JP5648788B2 - 原稿照明装置及び原稿読取装置、並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナなどに使用される原稿読取装置において原稿を照明する原稿照明装置、及び該原稿照明装置を備える原稿読取装置、並びに該原稿読取装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下「ＬＥＤ」と表す）の開発が活発に行われている。ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっており、コストも低廉化してきている。ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。その用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような原稿読取装置の原稿照明装置がある。

白色発光型のＬＥＤ素子における発光スペクトルは、可視域の波長帯をカバーしており、カラー画像を読取可能な原稿読取装置の原稿照明装置にも使用することができる。このため、白色ＬＥＤを用いた多種多様な原稿照明装置が提案されている。
また、ＬＥＤを光源とする場合、照明効率が高いほど省エネルギー効果が高いため、ＬＥＤ光源を用いた照明効率の高い読取照明系（原稿照明装置）を提供することは環境側面から重要である。

ＬＥＤとしては擬似白色ＬＥＤが用いられる例が多いが、擬似白色ＬＥＤの青色発光チップのサイズは、黄色光に波長変換する蛍光体のサイズよりもかなり小さく、発光する位置も異なっているので、原稿読取面上で照明光の色度にばらつきが発生しやすかった。これに対し、色度のばらつきを解消するために青色光および蛍光体による黄色光の双方を、拡散シートのような拡散手段のみによって拡散させ、ミキシングすると、原稿読取面を照明する効率が低下するという問題がある。

ＬＥＤを光源とした読取照明系には、導光部材（導光板）を用いる方式がある（例えば、特許文献１〜３参照）。このような導光板を用いる方法によれば、ライン状に並べたＬＥＤ光源からの光が導光板中を全反射しながら伝送されるうちに、光が拡散して照度分布ムラが低減されることが知られている。

特許文献１〜３に記載されたような、読取り照明系に導光板として用いられる従来の導光体の材料は硬質であるため、屈曲の自由度が極めて低く、照明光学系の配置の自由度が制約されてしまい、装置の小型化や薄型化には限界がある。
また、導光体内での内部全反射によっても光拡散効果が得られるが、導光体を短くすると、反射回数が減ることで拡散効果も低減し、色度のバラツキを改善する効果が低下する。一方、導光体を長くすると、装置が大型化してしまうという問題がある。
さらに、ＬＥＤチップと導光体とが振動や衝撃により接触することによりＬＥＤチップが破損する可能性があるため、ＬＥＤチップと導光体とを隙間を開けて構成配置すると、導光体への光結合効率が低下するという問題がある。

