JP2012160867A - 照明装置及びこれを用いた画像読取装置 - Google Patents

照明装置及びこれを用いた画像読取装置 Download PDF

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Abstract

【課題】読取面に線状光を照射する際に読取り光学系の特性に適合した光量で出射することが可能であり、その構造が簡単で安価に製造することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】この照明装置は、光源の光を散乱反射させて読取面に線状光を照射する照明装置であって、その光源からの光を前記読取面に沿ったライン方向に散乱する光散乱面と、この光散乱面からの光を読取面に向けて出射する光出射面とを有する導光体と、前記導光体の一端面に配置された光源と、を備え、前記光源は前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設され、前記導光体の他端面には光透過率が高い粘着材を介し反射板を貼付している。
【選択図】図9

Description

本発明はスキャナ装置、複写機、ファクシミリ等の画像読取装置における光源ユニットに係わり、読取面に光を照射する光源機構の改良に関する。
一般に、スキャナ装置、複写機などの画像読取装置における光源ユニットは、例えば特許文献1に開示されているように読取りプラテンに光源から光を照射し、その反射光を集光して光電変換センサで光電変換する装置として広く知られている。
この光源ユニットとしては、特許文献2に開示されているようにプラテンに沿って移動する走査キャリッジに光源ランプを配置し、この光源ランプから照射した光の反射光を集光レンズで光電変換センサに結像している。そしてこの光電変換センサをラインセンサで構成し、走査キャリッジを副走査方向に移動しながらプラテン上の画像を線順位で読み取っている。
このような構成の画像読取装置では光源ユニットとして主走査方向(ラインセンサの配置方向)に均一の光を照射することが要求される。このため従来は光源ランプとして蛍光ランプ(冷陰極管)、LEDアレイなどの棒状発光体を使用するか、点光源を読取りラインに沿って乱反射させて所定角度から出射させるロッド光源を使用している。
例えば特許文献3には、導光体の光散乱面に微小な角度の面及び凸面を設け、導光体の長手方向に照度を均一にした照明装置が提案されている。そして光源から入射した光を微小な角度の面へ入射させ、反射した光束の1部を凸面へ入射させ、反射させ、被照射面へ出射させる照明装置が知られている。このとき、導光体の他端面(光源からの光の入射面と対峙する面)には、アルミ蒸着または金属光沢塗料塗布、光拡散反射性塗料塗布などがされている。
さらに特許文献4には、光源からの光の入射面と対峙する面を鏡面仕上げ加工した棒状導光体が低慰安されている。この発明によれば、入射光線を発光源に向かって再帰反射させ、導光体の底面などに設けた光散乱パターンで長手方向において均一に散乱することにより、出射する光線の照度を均一にすることができる。
特開2007−074019号公報 特開2005−234297号公報 特開2001−5122号公報 特開2006−85975号公報
上述のように画像の読取面に均一な線状光を照射する際に、読取ラインに沿って導光体を設け、その端面からLEDなどの発光体で光を導入する光源ユニット構造は前掲特許文献3、4などで知られている。この場合従来は導光体の端面から少なくとも1つの発光体から光を導光体内に入射するか、或いは波長の異なる複数の発光体から光を導光体内に入射させている。
そして導光体は読取面の読取ラインに沿って線状の光束として均一光量の光を照射するように構成し、この読取面からの反射光を集光レンズでラインセンサ上に結像させている。集光レンズは1枚若しくは複数枚のレンズユニット(凸レンズ構成)で構成している。このように導光体の端面から発光体の光を入射させ、導光体内で反射させることにより、出射される光にむらが生じる事が知られている。
このような問題を解決するため、従来は、導光体から読取面に出射する光量を均一にするように、前掲特許文献3、4のように導光体の他端面を鏡面仕上げしたり、アルミ蒸着を行ったり、金属光沢塗料を塗布したり光散乱反射性塗料を塗布したりして、導光体から出射する光量を均一にすることが行われている。
ところが、その他端面に直接蒸着処理する場合には、蒸着装置の釜の中の蒸着面に対し平行に導光体の他端面を取り付ける必要が有り、その取り付け誤差から蒸着むら、ピンホールが生じ易く、その箇所から光漏れが生じ反射光量が変動し易いという問題がある。また、鏡面仕上げ加工する場合にも、仕上げ加工面に対し平行に導光体の他端面を取付る必要が有り、その取付け誤差が直ちに鏡面斑の発生、平面性の喪失につながり、反射率が変動し易いといった問題が有る。更に、塗布加工する場合には、同様に塗布加工に対し平行に導光体の他端面を取付る必要が有り、その取付け誤差が直ちに鏡面斑の発生、平面性の喪失につながり、反射率が変動する問題が有る。以上の問題から結果適正な光量特性を得ることが出来ない。更に、加工精度が絡むことから生産性の問題も抱えている。
さらに、集光レンズの特性からレンズユニットを通過した光は、レンズの中心を通った光の光量に対し、レンズの周辺を通った光の光量が減衰することが知られている。そのため、導光体から出射する光量を、読取ラインの両端部が高く、中央部が低くなるようにする必要がある。
これは一般的にコサイン4乗則(レンズに入射する入射角がθのとき入射後の照度はコサイン4乗に比例する)として知られている。このため仮に読取面に照射する線状光が主走査方向に均一に構成されていてもラインセンサで光電変換する光量はレンズ中央を通過した光とその周辺を通過した光ではセンサの出力値が異なってしまう。このとき、センサの出力値がレンズ中央は高く、周辺は低くなる。
そこで本発明者は、導光体の端面に光を導入する光源をチップ形状の複数の発光体で構成し、さらに導光体と光源の距離を規制するとともに、光源からの光を効率よく導光体に入射させるリフレクタを設け、さらに導光体の他端面に傾斜面を設け、傾斜面に反射板を設けることにより、線状光の光量を、両端部を大きく中央部を小さくするとともに、両端部以外の光量を均一にすることが可能であるとの着想に至った。
さらに、単に反射面とする他端面の外形に合わせ型抜きした反射板を両面テープで貼り合わせるもので、型抜きする反射板の反射シートを管理するだけで済み、また、反射板を他端面に張り合わるのに多少の熟練は必要としても、その作業は容易で作業性に優れ、従来の方法に比較し光量むら、光漏れによる反射光量の変動や反射率の変動が抑えられ、結果適正な光量特性を得ることが出来る照明装置の提供が出来る。
本発明は読取面に線状光を照射する際に読取り光学系の特性に適合した光量で出射することが可能であり、その構造が簡単で安価に製造することが可能な光源ユニットの提供をその課題としている。
更に本発明は、線状光を生成する導光体に複数の発光体から光を導入する際に光量斑がなく、同時に光量特性に適合した光源ユニットの提供をその課題としている。
上記課題を達成するため本発明は、光源の光を散乱反射させて読取面に線状光を照射する照明装置であって、その光源からの光を前記読取面に沿ったライン方向に散乱する光散乱面と、この光散乱面からの光を読取面に向けて出射する光出射面とを有する導光体と、前記導光体の一端面に配置された光源と、を備え、前記光源は前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設され、前記導光体の他端面には光透過率が高い粘着材を介し反射板を貼付して成るよう構成した。
さらに本発明は、前記粘着材は、光透過率90%以上のシート状素材から成り、前記反射板は、前記粘着材の表裏に、その表面側に反射面を形成したシート基材を、裏面側に剥離面を備えた剥離シートを重ねたシート材から成るよう構成した。
さらに本発明は、前記導光体の他端面は傾斜面を形成し、前記反射板はその傾斜面に貼付されるよう構成した。
加えて、前記導光体は、光出射面を円周面で形成し、円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、前記光源は1つの発光体を、前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置した。
