく、光入射面31から離れるにしたがって大きくなる。
なお、領域Aと領域Bのそれぞれにおける単位長さあたりの光を出射する効果は、拡散パターン331a,331bの寸法と拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔を規定することによって決定できる。
このように、領域Aの光入射面31に近い側の端部において、拡散パターン331aの寸法を小さくするとともに、拡散パターン331aどうしの間隔を小さくする。これにより、この部分において、光入射面31の反対側の端部に比較して、光を導光体カバー8の光反射面82に向けて出射する効果を小さくしつつ、拡散パターン331aに起因する照明強度の不均一を防止または抑制できる。
すなわち、前述のとおり、微視的な照明強度は、拡散パターン331a,331bが形成される位置において高く、拡散パターン331a,331bから離れるにしたがって低くなる。このため、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔が大きくなると、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間において照明強度の低下が大きくなる。この結果、拡散パターン331aの間隔が最も大きい光入射面31の近傍において、照明強度の不均一が生じやすくなる。
これに対して、本実施形態によれば、光入射面31に近い領域Aにおける拡散パターン331aの寸法を、光入射面31から遠い側の領域Bにおける拡散パターン331bに比較して小さくする。これにより、前記関係式(1)を充足しつつ、光入射面31の近傍における拡散パターン331aどうしの間隔を小さくできる。したがって、光入射面31から離れるにしたがって照明強度が低下することを防止または抑制しつつ、光入射面31の近傍における照明強度の不均一を防止または抑制できる。
そして、このような構成によれば、照明装置9aがイメージセンサユニット1に組み込まれた状態において、照明装置9aと原稿Pとの距離が変動した場合(特に接近した場合)においても、イメージセンサ7(後述)の出力が不均一になることを防止または抑制できる。
これは、次のような理由による。原稿Pで反射した光の一部は、光出射面32から導光体3aの内部に入射する。そして、光出射面32から入射した光は、拡散パターン331a,331bを通じて導光体カバー8の光反射面82に照射される。光反射面82で反射した光は、導光体3aに入射し、再び光出射面32から原稿Pに向かって照射される。このため、導光体3aと原稿Pとの距離が何らかの原因で接近すると、原稿Pで反射して光出射面32から導光体3aに入射する光の強度が高くなる。したがって、拡散パターン331a,331bが形成される位置における微視的な照明強度も高くなる。その結果、拡散パターン331aどうしの間隔が大きい部分において、照明強度が不均一になる。
たとえば、フラットベッド方式のスキャナーにおいては、原稿支持体(カバーガラス)によってイメージセンサ7と原稿Pとの距離が所定の距離に保たれる。しかしながら、原稿Pの重量が大きいと、原稿支持体が撓んで照明装置9aの導光体と原稿Pとの距離が小さくなることがある。また、使用者が原稿Pを原稿支持体に押さえつけると、その力によって原稿支持体が撓み、照明装置9aの導光体3aと原稿Pとの距離が小さくなることがある。そうすると、前述のように、拡散パターン331aの間隔が大きい箇所において、照明強度が不均一になることがある。
これに対して、本実施形態によれば、光入射面31の近傍における拡散パターン331aどうしの間隔を小さくできる。このため、導光体3aと原稿Pとの距離が変動した場合であっても、光入射面31の近傍において照明強度が不均一になることを防止または抑制できる。
なお、拡散パターン331a,331bは、前述のような主走査方向に延伸する凸状の構造物に限定されるものではない。たとえば、拡散パターン331a,331bとして、光反射性の塗料からなり、シルク印刷によって形成される印刷パターンであってもよい。この場合には、拡散パターン331a,331bとしての印刷パターンの寸法が、領域Aと領域Bとで異なる構成であればよい。
(照明装置(第2の例))
次に、照明装置の構成の第2の例について説明する。第2の例の照明装置9bは、主走査方向の両端面が光入射面31である導光体3bを有し、導光体3bの主走査方向の両端に光源6が配置される構成を有する。なお、第1の例と共通の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
