JP2017192126A - Illumination device, sensor unit, reading device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置、センサユニット、読取装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to an illumination device, a sensor unit, a reading device, and an image forming apparatus.
被照明体をライン状に照明する照明装置が知られている。
特許文献1に開示された照明装置は、端面から入射した照明光を出射面から出射させる導光体を備えている。特許文献1の導光体の底面には、凹球面が形成されている。
特許文献2に開示された導光体は、反射部に凹部が形成され、凹部の周縁部に外側に突出する周縁突起部が形成されている。
特許文献3に開示された導光体は、反射面が偏向面を有する反射凹部を備えている。
An illumination device that illuminates an object to be illuminated in a line shape is known.
The illuminating device disclosed in Patent Document 1 includes a light guide that emits illumination light incident from an end surface from an exit surface. A concave spherical surface is formed on the bottom surface of the light guide body of Patent Document 1.
In the light guide disclosed in Patent Document 2, a concave portion is formed in the reflection portion, and a peripheral protrusion portion that protrudes outward is formed in the peripheral portion of the concave portion.
The light guide disclosed in Patent Document 3 includes a reflective recess whose reflecting surface has a deflecting surface.
しかしながら、特許文献1の導光体は、底面からの凹球面の深さが小さいために、底面に反射した光をすくい上げることができず、出射面から出射させる光を導光体の長手方向に拡散させることが困難である。
また、特許文献2の導光体は、周縁突起部から出射され拡散された光を、拡散反射面により再び導光体に入射させる構成であり、拡散反射面を有する導光体保持台を必要とするものである。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、出射面から出射させる光を導光体の長手方向に拡散させることを目的とする。
However, since the light guide of Patent Document 1 has a small depth of the concave spherical surface from the bottom surface, the light reflected from the bottom surface cannot be scooped up, and the light emitted from the light exit surface in the longitudinal direction of the light guide. Difficult to diffuse.
In addition, the light guide body of Patent Document 2 is configured such that light emitted from the peripheral protrusion and diffused is incident on the light guide body again through the diffuse reflection surface, and a light guide holder having a diffuse reflection surface is required. It is what.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to diffuse light emitted from the emission surface in the longitudinal direction of the light guide.
本発明の照明装置は、光源と長尺状の導光体とを有する照明装置であって、前記導光体は、前記光源からの光を出射する出射面と、前記光を前記出射面へ反射する反射面とを有し、前記反射面は、前記光を拡散させる拡散部を複数有し、前記拡散部は、前記反射面から凹んだ球の一部の形状であって、前記反射面からの深さが前記球の直径に対して16.5%以上50%以下であり、前記反射面と平行な方向かつ前記反射面の長手方向に対して直交する方向である幅が0.1mm以上であって前記反射面の幅に対して50%以下であることを特徴とする。
本発明のセンサユニットは、上述した照明装置と、前記照明装置により前記被照明体を照射して反射した光を結像する集光体と、前記集光体によって結像された光を電気信号に変換するセンサと、を備えることを特徴とする。
本発明の読取装置は、上述したセンサユニットと、前記センサユニットと被照明体との少なくとも何れかを相対的に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述したセンサユニットと、前記センサユニットと被照明体との少なくとも何れかを相対的に移動させる移動手段と、前記センサユニットにより読取られた画像を記録媒体に形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする。
The illuminating device of the present invention is an illuminating device having a light source and an elongate light guide, wherein the light guide emits light from the light source, and sends the light to the output surface. A reflecting surface for reflecting, the reflecting surface having a plurality of diffusing portions for diffusing the light, wherein the diffusing portion is a shape of a part of a sphere recessed from the reflecting surface, From the diameter of the sphere is not less than 16.5% and not more than 50%, and the width in a direction parallel to the reflection surface and perpendicular to the longitudinal direction of the reflection surface is 0.1 mm. It is above, and it is 50% or less with respect to the width | variety of the said reflective surface, It is characterized by the above-mentioned.
The sensor unit of the present invention includes the above-described illumination device, a light collector that forms an image of light reflected from the illumination device by the illumination device, and a light signal formed by the light collector. And a sensor for converting into a sensor.
A reading apparatus according to the present invention includes the above-described sensor unit, and a moving unit that relatively moves at least one of the sensor unit and an object to be illuminated.
The image forming apparatus according to the present invention forms on the recording medium an image read by the sensor unit, a moving unit that relatively moves at least one of the sensor unit and the object to be illuminated, and the sensor unit. And an image forming unit.
本発明によれば、出射面から出射させる光を導光体の長手方向に拡散させることができる。 According to the present invention, light emitted from the emission surface can be diffused in the longitudinal direction of the light guide.
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。本実施形態は、照明装置と、この照明装置が適用されるイメージセンサユニット(イメージセンサ)10と、このイメージセンサユニット10が適用される画像読取装置(読取装置)および画像形成装置(形成装置)である。画像読取装置および画像形成装置では、イメージセンサユニット10が被照明体としての原稿Pに光を照射し、反射光を電気信号に変換することで画像を読取る(反射読取)。なお、被照明体は原稿Pに限られず、紙幣などの読取対象物に対しても適用できる。また、原稿Pを透過した透過光を電気信号に変換することで画像を読取る透過読取であっても適用できる。
以下の説明においては、三次元の各方向を、X,Y,Zの各矢印で示す。X方向が後述する導光体の長手方向であり、例えば主走査方向である。Y方向が主走査方向に直角な副走査方向である。Z方向が垂直方向(上下方向)である。
Hereinafter, embodiments to which the present invention can be applied will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, an illumination device, an image sensor unit (image sensor) 10 to which the illumination device is applied, an image reading device (reading device) and an image forming apparatus (forming device) to which the
In the following description, three-dimensional directions are indicated by X, Y, and Z arrows. The X direction is the longitudinal direction of the light guide described later, for example, the main scanning direction. The Y direction is a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. The Z direction is the vertical direction (up and down direction).
