JP5907935B2 - 照明装置、イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置に関する。

イメージセンサユニットに用いられる照明装置には、棒状の導光体によって点光源を線状化するものがある。このような導光体には、光源からの光が入射する光入射面が、長手方向の端面に形成される。そして、被照明体に向けて光を出射する光出射面が、側面に細長い帯状に形成される。
ただし、このような構成であると、光出射面から出射される光の強度（以下、照明強度と記す）は、光入射面が設けられる側の端部から離れるにしたがって低くなる。そこで、照明強度の長手方向の均一化を図るために、導光体の光出射面の反対側には、光を拡散するためのパターンが所定の間隔で形成される。このようなパターンとしては、たとえば、プリズム状の構造物や光を反射させる印刷パターンが適用される。そして、このパターンどうしの間隔は、光入射面の直近において最も大きく、光入射面から離れるにしたがって小さくされる（特許文献１，２参照）。

しかしながらこのような構成では、次のような問題が生じることがある。すなわち、微視的な照明強度は、前記パターンが形成される位置において高く、前記パターンから離れるにしたがって低くなる。このため、前記パターンどうしの間隔が大きくなると、前記パターンどうしの間の照明強度の低下が大きくなる。この結果、光入射面の直近の前記パターンどうしの間隔が大きい領域において、照明強度の不均一が目立つようになる。
特に、導光体と被照明体とが何らかの原因によって接近すると、次のような理由により、照明強度の不均一が目立ちやすくなる。光出射面から出射した光は被照明体で反射し、反射光の一部が光出射面から導光体の内部に入射する。そして、入射した光は、前記パターンによって拡散し、再び光出射面から被照明体に向かって出射する。このため、導光体と被照明体とが接近すると、光出射面から導光体に入射する光の強度が高くなるから、前記パターンが形成される位置における微視的な照明強度も高くなる。その結果、前記パターンどうしの間隔が大きい領域において、照明強度の不均一が目立ちやすくなる。

特開２０１１−８７２９０号公報 特開平１０-１１２７８３号公報

上述した実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、導光体に設けられる光を拡散させるためのパターンに起因する照明強度の不均一を、防止または抑制することである。

本発明の照明装置は、光源と、棒状に形成され長手方向の端面が前記光源から発せられる光が入射する入射面である導光体と、を有し、前記導光体には、光を拡散するための複数のパターンが形成されるとともに、前記入射面に近い第１の領域に形成される前記パターンのうち前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔は、前記第１の領域よりも前記入射面から遠い第２の領域に形成される前記パターンのうちの前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔に比較して小さく、かつ、前記第１の領域に形成される前記パターンの寸法は、前記第２の領域に形成される前記パターンの寸法に比較して小さいことを特徴とする。

本発明のイメージセンサユニットは、前記照明装置と、前記照明装置から出射されて被照明体で反射した反射光を集光する集光体と、前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、前記イメージセンサが実装された回路基板と、を有することを特徴とする。

本発明の画像読取装置は、前記イメージセンサユニットを有し、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取ることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、前記イメージセンサユニットと、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取手段と、記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、光を拡散させるためのパターンどうしの間隔を小さくできるから、前記パターンに起因する照明強度の不均一を防止または抑制できる。

図１は、照明装置の構成の第１の例を模式的に示す分解斜視図である。 図２は、照明装置の構成の第１の例を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、第１の例の照明装置に適用される導光体の拡散面および拡散パターンの構成を模式的に示す斜視図である。 図５は、第１の例の照明装置に適用される導光体の構成を模式的に示す外観斜視図であって、拡散面の側から見た図である。 図６は、第１の例の照明装置に適用される導光体の拡散パターンの構成を模式的に示す断面図である。 図７は、照明装置の構成の第２の例を模式的に示す分解斜視図である。 図８は、照明装置の構成の第２の例を模式的に示す外観斜視図である。 図９は、第２の例の照明装置に適用される導光体の拡散面および拡散パターンの構成を模式的に示す斜視図である。 図１０は、第２の例の照明装置に適用される導光体の拡散パターンの構成を模式的に示す断面図である。 図１１は、イメージセンサユニットの構成を模式的に示す分解斜視図である。 図１２は、イメージセンサユニットの構成を模式的に示す外観斜視図である。 図１３は、イメージセンサユニットの内部構造を模式的に示す断面図である。 図１４は、本発明の実施形態である画像読取装置の外観斜視図である。 図１５は、本発明の実施形態である画像形成装置の外観斜視図である。 図１６は、本発明の実施形態である画像形成装置の筐体の内部に設けられる画像形成部を示す斜視図である。 図１７（ａ）は、実施例にかかる照明装置についての光入射面の近傍における照明強度の分布の測定結果を示すグラフであり、図１７（ｂ）は実施例にかかる照明装置についての照明強度のフーリエ変換の結果を示すグラフである。 図１８（ａ）は、比較例にかかる照明装置についての光入射面の近傍における照明強度の分布の測定結果を示すグラフであり、図１８（ｂ）は比較例にかかる照明装置についての照明強度のフーリエ変換の結果を示すグラフである。

以下、本発明を適用できる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は、照明装置と、この照明装置を有するイメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットを有する画像読取装置および画像形成装置である。各図においては、三次元の各方向を、Ｘ，Ｙ，Ｚの各矢印で示す。Ｘ方向は、イメージセンサユニットの主走査方向である。Ｙ方向は、イメージセンサユニットの副走査方向である。Ｚ方向は、イメージセンサユニットの上下方向である。ここでは、被照明体の側を上側とする。本発明の実施形態であるイメージセンサユニットは、被照明体としての原稿Ｐに対して副走査方向に相対的に移動しながら、照明装置によって原稿Ｐに光を照射し、その反射光によって原稿Ｐの画像を読み取る。