図7は、照明装置9bの構成例を模式的に示す分解斜視図である。図7に示すように、照明装置9bは、導光体3bと、導光体カバー8と、光源6とを含む。図8は、導光体3bに導光体カバー8が取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。
導光体3bの主走査方向(長手方向)の両方の端面は、光源6が発する光が入射する光入射面31である。導光体3bに導光体カバー8が取り付けられると、第1の例と同様に、導光体3bの光拡散面33が、導光体カバー8の光反射面82に覆われるか、または、導光体カバー8の光反射面82に対向する(図3参照)。そして、照明装置9bは2つの光源6を有し、2つの光源6のそれぞれは、導光体3bの両端の光入射面31のそれぞれに光を照射できるように配置される。
拡散パターン331a,331bの寸法は、主走査方向位置に応じて異なる。
図9は、導光体3bを光拡散面33の側から見た斜視図であり、拡散パターン331a,331bの寸法が互いに異なる領域を模式的に示す図である。主走査方向の両端が光入射面31である構成の場合には、少なくとも、主走査方向の両端寄りの2つの領域Cおよび領域Eと、主走査方向の中間部であって前記領域Cと領域Eの間の領域Dとで、互いに拡散パターン331a,331bの寸法が異なる。ただし、領域Cと領域Eとでは、拡散パターン331bの寸法は同じであってよい。
図10(a)〜(c)は、拡散パターン331a,331bの寸法と拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔を模式的に示す断面図である。図10(a)は、主走査方向の端部(図9のX−A部)を示し、図10(b)は領域Cと領域Dの境界部(図9のX−B部)を示し、図10(c)は主走査方向の中心部(図9のX−C部)を示す。
図10(a)〜(c)に示すように、光入射面31に近い側(両端寄り)の領域Cおよび領域Eの拡散パターン331aは、領域Cと領域Eとの間であって光入射面31から遠い領域Dの拡散パターン331bに比較して、寸法が小さい。これにより、領域Cおよび領域Eにおける拡散パターン331aの1個当たりの光を出射する効果を、領域Dの拡散パターン331bに比較して小さくできる。
そして、領域C〜Eのそれぞれにおける拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、光入射面31に近い側の端部において最も大きく、光入射面31から離れるにしたがって小さくなる。具体的には、領域Cと領域Eにおける拡散パターン331aどうしの間隔は、図10(a)(b)に示すように、光入射面31に近い側の端部において最も大きく、領域Dとの境界部において最も小さい。なお、図10(a)(b)は、領域Cを示すが、領域Eも同様である。領域Dにおける拡散パターン331bどうしの間隔は、図10(b)(c)に示すように、領域Cとの境界部と領域Eとの境界部のそれぞれにおいて最も大きく、主走査方向の中心において最も小さい。
ここで、図10(a)と図10(b)に示すように、領域Cおよび領域Eにおける拡散パターン331aどうし最小の間隔P4は、領域Dにおける拡散パターン331bどうしの最小の間隔P6よりも小さい。この場合には、領域Cおよび領域Eにおける拡散パターン331aどうしの最小の間隔P5は、領域Dにおける拡散パターン331bどうしの最大の間隔P6よりも小さくなる。このように、領域C〜Eのそれぞれにおいて、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔は、光入射面31から離れるにしたがって小さくなる構成であればよい。このため、拡散パターン331aどうし,331bどうしのそれぞれの間隔が、光拡散面33の全体にわたって光入射面31から離れるにしたがって小さくなる構成でなくてもよい。
このような構成によれば、光拡散面33の領域C〜Eのそれぞれにおいて、主走査方向の単位長さあたりの光を出射する効果は、光入射面31に近い側の端部において最も小さく、光入射面31から離れるにしたがって大きくなる。
なお、各領域C〜E内における拡散パターン331a,331bどうしの間隔は、滑らかに変化する構成であってもよく、段階的に変化する構成であってもよい。
ただし、拡散パターン331a,331bの寸法および拡散パターン331a,331bどうしの間隔は、領域C〜Eにおける単位長さあたりの光を出射する効果が次の関係を充足するように決定される。

領域Dにおける主走査方向中心(光拡散面33の主走査方向中心)
>領域Dにおける領域C側の端部と領域Eに近い側の端部
≧領域Cおよび領域Eにおける領域Dに近い側の端部
>領域Cおよび領域Eにおける光入射面31に近い側の端部
・・・・・・(関係式(2))

