JP3138900U - 熱消散能力を有する走査装置 - Google Patents

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【課題】走査装置の発光ユニットによって発生される熱を迅速に消散するために、熱消散能力を有する走査装置を提供する。
【解決手段】熱消散能力を有する走査装置は、その上に形成された開口を有するハウジングを含む。スリットを有するカバー、熱消散部、および熱消散部に接続された支持部は前記開口を覆い、支持部は、スリットのエッジからハウジング内に延出する。発光要素は、スリットを介して走査光を放射するために、支持部上に固定され、走査光は、画像光としてドキュメントによって反射される。画像光は、画像走査モジュールによって画像データに変換される。熱消散部は、伝熱材料製であり、空気と熱を交換し、発光要素によって発生させられる熱が熱消散部へ伝達され、その熱が空気に消散され、発光要素の動作温度が最適温度に制御される。
【選択図】図1

Description

本考案は、走査装置に関し、より具体的には、熱消散能力を有する走査装置に関する。
走査装置は、ハウジング、発光ユニット、および画像走査モジュールで構成される。発光ユニットと画像走査モジュールは、ハウジング内に配置されている。発光ユニットは、ハウジングに形成されたスリットを介してドキュメント上に走査光を放射するために設けられる。走査光はドキュメントによって反射され、ドキュメントの画像に従って画像光を形成し、画像光は画像走査モジュールによって受光されて画像データに変換される。
一般的に、従来の技術では、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)は、一般的に発光ユニットとして使用されて均一な光強度分布を有する理想的白色光を放射する。しかしながら、高動作電圧と高放電電圧がCCFLを起動するために必要とされ、そのために、高電圧駆動回路が、高電圧を提供してCCFLを駆動するために走査装置に配置されなければならない。従って、走査装置のコストが上昇される。更に、CCFLが起動された後、放射された光の強度が安定するまでに所定の時間が必要である。即ち、CCFLを使用する走査装置がONにされると、走査装置が動作される前に、CCFLをウォーミングアップするために所定の時間待つことが必要である。更に、CCFLによって放射された光の強度は、CCFLの温度に従って変化する。走査装置が連続した動作を実行した後にCCFLの温度が上昇すると、放射光の強度も変化し、更には、光のスペクトルがシフトし、放射光が理想的な白色光ではなくなり、走査装置の連続動作下での画像走査品質が一貫しなくなる。
現在、発光ダイオード(LED)は走査光を提供するために広く用いられており、LEDはLEDアレイの配置を介して、均一な光強度分布を有する走査光を発生するように作られる。一方、LEDは理想的な白色光を放射できる白色光LEDに制限されないが、例えば、理想的な白色光は、赤色、緑色、および青色光のような単一色走査光を放射する種々のLEDを組み合わせることによって得られることが出来る。
しかしながら、LEDは、光放射中に大量の熱を発生させるため、LEDの応用が限られている。LEDによって発生される熱は、走査装置の他のコンポーネントに悪影響を及ぼし、走査装置は、LEDによって発生される熱によって故障する可能性がある。LED自体の悪影響を実例として説明すると、LEDによって放射される光の強度とスペクトルは、LEDの温度が臨界温度まで上昇すると変化され、画像走査品質もまた、放射光の強度とスペクトルの変化に起因して悪影響が及ぼされる。一方、温度上昇はLED中のエレクトロルミネセント材料にも悪影響を及ぼす。LED中のエレクトロルミネセント材料の減衰時間が短くされ、LEDの寿命も短縮される。更に、LEDに接続された回路は高温の影響で燃焼されることがある。
LEDの熱発生によって引き起こされるこの問題を解決するための一般的な解決策は、LEDアレイ中のLEDの数を減少し且つ二つの隣接するLED同士間の間隔を拡大することである。しかしながら、この解決策はLEDアレイによって放射された光の強度を大きく減少し、放射された光の強度分布を不均一にし、それによって、画像走査品質にも悪影響が及ぼされる。