（照明装置（第１の例））
まず、照明装置の構成の第１の例について説明する。
図１は、照明装置９ａの構成の第１の例を模式的に示す分解斜視図である。図１に示すように、照明装置９ａは、導光体３ａと、導光体カバー８と、光源６とを含む。図２は、導光体３ａに導光体カバー８が取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。図１と図２に示すように、照明装置９ａの第１の例においては、導光体３ａの長手方向の一方の端部に光源６が設けられる。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視図である。そして図３は、導光体３ａに導光体カバー８が取り付けられた状態において、導光体３ａと導光体カバー８との位置関係を模式的に示す。

導光体３ａは、光源６が発する光を線光源化（線状化）する光学部材である。導光体３ａは、全体として主走査方向に細長い棒状の構成を有する。導光体３ａは、アクリル系の樹脂などといった透明の樹脂材料からなり、射出成形などによって一体に形成される。
導光体３ａの主走査方向（長手方向）の一方の端面は、光源６が発する光が入射する光入射面３１である。導光体３ａの側面には、光出射面３２と光拡散面３３（図３参照）とが形成される。光出射面３２は、光入射面３１から入射した光を原稿Ｐに向けて出射する面である。光拡散面３３は、光入射面３１から入射した光を拡散するための面である。光出射面３２と光拡散面３３は、いずれも主走査方向に細長い帯状に形成される。そして、光出射面３２と光拡散面３３とは、互いに反対側に形成される。なお、光拡散面３３の構成の詳細については後述する。
このほか、導光体３ａの一方の端部には、導光体３ａと導光体カバー８とを位置決めするための係合部３４が設けられる。係合部３４は、主走査方向に直角な方向に突出する凸状の構造物である。

導光体カバー８は、導光体３ａに取り付けられる部材である。導光体カバー８は、導光体３ａの光拡散面３３とともに、光を拡散させる。また、導光体カバー８は、光の利用効率の向上を図る機能も有する。導光体カバー８は、たとえば、酸化チタンの粉末が混合された白色のポリカーボネートなどといった、光の反射率が高い材料により形成される。
導光体カバー８は、主走査方向に長い棒状の構成を有する。そして、主走査方向に直角な面で切断した場合の断面が略『Ｕ』字形状に形成される（特に図３参照）。
導光体カバー８には、光反射面８２が設けられる。光反射面８２は、導光体３ａの光拡散面３３の拡散パターン（後述）から外部に出射した光を反射し、導光体３ａの光拡散面３３からその内部に入射させるための面である。導光体カバー８の光反射面８２は、光を反射する表面性状に形成される。そして、導光体カバー８の光反射面８２は、導光体カバー８が導光体３ａに取り付けられた状態で、導光体３ａの光拡散面３３を覆うか、または光拡散面３３に対向する。たとえば、前記『Ｕ』字の内側の面の一部または全部が、光反射面８２となる。光反射面８２は、導光体３ａの光拡散面３３と同様に、主走査方向に延伸する細長い帯状に形成される。
導光体カバー８の主走査方向（長手方向）の両端部には、導光体３ａに取り付けるための取付部８１が設けられる。たとえば、取付部８１には、導光体３ａを挿通可能で主走査方向に貫通する貫通孔が形成される。なお、両端の取付部８１のうちの一方には、導光体３ａに位置決めするための位置決め部８１１が形成される。たとえば位置決め部８１１は、導光体３ａの係合部３４が嵌まり込む凹部が適用される。
このほか、導光体カバー８には、付勢部８３が設けられる。付勢部８３は、導光体３ａをイメージセンサユニット１のフレーム２（後述）に付勢して接触させることにより、導光体３ａをフレーム２に対して位置決めする。付勢部８３は、副走査方向に弾性変形可能な舌片状の構成を有し、導光体カバー８に一体に形成される。

光源６は、たとえば、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）の各色の発光波長を有する発光素子を有する。各色の発光波長を有する発光素子には、公知の各種ＬＥＤが適用できる。また、光源６は、回路基板５（後述）の上面に実装される。そして、照明装置９ａは、２つの光源６を有する。２つの光源６のそれぞれは、導光体３ａの両方の端部の光入射面３１のそれぞれに光を照射する。
なお、光源６は、前述の構成に限定されない。光源６には、公知の各種点光源が適用できる。

照明装置９ａの組み付け構造は、次のとおりである。図２に示すように、導光体３ａの両端部が、導光体カバー８の取付部８１に形成される貫通孔に嵌め込まれる。そして、導光体３ａの一方の端部に設けられる係合部３４が、導光体カバー８の一方の取付部８１に形成される位置決め部８１１に嵌め込まれる。これにより、導光体３ａと導光体カバー８とが位置決めされる。この状態では、導光体３ａの光拡散面３３が、導光体カバー８の光反射面８２に覆われるか、または導光体カバー８の光反射面８２に対向する。そして、２つの光源６が、導光体３ａの光入射面３１である主走査方向の両方の端面に光を照射できるように配置される。

次いで、導光体３ａの構成の詳細について説明する。
光出射面３２は、主走査方向に細長い帯状に形成される（図１参照）。なお、光出射面３２の主走査方向寸法は、対応する原稿Ｐの幅（主走査方向寸法）に応じて設定される。たとえば、Ａ３サイズの原稿Ｐの読取に対応する場合には、光出射面３２の主走査方向寸法は、Ａ３サイズの原稿Ｐの幅に応じた寸法に設定される。そして、光出射面３２は、原稿Ｐの読取ラインＯ（図１３参照）を照射できるように、たとえば原稿Ｐの読取ラインＯに向かって凸となる曲面に形成される（図３参照）。