第1の例と同様に、光拡散面33の全体においても、単位長さあたりの光を出射する効果は、主走査方向の両端部において最も小さく、光入射面31から離れるにしたがって大きくなる。
このような構成であっても、第1の例と同様の効果を奏することができる。
(イメージセンサユニット)
次に、イメージセンサユニット1の構成について、図11〜図13を参照して説明する。図11は、イメージセンサユニット1の構成を模式的に示す分解斜視図である。図12は、イメージセンサユニット1の構成を模式的に示す外観斜視図である。図13は、イメージセンサユニット1の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面で切断した図である。
図11〜図13に示すように、イメージセンサユニット1は、主走査方向に長い直方体状の構成を有する。そして、イメージセンサユニット1は、前述の第1の例または第2の例の照明装置9a,9b(光源6、導光体3a,3b、導光体カバー8)のいずれか一方と、フレーム2と、集光体4と、回路基板5と、イメージセンサ7とを含む。なお、図11〜13においては、第2の例の照明装置9bが適用される構成を示すが、光源6の数が少ないことを除いては、第1の例も共通である。
フレーム2は、イメージセンサユニット1の筐体である。フレーム2には、導光体カバー8が取り付けられた導光体3a,3bと、集光体4と、イメージセンサ7および光源6が実装された回路基板5とが収容されて取り付けられる。フレーム2は、たとえば、黒色に着色された遮光性を有する樹脂材料により一体に形成される。樹脂材料には、たとえば、ポリカーボネートが適用できる。
図11と図12に示すように、フレーム2は、主走査方向に長い略直方体の部材である。
フレーム2には、導光体収容室27と、集光体収容室28と、回路基板収容室29(図13参照)とが形成される。導光体収容室27は、上側に開放する領域であり、導光体カバー8が取り付けられた導光体3a,3bを収容可能に構成される。集光体収容室28は、上側に開放する領域であり、集光体4を収容可能に構成される。回路基板収容室29は、下側に開放する領域であり、光源6およびイメージセンサ7が実装された回路基板5を収容可能に構成される。なお、フレーム2には、集光体収容室28と回路基板収容室29とを光が通過可能に連通する開口部Sが形成される。
このほかフレーム2には、導光体収容室27に収容された導光体カバー8を位置決めして固定する押さえ爪21が形成される。押さえ爪21は、導光体収容室27の内部に向かって突出する弾性変形可能な構造物であり、フレーム2に一体に形成される。
集光体4は、原稿Pからの反射光をイメージセンサ7の表面に結像する光学部材である。集光体4には、たとえば、複数の正立等倍結像型の結像素子(ロッドレンズ)が主走査方向に直線状に配列された構成のロッドレンズアレイが適用される。なお、集光体4は、結像素子が直線的に配列される構成であればよく、構成は限定されない。たとえば、集光体4は、結像素子が複数列配列されている構成であってもよい。また、集光体4には、各種マイクロレンズアレイなど、従来公知の各種集光機能を有する光学部材が適用できる。
イメージセンサ7は、集光体4により結像した反射光を電気信号に変換する。イメージセンサ7には、たとえば、イメージセンサICアレイが適用される。イメージセンサICアレイは、複数のイメージセンサICが回路基板5の表面に主走査方向に直線状に実装されることによって構成される。イメージセンサICは、イメージセンサユニット1の読取の解像度に応じた複数の受光素子(光電変換素子と称することもある)から構成される。このように、イメージセンサ7は、複数のイメージセンサIC(受光素子)が、主走査方向に直線状に配列されて構成される。なお、イメージセンサ7は、複数のイメージセンサICが直線状に配列される構成のものであればよく、それ以外の構成は特に限定されない。たとえば、イメージセンサICが千鳥配列のように複数列配列される構成であってもよい。なお、イメージセンサ7およびイメージセンサICアレイを構成するイメージセンサICには、従来公知の各種イメージセンサおよびイメージセンサICが適用できる。
回路基板5は、主走査方向に長い矩形状の構成を有する。そして、回路基板5の上面には、イメージセンサ7と光源6とが実装される。図11に示すように、2つの光源6は、それぞれ回路基板5の主走査方向の端部近傍に、主走査方向中心に向かって光を照射できるように実装される。また、イメージセンサ7は、集光体4からの光を受光できるように、受光面を上側に向けて実装される。さらに、回路基板5には、外部との配線を接続するためのコネクタ類などが実装される。
