JP2005070463A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を将来することなく簡易な構成で、光源からの照射光を有効利用することが可能な画像読取装置を提供すること。
【解決手段】 プリント配線基板９０，９２上に白色ＬＥＤＬ１〜Ｌｎ、Ｒ１〜Ｒｎを実装して、ＬＥＤアレイ８６，８８からなる白色光源２６とする。プリント配線基板９０，９２の前記白色ＬＥＤＬ１〜Ｌｎ、Ｒ１〜Ｒｎと同じ実装面上に半田パターン９４，９６からなる光反射膜を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像読取装置に関し、基板に実装されたＬＥＤ（Ｌight Ｅmitting Ｄiode）等の発光素子を原稿照射用光源として用いる画像読取装置に関する。

画像読取装置における原稿照明用光源として現在一般的に用いられているハロゲンランプや蛍光ランプと比較して、ＬＥＤは、高効率・長寿命かつ小型であり、特に、近年、白色ＬＥＤの高輝度化が進むにつれ、当該白色ＬＥＤを画像読取装置の原稿照射用光源に用いる研究が活発になされている。

ＬＥＤは、点光源なので、原稿照射用とするためには、基板に複数個ライン状に実装して、ＬＥＤアレイを構成して用いられる。このようなＬＥＤアレイを光源に用いた画像読取装置において、各ＬＥＤから直接に原稿照射位置に向かう光以外の光の有効利用を図るための工夫が種々なされている。

その一つとして、特許文献１に記載の画像読取装置では、ＬＥＤが実装された基板をミラー上に配置することとしている。この画像読取装置によれば、ＬＥＤからの照射光の内、原稿面とは反対方向のミラー面に向かって照射された光が当該ミラー面で反射され、原稿照射位置に導かれるとされている。また、ＬＥＤアレイによる原稿面上の照度分布は、ＬＥＤ直上に対応する領域が明るく、ＬＥＤとＬＥＤの間に対応する領域が暗くなるといった様相を呈し、照度むらが生じるのであるが、特許文献１記載の画像読取装置では、そのような照度むらも低減できるとされている。
特許第３２６３２７１号公報 特開平５−１５０３８０号公報

しかしながら、上記従来の画像読取装置では、ミラーを付加することによる装置全体の大型化やコストアップを招来するといった問題がある。

上記した課題に鑑み、本発明は、装置の大型化を招来することなく簡易な構成で、光源からの照射光を有効利用することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る画像読取装置は、基板上に実装された発光素子からなる光源から照射され、原稿から反射した光を受光して原稿画像を読み取る画像読取装置であって、前記基板の前記光源の実装側主面上において、当該光源の周囲に半田パターンからなる光反射膜が形成されていることを特徴とする。

また、前記基板は、絶縁層と、当該絶縁層表面に貼着された金属箔をエッチングすることによって形成されたパッドパターンとベタパターンとを有し、前記光源は前記パッドパターンに半田を介して接合されており、前記光反射膜は、前記ベタパターンに前記半田と同じ半田が付着されてなるものであることを特徴とする。

さらに、前記ベタパターンが前記光源に給電するための配線パターンとして用いられていることを特徴とする。

また、前記基板は、長手方向が主走査ラインの方向に形成された短冊状の基板であり、
前記光源は、複数の表面実装型ＬＥＤが前記長手方向に配列されたＬＥＤアレイであることを特徴とする。

また、前記基板は、第１の基板と第２の基板からなり、当該第１の基板と第２の基板とを、ＬＥＤ実装面側を対向させ、両基板上の各ＬＥＤの光軸が主走査ラインと交差するように傾斜配置したことを特徴とする。

本発明によれば、光源を構成する発光素子が実装された基板上に半田パターンを形成して光反射膜とするといった簡易な構成で、光源からの照射光を有効利用することが可能となる。また、基板上に半田パターンを形成するだけなので、装置の小型化が図られる。

以下、本発明に係る画像読取装置の実施の形態を、デジタル式カラー複写機のイメージリーダ部に適用した場合を例にして説明する。

図１は、当該デジタル式カラー複写機（以下、単に「複写機」と言う。）１０の概略構成を示す図である。

複写機１０は、大きくわけて、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１２と読み取った画像を記録シート上にプリントして再現するプリンタ部１４とから構成される。

イメージリーダ部１２は、固定光学系の一つであるシートスルー方式と移動光学系の一つであるミラー移動方式の両方で原稿画像の読み取りが可能なように構成されている。
イメージリーダ部１２は、シートスルー方式を実現するための自動原稿搬送装置１６を備えている。

