説明

画像読取装置

【課題】本発明は、読取った画像に光量斑が生じ難く、しかも彩色性に優れた画像読取装置の提供。
【解決手段】この画像読取装置は、発光体と、発光体の光を入射して線状光源として読取ラインを挟んで対峙し読取面を照射する一対の導光体と、読取面からの反射光を画像データとして受光処理するラインセンサと、を備えた画像読取装置であって、一対の導光体の一方から照射され読取面で少なくとも正反射され他方の導光体に向かう反射成分の反射光が、他方の導光体で反射され再び読取面を介し一方の導光体に戻るのを阻止若しくは減衰する導光体同士間反射防止手段を備えている。

【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、ファクシミリ等の光学機器で原稿や写真の画像を走査し、その画像を読取る画像読取装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、この種の画像読取装置としては、例えば特許文献1及び特許文献2で開示されている様に、読取プラテン上を搬送若しくは載置される原稿に導光体による線状光を照射し、その反射光を光電変換センサで受光し、その原稿の画像を読取る画像読取装置が知られている。
【0003】
その特許文献1で開示される画像読取装置の読取手段は所謂密着型イメージセンサを構成し、その照明手段としては、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を用いて、主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って線状光を照射するように構成されている。
【0004】
また、特許文献2で開示される画像読取装置の読取手段は所謂縮小光学系搭載の読取キャリッジを構成し、その照明手段としては、特許文献1と発光源の配置構成において相違するものの発光源となる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を用いて、主走査方向(ラインセンサの配置方向)に沿って線状光を照射するように構成されている。
【0005】
そして、特許文献1、2共に主走査方向に対し直交する副走査方向前後に読取ラインを挟んで主走査方向に平行に前後一対の導光体がそれぞれ読取ラインに沿って前後対称な位置に配置され、前後一対の導光体によって読取ラインに沿って読取面を両側から照明し、その読取ラインの読取面からの反射光をラインセンサで受光し画像読取を行っている。
【0006】
尚、ここで用いられる導光体は、一端面から入光した光がその導光体の内壁面で反射を繰り返し他端面に効率良く光伝搬し、反射面で拡散反射した反射光の内で射出面に至り、しかも射出面に対し臨界角より鋭角に進んだ光が射出面から照射されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−124291号公報
【特許文献2】特開2010−016499号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところが、一対の導光体を読取ラインに対し前後対称位置に配置した場合、以下の問題が発生する。
【0009】
まず第1の問題として、一方の導光体からの照射光が読取ラインの読取面で反射され、その反射光の一部がラインセンサで受光され画像処理されるが、残りの反射光の一部が他方の導光体の射出面を照射し、その出射面で反射され、その反射光が再度読取面を再照射する繰り返し照射が行われることがある。
【0010】
第2の問題として、上記繰り返し照射の要因と成る反射光のうち読取面で正反射された強い反射成分の反射光は他方の導光体の射出面から入射し、その入射した光がその導光体の反射面で拡散され、その拡散光が再度その導光体から出射光として照射されることがある。
【0011】
そして、この第1、第2の問題の影響を受けることで照明斑と成り、画像読取装置の読取精度を悪くしている。また、読取面の状態(濃度、反射率等)によっては、一対の導光体間で繰り返えされる反射光をラインセンサで繰り返し受光することで、色が滲み、結果、正確な彩色再現を行うことが出来ない。
【0012】
そこで本発明は、上述の問題点に鑑み、一対の導光体間で繰り返される反射光を抑えることで照明光を適正に維持することが出来、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く、しかも彩色性に優れた画像読取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】
【0013】
上記課題を達成するため本発明の請求項1に記載の画像読取装置では、発光体と、前記発光体の光を入射して線状光源として読取ラインを挟んで対峙し読取面を照射する一対の導光体と、前記読取面からの反射光を画像データとして受光処理するラインセンサとを備え、前記一対の導光体の一方から照射され前記読取面で少なくとも正反射され他方の導光体に向かう反射成分の反射光が、他方の導光体で反射され再び読取面を介し一方の導光体に戻るのを阻止若しくは減衰する導光体同士間反射防止手段を備えている。
【0014】
また、本発明の請求項2に記載の画像読取装置では、請求項1に記載する画像読取装置で、前記導光体同士間反射防止手段は、前記読取面と前記一対の導光体の少なくとも一方との間で、前記一対の導光体の中心部を結ぶ一辺を底辺とし、前記読取面の読取ライン中央部を頂点とする略二等辺三角形を形成する二等辺の外側を通過する前記導光体から前記読取面に至る照射光を遮蔽する遮蔽板から成っている。尚、請求項3に記載する様にその遮蔽板は、黒色系フィルムシートを型抜きしたもので、前記一対の導光体の読取面側手前で導光体を支持する支持体である照明装置となる照明装置の照射開口面に位置決めした状態で両面テープ等の接着手段で貼りつけている。
【0015】
また、本発明の請求項4に記載の画像読取装置では、請求項1に記載する画像読取装置で、前記一対の導光体は、それぞれ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、前記入射面から取り込んだ前記発光体からの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し、前記導光体同士間反射防止手段は、前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の前記出射面に、他方の導光体からの照射光が前記読取面を介し一方の導光体に至る反射光を拡散する凸部を形成している。
【0016】
また、本発明の請求項5に記載の画像読取装置では、請求項1に記載する画像読取装置で、前記導光体同士間反射防止手段は、前記読取面で法線方向に反射する反射光が通る光軸に対し前記一対の導光体同士を非対称に配置して成る。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0018】
まず請求項1に記載の画像読取装置では、一対の導光体の一方から照射され読取面で少なくとも正反射され他方の導光体に向かう反射成分の反射光が、他方の導光体で反射され再び読取面を介し一方の導光体に戻るのを阻止若しくは減衰する導光体同士間反射防止手段を備えることによって、一対の導光体間で繰り返される反射光を抑えることで照明光を適正に維持することが出来、読取った画像に光量斑が生じ難く、しかも彩色性に優れた画像読取装置を提供することが出きる。
