JP2005017545A

JP2005017545A - 照明装置及び画像読取装置

Info

Publication number: JP2005017545A
Application number: JP2003180398A
Authority: JP
Inventors: Masahide Wakizaka; 政英脇坂; Takashi Kishimoto; 隆岸本; Harunobu Yoshida; 治信吉田; Hiroyuki Nemoto; 浩之根本
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】発光素子からの熱を効果的に排除する機能を有した照明装置を提供する。
【解決手段】発光ユニット３０は、ヒートシンクとして機能するアルミニウム板３１にフレキシブルプリント基板３２を取付け、このフレキシブルプリント基板３２には配線３３，３４ａ，３４ｂ，３４ｃがプリントされ、配線３３上に青色の発光素子（ＬＥＤ）３５ａ、緑色の発光素子３５ｂ、赤色の発光素子３５ｃが実装され、配線３４ａと青色の発光素子３５ａ、配線３４ｂと緑色の発光素子３５ｂ、配線３４ｃと赤色の発光素子３５ｃとが金線３６にてボンディングされ、更に透明樹脂３７にてその上を被覆している。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿を照明する照明装置及びそれを組み込んだ画像読取装置（イメージセンサ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密着型のイメージセンサは、ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等で原稿を読み取るための装置として用いられている。この画像読取装置は、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン照明装置を備えている。
【０００３】
そして、ライン照明装置としては導光体を用いたものが、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等に提案されている。
特許文献１及び特許文献２に開示される照明装置は、図６に示すようにケースに入れた棒状の透明導光体の一端側に発光ユニットを取付けた構造で、特許文献３に開示される照明装置は、棒状の透明導光体の長手方向に沿って多数の発光ユニットを配置した構造になっている。
【０００４】
【特許文献】
特許文献１：特開平９−２７５４６９号公報［００２５］〜［００２７］
特許文献２：特開平７−３１２６７４号公報図２
特許文献３：特開平７−３０７２０号公報［００１３］
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発光ユニットは図７に示すように、樹脂基板にリードフレームをインサート成形し、樹脂基板に形成した開口窓に露出したリードフレーム上に発光素子を実装し、透明樹脂で封止（樹脂ポッティング）している。また、リードフレームの他端はＣＣＤなどの受光素子を搭載した基板に半田などによって電気的に接続されている。
【０００６】
最近では、読取速度の高速化、高解像度化が画像読取装置に要求されており、読取速度の高速化はＣＣＤなどの受光素子による受光時間の短縮化につながり、高解像度化は受光面積の縮小につながる。その結果、受光光量が不足し、照明装置からの光量を増加（輝度を上げる）する必要がある。輝度を上げるためには発光素子の通電電流を増加しなければならないが、通電電流の増加に伴って発光素子の発熱量も多くなる。
従来のリードフレーム形式の実装基板の場合は、樹脂部材の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍｋ程度と非常に低いため、放熱が不十分となる。これにより、発光素子自体の温度が過度に上昇して発光素子自体が熱破壊したり、発光光量が大幅に低下（一般的なＬＥＤ発光素子は０．４％／ｄｅｇ程度の光量変化となる）してしまう。
また、この熱がリードフレームを介して受光素子を搭載した基板等に伝達される。すると、他の部材との線膨張係数差や温度分布差によって反り等が生じ、光源、レンズ、受光素子等の各光学部品の相対位置が変化し、この位置変動によって画像ムラが生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る照明装置は、透明導光体の端部に発光ユニットを配置してなり、前記発光ユニットは発光素子を実装したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と、このフレキシブルプリント基板が貼着または接触することで発光素子からの熱を吸収するヒートシンクとして機能する金属プレートとからなる構成とした。
【０００８】
リードフレームと比較してフレキシブルプリント基板には大きな放熱面積を有し、更にアルミニウム（アルミニウム合金）等のヒートシンクに接触しているため、発生した熱は容易に除去され、受光素子を搭載した基板等に伝達されない。
【０００９】
また、本発明に係る画像読取装置は、上記の照明装置と、この照明装置から原稿に向けて照射され原稿で反射または原稿を透過した光を受光素子（ラインイメージセンサ）に収束させるためのレンズアレイとを筺体に組み込んだ構成である。
この画像読取装置において、受光素子を搭載した基板をヒートシンクとして機能する金属台上に設けることで、より冷却効果を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明装置を組み込んだ画像読取装置の断面図、図２はヒートシンクの部分を想像線で示した図１と同様の図、図３は同画像読取装置の側面図、図４は図３のＡ−Ａ方向拡大矢視図図１のＡ−Ａ方向矢視図、図５は発光素子とＦＰＣにプリントした回路との接続部の拡大図である。
【００１１】
図１に示すように画像読取装置は、フレーム（筺体）１内に左右一対のライン照明装置２，２を配置し、これら照明装置２，２から出射した光がガラス板３上にセットした原稿Ｇの略同一箇所を照射するようにしている。