更に、その構成を詳述すると、前記導光体は、光出射面を円周面で形成し、円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、前記光源は、第1の発光体と第2の発光体で構成され、第1の発光体を前記円周面を前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置し、第2の発光体を前記円周領域内で前記光散乱面の離隔距離に応じて配置した。
更に、前記導光体と前記光源との間に、前記導光体端面への前記光源の光照射角度を規制する反射面を形成するリフレクタを備え、このリフレクタを介し前記導光体と前記光源とを前記保持部材で保するよう構成した。
さらに本発明は、前記光源を実装する基板と、この基板を介し前記光源が発する熱を受け放熱する放熱部材とを備え、前記保持部材は前記導光体と前記放熱部材とをそれぞれ前記リフレクタに圧接して成るよう構成した。
さらに本発明は、読取原稿を載置するプラテンと、このプラテン上に載置される読取原稿を照明する光源を備えた光源ユニットと、この光源ユニットの光源により照明された読取原稿からの反射光を受光する受光手段と、から成る画像読取装置であって、前記照明装置は請求項1乃至7のいずれか一項に記載するよう構成した。
請求項1の発明によると、擬似光源を形成する反射板を光透過率が高い粘着材を介し導光体の他端面に貼付することによって、前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設される光源と同様に、その粘着材によって反射板と導光体の他端面との間に一定の隙間を生じさせることで、光源と擬似光源との光環境が近くなり、より光源に似た擬似光源を作り出すことが出来る。もって、この構成を備えた照明装置は、導光体の両端面にそれぞれ光源を配設するものと同様に明るく、しかも線状光として左右均一な分光特性が得られる優れた効果を呈する。
また、本発明の上記請求項2に記載する照明装置にあっては、このシート材を導光体の他端面の外形形状に合わせ型抜きしたものを反射板として用い、剥離シートを剥がした反射板を導光体の他端面に貼付することで作業性に優れ、しかも反射板を単に導光体の他端面に貼付する作業だけて確実に反射板と導光体の他端面との間に一定の隙間を設けることが出来、上述の効果を得ることが出来る。さらに、前記反射板を、シート状の前記粘着材に、シート状の反射層が重ねられているよう構成したことにより、加工精度に左右されることなく加工することができ、さらに鏡面むらによる光量むらの発生を少なくすることが可能となる。
さらに、本発明の上記請求項3に記載する照明装置にあっては、導光体の一端面に配置された光源からの光が導光体を伝搬する際に減衰する光量の落ち込みにより導光体の他端面側の光量低下を、反射板を傾斜させることで導光体の他端面側の光量を上げることが出来、線状光として左右均一な分光特性が得られる優れた効果を呈する。
さらに、本発明の上記請求項4に記載する照明装置にあっては、上記請求項1の照明装置における前記導光体を、光出射面を円周面で形成し、円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、前記光源は1つの発光体を、前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置したことで、導光体の両端部の光量を中央部の光量に比べ高くすることができ、先に説明した光学縮小系の画像読取装置に搭載する照明装置に最適な光量分布が得られる効果を奏する。
さらに、本発明の上記請求項5に記載する照明装置にあっては、上記請求項1の照明装置における前記導光体を、光出射面を円周面で形成し、円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、前記光源は第1の発光体を前記円周面を前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置し、第2の発光体を前記円周領域内で前記光散乱面の離隔距離に応じて配置したことで、導光体の中央部の光量に比べ両端部の光量を高くする光量調整が可能で、先に説明した光学縮小系の画像読取装置に搭載する照明装置に最適な光量分布に調整することができる効果を奏する。
また、本発明の上記請求項6に記載する照明装置にあっては、リフレクタを介し、導光体と光源とを保持部材で保持したことで、導光体と光源のギャップを均一にすることが可能で、光量むらの発生を抑制することができる効果を奏する。
本発明の上記請求項7に記載する照明装置にあっては、導光体と放熱部材をリフレクタに圧接することで、導光体と光源のギャップを均一にすることが可能で、さらに、リフレクタと導光体の間で光源を密閉空間に配置し、光源から発生した熱をヒートシンクへ放熱させることにより、光量むらの発生を抑制することができる効果および放熱効率を向上させることができる効果を奏する。
本発明の上記請求項8に記載する照明装置にあっては、光源からの光を散乱反射させて読取面に線状光を照射して画像を読取る画像読取装置であって、光を前記読取面に沿ったライン方向に散乱する光散乱面と、この光散乱面からの光を読取面に向けて出射する光出射面とを有する導光体と、前記導光体の一端面に配置された光源と、を備え、前記光源は、発光体と、前記発光体の光を導光体に入射させるリフレクタで構成され、前記発光体は前記リフレクタを介して前記導光体と対峙し、前記導光体の他端面は傾斜面を形成し、前記傾斜面には粘着材で反射板が貼付されているよう構成したことで、生産性を向上させるとともに、導光体の両端部の光量を中央部の光量に比べ高くすることができ、先に説明した光学縮小系の画像読取装置に搭載する照明装置に最適な光量分布が得られる効果を奏する。
このように導光体の出射面から読取面に照射される光は、読取りライン方向にその両端部の光量が大きく、中央部の光量が小さく光量特性となる。従って第1第2複数の発光体の入射位置を最適値に設定することによって読取光学系の特性(主にレンズ特性、若しくはセンサ特性)に適合した光量特性で光を読取面に照射することが可能となる。
また、本発明は、単に反射面とする他端面の外形に合わせ型抜きした反射板を両面テープで貼り合わせるもので、型抜きする反射板の反射シートを管理するだけで済み、また、反射板を他端面に張り合わるのに多少の熟練は必要としても、その作業は容易で作業性に優れ、従来方法に比較し光量斑、光漏れによる反射光量の変動や反射率の変動が抑えられ、結果適正な光量特性を得ることが出来る照明装置の提供が出来る。
本発明に係わる画像読取装置の全体構成を示す断面図。 図1の画像読取装置における原稿画像を読取る読取キャリッジの構成を示す断面図。 図1の画像読取装置におけるキャリッジの外観構造を示す斜視図。 図3のキャリッジを下方から見た外観構造を示す斜視図。 図3のキャリッジを上方から見た外観構造を示す平面図。 図3のキャリッジに搭載される照明装置を示す斜視図。 図6の照明装置の部分分解側面図。 図6の照明装置の部分分解斜視図。 図8の照明装置における要部拡大図で、(a)は側面部分断面図、(b)は導光体の一端光源側から見た外観図、(c)は導光体の他端側から見た外観図。 図9(a)の照明装置における導光体内の反射光の状態を説明する要部拡大図。 図8の照明装置における光源ユニットを説明する導光体側から見た平面図。 図11の光源ユニットの断面拡大図。 図12の光源ユニットの分解斜視図。 図13の光源ユニットの光源と光源基板の構造を示す図で、(a)は光源基板の光源給電回路パターン配線を示す平面図、(b)はそのZ−Z面の断面図、(c)は光源の端子パターンを示す平面図。 図11の光源ユニットにおける光源と導光体の位置関係を説明するための図で、(a)は側面図、(b)は導光体の一端光源側から見た導光体に対する光源の位置を示す平面図、(c)は導光体の他端側から見た光源の位置を示す平面図。 図15(b)の導光体に対する光源の位置を示す平面拡大図。 図15に相当する他の実施例に関する光源ユニットにおける光源と導光体の位置関係を説明するための図で、(a)は側面図、(b)は導光体の一端光源側から見た導光体に対する光源の位置を示す平面図、(c)は導光体の他端側から見た光源の位置を示す平面図。 本発明の画像読取装置における照明装置の分光特性を示す分光特性図。 図1の画像読取装置における原稿画像を読取る制御系を示す機能ブロック図
以下、図1乃至図16に基づき本発明に係わる照明装置を搭載した画像読取装置の一実施例を、図17に基づきその画像読取装置の他の実施例を、図18に基づき本発明の画像読取装置における照明装置の分光特性を、図19に基づきその画像読取装置の原稿画像を読取る画像データ処理部についてそれぞれ説明する。