【0019】
また請求項2に記載の画像読取装置では、請求項1における導光体同士間反射防止手段として、読取面と前記一対の導光体の少なくとも一方との間で、前記一対の導光体の中心部を結ぶ一辺を底辺とし、前記読取面の読取ライン中央部を頂点とする略二等辺三角形を形成する二等辺の外側を通過する前記導光体から前記読取面に至る照射光を遮蔽する遮蔽板を取り付けるだけで上記請求項1に記載の効果を得ることが出きる。また、請求項3に記載の通り遮蔽板は黒色系フィルムシートを型抜きしたもので、前記一対の導光体の読取面側手前で導光体を支持する支持体である照明装置となる照明装置の照射開口面に位置決めした状態で両面テープ等の接着手段で貼りつけることが出来、画像読取装置と読取面となるプラテンガラスとの間のスペース内に設けることが可能で、装置スペースを変更すること無く設置可能である。
【0020】
また請求項4に記載の画像読取装置では、請求項1における導光体同士間反射防止手段として、前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の前記出射面に、他方の導光体からの照射光が前記読取面を介し一方の導光体に至る反射光を拡散する凸部を形成したもので、その凸部の拡散面により反射光を確実に拡散し、一対の導光体間で繰り返される反射光を抑えることで上記請求項1に記載の効果を得ることが出きる。
【0021】
また請求項5に記載の画像読取装置では、請求項1における導光体同士間反射防止手段として、読取面で法線方向に反射する反射光が通る光軸に対し一対の導光体同士を非対称に配置したもので、この配置によって一対の導光体間で繰り返される反射光を抑えることで上記請求項1に記載の効果を得ることが出きる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【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2の読取キャリッジの導光体同士間反射防止手段を説明する為のもので、(a)は導光体同士間反射防止手段の第1実施例、(b)導光体同士間反射防止手段の第2実施例、(c)導光体同士間反射防止手段の第3実施例をそれぞれ示す要部拡大図。
【図4】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上部斜視図。
【図5】図4のキャリッジを下方から見た外観構造を示す下部斜視図。
【図6】図4のキャリッジを上方から見た外観構造を示す上面平面図。
【図7】図4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8】図7の照明装置の要部を拡大した分解斜視図。
【図9】図8の照明装置を冷却ファン側から見た正面図。
【図10】図8の冷却ファンとキャリッジに搭載される照明装置との配置関係を説明する簡易側面図。
【図11】図8の照明装置に用いる冷却ファンの風速特性を示す特性図。
【図12】図4のキャリッジに搭載される照明装置を示す要部分解側面図。
【図13】図12の照明装置の要部部分分解斜視図。
【図14】図13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15】図7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16】図7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17】図13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18】図17の光源ユニットの断面拡大図。
【図19】図18の光源ユニットの分解斜視図。
【図20】図19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21】図13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22】図21(b)の導光体に対する発光体の位置を示す平面拡大図。
【図23】図21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24】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25】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
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図1乃至図22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全体構成を、図23に基づき本発明の画像読取装置の変形例を、図24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25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。
【0024】
[画像読取装置の一実施例]
まず、図1乃至図22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6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7乃至図15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17乃至図22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。尚、特に図3は本発明に係わる導光体同士間反射防止手段を説明する為のもので、(a)は導光体同士間反射防止手段の第1実施例、(b)導光体同士間反射防止手段の第2実施例、(c)導光体同士間反射防止手段の第3実施例をそれぞれ示し、その各実施例について詳細に説明するためのものである。
【0025】
<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。
【0026】
(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。
【0027】
(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。
【0028】
<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。
【0029】
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。
【0030】
(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画像読取装置は、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た原稿給送ユニット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。
【0031】
(原稿流し読取モード<シートスルーモード>)
また、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、原稿給送ユニットBによって搬送される原稿シートの読取動作を行う。
【0032】