このほか、イメージセンサユニット1には、画像読取装置10(後述)または画像形成装置50(後述)に取り付けるための取付部や、画像読取装置10または画像形成装置50に電気接続するためのコネクタなどが設けられる。なお、取付部やコネクタの構成は、特に限定されるものではない。取付部は、イメージセンサユニット1を画像読取装置10または画像形成装置50に取り付けることができる構成であればよい。また、コネクタは、イメージセンサユニット1と画像読取装置10または画像形成装置50の所定の機器とを、電力や電気信号を送受信可能に接続できる構成であればよい。
そして、図11〜図13に示すように、導光体カバー8が取り付けられた導光体3a,3bが、フレーム2の導光体収容室27に収容される。そうすると、フレーム2に設けられる押さえ爪21が、導光体カバー8に係合する。これにより、導光体3a,3bおよび導光体カバー8は、導光体収容室27に収容された状態に保持される。また、図13に示すように、導光体3a,3bの側面が、導光体カバー8の付勢部83の付勢力によって、導光体収容室27の内周面に接触した状態に維持される。これにより、導光体3a,3bおよび導光体カバー8は、フレーム2に位置決めされる。
また、集光体4は、フレーム2の集光体収容室28に収容される。さらに、光源6とイメージセンサ7とが実装された回路基板5は、回路基板収容室29に収容される。
導光体3a,3bが導光体収容室27に収容され、2つの光源6が実装された回路基板5が回路基板収容室29に収容されると、2つの光源6のそれぞれが、導光体3bの両端部に形成される光入射面31のそれぞれに対向する。1つの光源6が実装された回路基板5が回路基板収容室29に収容されると、この1つの光源6は、導光体3aの一方の端部の光入射面31に対向する。したがって、1つまたは2つの光源6が発する光は、導光体3a,3bの一方または両方の端部に形成される光入射面31に入射する。
原稿Pに光を照射する場合には、光源6は、各色の発光素子を順次点灯する。光源6が発する光は、導光体3a,3bの光入射面31からその内部に入射し、光拡散面33やその他の反射面において反射するなどして内部を伝搬する。そして、導光体3a,3bの光出射面32から原稿Pの読取ラインOに向けて出射する。なお、図13に示すように、イメージセンサユニット1が画像読取装置10または画像形成装置50に組み込まれた状態においては、イメージセンサユニット1の上側に原稿支持体105が配設される(後述)。イメージセンサユニット1の照明装置9a,9bは、原稿支持体105に載置された原稿Pの読取ラインOに向けて光を照射する。原稿Pの読取ラインOからの反射光は、集光体4によってイメージセンサ7の表面に結像される。イメージセンサ7は、集光体4によって結像した光学像を電気信号に変換する。
そして、イメージセンサユニット1は、原稿Pに対して副走査方向に相対的に移動しながら、このような動作を行う。これにより、イメージセンサユニット1は、原稿Pを読取ることができる。
(画像読取装置)
次に、本発明の実施形態である画像読取装置10について、図14を参照して説明する。本発明の実施形態である画像読取装置10には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が適用される。図14は、本発明の実施形態である画像読取装置10の外観斜視図である。図14に示すように、本発明の実施形態である画像読取装置10は、フラットベッド方式のスキャナーであり、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が組み込まれる。本発明の実施形態である画像読取装置10は、筐体102と、ユニット台100と、ユニット台駆動機構を有する。ユニット台100は、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1を搭載できる部材である。ユニット台駆動機構は、イメージセンサユニット1が搭載されるユニット台100を、副走査方向に移動させるための機構である。たとえば、ユニット台駆動機構は、駆動モータ103と、駆動モータ103の動力をユニット台100に伝達するワイヤー104と、ユニット台100をガイドするガイドシャフト107とを含む。なお、ユニット台100およびユニット台駆動機構の構成は、特に限定されるものではなく、従来公知の構成が適用できる。また、筐体102の上面には、原稿支持体105が設けられる。原稿支持体105には、たとえば、透明のガラス板が適用される。さらに、筐体102の副走査方向の端部には、圧板106がヒンジなどによって開閉可能に取付けられる。圧板106は、原稿支持体105の上面に載置された原稿Pを押さえる機能を有する。