(第1の実施形態)
まず、本実施形態に係る画像読取装置または画像形成装置の一例である多機能プリンタ(MFP;Multi Function Printer)の構造について図2を参照して説明する。図2は、MFP100の外観を示す斜視図である。図2に示すように、MFP100は、原稿Pからの反射光を読取る画像読取手段としての画像読取部102と、記録媒体としてのシート101(記録紙)に原稿Pの画像を形成(印刷)する画像形成手段としての画像形成部113とを備えている。
(First embodiment)
First, the structure of a multi-function printer (MFP) that is an example of an image reading apparatus or an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of
画像読取部102はいわゆるイメージスキャナーの機能を有するものであり、例えば以下のように構成される。画像読取部102は、筐体103と、原稿載置部としてのガラス製の透明板からなるプラテンガラス104と、原稿Pを覆うことができるように筐体103に対して開閉自在に設けられるプラテンカバー105とを備えている。
筐体103の内部には、照明装置を備えたイメージセンサユニット10、保持部材106、イメージセンサユニットスライドシャフト107、イメージセンサユニット駆動モータ108、ワイヤ109、信号処理部110、回収ユニット111、給紙トレイ112などが収納されている。
The
Inside the
イメージセンサユニット10は、例えば密着型イメージセンサ(CIS;Contact Image Sensor)ユニットである。保持部材106は、イメージセンサユニット10を囲むように保持する。イメージセンサユニットスライドシャフト107は、保持部材106をプラテンガラス104に沿って副走査方向に案内する。イメージセンサユニット駆動モータ108は、イメージセンサユニット10と原稿Pとを相対的に移動させる移動手段としての移動部であり、具体的には保持部材106に取り付けられたワイヤ109を動かす。回収ユニット111は筐体103に対して開閉自在に設けられ、印刷されたシート101を回収する。給紙トレイ112は、所定のサイズのシート101を収容する。
The
上述したように構成される画像読取部102では、イメージセンサユニット駆動モータ108がイメージセンサユニットスライドシャフト107に沿ってイメージセンサユニット10を副走査方向に移動させる。この際、イメージセンサユニット10はプラテンガラス104上に載置された原稿Pを光学的に読取って、電気信号に変換することで、画像の読取り動作を行う。
In the
図3は画像形成部113の構造を示す概略図である。
画像形成部113はいわゆるプリンタの機能を有するものであり、例えば以下のように構成される。画像形成部113は筐体103内部に収容されており、図3に示すように、搬送ローラ114と、記録ヘッド115とを備えている。記録ヘッド115は、例えばシアン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116(116c,116m,116y,116k)と、これらのインクタンク116にそれぞれ設けられた吐出ヘッド117(117c,117m,117y,117k)から構成される。また、画像形成部113は、記録ヘッドスライドシャフト118、記録ヘッド駆動モータ119、記録ヘッド115に取り付けられたベルト120を有している。
FIG. 3 is a schematic view showing the structure of the
The
上述したように構成される画像形成部113では、給紙トレイ112から供給されたシート101は、搬送ローラ114によって記録位置まで搬送される。記録ヘッド115は、記録ヘッド駆動モータ119によりベルト120を機械的に動かすことで、記録ヘッドスライドシャフト118に沿って印刷方向に移動しつつ電気信号を基にシート101に対して印刷を行う。印刷終了まで上述した動作を繰り返した後、印刷されたシート101は搬送ローラ114によって回収ユニット111に排出される。
なお、画像形成部113としてインクジェット方式による画像形成装置を説明したが、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構わない。
In the
Although an image forming apparatus using an inkjet method has been described as the
次に、本実施形態のイメージセンサユニット10について図4〜図6を参照して説明する。図4はイメージセンサユニット10の分解斜視図である。図5はイメージセンサユニット10の断面図である。図6は、後述する導光体20の構成を示す図である。図6(a)は導光体20を主走査方向から見た図であり、図6(b)は導光体20の側面図であり、図6(c)は導光体20の底面図である。
イメージセンサユニット10は、フレーム11、導光体20、光源30、回路基板40、イメージセンサ(センサあるいはラインセンサ)50、集光体60などを備えている。これらの構成部材のうち、光源30および導光体20は、照明装置として機能する。また、上述した構成部材のうち、フレーム11、導光体20、回路基板40、イメージセンサ50、集光体60は、読取る原稿Pの主走査方向の寸法に応じた長さに形成される。
Next, the
The
フレーム11は、イメージセンサユニット10の各構成部材を収容するフレームであり、主走査方向を長手方向とする略直方体状に形成される。フレーム11は例えば、黒色に着色された遮光性を有するポリカーボネートなどの樹脂材料により形成される。ここで、フレーム11は表面の反射率が60%以下であり、光を反射させる機能を有さないものである。なお、反射率は、積分球により求めることができる。
図5に示すように、フレーム11には、導光体20を収容する導光体収容部12が主走査方向に沿って形成される。また、図4に示すように、フレーム11の導光体収容部12には主走査方向に間隔をあけて、導光体20を着脱自在に支持する保持部13が複数、形成される。
The
As shown in FIG. 5, the
フレーム11には、導光体収容部12に隣接して集光体60を収容する集光体収容部14が主走査方向に形成される。また、フレーム11の下面には、回路基板40を配置するための基板収容部15が主走査方向に沿ってフレーム11の外側から凹状に形成される。また、図4に示すように、フレーム11の主走査方向における一方側には、光源30が配置される光源収容部16が形成される。
In the