<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。
【0033】
まず、図2に基づきその読取キャリッジ6の全体構成について説明する。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の第1・第2プラテン2、3に対峙する天部に図示の様に照明ユニット9の枠体全体がすっぽりと収納され、ユニットフレーム11の天部と照明ユニット9の枠体上面がほぼ平坦となる様に収容する凹部を形成し、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照明ユニット9aと第2照明ユニット9bと、この一対の第1照明ユニット9aと第2照明ユニット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。尚、照明ユニット9を収納する凹部の深さとして、図2で示す様に第1ミラー10aと第2ミラー10bとの反射領域を第3ミラー10cと共に挟んで配置される第4ミラー10dが凹部によって形成された横スペース内に納め得る深さが最適で有り、この深さにすることによって無駄なスペースを作らず、スペースを有効に使うことで装置全体スペースを小さく維持できる。また、照明ユニット9の枠体を形成する剛体KFの底部端面は図示の様に第1ミラー10aと第2ミラー10bの光路内に位置し、第1ミラー10aから第2ミラー10bに至る反射光の広がりを規制し、特に第1ミラー10aで反射した反射光が直接第5ミラー10eに至らない様に遮蔽している。
【0034】
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4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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
上記ラインセンサ8は、CCD又はC―MOS等のラインセンサで、ライン上に光電変換センサを配列し構成され、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。この実施例で使用されるラインセンサ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。
【0039】
<読取キャリッジの支持機構>
その読取キャリッジ6は、図4乃至図6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。
【0040】
<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。
【0041】
<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。
【0042】
<照明装置の構成>
次に、図7乃至図22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。
【0043】
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7乃至図15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照明ユニット9aと第2照明ユニット9bの二つから成る。その第1照明ユニット9aと第2照明ユニット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照明ユニット9aと第2照明ユニット9bの一端は、図12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の各構成について詳述する。
【0044】
<光源ユニットの構成>
光源ユニットLaは、まず図13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7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19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が被せられている。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。
【0045】
(発光体の説明)
まず、発光体40について図17乃至図20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20(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。
【0046】
(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20(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20(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。
【0047】
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。
【0048】
(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13及び図20(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。
【0049】
(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15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、原稿流し読取モードで図1の実線で示す読取キャリッジ6の位置には放熱部材14に風を当て冷却するための冷却ファンFAが配置されている。
【0050】
(冷却ファンについて)
この冷却ファンFAについて、図8乃至図11に基づき説明すると、まず原稿流し読取モードが選択され読取キャリッジ6が図1の実線位置に移動されることで、図8で示す様に冷却ファンFAと放熱部材14とが対峙する。その冷却ファンFAと放熱部材14との配置関係は冷却効率を良くするために図9で示す位置になっている。この位置は、図11で示す冷却ファンFAの風速特性において、最も風速が高いポイントFA1が図9で示す一対の発光体40のほぼ中央部位に位置する様に配置している。実際に、図11で示す様に2cm×2cmの大きさの冷却ファンFAを使って、図8乃至図10で示すポイントFA1で重なる位置に配置される。また、図10で示す様に、冷却ファンFAが取り付けられる装置ハウジング1は装置枠より突出し、突出部先端にフィルタFIを配置し、そのフィルタFIより一定の間隔を隔て冷却ファンFAを支持し、画像読取装置がどの状態で配置されたとしても冷却ファンFAの吸い込み口が一定間隔の空間を確保し、冷却ファンFAの吸い込み効率が下がらないようにしている。
【0051】
(絶縁マイラーについて)
また、図13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。
【0052】
(リフレクタについて)
更に、図13乃至図19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。
