JP5783949B2 - 導光体、照明装置、これを用いた画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源が発する照明光を導光する導光体、この導光体を用いた照明装置、並びに、これを用いた画像読取装置及び画像形成装置に関する。

スキャナー、或いは複写機等の画像形成装置においては、読取面に載置された原稿シートの画像を光学的に読み取るために、原稿シートに光を照射する照明装置が用いられている。近年、この照明装置の光源として、発光効率が高いという利点がある白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が採用されるようになっている。この種の照明装置では、原稿シートをライン状に照明する必要があるが、ＬＥＤは点光源であるため、棒状の導光体と前記白色ＬＥＤとを組み合わせてライン状照明光を生成している。前記導光体は、当該導光体の一端に配置され白色ＬＥＤが発する照明光が入射される入射面と、当該導光体の長手方向に沿って延び前記照明光を出射させる帯状の出射面と、前記出射面に対向する面に形成され前記照明光を反射する帯状の反射面とを有している。

前記入射面から入射された照明光は、導光体内を伝播しながら前記出射面から外部へ出射する。この出射光には、白色ＬＥＤから前記反射面へ直接的に向かい、当該反射面で反射された照明光（直接光）と、導光体の周面で１回以上全反射された後に前記反射面へ向かい、当該反射面で反射された照明光（間接光）とが含まれている。前記直接光は、前記入射面に近い部分から専ら出射される。

白色ＬＥＤの一例として、青色ＬＥＤチップ上に、黄色蛍光体が配置され、青色と黄色の光が重ね合わされて、擬似的に白色が発光される。この際、青色および黄色の発光分布が異なる場合がある。特に、青色チップを、黄色蛍光体が分散された封入剤でパッケージングしてなる白色ＬＥＤにおいては、青色ＬＥＤチップが発光している面積は、白色ＬＥＤの全発光面（黄色蛍光体が分散される面積）と比較して、小さい。このため、青色の発光分布は、黄色の発光分布に比べて、狭くなる。この結果、入射面に入射した後の青色の発光分布も、同様に、黄色の発光分布と比べて狭くなる。このような発光分布の違いは、入射面近傍の読取面への照射における黄色および青色の断面配光にも違いをもたらす。そして、黄色と青色の断面配光が異なると、原稿シートの画像が読み取られる読取面において、原稿が浮いたり、読取光軸が変動した場合に、入射面近傍のスキャン画像の色味やベタの粒状感が変化するという不具合がもたらされてしまう。この問題の解決のため、特許文献１の照明装置では、ＬＥＤと導光体の入射面との間に、ＬＥＤ側を頂点とする円錐状の空洞を持つ補助導光体が設置されている。この補助導光体を介して、導光体に光を入射させることで、入射直後の発光分布が広がり、ＬＥＤ近傍の青色の断面配光を広げることができる。

特開平１１―１８５５１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された照明装置の導光体では、補助導光体が配置される分だけ、導光体の長さが長くなってしまう。また、補助導光体内で発光分布が広がることで、導光体の入射面に入射される光が減少する。この結果、原稿シートが載置される読取面に到達する光も減少してしまう（読取面Ｘの照度低下）。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、光源としての白色ＬＥＤと組み合わせて用いられる導光体において、導光体から出射される光の照度低下を抑止しつつ、白色ＬＥＤ近傍の光の断面配光を広げることが可能な導光体、これを備えた照明装置、該照明装置を用いた画像読取装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る導光体は、照明光を発する光源としての白色ＬＥＤと組み合わせて用いられる導光体であって、第１方向に長い棒状の形状を有し、前記照明光を導光する本体部と、該本体部の一方の端面であって、前記照明光が入射される入射面と、前記本体部の表面において前記第１方向に沿って延び、前記第１方向と直交する第２方向に所定の幅を持って、前記照明光を出射させる帯状の出射面と、前記本体部の前記出射面に対向する面において、前記第１方向に沿って延び、前記照明光を反射する帯状の反射面と、前記入射面が前記第２方向に延びる断面中心線によって半分に分けられることで形成された前記反射面側の第１領域および前記出射面側の第２領域のうち、前記第１領域に形成され、前記第１方向および前記第２方向を含む断面視において、前記入射面に入射した前記照明光を、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折させる屈折部と、を有し、前記屈折部は、前記第１領域において、前記断面中心線と前記入射面の外郭との交点を結ぶ線分の中点を中心として、同心半円状に隣接して形成される複数の溝であることを特徴とする。

本構成によれば、光源としての白色ＬＥＤと組み合わせて用いられた際、白色ＬＥＤから発光された照明光は、導光体の入射面から入射し、反射面によって反射されたのち、出射面から出射される。特に、導光体の入射面に近い領域では、入射面から入射した光が、反射面によって反射された後、出射面において全反射されることなく、直接、導光体の外部に向かって出射されやすい（直接光）。白色ＬＥＤから発光される光のうち、青色などの発光ダイオードチップから発光された第１の光が、黄色などの蛍光体を介して発光された第２の光に比べて、狭い発光分布を備える場合ある。このような場合であっても、上記の構成によれば、入射面のうち、第１領域に、屈折部が配置される。入射面の第１領域を通過して、反射面に向かう第１の光は、屈折部によって、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折される。このため、第１の光の発光分布が拡大される。この結果、第１の光の発光分布が、第２の光の発光分布に近づく。したがって、導光体内に進入する第１の光と第２の光の発光分布に差があることによって、出射面から出射される第１の光と第２の光の断面配光に差が生じることが抑止される。

