JP2696025B2 - 読取りヘッド - Google Patents

読取りヘッド

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JP2696025B2 JP3301847A JP30184791A JP2696025B2 JP 2696025 B2 JP2696025 B2 JP 2696025B2 JP 3301847 A JP3301847 A JP 3301847A JP 30184791 A JP30184791 A JP 30184791A JP 2696025 B2 JP2696025 B2 JP 2696025B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや複写機
等に用いる光デバイスに関し、とくに画像読取りの機能
を備えた読取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、画像読み取りの機能を備えた読み
取りヘッドの光源としては、蛍光灯やＬＥＤ（発光ダイ
オード）などが用いられてきた。図７（ａ）は光源とし
て蛍光灯を用いた読み取りヘッドの構成を説明する図
で、１１は読み取る原稿、１２は原稿照明用の蛍光灯、
１３は集束性ロッドレンズアレイ（例えば日本板硝子株
式会社製のセルフォックレンズ。セルフォックレンズは
日本板硝子株式会社の登録商標）、１４は受光基板であ
る。受光基板１４には基板１４ａとその上に直線状に配
列形成された読取り受光素子１４ｂとが形成されてい
る。受光基板１４にはこの他に受光素子１４ｂからの電
気信号を伝達する薄膜パターン回路等を含むがここでは
省略している。図７（ｂ）は光源としてＬＥＤを用いた
読取りヘッドの構成を説明する図で、図７（ａ）とはそ
の光源が相違するのでその光源について説明する。図中
１５はＬＥＤランプアレイであり、ＬＥＤランプアレイ
１５はＬＥＤ発光素子１５ａとシリンドリカルレンズ１
５ｂから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、読取り媒体から
イメージ・グラフ等の読取りが多くなり、かつ濃度階調
で原稿読取りを必要とするため、センサーの濃度に対す
る読取り感度をリニアにすることが必要になってきた。
また、読取りの高速化にともない、光源照度とセンサ感
度の増大が必要となってきた。しかし、センサ自身の感
度の増大は、逆に不安定な読取り要因をも増大すること
となるため、照度の増大が先ず第一義として要求されて
いる。
【０００４】しかしながら、従来のＬＥＤランプアレイ
による光源では、読取りライン上へ照度を均一にあてる
ためにシリンドリカルレンズ等を使用しているが、実装
上光源と読取り媒体の距離が大きく、媒体面での照度が
不足するという問題があった。また、蛍光灯による光源
では、蛍光灯は小さなものでも直径６ｍｍ程度のものし
かなく小型化が困難であるとともに、蛍光灯の発熱によ
って読取りヘッドが高温となり周囲の基板やカバー等を
熱変形させたり、受光素子そのものの特性に変化を及ぼ
す欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の読取りヘッドは、基板上に配列した媒体読
取りのための光電変換用受光素子アレイと、この受光素
子アレイに対向して配置された集束性ロッドレンズアレ
イと、この集束性ロッドレンズアレイの読取り原稿側端
面より受光素子側であって、端面と集束性ロッドレンズ
アレイ側面に近接して配置した面発光型の固体発光素子
とを持つ構成とした。
【０００６】
【作用】光源を薄型の連続した線状の固体発光素子と
し、読取り媒体上における集束性ロッドレンズの焦点す
なわち読取り点の至近距離に前記薄型の光源を設置でき
るため、大きな光量を必要とせず、かつ読取り点を読取
り幅方向に均一な照度で連続的に照射できるため、発熱
が少なく、小型で気密性に優れた読取りヘッドを提供す
ることができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の読取りヘッドの要部斜視図で
ある。１０１は読取りヘッドであり、プラスチックやガ
ラスエポキシ基板などの合成樹脂等によって上面Ａおよ
び側面Ｂ、Ｃが囲まれている。上面Ａの基板上には受光