図４は、導光体３ａの一部を拡大して示す斜視図であり、光拡散面３３の側から見た図である。光拡散面３３は、光出射面３２の反対側に形成される。光拡散面３３も、光出射面３２と同様に、主走査方向に細長い帯状に形成される。
そして、光拡散面３３には、複数の拡散パターン３３１ａ，３３１ｂが、主走査方向に所定の間隔をおいて形成される。拡散パターン３３１ａ，３３１ｂには、光入射面３１から入射した光を、導光体カバー８の光反射面８２に向けて出射するプリズム構造が適用される。拡散パターン３３１ａ，３３１ｂとしてのプリズム構造は、主走査方向に直角な方向に延伸する凸状の構造を有する。そして拡散パターン３３１ａ，３３１ｂとしてのプリズム構造は、光入射面３１から入射した光が全反射しない断面形状に形成される。たとえば、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂとしてのプリズム構造は、断面略三角形に形成される。
このような構成によれば、光入射面３１から入射して拡散パターン３３１ａ，３３１ｂに到達した光の少なくとも一部は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂを通じて導光体３ａの外部に出射する。拡散パターン３３１ａ，３３１ｂから出射した光は、導光体カバー８の光反射面８２で反射し、光拡散面３３から導光体３ａの内部に再び入射する。そして、光拡散面３３から入射した光は、導光体３ａの内部を進み、光出射面３２から原稿Ｐに向かって出射する。前記のとおり、導光体カバー８の光反射面８２は、光を反射する表面性状を有する。このため、光反射面８２で反射する際に光が拡散される。

図５は、導光体３ａを光拡散面３３の側から見た斜視図であり、拡散パターン３３１ａ,３３１ｂの寸法が互いに異なる領域を模式的に示す図である。主走査方向の一方の端部が光入射面３１である場合（一方の端部に光源６が配置される構成である場合）には、少なくとも、光入射面３１に近い領域Ａ（第１の領域）と、光入射面３１から領域Ａよりも遠い位置の領域Ｂ（第２の領域）とで、互いに拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法が異なる。
図６（ａ）〜（ｃ）は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法と拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔を模式的に示す断面図である。図６（ａ）は、光入射面３１の側の端部（図５のＶＩ−Ａ部）を示し、図６（ｂ）は領域Ａと領域Ｂの境界部（図５のＶＩ−Ｂ部）を示し、図６（ｃ）は光入射面３１とは反対側の端部（図５のＶＩ−Ｃ部）を示す。
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、光入射面３１に近い側の領域Ａの拡散パターン３３１ａは、光入射面３１から遠い側の領域Ｂの拡散パターン３３１ｂに比較して、寸法が小さい。たとえば、高さおよび幅（主走査方向寸法）が小さい。そして、寸法を小さくすることにより、領域Ａにおける拡散パターン３３１ａの１個当たりの光を出射する効果を、領域Ｂにおける拡散パターン３３１ｂに比較して小さくできる。

領域Ａと領域Ｂのそれぞれにおける拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、光入射面３１に近い側の端部において最も大きく、光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる。具体的には、領域Ａにおける拡散パターン３３１ａどうしの間隔は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、光入射面３１に近い側の端部において最も大きく、領域Ｂとの境界部において最も小さい。領域Ｂにおける拡散パターン３３１ｂどうしの間隔は、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、領域Ａとの境界部において最も大きく、その反対側の端部（光入射面３１とは反対側の端部）において最も小さい。
ここで、図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように、領域Ａにおける拡散パターン３３１ａどうしの最大の間隔Ｐ１は、領域Ｂにおける拡散パターン３３１ｂどうしの最大の間隔Ｐ３よりも小さい。この場合には、図６（ｂ）に示すように、領域Ａにおける拡散パターン３３１ａどうしの最小の間隔Ｐ２は、領域Ｂにおける拡散パターン３３１ｂどうしの最大の間隔Ｐ３よりも小さくなる。このように、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、領域Ａと領域Ｂのそれぞれにおいて、光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる構成であればよい。このため、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、光拡散面３３の全体にわたって光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる構成でなくてもよい。
このような構成によれば、領域Ａと領域Ｂのそれぞれにおいて、主走査方向の単位長さあたりの光を出射する効果は、光入射面３１に近い側の端部において最も小さく、光入射面３１から離れるにしたがって大きくなる。
なお、領域Ａと領域Ｂのそれぞれにおける拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、滑らかに変化する構成であってもよく、段階的に変化する構成であってもよい。

ただし、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法および拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、領域Ａと領域Ｂの各部における単位長さあたりの光を出射する効果が次の関係を充足するように決定される。

領域Ｂにおける光入射面３１と反対側の端部
＞領域Ｂにおける領域Ａに近い側の端部
≧領域Ａにおける領域Ｂに近い側の端部
＞領域Ａにおける光入射面３１の側の端部
・・・・・・（関係式（１））

すなわち、単位長さあたりの光を出射する効果は、光拡散面３３の全体にわたり、光入射面３１に近い側の端部において最も小さく、光入射面３１から離れるにしたがって大きくなる。
なお、領域Ａと領域Ｂのそれぞれにおける単位長さあたりの光を出射する効果は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法と拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔を規定することによって決定できる。