また、本構成によれば、第１領域に、同心円状に形成された複数の溝によって、入射面の第１領域を通過して反射面に向かう第１の光が、入射角度が広がる方向に屈折される。

上記の構成において、前記複数の溝は、前記溝が延伸される方向と直交する断面視において、Ｖ字形状からなる溝であることが望ましい。

本構成によれば、簡易な溝形状をもって、導光体に進入する第１の光を屈折させることが可能となる。

上記構成において、前記入射面の前記第２領域は、平坦面であることが望ましい。

本構成によれば、入射面の第２領域から、導光体内に進入する光の屈折が、抑止される。したがって、導光体に進入する光のうち、直接光になりにくい光の発光分布が拡大されることが抑制される。このため、入射面の第１領域および第２領域に、屈折部が配置される場合と比較して、出射面から出射される光の光量が低下することが抑止される。

上記の構成において、前記第１領域の外側に配置される溝よりも、前記第１領域の中央部に配置される溝の方が、Ｖ字溝の溝角度が小さく設定されることが望ましい。

本構成によれば、第１領域の中央部に入射された光を、第１領域の外側に向かって、積極的に、屈折させることができる。この結果、第１の光の発光分布が、第２の光の発光分布に、より近づく。

本発明の他の局面に係る照明装置は、青色ＬＥＤチップと、前記青色ＬＥＤチップに対向して配置された黄色蛍光体と、を備え、照明光を発する白色ＬＥＤと、上記のいずれかに記載の導光体と、を備えることを特徴とする。

本構成によれば、白色の照明は、青色ＬＥＤチップから入射面に進入される青色の光と、黄色蛍光体を介して入射面に進入される黄色の光から構成される。青色の光は、青色ＬＥＤチップに対向して配置される黄色蛍光体を介して発光された黄色の光に比べて、狭い発光分布を備える場合ある。このような場合であっても、入射面の第１領域を通過して、反射面に向かう青色の光は、屈折部によって、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折される。このため、青色の光の発光分布が拡大される。この結果、青色の光の発光分布が、黄色の光の発光分布に近づく。したがって、導光体内に進入する青色の光と黄色の光の発光分布に差があることによって、出射面から出射される青色の光と黄色の光の断面配光に差が生じることが抑止される。この結果、入射面に近い領域から、直接光として出射される光が、入射面とは反対側から出射される光と比べて、白色度が異なることが抑止される。

本発明の他の局面に係る画像読取装置は、原稿シートに照明光を照射する上記に記載の照明装置と、前記原稿シートからの反射光を受光して電気信号に変換する受光装置と、を備え、前記第１方向が主走査方向であり、前記第２方向が副走査方向であることを特徴とする。

本構成によれば、第１方向としての主走査方向において、原稿シートに照射される照明光の白色度に差が生じることが抑止される。このため、原稿シートの読取画像において、色味や粒状感に差が生じることが抑制される。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記に記載の画像読取装置と、前記画像読取装置から出力される画像データに基づいて、シートに画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする。

本構成によれば、第１方向としての主走査方向において、原稿シートに照射される照明光の白色度に差が生じることが抑止される。このため、原稿シートの読取画像において、色味や粒状感に差が生じることが抑制される。この結果、画像形成部において、安定した画像がシートに形成される。

本発明によれば、光源としての白色ＬＥＤと組み合わせて用いられる導光体において、導光体から出射される光の照度低下を抑止しつつ、白色ＬＥＤ近傍の光の断面配光を広げることが可能な導光体、これを備えた照明装置、該照明装置を用いた画像読取装置及び画像形成装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る画像読取装置及び画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。 図２のIII−III線断面図である。 導光体内における照明光の反射状態を示す模式図である。 白色ＬＥＤの構造を説明するための模式図である。 白色ＬＥＤの発光を説明するための模式的な断面図である。 黄色と青色の発光分布を示す図である。 導光体の入射面近傍を示す斜視図である。 導光体の入射面近傍を示す斜視図である。 本発明の一実施形態と比較される導光体の（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図である。 本発明の一実施形態に係る導光体の（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図である。 本発明の一実施形態に係る導光体の入射面の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る導光体の断面配光を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る導光体の（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図である。 本発明の他の実施形態に係る導光体の断面配光を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１として、いわゆる胴内排紙型の複写機を例示している。なお、本発明に係る照明装置が適用される装置は複写機に限られるものではなく、例えばスキャナー装置、ファクシミリ装置、或いは複合機であってもよい。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有し胴内空間（胴内排紙部２４）を備えたハウジング２を備える。ハウジング２は、画像形成のための各種機器が収容される下部筐体（装置本体２１）と、装置本体２１の上方に配設された上部筐体（画像読取装置２２）と、装置本体２１と画像読取装置２２とを連結する連結筐体２３とを含む。画像読取装置２２は、原稿シートの画像を光学的に読み取り、原稿画像に応じた画像データを生成する。装置本体２１は、前記画像データに基づき、シートに対してトナー画像を形成する処理を行う。装置本体２１と画像読取装置２２との間には、画像形成後のシートが排紙される胴内排紙部２４が設けられている。連結筐体２３は、ハウジング２の右側面の側に配置され、胴内排紙部２４へシートを排出するための排出口９６１が設けられている。

