JP2004228657A - Electric discharge light emitting device and contact image sensor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キセノン等の放電ガスを封入した放電空間における電極間の放電により発光する放電発光装置及びこの放電発光装置を原稿照射用の光源として用いた密着イメージセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、密着イメージセンサ用の光源としてキセノン等の放電ガスを用いた放電発光装置を用いることが提案されている。このような放電発光装置は、発光ダイオードアレイ等の他の光源と比較して輝度分布が均一であり、装置寿命が長くなる等の技術的メリットを有している。
【0003】
一方、このようなキセノン等の放電ガスを封入した放電管の電極間には交流高電圧(例えば1,000Vrms程度の電圧)が印可されるので、このような電極間には高い耐電圧特性が要求される。また、交流高電圧を供給するハーネス線にも高い耐電圧特性が要求され、ハーネス線の線径は太くなる傾向にある。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−229881公報(第2頁、第4頁−第6頁、図1−図3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような放電発光装置は小型化の要請が強く、ハーネス線を接続するための電極パッド部も小さく構成する必要があり、このような電極パッド部にハーネス線を半田付けにより接続した場合、半田付けの際の過熱によって電極パッドが基板から剥離するという問題点があった。
【0006】
また、装置の小型化に伴う電極パット部を設ける領域の縮小により、電極間の耐電圧特性が低下するという問題点もあった。
【0007】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、電極パッド部の密着強度を向上させ、ハーネス線を電極パット部に半田付けした際の過熱による電極パッドの剥離を防止するとともに、小型でかつ高い電極間耐電圧特性を有する新規な放電発光装置を提供することを目的とする。
【0008】
また、この発明はかかる放電発光装置を光源として用いることにより、高精度な読み取りが実現でき、小型かつ高信頼性を有する新規な密着イメージセンサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る放電発光装置は、第1の基板と、この第1の基板に対向配置された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に放電空間を形成する封止部と、前記第1の基板上の前記放電空間に設けられた第1の電極と、この第1の電極上の前記放電空間に設けられた誘電体層と、この誘電体層上の前記放電空間に設けられた第1の蛍光体層と、前記第2の基板上の前記放電空間に設けられた第2の蛍光体層と、この第2の蛍光体層の反対側における前記第2の基板上に設けられた第2の電極と、前記第2の基板に形成され、前記放電空間において発生した光を外部へ出力させる傾斜部と、前記第1の基板の長手方向における端部に設けられ前記第1及び第2の電極にそれぞれ接続した第1及び第2の電極パット部と、前記第1の基板及び前記電極パット部上に設けられ、前記電極パット部の周縁部を被覆する被覆層とを備えたものである。
【0010】
請求項2の発明に係る放電発光装置は、前記被覆層が前記第1の基板上に形成された誘電体層と同一工程により形成された誘電体層であるものである。
【0011】
請求項3の発明に係る放電発光装置は、前記誘電体層がBiO2、ZnO又はB2O3を主成分とするガラスで形成されているものである。
【0012】
請求項4の発明に係る放電発光装置は、前記誘電体層がポリイミド樹脂より構成される耐熱性絶縁テープにより形成されているものである。
【0013】
請求項5の発明に係る放電発光装置は、前記第1及び第2の電極パット部の間に隔壁部を設けたものである。
【0014】
請求項6の発明に係る放電発光装置は、前記第1の電極パッド部の先端部がその線幅の半分の幅を有する半円状に形成されているものである。
【0015】
請求項7の発明に係る放電発光装置は、前記第1の電極がAg,Cu又はAlにより構成したものである。
【0016】
請求項8の発明に係る密着イメージセンサは、前記請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の放電発光装置を備えたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1(a)及び(b)を用いて説明する。図1(a)は実施の形態1による放電発光装置示す構成断面図、図1(b)は図1(a)に示す放電発光装置の端部付近をその上面から見た部分平面図である。図1(a)及び図1(b)において、1は放電発光装置、2は板状のガラス等の透明部材からなる第1の基板、3は第1の基板2上に形成された第1の電極、3aは第1の基板2の長手方向の端部における第1の基板2上に設けられた電極パッド部、4は第1の電極3の放電空間10内部分を全て、また、あるいわ、一部分を除いて覆うように第1の基板2上に形成された第1の誘電体層(絶縁層)、4aは第1の電極3と電気的に接続された電極パッド部3aの先端エッジ部分を覆うよう第1の基板2上に誘電体層4と同時に形成された誘電体層(絶縁層)、6は平面状の対向部6a、傾斜部6bを有する凹み部を設け、第1の基板2上に配置した状態でその凹型の容器構造により放電空間10を形成するガラス等の透明部材からなる第2の基板である。
