照明装置及びこの照明装置を用いた画像読取装置
【課題】本発明は、照明斑が生じ難く画像読取装置に最適な照明装置を提供する。
【解決手段】この照明装置は、発光体と、発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体とを備え、導光体は、長手方向に延在する棒状形状で、射面と、第1、第2の側面と、反射面と、出射面とを備え、第1、第2の側面は、少なくとも出射面と連接する第1の面(曲率)と反射面と連接する第2の面(曲率)を有する面(曲面)で形成され、反射面は、長手方向と直交する方向の幅を第1、第2の側面を形成する第2の面(曲率)によって異ならせると共に、入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成する。
【解決手段】この照明装置は、発光体と、発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体とを備え、導光体は、長手方向に延在する棒状形状で、射面と、第1、第2の側面と、反射面と、出射面とを備え、第1、第2の側面は、少なくとも出射面と連接する第1の面(曲率)と反射面と連接する第2の面(曲率)を有する面(曲面)で形成され、反射面は、長手方向と直交する方向の幅を第1、第2の側面を形成する第2の面(曲率)によって異ならせると共に、入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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最適な線状光源としての導光体を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、この種の画像読取装置として、例えば特許文献1で開示されている様に、読取プラテン上を搬送される原稿に光を照射し、その反射光を光電変換センサで受光し画像を読取る画像読取装置が知られている。
【0003】
そして、その特許文献1で開示される画像読取装置の照明装置は、発光源となるLED発光体と、そのLED発光体からの光を主走査方向に均一に拡散させ棒状発光体と成る導光体とで構成され、主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って予め想定した光、この場合均一の光を照射することが要求されている。
【0004】
その為、その照明装置は、図23(b)で示す様に、導光体Aを走査方向に拡散反射面と光出射面を対向配置した棒状に形成し、その導光体Aを同図23(a)で示す様に導光体ホルダCを兼用した筐体に収納した状態で、その導光体Aの一端部に光源Bを配設し、光源Bから発せられた光が導光体Aの一端から他端に向け導かれ、光出射面から被写体に向かって出射する様にしている。
【0005】
この様な照明装置に用いられ主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って予め想定した光を照射する導光体は、図23(b)で示す様に、入射面から取り入られた光を主走査方向へ伝播する両側面A1、A2と、伝播する光を拡散反射する反射面A3と、反射面から拡散反射した光の一部を被照射面に向け出射する出射面A4を形成している。
【0006】
また、導光体の反射面には主走査方向に沿って予め想定した光が出射面から出射される様に出射可能な光量を調整する反射パターンが形成されている。その反射パターン形成の方法には、一般に、反射面に鋸歯状の掘り込み或いは突出による凹凸面で形成する方法と、反射面に白色塗料を使って塗装する方法等が知られている。
【0007】
そして、その凹凸面によって反射パターンを形成する方法の一例として特許文献2で開示するものが知られている。その反射パターンは、図24で示す様に、反射面A3上に発光体に対峙する両端面の幅に対し中央部位の幅が大きい鋸歯状に突出した凹凸面からなる反射パターンA5が形成されている。この場合、通常導光体成形型の反射面A3に対峙した面に凹凸面を掘り込むことで反射パターンA5を一体成形している。
【0008】
また、白色塗料を使った塗装によって反射パターンを形成する方法の一例として、例えば図25で示す特許文献3で開示する様に、反射面A3上に反射パターンA5を白色塗料を使って塗装により形成する方法や、図26で示す特許文献4で開示する様に、反射面A3の両脇に突出部A6、A7を形成し、その突出部A6、A7によって形成される凹溝内に白色塗料を流し込み形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平6−217084号公報
【特許文献2】特開2001−266625号公報
【特許文献3】特開2002−100213号公報
【特許文献4】特開平10−133026号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、上述の特許文献2乃至4で開示する反射パターン形成方法には以下の問題が内在している。
【0011】
まず、上述の特許文献2で示す鋸歯状の掘り込み或いは突出による凹凸面で反射パターンを形成する方法にあっては、成形型の加工技術によって凹凸面の加工が左右され易く、主走査方向に沿って予め想定した光量分布にする反射パターンに型加工で十分に対応できないことが有る。
【0012】
また、上述の特許文献3で示す反射面上に反射パターンを直接白色塗料を使って形成する方法にあっては、通常反射パターンの外形形状を切り抜いたマスク板を使って印刷しているが、マスク板と反射面との間に白色塗料が流出し、適正な反射パターンの形成が出来ないといった問題が生じる。
【0013】
更に、上述する特許文献4で示す様に、反射パターンの外形に沿って突出部、又は反射パターンの外形に合わせ凹溝部を形成することで、上述の様に塗装が反射パターン外形よりはみ出すことは解消できるが、その突出部又は凹溝部の形成部位で導光体内部を伝搬する光が拡散され、その拡散光が照射光量分布に影響与え、結果、照射光量分布がばらつくといった問題が生じる。
【0014】
そこで本発明は、上述の問題点に鑑み、容易に適正な反射パターンが形成可能で、画像読取装置にあっては読取った画像に光量斑が生じ難い照明装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記課題を達成するため本発明の請求項1に記載の照明装置では、光を発生する発光体と、前記発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体と、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で、両端部の少なくとも一方が上記発光体と対峙し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伝搬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の側面間を伝搬する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備え、前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0016】
また、本発明の請求項2に記載の照明装置では、請求項1に記載する照明装置で、前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させている。
【0017】
また、本発明の請求項3に記載の照明装置では、請求項2に記載する照明装置で、前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化している。
【0018】
また、本発明の請求項4に記載の照明装置では、請求項1乃至3に記載する照明装置で、前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開している。
【0019】
また、本発明の請求項5に記載の照明装置では、請求項1乃至4に記載する照明装置で、前記反射面は、前記反射パターン全面を白色塗料で塗装している。
【0020】
更に、本発明の請求項6に記載の画像読取装置では、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を備え、前記照明装置は、上記請求項1乃至5のいずれか一項に記載する照明装置から成る。
【発明の効果】
【0021】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0022】
まず、上記の請求項1及び2に記載の照明装置では、前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成することによって、前記反射面を形成する平面自体が反射パターンの形状を成すことで、その平面全域で適切な反射パターン面が形成され、無駄な拡散反射を起こす面が無く、照明斑を生じさせず、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0023】
また、請求項2に記載の照明装置では、前記請求項1における前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させることで、その平面全域で適切な反射パターン面が形成され、無駄な拡散反射を起こす面が無く、照明斑を生じさせず、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0024】
また、請求項3に記載の照明装置では、前記請求項2における前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化させて成ることから、導光体の成形型の製作に当たって反射パターン形状の反射面を容易に型取り可能と成る。
【0025】
また、請求項4に記載の照明装置では、前記請求項1乃至3における前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開して成ることから、入射面から反射パターンの一端に至る間の導光体内側面がなだらかに絞り込まれることで、その間を伝搬する光がスムーズに通ることが出来、確実に反射面を介し出射面から照明可能で、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0026】
また、請求項5に記載の照明装置では、前記請求項1乃至4における前記反射パターン面を形成する前記反射面全域に白色塗料を塗布するだけで簡単に適切な反射パターンが容易且つ確実に形成され、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0027】
更に、請求項6に記載の画像読取装置では、上記の請求項1乃至5のいずれか一項に記載する照明装置を使うことによって、照明斑が無く、読取る画像に光量斑の無い最適な画像読取が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】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2】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3】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4】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5】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6】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】図6の照明装置の部分分解側面図。