装置本体２１の内部には、上方から順に、トナーコンテナ９９Ｙ、９９Ｍ、９９Ｃ、９９Ｋ、中間転写ユニット９２、画像形成部９３、露光ユニット９４、及び給紙カセット２１１が収容されている。

画像形成部９３は、フルカラーのトナー像を形成するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各トナー像を形成する４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備える。各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１の周囲に配置された、帯電器１２、現像装置１３、一次転写ローラー１４及びクリーニング装置１５とを含む。

感光体ドラム１１は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム１１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム１１の周面は、露光ユニット９４によって露光され、静電潜像が形成される。

現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム１１の周面にトナーを供給する。現像装置１３は、２成分現像剤用のものであり、攪拌ローラー１６、１７、磁気ローラー１８、及び現像ローラー１９を含む。攪拌ローラー１６、１７は、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送することで、トナーを帯電させる。磁気ローラー１８の周面には２成分現像剤層が担持され、現像ローラー１９の周面には、磁気ローラー１８と現像ローラー１９との間の電位差によってトナーが受け渡されることにより形成されたトナー層が担持される。現像ローラー１９上のトナーは、感光体ドラム１１の周面に供給され、前記静電潜像が現像される。

一次転写ローラー１４は、中間転写ユニット９２に備えられている中間転写ベルト９２１を挟んで感光体ドラム１１とニップ部を形成し、感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト９２１上に一次転写する。クリーニング装置１５は、トナー像転写後の感光体ドラム１１の周面を清掃する。

イエロー用トナーコンテナ９９Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ９９Ｍ、シアン用トナーコンテナ９９Ｃ、及びブラック用トナーコンテナ９９Ｂｋは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、ＹＭＣＢｋ各色に対応する画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの現像装置１３に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。

露光ユニット９４は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの各々に設けられた感光体ドラム１１の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

中間転写ユニット９２は、中間転写ベルト９２１、駆動ローラー９２２及び従動ローラー９２３を備える。中間転写ベルト９２１上には、複数の感光体ドラム１１からトナー像が重ね塗りされる（一次転写）。重ね塗りされたトナー像は、給紙カセット２１１又は給紙トレイ３０から供給されるシートに、二次転写部９８において二次転写される。中間転写ベルト９２１を周回駆動させる駆動ローラー９２２及び従動ローラー９２３は、装置本体２１によって回転自在に支持される。

給紙カセット２１１は、複数のシートが積層されてなるシート束を収納する。給紙カセット２１１の右端側の上部には、ピックアップローラ２１２が配置されている。ピックアップローラ２１２の駆動により、給紙カセット２１１内のシート束の最上層のシートが１枚ずつ繰り出され、搬入搬送路２６へ搬入される。なお、装置本体２１の右側面には、手差し給紙用の給紙トレイ３０を備えた給紙ユニット４０が備えられている。給紙トレイ３０に載置されたシートは、給紙ユニット４０の給紙ローラー４１の駆動によって、搬入搬送路２６へ搬入される。

搬入搬送路２６の下流側には、二次転写部９８、後述する定着ユニット９７及び排紙ユニット９６を経由して排出口９６１まで延びるシート搬送路２８が設けられている。シート搬送路２８の上流部分は、装置本体２１に形成された内壁と、反転搬送ユニット２９の内側面を形成する内壁との間に形成されている。なお、反転搬送ユニット２９の外側面は、両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路２９１の片面を構成している。シート搬送路２８の、二次転写部９８よりも上流側にはレジストローラ対２７が配置されている。シートは、レジストローラ対２７にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、二次転写部９８に送り出される。

連結筐体２３の内部には、定着ユニット９７と排紙ユニット９６とが収納されている。定着ユニット９７は、定着ローラーと加圧ローラーとを含み、二次転写部９８においてトナー像が二次転写されたシートを加熱及び加圧することで、定着処理を施す。定着処理されたカラー画像付のシートは、定着ユニット９７の下流に配置されている排紙ユニット９６により、排出口９６１から胴内排紙部２４に向けて排出される。

画像読取装置２２は、前記上部筐体の上面２２１に嵌め込まれた、第１コンタクトガラス２２２と第２コンタクトガラス２２３とを備える。第１コンタクトガラス２２２は、自動原稿給送装置（ＡＤＦ；図示せず）が画像読取装置２２上に配置される場合に、ＡＤＦから自動給送される原稿シートの読取用に設けられている。第２コンタクトガラス２２３は、手置きされる原稿シートの読取用に設けられている。

画像読取装置２２は、前記上部筐体内に収容された、第１移動キャリッジ２２４、第２移動キャリッジ２２５、集光レンズユニット２２８及び撮像素子２２９（受光装置）を含む。第１移動キャリッジ２２４には、本発明の実施形態に係る照明装置５０と、第１反射ミラー２２６とが搭載されている。第２移動キャリッジ２２５には、光路を反転させるために第２反射ミラー２２７Ａ及び第３反射ミラー２２７Ｂが搭載されている。

