(57)【要約】【課題】成型時の反りの発生を簡便に抑え、原稿面上での光量分布のばらつきを低減することができる導光体、照明装置および画像読取装置を提供する。【解決手段】第１の方向に配置される複数の発光素子から出射する光束が入射する入射面と、前記入射面からの光束が出射する出射面と、前記入射面からの光束を前記出射面に導く側面と、を備える導光体であって、前記第１の方向に垂直な断面内において、前記入射面と前記入射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ１、前記出射面と前記出射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ２、とするとき、  ０＜Ｒ１／Ｒ２＜１なる条件を満たすと共に、前記入射面における前記複数の発光素子に対向する複数の領域の間の少なくとも一つに設けられるリブを有する。【選択図】図１
2015119325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に配置される複数の発光素子から出射する光束が入射する入射面と、前記入射面からの光束が出射する出射面と、前記入射面からの光束を前記出射面に導く側面と、を備える導光体であって、
前記第１の方向に垂直な断面内において、前記入射面と前記入射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ１、前記出射面と前記出射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ２、とするとき、
０＜Ｒ１／Ｒ２＜１
なる条件を満たすと共に、
前記入射面における前記複数の発光素子に対向する複数の領域の間の少なくとも一つに設けられるリブを有することを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記第１の方向に垂直な断面内において、前記リブに内接する円の半径をｒとするとき、
０．５＜ｒ／Ｒ２＜１
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
０＜Ｒ１／ｒ＜１
なる条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の導光体。
【請求項４】
前記第１の方向において隣接する前記発光素子の間隔をＬ、前記発光素子から放射される光強度が５０％までの範囲内の配光角をθとするとき、
前記リブは、前記入射面の短手方向に垂直な断面で、底辺がＬ、頂点がＬ／２ｔａｎθで決定される三角形の領域に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項５】
前記リブは、前記三角形を底面とする三角柱として形成されることを特徴とする請求項４に記載の導光体。
【請求項６】
前記リブは、前記第１の方向に複数設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項７】
前記リブは、前記入射面の短手方向において前記入射面の入射領域の上側および下側の内、少なくとも一方に伸びて設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項８】
前記リブは、前記複数の発光素子を一体的に配置する基板に当接することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項９】
前記リブは、成型時において成形型から取り出すためのイジェクタピン当接部を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の導光体。
【請求項１０】
第１の方向に配置される複数の発光素子と、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の導光体と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置と、
原稿面を備えた原稿台と、
読取手段と、
前記原稿面で反射した読取光束を前記読取手段に結像させる結像光学系と、
を有することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体に関し、特に、イメージスキャナー、複写機、ファクシミリなどの画像読取装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像読取装置が備える照明装置においては、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源からの光が入射する入射面と、入射面からの光を全反射させる側面と、入射面及び側面からの光が原稿面に向かって出射する出射面と、を有する導光体が採用されている。