JP2010028216A - 密着型イメージセンサー、および画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの高輝度化（高消費電力化）に伴い、発熱量が増えても、その熱を効率的に放散させることができるため、導光体が熱により変形せず、良好な画像を得ることのできる密着型イメージセンサーを提供する。
【解決手段】密着型イメージセンサーは、棒状の導光体３０と、導光体３０の少なくとも一端に配置され、導光体３０に向けて発光する発光素子を保持するＬＥＤ基板３２と、ＬＥＤ基板３２に接触し、ＬＥＤ基板３２および導光体３０よりも熱伝導率の高い放熱ブロック３４と、導光体３０、ＬＥＤ基板３２、および放熱ブロック３４を収納するシャーシ２０の上面に配置され、放熱ブロック３４の表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部４１が形成されているフレーム４０とで構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複合機、複写機、ファクシミリ、スキャナ、複合機等に使用される密着型イメージセンサーに関し、特に高速読み取りに適した高輝度光源を用いた密着型イメージセンサー、および画像読取装置に関するものである。

密着型イメージスキャナーは棒状の導光体を内蔵している。そして、棒状の導光体の一端には光源となるＬＥＤが搭載したＬＥＤ基板が取り付けられる。ＬＥＤが点灯すると、棒状の導光部に光が導かれ、その導光部の長手方向に沿って並べられた反射部（印刷で形成されたり、凹凸で形成されたりしている）で反射することにより、光が射出される。

近年、原稿読み取りの高速化の要求が増え、そのため、密着型イメージセンサーに使用しているＬＥＤ光源の光量も増加させる必要がでてきた。

そのため、ＬＥＤに流れる電流を増やしたり、高出力タイプのＬＥＤを使用したり、同色のＬＥＤを複数個使用したり、或いは、これらの組み合わせによって光量を増やす方法がとられている。

しかしながら、これらの方法はどれもＬＥＤ光源の発熱量を増大させ、導光部の変形や密着型イメージセンサー筐体の変形を誘発し、結像光学系に狂いを生じさせる。また、延いてはＬＥＤ自体の損傷を招くなどの深刻な問題を有していた。

ＬＥＤ光源の発熱を放熱する構造として、密着型イメージスキャナー筐体の端部に放熱ようのＵ字形フィンを設けた発明がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２１８１６２号公報

上記の如く、ＬＥＤの光量の増大の要求に伴い大きな発熱量を伴うため、大掛かりな冷却方法が必要となり、密着センサーの大型化やコストの増加を起こす問題があった。また、特許文献１の構造では、放熱面積が少なく十分な放熱が期待できない問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、安価でコンパクトな、高速読み取り可能な密着型イメージセンサー、および画像読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の密着型イメージセンサーは、棒状の導光体と、前記導光体の少なくとも一端に配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い部材で形成され、前記発光素子基板に接触し、かつ露出する表面に凹凸が形成されている放熱ブロックと、前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納するシャーシと、前記シャーシの上面を覆い前記放熱ブロックの表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部が形成されているフレームと、を具備することを特徴とする。

また、本発明の密着型イメージセンサーは、棒状の導光体と、前記導光体の少なくとも一端に配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い部材で形成され、前記発光素子基板に接触し、かつ露出する表面に凹凸が形成されている放熱ブロックと、前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納し、上面が開放されているシャーシと、を具備することを特徴とする。

また、本発明の密着型イメージセンサーは、棒状の導光体と、前記導光体の少なくとも一端に断熱部材を介して配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、前記発光素子基板に接触し、前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い放熱ブロックと、前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納するシャーシと、前記シャーシの上面を覆い前記放熱ブロックの表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部が形成されているフレームと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤの高輝度化（高消費電力化）に伴い、発熱量が増えても、その熱を効率的に放散させることができるため、導光体が熱により変形せず、良好な画像を得ることのできる密着型イメージセンサーを提供することができる。また、本発明の導光体を用いることにより、ＬＥＤ近傍の導光体が熱により変形したとしても、その影響を受けない画像読取装置を提供することができる。

