JP2010092780A - 線状光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源４を効率よく冷却してＬＥＤの温度を低く抑え、より照度の高い線状光源装置１を提供すること。
【解決手段】 端部が光取込部５１となっている導光部材５と、前記光取込部５１に対向するように配置される光源４とが、基台３に固定された線状光源装置１において、前記基台３には、少なくとも前記光源４が固定される一方に段曲げ２１が形成され、前記基台２の中央の上段部２２に、導光部材５を保持する導光部材保持部２５と光源４を保持する光源保持部２４とが配置され、前記光源保持部２４は側面２６と底面２７よりなるＬ字状の板部材であり、側面２６に光源４が固定され、底面２７が導光部材５に向かってのびるように配置されて基台２に固定されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等に使用する画像読取装置の照明用光源に用いられる線状光源装置に関する。

近年、パーソナルファクシミリ等の画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）の出力向上と受光素子としてのＣＣＤ型センサの高感度化により、小型で低消費電力のＬＥＤが読み取り光源装置の光源として使用されるようになってきている。このようなＬＥＤを光源として備えた従来の線状光源装置は、光源の個数を低減させ、且つ均一な照明強度を得ることを目的として、光源から放射される光を導光部材に入射させて所望の方向に光を導光させる構成のものが知られている。

図７は、従来の線状光源装置として特開２００６−２６９１４０号公報に開示された線状光源装置１の構成を示す図である。
線状光源装置１は、透明樹脂よりなる導光部材５と、ＬＥＤよりなる光源４とが、長尺状の基台２に固定されて構成される。導光部材５は、棒状部材の軸方向の一方の端面が光取込部５１となっており、光取込部５１に対向するように光源４が配置される。光源４はＬ字状の光源保持部２４の側面２６に固定され、基台２の一端に光源保持部２４をビスにより固定することで、光源４の光軸が基台２と平行に伸び、導光部材５の中心軸に一致するように配置される。光源４から放射される光が光取込部５１から導光部材５の内部に入射し、導光部材５から線状光源となって出射される。

基台２の両端に、合成樹脂からなる樹脂キャップ７が設けられている。樹脂キャップ７には放熱口７１があり、光源４から光源保持部２４に伝わった熱は空気層を介して放熱口７１から線状光源装置１の外部に放熱される。なお、光源保持部２４は基台２に固定されており、光源保持部２４と基台２とは重なる面を有する。光源４から光源保持部２４に伝わった熱の一部は、基台２に伝熱して放熱される。
特開２００６−２６９１４０号公報

小型で消費電力も低いＬＥＤは光源として注目されているが、導光部材の一端または両端にしか光源を持たず、１つまたは２つのＬＥＤで構成される線状光源装置を画像読取装置の読取光源として用いるには、必要とされる照度に満たないという問題がある。光源に用いられるＬＥＤは、温度が上昇すると発光効率が低下するため、より高い照度を有する線状光源装置を実現するためには、光源を効率よく冷却してＬＥＤの温度を低く抑える必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑み、光源を効率よく冷却してＬＥＤの温度を低く抑え、より照度の高い線状光源装置を提供することを目的とする。

本願第１の発明は、端部が光取込部となっている導光部材と、前記光取込部に対向するように配置される光源とが、基台に固定された線状光源装置において、前記基台には、少なくとも前記光源が固定される一方に段曲げが形成され、前記基台の中央の上段部に、導光部材を保持する導光部材保持部と光源を保持する光源保持部とが配置され、前記光源保持部は側面と底面よりなるＬ字状の板部材であり、側面に光源が固定され、底面が導光部材に向かってのびるように配置されて基台に固定されることを特徴とする。

また、本願第２の発明は、第１の発明において、前記光源が固定される側面の裏側に、ヒートシンクのベース部が固定され、前記ベース部には、前記基台に対して垂直にのびる複数の板状部材よりなるフィン部が形成され、前記フィン部が前記基台の下段部の上に配置されることを特徴とする。

また、本願第３の発明は、第１の発明において、前記光源が固定される側面の裏側に、ヒートシンクのベース部が固定され、前記ベース部には、前記基台に対して平行にのびる複数の板状部材よりなるフィン部が形成されることを特徴とする。

