JP2007005860A - Light irradiating unit, image reading mechanism, image reader and image forming apparatus - Google Patents

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松平 新川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light irradiating unit capable of efficiently guiding a light from a light-emitting object such as a light-emitting diode, and illuminating an illumination object; and to provide an image reading mechanism, an image reader, and image forming apparatus. <P>SOLUTION: The light irradiating unit 100 is provided with a light-emitting diode array 110 provided with a light-emitting surface, and a light guide 120 for emitting the light incident from a light receiving surface 121 from an emitting surface 122. The unit 100 enters a light from the diode array 110 from the light-receiving surface 121 of the light guide 120 and emits it from the emitting surface 122. In this unit, a minute air layer (d) is provided between the light-emitting object and the light-receiving surface of the light guide, and the refractive index of the light guide 120 for air is set at √2 or more. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は光照射ユニット、照明機構、画像読取装置及び画像形成装置に係り、特に発光面を備えた発光体の光を導光体の端面より入射し、反対面より射出するタイプの光照射ユニット、画像読取機構、画像読取装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a light irradiation unit, an illumination mechanism, an image reading apparatus, and an image forming apparatus, and in particular, a light irradiation unit of a type in which light from a light emitter having a light emitting surface is incident from an end surface of a light guide and emitted from an opposite surface. The present invention relates to an image reading mechanism, an image reading apparatus, and an image forming apparatus.

原稿に光を照射し、原稿の反射光をCCD、CMOS等で構成される光変換素子により読み取る画像読取装置300は、図15及び図16に示すように、光源として円筒形状のキセノンランプ301を備えて構成しており、キセノンランプ301の照射光をコンタクトガラス302上の原稿Dに照射して原稿Dの反射光をレンズ309を介して光変換素子303に導き、この光変換素子303で電気信号に変換するようにしている。このような画像読取装置300は、前記原稿Dからの反射光を偏向する第1ミラー304を含む第1キャリッジ305、第1ミラー304からの光をさらに偏向する第2ミラー306、第3ミラー307を含む第2キャリッジ308を備え、前記第1キャリッジ305及び第2キャリッジ306は移動し、原稿Dをスキャンする。本例では、第1キャリッジ305には、図16に示すように、キセノンランプ301からの光を反射して照度分布を適正化する反射板310を備えるものとしている   As shown in FIGS. 15 and 16, an image reading apparatus 300 that irradiates light on a document and reads reflected light of the document by a light conversion element composed of a CCD, a CMOS, or the like uses a cylindrical xenon lamp 301 as a light source. The document D on the contact glass 302 is irradiated with the irradiation light of the xenon lamp 301, and the reflected light of the document D is guided to the light conversion element 303 through the lens 309. I am trying to convert it into a signal. Such an image reading apparatus 300 includes a first carriage 305 including a first mirror 304 that deflects reflected light from the document D, a second mirror 306 that further deflects light from the first mirror 304, and a third mirror 307. The first carriage 305 and the second carriage 306 move to scan the document D. In this example, the first carriage 305 is provided with a reflector 310 that reflects light from the xenon lamp 301 to optimize the illuminance distribution, as shown in FIG.

このような画像読取装置300において、原稿面の照度は、主走査方向では、図3(A)に示すように照度ムラが起こらないようにリップルのない照度分布が要求される。また、副走査方向では、図3(B)に示すように、フレア対策として読取範囲以外の照度が小さい照度分布が要求される。   In such an image reading apparatus 300, the illuminance on the original surface is required to have a ripple-free illuminance distribution in the main scanning direction so as not to cause uneven illuminance as shown in FIG. In the sub-scanning direction, as shown in FIG. 3B, an illuminance distribution with a small illuminance outside the reading range is required as a countermeasure against flare.

また、このような画像読取装置にあっては、光源の立ち上がりのスピード、省エネルギー化、長寿命化の要望があり、光源として発光ダイオード(LED)を採用することが検討されている。しかし、点光源とみなせるほど小さい発光面を備える発光ダイオードだけで照明系を構成すると、光量が低下するほか主走査方向に均一な照度分布形状が得られないこととなるため、発光ダイオードからの光を導く導光部材を採用する必要がある。   In addition, in such an image reading apparatus, there are demands for the rising speed of the light source, energy saving, and long life, and the use of a light emitting diode (LED) as the light source is being studied. However, if the illumination system is composed only of light emitting diodes having a light emitting surface that is small enough to be regarded as a point light source, the amount of light is reduced and a uniform illuminance distribution shape cannot be obtained in the main scanning direction. It is necessary to employ a light guide member that guides the light.

すなわち、画像形成装置として、モノクロ、フルカラー、MFP等のデジタル複写機、汎用スキャナー等の高画質を要求している読取装置、アナログ複写機においては、発光ダイオード(LED)等の点光源と導光部材の最適化を計り光を効率よく集め、且つ、均一な照度分布を得る必要がある。   That is, in an image forming apparatus such as a monochrome, full-color, digital copying machine such as an MFP, a reading apparatus that requires high image quality such as a general-purpose scanner, and an analog copying machine, a point light source such as a light emitting diode (LED) and a light guide. It is necessary to optimize the members, collect light efficiently, and obtain a uniform illuminance distribution.