以下、本発明に係る密着型イメージセンサーの実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る密着型イメージセンサーの第１の実施形態の斜視図を示し、図２は、その分解図を示す。本発明の密着型イメージセンサー１０は、長方体のシャーシ２０の内側長手方向に棒状の導光体３０（図２を参照）が設けられ、シャーシ２０の上面の端部に放熱開口部４１が設けられたフレーム４０が被せた構造を有する。フレーム４０には、カバーガラス５０が取り付けられる。

図３は、棒状の導光体３０の詳細な構成を示す図である。
導光体３０は、棒状のアクリルなどの透明樹脂部で構成される導光体シャーシ３１の端面にＬＥＤ基板３２が配置される。このＬＥＤ基板３２の導光体シャーシ３１側には、ＬＥＤアレイ３３が取り付けられていて、ＬＥＤアレイ３３に駆動電流が供給される。導光体シャーシ３１の棒状の透明樹脂には反射部（図示せず）が配列されている。この反射部は、例えば印刷により反射パターンを形成してもよく、又は透明樹脂自体に凹凸を形成してもよい。そして、ＬＥＤアレイ３３が発光すると、軸方向の光が反射部により斜め方向に順次反射されて、導光体シャーシ３１の射出方向へ反射される仕組みとなっている。

ＬＥＤアレイ３３を保持するＬＥＤ基板３２の反対面には、導光体シャーシ３１やＬＥＤ基板３２より熱伝導率の高い金属で構成される放熱ブロック３４が取り付けられている。放熱ブロック３４のＬＥＤ基板３２に接する面は、ＬＥＤ基板３２と等しいかそれ以上の大きさを有し、全体として立方体の形状をなしている。また、放熱ブロック３４の上面には、凹凸の段差部（切り込み部との言う）が形成されていて、放熱面積が大きくなるような形状となっている。これらの、放熱ブロック３４、ＬＥＤ基板３２、導光体シャーシ３１は、止めネジ３５により一体的に取り付けられる。

そして、シャーシ２０内に導光体３０が組み込まれる時、カバーとなるフレーム４０に形成された放熱開口部４１が放熱ブロック３４の上面に対向する位置に配置されて取り付けられる。

本発明の密着型イメージセンサー１０は、上記の構成とすることにより、ＬＥＤアレイ３３の発光より発熱してＬＥＤ基板３２に拡散した熱は、放熱ブロック３４へ伝導される。さらに、放熱ブロック３４の表面から熱伝達によりフレーム４０の放熱開口部４１を通じて外気へと放熱される。このとき、放熱ブロック３４は、熱伝導率が高く熱伝導性が良いため、ＬＥＤ基板３２から熱を効率的に奪うことができる。また、放熱ブロック３４の少なくとも一部の表面がフレーム４０の放熱開口部４１を通じて外気に露出しているため、熱伝達の効率が高く放熱効果が大きい。さらに、放熱ブロック３４の露出部に凹凸が形成されることにより、放熱面積が増え、所謂フィン効果が得られるため放熱に効果がある。

図４は、密着型イメージセンサー１０の側面図を示す。この例では、シャーシ２０の底面にＣＣＤ素子が取り付けられたＣＣＤ基板２５が設けられている。

図５（ａ），（ｂ）は、放熱ブロック３４の開放側の放熱面３４ａを黒色３４ｂに着色することにより、熱放射による放熱効果を上げた例である。図５（ｂ）であっても、開放側の全面に黒色３４ｂを塗ったものであっても良い。