【0018】
また、7は放電空間10を形成する対向部6aと反対側の第2の基板6上に設けられ、第1の電極3と略平行に対向配置された第2の電極、7aは第2の電極7と電気的に接続される電極パット部である。この第2の電極7は第1の電極3と同様にAg,Cu又はAlの電極パターンにより形成することができるが、CuやAl等の電極作用を奏する金属テープを第2の基板6上に貼付することにより形成してしてもよく、同様の機能を持たせることができる。
【0019】
なお、図1(a)に示すように、電極パット部3a及び電極パット部7aは第1の基板2の長手方向と垂直方向に離して設けており、これらの間における第1の基板2上に耐電圧特性を改善する目的から電極間隔壁6cを設けている。また、第1の電極3及び第2の電極7をこれらが対向配置されるように設けていることから電極パット部3a及び電極パット部7aと接続する部分の電極形状は電極パット部3a及び電極パット部7aと接続するようそれぞれ屈曲したパターン形状としている。
【0020】
また、8はガラスフリットを溶融して形成されたガラス層(低軟化点ガラス)で構成された封止層で、第1の基板2と第2の基板6とを接着して放電空間9を形成している。放電空間9には、ネオン、キセノン等の希ガスを単体又は混合ガスとして封入している。5及び10は第1及び第2の蛍光体層であり、放電空間9内において、第1の蛍光体層は第1の電極2及び誘電体層4上、第2の蛍光体層は第2の基板6の対向部6a上にそれぞれ設けている。第1の蛍光体層5と第2の蛍光体層10の膜厚は、同じである必要はない。なお、誘電体層4は、誘電体層4が設けられた領域内に放電空間9が形成されるように広く設けておくことが望ましい。
【0021】
また、第2の基板6の傾斜部6bは放電空間9において発生した光を外部に出力させる部分であり、第2の基板6の対向部6aに対して略角度45°をなすように形成している。この角度は、後述する密着イメージセンサへの組み込み時の光源の光量分布中心を原稿面の照射点に合わせるように設けているものであり、傾斜部6aから照射点までの距離に対応して45°を含む30°以上の適切な角度を設ける。これにより図1に示すような放電発光装置1を密着イメージセンサに組み込んだ際に斜め方向の照射が可能となる。
【0022】
なお、図1(a)に示すように、放電傾斜部6の基板厚みは他の基板部分より薄くしているが、これは放電光の基板透過時の減衰を少なくするためである。また、空間9を傾斜部6b側において広がった構造としているのは、放電空間9で発生した放電光を効率よく傾斜部6bから外部に取り出すためである。
【0023】
また、蛍光体層5は略40μmの厚みを有し、その表面で最大の発光が得られるように反射型の構成としている。すなわち、蛍光体層5の厚みと発光強度との関係は一般に蛍光体層5の厚みが増す程強くなり、40μm以上とした場合には略発光強度は膜厚変化に対して飽和するため、膜厚変化に対して発光強度が少なく、装置内で均一な発光分布が得られるように構成する。したがって、蛍光体層5の厚みは蛍光体層5の膜厚変化に対する発光強度の変化、材料量、形成上の工数等に鑑み、40μm〜60μmの範囲内にすることが望ましい。
【0024】
次に、第1の基板2上に形成されたハーネス線引き出し部の接続構成について説明する。図1(b)に示すように、第1の基板2の長手方向の端部には、第1の電極3のハーネス線引き出し用電極パッド3aと第2の電極7のハーネス線引き出し用電極パッド7aとが設けられており、ハーネス線10の芯線11を半田12により電極パッド3a及び電極パッド7aにそれぞれ接続している。このハーネス線10は高圧電源(図示省略する。)と接続されており、電極パッド3a及び電極パッド7a交流高電圧(例えば1,000Vrms程度の電圧)を供給する。
【0025】
ハーネス線10と第1の電極3との接続部である電極パッド部3aは誘電体層4と同一の材料で同時に形成された誘電体層4aによってその先端部、具体的には第1の基板2の端部側における電極パット部3aの周縁部を被覆しており、このような誘電体層4aからなる被覆層を設けることによってハーネス線10を半田12により半田付けした際の過熱による電極パッド部3aの第1の基板2からの剥離を防止している。
【0026】
なお、誘電体層4aは、誘電体層4と同一の材料で同時に形成されており、BiO2、ZnO又はB2O3を主成分とするガラス又はポリイミド樹脂等により構成される耐熱性絶縁テープによって形成する。
【0027】
ここで、電極パッド3aの先端部を誘電体層4aで被覆した際の密着強度の変化について説明する。図2は従来品(電極パッド3aが誘電体層4aで被覆されていない)と図1に示す本発明品(電極パッド3a先端部を誘電体層4aで被覆している)とを比較した場合における電極パッド部3aの密着強度の測定結果を示す密着強度測定図である。密着強度の測定は、図1(b)に示したハーネス線10をその真上方向に引張り、電極パッド部3a部が第1の基板2から剥がれたときの引張強度をテンションゲージにて測定した。図2に示すように、実施の形態1による放電発光装置(図2表中の発明品)は従来品(図2表中の従来品)に比べて約2倍以上の密着強度を有することが伺える。