【図8】図6の照明装置の部分分解斜視図。
【図9】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】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。
【図11】図10の導光体の反射面を細く説明する斜視図。
【図12】図10の導光体の他の実施例を示す斜視図。
【図13】図6の照明ユニットの導光体支持機構を説明する断面拡大図。
【図14】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15】図14の光源ユニットの断面拡大図。
【図16】図15の光源ユニットの分解斜視図。
【図17】図16の光源ユニットの発光体と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)は光源の端子パターンを示す平面図。
【図18】図8の照明装置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。
【図19】図18(b)の導光体に対する発光体の位置を示す平面拡大図。
【図20】図18に相当する他の実施例に関する照明装置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。
【図21】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22】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
【図23】従来の照明装置に関わる特許文献1を示すもので、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は導光体の外観斜視図。
【図24】従来の照明取装置に関わる特許文献2の導光体の形状を説明する図で、(a)はその側面図、(b)は底面図。
【図25】従来の照明装置に関わる特許文献3の導光体の形状を説明する斜視図。
【図26】従来の照明装置に関わる特許文献4の導光体の形状を説明する(a)乃至(f)の各断面図。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図1乃至図19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21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22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。
【0030】
[画像読取装置の一実施例]
まず、図1乃至図19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14乃至図19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。
【0031】
<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。
【0032】
(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。
【0033】
(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。
【0034】
<両面読取機構>
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。
【0035】
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ガ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。
【0036】
(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。
【0037】
(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。
【0038】
<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。
【0039】
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は、照明ユニット9(照明装置)と光学ユニットを構成するユニットフレーム11から成る。そして、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の天部に図示の様に照明ユニット9をすっぽりと収納する凹部を形成し、その凹部に照明ユニット9を脱着可能に取り付けられる様になっている。また、照明ユニット9は一対の第1導光体9aと第2導光体9bと、この一対の第1導光体9aと第2導光体9bを収容する導光体収容部13(導光体ホルダ)と、各導光体9a、9b及び導光体収容部13の部品成形や経時変化による反り解消する金属もしくは金属同等の剛体KFとから成る。また、光学ユニットは照明ユニット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)とで縮小光学系を形成している。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。
【0040】
このユニットフレーム11の凹部に収納された照明ユニット9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を通して照明ユニット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ユニットフレーム11内に配設されたラインセンサ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。
【0041】
上記照明ユニット9については後述照明装置として詳述するが、読取開口34に沿って線状光を照射する線状光源で構成され、照明系メンテナンスの為にユニットフレーム11の凹部にネジ等で脱着可能に取付けられ、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。
【0042】
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。
【0043】
上記集光レンズ7は1枚若しくは複数枚の凹凸レンズで構成され、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集光しラインセンサ8上に結像する。
【0044】
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)、BW(Black and White)の各画素を構成するセンサ素子をライン状に4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。
【0045】
<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。
【0046】
<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。
【0047】
<読取キャリッジの読取動作>
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。
【0048】
<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。
【0049】
この照明装置を構成する照明ユニット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。この照明ユニット9は図6乃至図10で示す様に導光体ユニットGaと光源ユニットLaとから構成されている。そして、その導光体ユニットGaは図2に示す第1導光体9aと第2導光体9bの二つから成る。その第1導光体9aと第2導光体9bはそれぞれ図2で示すキャリッジ6のユニットフレーム11にネジ等で固定支持される金属などの剛体KFに導光体保持部材T1、T2で把持される導光体収容部材(導光体ホルダ)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導光体9aと第2導光体9bの一端は、図7で示す様にそれぞれ発光体(光源)40を支持する光源ユニットLaの各発光体40に対峙し配設され、以下、その光源ユニットLaの構成と導光体ユニットGaの構成について詳述する。
【0050】
<光源ユニットの構成>
まず、図8及び図14乃至図17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14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15は図14の光源ユニットLaの断面拡大図、図16は図15の光源ユニットLaの分解斜視図、図17は図16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。
【0051】
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、絶縁マイラー47とで構成され、図6で示す金属若しくは金属と同等の剛体KFにネジ等を使って取り付けられている。またこの回路基板16には、図16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。
【0052】
(発光体の説明)
まず、発光体40について図15乃至図17に基づき説明する。この発光体40は、それぞれ第1発光体41と第2発光体42の2つの発光素子で、その発光素子は白色LEDチップで構成されている。また、図17(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。
【0053】
(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17(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17(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。
【0054】
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。
【0055】
(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17(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。
【0056】
(放熱部材について)
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9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。
【0057】
(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。
【0058】
(リフレクタについて)