素子アレイ１０２が複数個一列に配列してある。受光素
子アレイ１０２の下部には集束性ロッドレンズアレイ１
０３が配列してある。そして、読取りヘッド１０１の下
面はガラスなどの透明部材１０４によって密閉されてい
る。前記ガラス１０４の上部には固体発光素子であるＥ
Ｌ発光素子１０５が読取りヘッド１０１の長手方向に並
行に二列配置されている。なお、読取りヘッド１０１は
図示せぬ端子またはリード線によって読取りヘッド１０
１の動作を制御する図示せぬ制御部へ電気的に接続され
ている。図２は、図１の読取りヘッド１０１をさらに詳
しく説明するための図１のＤーＤ矢視断面図である。図
２において２０１は読取りヘッド１０１の上面部Ａに取
り付けられた基板であり、ガラスエポキシ樹脂やセラミ
ックで構成されている。基板２０１上には受光素子アレ
イ２０２が配置されている。受光素子アレイ２０２は、
ワイヤボンディング２０８によって端子部２０７へ接続
されている。受光素子アレイ２０２の下部には集束性ロ
ッドレンズアレイ２０３が配置されており、集束性ロッ
ドレンズアレイ２０３はプラスチックなどの合成樹脂に
よって形成される側面Ｂの支持枝Ｂ１によって支持固定
されている。また、読取りヘッド１０１の下面部には透
明ガラス２０４が配置されており、この透明ガラス２０
４は原稿読取り時読取り原稿１に当接または近接するも
のである。そして、この透明ガラス２０４の上部には固
体発光素子であるＥＬ発光素子２０５が形成されてい
る。そして２０６はＥＬ発光体を保護する保護絶縁層で
ある。
【０００８】以上説明した読取りヘッドの動作について
説明する。原稿読み取り時、図示せぬ駆動手段によって
読取り原稿が搬送され、または読取りヘッドが原稿上に
移動され原稿読取りが開始される。ＥＬ発光素子２０５
が図示せぬ制御回路によって点灯すると、ＥＬ発光素子
２０５から発する光は透明ガラス２０４を透過し透明ガ
ラス２０４に当接または近接する読取り原稿１を照射す
る。読取り原稿１に照射した光は反射光となって集束性
ロッドレンズアレイ２０３を経由し、受光素子アレイ２
０２へ到達する。受光素子アレイ２０２はこの到達光を
検知して電気信号に変換し図示せぬ制御部へ電気信号を
送出している。
【０００９】次に、図２のＥＬ発光素子２０５の構造を
詳しく説明するために、図３に図２のＥーＥ矢視断面図
を示して説明する。図３において、透明絶縁保護層３０
１は読取りヘッド１０１が読取り原稿に当接する部分で
あり、図２の透明ガラス２０４に相当する。透明絶縁保
護層３０１の上部には透明電極３０２が設けられてお
り、透明電極３０２の上部には透明絶縁層３０３ａが設
けられている。そして、透明絶縁層３０３ａの上部には
発光体層３０４が形成されている。さらに、発光体層３
０４は透明絶縁層３０３ｂによって覆われ、透明絶縁層
３０３ｂの上部にはＡＬ電極３０５が蒸着されており、
ＡＬ電極３０５は絶縁保護層３０３ｃによって絶縁保護
されている。このように形成されたＥＬ発光素子２０５
は、透明電極３０２とＡＬ電極３０５との間に駆動信号
を与えれば、これらの電極で挟まれた発光体層３０４が
発光する。この様にして発光された光が透明絶縁層３０
３ａ、透明電極３０２および透明絶縁保護層３０１であ
るガラスを透過して読取り原稿１に到達する。
【００１０】このように形成されたＥＬ発光素子を図２
に示す読取りヘッドに組み込むことにより、光源を読取
り原稿１に近接して配置することができるので、大きな
光量を必要とせず、読取り点を均一な照度で照射できる
読取りヘッドを提供することができるという効果があ
る。また、読取りヘッドをカバーと透明ガラスによって
覆い、小型で機密性の優れた読取りヘッドを提供するこ
とができるので、基板上のリード線、受光素子、アンプ
等のワイヤボンディング部やワイヤそのものの腐食劣化
を防止した長寿命の読取りヘッドを提供することができ
るという効果もある。
【００１１】次に図２を用いて説明した本発明の読取り
ヘッドを一部改良した種々の実施例について説明する。
なおＥＬ発光素子の基本構成は第一実施例と同様なので
詳しい説明は省略し、必要に応じ第一実施例と同符号を
用いて説明する。まず第二実施例を図４を用いて説明す
る。図４に示した第二実施例は、図から分かるように図
２に示した第一実施例とは次の点で相違する。第一実施
例では、集束性ロッドレンズアレイ２０３がプラスチッ
