JP3997124B2

JP3997124B2 - 画像読取装置の照明装置

Info

Publication number: JP3997124B2
Application number: JP2002245758A
Authority: JP
Inventors: 雅史河内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP2004085824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、スキャナ等における画像読取装置の原稿照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、スキャナ等における画像読取装置は、読み取り対象である原稿を照明するための原稿照明装置を有している。原稿照明装置の光源は、原稿幅（主走査方向）の照明を行うことから所定の長さの長尺光源である必要がある。従来、原稿照明装置の光源としては、ハロゲンランプ，蛍光灯，Ｘｅランプ等が使用されてきた。
【０００３】
ところで、近年、各種ＯＡ機器においても環境対策が要求され、画像読取装置においても、より低消費電力化することが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原稿照明装置の光源として従来使用されてきた上記のランプ類は、いずれもフィラメント発光や放電発光を原理としているため、発光効率にも限界があり、より低消費電力の新しいタイプの長尺光源が求められている。
【０００５】
本発明は、従来の原稿照明装置における上述の問題を解決し、より低消費電力の光源を備える原稿照明装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、原稿走査型画像読取装置の走行体に搭載され、読み取り対象物に光を照射するための照明装置において、複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を読取対象に向けて列状に配置し、前記各紫外線発光ＬＥＤ素子の上面に、素子上面を覆い当該照明装置の長手方向とこれに直交する短手方向で共に曲面形状を有して前記長手方向の曲率半径が前記短手方向の曲率半径よりも大きくなっている読取対象に向いた第１の凸レンズとしての被覆面を設けるとともに、前記第１の凸レンズとしての被覆面の上方で読取対象と前記ＬＥＤ素子との間に、前記各紫外線発光ＬＥＤ素子からの光を読取対象面に集光させる読取対象に向いた第２の凸レンズとしての蛍光体が塗布された透明板を配置したことを特徴とする画像読取装置の照明装置により解決される。
【０００７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を千鳥状に配置することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記紫外線発光ＬＥＤ素子は、前記透明板上における紫外線照射領域が隣接する前記ＬＥＤ素子の紫外線照射領域と重なるように配置されていることを提案する。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記紫外線発光ＬＥＤ素子が金属性基板に搭載されることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、少なくとも前記紫外線発光ＬＥＤ素子、該ＬＥＤ素子が搭載される基板及び前記透明板を封止部材により一体的に封止することを提案する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、一般的な原稿読取装置の主要構成を示す断面図である。この図に示す原稿読取装置１００は、装置上面にコンタクトガラス１０１を配置している。そして、コンタクトガラス１０１下方の装置内には、第１及び第２走行体１０４，１０５、レンズ１０８、固体撮像素子（ＣＣＤ）１０９等が配設されている。
【００１２】
第１走行体１０４は照明手段１０２とミラー１０３を支持しており、第２走行体１０５は二つのミラー１０６，１０７を支持している。この第１及び第２走行体１０４，１０５は、コンタクトガラス１０１の下方で図の左右方向に移動可能に設けられており、第２走行体１０５は第１走行体１０４の１／２の速度で移動するようになっている。これらの走行体１０４，１０５が移動しながらコンタクトガラス１０１上の原稿画像を走査する。原稿走査時に、照明手段１０２により照明された原稿の反射光は、ミラー１０３，１０６，１０７に反射し、レンズ１０８を介してＣＣＤ１０９に入射して電気信号に変換される。読み込まれた原稿画像のデータはデジタル信号として適宜処理され、ファクシミリ機能により遠隔地へ送られたり、複写機やプリンタ等の画像形成装置で印刷される。なお、このデータをコンピュータに取り込み、画像処理して適宜利用することもできる。