図６は、読み取るべき原稿６０と密着型イメージセンサーとの位置関係を示した図である。そして、図６（ａ）では、密着型イメージセンサー１０を下向きに使用した場合の使用例を示す図である。この場合、ＣＣＤ基板２５が上面に配置され、読み取り走査線が下向きの動作状態となる。よって、放熱ブロック３４の上面にあたる放熱面３４ａが露出するようにすることにより、効率的に熱放散が可能となる。また、図６（ｂ）のように、（ａ）とは反対に密着型イメージセンサー１０を上向きに使用し、ＣＣＤ基板２５が下面に配置して、読み取り走査線が上向きの動作状態としても良い。また、図６（ｃ）のように、縦置きした密着型イメージセンサー１０の上面に放熱面３４ａが露出するようにするようにしても良い。この場合は、電子黒板等のセンサーに使用される。

図７は、第１の変形例であって、カバーガラスのないタイプの密着型イメージセンサーに適用した例を示す図である。この場合、放熱ブロック３４だけでなく、導光体シャーシ３１の上面も開放された形状となる。このように、カバーガラスのない密着型イメージセンサーであっても、同様に端部に放熱ブロック３４を設けることによって、放熱効果を高めることができる。

図８は、第２の変形例であって、放熱ブロック３４とは別に、シャーシ２０の側壁に第２の放熱ブロック７０を設けた構造を示している。放熱ブロック３４と放熱ブロック７０とは直接接続する構造に限らず、熱伝導率の高い部材を介して接続する構造としても良い。

図９は、第３の変形例であって、放熱ブロック３４の一部にフランジ８０を設け、そのフランジ８０を使用して読取装置本体フレーム９０に取り付けた構造を示している。このような構造にすることにより、放熱ブロック３４から装置本体のフレーム９０などに熱伝導により熱を伝えることができるため、さらに熱効率が良くなる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
図１０は、第２の実施形態を示す図である。第１の実施形態では、導光体３０にＬＥＤ基板３２が固定され、そのＬＥＤ基板３２に放熱ブロック３４が取り付けられているが、この第２の実施形態では、導光体３０の端部が直接放熱ブロック３４に接触して、ネジ３５によって固定される形状となっている。

したがって、第２の実施形態では導光体３０とＬＥＤ基板３２が接触しないように形成されているため、ＬＥＤ基板から発せられる熱が直接導光体３０に伝わることがなくなる。また、導光体３０は、比較的温度の低い放熱ブロック３４に取り付けられているので、熱によりアクリルなどの樹脂が変形することを防いでいる。そのため、絶えず良好な照明を行うことができる。この実施形態であっても、ＬＥＤ基板３３の熱が放熱ブロック３４よって放熱されることは変わりない。

図１１は、第２の実施形態の変形例を示す図である。この変形例では、導光体３０とＬＥＤ基板３２との間に、断熱材１００を挟挿する形状としている。これにより、ＬＥＤ基板３２から導光体３０へ伝わる熱を断熱材１００によって遮断することができ、アクリルなどの変形を防ぎ良好な照明を確保することができる。

上述した第１及び第２の実施形態および、それらの変形例の密着型イメージセンサーをスキャナ部に取付けて画像読取装置を構成することにより、ＬＥＤ光源の光量を増やしても影響が少なくなることから、高速読取りが実現可能となる。

以上、本発明の第１の実施形態の密着型イメージセンサーによれば、棒状の導光体の一端に設けられた発光素子を放熱ブロックに取り付け、その放熱ブロックの表面の一部をシャーシ筐体外に露出されることにより、光量を増加させることによる発熱が密着型イメージセンサーの筐体に内にこもることなく、効率的に熱放散がなされるため、導光体の変形や密着型イメージセンサー筐体の変形を起こさず、特別な冷却手段が必要でなく、コンパクトで安価に、高速読み取り可能な密着センサーを提供できる。

また、第２の実施形態の密着型イメージセンサーによれば、発光素子を保持する発光素子基板と導光体が直接接触しない構造であるため、光量増加による発熱量が導体へ伝わることなく変形などの問題を生じない。さらに、発光素子を保持する発光素子基板と導光体との間に、断熱部材があるため、発光素子基板から導光体へ熱が伝わらずに、上記と同様に導光体の変形を防げる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができ、また実施形態を適宜組み合わせることができる。