本願第１の発明によれば、基台の中央の上段部に、導光部材を保持する導光部材保持部と光源を保持する光源保持部とが配置されるので、本発明の線状光源装置が固定されるキャリッジとの間に空気層を介在させることができる。そして、前記光源保持部の底面が導光部材に向かってのびるように配置されるので、基台の光源保持部の底面との接合面の裏面が空気層にさらされ、効率よく冷却できる。

本願第２の発明によれば、基台に対して垂直にのびるフィン部が基台の下段部の上に配置されるので、フィン部と基台との間を離して隙間を設けることによって、基台からフィン部を抜けて原稿面に向かう熱の対流が生じ、フィン部の冷却効率を高めることができる。

本願第３の発明によれば、基台に対して平行にのびるフィン部が形成されているので、導光部材の軸に対して垂直方向に可動させれば、フィン部の隙間に風が流入し、冷却効率を高めることができる。

本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の線状光源装置１が組込まれる原稿移動型スキャナの内部構造を示す模式図である。
原稿である紙等の画像を線状光源装置１から放射される光で照明し、その反射光を光学系を通してＣＣＤ３４で細いライン状に読み取る。搬送系で原稿と読み取り部の相対位置を少しずつずらし、次の読み取りを行い、これを繰り返して画像情報を読み取る。すなわち、線状光源装置１を含む光学系を固定し、原稿を動かして原稿に記載された情報を読み取る。

原稿移動型スキャナの画像読取部は、線状光源装置１を備えるキャリッジ３、原稿を送る搬送系、レンズ３３、ＣＣＤ３４を備えて構成される。キャリッジ３とは原稿移動型スキャナに備えられている線状光源装置１を保持する受け部をいい、線状光源装置１はキャリッジ３に固定され、線状光源装置１の放射光が原稿を照射するように、キャリッジ３がスキャナ内部に固定されている。搬送系を構成するローラが原稿を擦って移動させるように固定され、ローラが回転すると原稿が矢印方向に送られる。レンズ３３とＣＣＤ３４は、キャリッジ３や搬送系に比べて原稿から離れた位置に配置され、線状光源装置１から放射されて原稿で反射された光が入射されるように構成される。

図２は本発明の線状光源装置１を示す図であり、図２（ａ）は線状光源装置１の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。
本発明の線状光源装置１は、樹脂よりなる導光部材５とＬＥＤよりなる光源４とが基台２に固定されて構成される。基台２には、樹脂よりなる導光部材保持部２５と、Ｌ字状の金属板よりなる光源保持部２４とが、例えばネジにより固定されている。導光部材保持部２５は導光部材５を保持し、光源保持部２４のＬ字状の側面２６に光源４が固定される。光源４は、導光部材保持部２５の長手方向に対して垂直な側面２６の導光部材保持部２５に対向する面に固定され、導光部材５に向かって光が放射されるように構成される。そして、光源４と導電する回路基板４１の一端に給電線４２を取り付けて、回路基板４１に配線している。

基台２は、板金等をプレスして形成され、キャリッジ３の上に載置される。長手方向の末端からそれぞれ５〜３０ｍｍ内側のところで段曲げ加工されて、基台２の両側に対をなすようにして段曲げ２１が配置されている。段曲げ２１とは、板金を段状に曲げる加工によってできた形状をいう。段曲げ２１を設けることによって、中央を両端に比べて１〜１０ｍｍ程度高くなるように形成することができる。一方、両端は略同じ高さになるようにし、キャリッジ３の上に固定しやすいように形成している。

基台２の両端の下段部２３には孔が設けられており、この孔を用いて、ネジなどによりキャリッジ３に固定される。光源側の一方の下段部２３に形成される孔は円形であるが、他方の下段部２３に形成される孔は基台２の長手方向に長い楕円形をしている。基台２とキャリッジ３との長手方向の長さに誤差が生じていても、光源側を位置決めして固定したあとに、他端側を固定することができる。

基台２の両端の下段部２３に続いて、キャリッジ３との間に隙間ができるように、キャリッジ３に対して離間する方向に曲がる一対の段曲げ２１が設けられており、段曲げ２１に続く中央側が上段部２２となっている。基台２とキャリッジ３とは、両端の下段部２３において密着しており、中央の上段部２２において離間して隙間が設けられ、基台２とキャリッジ３との間に空気層を介在させることができる。光源４を固定する光源保持部２４と、導光部材５を保持する導光部材保持部２５とは、基台２の上段部２２に配置される。