【0053】
(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17及び図18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。
【0054】
<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7乃至図19に基づき説明する。まず図17乃至図19で示す様に回路基板16に発光体40(41、42)を実装させ、図19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13で示す様に耐熱シート15(耐熱樹脂弾性板)を介し、その間に空気層が生じない様に放熱部材14(ヒートシンク)に密着させた状態で、図14で示す様に放熱部材14と剛体KFとをネジ止めで圧着し一体的に取付ける。また、図7及び図17で示す様に、この放熱部材14を支持する剛体KFに別の導光体ユニット組立工程で取り付けた導光体30(30a、30b)の入射面30Lと発光体40(41、42)とをリフレクタ49を介在した状態で互いに位置決めし非接触の状態で対峙支持する。そして、以上の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。尚、図17で示す導光体30(30a、30b)の入射面30Lとリフレクタ49との隙間dは、0.5〜1.0mmの間隔を置き空気層を設けることで、発光体40(41、42)の発熱が直接的に、またリフレクタ49を介し間接的に導光体30(30a、30b)に伝わり難くし、発光体40(41、42)の熱で透明アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの材料から成る導光体30(30a、30b)の入射面30Lの変色に伴う透過率の減少を防いでいる。
【0055】
<導光体ユニットの構成>
次に導光体ユニットについて図7と図14及び図15と、図21及び図22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7で示す様に導光体30(第1導光体30a、第2導光体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。
【0056】
この導光体30は、図14及び図15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4参照)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14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。
【0057】
<反射面の説明>
この導光体30の反射面32は、図15(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14及び図15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14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。
【0058】
<出射面の説明>
また、この導光体30の出射面33は、図22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14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。
【0059】
<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15(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。
【0060】
<側面ラッパ形状>
この側面30Sは図15(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。
【0061】
<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14及び図15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(第1導光体30a、第2導光体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。
【0062】
<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。
【0063】
また、図15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15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。
【0064】
また、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。
【0065】
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。尚、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。
【0066】
<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15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。
【0067】
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。
【0068】
<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7及び図16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(第1導光体30a、第2導光体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。
【0069】
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。
【0070】
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7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。
【0071】
<導光体保持部材>
一方、導光体保持部材T(T1、T2)は、図7及び図16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(第1導光体30a、第2導光体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7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16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。
【0072】
<剛体>
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13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7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。