クなどの合成樹脂によって形成される側面Ｂの支持枝Ｂ
１によって支持固定されているが、第二実施例では集束
性ロッドレンズアレイ２０３を支持固定するためにＥＬ
発光素子２０５を形成する部材である保護絶縁層３０３
ｃ（図２の保護絶縁層２０６に相当する）をセルフォッ
クレンズアレイ２０３の側面に接着固定するか、あるい
は集束性ロッドレンズアレイ２０３の読取り原稿側端面
を透明ガラス上に接着固定している。したがって、集束
性ロッドレンズアレイ２０３を固定したＥＬ発光素子２
０５をプラスチックなどの合成樹脂によって形成される
側面Ｂに接着固定するだけで、無調整で焦点の設定がで
きる読取りヘッドを提供することができる。
【００１２】図５は図２および図４で説明した本発明の
読取りヘッドをさらに改良した第三実施例に関するもの
である。図５（ａ）は、この第三実施例の読取りヘッド
を説明するための説明図であり、図に示すように集束性
ロッドレンズアレイ２０３の原稿側端面が絶縁保護層３
０３ｃの上面に接着固定されている。そして、ＥＬ発光
素子２０５の左右の発光体層３０４をレンズの光軸を遮
らない位置まで中心方向に接近させた読取りヘッドであ
る。読取りヘッドをこのような構造としたので、読取り
位置と光源がより近接するので媒体を照射する照射光量
が第一、第二実施例の読取りヘッドに比べ格段に増加す
るという効果がある。
【００１３】また、図５（ｂ）は上記第三実施例の読取
りヘッドをさらに発展させたものであり、上記第三実施
例の読取りヘッドと同様に集束性ロッドレンズアレイ２
０３の原稿側端面が絶縁保護層３０３ｃの上面に接着固
定されているとともに、集束性ロッドレンズアレイ２０
３を第一実施例のようにプラスチックなどの合成樹脂に
よって形成される側面Ｂの支持枝Ｂ１に接着固定してい
る。これにより、図５（ｂ）に示す実施例では図５
（ａ）に示す第三実施例の読取りヘッドと同様の効果を
奏するとともに、ＥＬ発光素子２０５は、支持枝Ｂ１に
接着固定された集束性ロッドレンズアレイ２０３に接着
固定されているので図５（ｂ）に示すＦ部の組み立て精
度を高めなくともよく、Ｆ部に多少の隙間が存在してい
ても基板上のリード線、受講素子、アンプ等のワイヤボ
ンディング部は側面Ｂと支持枝Ｂ１によって密閉される
構造となっている。
【００１４】以上説明した各実施例をさらに発展させた
他の実施例を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明す
る。これらの他の実施例はすべて、集束性ロッドレンズ
アレイや固体発光素子を受光素子アレイに対し、より少
ない調整で安定にかつ容易に支持固定部で固定し得るよ
うにし、また集束性ロッドレンズアレイや固体発光素子
を一つの部品として融合化することにより、小型で、製
造精度が精微でかつ取扱いが容易な読取りヘッドとした
ものである。
【００１５】図６（ａ）は、図５のように集束性ロッド
レンズアレイ２０３を固体発光素子の上面の絶縁保護層
３０３ｃに固定するのではなく、固体発光素子の側面と
集束性ロッドレンズアレイの側面とを接着固定したもの
である。したがって、固体発光素子の側面と集束性ロッ
ドレンズアレイの側面とを接着固定して、それぞれ個別
の部品であった固体発光素子と集束性ロッドレンズアレ
イとを接合して一つの部品として取り扱えるので、小型
で製造精度が精微でかつ取扱いが容易な読取りヘッドを
提供することができる。
【００１６】図６（ｂ）は図６（ａ）に比べ、固体発光
素子の絶縁保護層３０３ｃの厚さをほぼ集束性ロッドレ
ンズアレイの長さに等しく構成したものである。これに
よって、集束性ロッドレンズアレイを長さ方向に補強し
て固定できるので、集束性ロッドレンズアレイの取扱い
が容易であり、集束性ロッドレンズアレイを折ったり傷
付けることを防止することができる。
【００１７】さらに、図６（ｃ）は図６（ｂ）に比べ、
図４に示す第二実施例の構成を基本としたものであり、
固体発光素子の透明絶縁保護層３０１の上面に集束性ロ
ッドレンズアレイを接着固定するとともに絶縁保護層３
０３ｃを図６（ｂ）と同様に厚く構成したものである。
これによって、図６（ｂ）の実施例と同様に集束性ロッ
ドレンズアレイを長さ方向に補強して固定できるので、
集束性ロッドレンズアレイの取扱いが容易であり、集束