光源保持部２４の光源４が固定される側面２６の裏側には、例えばアルミニウムよりなるヒートシンク６が固定されている。光源４で発生した熱を光源保持部２４に伝熱し、ヒートシンク６に効果的に冷却される。ヒートシンク６は光源保持部２４から基台２の末端にのびるように固定されるので、基台２の下段部２３の上に配置される。

基台２の上段部２２の中央には、導光部材５に沿って開口部２９が設けられている。また、キャリッジ３にも、少なくとも基台２の開口部２９に対応する位置が抜けて遮蔽しないようにし、基台２の上側で照射された光が、キャリッジ３の下側まで抜けるようになっている。なお、キャリッジ３は原稿移動型スキャナに備えられている線状光源装置１を保持する受け部なので、基台２の両端の下段部２３に対応する位置にだけネジ止め等の固定できる部位を備えるものとすることもできる。

図３は本発明の線状光源装置１の光源４の近傍を拡大して示す拡大断面図である。
金属板よりなるＬ字状の光源保持部２４の導光部材５と対向する側面２６に光源４が密着して取り付けられ、光源４から発生する熱を光源保持部２４に伝えて外部へ逃がせるように構成されている。光の発光源となるＬＥＤは、回路基板４１にハンダ等により接合固定され、導光部材５と対向する側面２６に回路基板４１が熱伝導性を有した部材、例えば銀ペーストを介して図示しないネジにより固定されている。

光源保持部２４の底面２７は、光源４が固定される側面２６に向かうようにＬ字状に曲げられ、光源４から導光部材５に向かってのびるように形成される。光源保持部２４は基台２の上段部２２に配置され、光源保持部２４の底面２７と基台２との間に熱伝導性を有した部材、例えば銀ペーストが塗られ、図示しないネジにより固定されている。光源４で発生した熱は、光源４に密着する光源保持部２４の側面２６に伝熱し、光源保持部２４の底面２７から基台２に放熱され、矢印の方向に伝熱される。光源４で発生した熱を基台２に効率よく放熱するために、光源保持部２４と基台２との接合面２８は大きい方が好ましい。また、光源４と光源保持部２４と基台２とを熱伝導性を有した部材、例えば銀ペーストを介して接合しているため、熱伝導性を有した部材を用いない場合に比べて伝熱効率を高くすることができる。

光源４と導光部材５を基台２の上段部２２に配置し、Ｌ字状の光源保持部２４の底面２７を光源４から導光部材５に向かってのびるように形成されているため、光源保持部２４の底面２７は、基台２の上段部２２において接合面２８を形成する。したがって、基台２の光源保持部２４の底面２７との接合面２８の裏面を、キャリッジ３との間に隙間を設けることによって形成された空気層にさらすように構成することができる。強度面の理由から基台２やキャリッジ３は鉄を表面処理した亜鉛メッキ鋼材等により形成されるが、光源保持部２４を形成する材料に比べて熱伝導性が低い。したがって、部材間を密接して配置するよりも、表面を空気層にさらす方が、冷却効率が高い。このような理由により、基台２の光源保持部２４の底面２７との接合面２８の裏面を空気層にさらすように構成し、効率よく冷却できるようにしている。

光源４が固定される側面２６の裏側には例えば、アルミニウムよりなるヒートシンク６が配設される。ヒートシンク６も回路基板４１と同様に、熱伝導性を有した部材、例えば銀ペーストを介して図示しないネジにより固定されている。ヒートシンク６は、光源保持部２４に固定されるベース部６１と、複数の板状部材からなるフィン部６２により構成される。ベース部６１は基台２の上段部２２の上に配置されるが、フィン部６２は基台２の下段部２３の上に配置される。

フィン部６２は、基台２に対して垂直であって、ベース部６１から線状光源装置２の末端に向かって、すなわち、基台２の上段部２２から下段部２３に向かう方向にのび、表面積を大きくすることによって冷却効果を高めている。また、図２（ａ）に示すように、基台２の下段部２３に孔が設けられている箇所には、孔を遮らないようにフィンが短くなっており、上から孔にネジを通せるようにしている。

ヒートシンク６には黒アルマイト処理が施されており、表面に微細な凹凸が形成されている。凹凸により実質的な排熱表面積が確保でき、放熱効果が約１０％向上する。また、黒アルマイトにすることにより、輻射能が高くなり、輻射による排熱も可能となる。