このような要望に対して、以下のような技術が提案されている。特許文献1には、柱状の透光性部材であり、端面を光入射面とし、側面の少なくとも一部を光射出面とする導光体において、該光入射面から入射する光束を制限する絞りを設けたものが記載されている。   In response to such a demand, the following techniques have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 is a light guide that is a column-shaped light-transmitting member having an end surface as a light incident surface and at least a part of a side surface as a light exit surface, and restricts a light beam incident from the light incident surface. Is provided.

特許文献2には、画像面を照明して、その画像面からの光に基づいて読み取った画像情報を、電気信号に変換する画像読取り装置において、光源の光を画像面に照明する手段と、画像面に照射する光量の分布を設定することを可能とする手段と、光源からの光束の進行方向を変換し、画像面を通過した光束を特定の方向へ収束させる機能を持った手段を具備するものが記載されている。   Patent Document 2 illuminates an image surface, and in an image reading apparatus that converts image information read based on light from the image surface into an electrical signal, means for illuminating the light of the light source on the image surface; It has means that can set the distribution of the amount of light that irradiates the image surface, and means that converts the traveling direction of the light beam from the light source and converges the light beam that has passed through the image surface in a specific direction. What to do is described.

特許文献3には、ラインセンサの長手方向である第1の読取方向に沿って原稿をライン状に照射するための細長い形状の読取装置用導光体であって、前記第1の読取方向に対応した前記導光体の長手方向の端面に所定の光源が配置され、該光源からの光を前記第1の読取方向に沿って前記導光体内部を導光して前記原稿を前記ラインセンサの前記第1の読取方向にライン状に照射するための光射出面と、前記光源からの光を前記第1の読取方向に沿って拡散及び/又は反射するために前記第1の読取方向に沿って前記導光体のほぼ全長にわたって設けられた反射部とを有し、少なくとも前記光源に比較的近い一部の前記反射部において、前記光源側から見た場合に該反射部の幅の中心を通る法線が前記反射部を含む辺の中心からずれるように前記反射部を配置すると共に、前記反射部を有する面に対して傾斜した傾斜面を設けたものが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses an elongated light guide for a reading device for irradiating a document in a line along a first reading direction that is a longitudinal direction of a line sensor, in the first reading direction. A predetermined light source is disposed on a corresponding end face in the longitudinal direction of the light guide, and light from the light source is guided in the light guide along the first reading direction so that the document is the line sensor. A light emitting surface for irradiating the first reading direction in a line, and in the first reading direction for diffusing and / or reflecting light from the light source along the first reading direction. And at least a portion of the reflective portion that is relatively close to the light source, when viewed from the light source side, the center of the width of the reflective portion So that the normal passing through the center deviates from the center of the side including the reflection part. With arranging the serial reflective portion, which is provided an inclined surface that is inclined relative to the surface having the reflective portion is described.

特許文献4には、画像原稿を照明する光源と、画像原稿上で反射、散乱された光を結像レンズで光センサに導く光学系より構成されるイメージセンサであって、画像原稿との間にコンタクトガラスを有する光学系において、単色の光源を用い、且つ、照明光源の直下に回折格子を配置することで照明光をして回折格子の透過光と回折光の二つに分け、一方の光がよりコンタクトガラスに沿った光路を伝達され、ミラーにて反射されて片側から画像原稿を照射し、もう一方の光はもう片側から照射されるものが記載されている。 Patent Document 4 discloses an image sensor that includes a light source that illuminates an image original and an optical system that guides light reflected and scattered on the image original to an optical sensor using an imaging lens. In an optical system having a contact glass, a monochromatic light source is used, and a diffraction grating is disposed directly under the illumination light source to illuminate the illumination light and divide the diffraction light into transmitted light and diffracted light. It is described that light is further transmitted through an optical path along the contact glass, is reflected by a mirror, and irradiates the image original from one side, and the other light is irradiated from the other side.

特開2000−48616号公報JP 2000-48616 A 特開2001−109084号公報JP 2001-109084 A 特許第03392117号公報Japanese Patent No. 0392117 実開平05−046169号公報Japanese Utility Model Publication No. 05-046169

このように、発光ダイオードを照明に用いた画像形成装置において、導光部材(導光板)で効率よく、且つ、上記の要求を満たす照度分布を得るように光を導くには、導光部材の構造や配置に工夫をこらし、所望の照明特性を得ることが望まれている。   As described above, in an image forming apparatus using a light emitting diode for illumination, in order to guide light so as to obtain an illuminance distribution that satisfies the above requirements efficiently with a light guide member (light guide plate), It is desired to devise the structure and arrangement to obtain desired illumination characteristics.

そこで本発明は、発光ダイオードのような発光体からの光を効率よく導き、照明対象を照明することができる光照射ユニット、画像読取機構、画像読取装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light irradiation unit, an image reading mechanism, an image reading apparatus, and an image forming apparatus that can efficiently guide light from a light emitter such as a light emitting diode and illuminate an illumination target. To do.