[画像読取装置の一実施例]
まず、図1乃至図16に基づき本発明に係わる照明装置を搭載した画像読取装置の一実施例を説明する。図1はその画像読取装置の全体構成を、図2乃至図5はその画像読取装置に搭載され原稿画像を読取る読取キャリッジの構成を、図6乃至図10はその読取キャリッジの光源となる照明装置の構成を、図11乃至図16はその照明装置の光源ユニットの構成を説明するためのものである。
<画像読取装置の全体構成>
図1はその画像読取装置の全体構成を示す断面図である。この画像読取装置は以下の画像読取ユニットAと、これに搭載した原稿給送ユニットBとから構成されている。
(画像読取ユニットA)
画像読取ユニットAは、装置ハウジング1に第1プラテン2と、第2プラテン3を備えている。この第1プラテン2と第2プラテン3は、ガラスなどの透明素材で形成され、装置ハウジング1の天部に固定されている。そして第1プラテン2は手置きセットする使用可能な原稿の最大寸法サイズに形成され、第2プラテン3は所定速度で移動する原稿を読み取るようにその使用可能な原稿の最大幅サイズに形成されている。また、この第1プラテン2と第2プラテン3は互いに並設され、その下方をガイドシャフト12及びレール部材GLでガイドされプラテン面に平行に移動可能に上記装置ハウジング1の内部に支持されキャリッジモータMcで往復動される読取キャリッジ6が内蔵されている。
(原稿給送ユニットB)
原稿給送ユニットBは第1プラテン2と第2プラテン3を覆うようにその上方に配置され、上記第2プラテン3に原稿シートを給送するリードローラ(原稿給送手段)21と搬出ローラ22とを備えている。また、上記リードローラ21の上流側には原稿シートを積載収納する給紙スタッカ23と、この給紙スタッカ23に積載されたシートを1枚ずつ分離給送する給紙ローラ24と、分離給送されたシートの先端をスキュ修正するレジストローラ対25が配置されている。更に、給紙スタッカ23から第2プラテン3に原稿シートを案内する給紙経路26にはその第2プラテン3に至る原稿の先端を検知するリードセンサS1が設けられると共に、第2プラテン3の上面にはバックアップローラ27が配置され、このバックアップローラ27はリードローラ21と同一周速度で回転し第2プラテン3上に原稿シートをフィットさせプラテン下流に配置された搬出ローラ22へ搬送する。また、その搬出ローラ22の下流側には排紙ローラ28と給紙スタッカ23の下方に上下並列に配置された排紙スタッカ29が配置され、その排紙スタッカ29の底部には第1プラテン2の上に載置する原稿シートを押圧支持するプラテンカバー5が設けられている。
尚、バックアップローラ27に代えプラテン上方にバックアップカイドを配置しても良い。また、上述の第一の実施例として説明した画像読取装置は、第1プラテン2と第2プラテン3を互いに並設し、その上に原稿給送ユニットBを搭載したものを示したが、第2プラテン3を外し第1プラテン2のみとし、原稿給送ユニットBに代え開閉カバーを取り付け、その開閉カバーで第1プラテン2を覆う様にした画像読取装置であっても良い。
(原稿固定読取モード=フラットベットモード)
このように構成された原稿給送ユニットBは、画像読取ユニットAの装置パネル上やPCの画面上で原稿固定読取モード所謂フラットベットモードが操作者により選択され、第1プラテン2上にセットされた原稿シートを読み取る場合には、画像読取ユニットAの装置ハウジング1に開閉自在に据え付けられ、原稿給送ユニットBを上方に引き上げ第1プラテン2を開放した状態で原稿シートを載置セットし、この原稿給送ユニットBのプラテンカバー5でこの原稿シートを覆うように構成され、この原稿シートの下方を読取キャリッジ6がガイドシャフト12に沿って移動し読取動作を行う。
(原稿流し読取モード=シートスルーモード)
また、原稿給装ユニットBは、画像読取ユニットAの装置パネル上やPCの画面上で原稿流し読取モード所謂シートスルーモードが操作者により選択され、原稿給装ユニットBによって搬送される第2プラテン3上を流れる原稿シートを読み取る場合には、読取キャリッジ6は上述の走行駆動手段19およびキャリッジモータMcによって第2プラテン3の読取位置に移動し停止した状態で、搬送される原稿シートの読取動作を行う。
<読取キャリッジの構成>
次に、その読取キャリッジ6について説明する。図2は図1の画像読取ユニットAにおける原稿画像を読取る読取キャリッジ6の構成を示す断面図、図3はその読取キャリッジ6の外観構造を示す斜視図、図4は図3の読取キャリッジ6を下方から見た外観構造を示す斜視図、図5は図3の読取キャリッジ6を上方から見た外観構造を示す平面図である。
まず、図2に基づきその読取キャリッジ6について説明する。この読取キャリッジ6には、耐熱性樹脂と金属板などで構成されたユニットフレーム11に、第1光源体9aと第2光源ユニット9bの一対から成る光源ユニット9(照明装置)と、光源ユニット9の光により照明された原稿シートからの反射光を偏向する第1ミラー10a乃至第6ミラー10fから成る反射ミラー10と、反射ミラー10により反射された原稿シートからの反射光を集光する集光レンズ7と、集光レンズ7で結像される結像部に配置されたラインセンサ8(撮像素子)とが搭載されている。そしてラインセンサ8から電気信号として出力された画像データを画像処理部に転送するように図示せぬデータ転送ケーブルによって後述する画像処理部(データ処理ボード)に電気的に接続されている。
このユニットフレーム11には図2及び図3で示す様に原稿シートの読取ライン幅Wに応じた読取開口34が形成され、この読取開口34を通して光源ユニット9の光により照射された原稿シートの読取面から反射した反射光をラインセンサ8が受光可能にしている。またユニットフレーム11は所定ストロークで往復動するようにガイドシャフト12、レール部材GLに移動可能に支持されている。
上記光源ユニット9については後述照明装置として詳述するが、ユニットフレーム11の読取開口34に沿って線状光を照射する光源で構成され、そのユニットフレーム11に一体的に取付けられ、読取開口34から後述するプラテン上の原稿シートに読取光を照射する。
上記反射ミラー10は、所定長さの光路長を形成するように適宜複数枚で構成され、この実施例の場合には6枚で構成されている。第1ミラー10aで原稿シートの原稿面で反射した画像からの反射光を第2ミラー10bに向けて反射され、その反射光は第2ミラー10bで反射さ第3ミラー10cに向けて反射され、その反射光は第3ミラー10cで反射され再度第2ミラー10bに向けて反射され、その反射光は第4ミラー10dに向けて反射され、その反射光は第4ミラー10dで反射され、その反射光は第5ミラー10eに向けて反射され、最後にこの第5ミラー10eで反射された反射光が第6ミラー10fに導かれ、そして第6ミラー10fで反射された反射光を集光レンズ7に案内する。尚、原稿画像の反射光はこのような光路形成に限らず例えば第1、第2の2つの反射ミラーを使って光路形成することも可能である。
上記集光レンズ7は1枚若しくは複数枚の撮像レンズで構成され、反射ミラー10を介し伝送された原稿シートの原稿面から反射した反射光をラインセンサ8上に結像する。
上記ラインセンサ8は、CCDなどの光電変換センサで構成され、集光レンズ7から送られた原稿画像の反射光を受光し光電変換する。このラインセンサ8は、カラーラインセンサで構成され、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の各画素を構成するセンサ素子をライン状に3列配置している。このような構成のラインセンサ8はセンサ回路基板45に取付けられ、このセンサ回路基板45はユニットフレーム11に固定されている。
<読取キャリッジの支持機構>
その読取キャリッジ6は、図3乃至図5で示す様に装置ハウジング1に配置された軸受によりその一端がガイドシャフト12に軸支され、読取キャリッジ6の他端がレール部材GL上をスライド可能に支えられ、装置ハウジング1に対し往復動自在に支持されている。尚、ガイドシャフト12とレール部材GLから成るキャリッジ支持機構は、装置ハウジング1にそれぞれ並行で、しかも第1プラテン2と第2プラテン3の両平面に対し並行に取り付けられ、読取キャリッジ6を第1プラテン2と第2プラテン3の平面と対峙し並行に安定して往復動するように構成している。
<読取キャリッジの移動機構>