【0028】
以上のとおり、この実施の形態1による放電発光装置では、電極3の電極パッド3aの周縁部を被覆する被覆層、すなわち誘電体層4aを放電空間内に形成されている誘電体層4と同一の材料かつ同一工程により同時形成するようにしたので、製造工程を増やすことなく簡易に、電極パット部3aの密着強度を向上させることができる。また、各電極パッド部3a及び7aが第1の基板2の長手方向における端部に設け、これらの間に電極間隔壁6cを設けるようにしたので、装置の小型化が図れる一方、高い耐電圧特性を有する放電発光装置を得ることができる。
【0029】
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について図3及び図4を用いて説明する。図3は実施の形態2による放電発光装置を構成する前の第1の基板2上に形成された第1の電極3及び電極パッド3a部の構成細部を示す部分平面図、図4は図3に示す第1の基板2上に第2の基板6を対向配置して放電発光装置を構成した後の放電発光装置の構成を示す部分平面図である。実施の形態2による放電発光装置は、実施の形態1による放電発光装置1と同様に構成しているが(但し、ハーネス線10、半田12等は図示省略)、電極パッド3a部の幅及びその先端形状を1/2幅の半円状に形成している点が実施の形態1による放電発光装置1と相違している。このように電極パッド3a部の面積を小さくし、電極パッド7aとの沿面距離を広げる事により実施の形態1の場合よりもさらに電極間の耐電圧特性を向上させることができる。
【0030】
次に、実施の形態2による放電発光装置1の耐電圧特性について図5を用いて説明する。図5は図4に示す放電発光装置の電極間耐電圧特性を示す耐電圧特性特性図である。図5において、横軸は耐電圧特性測定電圧、縦軸は各電圧(1KV毎)における発生率(%)であり、発明品(電極パッド3a部を小さくした場合)及び従来品の発生率についてそれぞれを示している。図5に示すように、実施の形態2による放電発光装置(図5表中の発明品)は従来品(図5表中の従来品)に比べて耐電圧特性が向上している。
【0031】
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3による密着イメージセンサついて図6を用いて説明する。図6は実施の形態1又は2による放電発光装置を原稿照射用の光源として用いた密着イメージセンサを示す構成断面図である。図6において、1は密着イメージセンサ100の光源として用いた放電発光装置であって、例えば、図1又は図4に示すような実施の形態1及び2による放電発光装置、101は放電発光装置1を収納する筐体、102は筐体101に形成され、放電発光装置1が載置される載置部、103は筐体101に支持されたガラス板、104は文字、図表等が記載された原稿、105はロッドレンズアレイ、106はロッドレンズアレイにより集束された原稿104からの反射光を受光するアレイ状の受光素子107を搭載した回路基板、108は回路基板106を筐体101に固定する固定ねじである。図6に示すように、放電発光装置1の第1の基板2を載置部102が水平に支持しており、これによりガラス板103と放電発光装置1の第2の基板6とが対向するように配置されている。なお、回路基板106はねじ108により筐体101に固定されているので、故障した場合等に容易に交換することができる。
【0032】
また、放電発光装置1の傾斜部6bをプラテンローラ(図示せず)によって搬送される原稿104とガラス板103との接触点近傍に配置しているので、放電空間9において発生した放電光は略45°の傾斜角を設けた傾斜部6bから出射され、図6中の矢印により示す経路で原稿104とガラス板103との接触点、すなわち原稿104の照射点に照射される。原稿104で反射された反射光はロッドレンズアレイ105を介して回路基板106に搭載された受光素子107により受光され、回路基板106において光電変換処理される。
【0033】
このように、実施の形態3による密着イメージセンサによれば、放電発光装置1の発光面、すなわち傾斜部6aから原稿104の照射面までに必要な距離を短縮することができ、より明るい照明が実現できる。一般に、原稿面の明るさ(原稿面照度)は、光源の輝度に比例し、光源と原稿面の距離の2乗に反比例するので、同一輝度の光源を用いた場合にも光源発光面と原稿照射面との間の距離を短縮することにより原稿面照度を向上させることができる。また、光源と原稿面との間の不要な空間が減少するので、原稿面以外からの反射・散乱による外乱を抑えることができ高精度の原稿読取りを実現することができる。
【0034】
なお、実施の形態3による密着イメージセンサは、放電発光装置1をロッドレンズアレイ105の片側にのみ組込んでいるが、ロッドレンズアレイ105の両側に載置部102を形成して両側に組込むように構成してもよい。上述したとおり、原稿面の明るさ(原稿面照度)は、光源の輝度に比例するので、放電発光装置1をロッドレンズアレイ105の両側に組込むことによりさらに明るい照明を実現することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る放電発光装置によれば、電極パッド部の密着強度が向上し、ハーネス線を半田付けにより電極パット部に接続した際の電極パッドの剥離を簡易に防止する事ができる。また、この発明に係る放電発光装置によれば、装置の小型化が図れる一方、電極間の耐電圧特性を向上させることができる。さらに、この発明に係る密着イメージセンサによれば、かかる放電発光装置を用いるため信頼性の高い原稿読取りを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1による放電発光装置を示す構成断面図及び部分平面図である。