本発明の実施形態である画像読取装置10の動作および使用方法は次のとおりである。原稿支持体105の上面に、原稿Pを下向きに載置し、圧板106を閉じる。そして、駆動モータ103を駆動させてワイヤー104を動かすことによって、イメージセンサユニット1を副走査方向に移動させる。この際、ユニット台100は、ガイドシャフト107によってガイドされる。これにより、イメージセンサユニット1は、原稿Pに対して副走査方向に相対的に移動する。そしてイメージセンサユニット1を移動させながら、原稿Pの画像を読取ライン毎に読み取る。イメージセンサユニット1が読み取った画像は、信号処理部109において必要に応じて画像処理を行った後、画像データとして記憶される。これにより、原稿Pの読み取りが完了する。
本発明の実施形態である画像読取装置10は、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が適用されるため、原稿Pに出射される照射光の照明強度の均一化を図ることができる。特に、導光体3a,3bの光入射面31の近傍における照明強度の均一化を図ることができる。
なお、本発明の実施形態である画像読取装置10において、説明を省略した部分には、従来公知の画像読取装置と同じ構成が適用できる。
また、画像読取装置10としてフラットベッド方式のスキャナーについて説明したが、シートフィード方式のスキャナーについても適用できる。
(画像形成装置)
次に、本発明の実施形態である画像形成装置50について、図15と図16を参照して説明する。本発明の実施形態である画像形成装置50には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が適用される。図15は、本発明の実施形態である画像形成装置50の外観斜視図である。図16は、本発明の実施形態である画像形成装置50の筐体の内部に設けられる画像形成部51を抜き出して示した斜視図である。図15と図16に示すように、画像形成装置50は、フラットベッド方式のスキャナーとインクジェット方式のプリンタとの複合機(MFP;Multifunction Printer)であり、画像を読取る画像読取手段としての画像読取部59と、画像を形成する画像形成手段としての画像形成部51とを有する。そして、画像形成装置50の画像読取部59には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が組み込まれる。なお、画像形成装置50の画像読取部59は、前述の画像読取装置10と共通の構成が適用できる。したがって、画像読取装置10と共通の構成については同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図15に示すように、画像形成装置50には、操作部501が設けられる。操作部501には、操作メニューや各種メッセージなどを表示する表示部502と、画像形成装置50を操作するための各種操作ボタン503が設けられる。
また、図16に示すように、画像形成装置50の筐体504の内部には、画像形成部51が設けられる。画像形成部51は、搬送ローラ52と、ガイドシャフト53と、インクジェットカートリッジ54と、モータ55と、一対のタイミングプーリ56とを有する。搬送ローラ52は、駆動源の駆動力によって回転し、記録媒体としての印刷用紙Rを副走査方向に搬送する。ガイドシャフト53は棒状の部材であり、その軸線が印刷用紙Rの主走査方向に平行となるように画像形成装置50の筐体に固定される。インクジェットカートリッジ54は、ガイドシャフト53上をスライドすることによって、印刷用紙Rの主走査方向に往復動できる。インクジェットカートリッジ54は、たとえば、シアンC、マゼンタM、イエローY、黒Kのインクを備えたインクタンク541(541C,541M,541Y,541K)と、これらのインクタンク541にそれぞれ設けられた吐出ヘッド542(542C,542M,542Y,542K)から構成される。一対のタイミングプーリ56の一方は、モータ55の回転軸に取り付けられる。そして、一対のタイミングプーリ56は、印刷用紙Rの主走査方向に互いに離れた位置に設けられる。タイミングベルト57は、一対のタイミングプーリ56に平行掛けに巻き掛けられ、所定の箇所がインクジェットカートリッジ54に連結される。