請求項1の発明は、発光面を備える発光体と、一端面である受光面より入射した光を他端面である射出面から射出する導光体とを備え、発光体からの光を導光体の受光面から入射し、射出面から射出する光照明ユニットにおいて、前記発光体と前記導光体の受光面との間に微少な空気層を設けるとともに、前記導光体の空気に対する屈折率を√2以上としたことを特徴とする光照射ユニットである。   The invention of claim 1 includes a light emitter having a light emitting surface and a light guide that emits light incident from a light receiving surface that is one end surface from an exit surface that is the other end surface, and guides light from the light emitter. In a light illumination unit that enters from the light receiving surface of the body and exits from the exit surface, a fine air layer is provided between the light emitting body and the light receiving surface of the light guide, and the refractive index of the light guide to the air Is a light irradiation unit characterized in that √2 or more.

請求項2の発明は、請求項1の光照射ユニットにおいて、前記空気層は光源の発光面と導光部材の入射面とを所定の放射角度以上の光が導光部材の受光面に入射しない条件を満たす寸法、及び離間を備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to the first aspect, the air layer causes the light emitting surface of the light source and the incident surface of the light guide member to be incident on the light receiving surface of the light guide member. It is characterized by having a dimension that satisfies the conditions and a separation.

請求項3の発明は、請求項1または2の光照射ユニットにおいて、導光部材の受光面が光源の発光面と同じ、もしくは、それより大きい形状として形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the light irradiation unit of the first or second aspect, the light receiving surface of the light guide member is formed in the same shape as or larger than the light emitting surface of the light source.

請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの光照射ユニットにおいて、光源として指向性を備えたものを用いることを特徴とした。   The invention of claim 4 is characterized in that in the light irradiation unit according to any one of claims 1 to 3, a light source having directivity is used.

請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの光照射ユニットにおいて、前記空気層の近傍に延在する反射部材を設けたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to any one of the first to fourth aspects, a reflective member extending in the vicinity of the air layer is provided.

請求項6の発明は、請求項1ないし4のいずれかの光照射ユニットにおいて、反射部材を導光部材に取り付けたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to any one of the first to fourth aspects, the reflecting member is attached to the light guide member.

請求項7の発明は、請求項5の光照射ユニットにおいて、光源と導光部材を保持もしくは固定する部品に反射面をなす材質を使用することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the light irradiation unit according to claim 5, wherein a material that forms a reflection surface is used for a component that holds or fixes the light source and the light guide member.

請求項8の発明は、請求項5の光照射ユニットにおいて、光源と導光部材を保持もしくは固定するための部品のうち、光源と導光部材の間の部分を反射面としたことを特徴とする。   The invention of claim 8 is characterized in that, in the light irradiation unit of claim 5, of the parts for holding or fixing the light source and the light guide member, a portion between the light source and the light guide member is used as a reflection surface. To do.

請求項9の発明は、請求項5ないし8のいずれかの光照射ユニットにおいて、導光板に対して、任意の角度を設けて取り付ける反射部材を備えたことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to any of the fifth to eighth aspects, a reflection member is provided that is attached to the light guide plate at an arbitrary angle.

請求項10の発明は、請求項9の光照射ユニットにおいて、前記反射部材は、導光板からの射出光を反射し被照明部材に照射することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to the ninth aspect, the reflecting member reflects the light emitted from the light guide plate and irradiates the illuminated member.

請求項11の発明は、請求項1ないし10のいずれかの光照射ユニットにおいて、発光体は、発光ダイオードであることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to any one of the first to tenth aspects, the light emitter is a light emitting diode.

請求項12の発明は、請求項11の光照射ユニットにおいて、発光体は、発光ダイオードアレイであることを特徴とする。   The invention of claim 12 is the light irradiation unit according to claim 11, wherein the light emitter is a light emitting diode array.

請求項13の発明は、請求項11の光照射ユニットにおいて、導光体は、発光ダイオードアレイの発光ダイオード発光面の延設方向に延設された受光面を備えることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the light irradiation unit according to the eleventh aspect, the light guide includes a light receiving surface extending in the extending direction of the light emitting diode light emitting surface of the light emitting diode array.

請求項14の発明は、請求項13または14のである光照射ユニットにおいて、導光体は、所定幅寸法の射出面を備え、幅方向に連続した光を射出することを特徴とする。   The invention of claim 14 is the light irradiation unit according to claim 13 or 14, wherein the light guide has an emission surface with a predetermined width dimension and emits light that is continuous in the width direction.

請求項15の発明は、原稿面に光を照射し、原稿からの反射光を光変換素子で電気信号に変換することで原稿の画像情報を読み取る照明機構において、請求項1ないし14のいずれかの光照射ユニットを備えたことを特徴とする照明機構である。   According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an illumination mechanism that reads image information of a document by irradiating the document surface with light and converting reflected light from the document into an electrical signal by a light conversion element. It is the illumination mechanism characterized by including the light irradiation unit.

請求項16の発明は請求項15の照明機構を搭載したことを特徴とする画像読取装置である。   A sixteenth aspect of the present invention is an image reading apparatus including the illumination mechanism according to the fifteenth aspect.

請求項17の発明は、請求項16の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。   A seventeenth aspect of the invention is an image forming apparatus including the image reading device of the sixteenth aspect.

本発明に係る は、 という効果がある。   The present invention has the following effects.