更に、図8乃至図16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。
【0059】
(リフレクタの発光体間の隔離)
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14及び図15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。
【0060】
(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。
【0061】
<光源ユニットの組立>
次に光源ユニットLaの組立について図6乃至図16に基づき説明する。まず図14乃至図16で示す様に回路基板16に発光体40(41、42)を実装させ、図16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。
【0062】
<導光体ユニットの構成>
次に導光体ユニットについて図6と図9及び図10と、図18及び図19に基づき説明する。この導光体ユニットGaは、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。
【0063】
この導光体30は、図9及び図10で示すように、発光体40からの光を入射する入射面30Lと、入射面30Lの一端面から他端面30Rの長手方向に向け入射した光を反射する互いに対峙し長手方向に延在する側面30Sと、互いに対峙した側面30S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32と、反射面32で反射した反射光を照明光として出射する出射面33と、側面30S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30Pと、入射面30Lから扇状に突出する突出片30Nとを形成し、読取開口34(図3参照)の長手方向に沿って読取幅(読取りライン幅)Wに応じた長さに延在する棒状形状をした棒状透光部材で、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。また、反射面32と出射面33は図9に示すように距離Ldを隔てて略平行に読取りライン幅Wの長さで互いに対向し形成され、その反射面32と出射面33とを両側面30Sとでそれぞれ連結している。また、入射面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。
【0064】
<反射面の説明>
この導光体30の反射面32は、図10及び図11で示す様に一端面の入射面30L側から他端面30R側にその幅がabcと順次広がり、その表面の外形全体で所謂反射パターン面PTを形成している。そして、その反射面32の反射パターン面は、例えばウレタン系白色インキ等の反射塗料で塗装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、図で示すように導光体30の入射面30Lに近い側には表面加工が施されておらず、入射面30Lから一定の距離隔てた位置(基端部)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側のその基端部は、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。
【0065】
また、導光体30の第1、第2の側面30Sが、図9(c)で示す様にそれぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面(R2)と前記導光体の反射面と連接する第2の面(R1)から成る側面(R1−R2)で形成され、その反射面32の反射パターン面PTを形成する長手方向と直交する方向の幅(a、b、c)は、図10(b)乃至(e)で示す様に第2の面(R1)が実際に図示R10、R15、R30で示す様にその傾きを異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0066】
実際、この実施例の場合、第1、第2の側面30Sは、前記第1の面(R2)が第1の曲率R50(例えば、半径50ミリ)を有し、第2の面(R1)が幅(a)では第2の曲率R10(例えば、半径10ミリ)で、幅(b)では第2の曲率R15(例えば、半径15ミリ)で、幅(c)では第2の曲率R30(例えば、半径30ミリ)と異なる曲率を有する曲面で形成され、結果、第2の面(R1)の傾きがその反射面32の幅(a、b、c)で異なり反射パターン面PTを形成している。
【0067】
尚、第1、第2の側面30Sの曲面を形成する第1の曲率(R2)が長手方向全域で曲率R50(例えば、半径50ミリ)と一定に設定され、第2の曲率(R1)が反射パターン面PТの幅(a、b、c)に応じて異なる曲率で3段階に変化させているが、これは導光体30を成形する金型加工を容易にするためと、また成形後に生じる導光体自体の反りを軽減している。したがって、反射パターン面PТの幅を3段階では無く無段階に近い順次連続したパターンであっても良い。
【0068】
また、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。
【0069】
また、図12の導光体30は両端を入射面とした他の実施例を示すもので、この場合、導光体30の反射面32が形成する反射パターン面PTは、図示の様に反射パターン面PTの基端部が両端側に位置し、その基端部を一端に中央部位S−Sを他端として長手方向に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0070】
<反射面の塗装>
図11は導光体30の反射面32に白色インキ塗料を塗装する工程について詳述するための補助図面で、まず第1工程として導光体30を図示の状態で図示せぬ取付冶工具に位置決めセットする。そして、第2工程として取付冶工具にセットした導光体30の反射面上に、反射パターンPT形状に形抜きしたマスク板PMを図示せぬ前記取付冶工具の反射面位置決めピンを使って位置ずれし無い様に重ね合わせる。次に第3工程として重ねたマスク板PMと導光体30の反射面32との間に白色インキ塗料が流出しない様にマスク板PMを導光体30の反射面32に適度押圧した状態で、白色インキ塗料を塗布したローラROをマスク板PM上を転がし、白色インキ塗料をマスク板PMの反射パターンPT形状に形抜きした箇所を通し導光体30の反射面32上に塗布する。最後の第4工程として白色インキ塗料が乾ききる手前でマスク板PMを導光体30の反射面32上から取り外すことで、一連の塗装工程が完了される。
【0071】
<出射面の説明>
次に出射面について説明する。この導光体30の出射面33は、図19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。
【0072】
<側面の説明>
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。
【0073】
<側面ラッパ形状>
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。
【0074】
<突出部の説明>
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。
【0075】
<反射板の説明>
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。
【0076】
また、図10に示すように他端面30Rの反射面は、反射面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10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の分光特性に合致させることが可能となる。尚、その角度は10°程度が最適値である。
【0077】
尚、擬似発光体側の導光体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。
【0078】
また、導光体の一端面30Lに所定の間隔を隔て対峙する発光体を配設し、その他端面30Rに反射板50を配置した構成としているが、この反射板50に代え導光体の一端面の発光体と同様の構造で新たな発光体を配設しても良い。
【0079】
<反射光の入射から出射の経路>
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。
【0080】
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の表面に粘着材60が張り付いた反射板50で反射され発光体40側に戻され、同様に反射面32で乱反射した矢印ha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。この特性を利用し、発光体40の入射面30Lに対する配置を調整し、入射面30L側の出射面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、入射面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。
【0081】
<導光体収容部材(導光体ホルダ)>
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13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。
【0082】
また、導光体30の第1、第2の側面30Sの内一方を取り付け基準面30Saとし、導光体収容部材13の支持面13fは、溝部13a、13bの溝内に所定の姿勢で導光体30を支持するためにその取り付け基準面30Saと面接触する支持曲面を形成している。
【0083】
また導光体収容部材13は溝部13a、13bの内面が複雑な形状となることから樹脂成形され、成型時の収縮や経時変化により反りが発生し易い。そこで、図6で示す様にその反りを解消する為に金属などの剛体KFに支持されている。その支持機構は、導光体収容部材13の側部片側4箇所からそれぞれ突出した係止爪部13a1、13b1が形成され、剛体KFにはその各係止爪部13a1、13b1が上方から差込可能な空隙を拡開し、挿入後光源ユニットLaとは反対方向に移動可能な移動空間を形成する各爪係止部KF1、KF2を形成し、この爪係止部KF1、KF2に係止爪部13a1、13b1を係止する構造となっている。
【0084】
<導光体保持部材>
一方、導光体保持部材T(T1、T2)は、図6及び図13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13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。
【0085】
<剛体について>
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。
【0086】
<導光体と導光体収容部材の反り解消について>
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13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。
【0087】
<発光体と導光体との配置>
