JP2013005320A - 照明装置及びこの照明装置を用いた画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この照明装置は、発光体と、前記発光体の光を入射して線状光源として照射する導光体と、前記導光体を支持する導光体支持手段とを備え、その導光体支持手段は導光体を収容する長手方向に延在する溝部を形成した導光体収容部材と、導光体収容部の溝部に収容した導光体をその収容位置に保持する導光体保持部材とから構成し、その導光体保持部材は導光体収容部材の溝部に収容された導光体の突出部に当接する当接面と、その当接面を導光体の突出部に圧接させ導光体収容部材の支持面に対峙する導光体の側面をその支持面に位置決めする係止部を形成している。
【選択図】図11
Description
導光体保持部材の導光体当接面を導光体に形成した突出部に沿って長手方向に延在し形成することが可能とで、この導光体当接面で導光体突出部を押えると同時に突出部を覆うことで、導光体突出部から漏れ光を覆うことが出来る。
また、導光体収容部材に導光体保持部材を形成するための型抜き用孔が無くなり、導光体収容部材からの光漏れを防止する遮蔽部材が不要で、遮蔽部材を貼り付ける工程が無く生産性を高めることが出きる。
まず、図1乃至図17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12乃至図17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。
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。
また、レジストローラ対25とリードローラ21とバックアップローラ27と搬出ローラ22で形成される原稿反転パスガイドの内側に、画像読取ユニットAが読取る原稿面の逆面をほぼ同時に読み取るために画像読取ユニットCが配設されている。この画像読取ユニットCの詳細は後述する。
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。
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はガイドシャフト12に沿ってキャリッジモータ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。
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。
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。
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。
上述した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基準白色(及び必要に応じ基準黒色)を所定領域備えたシェーディング板を照明ユニット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。
次に、図6乃至図10に基づき上述の読取キャリッジ6に取り付けられ照明ユニット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分解斜視図、図7は図6の照明装置の部分分解側面図、図8は図6の照明装置の光源ユニット部分の分解斜視図、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)は導光体の一端発光体側から見た外観図、(c)は導光体の他端側から見た外観図、図10は図6の照明装置における導光体の形状を説明する概略図で、(a)は要部拡大斜視図、(b)は反射面側から見た平面図、(c)は同図(b)のa位置の断面図、(d)は、同図(b)のb位置の断面図、(e)は同図(b)のc位置の断面図である。
まず、図8及び図12乃至図15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12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30側から見た平面図、図13は図12の光源ユニットLaの断面拡大図、図14は図13の光源ユニットLaの分解斜視図、図15は図14の光源ユニットLaの発光体40を電気的に取付ける発光体基板の構造を示す図で、(a)は発光体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)は発光体の端子パターンを示す平面図である。
まず、発光体40について図12乃至図15に基づき説明する。この発光体40は左右一対で構成され、それぞれ第1発光体41と第2発光体42の2つの発光素子を有し、その発光素子は白色LEDチップで構成されている。また、図15(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を形成し回路基板16の配線パターン上に電気的にマウントされる。
この発光体40をマウントする回路基板16は、図15(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15(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。
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15(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。
また放熱部材14は、ヒートシンクとして市販されているもので、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。
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の配線パターンが剛体KF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。