この読取キャリッジ6のキャリッジ移動機構は、先の図1で示すパルスモータやエンコーダ付き直流モータ等の駆動モータから成るキャリッジモータMcと、このキャリッジモータMcの往復回転を受け回転するワイヤ、タイミングベルトなど牽引部材17と、装置フレーム1に回転可能に支持された一対のプーリ46a、46bとで構成される。そして、この一方のプーリ46bに正逆転可能なキャリッジモータMcが連結され、その一対のプーリ46a、46bと間に牽引部材17が張設され、その牽引部材17に読取キャリッジ6が連結されキャリッジ移動機構を構成している。
<読取キャリッジの読取動作>
キャリッジ移動機構に連結した読取キャリッジ6は、電源投入や読取完了時には図1に示すホームポジションHPと成る位置、すなわちホームポジションHP上方に配設された図示せぬ光量特性を調整するシェーディング板を光源ユニット9の光が照明する位置に停止され、そのホームポジションHPから選択されるモードに応じて、原稿流し読取モードでは図1の実線で示す読取キャリッジ6の位置に、原稿固定読取モードでは図1の二点鎖線で示す読取キャリッジ6の位置に移動し読取動作を行う。
<照明装置の構成>
次に、図6乃至図10に基づき上述の読取キャリッジ6に取り付けられ光源ユニット9として用いられる照明装置について説明する。尚、図6は図3のキャリッジに搭載される照明装置を示す斜視図、図7は図6の照明装置の部分分解側面図、図8は図6の照明装置の部分分解斜視図、図9は図8の照明装置における要部拡大図で、(a)は側面部分断面図、(b)は導光体の一端光源側から見た外観図、(c)は導光体の他端側から見た外観図、図10は図9(a)の照明装置における導光体内の反射光の状態を説明する要部拡大図である。
この照明装置である光源ユニット9は、先に説明した図2に示す読取面Rと直交する主走査方向に読取り幅を形成する読取りラインに沿って線状光を照射する。この光源ユニット9は図2に示す第1光源体9aと第2光源ユニット9bの二つから成り、その第1光源体9aと第2光源ユニット9bはそれぞれ図6で示すキャリッジ6のユニットフレーム11に支持される光源収容部(導光体支持枠)13に形成された第1収容部13aと第2収容部13bに収容される。その第1光源体9aと第2光源ユニット9bは、図7で示す様にそれぞれ発光体40を支持する光源ユニットLaと導光体30とで構成され、以下、その光源ユニットLaの構成と導光体30の構成について詳述する。
<光源ユニットの構成>
まず、図8及び図11乃至図14に基づきその光源ユニットLaの構成について詳述する。図11は図8の照明装置における光源ユニットLaを説明する導光体側から見た平面図、図12は図11の光源ユニットLaの断面拡大図、図13は図12の光源ユニットLaの分解斜視図、図14は図13の光源ユニットLaの発光体40を電気的に取付ける光源基板の構造を示す図で、(a)は光源基板の光源給電回路パターン配線を示す平面図、(b)はそのZ−Z面の断面図、(c)は光源の端子パターンを示す平面図である。
この光源ユニットLaは、まず図8で示す様に放熱部材14と、熱伝導シート15と、回路基板16とで構成され、またこの回路基板16には、図13で示す様に第1発光体(白色LED)41及び第2発光体(白色LED)42と、それぞれにレンズキャップ43が取り付けられ、その上からリフレクタ49被せられている。また、このリフレクタ49で被される以外の箇所を絶縁する絶縁マイラー47が配設される。以下、個々の部品についての説明及びユニット組立に関し説明する。
※発光体の説明
まず、発光体40について図12乃至図14に基づき説明する。この発光体40は、第1発光体41と第2発光体42の2つの発光素子で構成され、回路基板16にマウントされる。尚、この実施例ではその発光素子として白色LEDチップで構成されている。また、図14(c)で示す様にこの発光体40は電源供給用のアノード40aとカソード40bを形成すると共に、放熱用のサーマルパッド40cを形成している。
※回路基板の説明
この発光体40をマウントする回路基板16は、図14(b)で示すように熱伝導シート15を介し放熱部材14に固定され、その回路基板16上に発光体40が実装されている。この回路基板16は、図14(a)で示す様にその基板表面に発光体40を発光通電するための銅、銀、金などの伝導性に富んだ材料で構成された配線パターン16a−1乃至16a−5が形成され、その基板裏面には銅、銀、アルミなどの特に熱伝導性に富んだ熱伝導層16b−2で前面覆われ、しかもその熱伝導層の一部が発光体40の発光源と直接接触する様に基板表面に突出部16b−1を形成している。尚、この回路基板16は、予めエポキシ材から成る絶縁基板に突出部16b−1を形成する貫通孔を形成した状態で、その基板裏面に銅、銀、アルミなどの特に熱伝導性に富んだ熱伝導材を射出成形によって熱伝導層16b−2と突出部16b−1を形成した後に、基板表面に銅、銀、金などの伝導性に富んだ材料から成る層を形成し、その基板表面をエッチング加工により配線パターン16a−1乃至16a−5と突出部16b−1を残す様に形成する。そして、この回路基板16は発光体40を実装することで、発光体40のサーマルパッド40cと基板裏面から突出した突出部16b−1とが圧接することで、発光体40の点灯時に発生する熱をサーマルパッド40cに接する突出部16b−1を介し基板裏面の熱伝導層16b−2に放熱する様になっている。
尚、回路基板16は多層形成にしても良いが、この場合基板背面の熱伝導層16b−2と基板表面に突出する突出部16b−1は高い熱伝導を保つ様に連接することが望ましい。また、発光体40の熱は、アノード40a、カソード40bを通じて放熱部材14に伝導される様に構成してもよい。
※熱伝導シートについて
また熱伝導シート15は、例えば熱可塑性エラストマーや非シリコン系熱可塑性樹脂から成る高い熱伝導性を備え、しかも弾性に富んだ絶縁性合成樹脂から成る弾性シート材で、図8及び図14(b)点線で示す様に、回路基板16と後述する放熱部材14の間に介在され、回路基板16の熱伝導層16b−2に放熱された発光体40の熱を放熱部材14に効率良く伝導させるために設けられている。
※放熱部材について
また放熱部材14は、アルミ合金などの熱伝導性に富んだ金属材料で構成され、表面積を大きくするために、例えば図10で示す様に複数の突出板状のフィンを形成し、上述の熱伝導シート15を介し伝導する発光体40の熱を効率良く放熱する。
※絶縁マイラーについて
また、図8で示す様に、回路基板16の導光体30側の面には、絶縁マイラー47が設けられている。この絶縁マイラー47は、回路基板16がキャリッジ6を構成する金属部材と接触しないように絶縁し、基板表面が損傷しないよう回路基板16の表面を保護している。
※リフレクタについて
更に、図8乃至図13に示すように、発光体40からの光をロスなく導光体30に入射させるため、発光体40の第1発光体41と第2発光体42の分光特性を90°以内に規制するリフレクタ49が設けられている。このリフレクタ49は、発光体1つに対し1つの割合で設けられる。リフレクタ49は、例えばプラスチック材料にアルミ等の金属を蒸着させた反射率の高い材料で成り、発光体40から導光体30に向かって広がる傘状の形状とする。このとき、傘状の部分は曲面で形成されても良いし、平面で形成されても良い。
※保持部材について
同様に図8で示す保持部材48は、図9で示す様に放熱部材14と導光体30の一端部30Lに設けられた鍔部30Nとをリフレクタ49を介し互いに圧接付勢し、導光体30と発光体40のギャップを一定に規制するためのものである。従って、この保持部材48はバネ性を有する金属等の剛性のあるバネ部材で構成され、導光体30を放熱部材14に向けて牽引し、放熱部材14を導光体30に向けて牽引する。
[導光体の構成]
次に導光体について先に説明した図9及び図10と、新たに図15及び図16に基づき説明する。尚、図15は図11の光源ユニットにおける光源と導光体の位置関係を説明するための図で、(a)は側面図、(b)は導光体の一端光源側から見た導光体に対する光源の位置を示す平面図、(c)は導光体の他端側から見た光源の位置を示す平面図、図16は図15(b)の導光体に対する光源の位置を示す平面拡大図である。
この導光体30は、図9及び図10で示すように読取幅(読取りライン幅)Wに応じた長さの棒状透光部材で、例えば透明アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの透光性に富んだ材料で構成されている。その断面形状は図15及び図16で示すように、光散乱面32と光出射面33が互いに対向するように形成され、その一端面30Lには発光体40が配置され、他端面30Rには鏡面仕上げされ、その外表面は反射面を構成するようにアルミや銀といった反射率が高い反射層を備えた反射板50が、光透過率90%以上の粘着材(両面テープ)60によって貼付けられている。また、この光散乱面32と光出射面33とは図9に示すように距離Ldを隔てて略並行に読取りライン幅Wの長さで対向配置されている。