導光体20は、光源30が発光する光を原稿Pへと導くものであり、主走査方向を長手方向とする長尺状、具体的には棒状に形成される。導光体20は、フレーム11の導光体収容部12の保持部13により位置決めされた状態で収容される。導光体20は例えば、アクリルやポリカーボネートなどの透明な樹脂材料により形成される。なお、導光体収容部12は導光体20と接する面あるいは対面する面は、フレーム11の表面の反射率と同様に反射率60%以下である。
図4に示すように、導光体20は、主走査方向における一端面に光源30からの光を入射させる入射面21を有する。また、導光体20は、原稿Pと対面する面に導光体20内に入射された光を原稿Pに向かって出射させる、凸の曲面状の出射面22を有する。また、導光体20は、出射面22と対向する面に入射面21から入射された光を反射させる平面状の反射面23を有する。ここで、反射面23が第1面を構成し、出射面22が第2面を構成する。図6に示すように、反射面23には、入射面21から入射された光を出射面22に向かって拡散させる複数の拡散部24がドット状に形成される。拡散部24は反射面23から凹んだ湾曲状形状で形成されている。すなわち、拡散部24は出射面22に向かって凸の湾曲状である。更に、拡散部24は、入射面21側に配置される光源30に向かっても凸の湾曲状である。具体的には、拡散部24は球状、すなわち球の一部の形状とすることができる。なお、拡散部24は、反射面23との間の境界となる周縁部に周縁突起部が形成されず、滑らかに反射面23と連続している。
入射面21から入射された光は反射面23により反射されたり、拡散部24によって拡散されたりすることで、出射面22から原稿Pにライン状の光が出射される。この場合、配置されている光源30に向かって凸の湾曲状であることから、拡散部24は光をより拡散させやすく、導光体20の幅方向に光を均一化させることができる。また、配置されている光源30に向かって凸の湾曲状であることから、反射面23により反射された光をすくい上げるように反射させることができる。このような拡散部24がすくい上げて反射させる光の軌跡については後述する。
The
As shown in FIG. 4, the
Light incident from the
また、導光体20は、出射面22と反射面23との間に第1側面25および第2側面26を有する。第1側面25は、出射面22の一方側の端部と反射面23の一方側の端部とを繋ぐ、凸の曲面状に形成される。第2側面26は、出射面22の他方側の端部と反射面23の他方側の端部とを繋ぐ、凸の曲面状に形成される。第1側面25および第2側面26は、入射面21から入射された光を導光体20の長手方向に反射させる反射面として機能する。
また、導光体20は、入射面21に対向する端面に平面状の他端面27を有する。
The
The
光源30は、光を発光することで導光体20を介して原稿Pに光を照射する。光源30は、回路基板40に接続された状態でフレーム11の光源収容部16に収容される。光源30がフレーム11に収容された状態では、隙間を介して導光体20の入射面21と対面する。光源30は例えば、LEDパッケージ31が用いられる。LEDパッケージ31は、略矩形状に形成された筐体32と、筐体32から突出する複数のリード端子33とを備えている。筐体32は、導光体20の入射面21と対面する面に発光素子としてのLEDチップ34を複数、透明樹脂によって封止した状態で支持する。LEDチップ34には赤、緑、青、赤外、紫外などの発光波長を有するLEDチップを用いることができる。赤外、紫外の発光波長を有するLEDチップを用いるのは、セキュリティのために不可視インクが施された原稿Pを読取るためである。
なお、図5には、導光体20に対する光源30の配置が理解できるように、LEDパッケージ31およびLEDチップ34を想像線(二点鎖線)で図示している。
The
In FIG. 5, the
回路基板40は、LEDチップ34を発光させるための駆動回路やイメージセンサ50などを実装する基板であり、長手方向を主走査方向とする平板状に形成される。回路基板40は、フレーム11の基板収容部15に収容される。回路基板40は例えば、ガラスエポキシ基板が用いられる。また、回路基板40の主走査方向における一方の端部には、LEDパッケージ31のリード端子33を接続するための挿入孔41が形成される。
The
イメージセンサ50は、原稿Pから反射され集光体60によって結像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50は集光体60の光軸の延長線上に配置されるように、回路基板40が基板収容部15によって支持される。イメージセンサ50は、イメージセンサユニット10の読取りの解像度に応じた複数の受光素子(光電変換素子)から構成されるイメージセンサIC51の所定数を回路基板40の実装面上に主走査方向に直線状に配列して実装される。なお、イメージセンサ50は、原稿Pから反射された反射光を電気信号に変換できればよく、公知の各種イメージセンサICを用いることができる。
The
集光体60は、原稿Pからの反射光をイメージセンサ50上に結像する光学部材であり、長手方向を主走査方向にして形成される。集光体60は、フレーム11の集光体収容部14に収容される。集光体60は例えば、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るロッドレンズアレイが用いられる。なお、集光体60は、反射光をイメージセンサ50上に結像できればよく、ロッドレンズアレイに限られず、マイクロレンズアレイなど公知の各種集光機能を有する光学部材を用いることができる。
The
図5に示すように、上述したように構成されるイメージセンサユニット10では、フレーム11内に配置された光源30を発光させることにより導光体20から原稿Pの下面に対して矢印Lに示すように光を照射する。したがって、原稿Pには読取ラインS(主走査方向)に亘ってライン状に光が照射される。この光は原稿Pによって反射されることで、集光体60を介して反射光がイメージセンサ50上に結像される。イメージセンサ50は、結像された反射光を電気信号に変換することで、原稿Pの下面の画像を読取ることができる。
As shown in FIG. 5, in the
イメージセンサ50が反射光を1走査ライン分読取ることで、原稿Pの主走査方向における1走査ラインの読取り動作を完了する。1走査ラインの読取り動作終了後、イメージセンサユニット10の副走査方向への相対的な移動に伴い、上述する動作と同様に次の1走査ライン分の読取り動作が行われる。このようにイメージセンサユニット10が副走査方向に移動しながら1走査ライン分ずつ読取り動作を繰り返すことで、原稿Pの全面が順次走査されて反射光により画像の読取りが行われる。
When the
次に、導光体20の拡散部24の構成について詳細に説明する。