次に、導光体に対峙する発光体の配置に関し補足する。図18乃至図20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18(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19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。
【0088】
尚、図20で示す様に発光体42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18及び図19で示す様に発光体41、42の二つで構成することで、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。
【0089】
また、位置基準とする第1の発光体42に対し位置決めする第2の発光体41を位置調整可能な構成とすることで、発光体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。
【0090】
<導光体に対峙する発光体の位置決め>
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。
【0091】
また、光源ユニットLaの取り付け位置を決める第1取付基準と導光体ユニットの取り付け位置を決める第2取付基準を備える剛体KFの第1平面部KF3には、図8で示す様に回路基板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には位置決め部11a、11bに支持される位置決め支持部(16a、16b)を備え、単に回路基板16の位置決め支持部(16a、16b)を導光体の取り付け基準とする位置決め部11a、11bに取り付けるだけで、導光体の端面に対峙する発光体の取り付け位置(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。
【0092】
<リフレクタによる導光体と発光体とのギャップ保持>
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。
【0093】
また、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によって、その導光体の突出部がリフレクタの平面を広範囲に支え、リフレクタを介し発光体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。
【0094】
<保持バネについて>
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。
【0095】
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の入射面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は反射面32と出射面33の間で異なる位置から導光体30の入射面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。
【0096】
尚、この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実施例では、リフレクタの左右平面の一方に発光体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。
【0097】
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、リフレクタと発光体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発光体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。
【0098】
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。
【0099】
また、回路基板に実装する発光体の光照射面が広く平面性を有する場合には、その発光体自体をリフレクタに当接させた構造であっても良い。
【0100】
また、リフレクタ自体を発光体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発光体と導光体とのギャップを規定するものであっても良い。
【0101】
更に、上述した実施例では導光体の一端に発光体が、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発光体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。
【0102】
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の入射面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は反射面32と出射面33の間で異なる位置から導光体30の入射面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。
【0103】
[照明装置の他の実施例]
次に、上述の照明装置の他の実施例について説明する。図20は、図18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18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。
【0104】
この実施例にあっては、図20(a)で示す様にこの実施例では導光体30の入射面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発光体40が配置され、その発発光体40は先に説明した図19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21で説明する。尚、図18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。
【0105】
[照明装置の分光特性]
次に、図21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19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19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19で示すP2の位置に配置した際に得られる上述の図20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19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19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18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19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19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19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。
【0106】
[画像読取制御系の構成]
次に、図22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22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。
【0107】
[光源の制御構成]
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18で示す様に2つの発光体40で構成する必然性はなく、図20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。
【0108】
実際に、キャリッジ6を第1プラテン2上に載置した原稿に沿って移動させ読取る読取り速度に対し、キャリッジ6を第2プラテン3の下方に停止させ、第2プラテン3上を搬送する原稿を読取る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を使って読取る際の光量より第2プラテン3を使って読取る際の光量を高くすることが好ましい。
【0109】
従って、第1導光体9aと第2導光体9bを同時点灯する制御だけで無く、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9aと第2導光体9bを点灯する制御方法も出来る。
【0110】
<他の実施例>
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。
【0111】
[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。
【符号の説明】
【0112】
A 画像読取ユニット
PA 反射パターン面
9 照明装置
30 導光体
30L 入射面
30S 第1、第2の側面
32 反射面
33 出射面
40 発光体
【技術分野】
【0001】
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最適な線状光源としての導光体を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、この種の画像読取装置として、例えば特許文献1で開示されている様に、読取プラテン上を搬送される原稿に光を照射し、その反射光を光電変換センサで受光し画像を読取る画像読取装置が知られている。
【0003】
そして、その特許文献1で開示される画像読取装置の照明装置は、発光源となるLED発光体と、そのLED発光体からの光を主走査方向に均一に拡散させ棒状発光体と成る導光体とで構成され、主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って予め想定した光、この場合均一の光を照射することが要求されている。
【0004】
その為、その照明装置は、図23(b)で示す様に、導光体Aを走査方向に拡散反射面と光出射面を対向配置した棒状に形成し、その導光体Aを同図23(a)で示す様に導光体ホルダCを兼用した筐体に収納した状態で、その導光体Aの一端部に光源Bを配設し、光源Bから発せられた光が導光体Aの一端から他端に向け導かれ、光出射面から被写体に向かって出射する様にしている。
【0005】
この様な照明装置に用いられ主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って予め想定した光を照射する導光体は、図23(b)で示す様に、入射面から取り入られた光を主走査方向へ伝播する両側面A1、A2と、伝播する光を拡散反射する反射面A3と、反射面から拡散反射した光の一部を被照射面に向け出射する出射面A4を形成している。
【0006】
また、導光体の反射面には主走査方向に沿って予め想定した光が出射面から出射される様に出射可能な光量を調整する反射パターンが形成されている。その反射パターン形成の方法には、一般に、反射面に鋸歯状の掘り込み或いは突出による凹凸面で形成する方法と、反射面に白色塗料を使って塗装する方法等が知られている。
【0007】