【００１３】
なお、図１では、照明手段１０２をランプ状の丸型断面で示してあるが、本願発明では、原稿照明用の光源として、以下に説明するような、紫外線発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた光源を用いるものである。
【００１４】
図２は、本願発明に係る原稿照明装置に用いる紫外線発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた光源の構成を示す側面図である。この図において、ＬＥＤチップ１１の上方には、蛍光体１３を塗布した透明板（ガラス等）１２が配置されている。例えば、窒化インジウムガリウム系材料を用いたＬＥＤチップ１１からは紫外発光が得られる。ＬＥＤ１１から発した紫外光ＵＶが蛍光体１３に当たると、蛍光体は可視光発光をする。蛍光体１３の発光色は数タイプの蛍光体のブレンドによりある程度自在に作ることができる。
【００１５】
図３は、本願発明に係る原稿照明装置の一実施例を示す斜視図である。図３（ａ）のものは、複数のＬＥＤ１１を一列に並べたもので、図３（ｂ）のものは、複数のＬＥＤ１１を二列に並べたものである。
【００１６】
この図に示すように、ガラスエポキシ基板などの配列基板１４上にＬＥＤ１１を一列または二列に並べ、配列基板１４上に通電パターンを形成する。これらの上方（図における上方）には、蛍光体を塗布した透明板１２が配置されている。図２で説明したように、並べられたＬＥＤ１１から出た紫外線（ＵＶ）が透明板１２（の蛍光体）に当ると、透明板１２が可視光（ＶＲ）で発光し、ＬＥＤ配列方向に長さを有する長尺光源（線状光源）１０Ａ又は１０Ｂが得られる。なお、図３（ｂ）では透明板１２の図示を省略している。ここではＬＥＤ１１を一列または二列に並べた例を紹介したが、ＬＥＤ１１を３列以上の複数列に配置することも可能である。
【００１７】
紫外線発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた光源は、従来のランプ光源に比べて発光効率に優れ、原稿照明装置の低消費電力化を図ることができる。図３で説明したように、列状に並べた紫外線発光ＬＥＤの紫外光を受けて長方形の透明板１２に塗布された蛍光体１３が可視光発光するので、原稿照明に必要な線状の照明光（長尺光源）を得ることができる。
【００１８】
図４は、原稿照明装置の第２実施例を示す斜視図である。この図に示すものは、複数のＬＥＤ１１を千鳥状に並べたものである。図４（ａ）の光源２０Ａは、二列のＬＥＤ１１を千鳥状に配置したものであり、図４（ｂ）の光源２０Ｂは、三列のＬＥＤ１１を千鳥状に配置したものである。なお、四列以上のＬＥＤを千鳥状に配置することもできる。また、図４（ａ）のものを一列の千鳥状配置と見なせば、二列の千鳥状配置（別の見方で言えば、四列のＬＥＤ１１を千鳥状に配置したもの）あるいは三列以上の千鳥状配置とすることもできる。
【００１９】
さて、図４に示すように、複数のＬＥＤ１１を千鳥状に配列することにより、図３の実施例に比べてＬＥＤを密に配置することができ、ＬＥＤ間の光量低下を防ぐことができる。このため、ＬＥＤ間の光量（紫外線光量）が少ないことによる可視光発光のムラを防ぐことができ、可視光（ＶＲ）の光量も多く得ることができる。
【００２０】
図５は、原稿照明装置の第３実施例を示す斜視図である。この図に示す光源３０は、ＬＥＤによる紫外線照射領域が重なるように、ＬＥＤ１１を配置したものである。
【００２１】
すなわち、図５に示すように、隣接するＬＥＤ１１から照射される紫外線（ＵＶ）は、透明板１２の下面（図における下面）に破線の丸印で示したように、照射領域が互いに重なるようになっている。このため、ＬＥＤ間での光量低下がなく、可視光発光のムラを防ぐことができ、可視光（ＶＲ）の光量も多く得ることができる。また、少ない列数でも可視光（ＶＲ）の光量を多く得ることができる。なお、この図ではＬＥＤ１１を一列に並べた例を紹介したが、ＬＥＤによる紫外線照射領域が重なるように、ＬＥＤ１１を２列以上の複数列に配置することも可能である。また、それらのＬＥＤ１１を千鳥状配置とすることも可能である。
【００２２】
図６は、原稿照明装置の第４実施例を示す斜視図である。図６（ａ）は光源４０の正面図、図６（ｂ）は側面図である。