このように、領域Ａの光入射面３１に近い側の端部において、拡散パターン３３１ａの寸法を小さくするとともに、拡散パターン３３１ａどうしの間隔を小さくする。これにより、この部分において、光入射面３１の反対側の端部に比較して、光を導光体カバー８の光反射面８２に向けて出射する効果を小さくしつつ、拡散パターン３３１ａに起因する照明強度の不均一を防止または抑制できる。
すなわち、前述のとおり、微視的な照明強度は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂが形成される位置において高く、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂから離れるにしたがって低くなる。このため、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔が大きくなると、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間において照明強度の低下が大きくなる。この結果、拡散パターン３３１ａの間隔が最も大きい光入射面３１の近傍において、照明強度の不均一が生じやすくなる。
これに対して、本実施形態によれば、光入射面３１に近い領域Ａにおける拡散パターン３３１ａの寸法を、光入射面３１から遠い側の領域Ｂにおける拡散パターン３３１ｂに比較して小さくする。これにより、前記関係式（１）を充足しつつ、光入射面３１の近傍における拡散パターン３３１ａどうしの間隔を小さくできる。したがって、光入射面３１から離れるにしたがって照明強度が低下することを防止または抑制しつつ、光入射面３１の近傍における照明強度の不均一を防止または抑制できる。

そして、このような構成によれば、照明装置９ａがイメージセンサユニット１に組み込まれた状態において、照明装置９ａと原稿Ｐとの距離が変動した場合（特に接近した場合）においても、イメージセンサ７（後述）の出力が不均一になることを防止または抑制できる。
これは、次のような理由による。原稿Ｐで反射した光の一部は、光出射面３２から導光体３ａの内部に入射する。そして、光出射面３２から入射した光は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂを通じて導光体カバー８の光反射面８２に照射される。光反射面８２で反射した光は、導光体３ａに入射し、再び光出射面３２から原稿Ｐに向かって照射される。このため、導光体３ａと原稿Ｐとの距離が何らかの原因で接近すると、原稿Ｐで反射して光出射面３２から導光体３ａに入射する光の強度が高くなる。したがって、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂが形成される位置における微視的な照明強度も高くなる。その結果、拡散パターン３３１ａどうしの間隔が大きい部分において、照明強度が不均一になる。
たとえば、フラットベッド方式のスキャナーにおいては、原稿支持体（カバーガラス）によってイメージセンサ７と原稿Ｐとの距離が所定の距離に保たれる。しかしながら、原稿Ｐの重量が大きいと、原稿支持体が撓んで照明装置９ａの導光体と原稿Ｐとの距離が小さくなることがある。また、使用者が原稿Ｐを原稿支持体に押さえつけると、その力によって原稿支持体が撓み、照明装置９ａの導光体３ａと原稿Ｐとの距離が小さくなることがある。そうすると、前述のように、拡散パターン３３１ａの間隔が大きい箇所において、照明強度が不均一になることがある。
これに対して、本実施形態によれば、光入射面３１の近傍における拡散パターン３３１ａどうしの間隔を小さくできる。このため、導光体３ａと原稿Ｐとの距離が変動した場合であっても、光入射面３１の近傍において照明強度が不均一になることを防止または抑制できる。

なお、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂは、前述のような主走査方向に延伸する凸状の構造物に限定されるものではない。たとえば、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂとして、光反射性の塗料からなり、シルク印刷によって形成される印刷パターンであってもよい。この場合には、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂとしての印刷パターンの寸法が、領域Ａと領域Ｂとで異なる構成であればよい。

（照明装置（第２の例））
次に、照明装置の構成の第２の例について説明する。第２の例の照明装置９ｂは、主走査方向の両端面が光入射面３１である導光体３ｂを有し、導光体３ｂの主走査方向の両端に光源６が配置される構成を有する。なお、第１の例と共通の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
図７は、照明装置９ｂの構成例を模式的に示す分解斜視図である。図７に示すように、照明装置９ｂは、導光体３ｂと、導光体カバー８と、光源６とを含む。図８は、導光体３ｂに導光体カバー８が取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。

導光体３ｂの主走査方向（長手方向）の両方の端面は、光源６が発する光が入射する光入射面３１である。導光体３ｂに導光体カバー８が取り付けられると、第１の例と同様に、導光体３ｂの光拡散面３３が、導光体カバー８の光反射面８２に覆われるか、または、導光体カバー８の光反射面８２に対向する（図３参照）。そして、照明装置９ｂは２つの光源６を有し、２つの光源６のそれぞれは、導光体３ｂの両端の光入射面３１のそれぞれに光を照射できるように配置される。

拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法は、主走査方向位置に応じて異なる。
図９は、導光体３ｂを光拡散面３３の側から見た斜視図であり、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法が互いに異なる領域を模式的に示す図である。主走査方向の両端が光入射面３１である構成の場合には、少なくとも、主走査方向の両端寄りの２つの領域Ｃおよび領域Ｅと、主走査方向の中間部であって前記領域Ｃと領域Ｅの間の領域Ｄとで、互いに拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法が異なる。ただし、領域Ｃと領域Ｅとでは、拡散パターン３３１ｂの寸法は同じであってよい。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法と拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔を模式的に示す断面図である。図１０（ａ）は、主走査方向の端部（図９のＸ−Ａ部）を示し、図１０（ｂ）は領域Ｃと領域Ｄの境界部（図９のＸ−Ｂ部）を示し、図１０（ｃ）は主走査方向の中心部（図９のＸ−Ｃ部）を示す。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、光入射面３１に近い側（両端寄り）の領域Ｃおよび領域Ｅの拡散パターン３３１ａは、領域Ｃと領域Ｅとの間であって光入射面３１から遠い領域Ｄの拡散パターン３３１ｂに比較して、寸法が小さい。これにより、領域Ｃおよび領域Ｅにおける拡散パターン３３１ａの１個当たりの光を出射する効果を、領域Ｄの拡散パターン３３１ｂに比較して小さくできる。