画像形成装置50の画像読取部59は、イメージセンサユニット1が読み取った画像を、印刷に適した形式の電気信号に変換する。そして、画像形成装置50の画像形成部51は、画像読取部59のイメージセンサユニット1が変換した電気信号に基づいて、搬送ローラ52、モータ55、インクジェットカートリッジ54を駆動し、印刷用紙Rに画像を形成する。このほか、画像形成装置50の画像形成部51は、外部から入力された電気信号に基づいて画像を形成することができる。なお、画像形成装置50のうち、画像形成部51の構成および動作は、従来公知の各種プリンタと同じ構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。
本発明の実施形態にかかる画像形成装置50は、画像読取部59に、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット1が適用される。このため、原稿Pに出射される照射光の照度分布の均一化を図ることができる。
(実施例)
次に、本発明を適用できる実施形態の効果の検証結果について説明する。
実施例に係る照明装置9a,9bの導光体3a,3bの拡散パターン331a,331bは、光入射面31に近い側の領域(領域A、領域C、領域E)と光入射面31から遠い側の領域(領域B、領域D)とで、寸法が異なる。光入射面31に近い側の領域における拡散パターン331aは、高さが0.05mmで幅(主走査方向寸法)が0.10mmの断面略三角形の凸状に形成される。この領域における拡散パターン331aどうしの間隔は、最大で1.6mmである。
これに対して、比較例にかかる照明装置の導光体の拡散パターンは、光拡散面の全体にわたって同じである。そして、比較例の導光体の拡散パターンは、高さが0.10mmで幅が0.20mmの断面略三角形の凸状に形成される。比較例の導光体の拡散パターンどうしの間隔は、最大で3.2mmである。
そして、実施例と比較例のいずれについても、あらかじめ、導光体からZ方向に所定の距離の位置(以下、基準位置)に配置された白基準板を用いて、主走査方向の全長にわたってイメージセンサの出力が均一になるように補正した。そして、基準位置から導光体に0.5mm接近した位置に白基準板を配置し、イメージセンサの出力のレベルを測定した。
図17と図18は、前述のようにして測定したイメージセンサの出力を示すグラフである。図17が実施例を示し、図18が比較例を示す。また、図17(a)と図18(a)は、それぞれ、光入射面の直近(拡散パターンどうしの間隔が最大の部分)における照明強度を抽出して示すグラフである。なお、図17(a)と図18(a)のグラフの縦軸は、イメージセンサの出力値を基準位置における補正後の出力で除算した比である。図17(b)と図18(b)は、それぞれ、図17(a)と図18(a)に示す照明強度をフーリエ変換した結果を示すグラフである。
比較例においては、図18(a)に示すように、照明強度が周期的に変動している。そして、図18(b)に示すように、フーリエ変換された照明強度には、約3.0mmの周期に大きなピークが現れている。この周期は拡散パターンどうしの間隔に等しい。このことから、比較例における照明強度は、拡散パターンに起因して周期的に変動しているといえる。
これに対して、実施例においては、図17(a)に示すように、照明強度の主走査方向の変動が、比較例よりも小さい。そして、図17(b)に示すように、拡散パターンの周期である1.6mmの周期には、ピークが現れていない。このことから、実施例においては、拡散パターンに起因する照明強度の不均一が生じていないといえる。
以上のとおり、本実施例によれば、拡散パターンに起因する照明強度の不均一を防止できることが確認された。特に、導光体と原稿Pとが接近した場合であっても、拡散パターンに起因する照明強度の不均一の発生を防止できることが確認された。
以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、前述の実施形態および実施例は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述の実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
たとえば、本発明にかかる画像読取装置は、前述の実施形態に記載される構成のイメージスキャナーに限定されるものではない。また、画像形成装置も、インクジェット方式に限定されず、電子写真方式、熱転写方式、ドットインパクト方式などどのような方式であってもよく、前述の実施形態に記載される複合機に限定されるものではない。本発明にかかるイメージセンサユニットが適用される複写機やファクシミリも、本発明の画像読取装置に含まれる。
また、光源と導光体とからなる照明装置を、原稿Pに対する反射用光源として用いたが、透過用光源として用いても構わない。