図6(c)に示すように、複数の拡散部24は反射面23の全面に亘って配置されている。具体的には、拡散部24は入射面21側では密度が小さく、他端面27側では密度が大きく形成されている。すなわち、反射面23では入射面21側から他端面27側に向かうにしたがって徐々に反射面23に対する拡散部24の密度が増大している。
入射面21側は光源30から近いために光源30から到達する光量が多い。到達する光量が多い分、入射面21側では拡散部24の密度を小さくすることで到達した光を少なく拡散させて、所望する光量を入射面21側の出射面22から出射させている。一方、他端面27側では光源30から遠いために光源30から到達する光量が少ない。到達する光量が少ない分、他端面27側では拡散部24の密度を大きくすることで到達した光をより多く拡散させて、所望する光量を他端面27側の出射面22から出射させている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 6C, the plurality of diffusing
Since the
また、拡散部24は規則的なパターンにしたがって反射面23に配置されている。すなわち、図6(c)に示すように、拡散部24は反射面23の幅方向(長手方向と直交する方向)に離れて配置した2つ(拡散部24aと拡散部24b)を一組とし、入射面21側から他端面27側に向かうにしたがって一組間の間隔を短くしながら配置される。また、何れの組でも、拡散部24aと拡散部24bとの間の距離は同一である。
また、反射面23の長手方向で隣り合う2つの拡散部24(例えば拡散部24aと拡散部24a)同士は何れも、中心点Oが長手方向から見て重なり合わず、幅方向にずれている。したがって、入射面21側から入射された光が手前の拡散部24によって遮光されることなく何れの拡散部24にも到達され、拡散部24による拡散の効率を向上させることができる。
Moreover, the
In addition, the two diffusion parts 24 (for example, the
上述したような導光体20は金型を用いた射出成形によって製造することができる。すなわち、導光体20の原料となるアクリルやポリカーボネートなどを溶融して金型内に射出した後、冷却することで導光体20を製造する。金型は、導光体20と同様な形状の電極を用い、放電加工することにより作製する。金型は導光体20の凹凸が逆であるのに対して、電極は導光体20の凹凸と同様である。すなわち、電極のうち拡散部24に相当する形状も球状とすることができる。したがって、電極に対して球状の工具を用いて切削することで、容易に拡散部24に相当する形状を作製することが可能である。
The
本実施形態の導光体20では、拡散部24の深さ、幅および数を所定の範囲に規定することで、従来の導光体では想定できない効果を得ることができる。以下、拡散部24の深さ、幅および数の具体的な内容について説明する。
<拡散部の深さ>
まず、本実施形態の拡散部24の深さは、光源30から直接、到達した光に限られず、反射面23で反射された光も拡散できるように、以下のように形成されている。
図1(a)は、拡散部24の断面図であって、図6(b)に示すA部の拡大断面図を示している。なお、複数の拡散部24は何れも同一の形状であり、他の拡散部24の説明を省略する。
本実施形態の拡散部24は、反射面23から導光体20の内部に向かって凹んだ球状である。拡散部24は、反射面23から最も離れた位置までの深さを大きくすることで、半球状に近い形状を実現している。
ここでは、図1(a)に示すように、拡散部24の球状(一点鎖線および実線を含む円)の直径をDiとし、拡散部24の深さをDeとする。例えば、一実施例として、直径Di=0.19mm、深さDe=0.09mmの拡散部24を有する導光体20を製造することができる。この場合、拡散部24の深さDeは、球状の直径Diに対して47.3%である。ここで、例えば拡散部24の球状の直径Diに対する深さDeが50%とは、拡散部24が完全な半球状であることを意味する。一方、拡散部24の球状の直径Diに対する深さDeが0%に近い場合には、深さDeが0mmに近いことを意味する。
In the
<Diffusion depth>
First, the depth of the diffusing
FIG. 1A is a cross-sectional view of the diffusing
The diffusing
Here, as shown in FIG. 1A, the diameter of the sphere (a circle including a one-dot chain line and a solid line) of the
また、拡散部24の球状の直径Diおよび深さDeを測定する場合の測定機器としてキーエンス製のレーザ顕微鏡VK−X100、および、ソフトウェアとしてキーエンス製の解析アプリケーションVK−H1XAを用いる。また、測定条件は対物レンズが20倍、測定モードが表面形状、測定ピッチが0.2μmとする。
拡散部24の球状の直径Diおよび深さDeを測定するには、上述した測定機器で観察した拡散部24の形状において、拡散部24の最も深い位置を通過すると共に反射面23に対して直交する平面に沿って切断した場合の切断形状を導出する。この場合、導光体20の長手方向に切断した切断形状と、長手方向に対して直交する方向に切断した切断形状との2つの切断形状を導出する。次に、切断形状ごとに任意の3点を選択し、選択した3点を通過する仮想円を設定する。切断形状ごとに仮想円を複数設定し、設定した全ての仮想円の平均直径を、拡散部24の球状の直径Diとする。なお、仮想円の精度を損なわないように、選択する3点は反射面23から一定の深さ以上(例えば30μm)にする。また、上述した測定機器で観察した拡散部24の形状のうち、反射面23から最も深い位置までの距離を、拡散部24の深さDeとする。
In addition, a laser microscope VK-X100 manufactured by Keyence is used as a measuring instrument when measuring the spherical diameter Di and depth De of the diffusing
In order to measure the spherical diameter Di and the depth De of the diffusing
本実施形態の拡散部24は、深さDeが球状の直径Diに対して50%であるが、深さDeは球状の直径Diに対して16.5%以上50%以下であることが好ましい。