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments as the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す断面図、図2は図1に示した画像読取装置の拡大断面図、図3は図2に示した画像読取装置の画像読取機構を示す断面図である   1 is a sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the image reading apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an image reading mechanism of the image reading apparatus shown in FIG. It is sectional drawing which shows

本実施例の画像形成装置10は、その主な構成としては、原稿を読み取る読取ユニット11、画像を形成する画像形成部12、自動原稿搬送装置(ADF)13、ADF13から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ14、給紙カセット15ないし18を備える給紙部19、記録用紙をスタックする排紙部(排紙トレイ20)により構成してある。   The image forming apparatus 10 according to the present exemplary embodiment mainly includes a reading unit 11 that reads a document, an image forming unit 12 that forms an image, an automatic document feeder (ADF) 13, and documents sent from the ADF 13. A document discharge tray 14, a sheet feed unit 19 including sheet cassettes 15 to 18, and a sheet discharge unit (discharge tray 20) for stacking recording sheets are configured.

そして、ADF13の原稿台21上に原稿Dをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Dがピックアップローラ22の回転により矢印B1方向へ送り出され、原稿搬送ベルト23の回転により、画像読取ユニット11に固定されたコンタクトガラス24上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス24上に載置された原稿Dの画像は、画像形成部12とコンタクトガラス24の間に位置する読取装置25によって読み取る。読取装置25は、コンタクトガラス24上の原稿Dを照明する光照射ユニット100、原稿画像を結像する光学系26、レンズ27、原稿画像を結像させるCCD等からなる光電変換素子28を備える。画像読み取り終了後、原稿Dを原稿搬送ベルト23の回転により矢印B2方向へ搬送して原稿排紙トレイ14上へ排出する。このように、原稿Dを1枚ずつコンタクトガラス24上へ給送して原稿画像を画像読取ユニット11によって読み取る。   Then, when the document D is set on the document table 21 of the ADF 13 and an operation on an operation unit (not shown), for example, a press operation of a print key is performed, the uppermost document D is sent out in the direction of the arrow B1 by the rotation of the pickup roller 22. Then, by the rotation of the document conveying belt 23, the paper is fed onto the contact glass 24 fixed to the image reading unit 11 and stops there. The image of the document D placed on the contact glass 24 is read by the reading device 25 positioned between the image forming unit 12 and the contact glass 24. The reading device 25 includes a light irradiation unit 100 that illuminates the document D on the contact glass 24, an optical system 26 that forms an image of the document, a lens 27, and a photoelectric conversion element 28 that includes a CCD that forms an image of the document. After the image reading is completed, the document D is transported in the direction of the arrow B2 by the rotation of the document transport belt 23 and discharged onto the document discharge tray 14. In this way, the document D is fed one by one onto the contact glass 24 and the document image is read by the image reading unit 11.

一方、画像形成部12の内部には、像担持体である感光体30が配置してある。感光体30は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置31によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット32からは、原稿読取装置25によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Lを照射し、帯電させた感光体30の表面をこのレーザ光Lで露光し、これによって感光体30の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置33を通るとき、対向する転写装置34によって感光体30と転写装置34の間に給送された記録媒体Pに転写する。トナー像転写後の感光体30の表面は、クリーニング装置35によって清掃する。   On the other hand, inside the image forming unit 12, a photoconductor 30 as an image carrier is disposed. The photosensitive member 30 is driven to rotate clockwise in the drawing, and the surface is charged to a predetermined potential by the charging device 31. Further, the writing unit 32 emits a laser beam L that is light-modulated in accordance with image information read by the document reading device 25, and the charged surface of the photosensitive member 30 is exposed with the laser beam L. An electrostatic latent image is formed on the surface of the body 30. When the electrostatic latent image passes through the developing device 33, the electrostatic latent image is transferred to the recording medium P fed between the photosensitive member 30 and the transfer device 34 by the opposing transfer device 34. The surface of the photoconductor 30 after the toner image is transferred is cleaned by a cleaning device 35.

画像形成部12の下部に配置した複数の給紙カセット15ないし18には、紙等の記録媒体Pを収容してあり、いずれかの給紙カセット15ないし18から記録媒体Pを矢印B3方向へ送り出し、その記録媒体Pの表面に、上述のように感光体30の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Pを矢印B4で示すように画像形成部12内の定着装置36を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Pの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置36を通った記録媒体Pを排出ローラ対37によって搬送し、矢印B5で示すように排紙トレイ20へ排出し、スタックする。   A plurality of paper feed cassettes 15 to 18 arranged below the image forming unit 12 contain recording media P such as paper, and the recording media P is fed from any of the paper feed cassettes 15 to 18 in the direction of arrow B3. The toner image formed on the surface of the photoreceptor 30 as described above is transferred onto the surface of the recording medium P. Next, the recording medium P is passed through the fixing device 36 in the image forming unit 12 as indicated by an arrow B4, and the toner image transferred to the surface of the recording medium P by the action of heat and pressure is fixed. The recording medium P that has passed through the fixing device 36 is conveyed by the discharge roller pair 37, discharged to the discharge tray 20 as indicated by an arrow B5, and stacked.