そして、領域Ｃ〜Ｅのそれぞれにおける拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、光入射面３１に近い側の端部において最も大きく、光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる。具体的には、領域Ｃと領域Ｅにおける拡散パターン３３１ａどうしの間隔は、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、光入射面３１に近い側の端部において最も大きく、領域Ｄとの境界部において最も小さい。なお、図１０（ａ）（ｂ）は、領域Ｃを示すが、領域Ｅも同様である。領域Ｄにおける拡散パターン３３１ｂどうしの間隔は、図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、領域Ｃとの境界部と領域Ｅとの境界部のそれぞれにおいて最も大きく、主走査方向の中心において最も小さい。
ここで、図１０（ａ）と図１０（ｂ）に示すように、領域Ｃおよび領域Ｅにおける拡散パターン３３１ａどうし最小の間隔Ｐ４は、領域Ｄにおける拡散パターン３３１ｂどうしの最小の間隔Ｐ６よりも小さい。この場合には、領域Ｃおよび領域Ｅにおける拡散パターン３３１ａどうしの最小の間隔Ｐ５は、領域Ｄにおける拡散パターン３３１ｂどうしの最大の間隔Ｐ６よりも小さくなる。このように、領域Ｃ〜Ｅのそれぞれにおいて、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔は、光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる構成であればよい。このため、拡散パターン３３１ａどうし，３３１ｂどうしのそれぞれの間隔が、光拡散面３３の全体にわたって光入射面３１から離れるにしたがって小さくなる構成でなくてもよい。
このような構成によれば、光拡散面３３の領域Ｃ〜Ｅのそれぞれにおいて、主走査方向の単位長さあたりの光を出射する効果は、光入射面３１に近い側の端部において最も小さく、光入射面３１から離れるにしたがって大きくなる。
なお、各領域Ｃ〜Ｅ内における拡散パターン３３１ａ，３３１ｂどうしの間隔は、滑らかに変化する構成であってもよく、段階的に変化する構成であってもよい。

ただし、拡散パターン３３１ａ，３３１ｂの寸法および拡散パターン３３１ａ，３３１ｂどうしの間隔は、領域Ｃ〜Ｅにおける単位長さあたりの光を出射する効果が次の関係を充足するように決定される。

領域Ｄにおける主走査方向中心（光拡散面３３の主走査方向中心）
＞領域Ｄにおける領域Ｃ側の端部と領域Ｅに近い側の端部
≧領域Ｃおよび領域Ｅにおける領域Ｄに近い側の端部
＞領域Ｃおよび領域Ｅにおける光入射面３１に近い側の端部
・・・・・・（関係式（２））

第１の例と同様に、光拡散面３３の全体においても、単位長さあたりの光を出射する効果は、主走査方向の両端部において最も小さく、光入射面３１から離れるにしたがって大きくなる。
このような構成であっても、第１の例と同様の効果を奏することができる。

（イメージセンサユニット）
次に、イメージセンサユニット１の構成について、図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は、イメージセンサユニット１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１２は、イメージセンサユニット１の構成を模式的に示す外観斜視図である。図１３は、イメージセンサユニット１の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面で切断した図である。
図１１〜図１３に示すように、イメージセンサユニット１は、主走査方向に長い直方体状の構成を有する。そして、イメージセンサユニット１は、前述の第１の例または第２の例の照明装置９ａ，９ｂ（光源６、導光体３ａ，３ｂ、導光体カバー８）のいずれか一方と、フレーム２と、集光体４と、回路基板５と、イメージセンサ７とを含む。なお、図１１〜１３においては、第２の例の照明装置９ｂが適用される構成を示すが、光源６の数が少ないことを除いては、第１の例も共通である。

フレーム２は、イメージセンサユニット１の筐体である。フレーム２には、導光体カバー８が取り付けられた導光体３ａ，３ｂと、集光体４と、イメージセンサ７および光源６が実装された回路基板５とが収容されて取り付けられる。フレーム２は、たとえば、黒色に着色された遮光性を有する樹脂材料により一体に形成される。樹脂材料には、たとえば、ポリカーボネートが適用できる。
図１１と図１２に示すように、フレーム２は、主走査方向に長い略直方体の部材である。
フレーム２には、導光体収容室２７と、集光体収容室２８と、回路基板収容室２９（図１３参照）とが形成される。導光体収容室２７は、上側に開放する領域であり、導光体カバー８が取り付けられた導光体３ａ，３ｂを収容可能に構成される。集光体収容室２８は、上側に開放する領域であり、集光体４を収容可能に構成される。回路基板収容室２９は、下側に開放する領域であり、光源６およびイメージセンサ７が実装された回路基板５を収容可能に構成される。なお、フレーム２には、集光体収容室２８と回路基板収容室２９とを光が通過可能に連通する開口部Ｓが形成される。
このほかフレーム２には、導光体収容室２７に収容された導光体カバー８を位置決めして固定する押さえ爪２１が形成される。押さえ爪２１は、導光体収容室２７の内部に向かって突出する弾性変形可能な構造物であり、フレーム２に一体に形成される。

集光体４は、原稿Ｐからの反射光をイメージセンサ７の表面に結像する光学部材である。集光体４には、たとえば、複数の正立等倍結像型の結像素子（ロッドレンズ）が主走査方向に直線状に配列された構成のロッドレンズアレイが適用される。なお、集光体４は、結像素子が直線的に配列される構成であればよく、構成は限定されない。たとえば、集光体４は、結像素子が複数列配列されている構成であってもよい。また、集光体４には、各種マイクロレンズアレイなど、従来公知の各種集光機能を有する光学部材が適用できる。