<光散乱面の説明>
この光散乱面32は、例えばウレタン系白色インキ等の反射塗料を塗装加工、エッチング加工、モールド成形加工などで凹凸面に形成され導入された光を乱反射するように表面加工されている。その表面加工は、図9及び図10で示すように導光体30の一端面30Lに近い側にはなされておらず、一端面30Lから一定の距離経過した場所から他端面30Rに至るまでの間で形成され、しかも一端面30L側の基端部は図9で示す様に読取ライン幅Wの基端部より一端面30L側に長い。これは、読取ライン幅Wと表面加工部が略同一の長さであった場合、読取ライン幅Wの30L側の光量のピークが30R側にずれてしまい、30L側の端部の光量が不足するためで、この光量分布が適正値になる様に予め長く設定している。
またこの導光体30の光出射面33は、図16で示す様に円周面で形成されている。その円周面は半径3.7mm±0.1mmで形成され、その円周面の中心P1は照明光学光路の中心となる法線hx上に設けられている。また、光散乱面32はその円周領域外に位置し、その位置は法線hx上で光出射面33から8.46mm±0.1mmの位置に設定されている。
<反射板の説明>
尚、反射板50と粘着材60は、一枚のシート状素材とし形成され、その粘着材60は、光透過率90%以上のアクリル系シート状素材から成り、その粘着材60の表裏に、その表面側に上述の反射面を形成したシート基材と成る反射板50を、裏面側に図示せぬ剥離面を備えた剥離シートを重ねたシート材を構成する。本実施例における反射板と粘着材のシート状素材の厚さは25マイクロメートルとしているが、光透過率を90%以上確保できるのであれば25マイクロメートル以上であっても採用できる。そして、このシート材を導光体の他端面30Rの外形形状に合わせ型抜きしたものから剥離シートを粘着材60から剥がし、その粘着材60が張り付いた反射板50を導光体の他端面30Rに貼付することで作業性良く反射板貼り付け作業を容易に行える様にしている。しかもこの様に予め粘着材60が張り付いた反射板50を単に導光体の他端面30Rに貼付する作業だけでも確実に反射板50と導光体の他端面30Rとの間に粘着材60の素材の厚みで前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設される光源と同様に一定の隙間を設けることが出来、この反射板50を光源の光環境に近い状態とすることで、より光源に似た擬似光源を作り出すことで、導光体の両端面にそれぞれ光源を配設するものと同様に明るく、しかも線状光として左右均一な分光特性が得られる。
また、図9に示すように他端面30Rの反射面は、光散乱面32の法線方向hxに対して長さ方向に角度θだけ角度調整することによって上述の光量特性を補正することが可能となる。つまり図9に示す様に、この反射面の角度を時計方向にプラスθ傾けると主走査方向両端部の光量が大きくなり、逆に反時計方向にマイナスθ傾けると主走査方向両端部の光量は小さくなり、この角度を予め導光体30を設計する際に設定することによって簡単に集光レンズ7の特性に合致させることが可能となる。尚、その角度は5°程度が最適値である。尚、他端面30Rの反射面は、導光体側面30Sに対しても導光体30を成形型から外す際の利便性を向上させるために抜き勾配傾斜している。
さらに、その導光体30には、図9に示すように突起部30Pを有する。この突起部30Pは、図示のように断面から突出した鍔状の突出部である。その突起部30Pは、一端部30L近傍には設けられておらず、上述の光散乱面32の表面加工が施された基端部と読取ライン幅Wの基端部との間に基端部を有し他端部30Rまでの間に設けられている。これは、一端面30Lまで突起部30Pを延在させると、突起部30Pで光が乱反射され分光特性に影響を与えたり、またその部分から外部に出て反射光量が減衰することを防ぐためである。
従って、導光体30内に導入された発光体40の光は光散乱面32で所定方向に拡散され、光出射面33に導入された光は所定の臨界角度以上のときには内部に反射し、臨界角度以下のときには外部に出射される。図8に矢印haで示す光は導光体30内で反射し読取りライン幅W方向に分散し、矢印hbで示す光は光出射面33から読取面Rに出射することとなる。尚、図示しないが後述する発光体40からは球方向(360度方向;図示のものは60度広角方向)に光が入射され、光散乱面32と光出射面33に照射される。
また、導光体30内で反射を繰り返し他端面30Rに到達した光は、他端面30Rの表面で反射され発光体40側に戻され、同様に光散乱面32で乱反射した矢印haで示す光は光出射面33から読取面Rに出射することとなる。この特性を利用し、発光体40の一端面30Lに対する配置を調整し、一端面30L側の光出射面33から読取面Rに出射する光を下げ、他端面30Rの表面で反射される光を増やすことで、一端面30L側の光量を下げ、他端面30R側の光量を上げることが出来、読取面Rに出射する光量を均一化、光学縮小系タイプの集光レンズ7を使う場合にはそのレンズ特性に依存するコサイン4乗則の光量分布に近い光量調整をすることが出来る。
<発光体と導光体との配置>
次に発光体40と導光体30との配置関係について図13及び図16に基づき説明する。図13で示す各発光体40を構成する第1発光体41と第2発光体42は、先に図16で説明した光散乱面32の法線(出射光路方向)hx上の位置P1に第1発光体41が、位置P2に第2発光体42がそれぞれ配列されている。第1発光体41は光散乱面32から距離Ld1に配置され、第2発光体42は距離Ld2を隔てて配置されている。この両発光体41、42の間にはオフセット量dxが形成されている。尚、本実施形態では、光散乱面32に近接された位置に配置される第1発光体41と光出射面33に近接された位置に配置される第2発光体42をそれぞれ2つの発光素子で構成し、さらに光を拡散させるためにレンズ43を発光素子と導光体30の間に設けている。第1発光体41および第2発光体42は法線hx上に配置している。つまり光散乱面32に対して第1発光体41は距離Ld1で第2発光体42は距離Ld2(Ld1<Ld2)で配列する。
<発光体と導光体とのギャップ>
この発光素子をマウントした回路基板16は発光面と導光体30の一端面30Lとの間にギャップdを隔てて配置する。ギャップdは、0.1ミリメートル〜0.55ミリメートルの範囲であることが望ましい。尚、図9は発光体40(41、42)が回路基板16にマウントされた状態での配置構造を示す。また、発光体40(41、42)は面状発光素子で構成され、白色LEDで構成されている。更に、光量全体を上げる為に、他端面30Rの反射塗料に代えて同様の発光体40(41、42)を配置しても良い。また、この場合に第1発光体41と第2発光体42は光散乱面32と光出射面33の間で異なる位置から導光体30の一端面30Lから光を入射する。これと共に第1発光体41と第2発光体42は光出射面33から読取面Rに向かう出射光路方向(図5に矢印hxで示す)に距離を隔てて配列する。
<光源ユニットの組立>
次に光源ユニットの組立について図9(a)に基づき説明する。まず回路基板16に発光体40(41、42)を実装させ、レンズキャップ43を装着する。その回路基板16を耐熱シート15(耐熱樹脂板)を介して放熱部材14(ヒートシンク)とを密着した状態でネジ止めにより一体的に取付ける。その上で、回路基板16を取り付けた放熱部材14(ヒートシンク)と導光体30とをリフレクタ49を介し保持部材48で、リフレクタ49の一方の面に回路基板16を圧接させ、リフレクタ49の他方の面に導光体30を圧接させた状態で、キャリッジ6のユニットフレーム11に取り付けられている。
[画像読取装置の他の実施例]
次に、上述の照明装置の他の実施例について説明する。図17は、図15に相当する他の実施例に関する光源ユニットにおける光源と導光体の位置関係を説明するための図で、(a)は側面図、(b)は導光体の一端光源側から見た導光体に対する光源の位置を示す平面図、(c)は導光体の他端側から見た光源の位置を示す平面図である。尚、図15で示す光源ユニットとの違いは、発光源40を一つの発光素子で構成するか、二つの発光素子で構成するかで、その光源と導光体の配置と明るさが異なるものであって、基本的な機能等についてはほぼ同様である。