第１移動キャリッジ２２４は、第１コンタクトガラス２２２及び第２コンタクトガラス２２３の下面に沿って、左右方向に往復移動する。第２移動キャリッジ２２５は、第１移動キャリッジ２２４の１／２の移動量で左右方向に往復移動する。第１移動キャリッジ２２４は、原稿シートが図略の自動原稿給送装置から自動給送される自動給送モードのとき、第１コンタクトガラス２２２の直下に移動し、静止状態となる。この静止状態において、照明装置５０から原稿シートに向けて光が発せられる。一方、原稿シートが第２コンタクトガラス２２３上に載置される手置きモードのとき、第１移動キャリッジ２２４は、第２コンタクトガラス２２３の左端直下から原稿シートのサイズに応じて右方へ移動する。この移動の際に、照明装置５０から原稿シートに向けて光が発せられる。第２移動キャリッジ２２５は、第１移動キャリッジ２２４の１／２の移動量で、第１移動キャリッジ２２４に追従して右方に移動する。

照明装置５０は、原稿シートに対し、主走査方向に長いライン状の照明光を照射する。具体的には、照明装置５０は、第１コンタクトガラス２２２上を通過する自動給送の原稿シート若しくは第２コンタクトガラス２２３上に載置される手置きの原稿シートに向けて、原稿シート画像の光学的な読み取りのために照明光を発する。第１反射ミラー２２６は、照明装置５０が原稿シートに向けて発した照明光の反射光を、第２移動キャリッジ２２５の第２反射ミラー２２７Ａへ向わせるように反射する。

第２反射ミラー２２７Ａは、第１反射ミラー２２６が反射した前記反射光を、第３反射ミラー２２７Ｂに向けて反射する。第３反射ミラー２２７Ｂは、前記反射光を集光レンズユニット２２８に向かうように反射する。集光レンズユニット２２８は、第３反射ミラー２２７Ｂにおいて反射された反射光の光像を、撮像素子２２９の撮像面に結像させる。撮像素子２２９は、ＣＣＤ（charge coupled device）等からなり、反射光をアナログ電気信号に光電変換する。このアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路（図略）によってデジタル電気信号に変換された後、上述の露光ユニット９４に画像データとして入力される。

なお、第２コンタクトガラス２２３の左端側には、読取濃度の白基準を決定するための白基準板（図略）が配置されている。画像読取動作の前に前記白基準板に照明光が照射され、その反射光を撮像素子２２９で受光させ、このときの画像データが主走査方向で均一な出力となるような補正値が予め取得される（シェーディング補正）。

続いて、照明装置５０の詳細について説明する。図２は、照明装置５０の斜視図、図３は、図２のIII−III線断面図である。照明装置５０は、照明光を発する光源５１と、光源５１から発せられた照明光を伝搬すると共に、ライン状の照明光に変換して出射する導光体５２とを含む。

光源５１は、薄い円板状の形状を有し、白色光を発する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）５１Ｌを備えている。白色ＬＥＤ５１Ｌとしては、例えば、青色光又は紫外光を発するＧａＮ系またはＩｎＧａＮ系半導体発光素子を、蛍光体入り透明樹脂で封入してなるＬＥＤパッケージを用いることができる。なお、図２では１個の白色ＬＥＤ５１Ｌを図示しているが、実際には、光源５１はモジュール化された複数個の白色ＬＥＤ５１Ｌを備える。

導光体５２は、透光性の樹脂材料によって成形され、主走査方向（第１方向）に長い棒状の形状を有し、光源５１から発せられた照明光を導光する本体部５３と、該本体部５３の一方の端面であって前記照明光が入射される入射面５４と、入射面５４とは反対側の端面である遠端面５５とを含む。入射面５４には、上記の光源５１の発光面が当接されている。遠端面５５には、照明光が当該遠端面５５から漏洩することを防止する反射コーティング層が設けられている。

導光体５２は、さらに、本体部５３の上面側（第１、第２コンタクトガラス２２２、２２３と対向する側）に配置された出射面５６と、この出射面５６に対向して本体部５３の下面側に配置された反射面５７とを備える。出射面５６は、本体部５３の上面において、主走査方向（第１方向）に沿って延び、主走査方向と直交する副走査方向（第２方向）に所定の幅を持って、前記照明光を第１、第２コンタクトガラス２２２、２２３（原稿シート）に向けて出射する面である。反射面５７は、同様に主走査方向に延びる帯状の面であって、本体部５３内を伝搬する前記照明光を出射面５６に向けて反射する。出射面５６は、副走査方向において比較的緩い凸の曲面を有している。一方、反射面５７は平坦な面である。反射面５７には微小なプリズム５８（図８、９）が多数設けられている。

図４は、導光体５２内における照明光の伝搬状態を模式的に示す図である。光源５１から入射面５４を通して本体部５３内に照明光が入射される。光源５１は点光源であるため、前記照明光は拡散光の性質を有する。基本的に、導光体５２の構成材料と空気との屈折率差に基づき、本体部５３の周面において全反射を繰り返しながら遠端面５５の方向に進行する。しかし、プリズム５８を備えた反射面５７が出射面５６に対向して設けられていることで、出射面５６から照明光が出射する。出射面５６から出射された光は、本体部５３は、主走査方向に長い棒形状を有するため、導光体５２から出射される照明光は主走査方向に長いライン状の照明光となる。出射された照明光は、第１、第２コンタクトガラス２２２、２２３上の読取面Ｘに照射される。