本発明は、イメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットが適用される画像読取装置や画像形成装置(たとえば、イメージスキャナー、ファクシミリ、複写機、複合機など)に有効に利用できるものである。
1:イメージセンサユニット、2:フレーム、3a,3b:導光体、4:集光体、5:回路基板、6:光源、7:イメージセンサ、8:導光体カバー、9a,9b:照明装置、10:画像読取装置、31:光入射面、34:位置決め部、50:画像形成装置、51:画像形成部、52:搬送ローラ、53:ガイドシャフト、54:インクジェットカートリッジ、55:モータ、56:一対のタイミングプーリ、57:タイミングベルト、P:原稿、O:読取ライン
本発明の画像形成装置は、前記イメージセンサユニットと、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取手段と、記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする。

Claims (9)

  1. 光源と、
    棒状に形成され長手方向の端面が前記光源から発せられる光が入射する入射面である導光体と、
    を有し、
    前記導光体には、光を拡散するための複数のパターンが形成されるとともに、前記入射面に近い第1の領域に形成される前記パターンのうち前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔は、前記第1の領域よりも前記入射面から遠い第2の領域に形成される前記パターンのうちの前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔に比較して小さいことを特徴とする照明装置。
  2. 前記第1の領域と前記第2の領域のそれぞれにおいて、前記パターンどうしの間隔は前記入射面から離れるにしたがって小さくなることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第1の領域に形成される前記パターンは、前記第2の領域に形成される前記パターンに比較して、寸法が小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。
  4. 前記導光体の長手方向の両方の端面が前記入射面であり、
    前記導光体の長手方向の両端寄りの2つの前記第1の領域に形成される前記パターンは、2つの前記第1の領域どうしの間に位置する前記第2の領域に形成される前記パターンに比較して、寸法が小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5. 前記導光体の長手方向の一方の端面が前記入射面であり、
    前記一方の端面に近い側の前記第1の領域に形成される前記パターンは、前記一方の端面から遠い側の前記第2の領域に形成される前記パターンに比較して、寸法が小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置。
  6. 前記パターンは、外部に向かって光を出射するプリズム構造であり、
    前記パターンから出射した光を反射して前記導光体に入射させる光反射面を有する部材をさらに有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の照明装置。
  7. 照明装置と、
    前記照明装置から出射されて被照明体で反射した反射光を集光する集光体と、
    前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、
    前記イメージセンサが実装された回路基板と、
    を有し、
    前記照明装置は、請求項1から6のいずれか1項に記載の照明装置である
    ことを特徴とするイメージセンサユニット。
  8. イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取装置であって、
    前記イメージセンサユニットは、請求項7に記載のイメージセンサユニットである
    ことを特徴とする画像読取装置。
  9. イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取手段と、
    記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    を備える画像形成装置であって、
    前記イメージセンサユニットは、請求項7に記載のイメージセンサユニットである
    ことを特徴とする画像形成装置。
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