【0073】
<導光体と導光体収容部材の反り解消機構>
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16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。
【0074】
<発光体と導光体との対面配置>
次に、導光体に対峙する発光体の配置に関し補足する。図21乃至図23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21(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22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。
【0075】
尚、図23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21及び図22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。
【0076】
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。
【0077】
<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12及び図14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。
【0078】
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13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。
【0079】
<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14(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。
【0080】
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。
【0081】
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14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6に矢印hxで示す)に距離を隔てて配列する。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
[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23は、図21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21で示す光源ユニットとの違いは、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。
【0089】
この実施例にあっては、図23(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光体40が配置され、その発光体40は先に説明した図22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24で説明する。尚、図21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。
【0090】
[照明装置の分光特性]
次に、図24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22で示すP1乃至P3の位置に発光体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)で構成される発光体40を図22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、その発光体40を図22で示すP2の位置に配置した際に得られる上述の図23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、その発光体40を図22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)で構成される発光体40(41、42)を図22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21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体40を図22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体40を図22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体40(41、42)を図22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。
【0091】
[画像読取制御系の構成]
次に、図25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25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。
【0092】
[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照明ユニット9aと第2照明ユニット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照明ユニット9a及び第2照明ユニット9bは図21で示す様に2つの発光体40で構成する必然性はなく、図23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。
【0093】
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。
【0094】
従って、第1照明ユニット9aと第2照明ユニット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照明ユニット9aを、第2プラテン3に位置するときには第1照明ユニット9aと第2照明ユニット9bを点灯する制御方法も出来る。
【0095】
[導光体同士間反射防止手段]
次に、上述した画像読取装置、つまり発光体と、前記発光体の光を入射して線状光源として読取ラインを挟んで対峙し読取面を照射する一対の導光体と、前記読取面からの反射光を画像データとして受光処理するラインセンサとを備える画像読取装置にあっては、図2で示す様に第1照明ユニット9a(第1導光体30a)と第2照明ユニット9b(第2導光体30b)から成る一対の導光体(30a、30b)が図示の様に読取面Rの法線hoを通る光軸に対し対称に配置した場合、一対の導光体間で反射光が繰り返され、結果、先に説明した通り読取った画像に光量斑が生じ易く、中には隣り合う画素間で彩色が変化するといった現象が発生し易く、本願の画像読取装置にはこの現象の発生を抑えるために、一対の導光体の一方から照射され前記読取面で少なくとも正反射され他方の導光体に向かう反射成分の反射光が、他方の導光体で反射され再び読取面を介し一方の導光体に戻るのを阻止若しくは減衰する導光体同士間反射防止手段ST(ST1、ST2、ST3)を備えている。以下、この導光体同士間反射防止手段STについて図3に基づき説明する。