LEDによって発生された熱を消散することに関して、米国特許公報番号第US2006/0087828号(ROC台湾特許番号第TWM251986号としても開示されている)は、高熱消散を有する発光ダイオードランプを提供しており、これは走査装置によって要求される光源として使用される。米国特許公報番号第US2006/0087828号は、伝熱キャビティ、透明カバー、および複数のLEDを含む。伝熱キャビティは矩形の開口を有し、反射パターンがその開口に対応して伝熱キャビティ内に形成されている。透明カバーは伝熱キャビティの開口を覆うように装備され、LEDは伝熱キャビティの一端または両端に配置され、走査光を放射し、それによって、走査光は反射パターンによって反射されて開口を通過する。しかしながら、米国特許公報番号第US2006/0087828号において、LEDは水平方向へ光を放射し、次に、光は反射パターンによって開口へ反射され、それによって、開口に沿う光強度分布の均一性が相対的に低くなる。従って、エポキシ樹脂のような透明材料は伝熱キャビティ内に充填されて導光要素として働くことが求められ、LEDの光強度分布を改良する。しかしながら、エポキシ樹脂のような透明材料は直接的にLEDの高温によって容易に影響を及ぼされ、その結果、その材料は次第に劣化されて不透明になり、導光能力を失い、LEDによって放射された光を直接的に阻止する。
上記問題に鑑み、本考案の目的は、走査装置の発光ユニットによって発生される熱を迅速に消散する(放熱する)ために、熱消散能力を有する走査装置を提供することである。
上記目的を達成するために、熱消散能力を有する走査装置はドキュメントの画像を走査し、その画像を画像データに変換するために提供される。この走査装置は、ハウジング、カバー、発光ユニット、および画像走査モジュールを含む。ハウジングはその頂表面に形成された開口を有し、その中に画定された収容空間を有する。カバーは、スリット、熱消散部、および熱消散部に接続された支持部を有する。カバーはハウジングの頂表面に固定され、開口を覆う。支持部はカバーのスリットのエッジからハウジングの収容空間に延出し、凹状支持空間を形成する。発光ユニットは、基板と複数の発光要素を含む。基板は支持部に固定され、支持空間内に配置される。発光要素は、スリットを介してドキュメント上に走査光を放射するために配列されて(一つまたは1つ以上の行)基板上に配置され、それによって、走査光は、ドキュメントによって反射されて画像光を形成する。画像走査モジュールは、画像光を受光し画像データへ変換するために、ハウジングの収容空間に配置される。熱消散部は熱を空気と交換するために、例えば、金属や合金のような伝熱材料で作られ、それによって、発光要素によって発生された熱が基板と支持部を介して熱消散部へ伝達され、その熱が空気に消散される。
本考案の利点は、発光ユニットが支持部上に配置され、支持部がカバーのスリットのエッジから延出し、それによって、走査光は直接スリット通過した後または反射された後、ドキュメント上に放射され、走査装置の構造を顕著に単純化する。発光ユニットによって発生される熱は支持部を介して直接熱消散部へ伝達され、このように空気に消散される。熱消散部の表面積は、発光ユニットの熱発生率に従って決定されることができ、要求された熱消散性能を得て、発光ユニットの動作温度を最適温度に制御できる。
更に、本考案の発光ユニットは、カバーの所定位置に迅速に位置決めされることができ、そこでは、複数の第一位置決め部品が基板のエッジ上に形成され、第一位置決め部品に対応する複数の第二位置決め部品がカバーの支持部に形成される。第一位置決め部品と第二位置決め部品が互いに係合されることができ、それによって、基板が支持部上の所定の位置に迅速に組み付けられ且つ位置決めされ、迅速な組立モジュール化(assembly modularization)の効果を達成する。
本考案の更なる応用範囲は、以下に示される詳細な記述から明確となる。しかしながら、本考案の好適な実施形態を指示する詳細な説明と具体例は、例示として示されているに過ぎず、従って、本考案の精神と範囲内での種々の変更や修正がこの詳細な説明から当業者にとって明白であることが理解されるべきである。
本考案は、以下に例示としてのみ与えられ、従って、本考案を制限するものではない詳細な説明からより十分に理解される。