特許文献１には、入射面に対して出射面の形状を大きく変化させ、かつ側面に複数のシリンダー形状を設けることにより照明効率を向上させることが可能な導光体が開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載の導光体を成型する際には、入射面と出射面とで冷却時間に差が発生するため、入射面から出射面に向けて導光体が反ってしまい、導光体の長手方向（主走査方向）における原稿面上での光量分布が不均一になるという問題が生じてしまう。これに対して、特許文献２には、温度調整機構を用いて成型温度をコントロールし、導光体の反りを発生させないようにする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８０１７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温度調整機構を導入したとしても、高精度な成型温度のコントロールは困難であり、反りの発生低減にも限界があった。
【０００６】
本発明の目的は、成型時の反りの発生を簡便に抑え、原稿面上での光量分布のばらつきを低減することができる導光体、照明装置および画像読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る導光体は、第１の方向に配置される複数の発光素子から出射する光束が入射する入射面と、前記入射面からの光束が出射する出射面と、前記入射面からの光束を前記出射面に導く側面と、を備える導光体であって、前記第１の方向に垂直な断面内において、前記入射面と前記入射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ１、前記出射面と前記出射面に隣接する前記側面とに内接する円の半径をＲ２、とするとき、
０＜Ｒ１／Ｒ２＜１
なる条件を満たすと共に、前記入射面における前記複数の発光素子に対向する複数の領域の間の少なくとも一つに設けられるリブを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る画像読取装置は、上記照明装置と、原稿面を備えた原稿台と、読取手段と、前記原稿面で反射した読取光束を前記読取手段に結像させる結像光学系と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入射面から出射面へ向かう光の進行方向への反りの発生を簡便に抑え、出射面における主走査方向の光量分布を均一にできる導光体、照明装置および画像読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る導光体および照明装置の斜視図、（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＶ−Ｖ線で切断した断面図、（ｂ）はＶｉ−Ｖｉ線で切断した断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る導光体および照明装置を搭載した画像読取装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る照明装置の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る導光体および照明装置の斜視図である。
【図６】図５のＶｉ−Ｖｉ線で切断した断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るＬＥＤの光強度分布グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
《第１の実施形態》
（画像読取装置）
図３に、本実施形態に係る導光体および照明装置を搭載した画像読取装置の副走査断面図を示す。ここで、本願明細書では、「主走査方向」、「副走査方向」、「主走査断面」、「副走査断面」を以下のように定義する。すなわち、主走査方向とは複数の発光素子の配列方向であるＹ方向（第１の方向）、副走査方向とはＸ方向、主走査断面とはＸＹ断面、副走査断面とは複数の発光素子の配列方向に垂直な断面であるＺＸ断面とする。
【００１３】
図３で、照明装置１０３は、原稿台ガラス（原稿台）１０２の原稿面に載置された原稿１０１を照明する。そして、一体型走査光学系ユニット（以下「キャリッジ」とも称す）１０７は、原稿１０１からの読取光束を読取る読取手段（ラインセンサーもしくはイメージセンサー）１０５を有する。キャリッジ１０７は、更に原稿１０１からの光束を読取手段１０５に導く複数の折返しミラー１０４ａ〜１０４ｄ、原稿１０１からの画像情報に基づく光束を読取手段１０４面上に結像させる結像光学系（結像レンズ）１０６等を有する。
【００１４】
このように構成されたキャリッジ１０７は、駆動手段としての駆動モータ（副走査モータ）１０８により同図に示す矢印Ａ方向（副走査方向）に走査される。ここで、キャリッジ１０７を構成する各要素は、その各要素の相対位置関係を変えずに原稿１０１を走査するものである。
【００１５】