以下本例に係る画像読取装置25について説明する。画像読取装置25は図2に示すように、光源として光照射ユニット100を備えている。画像読取装置25はこの光照射ユニット100からの照射光をコンタクトガラス24上の原稿Dに照射して原稿Dの反射光をレンズ27を介して光変換素子28に導き、この光変換素子28で電気信号に変換する。この画像読取装置25は、光照射ユニット100と前記原稿Dからの反射光を偏向する第1ミラー101を含む第1キャリッジ29、第1ミラー101からの光をさらに偏向する第2ミラー201、第3ミラー202を含む第2キャリッジ200を備え、前記第1キャリッジ29及び第2キャリッジ200は所定の移動を行い、原稿Dをスキャンする。   Hereinafter, the image reading device 25 according to this example will be described. As shown in FIG. 2, the image reading device 25 includes a light irradiation unit 100 as a light source. The image reading device 25 irradiates the light D from the light irradiation unit 100 onto the document D on the contact glass 24 and guides the reflected light of the document D to the light conversion element 28 via the lens 27. Convert to electrical signal. The image reading device 25 includes a first carriage 29 including a light irradiation unit 100 and a first mirror 101 that deflects reflected light from the document D, a second mirror 201 that further deflects light from the first mirror 101, and a second mirror 201. A second carriage 200 including three mirrors 202 is provided, and the first carriage 29 and the second carriage 200 perform a predetermined movement to scan the document D.

光照射ユニット100は、図3及び図4に示すように、発光体である発光ダイオードアレイ110と、導光体120と、基盤130と、反射体140とを備える。発光体は多数のトップビュータイプの白色発光ダイオード111を一列に配列して形成した発光ダイオードアレイ110を基盤130上に配置して構成している。また導光体120は、前記発光ダイオードアレイ110の発光面112に対して微少寸法の空気層dを隔て配置した略直方形状の略立方体形状の光学プラスチック製部材である。導光体120は前記発光面112に対向して白色光が入射する受光面121と、入射した光が射出する射出面122と、内部を進む光を導光体内に全反射する側面123,124とを備える。反射体140は前記導光体120の射出面122に対向した反射面141を備える。   As shown in FIGS. 3 and 4, the light irradiation unit 100 includes a light emitting diode array 110 that is a light emitter, a light guide 120, a base 130, and a reflector 140. The light emitter is configured by arranging a light emitting diode array 110 formed by arranging a number of top view type white light emitting diodes 111 in a line on a substrate 130. The light guide 120 is a substantially rectangular optical plastic member having a substantially rectangular shape and having an air layer d having a minute dimension spaced from the light emitting surface 112 of the light emitting diode array 110. The light guide 120 is opposed to the light emitting surface 112 and receives a light receiving surface 121 on which white light enters, an exit surface 122 on which the incident light exits, and side surfaces 123 and 124 that totally reflect the light traveling inside the light guide. With. The reflector 140 includes a reflecting surface 141 that faces the exit surface 122 of the light guide 120.

本例において、導光体120を構成する光学プラスチックは、その屈折率が√2以上のものが使用され、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が採用される。屈折率を√2以上としたのは以下の理由による。   In this example, as the optical plastic constituting the light guide 120, one having a refractive index of √2 or more is used, and for example, an acrylic resin, a polycarbonate resin, or the like is employed. The reason why the refractive index is set to √2 or more is as follows.

図5に示すように、一般に発光ダイオード(LED)からの照射光は放射角度が大きくなればなるほど相対光度は小さくなるが、−90°から90°の範囲で発光している。この照射光を被照射面に向けて導くために導光部材を用いている状態を図6に示す。いま、導光部材をガラス、樹脂等といった透明な部材とし、導光部材側面で全ての光が全反射する場合の透過率を考える。すると図7に示すように、起こりうる最大入射角は90°であるから、入射角をθ1=90°、その屈折角をθ2、屈折率をnとすると、1×sin90=n×sinθ2の関係が成り立つ。この最大入射角の光が、側面で屈折しなければ全ての光が全反射することになるので、θ4=90°の場合を考えると、n×sinθ3=1×sin90の関係となる。この2式から、θ2=θ3=45°となり、透過率nが1/sin45°=√2以上であれば、図7のように入射した光は側面で屈折しないことになる。したがって、側面を蒸着などにより反射面に加工したり、別途、反射部材を用いたりしなくても、入射した光は全て照射面に到達する。   As shown in FIG. 5, generally, the light emitted from the light emitting diode (LED) emits light in the range of −90 ° to 90 °, although the relative luminous intensity decreases as the radiation angle increases. FIG. 6 shows a state in which the light guide member is used to guide the irradiation light toward the irradiated surface. Consider the transmittance when the light guide member is a transparent member such as glass or resin and all light is totally reflected on the side surface of the light guide member. Then, as shown in FIG. 7, since the maximum incident angle that can occur is 90 °, if the incident angle is θ1 = 90 °, the refraction angle is θ2, and the refractive index is n, then 1 × sin90 = n × sinθ2. Holds. If the light having the maximum incident angle is not refracted on the side surface, all the light is totally reflected. Therefore, considering the case of θ4 = 90 °, the relationship is n × sin θ3 = 1 × sin90. From these two formulas, if θ2 = θ3 = 45 ° and the transmittance n is 1 / sin 45 ° = √2 or more, the incident light is not refracted on the side as shown in FIG. Therefore, all incident light reaches the irradiation surface without processing the side surface into a reflection surface by vapor deposition or the like, or using a separate reflection member.