更に、図8乃至図14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、傾斜した平面で形成されても良い。
次に、リフレクタによる発光体間の隔離に関し補足する。図12及び図13で示す様に、第1発光体41と第2発光体42はリフレクタ49により発光体毎に光の照射領域が隔離され、導光体30の一端面30L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の発光体41、42の各発光体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の発光体41、42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。
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に設けられた突出片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。
次に光源ユニットLaの組立について図6乃至図14に基づき説明する。まず図12乃至図14で示す様に回路基板16に発光体40(41、42)を実装させ、図14で示す様にレンズキャップ43を装着する。その回路基板16を図8で示す様に耐熱シート15(耐熱樹脂板)を介して放熱部材14(ヒートシンク)に密着した状態で、図9で示す様に放熱部材14と剛体KFとをネジ止めにより一体的に取付ける。そして、図6で示す別の導光体ユニット組立工程で剛体KFに取り付けた導光体30と放熱部材14とを図8で示す様に保持部材48を使って、光源ユニットLaのリフレクタ49を導光体ユニットGaの導光体30の一端面に圧接させた状態で保持する。組立を完成した光源ユニットLaは、その剛体KFがキャリッジ6のユニットフレーム11にネジ等で取り付けられ、キャリッジ6に搭載される。
次に導光体ユニットについて図6と図9及び図10と、図16及び図17に基づき説明する。この導光体ユニットGaは光源ユニットLaの一対の発光体40にそれぞれ対峙配設する様に左右対称形状を成し、図6で示す様に導光体30(30a、30b)と、導光体収容部材(導光体ホルダ)13と、導光体保持部材T(T1、T2)とから成り、光源ユニットLaを支持する剛体KFに取り付けられる。
この導光体30の反射面32は、図10(b)で示す様に一端面の入射面30L側から他端面30R側に幅がabcと順次広がるパターン面を形成している。そしてその反射面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の入射面30Lに近い側にはなされておらず、入射面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、しかも入射面30L側の基端部は、図9で示す様に読取ライン幅Wの基端部と側面30Sより突出する突出部30Pの入射面30L側の基端部との間に設けられている。これは、後述する導光体30の入射面30Lが光源ユニットLaの光を十分に取り込み易くするために、突出部30Pの突出幅を利用し、側面30Sより突出する突出部30Pの入射面30L側の基端部から徐々に対峙する側面30Sの間隔を広げラッパ状に形成したことによる光量調整で、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。尚、パターン面の形状は、後述の側面の説明にて詳述するように側面を形成する曲面R10の曲率を変化させることで形成し、その幅は実際のパターン面に対し若干印刷ずれ等を考慮して大きめに設定されている。
また、この導光体30の出射面33は、図17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。そして、図9で示す様に反射面32の表面で反射し拡散した光の中で臨界角以下の角度で出射面33に到達した光がその出射面33から照射面R(読取面)に向けて出射する。この為に、反射面32はその円周領域外に位置し、その位置は法線hx上で出射面33から8.46mm±0.1mmの位置に設定されている。
また、この導光体30の側面30Sは、両側対象形状を成し、それぞれ大小二つ以上の曲率を備え、異なる曲率を角無く連結させた曲面で形成している。具体的に図10(c)乃至(e)で示す様に、出射面33側に連接する部分の曲率は長手方向一定のR50(例えば、半径50ミリ)で、反射面32側に連接する部分の曲率は反射面32の幅abcに応じ長手方向に順次R10(例えば、半径10ミリ)、R15(例えば、半径15ミリ)、R30(例えば、半径30ミリ)と変化させ形成されている。この曲率変化によって反射面32が一端面の入射面30L側から他端面30R側に幅がabcと順次広がるパターン面を形成することとなり、このパターン面に均一にウレタン系白色インキ等の反射塗料を塗装することで容易に反射面32を形成することが出来る。
この側面30Sは図10(a)及び(b)で示す様に、導光体30の入射面30Lが光源ユニットLaの光を十分に取り込み易くするために、突出部30Pの突出幅を利用し、側面30Sより突出する突出部30Pの入射面30L側の基端部から徐々に対峙する側面30Sの間隔を広げラッパ状に形成されている。このラッパ状に形成するために突出部30Pの突出幅を利用することで、導光体の許容幅を広げる必要が無く装置のコンパクト性を保つことが出来る。また、ラッパ状の曲面を利用して入射面30Lから入射した光を他端面30Rに向け反射角を広げることで、他端面30R側への反射光量を増やすことが可能で、他端面30R側の光量調整が容易にしている。