図1、2、3、および4を参照すると、本考案の第一の実施の形態に従う熱消散能力を有する走査装置100は、ドキュメントDの画像を走査し、その画像を画像データに変換するために提供される。走査装置100は、ハウジング110、カバー120、発光ユニット130、および画像走査モジュール140を含む。
ハウジング110は、その頂表面に形成された開口110aと、その中に形成された収容空間110bを有し、画像走査モジュール140が、ハウジング110の収容空間110b内に配置されている。
カバー120は、スリット128、熱消散部122、およびこの熱消散部122に接続された支持部124を有する。支持部124は、カバー120のスリット128のエッジからハウジング110の収容空間110b内に延出して凹状支持空間124cを形成する。発光ユニット130は、基板131と複数の発光要素132、例えば、点光源として光を放射するLEDを有する。基板131は、支持部124に固定され、支持空間124c内に配置される。発光要素132は、走査光をカバー120のスリット128を介してドキュメントDに放射するために、基板131上に配列されて(一つまたは一つ以上の行に)配置され、走査光は、ドキュメントDによって反射されて画像光を形成する。ハウジング110の収容空間110b内に配置された画像走査モジュール140は、画像光を受光しその画像光を画像データに変換するために設けられる。熱消散部122は、熱を空気と交換するために、金属や合金のような伝熱材料で作られ、それによって、発光ユニット130の発光要素132によって発生された熱は、基板131と高伝熱性を有する支持部124を介して熱消散部122へ伝達される。カバー120は、金属や合金のような伝熱材料に追って一体的に形成されることを留意するべきである。または、熱消散部122は伝熱材料で作られるが、支持部124は、プラスチックで作られ、熱消散部122に接合され、カバー120を形成する。このようにカバー120は、共に接合される異なる材料の複数の要素によって形成される。
カバー120は、ネジ、掛け金、または接着によって、ハウジング110の頂表面に固定され、ハウジング110の開口110aを覆う。カバー120の熱消散部122は、空気と接触するための熱交換エリアを提供するために平面であり、熱消散部122と空気との熱交換のための対流係数を増加する。複数の凹凸ヒートシンク構造部126(図6を参照)が熱消散部122の内表面または外表面、例えば、フィン、隆起、リブ、またはサンドブラスト表面に形成されて熱消散部122の表面積を増加させ、従って、熱消散部122と空気との熱伝達を向上する。
図1、2、3、および4を参照すると、スリット128の位置は、熱消散部122のエッジに隣接しており、走査光が通過するための細長い開口面積が形成される。支持部124は、スリット128のエッジから延出する第一延出部124aと第一延出部124aのエッジから延出する第二延出部124bを有し、支持空間124cを形成する。反射表面124dは、支持空間124cに面する第一延出部124aの側面に形成され、走査光を反射してスリット128ハウジング110の外側のドキュメントDに向けてスリット128を通過する。第二延出部124bは、発光ユニット130がその上に配置され、支持空間124c内に位置されるように設けられ、発光ユニット130は支持部124に接触し、反射表面124d上に走査光を放射し、走査光は反射表面124dによって反射され、ハウジング110の外側のドキュメントDに向けてスリット128を通過する。このように、ドキュメントDの表面上の画像に従って、走査光が反射されて画像光を形成し、画像光がスリット128を通過して移動する。スリット128の幅は、スリット128の下方の支持部124の一部の水平方向幅よりも大きく、スリット128によって形成される開口面積が支持部124によって部分的にのみシールドされ、画像光がスリット128を通過して、ハウジング110内に入ることが可能になる。