フィン部６２は基台２の下段部２３の上に配置されるので、フィン部６２と基台２との間に隙間が設けられ、空気が入り込めるようになっている。点灯時には、光源４から排出される熱がヒートシンク６に伝わって、フィン部６２の温度が高くなり、フィン部６２の周囲の空気が温められる。温度が高い空気は比重が小さくなるため、基台２から原稿面に向かって上昇する空気の流れができる。

一方、基台２に亜鉛メッキ鋼材、光源保持部２４にアルミニウムより形成された場合、熱伝導率において、基台２は光源保持部２４ほど高くない。また下段部２３の周囲の温度はフィン部６２の周囲よりも低くなる。フィン部６２には、基台２から原稿面に向かって上昇する空気の流れがあるので、基台２の下段部２３の周囲の空気はフィン部６２に向かって流れる。したがって、フィン部６２には、基台２の下段部２３の周囲から冷えた空気が供給され、原稿面に向かって温められた空気が排出されるので、矢印の方向の熱の対流が発生する。
フィン部６２と基台２との間を離して隙間を設けることによって、基台２からフィン部６２を抜けて原稿面に向かう熱の対流が生じ、フィン部６２の冷却効率を高めることができる。

続いて、本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。
図４は、本発明の線状光源装置１を示す断面図である。
第１の実施形態の変形例は、基台２の形状が異なっているが、その他の形態は第１の実勢形態の線状光源装置１と同様である。第１の実施形態に示す基台２は、両側に設けられた段曲げ２１が対になっており、中央が高く、両端の高さが並ぶように形成されているが、図４に示すように、光源４が固定される一方に段曲げ２１が形成され、平らな板状部材の一端が低くなるように形成されている。

第１の実施形態の変形例では、光源４が固定される一方の端部が下段部２３となり、その他の部分が上段部２２となる。光源４を固定する光源保持部２４と、導光部材５を保持する導光部材保持部２５とは、基台２の上段部２２に配置される。一方、キャリッジ３は、光源４が固定される一方の反対側となる、他方に段曲げ加工がされ、他方の端部が持ち上がった構造をしている。したがって、基台２の両端において、基台２とキャリッジ３とが密接してネジなどにより固定し易くなっており、基台２の中央において、基台２とキャリッジ３との間に隙間ができるように構成することができる。

基台２の上段部２２において、光源４と導光部材５とが固定され、光源保持部２４の底面２７が導光部材５に向かってのびるように配置されているので、光源保持部２４の底面２７は、基台２の上段部２２において接合面を形成する。したがって、基台２の光源保持部２４の底面２７との接合面の裏面を、キャリッジ３との間に隙間を設けることによって形成された空気層にさらすように構成され、効率よく冷却することができる。

光源保持部２４の光源４が固定される側面２６の裏側にはベース部６１とフィン部６２よりなるヒートシンク６が配設される。フィン部６２は、基台２に対して垂直であって、ベース部６１から線状光源装置２の末端に向かって、すなわち、基台２の上段部２２から下段部２３に向かう方向にのび、表面積を大きくすることによって冷却効果を高めている。

フィン部６２には、基台２の下段部２３の周囲から冷えた空気が供給され、原稿面に向かって温められた空気が排出されるので、矢印の方向の熱の対流が発生する。フィン部６２と基台２との間を離して隙間を設けることによって、基台２からフィン部６２を抜けて原稿面に向かう熱の対流が生じ、フィン部６２の冷却効率を高めることができる。

本発明の第２の実施形態を説明する。図５は、本発明の線状光源装置１が組込まれる原稿固定型スキャナの内部構造を示す模式図である。
複写機は、画像読取部、画像形成部、給紙部を備えて構成され、画像読取部における読取光源として線状光源装置１が用いられる。複写機のような原稿固定型スキャナの読取光源として用いられる場合には、線状光源装置１が矢印方向、すなわち導光部材５の軸に対して垂直方向に可動するという点で、原稿移動型スキャナに用いられる第１の実施形態に示す線状光源装置１と異なる。

画像読取部は、第１キャリッジ３１、第２キャリッジ３２、レンズ３３、ＣＣＤ３４を備えて構成される。画像読取部の内部に図示しない第１レールと第２レールがもうけられており、第１レールには走行体としての第１キャリッジ３１が摺動自在に取付けられているとともに、第２レールには第２キャリッジ３２が摺動自在に取付けられている。第１キャリッジ３１には線状光源装置１と第１ミラー８１とが搭載されており、第２キャリッジ３２には第２ミラー８２と第３ミラー８３とが搭載されている。