性ロッドレンズアレイを折ったり傷付けることを防止す
ることができるとともに、読取りヘッドを読取り媒体に
密接することが可能となり、読取り媒体と光源である固
体発光素子の距離が短くなるので媒体の読取り点での照
度が図６（ｂ）の実施例よりも増大する。
【００１８】なお、本発明の各実施例の説明では、光源
である固体発光素子をＥＬ発光素子を用いて説明した
が、薄型の発光素子ならばＥＬ発光素子に限らず、たと
えばプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や螢光表示管（Ｖ
ＦＤ）等を使用しても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では原稿照
明用の光源として固体発光素子を読取りヘッドに組み込
むことにより、光源を読取り原稿に近接して配置するこ
とができるため、大きな光量を必要とせず、読取り点を
均一な照度で照射できるという効果がある。また、読取
りヘッドをプラスチックカバーと透明ガラスによって覆
い、小型で機密性の優れた読取りヘッドを提供すること
ができ、機密性に優れた読み取りヘッドとしたので基板
上のリード線、受光素子、アンプ等のワイヤボンディン
グ部やワイヤそのものの酸化腐食による劣化を防止し、
長寿命の読み取りヘッドを提供することができる。さら
にまた、集束性ロッドレンズアレイと固体発光素子を一
体化することにより、一体化された集束性ロッドレンズ
アレイと固体発光素子の取り扱いが容易となるとともに
プラスチックカバー等の支持体に容易に取り付け可能と
なるため焦点あわせが容易となる。さらに、固体発光素
子を、集束性ロッドレンズアレイの読取り原稿側端面よ
り受光素子側であって、端面と集束性ロッドレンズアレ
イ側面に近接して配置したので、集束性ロッドレンズア
レイと読み取り原稿を近接させることができるために、
読み取り点の反射光を効率よく受光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の読取りヘッドの第一実施例の要部斜
視。
【図２】本発明の読取りヘッドの第一実施例の要部断面
図。
【図３】本発明のＥＬ発光素子の断面図。
【図４】本発明の読取りヘッドの第二実施例の要部断面
図。
【図５】本発明の読取りヘッドの第三実施例の要部断面
図。
【図６】本発明の読取りヘッドの第四実施例の種々の変
形例の要部断面図。
【図７】従来の読取りヘッド
【符号の説明】
１０１ 本発明の読取りヘッド １０２ 受光素子アレイ １０３ 集束性ロッドレンズアレイ １０５ ＥＬ発光素子 ３０１ 透明絶縁保護層 ３０２ 透明電極 ３０３ａ 透明絶縁層 ３０３ｂ 透明絶縁層 ３０３ｃ 透明絶縁層 ３０４ 発光体層 ３０５ ＡＬ電極

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に配列した媒体読取りのための光
    電変換用受光素子アレイと、一端を前記受光素子アレイに対向して配置された集束性
    ロッドレンズアレイと、 前記集束性ロッドレンズアレイ側面近傍に、該集束性ロ
    ッドレンズアレイの他端より受光素子側であって該他端
    面と光の放出面をほぼ水平位置に配置した面発光型の固
    体発光素子とを持つことを特徴とする 読取りヘッド。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の読取りヘッドにおいて、前記面発光型の固体発光素子を、前記集束性ロッドレン
    ズアレイ側面に接着固定した ことを特徴とする読取りヘ
    ッド。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の読取りヘッドにおいて、 前記面発光型の固体発光素子は周囲を絶縁保護層に覆わ
    れ、該絶縁保護層の厚さをほぼ集束性ロッドレンズアレ
    イの長さに等しくした ことを特徴とする読取りヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の読取りヘッドにおいて、 面発光型の固体発光素子を少なくとも原稿読取り幅分連
    続した線状に形成したことを特徴とする読取りヘッド。
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