よって、本発明の課題は、導光体の配置の自由度が高く、装置の小型化が可能であるとともに、光拡散効果が高く、原稿読取面の照明色度のばらつきや色むらの低減効果に優れる原稿照明装置、及び該原稿照明装置を備える原稿読取装置、並びに画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る原稿照明装置及び原稿読取装置、並びに画像形成装置は、以下のとおりである。
〔１〕 原稿読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する原稿照明装置であって、
光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列され、第１の波長λ１をピーク波長とする光を発光する複数の発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光で励起されて、第２の波長λ２及び第３の波長λ３の光を発光する蛍光部材と、
前記複数の発光ダイオードから出射された光を前記照射領域に導く導光体と、
前記導光体を保持する保持部材とを備え、
前記導光体の前記発光ダイオードからの光の入射面が、前記発光ダイオードの発光面と当接して配置され、かつ、前記光照射される照射領域の副走査方向に対して垂直であり、
前記導光体が可撓性を有し、厚さ１．０ｍｍ以下のシート状部材からなり、前記発光ダイオードからの光は、前記導光体及び前記蛍光部材を介して前記照射領域に照射され、
前記導光体の厚さ方向は、前記複数の発光ダイオードから出射された光の前記導光体における伝搬方向に対して垂直であることを特徴とする原稿照明装置である。
〔２〕 前記導光体は、前記発光ダイオードからの光の入射面から出射面までの間の少なくとも一部が湾曲して配置されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の原稿照明装置である。
〔３〕 前記導光体は、表面のうち前記発光ダイオードからの光の入射面及び出射面を除く少なくとも一面に、表面保護層を備えることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の原稿照明装置である。
〔４〕 前記導光体は、前記発光ダイオードからの光の入射面側の形状が、前記入射面から離れるに従い厚みが増大するテーパ形状であることを特徴とする前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の原稿照明装置である。
〔５〕 前記導光体がコア層及びクラッド層を備える部材からなり、前記表面保護層が前記クラッド層であることを特徴とする前記〔３〕または〔４〕に記載の原稿照明装置である。
〔６〕 前記表面保護層が、前記導光体における光の導光部の部材よりも低い屈折率のシート部材であることを特徴とする前記〔３〕または〔４〕に記載の原稿照明装置である。
〔７〕 前記表面保護層が、金属製の反射シート部材であることを特徴とする前記〔３〕または〔４〕に記載の原稿照明装置である。
〔８〕 前記導光体は、前記蛍光部材よりも前記発光ダイオードに近接して配置されていることを特徴とする前記〔１〕から〔７〕のいずれかに記載の原稿照明装置である。
〔９〕 前記導光体の前記発光ダイオードからの光の入射面と、前記発光ダイオードの発光面とを当接保持させる部材を備えることを特徴とする前記〔８〕に記載の原稿照明装置である。
〔１０〕 前記導光体の前記発光ダイオードからの光の出射面と、前記原稿面との間に光拡散部材を有し、前記導光体の出射面から出射した光が、前記蛍光部材及び前記光拡散部材を介して前記読取対象領域に照射されることを特徴とする前記〔８〕または〔９〕に記載の原稿照明装置である。
〔１１〕 前記蛍光部材と前記光拡散部材とが、光透過性を有する部材により接着されていることを特徴とする前記〔１０〕に記載の原稿照明装置である。
〔１２〕 前記発光ダイオードが、青色発光ＬＥＤであることを特徴とする前記〔１〕から〔１１〕のいずれかに記載の原稿照明装置である。
〔１３〕 前記発光ダイオードが、サイドビュータイプのＬＥＤであることを特徴とする前記〔１〕から〔１２〕のいずれかに記載の原稿照明装置である。
〔１４〕 前記導光体と前記蛍光部材とが、光透過性を有する部材により接着されていることを特徴とする前記〔１〕から〔１３〕のいずれかに記載の原稿照明装置である。
〔１５〕 前記〔１〕から〔１４〕のいずれかに記載の原稿照明装置を備えることを特徴とする原稿読取装置である。
〔１６〕 前記〔１５〕に記載の原稿読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、原稿読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する原稿照明装置であって、光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列され、第１の波長λ１をピーク波長とする光を発光する複数の発光素子と、前記発光素子からの光で励起されて、第２の波長λ２及び第３の波長λ３の光を発光する蛍光部材と、前記複数の発光素子から出射された光を前記照射領域に導く導光体と、前記導光体を保持する保持部材とを備え、前記導光体が可撓性を有するシート状部材からなり、前記発光素子からの光は、前記導光体及び前記蛍光部材を介して前記照射領域に照射されることを特徴とする原稿照明装置であるため、導光体の配置の自由度が高く、装置の小型化が可能であるとともに、光拡散効果が高く、原稿読取面のみならず、原稿が浮いた位置においても照明色度のばらつきや色むらの低減効果に優れる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の原稿照明装置において、前記導光体は、前記発光素子からの光の入射面から出射面までの間の少なくとも一部が湾曲して配置されているため、湾曲させずに導光体全体を傾斜させる場合に比べ、装置を小型化かつ薄型化することができ、照明効率も改善することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の原稿照明装置において、前記導光体は、表面のうち前記発光素子からの光の入射面及び出射面を除く少なくとも一面に、表面保護層を備えるため、導光体表面の損傷や光の漏れを防止して光利用効率を高めることができる。
請求項４の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記導光体は、前記発光素子からの光の入射面側の形状が、前記入射面から離れるに従い厚みが増大するテーパ形状であるため、光結合効率を高くすることができ、発光素子の基板との接触も回避することができる。
請求項５の発明によれば、請求項３または４に記載の原稿照明装置において、前記導光体がコア層及びクラッド層を備える部材からなり、前記表面保護層が前記クラッド層であるため、コア層を保護して光の漏れを防止して光利用効率を高め、特に湾曲させたときの光損失を低減し、導光性能を安定化させることができる。
請求項６の発明によれば、請求項３または４に記載の原稿照明装置において、前記表面保護層が、前記導光体における光の導光部の部材よりも低い屈折率のシート部材であるため、コア層を保護して光の漏れを防止して光利用効率を高め、特に湾曲させたときの光損失を低減し、導光性能を安定化させることができる。
請求項７の発明によれば、請求項３または４に記載の原稿照明装置において、前記表面保護層が、金属製の反射シート部材であるため、コア層を保護して光の漏れを防止して光利用効率を高め、特に湾曲させたときの光損失を低減し、導光性能を安定化させることができる。
請求項８の発明によれば、請求項１から７のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記導光体は、前記蛍光部材よりも前記発光素子に近接して配置されているため、前記導光体への光結合効率を高くすることができ、衝撃による前記蛍光部材の破損を回避することができる。
請求項９の発明によれば、請求項８に記載の原稿照明装置において、前記導光体の前記発光素子からの光の入射面が、前記発光素子の発光面と当接して配置されているため、導光体への光結合効率を高めることができ、可撓性を有する導光体であるため、衝撃による発光体へのダメージを少なくすることができる。
請求項１０の発明によれば、請求項９に記載の原稿照明装置において、前記導光体の前記発光素子からの光の入射面と、前記発光素子の発光面とを当接保持させる部材を備えるため、個々の発光素子の光結合効率を均一化、安定化させることができるとともに、振動衝撃に対する安定性が得られる。
請求項１１の発明によれば、請求項８から１０のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記導光体の前記発光素子からの光の出射面と、前記原稿面との間に光拡散部材を有し、前記導光体の出射面から出射した光が、前記蛍光部材及び前記光拡散部材を介して前記読取対象領域に照射されるため、照明均一性をさらに改善することができるとともに、ユーザに対する安全性を確保することができる。
請求項１２の発明によれば、請求項１１に記載の原稿照明装置において、前記蛍光部材と前記光拡散部材とが、光透過性を有する部材により接着されているため、前記蛍光部材と前記光拡散部材との相対位置が安定し、照明光の色度特性が安定し、前記照射領域における照度のばらつきが低減される。
請求項１３の発明によれば、請求項１から１２のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記発光素子が、青色発光ＬＥＤであるため、照度のムラが均一化されて白色変換されるため、色度のばらつきの無い均一な白色光で前記照射領域を照明することができる。
請求項１４の発明によれば、請求項１から１３のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記発光素子が、サイドビュータイプのＬＥＤであるため、薄い導光体に光結合させやすく、装置をさらに薄型化、小型化することができる。
請求項１５の発明によれば、請求項１から１４のいずれかに記載の原稿照明装置において、前記導光体と前記蛍光部材とが、光透過性を有する部材により接着されているため、前記導光体と前記蛍光部材との相対位置が安定し、照明光の色度特性が安定し、前記照射領域における照度のばらつきが低減される。
請求項１６の発明によれば、請求項１から１５のいずれかに記載の原稿照明装置を備える原稿読取装置であるため、照明効率が高く、原稿読取面の照明色度のばらつき低減効果に優れ、読取り性能の動的安定性の高い小型化された原稿読取装置が提供される。
請求項１７の発明によれば、請求項１６に記載の原稿読取装置を備える画像形成装置であるため、原稿読取時における照明効率が高く、原稿読取面の照明色度のばらつき低減効果に優れるとともに、小型化された画像形成装置が提供される。