そして、その凹凸面によって反射パターンを形成する方法の一例として特許文献2で開示するものが知られている。その反射パターンは、図24で示す様に、反射面A3上に発光体に対峙する両端面の幅に対し中央部位の幅が大きい鋸歯状に突出した凹凸面からなる反射パターンA5が形成されている。この場合、通常導光体成形型の反射面A3に対峙した面に凹凸面を掘り込むことで反射パターンA5を一体成形している。
【0008】
また、白色塗料を使った塗装によって反射パターンを形成する方法の一例として、例えば図25で示す特許文献3で開示する様に、反射面A3上に反射パターンA5を白色塗料を使って塗装により形成する方法や、図26で示す特許文献4で開示する様に、反射面A3の両脇に突出部A6、A7を形成し、その突出部A6、A7によって形成される凹溝内に白色塗料を流し込み形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平6−217084号公報
【特許文献2】特開2001−266625号公報
【特許文献3】特開2002−100213号公報
【特許文献4】特開平10−133026号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、上述の特許文献2乃至4で開示する反射パターン形成方法には以下の問題が内在している。
【0011】
まず、上述の特許文献2で示す鋸歯状の掘り込み或いは突出による凹凸面で反射パターンを形成する方法にあっては、成形型の加工技術によって凹凸面の加工が左右され易く、主走査方向に沿って予め想定した光量分布にする反射パターンに型加工で十分に対応できないことが有る。
【0012】
また、上述の特許文献3で示す反射面上に反射パターンを直接白色塗料を使って形成する方法にあっては、通常反射パターンの外形形状を切り抜いたマスク板を使って印刷しているが、マスク板と反射面との間に白色塗料が流出し、適正な反射パターンの形成が出来ないといった問題が生じる。
【0013】
更に、上述する特許文献4で示す様に、反射パターンの外形に沿って突出部、又は反射パターンの外形に合わせ凹溝部を形成することで、上述の様に塗装が反射パターン外形よりはみ出すことは解消できるが、その突出部又は凹溝部の形成部位で導光体内部を伝搬する光が拡散され、その拡散光が照射光量分布に影響与え、結果、照射光量分布がばらつくといった問題が生じる。
【0014】
そこで本発明は、上述の問題点に鑑み、容易に適正な反射パターンが形成可能で、画像読取装置にあっては読取った画像に光量斑が生じ難い照明装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記課題を達成するため本発明の請求項1に記載の照明装置では、光を発生する発光体と、前記発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体と、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で、両端部の少なくとも一方が上記発光体と対峙し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伝搬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の側面間を伝搬する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備え、前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0016】
また、本発明の請求項2に記載の照明装置では、請求項1に記載する照明装置で、前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させている。
【0017】
また、本発明の請求項3に記載の照明装置では、請求項2に記載する照明装置で、前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化している。
【0018】
また、本発明の請求項4に記載の照明装置では、請求項1乃至3に記載する照明装置で、前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開している。
【0019】
また、本発明の請求項5に記載の照明装置では、請求項1乃至4に記載する照明装置で、前記反射面は、前記反射パターン全面を白色塗料で塗装している。
【0020】
更に、本発明の請求項6に記載の画像読取装置では、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を備え、前記照明装置は、上記請求項1乃至5のいずれか一項に記載する照明装置から成る。
【発明の効果】
【0021】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0022】
まず、上記の請求項1及び2に記載の照明装置では、前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成することによって、前記反射面を形成する平面自体が反射パターンの形状を成すことで、その平面全域で適切な反射パターン面が形成され、無駄な拡散反射を起こす面が無く、照明斑を生じさせず、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0023】
また、請求項2に記載の照明装置では、前記請求項1における前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させることで、その平面全域で適切な反射パターン面が形成され、無駄な拡散反射を起こす面が無く、照明斑を生じさせず、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0024】
また、請求項3に記載の照明装置では、前記請求項2における前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化させて成ることから、導光体の成形型の製作に当たって反射パターン形状の反射面を容易に型取り可能と成る。
【0025】
また、請求項4に記載の照明装置では、前記請求項1乃至3における前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開して成ることから、入射面から反射パターンの一端に至る間の導光体内側面がなだらかに絞り込まれることで、その間を伝搬する光がスムーズに通ることが出来、確実に反射面を介し出射面から照明可能で、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0026】
また、請求項5に記載の照明装置では、前記請求項1乃至4における前記反射パターン面を形成する前記反射面全域に白色塗料を塗布するだけで簡単に適切な反射パターンが容易且つ確実に形成され、適切な光量分布特性となる線状照明光源の照明装置を提供可能である。
【0027】
更に、請求項6に記載の画像読取装置では、上記の請求項1乃至5のいずれか一項に記載する照明装置を使うことによって、照明斑が無く、読取る画像に光量斑の無い最適な画像読取が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】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2】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3】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4】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5】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6】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】図6の照明装置の部分分解側面図。
【図8】図6の照明装置の部分分解斜視図。
【図9】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】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。
【図11】図10の導光体の反射面を細く説明する斜視図。
【図12】図10の導光体の他の実施例を示す斜視図。
【図13】図6の照明ユニットの導光体支持機構を説明する断面拡大図。
【図14】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15】図14の光源ユニットの断面拡大図。
【図16】図15の光源ユニットの分解斜視図。
【図17】図16の光源ユニットの発光体と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)は光源の端子パターンを示す平面図。
【図18】図8の照明装置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。
【図19】図18(b)の導光体に対する発光体の位置を示す平面拡大図。
【図20】図18に相当する他の実施例に関する照明装置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。
【図21】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22】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
【図23】従来の照明装置に関わる特許文献1を示すもので、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は導光体の外観斜視図。
【図24】従来の照明取装置に関わる特許文献2の導光体の形状を説明する図で、(a)はその側面図、(b)は底面図。
【図25】従来の照明装置に関わる特許文献3の導光体の形状を説明する斜視図。
【図26】従来の照明装置に関わる特許文献4の導光体の形状を説明する(a)乃至(f)の各断面図。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図1乃至図19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21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22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。
【0030】
[画像読取装置の一実施例]
まず、図1乃至図19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14乃至図19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。
【0031】
<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。
【0032】
(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。
【0033】
(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。
【0034】
<両面読取機構>