図６に示すように、光源４０のＬＥＤ４１は、素子上面を覆う凸曲面のレンズ（被覆面）の曲率半径が長手方向（画像読取装置の主走査方向）と短手方向（副走査方向）で異なっており、長手方向の曲率半径Ｒ２が短手方向の曲率半径Ｒ１よりも大きくなっている。これにより、ＬＥＤ４１から照射される紫外線は、レンズの長辺方向に緩やかに広がった照射領域となり、レンズの短辺方向では長辺方向よりも集光するように構成されている。このため、列方向（主走査方向）では隣接するＬＥＤとの照射領域の重なり部が得やすくなり、ＬＥＤ同士の間隔（長手方向）が離れていてもＬＥＤ間の光量低下を防ぎやすい。これにより、ムラが無く光量の大きい線状光源を容易に得ることができる。なお、図中の符号Ｇは原稿である。
【００２３】
図６に示すＬＥＤ４１を複数列に並べることも、また、千鳥状配置とすることも可能である。
【００２４】
図７は、原稿照明装置の第５実施例を示す側面図である。
この図に示すように、本例の光源５０においては、ＬＥＤ１１からの紫外線（ＵＶ）が照射される透明板（図示しない蛍光体が塗布されている）として、レンズ状に形成された透明板５２を使用している。このレンズ状透明板５２によって、ＬＥＤ１１からの紫外線（ＵＶ）を受けて発光した可視光（ＶＲ）は、原稿面（原稿Ｇの下面）に集光される。図では１つのＬＥＤ１１しか示していないが、ＬＥＤ１１は原稿幅方向（主走査方向）に複数が一列に並べられたものである。また、ＬＥＤ１１を複数列に並べることも、千鳥状に配置することもできる。さらには、ＬＥＤとして図６のＬＥＤ４１を用いることもできる。
【００２５】
本実施例においては、レンズ状透明板５２により可視光（ＶＲ）が原稿面に集光されることから、効率の良い線状光源を得ることができる。なお、図６、図７においては、ＬＥＤ４１又は１１が配列される基板１４（図３参照）は図示を省略している。
【００２６】
図８は、原稿照明装置の第６実施例を示す斜視図である。
この図に示す光源６０は、基板１４上に複数個のＬＥＤ１１を列状に並べ、これを透明な封止部材６１により一体的に封止したものである。本例では、封止部材６１を透明板として兼用しており、封止部材６１の内面に蛍光体が塗布される。封止部材６１としては、合成樹脂やガラス等の材料を使用することができる。また、その合成樹脂やガラス等の材料により、封止部材６１がレンズ作用を持つように構成することも可能である。
【００２７】
封止部材６１を透明板として兼用するほか、蛍光体が塗布される透明板を別部材として設け、少なくともＬＥＤ１１，基板１４及び別部材の透明板を封止部材により封止するように構成しても良い。また、封止部材は、全体が透明部材であってもよいが、少なくとも原稿に対して可視光を照射する領域が透明になっている構成でも良い。例えば、封止部材が１部材でできているのではなく、例えば、長手方向両側の端面と、短手方向両側の端面と、上面＝原稿に対して可視光を照射する領域とに分けた別部材を接合して封止部材として構成することができる。
【００２８】
なお、図にはＬＥＤ１１を一列に並べたものを示すが、ＬＥＤ１１を複数列に並べることも、千鳥状に配置することもできる。さらには、ＬＥＤとして図６のＬＥＤ４１を用いることもできる。
【００２９】
本実施例においては、ＬＥＤ１１（又はＬＥＤ４１）及び配列基板１４等の各部品を封止部材により密封することができるため、各部品の汚れを防止することができる。また、強度的にも各部品が単品で存在するよりも有利である。さらに、取り扱いや画像読取装置の組立作業も容易になる。
【００３０】
また、前記各実施例において、紫外線発光ＬＥＤ（１１，４１）を搭載する配列基板１４として、金属基板を用いることができる。その場合、ＬＥＤ（１１，４１）の発熱が効率よく基板１４に伝わり放熱効率が高くなる。ＬＥＤの発熱が効率よく発散されない場合には、ＬＥＤの発光量や寿命が低下したり、また、ＬＥＤの発光量に温度依存性もあるため、最終的に得られる可視光量の安定性が悪くなる。しかし、ＬＥＤ搭載基板として金属基板を用いることにより放熱効率を高め、ＬＥＤの発光量および寿命の低下を防ぐとともに、温度依存性のあるＬＥＤの発光量を安定させ、最終的な可視光量も安定する。
【００３１】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）および蛍光材料としては、例示したものに限らず適宜なものを使用可能である。紫外線の波長も特に限定しない。蛍光材料は１種類に限らず、２種以上の材料を混合したものでも良い。また、列状に並べるＬＥＤの数や、列数、配置等も任意である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の照明装置によれば、複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を読取対象に向けて列状に配置し、読取対象と前記ＬＥＤ素子との間に蛍光体を塗布した透明板を配置したので、紫外線発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた光源により従来のランプ光源に比べて発光効率に優れ、原稿照明装置の低消費電力化を図ることができる。また、原稿照明に必要な線状照明光を得ることができる。さらに、紫外線発光ＬＥＤ素子は、照明装置の長手方向における曲率半径が長手方向と直交する短手方向における曲率半径よりも大きくなっている凸レンズ状の被覆面を有するので、長手方向（主走査方向）では隣接するＬＥＤとの照射領域の重なり部が得やすくなり、ＬＥＤ同士の間隔（長手方向）が離れていてもＬＥＤ間の光量低下を防ぎやすい。これにより、ムラが無く光量の大きい線状光源を容易に得ることができる。