ここで、拡散部24の深さDeが16.5%とは、導光体20の反射面23が図1(a)に示す二点鎖線Fとなるような深さである。拡散部24の深さが16.5%では、図1(a)に示すように、二点鎖線Fに沿って平行に拡散部24に光Bを照射した場合に、拡散部24を通り抜けず拡散部24により反射される臨界角となる。すなわち、拡散部24の深さが16.5%以上の部分では、例えば光Cを照射したとしても、拡散部24により反射されずに、導光体20を通り抜けてしまうために光の拡散に寄与しない。したがって、通常、設計者は拡散部24の深さを16.5%以上にすることを想定しない。一方、本実施形態では、拡散部24の深さDeを大きくするために、敢えて16.5%以上にすることで、後述するように反射面23により反射された光を拡散できるようにしている。一方、拡散部24の深さを50%以下にすることで、拡散部24を加工したり成形したりすることが容易である。
In the
Here, the depth De of the diffusing
また、拡散部24は深さDeが球状の直径Diに対して35%以上50%以下であることが更に好ましい。
ここで、拡散部24の深さDeを35%以上に規定するのは、拡散部24の深さDeを球状の直径Diに対して50%になるように製造した場合に、加工のバラつきによって拡散部24の深さDeが35%以上になってしまう場合があるためである。
Further, it is more preferable that the
Here, the depth De of the diffusing
次に、例1として拡散部74の深さDeが上述した規定の範囲外である導光体70と、例2として拡散部24の深さDeが上述した規定の範囲内(50%)である導光体20と、を用いて光が拡散される状態についてそれぞれ説明する。
図7Aは、例1の場合に拡散される状態を示す図である。図7Aに示すように、光源30からの光のうち拡散部74の頂点付近に照射された光D1は拡散部74によって反射され、導光体70の長手方向に向かって進む。また、光源30からの光のうち拡散部74の手前、すなわち光源30側の反射面23に照射された光D2も、そのまま導光体70の長手方向に向かって進む。したがって、光D1および光D2の何れも同様の方向に進む。
Next, the
FIG. 7A is a diagram illustrating a state of being diffused in the case of Example 1. As shown in FIG. 7A, the light D <b> 1 irradiated near the vertex of the diffusing
図7Bは、例2の場合に拡散される状態を示す図である。図7Bに示すように、光源30からの光のうち拡散部24の頂点付近に照射された光E1は拡散部24によって反射され、導光体20の長手方向に向かって進む。一方、光源30からの光のうち拡散部24の手前、すなわち光源30側の反射面23に照射された光E2は、拡散部24のうち、反射面23に対して迫り立った傾斜角度の大きな面によって反射されることで、光E1とは異なる方向に拡散される。ここでは、拡散部24によって反射された光は拡散部24のほぼ上方に向かう。
FIG. 7B is a diagram illustrating a state of being diffused in the case of Example 2. As shown in FIG. 7B, the light E <b> 1 irradiated near the apex of the diffusing
このように、拡散部24は深さDeが球の直径Diに対して16.5%以上50%以下、更には35%以上50%以下にすることで、拡散部24の深さDeを大きくすることができる。拡散部24の深さDeを大きくするほど、拡散部24には反射面23に対して迫り立った傾斜角度の大きな面が形成される。拡散部24のうち傾斜角度の大きな面は、光源30からの光のうち反射面23によって反射された光をすくい上げるように反射させることから、他の光と異なる方向に光を拡散することができる。
Thus, the
<拡散部の幅>
次に、本実施形態の拡散部24は、球状の精度を維持したり、拡散の効率を向上させたりするために、以下のような幅で形成されている。
図1(b)は、それぞれ反射面23に配置された拡散部24の一例を示す図である。
ここでは、図1(b)に示すように、導光体20の反射面23の幅をWrとし、拡散部24の幅をWdとする。幅とは導光体20の長手方向に対して直交する方向かつ反射面23と平行な方向をいうものとする。例えば、上述した一実施例と同様のものとすると、反射面23の幅Wr=0.98mm、拡散部24の幅Wd=0.19mmを有する導光体20を製造することができる。
なお、拡散部24の幅Wdを測定する場合、上述した拡散部24を測定する場合と同様の測定機器、ソフトウェア、および、測定条件とする。
また、拡散部24の幅Wdを測定する場合には、拡散部24の最も深い位置を通過すると共に、反射面23に対して直交かつ幅方向に平行な平面に沿って切断した場合の切断形状を導出する。次に、切断形状上に任意の3点を選択し、選択した3点を通過する仮想円を設定する。仮想円を複数設定し、設定した全ての仮想円ごとに仮想円と、反射面23を延長させた面とが交差する2つの点間を測定し、その平均距離を、拡散部24の幅Wdとする。また、反射面23の幅を測定する場合、第1側面25と反射面23との境界あるいは第2側面26と反射面23との境界に面取りがされている場合には、面取りがされていないと仮定した場合の境界が測定する開始点および終了点である。
<Width of diffusion part>
Next, the
FIG. 1B is a diagram illustrating an example of the diffusing
Here, as shown in FIG. 1B, the width of the reflecting
When measuring the width Wd of the diffusing
Further, when measuring the width Wd of the diffusing
本実施形態では、拡散部24の幅Wdは0.1mm以上であることが好ましい。拡散部24の幅Wdを0.1mm以上とすることで、拡散部24を加工したり成形したりするのが容易なためである。特に、金型を用いて導光体20を射出成形で製造する場合に好ましく、より具体的には金型を電極により放電加工で作製する場合に好ましい。
また、本実施形態では、拡散部24の幅Wdは、反射面23の幅Wrに対して50%以下であることが好ましい。ここで、拡散部24の幅Wdを反射面23の幅Wrに対して50%以下に規定するのは、50%よりも大きい場合には反射面23の幅方向に沿って一つの拡散部24のみしか配置できないためである。反射面23の幅方向に沿って少なくとも2つの拡散部24を配置することで、光源30からの光を拡散させる効率を向上させることができる。