この実施例にあっては、図17(a)で示す様にこの実施例では導光体30の一端面30Lに一定のギャップを隔て対峙する一つの発光素子で構成される発光源40が配置され、その発光源40は先に説明した図16で示す発光源位置P2に配設されている。その時の分光特性については後述する図18で説明する。尚、図15同様に図1で示す様に読取面Rの中心に対し副走査方向前後に一対受けられる一方側の光源ユニットのみを表示している。
次に、図18の分光特性図に基づき本発明の画像読取装置における照明装置の分光特性について説明する。図中、P1乃至P4で示す各分光特性は、図16で示すP1乃至P3の位置に発光源40を配置した際に得られる各分光特性を示している。まず、P1で示す分光特性は、一つの発光素子(白色LED)で構成される発光源40を図16で示すP1の位置に配置した際に得られる分光特性を示し、P2で示す分光特性は、その発光源40を図16で示すP2の位置に配置した際に得られる上述の図17で示す他の実施例の分光特性を示し、P3で示す分光特性は、その発光源40を図16で示すP3の位置に配置した際に得られる分光特性を示している。また、P4で示す分光特性は、二つの発光素子(白色LED)で構成される発光源40(41、42)を図16で示すP2の位置とP3の位置に配置した際に得られる上述の図2乃至図15で示す第一実施例の分光特性を示す。この分光特性を見ると、先に説明した密着式の光学系を備える画像読取装置の照明装置の場合にはほぼ均一な分光特性が必要となることから、一つの発光素子で構成される発光源40を図16で示すP1の位置に配置することで理想的な分光特性を備えた照明装置を得ることが出来る。一方、集光レンズによるコサイン四乗則の影響を受ける光学縮小系の画像読取装置の照明装置の場合には、その光量分布は中央部位に比べ両端部位の光量を高くする必要が有ることから、比較的全体光量が低くても読み取り可能な場合には、一つの発光素子で構成される発光源40を図16で示すP2の位置に配置することで理想的な分光特性を備えた照明装置を得ることが出来、また比較的全体光量が高くしなければ読み取ることが出来ない場合には、二つの発光素子で構成される発光源40(41、42)を図16で示すP2の位置に第2発光源42を配置し、P3の位置に第1発光源41を配置することで理想的な分光特性を備えた照明装置を得ることが出来る。
[画像読取制御系の構成]
次に、図19に基づき図1で示す画像読取装置における原稿画像を読取る制御系についてその概要を説明する。尚、図19はその画像読取装置における原稿画像を読取る制御系を示す機能ブロック図を示すもので、同図中二点鎖線で囲まれた部分が読取キャリッジ6に相当し、細線で囲まれた部分が画像読取ユニットAに備えられた制御ボードSに相当する。基本的な各機能ブロックによる画像読取装置の動作は次のようになっている。制御ボードSの制御部CPUがモータ駆動手段S−MCと光源点灯手段S−Laとセンサ駆動手段S−CCDを駆動する。そして、前記センサ駆動手段S−CCDがラインセンサ8に原稿シートの読み取り動作を実行せしめる。すなわち、モータ駆動手段S−MCで読取キャリッジ6を必要に応じ移動又は停止させた状態で、光源点灯手段S−Laにより光源40を適宜点灯しながら原稿シートを照明し、原稿からの反射光をラインセンサ8上に結像させて光電変換し電荷蓄積する。センサ16からの出力信号は、増幅回路AMPで増幅された後、A/D変換器でデジタル画像信号に変換される。A/D変換器でデジタル化された画像信号は、画像処理手段においてRAMに格納されているシェーディングデータを用いたシェーディング補正やデジタルゲイン調整、デジタル黒補正等の画像処理を施される。その後、デジタル画像信号はラインバッファに格納されインタフェースを介してパーソナルコンピュータPC等の外部装置へと転送される。これらは全て外部装置のドライバ手段からの指示に基づき制御部PCが各機能ブロックを制御することで行われる。
[光源の制御構成]
また、上記光源点灯手段S−Laによる光源ユニット9の制御について説明する。この第1光源体9aと第2光源ユニット9bは図9に示すように第1プラテン2と第2プラテン3の読取面Rに光を照射し、読取原稿で反射した拡散反射光を利用している。この光源ユニット9a(9b)は図示のように2つの光源で構成する必然性はなく、1本或いは3本以上の光源で構成しても良い。この場合、後述する原稿給送ユニットBでは、第2プラテン3を走行する原稿の速度を、第1プラテン2に沿ってキャリッジ6が移動する速度より高速にしている。
つまり、第1プラテン2の読取り速度より第2プラテン3の読取り速度を高速にしている。このため原稿に照射する光量を第1プラテン2より第2プラテン3を高くすることが好ましい。
従って、キャリッジ6が第1プラテン2に位置するときには第1導光体30aを、第2プラテン3に位置するときには第1導光体30aと第2導光体30bを点灯する。
[その他の実施形態]
以上、図1乃至図19に基づき画像読取装置に利用可能な照明装置の実施形態として説明した本発明の照明装置では、その画像読取装置で読取った画像に光量斑が生じる原因として、照明装置を構成する導光体に対する光源の取り付け位置の変動によって生じる線状光源の光量分布の特性がばらつくことによる照明斑が要因の一つと捕らえ、請求項1に記載する通り、
光源の光を散乱反射させて読取面に線状光を照射する照明装置であって、その光源からの光を前記読取面に沿ったライン方向に散乱する光散乱面と、この光散乱面からの光を読取面に向けて出射する光出射面とを有する導光体と、前記導光体の一端面に配置された光源と、を備え、前記光源は前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設され、前記導光体の他端面の全面には光透過率が高い所定の厚さの粘着材を介し反射板を貼付して成る構成としたことで、擬似光源を形成する反射板と前記導光体とは、前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設される光源と同様に、その粘着材によって反射板と導光体の他端面との間に一定の隙間を生じさせることで、光源と擬似光源との光環境が近くなり、より光源に似た擬似光源を作り出すことが出来る。もって、この構成を備えた照明装置は、導光体の両端面にそれぞれ光源を配設するものと同様に明るく、しかも線状光として左右均一な分光特性が得られる優れた効果を呈するようにしたものであるが、本発明では以下の構造であっても良い。
[新規事項の補足説明]
以上、画像読取装置の照明装置として説明した本発明に係わる照明装置の新規事項について改めて補足説明する。
<リフレクタによる導光体と光源とのギャップ保持>
まず、導光体と光源とのギャップ保持に関し補足する。図9(a)で示す様に、光を取り込む端面(30a、30b)と、端面(30a、30b)から取り込んだ光を拡散反射させる拡散反射面(32)と、拡散反射面(32)で拡散反射した光を照射面(R:図2参照)に向け射出する光射出面(33)とを備えた導光体(30)と、その導光体(30)の少なくとも一端面(30a、30b)に対峙する光源(40)と、から成る照明装置(9)において、光源(40)から光を導光体(30)の一端面(30a、30b)に向け反射する反射面(9a、9b)を備えたリフレクタ(49)を備え、導光体(30)はその一端面(30a、30b)にリフレクタ(49)と当接する鍔部(30N)を形成し、光源(40)はその光源を実装する回路基板(16)に取付けられ、リフレクタ(49)は導光体(30)の鍔部(30N)と回路基板(16)とで挟持され、光源(40)と導光体(30)との所定の間隔で保持することで、リフレクタにより光源と導光体とのギャップを規定することが出来、光源と導光体との間の所定ギャップが変動することが無くなり、照明斑抑えることが出来る。この照明装置を画像読取装置の光源ユニットとして用いることで読取った画像に光量斑が生じることが無い。
また、導光体(30)はその一端面(30a、30b)にリフレクタ(49)と当接する鍔部(30N)を形成し、光源(40)は回路基板(16)に実装され取付けられ、リフレクタ(49)は導光体(30)の鍔部(30N)と回路基板(16)とで挟持され、光源(40)と導光体(30)との所定の間隔で保持することによって、その導光体の鍔部がリフレクタの平面を広範囲に支え、リフレクタを介し光源を実装した回路基板と導光体とが確実に位置決め保持することが出来る。