基板上に配置された複数の発光素子の一例を示す模式図である。 原稿照明装置から原稿台に照明する構成の一例を示す模式図である。 原稿照明装置を原稿台に対し、副走査方向の左右に対向させて設けた態様を示す模式図である。 Ｙ軸に対し略２０度に導光体を傾斜させて配置した態様を示す模式図である。 導光体を光の照射方向に湾曲させた態様の一例を示す模式図である。 導光体が発光素子のＹ方向の長さよりも薄い態様を示す模式図である。 導光体を光の照射方向に湾曲させた態様の他の例を示す模式図である。 図７に対し、基板を導光体のＹ方向の上側に設けた態様を示す模式図である。 蛍光部材と光拡散部材とを接合した態様を示す模式図である。 保持部材が導光体のクラッド層に接触して保持する態様を示す模式図である。 表面保護層として、導光体よりも低い屈折率のシート部材や金属製の反射シート部材を、基板と導光体シートとの間に挿入した例を示す模式図である。 発光素子としてサイドビュータイプのＬＥＤチップを配置した例を示す模式図である。 基板の上下面に発光素子を配置したＬＥＤアレイの模式図である。 基板の上下面に発光素子及び導光体を設けた態様を示す模式図である。 導光体の出射面の断面図の模式図である。 保持部材により導光体シートを固定する態様の一例を示す模式図である。 導光体の出射面を２層に分離させる態様を示す模式図である。 本発明の原稿読取装置の一実施態様を示す模式図である。 本発明の原稿読取装置の他の実施態様を示す模式図である。 本発明の画像形成装置の一実施態様を示す模式図である。

以下、本発明に係る原稿照明装置、及び原稿読取装置、並びに画像形成装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

＜原稿照明装置＞
本発明の原稿照明装置は、光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列され、第１の波長λ１をピーク波長とする光を発光する複数の発光素子と、前記発光素子からの光で励起されて、第２の波長λ２及び第３の波長λ３をピーク波長とする光を発光する蛍光部材と、前記複数の発光素子から出射された光を前記照射領域に導く導光体と、前記導光体を保持する保持部材とを備え、前記発光素子からの光は、前記導光体及び前記蛍光部材を介して前記照射領域に照射される。前記導光体は可撓性を有するシート状部材からなり、容易に湾曲させることができる。

前記ピーク波長の値、波長λ１は４５０〜４６０ｎｍ、波長λ２は５２０〜５４０ｎｍ、波長λ３は６３０〜６４０ｎｍである。
前記発光素子は青色発光ＬＥＤであり、前記蛍光部材はＬＥＤ励起３波長蛍光体であり、ＬＥＤ励起３波長蛍光体により青色光が変換されて白色光が得られる。
具体的には、本発明の前記蛍光部材は、ピーク波長λ１＝４６０ｎｍの青色光を入射したときに、λ１の光が発光するとともに、励起されてピーク波長λ２＝５３０ｎｍ及びピーク波長λ３＝６３５ｎｍからなり波長幅として４８０〜７８０ｎｍの蛍光発光をすることにより、白色光が得られるものである。

図１に複数の発光素子からなるＬＥＤアレイを示す。
図１に示すように、複数の発光素子（ＬＥＤチップ）１は、実装基板（以下、単に「基板」という）２上に離間し配置される。図中のＸ方向は主走査方向である。図１に示すようにＸ方向中央部におけるＬＥＤチップの間隔（ピッチ）Ｐ２よりも、周辺部におけるピッチＰ１を狭くすることにより、撮像素子上での照度均一性に改善効果が得られる。

図２〜図５に、原稿読取装置の要部概略図として、本発明の原稿照明装置と原稿台との配置を示す。原稿読取装置において、原稿スキャン方向（副走査方向）をＺ、原稿主走査方向をＸ、前記Ｘ及びＺと直交する方向をＹ方向とする。
図２は、原稿台３に対し原稿照明装置を配置した状態の一例を示したもので、基板２上に配置されたＬＥＤチップ１から出射された光は、シート状部材からなる導光体（以下、「導光体シート」という）４の入射面に入射し、導光体４シートの出射面に設けられた蛍光体５を介し、原稿台３の原稿読取り領域に照明される。本実施態様において、ＬＥＤチップ１から出射された光は青色光であり、蛍光体５は、ＬＥＤ励起３波長蛍光ガラスフィルムである。