In the present embodiment, the width Wd of the diffusing
In the present embodiment, the width Wd of the diffusing
更に、拡散部24の幅Wdは、反射面23の幅Wrに対して15%以上30%以下であることが好ましい。拡散部24の幅Wdを反射面23の幅Wrに対して30%以下に規定するのは、反射面23の幅方向に沿って3つ以上の拡散部24を配置できるようにするためである。すなわち、反射面23の幅方向に沿って3つ以上の拡散部24を配置することで、光源30からの光を拡散させる効率をより向上させることができる。一方、拡散部24の幅Wdを反射面23の幅Wrに対して15%以上に規定するのは、反射面23の幅方向に沿って5つ以下の拡散部24を配置するためである。すなわち、反射面23の幅方向に沿って6つ以上の拡散部24を配置するのは、多くの工程が必要になり製造コストが掛かってしまうためである。特に、金型を用いて導光体20を射出成形で製造する場合、金型を電極により放電加工で作製する際には、電極に対して拡散部24に相当する小さな球状を一つずつ加工すると製造コストが上昇してしまう。
なお、拡散部24の曲面と一致する仮想球と、反射面23の面とが交差する形状は円となる。したがって、拡散部24の幅とは、拡散部24の仮想球と反射面23とが交差する円の直径と同一である。
Furthermore, the width Wd of the diffusing
The virtual sphere that coincides with the curved surface of the diffusing
<拡散部の数>
次に、本実施形態の拡散部24は、拡散の効率を向上させたり、導光体20の製造コストを削減したりするために、以下のような数で形成されている。
本実施形態では、拡散部24の数は幅方向に沿って直線状に2つ以上5つ以下で配置されていることが好ましい。ここで、拡散部24の数を幅方向に沿って直線状に2つ以上に規定するのは、反射面23の幅方向に沿って2つの拡散部24を配置することで、光源30からの光を拡散させる効率を向上させることができるためである。
また、拡散部24の数を幅方向に沿って5つ以下に規定するのは、反射面23の幅方向に沿って6つ以上の拡散部24を配置するのは、多くの加工が必要になり製造コストが掛かってしまうためである。図1(c)には、拡散部24の数を幅方向に沿って直線状に5つにした導光体20を示している。
<Number of diffusion parts>
Next, in order to improve the diffusion efficiency and reduce the manufacturing cost of the
In this embodiment, it is preferable that the number of the diffusing
In addition, the number of diffusing
このように、本実施形態によれば、拡散部24は、反射面23からの深さが球状の直径に対して16.5%以上50%以下である。したがって、拡散部24は光源30から照射された光のうち反射面23により反射された光をすくい上げるように反射させることから、導光体20の出射面22から出射させる光を導光体20の長手方向に拡散させることができる。
また、本実施形態によれば、拡散部24は、幅が0.1mm以上であって反射面23の幅に対して50%以下であることから、拡散部24の形状を容易に加工したり成形したりすることができる。
なお、拡散部24が球状の場合には反射面23の面に表れる拡散部24の形状は円となる。ここで、拡散部24は、反射面23に表れる拡散部24の円の曲率が1.5〜20になるような球状であることが好ましい。曲率1.5とは円の直径が1.33mmであり、曲率20とは円の直径が0.1mmである。このような範囲に規定することで、光源30からの光を幅方向に拡散させる効率を向上させることができる。なお、円の直径の測定は、拡散部24の幅Wdを測定する場合と同様の測定方法を適用することができる。すなわち、拡散部24が球状の場合には、拡散部24の幅Wdが、反射面23に表れる拡散部24の円の直径となる。なお、円全体あるいは一部が歪んでいたとしても、製造誤差の範囲は円の概念に含まれる。
Thus, according to this embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, since the
When the diffusing
(第2の実施形態)
図8Aは、第2の実施形態の導光体80の拡散部24を示す拡大断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の導光体80は、反射面23と拡散部24との境界に亘って傾斜部81を有する。このように傾斜部81を有することで、光源30からの光のうち反射面23とほぼ平行に照射された光を、傾斜部81および拡散部24ですくい上げるように反射させることができる。すなわち、図8Aの一点鎖線を拡大した図に示すように、光源30からの光のうち拡散部24の手前、すなわち光源30側の反射面23に照射された光Fは、傾斜部81により反射された後、拡散部24により更に反射される。したがって、光源30からの光のうち反射面23によって反射された光をすくい上げるように反射させることから、他の光と異なる方向に光を拡散することができる。
このように、本実施形態の導光体80は、拡散部24が反射面23に対して凹んだ形状であって、反射面23と拡散部24との境界に傾斜部81を有することを特徴とするものである。
なお、本実施形態では、傾斜部81が直線状である場合について説明したが、この場合に限られず、曲線状であってもよい。また、拡散部24の形状は球状に限定されない。
(Second Embodiment)
FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view showing the
The
Thus, the
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the
次に、傾斜部が曲線状である場合について説明する。
図8Bは、傾斜部82が曲線状である拡散部24の拡大断面図である。
傾斜部82は、拡散部24が反射面23において角が取られた形状である。ここで、拡散部24の形状を幾何学的に円の周であると近似すると、反射面23側では近似した円の開口よりも広い開口が得られる。図8Bの一点鎖線を拡大した図には、近似した円の周を破線で示している。
Next, a case where the inclined portion is curved will be described.
FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the diffusing
The
上述したような傾斜部81、82の形状は、面取りによって得ることができる。あるいは、傾斜部81、82の形状は、金型が有する傾斜部の形状が転写されることで得ることができる。なお、金型が有する傾斜部の形状は、放電加工に用いる電極の形状によって得られる。放電加工された電極は、導光体80の凹部に対応する凸部の細かなデコボコを除去するために、凸部を含む成形用の面が研磨される。
上述したような傾斜部81、82の形状は、導光体80を金型により成形する際、金型から導光体を容易に外すことができるので、好ましい形状である。特に、本実施形態のように、ドット状の微細な凹部を複数有する細かい導光体80を金型によって成形する際に好ましい。
また、傾斜部81、82を観察する場合、上述した拡散部24を測定する場合と同様の測定機器、ソフトウェア、および、測定条件とすることで、観察可能である。
The shape of the
The shape of the
Moreover, when observing the
上述したように第1および第2の実施形態では、拡散部24の形状が球状である場合について説明したが、拡散部24の形状は湾曲状形状であればよく、例えば楕円状であってもよい。
導光体20の反射面23に設けられる凹部である拡散部24は、出射面22に向かって凸の湾曲状であるだけでなく、配置されている光源30に向かって凸の湾曲状であることが光をより拡散させやすく、導光体20の幅方向に光を均一化させやすいために好ましい。出射面22に向かって凸に湾曲している形状であること、および、光源30に向かって凸に湾曲している形状であることの両方を満たす形状として、球状あるいは楕円状といった湾曲状形状が好ましい。
As described above, in the first and second embodiments, the case where the shape of the diffusing
The diffusing
本発明に係る拡散部は、本実施形態や第2の実施形態で説明した球状の拡散部24以外に、楕円状であってもよい。拡散部が球状であったり楕円状であったりしてもよいということは、拡散部は反射面23から凹んだ湾曲状形状ということである。また、本発明に係る拡散部は、反射面において、光源30に向かって凸に例えば円形状や楕円形状のように湾曲している。すなわち、本発明に係る拡散部は、反射面23からの深さ方向(図1のZ方向)においても反射面23の幅方向(図1のY方向)においても湾曲している。
そして、拡散部の深さ方向の大きさや幅方向の大きさは、レーザ顕微鏡で観察した最も深い場所において設定した仮想円から求めることができる。その場合の拡散部の深さの数値範囲は、上述の数値範囲と同一、すなわち仮想円の16.5%以上50%以下であり、拡散部の幅も0.1mm以上であって反射面23の幅に対して50%以下である。
The diffuser according to the present invention may be elliptical in addition to the
Then, the size in the depth direction and the size in the width direction of the diffusion part can be obtained from a virtual circle set at the deepest place observed with a laser microscope. In this case, the numerical range of the depth of the diffusing portion is the same as the above-described numerical range, that is, 16.5% to 50% of the imaginary circle, the width of the diffusing portion is 0.1 mm or more, and the reflecting
(第3の実施形態)
次に、上述したイメージセンサユニット10を画像読取装置としてのフラットベッド方式のスキャナ130に適用した構成について図9を参照して説明する。
図9は、フラットベッド方式のスキャナ130の構成の一例を示す斜視図である。
スキャナ130は、筺体131と、被照明体載置部としてのプラテンガラス132と、イメージセンサユニット10と、イメージセンサユニット10を駆動する駆動機構と、回路基板133と、プラテンカバー134とを有する。プラテンガラス132は、ガラスなどの透明板からなり、筺体131の上面に取り付けられる。プラテンカバー134は、プラテンガラス132に載置された原稿Pを覆うように、筺体131に対してヒンジ機構などを介して開閉可能に取り付けられる。イメージセンサユニット10と、イメージセンサユニット10を駆動するための駆動機構と、回路基板133とは、筺体131内に収容される。
(Third embodiment)
Next, a configuration in which the above-described
FIG. 9 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the
The
駆動機構は、保持部材135と、ガイドシャフト136と、駆動モータ137と、ワイヤ138とを含む。保持部材135は、イメージセンサユニット10を囲むように保持する。ガイドシャフト136は、保持部材135をプラテンガラス132に沿って読取方向(副走査方向)に移動可能にガイドする。駆動モータ137と保持部材135とはワイヤ138を介して連結されており、駆動モータ137の駆動力によってイメージセンサユニット10を保持する保持部材135を副走査方向に移動させる。そして、イメージセンサユニット10は、駆動モータ137の駆動力によって副走査方向に移動しながら、プラテンガラス132に載置された原稿Pを読取る。このように、イメージセンサユニット10と原稿Pとを相対的に移動させながら、原稿Pを読取る。
The drive mechanism includes a holding
回路基板133には、イメージセンサユニット10が読取った画像に所定の画像処理を施す画像処理回路や、イメージセンサユニット10を含むスキャナ130の各部を制御する制御回路や、スキャナ130の各部に電力を供給する電源回路などが構築される。
The
(第4の実施形態)
次に、上述したイメージセンサユニット10を画像読取装置としてのシートフィード方式のスキャナ140に適用した構成について図10を参照して説明する。
図10は、シートフィード方式のスキャナ140の構成の一例を示す断面図である。
スキャナ140は、筺体141と、イメージセンサユニット10と、搬送ローラ142と、回路基板143とを有する。搬送ローラ142は、図示しない駆動機構によって回転し、原稿Pを挟んで搬送する。回路基板143には、イメージセンサユニット10を含むスキャナ140の各部を制御する制御回路や、スキャナ140の各部に電力を供給する電源回路などが構築される。
(Fourth embodiment)
Next, a configuration in which the above-described
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the sheet
The
そして、スキャナ140は、搬送ローラ142によって原稿Pを読取り方向(副走査方向)に搬送しつつ、イメージセンサユニット10により原稿Pを読取る。すなわち、イメージセンサユニット10と原稿Pとを相対的に移動させながら、原稿Pを読取る。なお、図10では、原稿Pの片面を読取るスキャナ140の例を示すが、2つのイメージセンサユニット10が原稿Pの搬送経路を挟んで対向するように設けられ、原稿Pの両面を読取る構成であってもよい。
The
以上、本発明を上述した実施形態により説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更が可能である。
上述した実施形態では、拡散部24は規則的なパターンにしたがって反射面23に配置する場合について説明したが、この場合に限られず不規則に配置してもよい。この場合であって、反射面23では入射面21側から他端面27側に向かうにしたがって徐々に反射面23に対する拡散部24の密度が増大させることで、導光体20の長手方向における何れの位置からでも所望する光量を出射面22から出射させることができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment mentioned above, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, It can change within the scope of the present invention.