イメージセンサ７は、集光体４により結像した反射光を電気信号に変換する。イメージセンサ７には、たとえば、イメージセンサＩＣアレイが適用される。イメージセンサＩＣアレイは、複数のイメージセンサＩＣが回路基板５の表面に主走査方向に直線状に実装されることによって構成される。イメージセンサＩＣは、イメージセンサユニット１の読取の解像度に応じた複数の受光素子（光電変換素子と称することもある）から構成される。このように、イメージセンサ７は、複数のイメージセンサＩＣ（受光素子）が、主走査方向に直線状に配列されて構成される。なお、イメージセンサ７は、複数のイメージセンサＩＣが直線状に配列される構成のものであればよく、それ以外の構成は特に限定されない。たとえば、イメージセンサＩＣが千鳥配列のように複数列配列される構成であってもよい。なお、イメージセンサ７およびイメージセンサＩＣアレイを構成するイメージセンサＩＣには、従来公知の各種イメージセンサおよびイメージセンサＩＣが適用できる。

回路基板５は、主走査方向に長い矩形状の構成を有する。そして、回路基板５の上面には、イメージセンサ７と光源６とが実装される。図１１に示すように、２つの光源６は、それぞれ回路基板５の主走査方向の端部近傍に、主走査方向中心に向かって光を照射できるように実装される。また、イメージセンサ７は、集光体４からの光を受光できるように、受光面を上側に向けて実装される。さらに、回路基板５には、外部との配線を接続するためのコネクタ類などが実装される。

このほか、イメージセンサユニット１には、画像読取装置１０（後述）または画像形成装置５０（後述）に取り付けるための取付部や、画像読取装置１０または画像形成装置５０に電気接続するためのコネクタなどが設けられる。なお、取付部やコネクタの構成は、特に限定されるものではない。取付部は、イメージセンサユニット１を画像読取装置１０または画像形成装置５０に取り付けることができる構成であればよい。また、コネクタは、イメージセンサユニット１と画像読取装置１０または画像形成装置５０の所定の機器とを、電力や電気信号を送受信可能に接続できる構成であればよい。

そして、図１１〜図１３に示すように、導光体カバー８が取り付けられた導光体３ａ，３ｂが、フレーム２の導光体収容室２７に収容される。そうすると、フレーム２に設けられる押さえ爪２１が、導光体カバー８に係合する。これにより、導光体３ａ，３ｂおよび導光体カバー８は、導光体収容室２７に収容された状態に保持される。また、図１３に示すように、導光体３ａ，３ｂの側面が、導光体カバー８の付勢部８３の付勢力によって、導光体収容室２７の内周面に接触した状態に維持される。これにより、導光体３ａ，３ｂおよび導光体カバー８は、フレーム２に位置決めされる。
また、集光体４は、フレーム２の集光体収容室２８に収容される。さらに、光源６とイメージセンサ７とが実装された回路基板５は、回路基板収容室２９に収容される。
導光体３ａ，３ｂが導光体収容室２７に収容され、２つの光源６が実装された回路基板５が回路基板収容室２９に収容されると、２つの光源６のそれぞれが、導光体３ｂの両端部に形成される光入射面３１のそれぞれに対向する。１つの光源６が実装された回路基板５が回路基板収容室２９に収容されると、この１つの光源６は、導光体３ａの一方の端部の光入射面３１に対向する。したがって、１つまたは２つの光源６が発する光は、導光体３ａ，３ｂの一方または両方の端部に形成される光入射面３１に入射する。

原稿Ｐに光を照射する場合には、光源６は、各色の発光素子を順次点灯する。光源６が発する光は、導光体３ａ，３ｂの光入射面３１からその内部に入射し、光拡散面３３やその他の反射面において反射するなどして内部を伝搬する。そして、導光体３ａ，３ｂの光出射面３２から原稿Ｐの読取ラインＯに向けて出射する。なお、図１３に示すように、イメージセンサユニット１が画像読取装置１０または画像形成装置５０に組み込まれた状態においては、イメージセンサユニット１の上側に原稿支持体１０５が配設される（後述）。イメージセンサユニット１の照明装置９ａ，９ｂは、原稿支持体１０５に載置された原稿Ｐの読取ラインＯに向けて光を照射する。原稿Ｐの読取ラインＯからの反射光は、集光体４によってイメージセンサ７の表面に結像される。イメージセンサ７は、集光体４によって結像した光学像を電気信号に変換する。
そして、イメージセンサユニット１は、原稿Ｐに対して副走査方向に相対的に移動しながら、このような動作を行う。これにより、イメージセンサユニット１は、原稿Ｐを読取ることができる。

（画像読取装置）
次に、本発明の実施形態である画像読取装置１０について、図１４を参照して説明する。本発明の実施形態である画像読取装置１０には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が適用される。図１４は、本発明の実施形態である画像読取装置１０の外観斜視図である。図１４に示すように、本発明の実施形態である画像読取装置１０は、フラットベッド方式のスキャナーであり、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が組み込まれる。本発明の実施形態である画像読取装置１０は、筐体１０２と、ユニット台１００と、ユニット台駆動機構を有する。ユニット台１００は、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１を搭載できる部材である。ユニット台駆動機構は、イメージセンサユニット１が搭載されるユニット台１００を、副走査方向に移動させるための機構である。たとえば、ユニット台駆動機構は、駆動モータ１０３と、駆動モータ１０３の動力をユニット台１００に伝達するワイヤー１０４と、ユニット台１００をガイドするガイドシャフト１０７とを含む。なお、ユニット台１００およびユニット台駆動機構の構成は、特に限定されるものではなく、従来公知の構成が適用できる。また、筐体１０２の上面には、原稿支持体１０５が設けられる。原稿支持体１０５には、たとえば、透明のガラス板が適用される。さらに、筐体１０２の副走査方向の端部には、圧板１０６がヒンジなどによって開閉可能に取付けられる。圧板１０６は、原稿支持体１０５の上面に載置された原稿Ｐを押さえる機能を有する。