導光体シート４の出射面側にＬＥＤ励起３波長蛍光ガラスフィルム５が設けられ、青色光は導光体シート４内で反射を繰り返すことによって拡散され、Ｘ方向主走査方向の照度が均一化する。そして蛍光体５で白色化されて、原稿台３に至る。
図３及び図４に示すように、原稿台３に対し、副走査方向（Ｚ方向）の左右に原稿照明装置を対向させるように、もう１対のユニットを追加することも可能である。なお、図４は、Ｙ軸に対し導光体シート４を傾斜させて配置した例を示しており、その傾斜角は約２０度である。このような構成とすることにより、読取対象領域の副走査方向の幅より外側に無駄な光が照明されないため、照明効率が高くなる。

図中、導光体シート４の出射面から出射される光の主方向を矢印で示している。導光体シート４から出射された光は拡散広がりを有する。点線で示す左右の主光線の交差する位置を原稿面３よりやや上（＋Ｙ側）にすると、副走査方向の照度平坦性が広くなる。また、原稿が浮いたときの照明深度特性（照度平坦性）の劣化が少なくなる。

前記導光体シート４は、Ｘ方向に長く、Ｘ方向の長さは概ね読取対象領域のＸ方向の長さと等しく、Ｚ方向はＸ方向よりも短い。Ｙ方向は導光体シートの厚みである。
Ｘ方向の長さは、ＬＥＤ素子１のＸ方向の配列と関係するものであり、Ｘ方向の最端部のＬＥＤ素子１からの発光を受光できる長さを有することが好ましい。Ｘ方向の長さは読取る原稿の主走査方向の長さに関係しており、原稿の長さよりも長いことが好ましい。Ｚ方向の長さは照明装置を設けるスペースの設計上の制約を受ける。一般的な原稿スキャナ装置では１０〜３０ｍｍ程度の長さが許容されるが、これよりも短くてもよい。

また、従来の導光板はＬＥＤチップのサイズより厚い部材であり、少なくとも１．５ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ程度）の厚みであったが、本発明の照明装置が備える導光体シート４は、図６に示すように、ＬＥＤチップ１のＹ方向のサイズより薄い部材であってもよく、具体的には、１．０ｍｍ以下（例えば、０．５ｍｍ）の厚みの部材を用いることができる。

さらに、１．０ｍｍよりも薄い導光体シート４を用いることにより、シートが薄いことにより導光体内を伝搬する光の内部全反射回数を多くすることができる。その結果、導光体シート４の出射面において、ＬＥＤチップ１からの光のミキシング効果が高くなり、色度のばらつきも改善される。

すなわち、複数のＬＥＤチップ（青色発光ＬＥＤ）１の発光光束が導光体シート４内で拡散されることにより、射出面上で主走査方向に照度ムラが少ない状態が得られ、その状態において蛍光部材５により波長変換されるので、波長変換された光もまた照度ムラが少なくなる。

例えば、評価領域の原稿読取幅を３ｍｍとして、評価領域内の色度Ｃｘの差ΔＣｘ、及び色度Ｃｙの差ΔＣｙから、ΔＣｘ＋ΔＣｙを指標値として実測比較した結果、０．５ｍｍの厚みの導光体シートは、１．６ｍｍの厚みの従来の導光板に対し、原稿読取領域内の色むらを１／２以下に低減させることができる。

導光体シート４を構成する可撓性を有するシート部材としては、例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ポリカーボネート樹脂などのシート部材が挙げられる。

また、導光体シート４は、従来の導光板よりも厚みが薄いことに加え、可撓性が高く容易に湾曲させることができるため、導光体シート４を用いることにより、本発明の原稿照明装置は従来の装置よりも薄型化される。
導光体シート４は、入射面から出射面までの間の光の伝搬方向の途中の少なくとも一部が湾曲されて配置されてもよい。可撓性を有する導光体シート４を、光出射面が所望の方向に向くよう湾曲させて配置することができる。

図５に、導光体シート４を湾曲させて配置した例を示す。
導光体シート４の全体をＹ−Ｚ面内で傾斜配置させる構成よりも、Ｙ方向に薄くＺ方向に短い構成とすることで、装置を薄型化・小型化できる。例えば、導光体シート４の厚みを約１ｍｍとして、基板２の厚みが約１ｍｍとして、導光体シート４の一部を湾曲させても全体の厚みは３ｍｍ程度である。

図５に示すように、導光体シート４の出射面側に蛍光部材（ＬＥＤ励起３波長蛍光ガラスフィルム）５が設けられている。発光素子１からの青色光は導光体シート４内で反射を繰り返すことによって拡散され、Ｘ方向主走査方向の照度が均一化する。そして蛍光部材５で白色化されて、原稿台３に至る。導光体シート４はＹＺ面内で湾曲されている。導光体シート４の出射面の法線が原稿読取位置の副走査方向中央近傍に向いていることが望ましい。なお、原稿台３に対し、副走査方向（Ｚ方向）の左右に原稿照明装置を対向させるように、もう１対のユニットを追加することも可能である。