【００１２】
また左右一対のライン照明装置２，２の間にはロッドレンズなどが集合したレンズアレイ４が配置され、このレンズアレイ４の下方には受光素子（ラインイメージセンサ）５を備えたセンサ基板６を設け、前記原稿Ｇからの反射光をロッドレンズアレイ４を介して受光素子５にて検出することで原稿Ｇを読み取る。また原稿Ｇの所望の領域の読み取るには、原稿Ｇに対してフレーム１を副走査方向（図１の左右方向）に相対的に移動させて行う。
【００１３】
前記ライン照明装置２は白色の樹脂ケース２１内にアクリルなどの透明樹脂からなる棒状導光体２２を収納し、樹脂ケース２１の両端に取付けた発光ユニット３０からの光を棒状導光体２２内に導き、棒状導光体２２内で全反射して出射面から出射した光が前記原稿Ｇに照射される。
【００１４】
前記発光ユニット３０は、ヒートシンクとして機能するアルミニウム板３１にフレキシブルプリント基板３２を取付け、このフレキシブルプリント基板３２には配線３３，３４ａ，３４ｂ，３４ｃがプリントされ、配線３３上に青色の発光素子（ＬＥＤ）３５ａ、緑色の発光素子３５ｂ、赤色の発光素子３５ｃが実装され、配線３４ａと青色の発光素子３５ａ、配線３４ｂと緑色の発光素子３５ｂ、配線３４ｃと赤色の発光素子３５ｃとが金線３６にてボンディングされ、更に透明樹脂３７にてその上を被覆している。
【００１５】
上記したように、フレキシブルプリント基板と金属板を接着した構造では、発光素子の熱は、前記した厚さ数十μｍのフレキシブルプリント基板を介して熱伝導性の良好な金属板（アルミニウムの熱伝導率は２２６Ｗ／ｍｋ）に熱伝播される。このため、フレキシブルプリント基板の発光素子実装部の過度な温度上昇を低減でき、発光素子の駆動電流を上げることが可能となる。
また、フレキシブルプリント基板の構造は、厚さ約２５μｍのベースフィルムに、厚さ約５０μｍの接着層を介して厚さ約３５μｍの銅箔が積層されたシート状をなしているため、大きな放熱面積が確保され、発光素子の熱はフレキシブルプリント基板から放散され、フレキシブルプリント基板を介して熱伝播されることはない。
【００１６】
前記ヒートシンクとして機能するアルミニウム板３１には、ケース２１に対して位置決めするための穴３８が形成されている。またアルミニウム板３１は熱伝導性に優れるため、単純な板状とするだけで十分な放熱効果を発揮するのでフィンなどを設ける必要はないが、更に放熱効果を高める必要があるときにはフィンや凹凸を設けたり、パンチングメタル状にしてもよい。またアルミニウム板の代わりに熱伝導率に優れた他の材質を用いてもよい
【００１７】
更に、本発明にあっては、前記センサ基板６をヒートシンクとして機能するアルミニウム製の台７の上に設け、積極的にセンサ基板６からの放熱が促進される構造にしている。
【００１８】
尚、以上は１つの実施例を示したもので、例えばライン照明装置は左右に設けず片方のみに配置してもよく、また発光ユニットについても透明導光体の両端に設けずに一端側のみに設けてもよい。
【００１９】
また、フレキシブルプリント基板の発光素子実装部とは反対側の端部を、コネクターに差し込める形状とすることで、ライン照明装置とセンサ基板との組立が簡易化され、製造コストの低減が図れる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、画像読取装置等に組み込む照明装置として、透明導光体の端部に設ける発光ユニットを、発光素子を実装したフレキシブルプリント基板とこのフレキシブルプリント基板を取付けたヒートシンクとして機能する金属プレートによって構成したので、発光素子で発生した熱を効果的に除去することができ、受光素子を設けた基板などに悪影響を及ぼすことがなく、光学部品の相対位置変化に起因する画像ムラをなくすことができる。
【００２１】
また、発光ユニットだけでなく受光素子を設けた基板にもヒートシンクを付設することで、画像読取装置自体の放熱効果も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明装置を組み込んだ画像読取装置の断面図
【図２】ヒートシンクの部分を想像線で示した図１と同様の図
【図３】同画像読取装置の側面図
【図４】図３のＡ−Ａ方向拡大矢視図
【図５】発光素子とＦＰＣにプリントした回路との接続部の拡大図
【図６】一般的なライン照明装置の斜視図
【図７】従来の発光ユニットの断面図
【符号の説明】
１…フレーム（筺体）、２…ライン照明装置、３…ガラス板、４…レンズアレイ、５…受光素子（ラインイメージセンサ）、６…センサ基板、７…アルミニウム製台、２１…樹脂ケース、２２…棒状導光体、３０…発光ユニット、３１…アルミニウム板、３２…フレキシブルプリント基板、３３，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…配線、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…発光素子（ＬＥＤ）、３６…金線，３７…透明樹脂、３８…位置決め穴、Ｇ…原稿。

Claims

透明導光体の端部に発光ユニットを配置した照明装置において、前記発光ユニットは発光素子を実装したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と、このフレキシブルプリント基板が貼着または接触することで発光素子からの熱を吸収するヒートシンクとして機能する金属プレートとからなることを特徴とする照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、前記金属プレートはアルミニウムまたはアルミニウム合金製で、前記透明導光体に対する位置決め穴が形成されていることを特徴とする照明装置。
請求項１または請求項２に記載の照明装置と、この照明装置から原稿に向けて照射され、原稿で反射または原稿を透過した光を受光素子に収束させるためのレンズアレイとを筺体に組み込んだことを特徴とする画像読取装置。
請求項３に記載の画像読取装置において、前記受光素子を搭載した基板は、ヒートシンクとして機能する金属台上に設けられていることを特徴とする画像読取装置。