自動原稿搬送装置１６は、原稿給紙トレイ１８にセットされた原稿束から原稿を１枚ずつ分離してシートスルー用プラテンガラス２０の上面（原稿読取位置）を通過させた後、原稿排紙トレイ２２に排出するものである。

シートスルー用プラテンガラス２０を通過する原稿は、当該シートスルー用プラテンガラス２０の下方で静止しているスライダーユニット２４の白色光源２６によって照射される。原稿面からの反射光は、第１ミラー２８、第２ミラー３０および第３ミラー３２により光路変更され、集光レンズ３４によって縮小型のＣＣＤセンサ３６上に結像する。なお、ＣＣＤセンサ３６の解像度は６００ｄｐｉであり、読取可能な最大原稿サイズはＡ３である。
また、上記シートスルー用プラテンガラス２０とは別に、自動原稿搬送装置１６と対向する位置に原稿手置き用プラテンガラス３８が設けられている。

上述したように、シートスルースキャン方式で原稿を読み取る場合には、スライダーユニット２４は、シートスルー用プラテンガラス２０下方の破線で示す位置（ホーム位置）に移動され、この位置で自動原稿搬送装置１６により搬送されてくる原稿を照射し、その原稿画像を読み取る。

一方、原稿を手置き用プラテンガラス３８に載置して読み取る場合には、自動原稿搬送装置１６を上方に開放して、原稿を手置き用プラテンガラス３８上にセットする。この場合には、スライダーユニット２４は、図１の矢印Ａの方向に移動される。この際、第２ミラー３０、第３ミラー３２が対となって上記スライダーユニット２４と同方向に、その移動速度の半分の速度で移動するようになっており、これにより原稿面から集光レンズ３４までの距離（光路長）が常に一定に保たれて、原稿の反射光は、ＣＣＤセンサ３６の受光面で結像される。

原稿の反射光は、ＣＣＤセンサ３６において画像信号に光電変換され、画像処理ユニット４０においてＡ／Ｄ変換されて多値のデジタルデータとなる。さらに当該デジタルデータ（以下、「画像データ」と言う。）は、当該画像処理ユニット４０において、シェーディング補正や濃度変換、エッジ強調などの処理を加えられた後、画像メモリ（不図示）に格納される。

画像メモリ内の画像データは、ＬＤ駆動ユニット４２に出力される。ＬＤ駆動ユニット４２は当該画像データに基づいてレーザダイオード駆動信号を生成し、レーザダイオード４４を発光させる。レーザダイオード４４が射出したレーザ光は、ポリゴンミラー４６によって偏向されｆθレンズ４８を通過した後、折り返しミラー５０、５２によって光路変更されて、矢印Ｂの向きに回転する感光体ドラム５４表面（感光面）を露光走査する。

感光体ドラム５４の周囲には、イレーサランプ５６、帯電チャージャ５８、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色別のトナー現像器６０〜６６および転写チャージャ６８が配されており、当該感光体ドラム５４は、上記露光走査を受ける前に、イレーサランプ５６による照射を受けて除電された後、帯電チャージャ５８によって一様に帯電される。一様に帯電された感光面が露光されると、静電潜像が形成され、当該静電潜像は、上記いずれかのトナー現像器によってトナー像として顕像化される。

一方、給紙カセット７０〜７４のいずれかからは、所望サイズの記録シートが給紙され、給紙された記録シートは、静電吸着チャージャ７６の作用を受け、矢印Ｃの向きに回転する転写ドラム７８に巻き付き（張り付き）、転写チャージャ６８に臨む転写位置へと搬送され、当該転写チャージャ６８の作用により感光体ドラム５４上のトナー像が記録シートへと転写される。

以上の露光〜転写のプロセスが、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色別に単一の記録シートに対して繰り返され、各色のトナー像が重ね合わされてカラー画像が再現される。

４色分のトナー像が転写された記録シートは、分離除電チャージャ８０により、転写ドラム７８への吸着力が解かれて、当該転写ドラム７８から離脱し、定着装置８２によって、トナー像の定着がなされた後、トレイ８４に排出される。
なお、白黒の画像を再現する際（モノクロコピー）には、ブラックについてだけ、上記露光〜転写のプロセスが行なわれる。

続いて、スライダーユニット２４について詳しく説明する。

スライダーユニット２４内に収納されている白色光源２６は、図２（ａ）に示すように２個の白色ＬＥＤアレイ（以下、単に「ＬＥＤアレイ」と言う。）８６，８８から成る。なお、図２（ａ）は、白色ＬＥＤアレイ８６，８８を上方（原稿側）から見た図である。