【００３３】
請求項２の構成により、複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を千鳥状に配置したので、ＬＥＤを密に配置することができ、ＬＥＤ間の光量低下を防ぐことができる。このため、ＬＥＤ間の光量（紫外線光量）が少ないことによる可視光発光のムラを防ぐことができ、可視光（ＶＲ）の光量も多く得ることができる。
【００３４】
請求項３の構成により、紫外線発光ＬＥＤ素子は、透明板上における紫外線照射領域が隣接するＬＥＤ素子の紫外線照射領域と重なるように配置されているので、ＬＥＤ間での光量低下がなく可視光発光のムラを防ぐことができ、可視光（ＶＲ）の光量も多く得ることができる。また、少ない列数でも可視光（ＶＲ）の光量を多く得ることができる。
【００３６】
請求項５の構成により、紫外線発光ＬＥＤ素子が金属性基板に搭載されるので、放熱効率を高め、ＬＥＤの発光量および寿命の低下を防ぐとともに、温度依存性のあるＬＥＤの発光量を安定させ、最終的な可視光量も安定する。
【００３７】
請求項５の構成により、少なくとも紫外線発光ＬＥＤ素子、該ＬＥＤ素子が搭載される基板及び透明板を封止部材により一体的に封止したので、各部品を封止部材により密封することができるため、各部品の汚れを防止することができる。また、強度的にも各部品が単品で存在するよりも有利である。さらに、取り扱いや画像読取装置の組立作業も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原稿読取装置の主要構成を示す断面図である。
【図２】紫外線発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた光源の構成を示す側面図である。
【図３】原稿照明装置の一実施例を示す斜視図である。
【図４】原稿照明装置の第２実施例を示す斜視図である。
【図５】原稿照明装置の第３実施例を示す斜視図である。
【図６】原稿照明装置の第４実施例を示す斜視図である。
【図７】原稿照明装置の第５実施例を示す側面図である。
【図８】原稿照明装置の第６実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１，４１ＬＥＤ
１２透明板
１３蛍光体
１４配列基板
１０，２０，３０，４０，５０，６０長尺光源（照明手段）
５２レンズ状透明板
６１封止部材
１００原稿読取装置
ＵＶ紫外線
ＶＲ可視光

Claims

原稿走査型画像読取装置の走行体に搭載され、読み取り対象物に光を照射するための照明装置において、
複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を読取対象に向けて列状に配置し、
前記各紫外線発光ＬＥＤ素子の上面に、素子上面を覆い当該照明装置の長手方向とこれに直交する短手方向で共に曲面形状を有して前記長手方向の曲率半径が前記短手方向の曲率半径よりも大きくなっている読取対象に向いた第１の凸レンズとしての被覆面を設けるとともに、
前記第１の凸レンズとしての被覆面の上方で読取対象と前記ＬＥＤ素子との間に、前記各紫外線発光ＬＥＤ素子からの光を読取対象面に集光させる読取対象に向いた第２の凸レンズとしての蛍光体が塗布された透明板を配置したことを特徴とする画像読取装置の照明装置。
前記複数の紫外線発光ＬＥＤ素子を千鳥状に配置したことを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
前記紫外線発光ＬＥＤ素子は、前記透明板上における紫外線照射領域が隣接する前記ＬＥＤ素子の紫外線照射領域と重なるように配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置。
前記紫外線発光ＬＥＤ素子が金属性基板に搭載されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
少なくとも前記紫外線発光ＬＥＤ素子、該ＬＥＤ素子が搭載される基板及び前記透明板を封止部材により一体的に封止したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。