本発明の実施形態である画像読取装置１０の動作および使用方法は次のとおりである。原稿支持体１０５の上面に、原稿Ｐを下向きに載置し、圧板１０６を閉じる。そして、駆動モータ１０３を駆動させてワイヤー１０４を動かすことによって、イメージセンサユニット１を副走査方向に移動させる。この際、ユニット台１００は、ガイドシャフト１０７によってガイドされる。これにより、イメージセンサユニット１は、原稿Ｐに対して副走査方向に相対的に移動する。そしてイメージセンサユニット１を移動させながら、原稿Ｐの画像を読取ライン毎に読み取る。イメージセンサユニット１が読み取った画像は、信号処理部１０９において必要に応じて画像処理を行った後、画像データとして記憶される。これにより、原稿Ｐの読み取りが完了する。

本発明の実施形態である画像読取装置１０は、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が適用されるため、原稿Ｐに出射される照射光の照明強度の均一化を図ることができる。特に、導光体３ａ，３ｂの光入射面３１の近傍における照明強度の均一化を図ることができる。

なお、本発明の実施形態である画像読取装置１０において、説明を省略した部分には、従来公知の画像読取装置と同じ構成が適用できる。
また、画像読取装置１０としてフラットベッド方式のスキャナーについて説明したが、シートフィード方式のスキャナーについても適用できる。

（画像形成装置）
次に、本発明の実施形態である画像形成装置５０について、図１５と図１６を参照して説明する。本発明の実施形態である画像形成装置５０には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が適用される。図１５は、本発明の実施形態である画像形成装置５０の外観斜視図である。図１６は、本発明の実施形態である画像形成装置５０の筐体の内部に設けられる画像形成部５１を抜き出して示した斜視図である。図１５と図１６に示すように、画像形成装置５０は、フラットベッド方式のスキャナーとインクジェット方式のプリンタとの複合機（ＭＦＰ；Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）であり、画像を読取る画像読取手段としての画像読取部５９と、画像を形成する画像形成手段としての画像形成部５１とを有する。そして、画像形成装置５０の画像読取部５９には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が組み込まれる。なお、画像形成装置５０の画像読取部５９は、前述の画像読取装置１０と共通の構成が適用できる。したがって、画像読取装置１０と共通の構成については同じ符号を付して示し、説明は省略する。

図１５に示すように、画像形成装置５０には、操作部５０１が設けられる。操作部５０１には、操作メニューや各種メッセージなどを表示する表示部５０２と、画像形成装置５０を操作するための各種操作ボタン５０３が設けられる。
また、図１６に示すように、画像形成装置５０の筐体５０４の内部には、画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、搬送ローラ５２と、ガイドシャフト５３と、インクジェットカートリッジ５４と、モータ５５と、一対のタイミングプーリ５６とを有する。搬送ローラ５２は、駆動源の駆動力によって回転し、記録媒体としての印刷用紙Ｒを副走査方向に搬送する。ガイドシャフト５３は棒状の部材であり、その軸線が印刷用紙Ｒの主走査方向に平行となるように画像形成装置５０の筐体に固定される。インクジェットカートリッジ５４は、ガイドシャフト５３上をスライドすることによって、印刷用紙Ｒの主走査方向に往復動できる。インクジェットカートリッジ５４は、たとえば、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、黒Ｋのインクを備えたインクタンク５４１（５４１Ｃ，５４１Ｍ，５４１Ｙ，５４１Ｋ）と、これらのインクタンク５４１にそれぞれ設けられた吐出ヘッド５４２（５４２Ｃ，５４２Ｍ，５４２Ｙ，５４２Ｋ）から構成される。一対のタイミングプーリ５６の一方は、モータ５５の回転軸に取り付けられる。そして、一対のタイミングプーリ５６は、印刷用紙Ｒの主走査方向に互いに離れた位置に設けられる。タイミングベルト５７は、一対のタイミングプーリ５６に平行掛けに巻き掛けられ、所定の箇所がインクジェットカートリッジ５４に連結される。

画像形成装置５０の画像読取部５９は、イメージセンサユニット１が読み取った画像を、印刷に適した形式の電気信号に変換する。そして、画像形成装置５０の画像形成部５１は、画像読取部５９のイメージセンサユニット１が変換した電気信号に基づいて、搬送ローラ５２、モータ５５、インクジェットカートリッジ５４を駆動し、印刷用紙Ｒに画像を形成する。このほか、画像形成装置５０の画像形成部５１は、外部から入力された電気信号に基づいて画像を形成することができる。なお、画像形成装置５０のうち、画像形成部５１の構成および動作は、従来公知の各種プリンタと同じ構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。

本発明の実施形態にかかる画像形成装置５０は、画像読取部５９に、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が適用される。このため、原稿Ｐに出射される照射光の照度分布の均一化を図ることができる。

（実施例）
次に、本発明を適用できる実施形態の効果の検証結果について説明する。
実施例に係る照明装置９ａ，９ｂの導光体３ａ，３ｂの拡散パターン３３１ａ，３３１ｂは、光入射面３１に近い側の領域（領域Ａ、領域Ｃ、領域Ｅ）と光入射面３１から遠い側の領域（領域Ｂ、領域Ｄ）とで、寸法が異なる。光入射面３１に近い側の領域における拡散パターン３３１ａは、高さが０．０５ｍｍで幅（主走査方向寸法）が０．１０ｍｍの断面略三角形の凸状に形成される。この領域における拡散パターン３３１ａどうしの間隔は、最大で１．６ｍｍである。
これに対して、比較例にかかる照明装置の導光体の拡散パターンは、光拡散面の全体にわたって同じである。そして、比較例の導光体の拡散パターンは、高さが０．１０ｍｍで幅が０．２０ｍｍの断面略三角形の凸状に形成される。比較例の導光体の拡散パターンどうしの間隔は、最大で３．２ｍｍである。