既述の通り、導光体５２から出射される照明光には、直接光ＤＬと間接光ＩＬとが含まれる。直接光ＤＬは、光源５１から反射面５７へ直接的に向かう照明光Ｌ１であって、該照明光Ｌ１が反射面５７（プリズム５８）で反射されることによって出射面５６から出射する光である。一方、間接光ＩＬは、本体部５３の周面で１回以上全反射された後に反射面５７へ向かう照明光Ｌ２であって、該照明光Ｌ２が反射面５７で反射されることによって出射面５６から出射する光である。直接光ＤＬは、出射面５６における、入射面５４に近い部分から専ら出射される。

反射面５７に形成されるプリズム５８として用いられているのは、副走査方向に延びるＶ字型の凹溝であって、反射パターン面としての機能を果たす微小な凹溝である。このようなＶ字溝のプリズム５８が、多数個、主走査方向に配列されている。

直接光ＤＬは、副走査方向で見たときに、光源５１から反射面５７へ所定の限られた入射角度で直接的に向かう照明光Ｌ１が、プリズム５８によってそのままの角度で反射されるので、さほど拡散しない。このため、直接光ＤＬの強度分布は、副走査方向において、幅狭（鋭利）な分布となる。一方、間接光ＩＬは、本体部５３の周面で全反射されることによってあらゆる入射角度を持つ照明光Ｌ２が、プリズム５８に反射されることによって作られる光である。従って、間接光ＩＬの強度分布は、副走査方向において、直接光ＤＬよりもブロードなものとなる。

図５は、１個の白色ＬＥＤ５１Ｌを拡大した図である。白色ＬＥＤ５１Ｌは、略中央部に配置された青色ＬＥＤチップ５１Ｂと、該青色ＬＥＤチップ５１Ｂと導光体５２の入射面５４との間に配置された、黄色蛍光体（図６参照）が分散された透明封入層５１Ｙと、から構成される。透明封入層５１Ｙには、黄色蛍光体を含む透明樹脂が配置される。青色ＬＥＤチップ５１Ｂが発光し、該光が、黄色蛍光体入りの透明封入層５１Ｙを透過することによって、青色と黄色の光が重ね合わされて、擬似的に白色が発光される。

図６は、白色ＬＥＤ５１Ｌにおいて、青色の発光分布と、黄色の発光分布とを模式的に示した図である。同図は、導光体５２の入射面５４と交差する断面によって、白色ＬＥＤ５１Ｌが切断された断面図である。白色ＬＥＤ５１Ｌの外枠を構成するフレーム５１Ｆに青色ＬＥＤチップ５１Ｂが支持される。そして、フレーム５１Ｆから、突設された箱型のパッケージ５１Ｐの内部に、黄色蛍光体入りの透明封入層５１Ｙで封止される。図５に示すように、白色ＬＥＤ５１Ｌの中央部に複数の青色ＬＥＤチップ５１Ｂが配置され、該青色ＬＥＤチップ５１Ｂの前方を覆うように、黄色蛍光体が配置される。このため、図６に示すように、青色に発光している面積が、白色ＬＥＤ５１Ｌの全発光面（黄色蛍光体が分散される面積）に対して、小さくなる。すなわち、青色の発光分布が、黄色の発光分布に比べて、狭い。

図７は、白色ＬＥＤ５１Ｌの黄色と青色の発光分布を実際に比較した図である。図７（Ａ）は、黄色の発光分布を示し、図７（Ｂ）は、青色の発光分布を示している。それぞれの分布は、白色ＬＥＤの発光面直上０．１ｍｍの位置において測定された光量に基づき、最大光量に対する割合として、示されている。図７（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、黄色の発光分布に比べて、青色の発光分布は、発光する領域（楕円形、円形の外枠の面積）が狭い。また、黄色の発光分布では、中央部の広い領域において、最大光量に近い光量（０．９−１）が分布している。一方、青色の発光分布では、中央部から外側に広がるにつれて、発光量が低下していることがわかる。このように、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色の発光分布は、黄色の発光分布に比べて、狭い。この結果、導光体５２の入射面５４に入射した後の青色の発光分布も黄色の発光分布と比べて狭くなる。

図８は、導光体５２の入射面５４近傍を示す斜視図であり、黄色の光が読取面Ｘを照射する際の断面配光ＨＹを示す図である。同様に、図９は、導光体５２の入射面５４近傍を示す斜視図であり、青色の光が読取面Ｘを照射する際の断面配光ＨＢを示す図である。前述のとおり、導光体５２から出射される照明光には、直接光ＤＬと間接光ＩＬとが含まれる。そして、直接光ＤＬは、出射面５６における、入射面５４に近い部分から専ら出射される。このため、入射面５４に入射した際の白色ＬＥＤ５１Ｌの発光分布は、入射面５４近傍において、読取面Ｘを照射する直接光ＤＬに大きく影響する。入射面５４に入射した際、相対的に広い発光分布を有する黄色の光は、出射面５６から照射されたのち、図８に示すような、断面配光ＨＹをもって、読取面Ｘに照射される。一方、黄色の光に比べて、狭い発光分布を有する青色の光は、図９に示すように、黄色の光の断面配光ＨＹよりも狭い断面配光ＨＢをもって、読取面Ｘに照射される。このように、入射面５４の近傍における読取面Ｘにおいて、照射される黄色の光と青色の光の断面配光が異なると、原稿シートの画像が読み取られる読取面において、原稿が浮いたり、読取光軸が変動した場合に、スキャン画像の色味やベタの粒状感が変化するという不具合がもたらされてしまう。