また、本例では、図3、図5、図8及び図9に示すように、前記導光体120の受光面121と白色発光ダイオード111の発光面112との間には微少な空気層dを形成している。この空気層dは、110の発光特性により定めることができる。すなわち、図14に示すように、発光ダイオードの種類によりその発光特性は異なるため、この発光特性に、導光体120の厚さtに応じて空気層dの寸法を設定する。図15(A)は発光のピークが鈍い場合、同(B)は発光特性が鋭い場合を示している。本例では、発光量が少ない(発光面と放射方向となす角度が小さい)所定の放射角度、例えば最大放射量の50%以上の光だけを導光体120内に導くため設定される所定の寸法としている。尚この放射量の基準値は任意に設定することができる。このようにすることにより、その放射角度未満の光のみを原稿面に到達させることができ、フレア成分を低減できる。尚、白色発光ダイオード111の発光面112は小さいが、微視的には図9に示すように面発光していると考えられるから、発光面112の寸法より導光体120の受光面121を大きくすることが望ましい。   In this example, as shown in FIGS. 3, 5, 8, and 9, a small air layer d is formed between the light receiving surface 121 of the light guide 120 and the light emitting surface 112 of the white light emitting diode 111. Is forming. The air layer d can be determined by the light emission characteristics of 110. That is, as shown in FIG. 14, since the light emission characteristics differ depending on the type of the light emitting diode, the dimension of the air layer d is set in accordance with the thickness t of the light guide 120 for the light emission characteristics. FIG. 15A shows a case where the emission peak is dull, and FIG. 15B shows a case where the emission characteristic is sharp. In this example, the light emission amount is small (the angle formed between the light emitting surface and the radiation direction is small), for example, a predetermined radiation angle set to guide only light of 50% or more of the maximum radiation amount into the light guide 120. Dimension. The reference value of the radiation amount can be set arbitrarily. In this way, only light with a radiation angle less than that can reach the document surface, and flare components can be reduced. The light emitting surface 112 of the white light emitting diode 111 is small, but microscopically, it is considered that the light emitting surface 112 emits light as shown in FIG. It is desirable to enlarge it.

また、本発明では、入射する発光ダイオードアレイ110からの光を最大限導光体120に導きたい場合には、図10に示すように、発光ダイオードアレイ110と導光体120との間に導光部材の間の空間にミラー等の反射部材151を設けることができる。このように反射部材151を設けることにより、損失してしまう光を導光部材の入射面に到達させることができる。この際、反射部材151は発光ダイオードアレイ110の発光面を超えて延設することが、光の漏れを防止する観点から望ましい。   Further, in the present invention, when it is desired to guide the light from the incident light emitting diode array 110 to the light guide 120 as much as possible, the light is guided between the light emitting diode array 110 and the light guide 120 as shown in FIG. A reflecting member 151 such as a mirror can be provided in the space between the optical members. By providing the reflection member 151 in this manner, the light that is lost can reach the incident surface of the light guide member. At this time, it is desirable that the reflecting member 151 extends beyond the light emitting surface of the light emitting diode array 110 from the viewpoint of preventing light leakage.

また、反射部材を設ける場合、発光ダイオードアレイ110と導光体120との接続部材を兼ねさせることが部品点数、コストの低減の観点から好ましい。すなわち、図11に示すように反射部材152を発光ダイオードアレイ110に導光体120を取り付ける部材を兼ねることができる。 Moreover, when providing a reflection member, it is preferable from a viewpoint of a reduction in a number of parts and cost to make it serve as the connection member of the light emitting diode array 110 and the light guide 120. FIG. That is, as shown in FIG. 11, the reflecting member 152 can also serve as a member for attaching the light guide 120 to the light emitting diode array 110.

また、図13に示すように、反射部材153を発光ダイオードアレイ110に向て開く角度に設定することができる。このように設定すると、放射角度の大きい(白色発光ダイオードの発光面に対して放射角度が浅い)光(図13中波線で示した)は導光部材に入射しないようにすることができる。本例によれば、放射角度の大きい、フレア成分を排除することができる。   Further, as shown in FIG. 13, the reflection member 153 can be set at an angle that opens toward the light emitting diode array 110. By setting in this way, it is possible to prevent light (shown by a wavy line in FIG. 13) having a large radiation angle (a radiation angle is shallow with respect to the light emitting surface of the white light emitting diode) from entering the light guide member. According to this example, a flare component having a large radiation angle can be eliminated.

また、本例では反射体140の反射面141の大きさ、取付け位置、取付け角度を選択することにより、導光体120の射出面122から射出される光のうち有害なものを排除することができる。すなわち、図12に示すように、射出面122から浅い角度で出射された光(フレア:図12中波線で示した)は反射体140で吸収され、原稿Dに照射されることがなくなる。   Further, in this example, by selecting the size, mounting position, and mounting angle of the reflecting surface 141 of the reflector 140, harmful light out of the light exiting surface 122 of the light guide 120 can be eliminated. it can. That is, as shown in FIG. 12, light emitted from the exit surface 122 at a shallow angle (flare: indicated by a wavy line in FIG. 12) is absorbed by the reflector 140 and is not irradiated on the document D.