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。
【0035】
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ガ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。
【0036】
(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。
【0037】
(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。
【0038】
<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。
【0039】
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は、照明ユニット9(照明装置)と光学ユニットを構成するユニットフレーム11から成る。そして、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の天部に図示の様に照明ユニット9をすっぽりと収納する凹部を形成し、その凹部に照明ユニット9を脱着可能に取り付けられる様になっている。また、照明ユニット9は一対の第1導光体9aと第2導光体9bと、この一対の第1導光体9aと第2導光体9bを収容する導光体収容部13(導光体ホルダ)と、各導光体9a、9b及び導光体収容部13の部品成形や経時変化による反り解消する金属もしくは金属同等の剛体KFとから成る。また、光学ユニットは照明ユニット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)とで縮小光学系を形成している。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。
【0040】
このユニットフレーム11の凹部に収納された照明ユニット9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を通して照明ユニット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ユニットフレーム11内に配設されたラインセンサ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。
【0041】
上記照明ユニット9については後述照明装置として詳述するが、読取開口34に沿って線状光を照射する線状光源で構成され、照明系メンテナンスの為にユニットフレーム11の凹部にネジ等で脱着可能に取付けられ、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。
【0042】
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。
【0043】
上記集光レンズ7は1枚若しくは複数枚の凹凸レンズで構成され、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集光しラインセンサ8上に結像する。
【0044】
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)、BW(Black and White)の各画素を構成するセンサ素子をライン状に4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。
【0045】
<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。
【0046】
<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。
【0047】
<読取キャリッジの読取動作>
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。
【0048】
<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。
【0049】
この照明装置を構成する照明ユニット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。この照明ユニット9は図6乃至図10で示す様に導光体ユニットGaと光源ユニットLaとから構成されている。そして、その導光体ユニットGaは図2に示す第1導光体9aと第2導光体9bの二つから成る。その第1導光体9aと第2導光体9bはそれぞれ図2で示すキャリッジ6のユニットフレーム11にネジ等で固定支持される金属などの剛体KFに導光体保持部材T1、T2で把持される導光体収容部材(導光体ホルダ)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導光体9aと第2導光体9bの一端は、図7で示す様にそれぞれ発光体(光源)40を支持する光源ユニットLaの各発光体40に対峙し配設され、以下、その光源ユニットLaの構成と導光体ユニットGaの構成について詳述する。
【0050】
<光源ユニットの構成>
まず、図8及び図14乃至図17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14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15は図14の光源ユニットLaの断面拡大図、図16は図15の光源ユニットLaの分解斜視図、図17は図16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。
【0051】
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、絶縁マイラー47とで構成され、図6で示す金属若しくは金属と同等の剛体KFにネジ等を使って取り付けられている。またこの回路基板16には、図16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。
【0052】
(発光体の説明)
まず、発光体40について図15乃至図17に基づき説明する。この発光体40は、それぞれ第1発光体41と第2発光体42の2つの発光素子で、その発光素子は白色LEDチップで構成されている。また、図17(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。
【0053】
(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17(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17(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。
【0054】
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。
【0055】
(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17(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。
【0056】
(放熱部材について)
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9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。
【0057】
(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。
【0058】
(リフレクタについて)
更に、図8乃至図16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。
【0059】
(リフレクタの発光体間の隔離)
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14及び図15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。
【0060】
(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。
【0061】
<光源ユニットの組立>
次に光源ユニットLaの組立について図6乃至図16に基づき説明する。まず図14乃至図16で示す様に回路基板16に発光体40(41、42)を実装させ、図16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。
【0062】
<導光体ユニットの構成>
次に導光体ユニットについて図6と図9及び図10と、図18及び図19に基づき説明する。この導光体ユニットGaは、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。
【0063】
この導光体30は、図9及び図10で示すように、発光体40からの光を入射する入射面30Lと、入射面30Lの一端面から他端面30Rの長手方向に向け入射した光を反射する互いに対峙し長手方向に延在する側面30Sと、互いに対峙した側面30S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32と、反射面32で反射した反射光を照明光として出射する出射面33と、側面30S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30Pと、入射面30Lから扇状に突出する突出片30Nとを形成し、読取開口34(図3参照)の長手方向に沿って読取幅(読取りライン幅)Wに応じた長さに延在する棒状形状をした棒状透光部材で、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。また、反射面32と出射面33は図9に示すように距離Ldを隔てて略平行に読取りライン幅Wの長さで互いに対向し形成され、その反射面32と出射面33とを両側面30Sとでそれぞれ連結している。また、入射面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。
【0064】
<反射面の説明>
この導光体30の反射面32は、図10及び図11で示す様に一端面の入射面30L側から他端面30R側にその幅がabcと順次広がり、その表面の外形全体で所謂反射パターン面PTを形成している。そして、その反射面32の反射パターン面は、例えばウレタン系白色インキ等の反射塗料で塗装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、図で示すように導光体30の入射面30Lに近い側には表面加工が施されておらず、入射面30Lから一定の距離隔てた位置(基端部)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側のその基端部は、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。
【0065】
また、導光体30の第1、第2の側面30Sが、図9(c)で示す様にそれぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面(R2)と前記導光体の反射面と連接する第2の面(R1)から成る側面(R1−R2)で形成され、その反射面32の反射パターン面PTを形成する長手方向と直交する方向の幅(a、b、c)は、図10(b)乃至(e)で示す様に第2の面(R1)が実際に図示R10、R15、R30で示す様にその傾きを異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0066】