【図2】図1に示す放電発光装置の電極パット部3aの密着強度の測定値を示す密着強度測定図である。
【図3】実施の形態2による放電発光装置の第1の基板上の電極構成を示す部分平面図である。
【図4】実施の形態2による放電発光装置を示す部分平面図である。
【図5】図4に示す放電発光装置の耐電圧特性の測定値を示す耐電圧特性特性図である。
【図6】実施の形態3による密着イメージセンサを示す構成断面図である。
【符号の説明】
1 放電発光装置、 2 第1の基板、 3 第1の電極、3a 第1の電極の電極パッド 4 誘電体層、 4a 誘電体層4の電極パッド3a先端被覆誘電体層、5 蛍光体層、 6 第2の基板、 6a 対向部、 6b 傾斜部、6c 電極間隔壁、7 第2の電極、7a 第2の電極の電極パッド 8 封止部、9 放電空間、10 ハーネス線、11 芯線、12 半田、100 密着イメージセンサ、101フレーム、102 載置部、103 ガラス板、104原稿、105 ロッドレンズアレイ、106 回路基板、107 センサ(受光素子)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge light emitting device that emits light by discharge between electrodes in a discharge space filled with a discharge gas such as xenon, and a contact image sensor using the discharge light emitting device as a light source for document irradiation.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been proposed to use a discharge light emitting device using a discharge gas such as xenon as a light source for a contact image sensor. Such a discharge light emitting device has a technical advantage that the luminance distribution is more uniform than other light sources such as a light emitting diode array and the device life is longer.
[0003]
On the other hand, since a high alternating voltage (for example, a voltage of about 1,000 Vrms) is applied between the electrodes of the discharge tube in which the discharge gas such as xenon is sealed, a high withstand voltage characteristic is provided between the electrodes. Required. Further, a harness wire for supplying an AC high voltage is also required to have high withstand voltage characteristics, and the wire diameter of the harness wire tends to be large.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-229881 A (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a strong demand for downsizing such a discharge light emitting device, and it is necessary to make the electrode pad portion for connecting a harness wire small, and when a harness wire is connected to such an electrode pad portion by soldering. In addition, there is a problem that the electrode pad is separated from the substrate due to overheating during soldering.