例えば、図１２に示すように導光体の両端にＬＥＤを取付ける構造にしても良い。更に、開放される場所に応じて、図１３のように放熱ブロックの側面に凹凸を垂直に形成するようにしても良い。

本発明に係る密着型イメージセンサーの第１の実施形態の斜視図。 本発明に係る第１の実施形態の展開図。 本発明に係る第１の実施形態の導光体の構成を示す斜視図。 本発明に係る密着型イメージセンサーの側面図。 本発明に係る第１の実施形態の導光体の上面の形状を示す図。 本発明に係る密着型イメージセンサーの使用例を示す図。 本発明に係る第１の実施形態の第１の変形例を示す図。 本発明に係る第１の実施形態の第２の変形例を示す図。 本発明に係る第１の実施形態の第３の変形例を示す図。 本発明に係る密着型イメージセンサーの第２の実施形態の斜視図。 本発明に係る第２の実施形態の変形例を示す図。 導光体の両端にＬＥＤを取付ける構造を示す図。 放熱ブロックの側面に凹凸を垂直に形成した図。

符号の説明

１０…着型イメージセンサー、２０…シャーシ、３０…導光体、３１…導光体シャーシ、３２…ＬＥＤ基板、３３…ＬＥＤアレイ、３４…放熱ブロック、３４ａ…放熱面、３４ｂ…黒色、３５…止めネジ、４０…フレーム、４１…放熱開口部、５０…カバーガラス、７０…第２の放熱ブロック、８０…フランジ、９０…読取装置のフレーム、１００…断熱部材。

Claims (9)

1. 棒状の導光体と、
   前記導光体の少なくとも一端に配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、
   前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い部材で形成され、前記発光素子基板に接触し、かつ露出する表面に凹凸が形成されている放熱ブロックと、
   前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納するシャーシと、
   前記シャーシの上面を覆い前記放熱ブロックの表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部が形成されているフレームと、
   を具備することを特徴とする密着型イメージセンサー。
2. 棒状の導光体と、
   前記導光体の少なくとも一端に配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、
   前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い部材で形成され、前記発光素子基板に接触し、かつ露出する表面に凹凸が形成されている放熱ブロックと、
   前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納し、上面が開放されているシャーシと、
   を具備することを特徴とする密着型イメージセンサー。
3. 前記放熱ブロックの前記露出する表面が黒色であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサー。
4. 前記筐体の開口部が読み取り動作を行うために設置された状態では読取用紙の反対側であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサー。
5. 前記放熱ブロックに取付片が更に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサー。
6. 棒状の導光体と、
   前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、
   前記導光体および前記発光素子基板に接触し、前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い放熱ブロックと、
   前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納するシャーシと、
   前記シャーシの上面を覆い前記放熱ブロックの表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部が形成されているフレームと、
   を具備することを特徴とする密着型イメージセンサー。
7. 棒状の導光体と、
   前記導光体の少なくとも一端に断熱部材を介して配置され、前記導光体に向けて発光する発光素子を保持する発光素子基板と、
   前記発光素子基板に接触し、前記発光素子基板および前記導光体よりも熱伝導率の高い放熱ブロックと、
   前記導光体、前記発光素子基板、および前記放熱ブロックを収納するシャーシと、
   前記シャーシの上面を覆い前記放熱ブロックの表面の少なくとも一部が露出して放熱する開口部が形成されているフレームと、
   を具備することを特徴とする密着型イメージセンサー。
8. 前記断熱部材は、前記発光素子基板の熱伝導率より低い断熱部材であることを特徴とする請求項７に記載の密着型イメージセンサー。
9. 請求項１又は請求項２又は請求項６又は請求項７に記載の密着型イメージセンサーをスキャナ部に取付けたことを特徴とする画像読取装置。

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