図７は、図５に示す態様において、導光体シート４のＬＥＤ素子１からの光の入射面側の形状が、前記入射面から離れるに従い厚みが増大するテーパ形状である態様を示す。テーパ形状にすることにより、出射面からの光束の拡散広がり角が狭くなる傾向を示すので、原稿読取りに必要な副走査方向幅への照明効率を高くする効果が得られる。出射光が必要以上に拡散しすぎていると、読取りに不要な領域も照明してしまうことになり、照明の効率が悪い。

図８は、図７の態様に対し、基板２を原稿台に近い側に設けた態様である。ベース面８から原稿台３までのＹ方向の厚さを、図７よりも薄くできる。
原稿台３に対し、副走査方向（Ｚ方向）に対称となるよう右側に対向照明用反射部材を設けることができる。両側から原稿を照明することにより、段差のある原稿の読取りにおいて、段差部の陰線を映らないようにすることができる。
また、基板２が上側にあるので装置を薄型化できる。基板２と導光体シート４とを接触させて固定することにより、ＬＥＤ光源１の位置が定まる。
さらに、導光体シート４と基板２との間にはクラッド層を設けることにより、シート内の伝搬光が基板側に漏れて吸収されるのを防ぐことができる。蛍光部材５には光拡散部材６を追加することができる。

図９は、蛍光部材（３波長蛍光ガラスフィルム）５と、光拡散部材（光拡散シート）６とが接合した態様を示す図である。
ＬＥＤ素子１からの光の出射面と、前記原稿面との間に光拡散部材６を有し、導光体シート４の出射面から出射した光が、蛍光部材５及び光拡散部材６を介して前記読取対象領域に照射されることが好ましい。
光拡散部材６を設けることによって、主走査方向及び副走査各方向の光の拡散性を任意に制御することができる。主走査方向及び副走査方向の拡散性がそれぞれ異なる光拡散部材を使用することにより、副走査方向の照度平坦性も制御することができる。また、ユーザが照明装置を覗き込んだことを想定した場合において、適切な拡散特性を選定することにより安全性を確保することが可能になる。

この態様において、蛍光部材５と光拡散部材６とは、光透過性を有する部材により接着されていてもよい。光透過性材料で接着することにより、導光体シート４と光拡散部材６との相対位置が安定化されるので、原稿面３に到達する照明光の照度とその主走査方向および副走査方向のばらつきが改善する。
光拡散部材６の出射面は、原稿読取り位置の方向を向いているが、図示しない反射型対向照明部材に光の一部が到達するように前記出射面の向きを調整することができる。

導光体シート４は、ＬＥＤチップ１からの光の入射面及び出射面を除く少なくとも一面に表面保護層を有していてもよく、導光体シート４が、コア層及びクラッド層を有する部材からなる場合、前記表面保護層はクラッド層であってもよい。
図１０に、コア層４Ａとクラッド層４Ｂとを備える導光体シート４の例を示す。表面保護層であるクラッド層４Ｂによってコア層４Ａが保護されるので、導光体シート４の表面の傷などによる光損失の発生が低減し、ハンドリングしやすくなる。また、クラッド層４Ｂを設計で最適化することにより、導光体シート４を湾曲（ベンディング）させたときの光損失を低減させ、導光性能を安定化させることができる。

図１０に示す導光体シート４は、クラッド層４Ｂと接触して設けられた保持部材７により保持されており、平面的な当接部分を共有しているため、導光体シート４は安定的に保持される。クラッド層４Ｂの屈折率は、コア層４Ａよりも低くすると、コア層内に光が閉じ込められ、保持部材７側に光が漏れないようにすることができる。保持部材の斜面７Ａの傾斜角度によって、導光体シート４の出射面方向を規定することもできる。保持部材７の導光体シート４と接触する面は、図１０に示す態様以外に湾曲面としてもよい。

導光体シート４が、クラッド層４Ｂを備える部材ではない場合は、図１１に示すように、前記表面保護層として、導光部の部材よりも低い屈折率のシート部材や、金属製の反射シート部材などを基板２と導光体シート４との間に挿入してもよい。表面保護層により導光体シート４の導光部表面を保護して光の漏れを防止し、光利用効率を高めることができる。また、導光体シート４の湾曲に際する光損失を低減し、導光性能を安定化させることができる。
なお、導光体シート４と接する基板２の面を高反射面とすることにより、基板への光吸収をより低減させてもよい。
クラッド層４Ｂの屈折率は、公知の全反射条件式から適宜導出することができる。湾曲（ベンディング）させた場合についても同様に光線追跡計算により最大入射角を求めて全反射条件を満たす屈折率を導出することができる。クラッド層４Ｂの厚さは、クラッド層からの染み出しがない厚さを公知の式から適宜導出することができる。