尚、上記例では発光ダイオードとしてトップビュータイプのものを使用した例を示したが、図14に示すように発光ダイオードとしてサイドビュータイプのものを使用することができる。この場合白色発光ダイオード211の発光面212の方向が導光体120に向くよう基盤230の取付け状態が設定されている。   In the above example, a top view type light emitting diode is used, but a side view type light emitting diode can be used as shown in FIG. In this case, the mounting state of the base 230 is set so that the direction of the light emitting surface 212 of the white light emitting diode 211 faces the light guide 120.

また、上記各例に示した光照射ユニット100は上述した形式の画像形成装置のほか、他の形式の画像形成装置、モノクロ、フルカラー、MFP等のデジタル複写機、汎用スキャナー等、アナログ複写機に使用することができる。   In addition to the image forming apparatus of the above-described type, the light irradiation unit 100 shown in each of the above examples can be applied to other types of image forming apparatuses, digital copiers such as monochrome, full color, MFP, analog scanners such as general-purpose scanners, etc. Can be used.

実施例に係る画像形成装置の概略構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an image forming apparatus according to an embodiment. 図1に示した画像形成装置に使用する画像読取装置の概略構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an image reading apparatus used in the image forming apparatus illustrated in FIG. 1. 図2に示した画像読取装置に使用する光照射ユニットの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light irradiation unit used for the image reading apparatus shown in FIG. 図3に示した光照射ユニットの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the light irradiation unit shown in FIG. 発光ダイオードの発光特性と、導光体の位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the light emission characteristic of a light emitting diode, and the positional relationship of a light guide. 導光体の屈折率を決めるための説明図である。It is explanatory drawing for determining the refractive index of a light guide. 導光体の屈折率を決めるための説明図である。It is explanatory drawing for determining the refractive index of a light guide. 導光体の寸法と配置位置を説明する図である。It is a figure explaining the dimension and arrangement position of a light guide. 導光体の寸法と配置位置を説明する図である。It is a figure explaining the dimension and arrangement position of a light guide. 光照射ユニットに反射部材を設けた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which provided the reflection member in the light irradiation unit. 光照射ユニットに反射部材を設けた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which provided the reflection member in the light irradiation unit. 光照射ユニットに他のタイプの反射体を設けた状態の光の反射状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the reflective state of the light of the state which provided the other type of reflector in the light irradiation unit. 光照射ユニットに他のタイプの反射体を設けた状態の光の反射状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the reflective state of the light of the state which provided the other type of reflector in the light irradiation unit. 光反射ユニットに反射体を設けたときの射出光の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the emitted light when a reflector is provided in the light reflection unit. 異なる特性の発光ダイオードの発光特性を示す図である。It is a figure which shows the light emission characteristic of the light emitting diode of a different characteristic. 従来の画像読取装置の概略構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional image reading apparatus. 従来の光照射ユニットの構成を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the structure of the conventional light irradiation unit. 画像読取装置の光照射ユニットの配光特性を示す図である。It is a figure which shows the light distribution characteristic of the light irradiation unit of an image reading apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10:画像形成装置
11:読取ユニット
12:画像形成部
13、ADF13:自動原稿搬送装置(ADF)
14:原稿排紙トレイ
15、16,17,18:給紙カセット
19:給紙部
20:排紙トレイ
21:原稿台
22:ピックアップローラ
23:原稿搬送ベルト
24:コンタクトガラス
25:画像読取装置
26:光学系
27:レンズ
28:光電変換素子
28:光変換素子
29:第1キャリッジ
30:感光体
31:帯電装置
32:ユニット
33:現像装置
34:転写装置
35:クリーニング装置
36:定着装置
37:排出ローラ対
100:光照射ユニット
101:第1ミラー
110:発光ダイオードアレイ
111:発光ダイオードアレイ
112:発光面
120:導光体
121:受光面
122:射出面
123,124:側面
130:基盤
140:反射体
141:反射面
151:反射部材
152:反射部材
153:反射部材
201:第2ミラー
202:第3ミラー
211:白色発光ダイオード
212:発光面
230:基盤
300:画像読取装置
301:キセノンランプ
302:コンタクトガラス
303:光変換素子
304:第1ミラー

10: Image forming apparatus 11: Reading unit 12: Image forming unit 13, ADF 13: Automatic document feeder (ADF)
14: Document discharge trays 15, 16, 17, 18: Paper feed cassette 19: Paper feed unit 20: Paper discharge tray 21: Document table 22: Pickup roller 23: Document transport belt 24: Contact glass 25: Image reading device 26 : Optical system 27: Lens 28: Photoelectric conversion element 28: Light conversion element 29: First carriage 30: Photoconductor 31: Charging device 32: Unit 33: Developing device 34: Transfer device 35: Cleaning device 36: Fixing device 37: Discharge roller pair 100: light irradiation unit 101: first mirror 110: light emitting diode array 111: light emitting diode array 112: light emitting surface 120: light guide 121: light receiving surface 122: exit surface 123, 124: side surface 130: base 140: Reflector 141: Reflecting surface 151: Reflecting member 152: Reflecting member 153: Reflecting member 201: Second mirror 202: First 3 mirror 211: white light emitting diode 212: light emitting surface 230: substrate 300: image reading device 301: xenon lamp 302: contact glass 303: light conversion element 304: first mirror