透明なガラス板に載置された原稿に、線状光源装置１から放射される光を下から照射する。原稿に何も書かれていない白い部分に照射した光は反射され、第１ミラー８１に入射される。さらに、この反射光束は、第１ミラー８１によって第２キャリッジ３２に向けて折り返され、第２ミラー８２、第３ミラー８３によってさらに折り返され、レンズ３３を介して読取用のＣＣＤ３４に入射される。第１キャリッジ３１と第２キャリッジ３２とを、矢印方向に走行させることによって、原稿全体の記載内容を読み取ることができる。

図６は本発明の線状光源装置１の光源４の近傍を拡大して示す拡大断面図である。
第２の実施形態に用いられる線状光源装置１は、第１の実施形態に用いられる線状光源装置１と、ヒートシンク６のフィン部６２の向きを除いて、同様の構成を有する。

光源保持部２４の導光部材５と対向する側面２６に光源４が取り付けられ、その光源４が固定される側面２６の裏側にヒートシンク６が配置されている。ヒートシンク６は、光源保持部２４に固定されるベース部６１と、複数の板状部材からなるフィン部６２により構成される。ベース部６１は基台２の上段部２２の上に配置されるが、フィン部６２は基台２の下段部２３の上に配置される。

フィン部６２は、基台２に対して平行であって、ベース部６１から線状光源装置２の末端に向かって、すなわち、基台２の上段部２２から下段部２３に向かう方向にのび、表面積を大きくすることによって冷却効果を高めている。この線状光源装置１が原稿固定型スキャナの読取光源として用いられるときは、基台２と平行な面上を導光部材５の軸に対して垂直方向に可動するので、フィン部６２も導光部材５の軸に対して垂直方向に風を切って動く。したがって、基台２に対して平行な板状部材を複数備えるフィン部６２の隙間に風が流入し、冷却効率を高めることができる。

また、光源４と導光部材５を基台２の上段部２２に配置し、Ｌ字状の光源保持部２４の底面２７を光源４から導光部材５に向かってのびるように形成されているため、光源保持部２４の底面２７は、基台２の上段部２２において接合面２８を形成する。したがって、基台２の光源保持部２４の底面２７との接合面２８の裏面を、キャリッジ３との間に隙間を設けることによって形成された空気層にさらすように構成し、効率よく冷却できるようにしている。

本発明の線状光源装置が組込まれる原稿移動型スキャナの内部構造を説明するための模式図 本発明の線状光源装置の構成を示す図 本発明の線状光源装置の光源の近傍を拡大して示す拡大断面図 本発明の線状光源装置の構成を示す断面図 本発明の線状光源装置が組込まれる原稿固定型スキャナの内部構造を説明するための模式図 本発明の線状光源装置の光源の近傍を拡大して示す拡大断面図 従来の線状光源装置の構成を示す断面図

符号の説明

１ 線状光源装置
２ 基台
３ キャリッジ
４ 光源
５ 導光部材
２１ 段曲げ
２２ 上段部
２３ 下段部
２４ 光源保持部
２５ 導光部材保持部
６ ヒートシンク
６１ ベース部
６２ フィン部

Claims (3)

1. 少なくとも一端が光取込部となっている導光部材と、前記光取込部に対向するように配置される光源とが、基台に固定された線状光源装置において、
   前記基台には、少なくとも前記光源が固定される一方に段曲げが形成され、
   前記基台の中央の上段部に、導光部材を保持する導光部材保持部と光源を保持する光源保持部とが配置され、
   前記光源保持部は側面と底面よりなるＬ字状の板部材であり、側面に光源が固定され、底面が導光部材に向かってのびるように配置されて基台に固定されることを特徴とする線状光源装置。
2. 前記光源が固定される側面の裏側に、ヒートシンクのベース部が固定され、前記ベース部には、前記基台に対して垂直にのびる複数の板状部材よりなるフィン部が形成され、前記フィン部が前記基台の下段部の上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
3. 前記光源が固定される側面の裏側に、ヒートシンクのベース部が固定され、前記ベース部には、前記基台に対して平行にのびる複数の板状部材よりなるフィン部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。

Images