実際、この実施例の場合、第1、第2の側面30Sは、前記第1の面(R2)が第1の曲率R50(例えば、半径50ミリ)を有し、第2の面(R1)が幅(a)では第2の曲率R10(例えば、半径10ミリ)で、幅(b)では第2の曲率R15(例えば、半径15ミリ)で、幅(c)では第2の曲率R30(例えば、半径30ミリ)と異なる曲率を有する曲面で形成され、結果、第2の面(R1)の傾きがその反射面32の幅(a、b、c)で異なり反射パターン面PTを形成している。
【0067】
尚、第1、第2の側面30Sの曲面を形成する第1の曲率(R2)が長手方向全域で曲率R50(例えば、半径50ミリ)と一定に設定され、第2の曲率(R1)が反射パターン面PТの幅(a、b、c)に応じて異なる曲率で3段階に変化させているが、これは導光体30を成形する金型加工を容易にするためと、また成形後に生じる導光体自体の反りを軽減している。したがって、反射パターン面PТの幅を3段階では無く無段階に近い順次連続したパターンであっても良い。
【0068】
また、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。
【0069】
また、図12の導光体30は両端を入射面とした他の実施例を示すもので、この場合、導光体30の反射面32が形成する反射パターン面PTは、図示の様に反射パターン面PTの基端部が両端側に位置し、その基端部を一端に中央部位S−Sを他端として長手方向に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成している。
【0070】
<反射面の塗装>
図11は導光体30の反射面32に白色インキ塗料を塗装する工程について詳述するための補助図面で、まず第1工程として導光体30を図示の状態で図示せぬ取付冶工具に位置決めセットする。そして、第2工程として取付冶工具にセットした導光体30の反射面上に、反射パターンPT形状に形抜きしたマスク板PMを図示せぬ前記取付冶工具の反射面位置決めピンを使って位置ずれし無い様に重ね合わせる。次に第3工程として重ねたマスク板PMと導光体30の反射面32との間に白色インキ塗料が流出しない様にマスク板PMを導光体30の反射面32に適度押圧した状態で、白色インキ塗料を塗布したローラROをマスク板PM上を転がし、白色インキ塗料をマスク板PMの反射パターンPT形状に形抜きした箇所を通し導光体30の反射面32上に塗布する。最後の第4工程として白色インキ塗料が乾ききる手前でマスク板PMを導光体30の反射面32上から取り外すことで、一連の塗装工程が完了される。
【0071】
<出射面の説明>
次に出射面について説明する。この導光体30の出射面33は、図19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。
【0072】
<側面の説明>
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。
【0073】
<側面ラッパ形状>
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。
【0074】
<突出部の説明>
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。
【0075】
<反射板の説明>
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。
【0076】
また、図10に示すように他端面30Rの反射面は、反射面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10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の分光特性に合致させることが可能となる。尚、その角度は10°程度が最適値である。
【0077】
尚、擬似発光体側の導光体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。
【0078】
また、導光体の一端面30Lに所定の間隔を隔て対峙する発光体を配設し、その他端面30Rに反射板50を配置した構成としているが、この反射板50に代え導光体の一端面の発光体と同様の構造で新たな発光体を配設しても良い。
【0079】
<反射光の入射から出射の経路>
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。
【0080】
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の表面に粘着材60が張り付いた反射板50で反射され発光体40側に戻され、同様に反射面32で乱反射した矢印ha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。この特性を利用し、発光体40の入射面30Lに対する配置を調整し、入射面30L側の出射面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、入射面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。
【0081】
<導光体収容部材(導光体ホルダ)>
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13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。
【0082】
また、導光体30の第1、第2の側面30Sの内一方を取り付け基準面30Saとし、導光体収容部材13の支持面13fは、溝部13a、13bの溝内に所定の姿勢で導光体30を支持するためにその取り付け基準面30Saと面接触する支持曲面を形成している。
【0083】
また導光体収容部材13は溝部13a、13bの内面が複雑な形状となることから樹脂成形され、成型時の収縮や経時変化により反りが発生し易い。そこで、図6で示す様にその反りを解消する為に金属などの剛体KFに支持されている。その支持機構は、導光体収容部材13の側部片側4箇所からそれぞれ突出した係止爪部13a1、13b1が形成され、剛体KFにはその各係止爪部13a1、13b1が上方から差込可能な空隙を拡開し、挿入後光源ユニットLaとは反対方向に移動可能な移動空間を形成する各爪係止部KF1、KF2を形成し、この爪係止部KF1、KF2に係止爪部13a1、13b1を係止する構造となっている。
【0084】
<導光体保持部材>
一方、導光体保持部材T(T1、T2)は、図6及び図13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13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。
【0085】
<剛体について>
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。
【0086】
<導光体と導光体収容部材の反り解消について>
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13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。
【0087】
<発光体と導光体との配置>
次に、導光体に対峙する発光体の配置に関し補足する。図18乃至図20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18(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19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。
【0088】
尚、図20で示す様に発光体42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18及び図19で示す様に発光体41、42の二つで構成することで、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。
【0089】
また、位置基準とする第1の発光体42に対し位置決めする第2の発光体41を位置調整可能な構成とすることで、発光体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。
【0090】
<導光体に対峙する発光体の位置決め>
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。
【0091】
また、光源ユニットLaの取り付け位置を決める第1取付基準と導光体ユニットの取り付け位置を決める第2取付基準を備える剛体KFの第1平面部KF3には、図8で示す様に回路基板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には位置決め部11a、11bに支持される位置決め支持部(16a、16b)を備え、単に回路基板16の位置決め支持部(16a、16b)を導光体の取り付け基準とする位置決め部11a、11bに取り付けるだけで、導光体の端面に対峙する発光体の取り付け位置(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。
【0092】
<リフレクタによる導光体と発光体とのギャップ保持>
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。
【0093】
また、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によって、その導光体の突出部がリフレクタの平面を広範囲に支え、リフレクタを介し発光体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。
【0094】
<保持バネについて>
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。
【0095】
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の入射面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は反射面32と出射面33の間で異なる位置から導光体30の入射面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。
【0096】
尚、この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実施例では、リフレクタの左右平面の一方に発光体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。
【0097】
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、リフレクタと発光体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発光体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。