また、側面30Sから突出する突出部30Pについて図9及び図10に基づき説明する。この突出部30Pは、図示のように側面30Sの中央部位から突出した鍔状の突出部である。その突出部30Pは、一端部30L近傍には設けられておらず、上述の反射面32の基端部と入射面30Lとの間に基端部を有し他端部30Rまでの間に形成されている。これは、入射面30Lまで突出部30Pを延在させると、突出部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。尚、この突出部30Pは、導光体30(30a、30b)を後述する導光体収納部13(13a、13b)に収納した状態で剛体KFに導光体保持部材T(T1、T2)で保持することで導光体30の部品加工時又は径時変化により生じる棒状特有の反りをとる為に連続して形成している。
また、この導光体30の他端面30Rに配設する反射板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発光体と同様に一定の隙間を設けることが出来、この反射板50を発光体の光照射環境に近い状態とすることで、より発光体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発光体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。
従って、導光体30内に導入された発光体40の光は反射面32で所定方向に拡散され、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10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からは半球方向(360度方向;図示のものは60度広角方向)に光が入射され、その光は導光体30内を一端部30Lから他端部30Rに反射を繰り返し伝搬され、途中、反射面32によって出射面33側に反射された光が出射面33から導光体30外部に出射される。
次に、導光体30を収容する導光体収容部材13に関し説明する。図6及び図11で示す様に、導光体収容部材13(13a、13b)は後述する導光体保持部材T(T1、T2)と共に導光体支持手段を構成している。そして導光体収容部材13は前記導光体を収容する長手方向に延在する凹形状の溝部13a、13bを左右対称位置に一体形成し、その溝部13a、13bは、導光体30の第1、第2の側面30Sにそれぞれ対峙する第1、第2の側壁部13c、13dと、導光体30の反射面32に対峙する底部13eと、溝内に導光体30を所定の姿勢で支持する支持面13fを形成している。尚、溝部13a、13bを左右対称位置に一体形成することで、その溝部13a、13bに収容する左右一対の導光体30(30a、30b)を収容するだけで左右対称位置に保持することが出来、照射面(R:図2参照)の中央を境にほぼ対象な状態で照明することが出来る。
一方、導光体保持部材T(T1、T2)は、図6及び図11で示す様に、導光体収容部13の溝部13a、13bに収容した導光体30(30a、30b)をその収容位置に保持するためのもので、導光体収容部材13の溝部13a、13bに収容された導光体30の突出部30Pと平行で長手方向に沿って延在しその突出部30Pの上方傾斜面に当接する連続した当接面T1b、T2bと、図6で示す様にその当接面T1b、T2bの6箇所から下方に延在する係止部T1a、T2aと、その係止部T1a、T2aの先端部に係止爪T1c、T2cを形成している。そして、図11で示す様に係止部T1a、T2aの係止爪T1c、T2cで導光体収容部材13の側壁部13dを支持する剛体KFの下方端部を係止することで、当接面T1b、T2bが導光体30の突出部30Pの傾斜面に圧接し、この圧接によって導光体収容部材13の支持面13fに対峙する導光体30の側面30Saをその支持面13fに面接触させ位置決めするようにしている。
また、剛体KFについて説明する。この剛体KFは、上述した光源ユニットLaの発光体40の熱を受ける回路基板16の熱を熱伝導シート15を介し放熱部材14に効率良く伝導させるために、回路基板16と熱伝導シート15とを放熱部材14との間で強力に挟み込む金属若しくは金属同等の剛性を備えたもので、上述で説明した以外の形状として、図8で示す様にその挟み込むための第1取付基準を備えた第1平面部KF3と、図6で示す様にこの第1平面部KF3から導光体30の長手方向に沿って延在する第2取付基準を備えた第2平面部KF6と、第3平面部KF7を形成している。
以上説明した様に、導光体支持手段を構成する導光体収容部材13(13a、13b)と導光体保持部材T(T1、T2)とを別部材で形成し、図11で示す様にこの導光体保持部材T(T1、T2)の係止部T1b、T2bの係止爪T1c、T2cによって剛体KFと共に導光体収容部材13の溝部側壁部13dを把持することで、導光体収容部材13の溝部側壁部13dが剛体KFに保持され、剛体KFの基準平面に沿って矯正され、導光体収容部材13の横方向の反りを解消する。同時に、導光体保持部材T(T1、T2)の当接面T1b、T2bが導光体30の側面30Saと導光体収容部材13の支持曲面を形成する支持面13fとが面接触する方向に導光体30の突出部30Pを押圧する。この当接面T1a、T2aは導光体30の突出部30Pと共に長手方向に延在し形成され、導光体30がどんな形状に反った場合でも、係止部T1b、T2bの押圧力を受け当接によって導光体30を後述する剛体KFの基準面に沿って平行に矯正され、導光体収容部材13の縦方向の反りを解消する。
次に、導光体に対峙する発光体の配置に関し補足する。図16乃至図18で示す様に、光を取り込む端面30Lと、端面L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30Lに対峙する発光体40との配置について説明する。図16(b)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に実装された発光体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発光体取り付け位置P2に発光体42を配設し、円の中心P1に対し拡散反射面32側に変位した第2発光体取り付け位置P3に発光体41を配設している。また、その第1発光体取り付け位置P2と第2発光体取り付け位置P3は、図17で示す様に拡散反射面32を位置基準とし、光射出面33を形成する円周面(半径r)の中心位置をLd0に設定し、発光体42を配設する第1発光体取り付け位置P2をLd1に設定し、発光体41を配設する第2発光体取り付け位置P3をLd2に設定している。