ＬＥＤチップ１は、サイドビュータイプを選択することにより、照明装置のＹ方向を薄く構成することができる。図１２に、サイドビュータイプのＬＥＤチップ１を主走査方向に離間配置したＬＥＤアレイの構成例を示す。
サイドビュータイプは、トップビュータイプよりもＬＥＤチップ１のＹ方向の高さが低く発光面も小さいので、薄い導光体シート４に光結合させやすく、装置全体を薄くすることができる。導光体シート４の伝搬方向長が同一の場合には、シートが薄い方がシート面と表面保護層との境界面（例えば、後述するコア層とクラッド層を有する態様では、その境界面）での反射回数が多くなる。
導光体シート４内で既にミキシングされているので、原稿面上のみでなく、原稿が浮いた位置でも色度ムラは低い。このようにＬＥＤチップ１及び導光体シート４の双方が薄いため、照明装置を薄型化することができる。
なお、図１２は図１と同様、ＬＥＤチップ１のピッチを変化させた配置の例を示しているが、このような配置とすることにより、平坦な照度分布が得られ、光利用効率が高くなる。

図１３は、図１２に示したＬＥＤアレイにおいて、基板の下部にもＬＥＤチップ１を離間配置した構成例を示している。基板の上部及び下部にそれぞれＬＥＤチップ１を備えるため、２層構造の導光体シートに適用することができる。

図１４は、基板２の上下にＬＥＤチップ１と導光体シート４１及び４２をそれぞれ設け、基板の上部の導光体シート４１は直接原稿面を照明し、基板の下部の導光体シート４２は対向反射照明手段９を介して原稿面を照明する構成を示している。このような構成とすることにより、直接照明する効率が改善する。導光体シート４１と４２は独立しているので、主照明と対向照明の各々に適した出射面の方向を設定することができる。総じて光利用効率が向上し、読取り不要部分への照明光の散逸を軽減させることができる。また、対向照明と主照明の照度比率に応じて、基板の下側に配置された発光体の明るさを、ＬＥＤチップ１の個数や注入電流で適宜調整することができる。なお、導光体シート４１及び４２の出射面には蛍光部材５を備え、さらに光拡散部材６（図示せず）を備えていてもよい。また導光体シート４は、クラッド層または表面保護部材を備えていてもよい。

なお、上述の態様のように、導光体シート４の入射面をＬＥＤ素子１の発光面と当接するように配置することにより、導光体シート４への光結合効率も高くすることができる。導光体シート４は可撓性を有し、軟かいので、発光素子１の発光面に当接させて配置しても、衝撃などによる損傷の発生を抑えることができる。

図１５に、導光体シート４の出射面の断面図の一例を示す。導光体シート４よりも大きな蛍光部材５及び光拡散部材６を有する態様であり、このような場合、余白となる部材の光が通らない部分を前記保持部材に当接させて保持固定させることができる。

保持部材により導光体シートを固定する態様の一例を図１６に示す。図１６は、Ｘ方向における一方の端部を示したものであり、導光体シート４は、蛍光部材５を備え、さらに光拡散部材６を備えていてもよい。図１６に示す例では、導光体シート４の光出射面は抜け穴になっていて、蛍光部材５及び光拡散部材６は導光体シート４よりも大きいので、光が通らない部分を保持部材１０と当接して保持固定させることができる。蛍光部材５及び光拡散部材６の少なくともいずれかに穴を設け、保持部材７とネジ留めする場合には、形成した穴の径によって導光体シート４の位置を調整することができる。導光体シート４はＸ方向に長いので、Ｘ方向に複数の保持固定部を設けてもよい。保持部材７はベース面８に保持固定される。

このように導光体シート４を保持部材７により保持固定することにより、ＬＥＤチップ１と導光体シート４の入射面との位置ズレの発生を抑え、個々のＬＥＤチップ１の光結合効率の安定化と、動的な振動衝撃に対する安定化を得ることができる。なお、導光体シート４を保持する方法は図１６に示す方法に限定されず、原稿照明装置の薄型化を実現可能な範囲で適宜選択することができる。

図１７は、導光体シート４の出射面側に楔状部材１１を設け、導光体シート４を２層に分離させた態様を示している。分離した上層からの出射光は主照明に、下層からの出射光は対向照明部材を介して対向照明する。楔状部材１１は、主走査方向Ｘ方向に連続している。楔状部材１１の屈折率は、導光体シート４の導光部の屈折率よりも低いことが好ましい。あるいは、楔状部材１１は、少なくとも導光体シート４との当接面の反射率が高い部材であることが好ましい。

上記の実施態様では、導光体シート４の片側の面から光を入射し、対向する面から出射させているが、導光体シート４を複数層構成にして、第Ｎ層の出射端から第Ｎ＋１層の入射端の間に、全反射条件を満たす形状面で構成した結合部を形成することによって、層間への光の導光が可能であるから、これによって、伝搬光路長を長くすることができる。伝搬光路長が長くなると、導光体シート４内での光のミキシング効果が高くなるため、多層構成で光を出射させる終端面における主走査方向の光照度のリップル状のムラが改善する。この効果は、使用するＬＥＤチップ１が高輝度であって、ＬＥＤチップ１の主走査方向に配列する個数が少なく、配置間隔が長くなる場合に特に有効性が高くなる。
さらに、その効果を補う手段として、光拡散部材６の主走査方向の拡散特性を強くする、つまり拡散広がり角を大きくすることも有効である。表面形状に依拠する拡散効果を有する光拡散部材６の形状特性としては、拡散面の凹凸形状のピッチが主走査方向に長く、副走査方向に短いものが好適である。なお拡散面の凹凸の凸面の頂端部は、Ｒ状もしくは平坦であることが望ましい。