このような不具合を解消するためには、入射面５４に入射する段階で、青色の発光分布を広げることが好ましい。すなわち、青色の発光分布と黄色の発光分布との差が低減されることで、両者の断面配光の差が低減される。図１０は、青色の発光分布を広げることが可能な導光体５２Ｚの斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。図１０（Ｂ）の断面図は、導光体５２Ｚを、断面中心線Ｌを含む断面視で切断した図である。導光体５２Ｚは、入射面５４Ｚの中央部に、Ｖ字溝７０Ｚを備える。Ｖ字溝７０Ｚは、入射面５４Ｚの中央部において、導光体５２Ｚの断面中心線Ｌから、同心円状に配置されたＶ字状の溝である。

白色ＬＥＤ５１Ｌから入射面５４Ｚに入射した青色の光は、入射面５４Ｚに配置されたＶ字溝７０Ｚによって屈折され、導光体５２Ｚの径方向に広がるように、導光体５２Ｚ内を進行される。しかしながら、前述のとおり、直接光ＤＬは、主に、入射面５４Ｚに近い領域において、反射面５７Ｚによって反射されることで、出射面５６Ｚから出射される光である。すなわち、入射面５４Ｚのうち、上方の領域から導光体５２Ｚ内に進入する光は、直接光ＤＬとなる可能性は低い。したがって、導光体５２Ｚの入射面５４Ｚでは、直接光ＤＬとなりにくい光において、発光分布が広げられることとなる。この結果、白色ＬＥＤ５１Ｌの全体の発光分布が広がるともに、一部の光が導光体５２Ｚから漏れ出し、読取面Ｘに到達する光（読取面照度）が低下するという不具合がもたらされる。このように、青色の発光分布を広げるにあたり、読取面照度の低下を抑止するために、本実施形態では、入射面５４に形成される溝に特徴を有する。

図１１は、本実施形態に係る導光体５２の斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。本実施形態では、入射面５４の入射面下部５４Ｖ（第１領域）に、凹形状に形成されたＶ字溝７０が配置される。すなわち、Ｖ字溝７０は、入射面５４のうち、出射面５６よりも反射面５７に近い側の半分の領域に、配置される。一方、入射面５４の入射面上部５４Ｈ（第２領域）は、平坦面からなる。Ｖ字溝７０は、入射面下部５４Ｖと入射面上部５４Ｈとの境界に配置される中心（断面中心線Ｌ）から、同心円状に隣接して形成される複数の溝である。Ｖ字溝７０は、該溝が延伸される方向と直交する断面視において、Ｖ字形状からなる（図１１（Ｂ））。

図１２は、入射面５４に入射した青色の光が、Ｖ字溝７０によって屈折され、発光分布が拡大される様子を示した断面図である。図１２（Ａ）は、入射面５４に形成されるＶ字溝７０の溝の角度を大きく設定した場合の図であり、図１２（Ｂ）は、同溝の角度を小さく設定した場合の図である。いずれも、断面中心線Ｌを含む断面において、導光体５２を切断した図である。図１２のように、白色ＬＥＤ５１Ｌから入射面５４に入射される青色の光のうち、入射面下部５４Ｖ（反射面５７に近い側の領域）に入射する光が、Ｖ字溝７０によって、屈折される。この結果、入射面５４から、反射面５７に向かって進行する青色の光の発光分布が拡大される。換言すれば、Ｖ字溝７０は、入射面５４に入射した照明光を、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折させる。したがって、入射面５４の近傍において、直接光ＤＬとして、出射面５６から出射される青色の光の断面配光が広がることとなる。このため、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色と黄色の光の断面配光の差が低減され、読取面Ｘにおけるスキャン画像の色味やベタの粒状感が変化するという不具合が効果的に抑止される。

一方、白色ＬＥＤ５１Ｌから入射面５４に入射される光のうち、入射面上部５４Ｈ（反射面５７から遠い側の領域）に入射する光は、Ｖ字溝７０の影響を受けることがない。このため、これらの光は、発光分布が広がることなく、導光体５２の内部に進入する。したがって、青色および黄色の光のうち、直接光ＤＬとなりにくい光の発光分布が広がることが抑止される。このため、入射面上部５４Ｈから進入した光が、導光体５２から漏れ出すことが抑止される。この結果、読取面Ｘに到達する光が減少することで、読取面照度が低下することが抑制される。したがって、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色と黄色の光の断面配光の差を低減しつつ、読取面Ｘに載置された原稿に照射される光の光量が安定して維持される。

図１３は、本実施形態に係るＶ字溝７０を備えた導光体５２を用いた場合の読取面Ｘにおける断面配光を測定したグラフである。横軸は、読取面Ｘにおける副走査方向の位置を示し、縦軸は、各条件における最大光量に対する割合を示している。条件Ａは、入射面５４にＶ字溝７０を備えず、入射面５４全体が平面である場合の断面配光であり、条件Ｂは、入射面５４Ｚに同心円状のＶ字溝７０Ｚを備えた場合の断面配光であり、条件Ｃは、本実施形態に係る、入射面５４にＶ字溝７０を備えた場合の断面配光である。また、条件では、黄色の断面配光である。図１３に示されるように、入射面５４にＶ字溝７０を備えず、入射面５４全体が平面である場合の断面配光（条件Ａ）は、黄色の断面配光（条件Ｄ）と比較して、大きくずれた分布となっている。また、入射面５４Ｚに同心円状のＶ字溝７０Ｚを備えた場合の断面配光（条件Ｂ）も、黄色の断面配光（条件Ｄ）と比較して、副走査方向の両端部において、異なる分布を示している。これに対し、入射面５４にＶ字溝７０を備えた場合の断面配光（条件Ｃ）は、副走査方向の中央部および両端部において、黄色の断面配光（条件Ｄ）に近い分布を示している。