図３において、複数の折返しミラーは、第１折返しミラー１０４ａ、第２折返しミラー１０４ｂ、第３折返しミラー１０３ｃ、そして第４折返しミラー１０４ｄから成る。各ミラーは、原稿１０１からの光束が第１折返しミラー１０４ａから第２折返しミラー１０４ｂへ、第２折返しミラー１０４ｂから第３折返しミラー１０４ｃへ、第３折返しミラー１０４ｃから第４折返しミラー１０４ｄへ入射するようにそれぞれ配置されている。そして、第４折返しミラー１０４ｄで反射した光束は、結像光学系１０６により読取手段１０５面上へ結像される。
【００１６】
このような構成において、読取手段１０５で読取られた原稿の画像情報は、電気信号として特定の画像処理部（不図示）に送られ、特定の信号処理を施された後に出力されるようになっている。なお、画像読取装置は、装置を駆動するための電源部（不図示）を併せ持っている。
【００１７】
（導光体および照明装置）
以下、本実施形態に係る導光体および照明装置について、詳細に説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る導光体および照明装置の斜視図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）のｖ−ｖ線（主走査方向に垂直な方向）で切断した断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のｖｉ−ｖｉ線（主走査方向に垂直な方向）で切断した断面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した導光体および照明装置を図１（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。また、図４は本実施形態に係る照明装置の断面図である。
【００１８】
ここで、本実施形態に係る照明装置は、少なくとも導光体と、導光体に照明光束を入射させる光源としての複数の発光素子と、を備える。具体的には、照明装置１０３は、図２（ａ）に示すように、発光素子である白色のＬＥＤ１０３ａを複数並べたＬＥＤ列と、導光体１０３ｂと、更に基板１０３ｃとを備える。そして、複数のＬＥＤ１０３ａを一列に配列して形成したＬＥＤ列を基板１０３ｃ上に主走査方向であるＹ方向（長手方向）に一体的に配置して、光源ユニット１０３ｄを構成している。
【００１９】
本実施形態において、導光体１０３ｂは光学合成樹脂製部材で形成されている。本発明者は、鋭意検討した結果、導光体における光進行方向の反りが発生する主因と考えられる冷却時の温度差が、入射側と出射側の樹脂容量の違い（変肉差）に依ることに着眼し、入射側形状を見直した。そして、冷却温度勾配を緩和することで、導光体における光進行方向の反りを抑制できることに思い至った。
【００２０】
即ち、入射面に対し出射面の断面積が大きい導光体では、ＬＥＤ１０３ａからの光を効率良く集光させることができるが、変肉差が大きいために成型時の冷却温度に差が生じ、光が進行する方向に反りが発生してしまう。そこで、本実施形態では、ＬＥＤ１０３ａに対向して白色光が入射する入射面１１１、入射面を通過した光が出射する出射面１１２、内部を進む光をブリュスター角より大きい入射角の場合に導光体内で全反射する側面１１３、１１４、１１５、１１６を備える。更に、導光体が、入射面側にリブ１１７を備える。
【００２１】
ここで、導光体１０３ｂの形状として、入射面に対し出射面の断面積が大きいとは、以下に定義されるものである。先ず、長手方向に垂直な断面内（副走査断面であるＸＺ面内）で、図２（ａ）に示すように、入射面１１１と隣接する側面１１３、１１６で形成される領域の内接円の半径をＲ１とする。また、出射面１１２と出射面と隣接する側面１１４、１１５で形成される領域の内接円半径をＲ２とする。このとき、両者の内接円半径の関係がＲ２＞Ｒ１を満たす場合に入射面に対し出射面の断面積が大きいものとする。
【００２２】
即ち、入射面に対し出射面の断面積が大きい場合、導光体１０３ｂは、以下の式を満たす形状となっている。
【００２３】
０＜Ｒ１／Ｒ２＜１          ・・・（１）
なお、本実施形態では、具体的にＲ１＝０．４８ｍｍ、Ｒ２＝１．３３ｍｍとしている。
【００２４】
更に、本実施形態では、上記反りを抑制するために、導光体の入射側の容量を増して冷却時の温度差をバランスさせた構造とすべく、リブ１１７を入射面１１１のＬＥＤ１０３ａに接しない複数個所に設けている。即ち、図１（ａ）に示すように、発光素子としてのＬＥＤ１０３ａに対向する複数の入射面領域の間に、リブ１１７を設ける。
【００２５】
このリブ１１７の形状は、図２（ｂ）に示すように、リブ１１７で形成される領域の内接円の半径をｒとした場合、以下の条件式を満たす形状となっている。
【００２６】
０．５＜ｒ／Ｒ２＜１          ・・・（２）
この条件式は、導光体の入射側と出射側の冷却温度をバランスさせるための容量と形状を規定し、上記反りを抑制させるための式であり、上限値を超えてしまうと、入射側の変肉比が大きく過剰補正となり、光の進行方向とは逆に反ってしまう。また、下限値を超えると、補正不足で、光の進行方向への反りが残存してしまう。