ＬＥＤアレイ８６は、ｎ個（ｎは、正の整数）の白色ＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｘ，…，Ｌｎが直線上に等ピッチで配列されてなるものであり、ＬＥＤアレイ８８も同様、ｎ個の白色ＬＥＤＲ１，Ｒ２，…，Ｒｘ，…，Ｒｎが直線上に等ピッチで配列されてなるものである。

各ＬＥＤアレイ８６，８８は、白色ＬＥＤの配列方向を原稿の幅方向（主走査方向）に合わせて設置されている。

各白色ＬＥＤＬｘ，Ｒｘは、表面実装型（ＳＭＤ型）のＬＥＤであって、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、プリント配線基板９０，９２に実装されている。なお、図２（ｂ）は、主走査方向から見た、白色光源２６の概略構成を示す図である。また、各ＬＥＤアレイ８６，８８は、図２（ｂ）に示すように、主走査方向から見たときに、両ＬＥＤアレイ８６，８８の白色ＬＥＤ各々の光軸９１，９３がプラテンガラス２０（３８）の上面上、矢印Ｐで示す原稿読取ライン（主走査ライン）上で交差するように、内側に傾けて設けられている。また、ＬＥＤアレイ８６とＬＥＤアレイ８８との間で、対向する白色ＬＥＤを半ピッチ分ずらした千鳥配置としている。これにより、主走査方向における配光むらを可能な限り低減することができる。

プリント配線基板９０，９２の各々の主面には、対応するＬＥＤアレイ８６，８８を取り囲むように、半田パターン９４，９６が形成されている。半田パターン９４，９６は、後述するように、プリント配線基板９０，９２のベタパターンに半田が付着されてなるものであり、ミラーのような銀色を呈しているので、光反射膜として機能するものである。

上記構成において、画像読取の際、各白色ＬＥＤからは光軸を中心に±９０度（１８０度）の広がりをもって光が発せられる。この内、原稿読取ラインに直接向かう光（すなわち、光軸９１，９３上を進行する光）以外の光（以下、「漏れ光」と言う。）の内でも、主走査ライン上以外の原稿面やプラテンガラス２０（３８）等のいくつかの部材表面で反射してＬＥＤアレイ側へと戻り、半田パターン９４，９６で反射されて、原稿読取ラインへと向かうものが発生する。あるいは、例えば、符号９５で示す点線のように、白色ＬＥＤＲ１から射出され、相手側基板９０上の半田パターンで反射されて、原稿読取ラインへ向かう光や、この逆のものも発生する。その結果、原稿読取ライン上での光量を増大させることができる。すなわち、漏れ光の有効利用が図られることとなる。

上記の構成からなる白色光源２６の製造方法について説明する。

先ず、ガラスエポキシからなる絶縁層の主面に、金属箔である銅箔を貼着してなる基板を準備する。当該基板の前記銅箔をエッチングによってトリミングし、図３に示すように、白色ＬＥＤを実装するためのパッドパターン１０２Ａ，１０２Ｋ，…１１２Ａ，１１２Ｋ、パッドパターン間等を接続する配線パターン１１４，１１６，…，１２４，１２６、およびベタパターン１２８を形成する。また、スルーホール用の貫通孔１３０，１３２を開設する。なお、パッドパターンに「Ａ」の符号を付したものは、白色ＬＥＤのアノード端子が接続されるアノードパッドであり。「Ｋ」の符号を付したものは、カソード端子が接続されるカソードパッドである。対向する一組のアノードパッドとカソードパッドに白色ＬＥＤが１個実装される。連続する５組のアノードパッドとカソードパッドが配線パターン１１６，１１８，１２０，１２２で接続されている。すなわち、本実施の形態では、一列に配列された白色ＬＥＤの内、連続する５個ずつが直列に接続される。そして、高電位側末端となる白色ＬＥＤが実装されるアノードパッド１０２Ａは配線１１４とスルーホールを介して基板裏面の配線パターンと接続されている。また、低電位側末端となる白色ＬＥＤが実装されるカソードパッド１１０Ｋは、配線パターン１２６を介して、ベタパターン１２８と接続されている。すなわち、本実施の形態では、ベタパターンは、白色ＬＥＤに給電するためのグランドライン（配線パターン）として用いられている。

上記したプリント配線板が準備されると、リフロー半田付けによって白色ＬＥＤを実装する。

先ず、図３において網掛けを施した領域に半田レジストを施す。通常であれば、ベタパターンには半田を付着させないため、ベタパターンにも半田レジストを施すのであるが、本例では、前述したように、ベタパターンに半田を付着させて反射膜とするので、当該ベタパターンに半田レジストを施さないのである。

次にクリーム半田を、スクリーン印刷法によって塗布する。塗布する場所は、パッドパターン１０２Ａ，１０２Ｋ，…１１２Ａ，１１２Ｋ，…、ベタパターン１２８、貫通孔１３０，１３２，…とその周囲である。なお、クリーム半田の種類は、ＳｎＰｂＡｇである。