＜原稿読取装置＞
本発明の原稿読取装置は、上述の本発明の原稿照明装置からなる読取照明系と、反射ミラー及び結像レンズからなる読取光学系と、撮影素子とを少なくとも備える。図１８に、原稿読取装置の構成例を示す。
図１８に示すように、原稿面２２で反射した照明光を、読取光学系を介して、撮像素子２５上で受光する。撮像素子２５としては、例えば、ＣＣＤが挙げられる。撮像素子２５上に結像した原稿面情報の光信号を電気信号に変換して、原稿２３の画像情報を読み取ることができる。
原稿照明装置と第１の反射ミラー２６とを保持する第１の走行体２９ａは走査速度Ｖで、第２，第３の反射ミラーを保持する第２の走行体２９ｂは走査速度Ｖ／２で走査し、原稿情報を読み取る。原稿面２２から撮像素子２５までの光路長、換言すると読取光学系の共役長を一定に保ちながら読取走査を行うことができる。

本発明の原稿照明装置は薄型化されているため、本発明の原稿読取装置も薄くコンパクトに構成することができる。また、副走査方向の照度分布が平坦な領域が広いため、反射ミラーや結像レンズなどの光学素子の設置誤差や、走査駆動に伴う動的変動を許容して、撮像素子２５の受光面上での受光信号の安定性に優れた装置を実現すること、又はこれらの光学素子の公差を緩めることができる。読取光学系の静的な位置ズレや、動的な位置変動に伴う、撮像面上での受光信号の変動に強い原稿読取装置とすることができる。

図１９に本発明の原稿読取装置の他の構成例を示す。
図１９に示す例において、原稿読取装置は、本発明の原稿照明装置と、結像レンズ２４と、反射ミラー２６と、撮像素子２５をひとつの走行体２９で保持している。走行体２９を副走査方向に線速Ｖで走査駆動させることにより、原稿台２１上の原稿２３の画像情報を読み取る。
図１９に示す装置においては、走査読取の際に反射ミラー２６を駆動する必要はないので、駆動機構装置を簡素化し、装置全体を小型化、軽量化することができる。また、走行体２９を走査駆動する際に振動等が発生しても、照明装置と読取光学系（反射ミラー２６、結像レンズ２４）、および、撮像素子２５の相対的な位置ズレがさらに少なくなるため、撮像素子２５の受光面上で受光する光信号特性がより安定化される。本発明の原稿照明装置が薄く小型に構成されているため、本発明の原稿読取装置もコンパクトな装置となる。

＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、上述の本発明の原稿読取装置を備える。本発明の画像形成装置の構成と動作について以下に説明する。
図２０は一実施形態であるフルカラーの複写機１０１の内部構造を示す概略正面図である。複写機１０１の装置本体１０２内の中央部にはカラー画像を形成するための画像形成部１０３が設けられている。この画像形成部１０３は、等間隔に離間させて水平向きに並列に配設された４つのドラム状の感光体１０４、感光体１０４の外周面を一様に帯電する帯電ローラ１０５、帯電ローラ１０５により帯電された各感光体１０４の外周面を画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成する露光装置１０６、静電潜像にトナーを供給することにより静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置１０７、感光体１０４上のトナー像が順次転写される中間転写ベルト１０８、中間転写ベルト１０８上へのトナー像の転写後に感光体１０４上に残留したトナーを除去するクリーニング装置１０９、中間転写ベルト１０８上に転写されたトナー像を記録媒体Ｓに転写させる転写ローラ１１０等により構成されている。なお、４つの感光体１０４上にはそれぞれ異なる色のトナー像（Ｙ；イエロー、Ｍ；マゼンタ、Ｃ；シアン、Ｋ；ブラック）が形成され、これらの各色のトナー像が中間転写ベルト１０８上に転写されることにより、中間転写ベルト１０８上ではカラーのトナー像が形成され、このカラーのトナー像が記録媒体Ｓに転写される。

装置本体１０２の上部には、原稿を自動送りするＡＤＦ１１１と、原稿が載置されるコンタクトガラス１１２と、ＡＤＦ１１１で自動送りされた原稿又はコンタクトガラス１１２上に載置された原稿を読取る本発明の原稿読取装置１１３とが配置されている。
原稿読取装置１１３は、コンタクトガラス１１２と平行に２：１の速度で走行可能な第１・第２走行体１１４，１１５、レンズ１１６、画像読取部であるＣＣＤ１１７等により構成されている。第１走行体１１４には、コンタクトガラス１１２上に載置された原稿、又は、ＡＤＦ１１１で搬送される原稿の原稿面を照明するための本発明の原稿照明装置１１８と、原稿面で反射されて読取光軸に沿って進行する読取光を反射させる第１ミラー１１９とが搭載されている。第２走行体１１５には、第１ミラー１１９で反射された光をさらに反射させる第２ミラー１２０と第３ミラー１２１とが搭載されている。第１〜第３ミラー１１９，１２０，１２１で順次反射された読取光の進行方向前方には、レンズ１１６とＣＣＤ１１７とが配置されている。

装置本体１０２の下部には、記録媒体Ｓを収納する複数段、例えば４段の用紙カセット１２４が設けられている。これらの用紙カセット１２４内に収納された記録媒体Ｓはピックアップローラ１２５とフィードローラ１２６とにより一枚ずつ分離給紙され、分離給紙された記録媒体Ｓは装置本体１０２内に設けられた用紙搬送路１２７に沿って搬送される。この用紙搬送路１２７上には、レジストローラ１２８、転写ローラ１１０、定着装置１２９、排紙ローラ１３０等が配置されている。