Claims (17)

発光面を備える発光体と、一端面である受光面より入射した光を他端面である射出面から射出する導光体とを備え、発光体からの光を導光体の受光面から入射し、射出面から射出する光照明ユニットにおいて、
前記発光体と前記導光体の受光面との間に微少な空気層を設けるとともに、前記導光体の空気に対する屈折率を√2以上としたことを特徴とする光照射ユニット。
A light emitter having a light emitting surface, and a light guide that emits light incident from the light receiving surface that is one end surface from the light emitting surface that is the other end surface, and the light from the light emitter is incident from the light receiving surface of the light guide. In the light illumination unit that emits from the exit surface,
A light irradiation unit characterized in that a minute air layer is provided between the light emitter and the light receiving surface of the light guide, and the refractive index of the light guide with respect to the air is √2.
前記空気層は光源の発光面と導光部材の入射面とを所定の放射角度以上の光が導光部材の受光面に入射しない条件を満たす寸法、及び離間を備えることを特徴とする請求項1の光照射ユニット。 The air layer is provided with a size and a distance that satisfy a condition that light having a predetermined radiation angle or more does not enter the light receiving surface of the light guide member between the light emitting surface of the light source and the light incident surface of the light guide member. 1 light irradiation unit. 導光部材の受光面が光源の発光面と同じ、もしくは、それより大きい形状として形成されていることを特徴とする請求項1または2の光照射ユニット。 3. The light irradiation unit according to claim 1, wherein the light receiving surface of the light guide member is formed in the same shape as or larger than the light emitting surface of the light source. 光源として指向性を備えたものを用いることを特徴とした請求項1ないし3のいずれかの光照射ユニット。 4. The light irradiation unit according to claim 1, wherein a light source having directivity is used. 前記空気層の近傍に延在する反射部材を設けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの光照射ユニット。 The light irradiation unit according to claim 1, further comprising a reflection member extending in the vicinity of the air layer. 反射部材を導光部材に取り付けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの光照射ユニット。 The light irradiation unit according to claim 1, wherein the reflection member is attached to the light guide member. 光源と導光部材を保持もしくは固定する部品に反射面をなす材質を使用することを特徴とする請求項5の光照射ユニット。 6. The light irradiation unit according to claim 5, wherein a material that forms a reflection surface is used for a component that holds or fixes the light source and the light guide member. 光源と導光部材を保持もしくは固定するための部品のうち、光源と導光部材の間の部分を反射面としたことを特徴とする請求項5の光照射ユニット。 6. The light irradiation unit according to claim 5, wherein, of the components for holding or fixing the light source and the light guide member, a portion between the light source and the light guide member is used as a reflection surface. 導光板に対して、任意の角度を設けて取り付ける反射部材を備えたことを特徴とする請求項5ないし8のいずれかの光照射ユニット。 The light irradiation unit according to claim 5, further comprising a reflection member that is attached to the light guide plate at an arbitrary angle. 前記反射部材は、導光板からの射出光を反射し被照明部材に照射することを特徴とする請求項9の光照射ユニット。 The light irradiation unit according to claim 9, wherein the reflection member reflects the light emitted from the light guide plate and irradiates the illuminated member. 発光体は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかの光照射ユニット。 The light emitting unit according to claim 1, wherein the light emitter is a light emitting diode. 発光体は、発光ダイオードアレイであることを特徴とする請求項11の光照射ユニット。 The light emitting unit according to claim 11, wherein the light emitter is a light emitting diode array. 導光体は、発光ダイオードアレイの発光ダイオード発光面の延設方向に延設された受光面を備えることを特徴とする請求項11の光照射ユニット。 12. The light irradiation unit according to claim 11, wherein the light guide includes a light receiving surface extending in an extending direction of the light emitting diode light emitting surface of the light emitting diode array. 導光体は、所定幅寸法の射出面を備え、幅方向に連続した光を射出することを特徴とする請求項13または14の光照射ユニット。 15. The light irradiation unit according to claim 13, wherein the light guide has an emission surface having a predetermined width dimension and emits light that is continuous in the width direction. 原稿面に光を照射し、原稿からの反射光を光変換素子で電気信号に変換することで原稿の画像情報を読み取る照明機構において、請求項1ないし14のいずれかの光照射ユニットを備えたことを特徴とする照明機構。   15. An illumination mechanism for reading image information of a document by irradiating the document surface with light and converting reflected light from the document into an electrical signal by a light conversion element, comprising the light irradiation unit according to claim 1. An illumination mechanism characterized by that. 請求項15の照明機構を搭載したことを特徴とする画像読取装置。 An image reading apparatus comprising the illumination mechanism according to claim 15. 請求項16の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

An image forming apparatus comprising the image reading apparatus according to claim 16.

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