【0096】
<第1実施系>
まず、図3(a)で示す導光体同士間反射防止手段について説明すると、読取面Rと一対の導光体30(30a、30b)との間で、図示の様にその導光体のそれぞれほぼ半分全域を覆う様に遮蔽板ST1(導光体同士間反射防止手段)を照明装置9上に両面接着テープや接着剤で貼り付けている。実際に、図示2点鎖線で示す様に遮蔽板ST1の内側端部は、一対の導光体30(30a、30b)の中心部を結ぶ一辺を底辺とし、読取面Rの読取ライン中央部を頂点とする略二等辺三角形を形成する二等辺の外側を通過する前記導光体から前記読取面に至る照射光を遮蔽する位置までその外側部を覆う遮蔽板ST1を延在している。その遮蔽板ST1は、カーボン等の黒色系顔料をポリエステルやポリカーボネート等の合成樹脂に含有した黒色のフィルムシートを型抜きしたもので、形状は中央部位に読取面Rを照射する照射光が貫通する棒状導光体の長手方向に長い長方形の開口を形成した薄い枠体を成し、この実施例では例えば板厚0.18mmのポリカーボネートフィルムが使われている。そして、その型抜きした遮蔽板ST1を前記一対の導光体の読取面側手前でその導光体を支持する支持体となる照明装置9の照射開口面に図示の様に位置決めした状態で両面テープ等の接着手段で貼りつけている。この遮蔽板ST1によって図示点線で示す読取面Rで正反射する反射光※1、※2(片側のみ表示)を遮蔽することが出来る。尚、製品仕様上許容可能で有れば遮蔽板ST1は、片側の導光体のみ遮蔽する構造であっても良い。また、一対の導光体30(30a、30b)の中心部とは各導光体の照明光の基端部となる通常導光体の反射面中央部位とする。
【0097】
<第2実施系>
また、図3(b)で示す導光体同士間反射防止手段について説明すると、一対の導光体30(30a、30b)の出射面33(図14参照)に形成され、他方の導光体からの照射光が読取面Rを介し反射される反射光を拡散する拡散面を備える凸部ST2(導光体同士間反射防止手段)から成っている。実際に、図示で示す凸部ST2は、半径0.75mmから1.0mm程度の半円形状に出射面33から突出し、且つ棒状導光体の長手方向に延在し形成され、その突出表面で他方の導光体からの照射光が読取面Rを介し反射され到達する反射光※3(片側のみ表示)を折り返すことなく他方向に拡散している。尚、製品仕様上許容可能で有れば凸部ST2は、片側の導光体のみに形成する構造であっても良い。また、その凸部ST2は一つでなく複数個隣接し形成しても良い。
【0098】
<第3実施系>
また、図3(c)で示す導光体同士間反射防止手段について説明すると、図示の通り読取面Rで反射し法線方向に反射する反射光の光軸hoに対し一対の導光体30(30a、30b)同士を非対称ST3(導光体同士間反射防止手段)に配置している。この様に、非対称ST3にすることで一方の導光体に到達する他方の導光体からの照射光が読取面Rを介し反射される反射光の位置が互いにずれることで、一方の導光体に到達し出射面33から内部に入った反射光※4は例えば図示の様に再び出射面33から異なる方向へ射出され、結果的に一対の導光体間で繰り返される反射光を減衰することが出来る。尚、この場合は、光軸hoに対する導光体30aと導光体30bとの各離間距離を異ならせているが、読取面Rに対する導光体30aと導光体30bとの各離間距離を異ならせても良い。また導光体30aと導光体30bの形状が図示の形状をしている場合には、導光体30aと導光体30bの位置は変えずに、導光体30aの姿勢に対する導光体30bの姿勢を異ならせることでも光学光路上非対称な状態と成り得る。
【0099】
<第4実施系>
更に、導光体同士間反射防止手段STとして、以上説明した第1実施系乃至第3実施系を適宜組み合わせることで、より効果的に一対の導光体間で繰り返される反射光を減衰させることが出来る。
【0100】
[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】
【0101】
A 画像読取ユニット
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
9a 第1照明ユニット
9b 第2照明ユニット
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
30a 第1導光体
30b 第2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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光体と、前記発光体の光を入射して線状光源として読取ラインを挟んで対峙し読取面を照射する一対の導光体と、前記読取面からの反射光を画像データとして受光処理するラインセンサと、を備えた画像読取装置であって、
前記一対の導光体の一方から照射され前記読取面で少なくとも正反射され他方の導光体に向かう反射成分の反射光が、他方の導光体で反射され再び読取面を介し一方の導光体に戻るのを阻止若しくは減衰する導光体同士間反射防止手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項2】
前記導光体同士間反射防止手段は、
前記読取面と前記一対の導光体の少なくとも一方との間で、前記一対の導光体の中心部を結ぶ一辺を底辺とし、前記読取面の読取ライン中央部を頂点とする略二等辺三角形を形成する二等辺の外側を通過する前記導光体から前記読取面に至る照射光を遮蔽する遮蔽板から成る請求項1に記載の画像読取装置。
【請求項3】
前記遮蔽板は黒色系フィルムシートで、前記一対の導光体の読取面側手前で導光体を支持する支持体に取り付けて成る請求項2に記載の画像読取装置。
【請求項4】
前記一対の導光体は、
それぞれ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、前記入射面から取り込んだ前記発光体からの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、を形成し、
前記導光体同士間反射防止手段は、
前記一対の導光体の少なくとも一方の導光体の前記出射面に、他方の導光体からの照射光が前記読取面を介し一方の導光体に至る反射光を拡散する凸部を棒状導光体の長手方向に延在し形成して成る請求項1に記載の画像読取装置。
【請求項5】
前記導光体同士間反射防止手段は、
前記読取面で法線方向に反射する反射光が通る光軸に対し前記一対の導光体同士を非対称に配置して成る請求項1に記載の画像読取装置。

【図11】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【公開番号】特開2013−51555(P2013−51555A)
【公開日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−188441(P2011−188441)
【出願日】平成23年8月31日(2011.8.31)
【出願人】(000231589)ニスカ株式会社 (568)
【Fターム(参考)】