このような構成において、原稿読取装置１１３での読み取り結果に応じて露光装置１０６の半導体レーザから各色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ）の画像データに応じたレーザ光が出射され、そのレーザ光が帯電ローラ１０５により一様に帯電された各感光体１０４の外周面を露光することにより静電潜像が形成される。この静電潜像に対して各現像装置１０７から各色のトナーが供給されることにより、各色のトナー像が形成される。各感光体１０４上のトナー像は、感光体１０４と同期して移動する中間転写ベルト１０８上に順次転写され、中間転写ベルト１０８上にはカラートナー像が形成される。

一方、画像形成部１０３での画像形成動作開始にあわせ、用紙カセット１２４内からは、記録媒体Ｓの分離給紙が開始され、分離給紙されて用紙搬送路１２７上を搬送された記録媒体Ｓは間欠的に回転駆動するレジストローラ１２８により、中間転写ベルト１０８と転写ローラ１１０との間の転写位置へ送り込まれる。

次にレジストローラ１２８が回転駆動され、記録媒体Ｓが中間転写ベルト１０８と転写ローラ１１０との間に送り込まれることにより、中間転写ベルト１０８上のカラートナー像が記録媒体Ｓ上に転写される。記録媒体Ｓ上に転写されたカラートナー像は、記録媒体Ｓが定着装置１２９を通過する過程で記録媒体Ｓに定着され、カラートナー像が定着された記録媒体Ｓは排紙ローラ１３０によって排紙トレイ１３１上に排紙される。
なお、原稿読取装置１１３はスキャナ装置として独立に動作させることも可能である。

１ ＬＥＤチップ（発光素子）
２ 基板（ＬＥＤ実装基板）
３ 原稿台
４ 導光体（導光体シート）
４Ａ コア層
４Ｂ クラッド層
５ 蛍光部材
６ 光拡散部材
７ 保持部材

特開平８−１７２５１２号公報 特許第３４３６１３９号公報 特開２００８−３５４６２号公報

Claims (16)

1. 原稿読取装置における原稿面の読取対象領域を光照射する原稿照明装置であって、
   光照射される照射領域の主走査方向に沿って配列され、第１の波長λ１をピーク波長とする光を発光する複数の発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードからの光で励起されて、第２の波長λ２及び第３の波長λ３をピーク波長とする光を発光する蛍光部材と、
   前記複数の発光ダイオードから出射された光を前記照射領域に導く導光体と、
   前記導光体を保持する保持部材とを備え、
   前記導光体の前記発光ダイオードからの光の入射面が、前記発光ダイオードの発光面と当接して配置され、かつ、前記光照射される照射領域の副走査方向に対して垂直であり、
   前記導光体が可撓性を有し、厚さ１．０ｍｍ以下のシート状部材からなり、前記発光ダイオードからの光は、前記導光体及び前記蛍光部材を介して前記照射領域に照射され、
   前記導光体の厚さ方向は、前記複数の発光ダイオードから出射された光の前記導光体における伝搬方向に対して垂直であることを特徴とする原稿照明装置。
2. 前記導光体は、前記発光ダイオードからの光の入射面から出射面までの間の少なくとも一部が湾曲して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の原稿照明装置。
3. 前記導光体は、表面のうち前記発光ダイオードからの光の入射面及び出射面を除く少なくとも一面に、表面保護層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の原稿照明装置。
4. 前記導光体は、前記発光ダイオードからの光の入射面側の形状が、前記入射面から離れるに従い厚みが増大するテーパ形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の原稿照明装置。
5. 前記導光体がコア層及びクラッド層を備える部材からなり、前記表面保護層が前記クラッド層であることを特徴とする請求項３または４に記載の原稿照明装置。
6. 前記表面保護層が、前記導光体における光の導光部の部材よりも低い屈折率のシート部材であることを特徴とする請求項３または４に記載の原稿照明装置。
7. 前記表面保護層が、金属製の反射シート部材であることを特徴とする請求項３または４に記載の原稿照明装置。
8. 前記導光体は、前記蛍光部材よりも前記発光ダイオードに近接して配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の原稿照明装置。
9. 前記導光体の前記発光ダイオードからの光の入射面と、前記発光ダイオードの発光面とを当接保持させる部材を備えることを特徴とする請求項８に記載の原稿照明装置。
10. 前記導光体の前記発光ダイオードからの光の出射面と、前記原稿面との間に光拡散部材を有し、前記導光体の出射面から出射した光が、前記蛍光部材及び前記光拡散部材を介して前記読取対象領域に照射されることを特徴とする請求項８または９に記載の原稿照明装置。
11. 前記蛍光部材と前記光拡散部材とが、光透過性を有する部材により接着されていることを特徴とする請求項１０に記載の原稿照明装置。
12. 前記発光ダイオードが、青色発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の原稿照明装置。
13. 前記発光ダイオードが、サイドビュータイプのＬＥＤであることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の原稿照明装置。
14. 前記導光体と前記蛍光部材とが、光透過性を有する部材により接着されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の原稿照明装置。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載の原稿照明装置を備えることを特徴とする原稿読取装置。
16. 請求項１５に記載の原稿読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
    

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