[0006]
In addition, there is also a problem that the withstand voltage characteristic between the electrodes is reduced due to the reduction of the area where the electrode pad portion is provided due to the miniaturization of the device.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, while improving the adhesive strength of the electrode pad portion, preventing peeling of the electrode pad due to overheating when the harness wire is soldered to the electrode pad portion, and It is an object of the present invention to provide a novel discharge light emitting device which is small and has high withstand voltage between electrodes.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a novel contact image sensor that can realize high-precision reading by using such a discharge light emitting device as a light source, and that is compact and has high reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The discharge light emitting device according to the first aspect of the present invention is a discharge light emitting device, comprising: a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a discharge between the first substrate and the second substrate. A sealing portion forming a space, a first electrode provided in the discharge space on the first substrate, a dielectric layer provided in the discharge space on the first electrode, A first phosphor layer provided in the discharge space on the body layer, a second phosphor layer provided in the discharge space on the second substrate, and an opposite of the second phosphor layer A second electrode provided on the second substrate on the side, an inclined portion formed on the second substrate for outputting light generated in the discharge space to the outside, and a longitudinal portion of the first substrate. First and second electrode pads provided at the ends in the direction and connected to the first and second electrodes, respectively; Provided on the first substrate and the electrode pad portions on, in which a coating layer covering the periphery of the electrode pad portions.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the discharge light emitting device, the coating layer is a dielectric layer formed by the same process as the dielectric layer formed on the first substrate.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the discharge light emitting device, the dielectric layer is formed of glass containing BiO 2 , ZnO or B 2 O 3 as a main component.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the discharge light emitting device, the dielectric layer is formed of a heat-resistant insulating tape made of a polyimide resin.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a discharge light emitting device, wherein a partition is provided between the first and second electrode pads.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the discharge light emitting device, a tip portion of the first electrode pad portion is formed in a semicircular shape having a half of the line width.
[0015]
In a discharge light emitting device according to a seventh aspect of the present invention, the first electrode is made of Ag, Cu or Al.
[0016]
An image sensor according to an eighth aspect of the present invention includes the discharge light emitting device according to any one of the first to sixth aspects.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter,
[0018]
[0019]
As shown in FIG. 1A, the electrode pad portion 3a and the electrode pad portion 7a are provided apart from each other in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the
[0020]
[0021]
The inclined portion 6b of the
[0022]
In addition, as shown in FIG. 1A, the substrate thickness of the discharge inclined
[0023]
The
[0024]
Next, the connection configuration of the harness line lead-out portion formed on the
[0025]
An electrode pad portion 3a, which is a connection portion between the
[0026]
The dielectric layer 4a is formed simultaneously with the same material as the
[0027]
Here, a change in adhesion strength when the tip of the electrode pad 3a is covered with the dielectric layer 4a will be described. FIG. 2 shows a comparison between the conventional product (the electrode pad 3a is not covered with the dielectric layer 4a) and the product of the present invention shown in FIG. 1 (the tip of the electrode pad 3a is covered with the dielectric layer 4a). FIG. 7 is a measurement diagram of the adhesion strength showing the measurement results of the adhesion strength of the electrode pad portion 3a in FIG. In the measurement of the adhesion strength, the
[0028]
As described above, in the discharge light emitting device according to the first embodiment, the coating layer covering the peripheral portion of the electrode pad 3a of the
[0029]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a partial plan view showing details of the configuration of the
[0030]
Next, withstand voltage characteristics of the discharge
[0031]
Next, a contact image sensor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration sectional view showing a contact image sensor using the discharge light emitting device according to the first or second embodiment as a light source for irradiating a document. 6,
[0032]
Further, since the inclined portion 6b of the discharge
[0033]
As described above, according to the contact image sensor according to the third embodiment, the necessary distance from the light emitting surface of the discharge
[0034]
Although the contact image sensor according to the third embodiment incorporates the discharge
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the discharge light emitting device of the present invention, the adhesion strength of the electrode pad portion is improved, and the peeling of the electrode pad when the harness wire is connected to the electrode pad portion by soldering can be easily prevented. it can. Further, according to the discharge light emitting device according to the present invention, it is possible to reduce the size of the device, while improving the withstand voltage characteristics between the electrodes. Further, according to the contact image sensor according to the present invention, since the discharge light emitting device is used, highly reliable original reading can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration sectional view and a partial plan view showing a discharge light emitting device according to a first embodiment.
2 is an adhesion strength measurement diagram showing measured values of adhesion strength of an electrode pad portion 3a of the discharge light emitting device shown in FIG.
FIG. 3 is a partial plan view showing an electrode configuration on a first substrate of the discharge light emitting device according to the second embodiment.
FIG. 4 is a partial plan view showing a discharge light emitting device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a withstand voltage characteristic diagram showing measured values of withstand voltage characteristics of the discharge light emitting device shown in FIG.
FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a contact image sensor according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
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