次に、導光体に対峙する発光体の位置決めに関し補足する。図7及び図9で示す様に、導光体30と回路基板16は共に同一の剛体KFに支持され互いに位置関係が適正に維持され、導光体30の拡散反射面32は剛体KFの第2取付基準を備えた第2平面部KF6から位置決めされる第3の位置d3に保持され、回路基板16はその第2平面部KF6から第2平面部KF6の平面を基準に第1取付基準を備えた第1平面部KF3に対し位置決めさる第1の位置d1に対し、発光体40が導光体30の一端面30Lの基準位置d4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が剛体KFの第2取付基準を備えた第2平面部KF6から第1の位置d3に位置決めすることで導光体の取り付け基準位置d4が決まる。同時に、発光体40を実装する回路基板16をその第2平面部KF6の平面を基準に第1取付基準を備えた第1平面部KF3の所定位置に取り付けることで、回路基板16に実装された発光体40が導光体30の一端面30Lに対峙する第2の位置d2に配設され、発光体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発光体の取り付け位置(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、導光体と発光体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。
まず、導光体と発光体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30Lと、端面30L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30Lに対峙する発光体40と、から成る照明装置9は、発光体40から光を導光体30の一端面30Lに向け反射する反射面49a、49bを備えたリフレクタ49を備え、導光体30はその一端面30Lにリフレクタ49と当接する突出片30Nを形成し、発光体40はその発光体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の突出片30Nと回路基板16とで挟持され、発光体40と導光体30との所定の間隔で保持することで、リフレクタにより発光体と導光体とのギャップを規定することが出来、発光体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の突出片30Nと回路基板16とでリフレクタ49を挟持する保持バネ部材48を備えている。この保持バネ部材48は、先に説明した様に、発光体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を収納する発光体収納部を形成する導光体保持部材13に収納された導光体30の突出片30Nとの間を把持する。そして、この保持バネ部材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発光体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。
次に、上述の照明装置の他の実施例について説明する。図18は、図16に相当する他の実施例に関する光源ユニットにおける発光体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)は導光体の一端発光体側から見た導光体に対する発光体の位置を示す平面図、(c)は導光体の他端側から見た発光体の位置を示す平面図である。尚、図16で示す光源ユニットとの違いは、発発光体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、その発光体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。
次に、図19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17で示すP1乃至P3の位置に発発光体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)で構成される発発光体40を図17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、その発発光体40を図17で示すP2の位置に配置した際に得られる上述の図18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、その発発光体40を図17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)で構成される発発光体40(41、42)を図17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16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発光体40を図17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発光体40を図17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発光体40(41、42)を図17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。
次に、図20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20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により発光体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。