【００２７】
なお、本実施形態では、更に以下の条件式を満たす形状となっている。
【００２８】
０＜Ｒ１／ｒ＜１              ・・・（３）
この条件式は、導光体の入射側の容量と形状を規定し、出射面側の容量とのバランスをとり、上記反りを抑制させるための式であり、上限値を超えてしまうと、入射側の容量バランスが崩れてしまい、過剰補正となり、光の進行方向とは逆に反ってしまう。また、下限値を超えると、補正不足で、光の進行方向への反りが残存してしまう。
【００２９】
具体的には、ｒ＝１．２ｍｍ、Ｒ２＝１．３３ｍｍとし、ｒ／Ｒ２＝０．９０としている。
【００３０】
ここで、主走査断面（ＸＹ面）におけるリブ１１７を形成する領域は、図１（ｂ）に示すように、隣り合うＬＥＤの間隔をＬ、ＬＥＤ１０３ａから放射される光強度が５０％までの範囲内の配光角をθとすると、以下の三角形の領域となる。即ち、入射面１１１のＬＥＤ１０３ａに接しない（対向しない）個所で底辺をＬ、光の進行方向の頂点位置がＬ／２ｔａｎθで決定される三角形の領域にリブ１１７を形成している（リブ１１７は、三角形を底面とする三角柱として形成される）。
【００３１】
図７に、本実施形態におけるＬＥＤ１０３ａの光強度分布を示す。ＬＥＤ１０３ａが正面を向く０°が一番光強度として強い状態であり、配光角が大きくなるにつれて下がっていく。図７に示す特性から、ＬＥＤ１０３ａより十分な光強度を得るためには、光強度が５０％までの範囲内の配光角が必要となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、Ｌ＝６ｍｍ、θ＝３４．０°、Ｌ／２ｔａｎθ＝４．４５ｍｍとし、この三角形の領域内にリブを形成することで十分な光強度を得ると共に、導光体の上述した反りを抑制している。
【００３３】
更に、リブ１１７は、図２（ｂ）に示す入射面の短手方向（本実施形態ではＺ方向）で、入射面の上側および下側の少なくとも一方に伸びて設けられている。なお、入射領域の上側および下側に伸びて設けられれば、より好ましいものとなる。
【００３４】
なお、リブ１１７は、光源ユニット１０３ｄの基板１０３ｃと当接することで、光源ユニット１０３ｄと導光体１０３ｂを接合させるときの位置決めをすることができる。
【００３５】
また、図１（ｂ）に示すように、リブ１１７の上面には、導光体１０３ｂの型成型時に成形型から取り出すためのイジェクタピン当接部としてのイジェクタピン跡１１８が形成されている。ＬＥＤ１０３ａからの光の影響を受けないところに、イジェクタピン跡１１８を形成することで、主走査分布の均一性にも影響を及ぼさない。
【００３６】
（本実施形態の効果）
以上のような構成によって、入射面から出射面へ向かう光の進行方向への反りの発生を簡便に抑え、出射面における主走査方向の光量分布を均一にできる導光体、照明装置および画像読取装置を提供することができる。
【００３７】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５、図６は、第２の実施形態に係る導光体および照明装置の断面図である。同図において図１、図２について示した要素と同一要素は同符番を付している。第１の実施形態と異なる点は、副走査断面（ＸＺ面）でリブ２１７の上下部３辺をＲ形状としたことであり、これによって抜き勾配がつくことで型からの成形物の離型性を良くすることが可能となる。それ以外の、構成及び光学的作用は第１の実施形態と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００３８】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３９】
（変形例１）
上述した実施形態では、発光素子に対向する複数の入射面領域の間の全てにリブを設けたが、発光素子に対向する複数の入射面領域の間の少なくとも一つにリブを設けても良い。即ち、リブを複数設けても良いし、単数設けても良い。また、全て同じリブ形状とすることに限られず、長手方向もしくは入射面の短手方向に異なる位置で、異なるリブ形状としても良い。
【００４０】
（変形例２）
上述した実施形態では、入射面１１１の上下の両側に形成する領域一杯を使用した略三角柱の形状で設けているが、それに限らず上下のどちらか一方だけでも良く、更には、領域内であれば三角柱に限らず、多角柱、円柱でも良い。
【符号の説明】
【００４１】
１１１・・入射面、１１２・・出射面、１１３、１１４、１１５、１１６・・側面、１１７、２１７・・リブ
【図５】
2015119325.tif 000003
【図１】
2015119325.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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