また、表１は、本実施形態に係るＶ字溝７０を備えた導光体５２を用いた場合の読取面Ｘにおける読取面照度を示した表である。

表１において、ＬＥＤ近傍とは、導光体５２の長手方向（主走査方向）において、入射面５４の近傍における読取面の照度を意味し、終端とは、入射面５４とは反対側の遠端面５５の近傍における読取面の照度を意味し、中央部とは、主走査方向の中央部における読取面の照度を意味する。また、入射面の形状における条件Ａ、Ｂ、Ｃは、図１３の条件Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ対応する。表１に示されるように、入射面５４にＶ字溝７０を備えず、入射面５４が平面である場合の読取面照度（条件Ａ）は、ＬＥＤ近傍と中央との間で、最大９０００Ｌｘの差を生じている。また、入射面５４Ｚに同心円状のＶ字溝７０Ｚを備えた場合の読取面照度（条件Ｂ）は、条件Ａと比較して、全体的に読取面照度が低下している。これは、Ｖ字溝７０Ｚによって、白色ＬＥＤ５１Ｌの全体の発光分布が広がり、読取面Ｘに到達する光が低下したためである。これに対し、入射面５４に、本実施形態に係るＶ字溝７０を備えた場合の読取面照度（条件Ｃ）は、条件Ｂよりも高い読取面照度を維持しつつ、導光体５２の長手方向において、条件Ａよりもバラつきの少ない分布を示している。

なお、導光体５２の形状や仕様、並びに、導光体５２が搭載される照明装置５０の仕様などに応じて、白色ＬＥＤ５１Ｌに装着される青色ＬＥＤチップ５１Ｂの形状、数、配置が調整される場合がある。この場合、白色ＬＥＤ５１Ｌから入射面５４に入射される光の発光分布が変化する。このような場合であっても、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、Ｖ字溝７０の溝角度、溝の深さ、溝の間隔などを調整することによって、青色の光の屈折状態を変化させることが可能となる。したがって、入射面５４に入射される青色の発光分布に応じて、Ｖ字溝７０の形状などを調整することによって、入射面５４の近傍の読取面Ｘにおける青色と黄色の断面配光を近づけることが可能となる。

以上のような本実施形態の照明装置５０によれば、入射面下部５４Ｖに配置されたＶ字溝７０によって、入射面５４の近傍において、直接光ＤＬとして、出射面５６から出射される青色の光の断面配光を広げることが可能となる。このため、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色と黄色の光の断面配光の差が低減され、読取面Ｘにおけるスキャン画像の色味やベタの粒状感が変化するという不具合が効果的に抑止される。また、入射面上部５４Ｈには、Ｖ字溝７０が配置されていないことによって、青色および黄色の光のうち、直接光ＤＬとなりにくい光の発光分布が広がることが抑止される。したがって、読取面Ｘに載置された原稿に照射される光の光量が安定して維持される。この結果、読取面Ｘに載置された原稿画像が、画像読取装置２２によって、安定した品質をもって、読み取られることが可能となる。更に、画像読取装置２２によって読み取られた原稿画像に基づいて、画像形成部９３において、シートに良好な画像形成が実現される。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。

（１）上記の実施形態では、屈折部として、入射面５４に形成される溝が、Ｖ字状の溝からなる態様にて、説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、屈折部として、入射面５４に入射した光を、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折させる屈折面を、入射面下部５４Ｖに備える構成であればよい。屈折部を構成する溝の断面は、Ｖ字状の溝の下端（底部）に平坦面を備える態様であってもよい。

（２）上記実施形態では、導光体５２の入射面５４にＶ字溝７０が形成される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。入射面５４に入射される光のうち、入射面下部５４Ｖに入射される光を屈折させる溝として、他の態様が用いられるものであっても良い。

図１４は、変形実施形態に係る導光体５２Ｒを示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図である。図１４（Ｂ）の断面図は、導光体５２Ｒを、断面中心線Ｌを含む断面視で切断した図である。本変形実施形態では、入射面５４Ｒの入射面下部５４Ｖに相当する領域に、Ｖ字溝７０Ｒが配置される。Ｖ字溝７０Ｒは、入射面５４Ｒの入射面下部５４Ｖにおいて、出射面５６Ｒから反射面５７Ｒに向かう方向に延設され、かつ、副走査方向に隣接して形成されるＶ字状の溝である。

本変形実施形態においても、入射面５４Ｒから、反射面５７Ｒに向かって進行する青色の光の発光分布が効果的に拡大される。特に、本構成の場合、Ｖ字溝７０Ｒは、もっぱら主走査方向および副走査方向を含む面内において、光を屈折させる。したがって、入射面５４Ｒの近傍において、直接光ＤＬとして、出射面５６Ｒから出射される青色の光の断面配光が効果的に広がることとなる。このため、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色と黄色の光の断面配光の差が低減され、読取面Ｘにおけるスキャン画像の色味やベタの粒状感が変化するという不具合が効果的に抑止される。