続いて、各白色ＬＥＤを装着し、赤外線を照射してクリーム半田を溶融させた後、固化させて、白色ＬＥＤの実装が終了する。

上記したように、本実施の形態では、プリント配線板の作成上、もともと絶縁層に貼着されている銅箔を利用してベタパターンを形成し、その上に半田を付着させただけで反射膜を形成しているため、従来のようにミラー等の特別な別部材を必要とすることがないので、コストダウンを図ることができる。また、当該半田層（反射膜）も、白色ＬＥＤを接合する半田層と同じ基板の同じ面上に形成されることから、小型化も可能としている。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることも可能である。
（１）上記実施の形態では、個々の白色ＬＥＤ間には半田パターン（ベタパターン）を形成しなかったが、これに限らず、図４に示すように、基板２００上に実装された白色ＬＥＤ２０２，２０４，２０６，…間にも半田パターン２１０を形成するようにしても構わない。このようにすることによって、光反射面の面積が増加し、原稿読取ライン上の光量のさらなる増大が図られる。また、対向する両ＬＥＤアレイを構成する白色ＬＥＤを上記したように千鳥配置していることと相まって、相手方の白色ＬＥＤから直接向かってくる漏れ光を反射しやすくなり、これによっても、原稿読取ライン上の光量の増大が図られる。なお、この場合には、各白色ＬＥＤ間の直列接続は、各白色ＬＥＤに対応して設けられるスルーホールと基板裏面に形成される配線パターンを介してなされる。
（２）上記実施の形態では、ベタパターンを白色ＬＥＤに給電するための配線パターンとして利用したが、ベタパターンは、必ずしもこのように利用する必要はなく、電気的に他の部材と接続することなく独立したものとしても構わない。
（３）ベタパターンに付着する半田の種類と半田付けの方法とは、上記した実施の形態のものに限らない。要は、固化・定着した後に、光を反射するよう光沢面を呈する半田であればよいのである。
（４）また、上記実施の形態における白色ＬＥＤの種類は問わない。例えば、1)青色発光するＬＥＤと黄色発光の蛍光体との組み合わせからなるタイプ、2)紫外・紫色発光するＬＥＤとＲ・Ｇ・Ｂ蛍光体との組み合わせからなるタイプ、3)青色発光するＬＥＤと緑色発光するＬＥＤと赤色発光するＬＥＤとの組み合わせからなるタイプ等の内から選択できる。

さらに、白色ＬＥＤに限らず、他の色の光を発光するＬＥＤ、例えば、緑黄色発光のＬＥＤでもよい。
（５）上記実施の形態では、複写機を例に採って本発明を説明したが、本発明に係る画像読取装置は、複写機に限らず、ファックスやスキャナ等にも適用可能である。

本発明に係る画像読取装置は、複写機、ファクシミリ、スキャナ等に利用可能である。

デジタル式カラー複写機の概略構成を示す図である。 （ａ）は、上記複写機に備えられているＬＥＤアレイを示す図である。（ｂ）は、上記複写機に備えられているスライダユニットとプラテンガラスを示す図である。 ＬＥＤアレイの製造方法を説明するための図である。 ＬＥＤアレイの他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１２ イメージリーダ部
９０，９２ プリント配線基板
９６，９４ 半田パターン（光反射膜）
Ｌ１〜Ｌｎ，Ｒ１〜Ｒｎ 白色ＬＥＤ

Claims (5)

1. 基板上に実装された発光素子からなる光源から照射され、原稿から反射した光を受光して原稿画像を読み取る画像読取装置であって、
   前記基板の前記光源の実装側主面上において、当該光源の周囲に半田パターンからなる光反射膜が形成されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記基板は、
   絶縁層と、
   当該絶縁層表面に貼着された金属箔をエッチングすることによって形成されたパッドパターンとベタパターンとを有し、
   前記光源は前記パッドパターンに半田を介して接合されており、前記光反射膜は、前記ベタパターンに前記半田と同じ半田が付着されてなるものであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記ベタパターンが前記光源に給電するための配線パターンとして用いられていることを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
4. 前記基板は、長手方向が主走査ラインの方向に形成された短冊状の基板であり、
   前記光源は、複数の表面実装型ＬＥＤが前記長手方向に配列されたＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記基板は、第１の基板と第２の基板からなり、
   当該第１の基板と第２の基板とを、ＬＥＤ実装面側を対向させ、両基板上の各ＬＥＤの光軸が主走査ラインと交差するように傾斜配置したことを特徴とする請求項４記載の画像読取装置。
   

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