また、上記光源点灯手段S−Laによる照明ユニット9の制御について説明する。この第1導光体9aと第2導光体9bは図1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。この照明ユニット9の第1導光体9a及び第2導光体9bは図16で示す様に2つの発光体40で構成する必然性はなく、図18で示す様に1つの発光体40で構成、或いは図示しないが3つ以上の発光体40で構成しても良い。尚、光源の数を増やし全体の照明光量を上げることで、特に、後述する原稿給送ユニットBで読み取り速度を上げる為に第2プラテン3を走行する原稿の速度を上げ、各読取ラインの読取時間が短くなったとしても、照明光量と読取時間の積となる読取光量としては十分に確保出来、原稿給送ユニットBを使った高速対応の読み取りが出来る。
上述した導光体は、一端側に光を発する光源と成る発光体を、他端側に擬似光源と成る反射板を配設したもので有るが、他端側にも擬似光源と成る反射板に代えて直接光を発する光源と成る発光体を配置しても良く、この場合に導光体のラッパ形状は他端側にも形成された導光体の中央部を中心に左右対称の形状することで、上記説明した実施例同様な照明装置を実施することができる。
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。
B 原稿給送ユニット
T 導光体保持部材(導光体支持手段)
T1b 当接面
T2b 当接面
T1c 係止爪
T2c 係止爪
KF 剛体
9 照明装置
13 導光体収容部材(導光体支持手段)
13a 溝部
13c 第1の側壁部
13d 第2の側壁部
13e 底部
13f 支持面
30 導光体
30L 入射面
30S 第1、第2の側面
32 反射面
33 出射面
30P 突出部
40 発光体
Claims (11)
- 発光体と、
前記発光体の光を入射して線状光源として照射する導光体と、
前記導光体を支持する導光体支持手段と、
を備えた照明装置であって、
上記導光体は、
長手方向に延在する棒状形状を成し、
上記発光体からの光を入射する入射面と、
前記入射面から入射した光を長手方向に反射する互いに対峙し長手方向に延在する第1、第2の側面と、
前記第1、第2の側面を反射した反射光を長手方向と交差する方向に反射する反射面と、
前記反射面で反射した反射光を照明光として出射する出射面とを形成すると共に、
前記第1、第2の側面の少なくとも一方のその面から突出し長手方向に沿って延在する突出部を有し、
上記導光体支持手段は、
前記導光体を収容する長手方向に延在する溝部を形成した導光体収容部材と、
前記導光体収容部の溝部に収容した前記導光体をその収容位置に保持する導光体保持部材とから成り、
前記導光体収容部材の溝部は、
前記導光体の第1、第2の側面にそれぞれ対峙する第1、第2の側壁部と、
前記導光体の反射面に対峙する底部と、
前記溝部の溝内に前記導光体を所定の姿勢で支持する支持面を形成し、
前記導光体保持部材は、
前記導光体収容部材の溝部に収容された前記導光体の突出部と平行で長手方向に沿って延在し前記導光体の突出部に当接する当接面と、
前記当接面が当接する前記導光体の突出部を形成する側面と対峙する前記導光体収容部材の側壁部を把持することで、前記当接面を前記導光体の突出部に圧接させ、前記導光体収容部材の支持面に対峙する前記導光体の側面をその支持面に位置決めする係止部を形成して成ることを特徴とする照明装置。 - 前記導光体と前記導光体収容部材は共に樹脂成型部材で形成すると共にされ、
前記導光体を収容した前記導光体収容部材は金属などの剛体に支持され、
前記保持部材の係止部は前記剛体と共に前記導光体収容部材の溝部側壁部を把持して成る請求項1に記載の照明装置。 - 前記導光体収容部材は、第1、第2の側壁部の少なくとも一方の側壁部に連接し長手方向に対し交差する方向に延在する突出部を形成し、
前記保持部材の係止部は前記突出部が形成された側壁部を把持して成る請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光体と前記導光体はそれぞれ左右一対有し、前記導光体を支持する導光体支持手段は前記一対の導光体をそれぞれ収納する2つの溝部を左右対称位置に形成して成る請求項1に記載の照明装置。
- 前記導光体の第1、第2の側面の内一方を取り付け基準面とし、
前記導光体収容部材の支持面は、前記溝部の溝内に所定の姿勢で支持した前記導光体の前記取り付け基準面とする側面と面接触する支持曲面を形成し、
前記導光体保持部材の当接面は前記導光体の側面と前記導光体収容部材の支持曲面とが当接する方向に前記導光体の突出部を押圧して成る請求項1乃至4に記載の照明装置。 - 前記導光体は長手方向の少なくとも一方の端面を前記入射面と成し、他方の入射面で無い端面を反射面と成した請求項1乃至4に記載の照明装置。
- 前記導光体の第1、第2の側面はそれぞれ大小二つ以上の曲率を備えた曲面で形成して成る請求項1乃至4に記載の照明装置。
- 前記導光体は長手方向両端部の間に照明領域を有し、
前記導光体の反射面は長手方向一端を前記発光体側の導光体一端と前記照明領域手前端との間に設け長手方向に延在し、しかも導光体他端側に行く程反射面の幅が大きく形成して成る請求項1乃至4に記載の照明装置。 - 前記反射面の幅は前記導光体の側面と反射面とが連結する曲面の曲率を変えることで形成して成る請求項8に記載の照明装置。
- 前記導光体の突出部は長手方向一端を前記発光体側の導光体一端と前記導光体の反射面の一端との間に設けて成る請求項8に記載の線状光源照明装置。
- 被写体に光を照射する照明装置と、
前記被写体から反射光を受光する画像読取センサと、
この画像読取センサを制御する画像読取制御装置と、備えた画像読取装置であって、
前記照明装置は、上記請求項1乃至10のいずれか一項に記載する照明装置であること特徴とする画像読取装置。
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