また、導光体(30)の鍔部(30N)と回路基板(16)とでリフレクタ(49)を挟持する保持部材(48)を備えている。この保持部材(48)は、先に説明した様に、光源(40)を実装した回路基板(16)を耐熱シート(15)を介しユニットフレーム(11)にネジ止めする放熱部材(14)と、ユニットフレーム(11)に支持された導光体(30)を収納する光源収納部を形成する枠体(13)に収納された導光体(30)の鍔部(30N)との間を把持する。そして、この保持部材(48)で回路基板(16)と導光体(30)をリフレクタ(49)に圧接保持することで、照明斑の要因である光源(40)と導光体(30)とのギャップをバラツキ無く一定に保持することが出来る。
尚、このリフレクタにより光源と導光体とのギャップを規定する実施例では、リフレクタの左右平面の一方に光源を実装する回路基板の平面を、他面に導光体の一端面から成る平面をそれぞれ直接当接する構造となっているが、以下の構造であっても良い。
その構造の一つに、リフレクタの表面をアルミ、銀等の反射効率が良い金属膜をコーティング処理することから、リフレクタと光源を実装する回路基板との間に薄い絶縁マイラーを挟み込む構造が、またリフレクタによって絞り込まれた光源の光のバラツキを抑えために薄い遮光マイラーを挟み込む構造であっても良い。
また、リフレクタと当接するそれぞれの面が平面で形成されているが、平面で無くとも良い。例えば、当接する面の一方が凹凸形状とする場合には他方を逆凹凸形状にすれば良い。また、当接する面の一方が曲面形状とする場合には他方を逆曲面形状にすれば良い。
また、回路基板に実装する光源の光照射面が広く平面性を有する場合には、その光源自体をリフレクタに当接させた構造であっても良い。
また、リフレクタ自体を光源又は導光体の一部として一体形成した構造であっても本発明のリフレクタにより光源と導光体とのギャップを規定するものであっても良い。
更に、上述した実施例では導光体の一端に光源が、他端に擬似光源と成る反射板が配置された構造であるが、絶対光量を上げる為に導光体の他端にも同様の構造で光源を配設する場合には、当然にリフレクタも導光体の他面に配設される。
<導光体に対峙する光源の位置決め>
次に、導光体に対峙する光源の位置決めに関し補足する。図10で示す様に、導光体(30)と回路基板(16)は共に一つの共通基準面(11s)を有し、導光体(30)の拡散反射面(32)はその共通基準面(11s)から位置決めされる第1の位置(d3)に保持され、回路基板(16)はその共通基準面(11s)から位置決めされ、且つ光源(40)が導光体(30)の一端面(30a、30b)に対峙する第2の位置(d2)に配設する位置決め構造となっている。つまり、導光体(30)の拡散反射面(32)がその共通基準面(11s)から第1の位置(d3)に位置決めすることで、共通基準面(11s)からの導光体の取り付け基準位置(d4)が決まる。同時に、光源(40)を実装する回路基板(16)を共通基準面(11s)の所定位置に取り付けることで、回路基板(16)に実装された光源(40)が導光体(30)の一端面(30a、30b)に対峙する第2の位置(d2)に配設され、共通基準面(11s)からの光源の取り付け基準位置(d2)と導光体の取り付け基準位置(d4)を容易に一致させることが可能で、導光体の端面に対峙する光源の取り付け位置(光軸法線方向に対する位置)のばらつきが最小限に抑えることが出来、導光体と光源との所定ギャップの調整に加え照明斑を抑えることが出来。
また、共通基準面(11s)は照明装置(9)を構成するユニットフレーム(11)に設けられ、導光体(30)はユニットフレーム(11)に支持される光源収容部を形成した枠体(13)に収納され、導光体(30)の拡散反射面(32)はその枠体(13)を介し共通基準面(11s)から位置決めされる第1の位置(d3)に保持することによって、光源の取り付け基準位置と導光体の取り付け基準位置とを一致させ共通基準面としてユニットフレームを利用することで、導光体の端面に対峙する光源の取り付け位置(光軸法線方向に対する位置)の調整をすること無く、装置組み立て性に優れている。
また、共通基準面(11s)は照明装置(9)を構成するユニットフレーム(11)に設けられ、そのユニットフレーム(11)には回路基板(16)を位置決めする位置決め部(11a、11b)が形成され、回路基板(16)はそのユニットフレーム(11)の位置決め部(11a、11b)に支持される位置決め支持部(16a、16b)を備えることによって、単に回路基板の位置決め支持部(16a、16b)を導光体の取り付け基準とするユニットフレームの位置決め部(11a、11b)に取り付けるだけで、導光体の端面に対峙する光源の取り付け位置(光軸法線方向に対する位置)をばらつき無く合わせ込むことが出来、装置組み立て性を著しく高めることが出来る。
<導光体に対峙する光源の配置>
次に、導光体に対峙する光源の配置に関し補足する。図16及び図17で示す様に、光を取り込む端面(30a、30b)と、端面(30a、30b)から取り込んだ光を拡散反射させる拡散反射面(32)と、拡散反射面(32)で拡散反射した光を照射面(R:図2参照)に向け射出する光射出面(33)とを備え導光体(30)と、その導光体(30)の少なくとも一端面(30a、30b)に対峙する光源(40)と、から成る照明装置において、導光体(30)の光射出面(33)は円周面(半径r)で形成され、拡散反射面(32)はその円周面(半径r)を形成する円の中心(P1)を通り光射出面(33)から射出する光軸法線(hx)を形成する位置に配設され、回路基板(16)に実装された光源(40)は、拡散反射面(32)の光軸法線(hx)上で、且つ円の中心(P1)に対し光射出面(33)側に変位した第1光源取り付け位置(P2)に配設する様にしたもので、光源を円周面が形成する円の中心と光射出面との間に配設することで、導光体の両端部の光量を中央部の光量に比べ高くすることが出来、先に説明した光学縮小系の画像読取装置に搭載する照明装置に最適な光量分布を得ることが出来る。
また、図9で示す様に、導光体(30)の光射出面(33)は円周面(半径r)で形成され、
拡散反射面(32)はその円周面(半径r)を形成する円の中心(P1)を通り光射出面(33)から射出する光軸法線(hx)を形成する位置に配設され、回路基板(16)に実装された光源(40)は第1・第2の光源の二つから成り、第1の光源(40)は拡散反射面(32)の光軸法線(hx)上で、且つ円の中心(P1)に対し光射出面(33)側に変位した第1の位置(d3)に配設され、第2の光源(40)はその光軸法線(hx)上で、且つその円の中心(P1)に対し拡散反射面(32)側に変位した第2の位置(d2)に配設する様にしたもので、光量を二倍近く高め、しかも導光体の両端部の光量を中央部の光量に比べ高くすることが出来、光学縮小系の画像読取装置に搭載する照明装置に最適な光量分布が得られるだけで無く、加え照明を明るくすることで原稿を自動で送りながら読取る所謂シートスルーモード搭載の画像読取装置に最適で、画像読取速度を高速化できる。
尚、この導光体に対峙する光源の配置に関し、以下の構造であっても良い。
まず、導光体の少なくとも一端面に所定の間隔を隔て対峙する光源とは、上述の図9及び図10で示す実施例では、導光体の一端面に所定の間隔を隔て対峙する光源を配設し、その他端面に反射板を配置した構成としているが、この反射板に代え導光体の一端面の光源と同様の構造で新たな光源を配設しても良い。
また、位置基準とする第1の光源に対し位置決めする第2の光源を位置調整可能な構成とすることで、光源の経時変化に伴う光量劣化に対しその位置を微調整することで分光特性を初期の適正な状態にすることが出来る。
<擬似光源の説明>
次に、擬似光源について補足する。図9(a)で示す様に、光源(40)の光を散乱反射させて読取面と成る照射面(R)に線状光を照射する照明装置で、その光源(40)からの光を照射面(R)に沿ったライン方向に散乱する光散乱面を形成する拡散反射面(32)と、この拡散反射面(32)からの光を照射面(R)に向けて出射する光出射面(33)とを有する導光体(30)と、導光体(30)の一端面(30L)に配置された光源(40)と、を備え、光源(40)は導光体(30)の一端面(30L)に所定の間隔を隔て配設され、導光体(30)の他端面(30R)に光透過率が高い粘着材(60)を介し反射板(50)を貼付し、光源(40)の相当する擬似光源を構成することで、擬似光源を形成する反射板を光透過率が高い粘着材を介し導光体の他端面に貼付することによって、前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設される光源と同様に、その粘着材によって反射板と導光体の他端面との間に一定の隙間を生じさせることで、光源と擬似光源との光環境が近くなり、より光源に似た擬似光源を作り出すことが出来る。もって、この構成を備えた照明装置は、導光体の両端面にそれぞれ光源を配設するものと同様に明るく、しかも線状光として左右均一な分光特性が得られる優れた効果を呈する。