そして、実施例と比較例のいずれについても、あらかじめ、導光体からＺ方向に所定の距離の位置（以下、基準位置）に配置された白基準板を用いて、主走査方向の全長にわたってイメージセンサの出力が均一になるように補正した。そして、基準位置から導光体に０．５ｍｍ接近した位置に白基準板を配置し、イメージセンサの出力のレベルを測定した。
図１７と図１８は、前述のようにして測定したイメージセンサの出力を示すグラフである。図１７が実施例を示し、図１８が比較例を示す。また、図１７（ａ）と図１８（ａ）は、それぞれ、光入射面の直近（拡散パターンどうしの間隔が最大の部分）における照明強度を抽出して示すグラフである。なお、図１７（ａ）と図１８（ａ）のグラフの縦軸は、イメージセンサの出力値を基準位置における補正後の出力で除算した比である。図１７（ｂ）と図１８（ｂ）は、それぞれ、図１７（ａ）と図１８（ａ）に示す照明強度をフーリエ変換した結果を示すグラフである。

比較例においては、図１８（ａ）に示すように、照明強度が周期的に変動している。そして、図１８（ｂ）に示すように、フーリエ変換された照明強度には、約３．０ｍｍの周期に大きなピークが現れている。この周期は拡散パターンどうしの間隔に等しい。このことから、比較例における照明強度は、拡散パターンに起因して周期的に変動しているといえる。
これに対して、実施例においては、図１７（ａ）に示すように、照明強度の主走査方向の変動が、比較例よりも小さい。そして、図１７（ｂ）に示すように、拡散パターンの周期である１．６ｍｍの周期には、ピークが現れていない。このことから、実施例においては、拡散パターンに起因する照明強度の不均一が生じていないといえる。
以上のとおり、本実施例によれば、拡散パターンに起因する照明強度の不均一を防止できることが確認された。特に、導光体と原稿Ｐとが接近した場合であっても、拡散パターンに起因する照明強度の不均一の発生を防止できることが確認された。

以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、前述の実施形態および実施例は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述の実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。

たとえば、本発明にかかる画像読取装置は、前述の実施形態に記載される構成のイメージスキャナーに限定されるものではない。また、画像形成装置も、インクジェット方式に限定されず、電子写真方式、熱転写方式、ドットインパクト方式などどのような方式であってもよく、前述の実施形態に記載される複合機に限定されるものではない。本発明にかかるイメージセンサユニットが適用される複写機やファクシミリも、本発明の画像読取装置に含まれる。

また、光源と導光体とからなる照明装置を、原稿Ｐに対する反射用光源として用いたが、透過用光源として用いても構わない。

本発明は、イメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットが適用される画像読取装置や画像形成装置（たとえば、イメージスキャナー、ファクシミリ、複写機、複合機など）に有効に利用できるものである。

１：イメージセンサユニット、２：フレーム、３ａ,３ｂ：導光体、４：集光体、５：回路基板、６：光源、７：イメージセンサ、８：導光体カバー、９ａ，９ｂ：照明装置、１０：画像読取装置、３１：光入射面、３４：位置決め部、５０：画像形成装置、５１：画像形成部、５２：搬送ローラ、５３：ガイドシャフト、５４：インクジェットカートリッジ、５５：モータ、５６：一対のタイミングプーリ、５７：タイミングベルト、Ｐ：原稿、Ｏ：読取ライン

Claims (8)

1. 光源と、
   棒状に形成され長手方向の端面が前記光源から発せられる光が入射する入射面である導光体と、
   を有し、
   前記導光体には、光を拡散するための複数のパターンが形成されるとともに、前記入射面に近い第１の領域に形成される前記パターンのうち前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔は、前記第１の領域よりも前記入射面から遠い第２の領域に形成される前記パターンのうちの前記入射面に近い部分に形成される前記パターンどうしの間隔に比較して小さく、かつ、前記第１の領域に形成される前記パターンの寸法は、前記第２の領域に形成される前記パターンの寸法に比較して小さいことを特徴とする照明装置。
2. 前記第１の領域と前記第２の領域のそれぞれにおいて、前記パターンどうしの間隔は前記入射面から離れるにしたがって小さくなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記導光体の長手方向の両方の端面が前記入射面であり、
   前記導光体の長手方向の両端寄りの２つの前記第１の領域に形成される前記パターンは、２つの前記第１の領域どうしの間に位置する前記第２の領域に形成される前記パターンに比較して、寸法が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記導光体の長手方向の一方の端面が前記入射面であり、
   前記一方の端面に近い側の前記第１の領域に形成される前記パターンは、前記一方の端面から遠い側の前記第２の領域に形成される前記パターンに比較して、寸法が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
5. 前記パターンは、外部に向かって光を出射するプリズム構造であり、
   前記パターンから出射した光を反射して前記導光体に入射させる光反射面を有する部材をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 照明装置と、
   前記照明装置から出射されて被照明体で反射した反射光を集光する集光体と、
   前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、
   前記イメージセンサが実装された回路基板と、
   を有し、
   前記照明装置は、請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置である
   ことを特徴とするイメージセンサユニット。
7. イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項６に記載のイメージセンサユニットである
   ことを特徴とする画像読取装置。
8. イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの反射光を読み取る画像読取手段と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項６に記載のイメージセンサユニットである
   ことを特徴とする画像形成装置。

Images