In the embodiment described above, the case where the diffusing
上述した実施形態では、導光体20が第1側面25および第2側面26などの反射面を有する場合について説明したが、この場合に限られず、その他の反射面を有していてもよい。
上述した実施形態では、導光体20が入射面21から他端面27まで長手方向に連続する直線状である場合について説明したが、この場合に限られず、曲部を有する導光体を用いてもよい。具体的には、導光体として、主走査方向に長い棒状に形成された光出射部と、光出射部の一方側の端部から曲がって形成された曲部とを有する導光体を採用することができる。この場合、曲部の端面を光源30から光が入射される入射面とすることができ、光源30を回路基板40の表面に実装する表面実装型のLEDパッケージとすることができる。
上述した実施形態では、導光体20を大量生産に適した射出成形で製造する場合について説明したが、この場合に限られず、小量生産に適した切削加工により製造してもよい。
なお、移動手段としての移動部は、イメージセンサユニット10と原稿Pとの少なくとも何れかを相対的に移動させることができる。
In the embodiment described above, the case where the
In the above-described embodiment, the case where the
In the above-described embodiment, the case where the
Note that the moving unit as the moving unit can relatively move at least one of the
10:イメージセンサユニット 11:フレーム 12:導光体収容部 13:保持部 20:導光体 21:入射面 22:出射面 23:反射面 24:拡散部 27:他端面 81,82:傾斜部 30:光源 40:回路基板 50:イメージセンサ 60:集光体 100:MFP(画像読取装置、画像形成装置) 101:シート(記録媒体) 102:画像読取部 108:イメージセンサユニット駆動モータ 113:画像形成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Image sensor unit 11: Frame 12: Light guide housing | casing part 13: Holding part 20: Light guide 21: Incident surface 22: Outgoing surface 23: Reflecting surface 24: Diffusing part 27:
Claims (8)
前記導光体は、前記光源からの光を出射する出射面と、前記光を前記出射面へ反射する反射面とを有し、
前記反射面は、前記光を拡散させる拡散部を複数有し、
前記拡散部は、
前記反射面から凹んだ球の一部の形状であって、
前記反射面からの深さが前記球の直径に対して16.5%以上50%以下であり、
前記反射面と平行な方向かつ前記反射面の長手方向に対して直交する方向である幅が0.1mm以上であって前記反射面の幅に対して50%以下であることを特徴とする照明装置。 An illumination device having a light source and a long light guide,
The light guide has an exit surface that emits light from the light source, and a reflective surface that reflects the light to the exit surface,
The reflective surface has a plurality of diffusion parts that diffuse the light,
The diffusion part is
A shape of a part of a sphere recessed from the reflecting surface,
The depth from the reflecting surface is 16.5% or more and 50% or less with respect to the diameter of the sphere,
A width which is a direction parallel to the reflecting surface and perpendicular to the longitudinal direction of the reflecting surface is 0.1 mm or more and 50% or less with respect to the width of the reflecting surface. apparatus.
前記反射面からの深さが前記球の直径に対して35%以上50%以下であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The diffusion part is
The lighting device according to claim 1, wherein a depth from the reflecting surface is 35% or more and 50% or less with respect to a diameter of the sphere.
幅が前記反射面の幅に対して15%以上30%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 The diffusion part is
The lighting device according to claim 1 or 2, wherein the width is 15% or more and 30% or less with respect to the width of the reflecting surface.
前記反射面の幅方向に沿って直線状に2つ以上5つ以下で配置されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の照明装置。 The diffusion part is
4. The lighting device according to claim 1, wherein two or more and five or less are arranged linearly along the width direction of the reflecting surface. 5.
前記反射面と前記拡散部との境界に傾斜部を有することを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の照明装置。 The light guide is
5. The lighting device according to claim 1, further comprising an inclined portion at a boundary between the reflecting surface and the diffusing portion.
請求項1ないし5の何れか1項に記載の照明装置と、
前記照明装置により前記被照明体を照射して反射した光を結像する集光体と、
前記集光体によって結像された光を電気信号に変換するセンサと、を備えることを特徴とするセンサユニット。 A sensor unit for reading light irradiated to an illuminated object,
The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
A condenser for imaging the light reflected by illuminating the object to be illuminated by the illumination device;
A sensor unit that converts light imaged by the light collector into an electrical signal.
前記センサユニットと前記被照明体との少なくとも何れかを相対的に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする読取装置。 The sensor unit according to claim 6,
A reading device comprising: moving means for relatively moving at least one of the sensor unit and the object to be illuminated.
前記センサユニットと前記被照明体との少なくとも何れかを相対的に移動させる移動手段と、
前記センサユニットにより読取られた画像を記録媒体に形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 The sensor unit according to claim 6,
Moving means for relatively moving at least one of the sensor unit and the object to be illuminated;
An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms an image read by the sensor unit on a recording medium.
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