さらに、擬似光源に使用する反射板(50)および粘着シート(60)は、導光体(30)の他端面の外形形状に合わせ型抜きしたものを反射板として用い、反射板を導光体の他端面に貼付することで作業性に優れ、しかも反射板を単に導光体の他端面に貼付する作業だけで確実に反射板(50)と導光体(30)の他端面との間に一定の隙間を設けることが出来るため、簡易な方法で反射板(50)と導光体(39)の間にギャップを形成することができ、導光体の両端面にそれぞれ光源を配設するものと同様に明るく、しかも線状光として左右均一な分光特性が得られる効果を奏する。
尚、擬似光源側の導光体(30)の端部を傾斜させず、粘着シートの厚みを変化させることで、擬似的に他端部(30R)を傾斜させる構成としてもよい。
<リフレクタの光源間の隔離>
次に、リフレクタによる光源間の隔離に関し補足する。図11及び図12で示す様に、第1の光源(40)と第2の光源(40)はリフレクタ(49)により各光源毎に光の照射領域が隔離され、導光体(30)の一端面(30a、30b)からその導光体(30)内に入光する互いの光を分離することによって、第1・第2の光源の各光源の分光特性を個々に規制され、最適な分光特性に規制された第1・第2の光源からの光をリフレクタにより規制する領域のみから導光体の端面に入射することが出来、より照明斑を抑えることが出来る。
<導光体の枠体係止>
次に、導光体の枠体係止に関し補足する。図7及び図9(a)と図10で示す様に、光源(40)と、この光源(40)からの光を照明ライン方向に沿って導きその照明領域(41a,42a)を線状光として照明する導光体(30)と、を備え、光源(40)は、その導光体(30)の少なくとも一端面(30a、30b)に対峙して配設され、導光体(30)は、光を取り込む端面(30a、30b)と、端面(30a、30b)から取り込んだ光を拡散反射させる拡散反射面(32)と、拡散反射面(32)で拡散反射した光を照射面(R:図2参照)に向け射出する光射出面(33)とを有し、しかも光射出面(33)は円周面(半径r)で形成され、拡散反射面(32)はその円周面(半径r)を形成する円の中心(P1)を通り光射出面(33)から射出する光軸法線(hx)を形成する位置に配設して成る照明装置であって、導光体(30)を収納する枠体(13)を備え、導光体(30)は、拡散反射面(32)が形成する光軸法線(hx)に沿った側面で、しかも照明ライン方向に沿って枠体(13)に係止された突起部(30P)を形成し、突起部(30P)の光源(40)側の最も端になる一端(32a)を、拡散反射面(32)の光源側端面(30a、30b)と照明領域(41a,42a)の照明ラインで光源側端面(30a、30b)との間に形成することによって、光源から導光体に入った光がその基端部において反射される反射光がその突起により乱されることが無く、しかも枠体との係止条件が保たれ、特に照明領域の照明ラインにおける前記光源側端面の光量分布のばらつきが少なく、より照明斑を抑えることが出来る。








[産業上の利用可能性]
本発明に係わる照明装置は上述した画像読取装置以外の装置についても利用可能で、例えば光学顕微鏡、拡大投影機、プロジェクタ等の光学機器の照明装置や、一般家庭用の照明装置として利用することが出来る。
1 装置ハウジング
2 第1プラテン
3 第2プラテン
5 プラテンカバー
6 キャリッジ
7 集光レンズ
8 ラインセンサ
9 牽引固定部
9 光源
9a 第1光源
9b 第2光源
10 反射ミラー
10a 第1ミラー
10b 第2ミラー(第4ミラー)
10c 第3ミラー
10d 第5ミラー
10e 第6ミラー
10f 第7ミラー
11 ユニットフレーム
12 ガイドシャフト
13 光源収容部
13a 第1収容部
13b 第2収容部
14 放熱部材
15 耐熱シート
16 回路基板
16b 回路部
16d 樹脂部
17 牽引部材
18 リフレクタ
19 走行駆動手段
21 リードローラ
22 搬出ローラ
23 給紙スタッカ
24 給紙ローラ
25 レジストローラ対
27 バックアップローラ
28 排紙ローラ
29 排紙スタッカ
30 導光体
30N 鍔部
30P 突起部
30S 導光体側面
30L 一端面
30R 他端面
31 読取開口
32 光散乱面
33 光出射面
40 発光体
40a アノード
40b カソード
41 第1発光体(白色LED)
42 第2発光体(白色LED)
43 レンズキャップ
44 電源
45 センサ回路基板
46 プーリ
47 絶縁マイラー
48 保持部材
49 リフレクタ
A 画像読取ユニット
B 原稿給送ユニット
F1 矢印
F2 矢印
GL レール部材
HP ホームポジション
Ld 距離
Ld1 距離
Ld2 距離
MO モータ
Mc キャリッジモータ
R 読取面
W 読取りライン幅
d ギャップ
dx オフセット量
ha 矢印
hb 矢印
hc 出射光路方向
hx 法線
P1 導光体中心
P2 第2発光体中心
P3 第1発光体中心

Claims (8)

  1. 光源の光を散乱反射させて読取面に線状光を照射する照明装置であって、
    その光源からの光を前記読取面に沿ったライン方向に散乱する光散乱面と、この光散乱面からの光を読取面に向けて出射する光出射面とを有する導光体と、
    前記導光体の一端面に配置された光源と、を備え、
    前記光源は前記導光体の一端面に所定の間隔を隔て配設され、
    前記導光体の他端面の全面には光透過率が高い所定の厚さの粘着材を介し反射板を貼付して成ることを特徴とする照明装置。
  2. 前記粘着材は、光透過率90%以上のシート状素材から成り、
    前記反射板は、前記粘着材の表裏に、その表面側に反射面を形成したシート基材を、裏面側に剥離面を備えた剥離シートを重ねたシート材から成る請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記導光体の他端面は傾斜面を形成し、
    前記反射板はその傾斜面に貼付されていることを特徴とする請求項1及び2に記載の照明装置。
  4. 前記導光体は、光出射面を円周面で形成し、
    円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、
    前記光源は1つの発光体を、前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置したことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  5. 前記導光体は、光出射面を円周面で形成し、
    円周領域外に所定距離離隔した位置に前記反射面を形成し、
    前記光源は、第1の発光体と第2の発光体で構成され、
    第1の発光体を前記円周面を前記円周面を形成する円の中心と円周面との間に配置し、
    第2の発光体を前記円周領域内で前記光散乱面の離隔距離に応じて配置したことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  6. 前記導光体と前記光源との間に、前記導光体端面への前記光源の光照射角度を規制する反射面を形成するリフレクタを備え、
    前記リフレクタと前記導光体で前記光源を密閉状態にし、
    このリフレクタを介し前記導光体と前記光源とを前記保持部材で保持して成る請求項1に記載の照明装置。
  7. 前記光源を実装する基板と、この基板を介し前記光源が発する熱を受け放熱する放熱部材とを備え、前記保持部材は前記導光体と前記放熱部材とをそれぞれ前記リフレクタに圧接して成る請求項6に記載の照明装置。
  8. 読取原稿を載置するプラテンと、このプラテン上に載置される読取原稿を照明する光源を備えた光源ユニットと、この光源ユニットの光源により照明された読取原稿からの反射光を受光する受光手段と、から成る画像読取装置であって、
    前記照明装置は請求項1乃至7のいずれか一項に記載する照明装置から成る画像読取装置。
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