また、本変形実施形態においても、白色ＬＥＤ５１Ｌから入射面５４Ｒに入射される光のうち、入射面上部５４Ｈに入射する光は、Ｖ字溝７０Ｒの影響を受けることがない。このため、これらの光は、発光分布が広がることなく、導光体５２Ｒの内部に進入する。したがって、青色および黄色の光のうち、直接光ＤＬとなりにくい光の発光分布が広がることが抑止される。この結果、読取面Ｘに到達する光が減少することで、読取面照度が低下することが抑制される。したがって、白色ＬＥＤ５１Ｌの青色と黄色の光の断面配光の差を低減しつつ、読取面に載置された原稿に照射される光の光量が安定して維持される。

図１５は、図１３と同様に、本変形実施形態に係るＶ字溝７０Ｒを備えた導光体５２Ｒを用いた場合の読取面Ｘにおける断面配光を測定したグラフである。入射面の形状における条件Ａ、Ｂ、Ｄは、図１３の条件Ａ、Ｂ、Ｄにそれぞれ対応する。条件Ｅは、入射面５４ＲにＶ字溝７０Ｒを備えた場合の断面配光である。図１５においても、図１３と同様に、入射面５４ＲにＶ字溝７０Ｒを備えた場合の断面配光（条件Ｅ）は、副走査方向の中央部および両端部において、黄色の断面配光（条件Ｄ）に近い分布を示している。

また、表２は、本変形実施形態に係るＶ字溝７０Ｒを備えた導光体５２Ｒを用いた場合の読取面Ｘにおける読取面照度を示した表である。

表２に示されるように、入射面５４Ｒに、本変形実施形態に係るＶ字溝７０Ｒを備えた場合の読取面照度（条件Ｅ）は、先の実施形態に係るＶ字溝７０の場合と同様に、条件Ｂよりも高い読取面照度を維持しつつ、導光体５２Ｒの長手方向において、条件Ａよりもバラつきの少ない分布を示している。

（３）更に、上記の実施形態において、図７の発光分布に基づき、入射面下部５４Ｖ（第１領域）の外側に配置される溝よりも、入射面下部５４Ｖの中央部に配置される溝の方が、Ｖ字溝の溝角度が小さく設定されてもよい。この場合、入射面下部５４Ｖの中央部に入射された光を、入射面下部５４Ｖの外側に向かって、積極的に、屈折させることができる。この結果、青色の光の発光分布を、黄色の光の発光分布に、より近づけることができる。

１ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 画像読取装置
２２９ 撮像素子（受光装置）
５０ 照明装置
５１ 光源
５１Ｌ 白色ＬＥＤ
５１Ｂ 青色ＬＥＤチップ
５１Ｙ 黄色蛍光体（透明封入層）
５２、５２Ｒ 導光体
５３ 本体部
５４ 入射面
５４Ｈ 入射面上部（第２領域）
５４Ｖ 入射面下部（第１領域）
５５ 遠端面
５６ 出射面
５７ 反射面
５８ プリズム
７０、７０Ｒ Ｖ字溝（屈折部、溝）
ＤＬ 直接光
ＩＬ 間接光

Claims (7)

1. 照明光を発する光源としての白色ＬＥＤと組み合わせて用いられる導光体であって、
   第１方向に長い棒状の形状を有し、前記照明光を導光する本体部と、
   該本体部の一方の端面であって、前記照明光が入射される入射面と、
   前記本体部の表面において前記第１方向に沿って延び、前記第１方向と直交する第２方向に所定の幅を持って、前記照明光を出射させる帯状の出射面と、
   前記本体部の前記出射面に対向する面において、前記第１方向に沿って延び、前記照明光を反射する帯状の反射面と、
   前記入射面が前記第２方向に延びる断面中心線によって半分に分けられることで形成された前記反射面側の第１領域および前記出射面側の第２領域のうち、前記第１領域に形成され、前記第１方向および前記第２方向を含む断面視において、前記入射面に入射した前記照明光を、入射角よりも大きな屈折角をもって屈折させる屈折部と、
   を有し、
   前記屈折部は、前記第１領域において、前記断面中心線と前記入射面の外郭との交点を結ぶ線分の中点を中心として、同心半円状に隣接して形成される複数の溝であることを特徴とする導光体。
2. 前記複数の溝は、前記溝が延伸される方向と直交する断面視において、Ｖ字形状からなる溝であることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記入射面の前記第２領域は、平坦面であることを特徴とする請求項１または２に記載の導光体。
4. 前記第１領域の外側に配置される溝よりも、前記第１領域の中央部に配置される溝の方が、Ｖ字溝の溝角度が小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の導光体。
5. 青色ＬＥＤチップと、前記青色ＬＥＤチップに対向して配置された黄色蛍光体と、を備え、照明光を発する白色ＬＥＤと、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の導光体と、を備える照明装置。
6. 原稿シートに照明光を照射する請求項５に記載の照明装置と、
   前記原稿シートからの反射光を受光して電気信号に変換する受光装置と、を備え、
   前記第１方向が主走査方向であり、前記第２方向が副走査方向である、
   画像読取装置。
7. 請求項６に記載の画像読取装置と、
   前記画像読取装置から出力される画像データに基づいて、シートに画像を形成する画像形成部と、
   を備える画像形成装置。

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