【0098】
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。
【0099】
また、回路基板に実装する発光体の光照射面が広く平面性を有する場合には、その発光体自体をリフレクタに当接させた構造であっても良い。
【0100】
また、リフレクタ自体を発光体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発光体と導光体とのギャップを規定するものであっても良い。
【0101】
更に、上述した実施例では導光体の一端に発光体が、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発光体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。
【0102】
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の入射面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は反射面32と出射面33の間で異なる位置から導光体30の入射面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。
【0103】
[照明装置の他の実施例]
次に、上述の照明装置の他の実施例について説明する。図20は、図18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18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。
【0104】
この実施例にあっては、図20(a)で示す様にこの実施例では導光体30の入射面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発光体40が配置され、その発発光体40は先に説明した図19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21で説明する。尚、図18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。
【0105】
[照明装置の分光特性]
次に、図21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19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19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19で示すP2の位置に配置した際に得られる上述の図20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19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19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18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19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19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19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。
【0106】
[画像読取制御系の構成]
次に、図22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22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。
【0107】
[光源の制御構成]
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18で示す様に2つの発光体40で構成する必然性はなく、図20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。
【0108】
実際に、キャリッジ6を第1プラテン2上に載置した原稿に沿って移動させ読取る読取り速度に対し、キャリッジ6を第2プラテン3の下方に停止させ、第2プラテン3上を搬送する原稿を読取る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を使って読取る際の光量より第2プラテン3を使って読取る際の光量を高くすることが好ましい。
【0109】
従って、第1導光体9aと第2導光体9bを同時点灯する制御だけで無く、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9aと第2導光体9bを点灯する制御方法も出来る。
【0110】
<他の実施例>
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。
【0111】
[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。
【符号の説明】
【0112】
A 画像読取ユニット
PA 反射パターン面
9 照明装置
30 導光体
30L 入射面
30S 第1、第2の側面
32 反射面
33 出射面
40 発光体
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を発生する発光体と、
前記発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体と、
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で、
両端部の少なくとも一方が上記発光体と対峙し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伝搬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の側面間を伝搬する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備え、
前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、
前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成して成ることを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、
前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させて成る請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】
前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、
前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、
前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化して成る請求項2に記載の照明装置。
【請求項4】
前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開して成る請求項1乃至3に記載の照明装置。
【請求項5】
前記反射面は、前記反射パターン全面を白色塗料で塗装して成る請求項1乃至4に記載の照明装置。
【請求項6】
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、を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5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。
【請求項1】
光を発生する発光体と、
前記発光体の光を照明ライン方向に沿って導きその照明ライン領域内を線状光として照明する導光体と、
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で、
両端部の少なくとも一方が上記発光体と対峙し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伝搬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の側面間を伝搬する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備え、
前記第1、第2の側面は、それぞれ少なくとも前記導光体の出射面と連接する第1の面と前記導光体の反射面と連接する第2の面で形成され、
前記反射面は、長手方向と直交する方向の幅を前記第2の面の傾きによって異ならせると共に、前記入射面側を一端に長手方向他端に向け順次その幅が広がる反射パターン面を形成して成ることを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記第1、第2の側面は、前記第1の面が第1の曲率を有し、前記第2の面が第2の曲率を有する曲面で形成され、
前記反射面は、前記長手方向と直交する方向の幅を異ならせ前記反射パターン面を形成する前記第2の面の傾きは前記第2の曲率を変化させて成る請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】
前記第1、第2の側面の曲面を形成する前記第1、第2の曲率は、
前記第1の曲率が長手方向全域で一定に設定され、
前記反射面の幅を異ならせる前記第2の曲率が少なくとも3段階に変化して成る請求項2に記載の照明装置。
【請求項4】
前記反射面を形成する一端面は、前記反射パターンを形成する前記一端から前記入射面へと前記幅を順次ラッパ形状に拡開して成る請求項1乃至3に記載の照明装置。
【請求項5】
前記反射面は、前記反射パターン全面を白色塗料で塗装して成る請求項1乃至4に記載の照明装置。
【請求項6】
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、を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5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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【公開番号】特開2013−12369(P2013−12369A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−143797(P2011−143797)
【出願日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【出願人】(000231589)ニスカ株式会社 (568)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【出願人】(000231589)ニスカ株式会社 (568)
【Fターム(参考)】
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