図1、2、3、および4を参照すると、発光ユニット130の基板131は、反射表面124dに対応する第二延出部124bの一側面上に固定される。各発光要素132は、走査光を反射表面124d上に放射するための、LEDや電球のような中の一点から光を放射する発光要素である。次に、走査光は、反射表面124dによって反射された後、スリット128を介してハウジング110の外部へ移動する。複数の第一位置決め部品131aは、基板131のエッジから形成され、第一位置決め部品131aに対応する複数の第二位置決め部品124eは、カバー120の支持部124上に形成される。第一位置決め部品131aおよび第二位置決め部品124eは互いに係合され、基板131を支持部124の所定の位置に位置決めし、それによって、基板131は支持部124上の所定の位置に迅速に設置される。更に、基板131は、接着剤、ネジ、掛け金、またはバックリングによって支持部124上に固定することができる。本考案の実施形態において、第一位置決め部品131aは、基板131のエッジから延出している隆起であり、第二位置決め部品124eは、支持部124の第二延出部124bの表面上に形成されたくぼみである。基板131は、第一位置決め部品131aを第二位置決め部品124eに埋め込むことによって迅速に組み付けて位置決めされることができる。
画像走査モジュール140は、反射鏡141、集束要素142、および画像センサ143を含む。反射鏡141は、画像光を反射して画像光の進行方向を変化するために設置され、それによって、画像光は画像センサ143に向かって進行する。画像光の進行方向を変化することに加え、反射鏡141のその他の機能は、画像光の光路の長さを延長することであり、集束要素142によって画像光を集束する。反射鏡141の数は2個以上であることができ、反射鏡141の少なくとも1個は、カバー120のスリット128の下方に配置され、それによってスリット128を通過する画像光が反射鏡141に入射されて反射される。焦点要素142および画像センサ143は、反射鏡141によって反射される画像光を受光するためにハウジング110に配置される。集束要素142は、画像センサ143の前方に配置され、それによって、集束要素142に入射した後、画像光は集束要素142によって画像センサ143に集光される。集光要素142は、凸レンズ、円柱状レンズ、または複数のレンズからなるレンズセットでもよい。ハウジング110における画像センサ143の位置は、画像光の光路によって決定され、第一の実施形態では、画像センサ143は、電荷結合素子(CCD)である。画像走査モジュール140は、単一の画像センサから構成されてもよく、例えば、密着型センサ(CIS)は、画像走査モジュール140として使用され、このようにして、集光のために要求される集光手順および長い光路を確保する。つまり、反射鏡141および集光要素142は取り除かれることができる。
図1、2、3、および4を参照すると、本考案のカバー120は、高い熱伝導率係数を有する伝熱材料製の熱消散部122を含む。通常熱を伴う発光ユニット130の発光要素132から放射する光のため、熱は基板131を介して支持部124に伝導され、支持部124を介して熱消散部122に対して迅速に伝達される。熱消散部122の空気と接触するエリアは、支持部124、基板131、または発光要素132のエリアよりも大きいので、熱消散部122は、熱をその空気と迅速に交換し、それによって、発光要素132によって発生させされた熱は、熱対流によって消散され、それによって最適な温度に発光ユニット130の動作温度を制御する。従って、発光ユニット130によって放射される光の強度およびスペクトルは温度の変化によって変化されず、画像走査品質を最適化する。
図5を参照すると、カバー120は、金属または合金等の伝熱材料によって一体に形成され、パンチングまたはキャスティング等によって形成される。加えて、共に接合された異なる材料の複数の要素によって形成されても良い。例えば、まず高い伝熱特性を有する熱消散部122および支持部124は、それぞれ組み立てられる。次に、スリット128は、熱消散部122のエッジに対応して形成される。次に、支持部124は、スリット128のエッジに接合され、熱消散部122に接続される。熱消散部122のヒートシンク表面積は、複数の金属要素を接合することによって拡大されることができる。もう一つの方法として、カバー120は、プラスチック材料製のプラスチック要素の一部を伝熱材料製の熱消散部122および支持部124と接合することによって形成される。例えば、まず、プラスチック要素(図示せず)、および伝熱材料製の熱消散部122、および支持部124をそれぞれ組み立て、スリット128を、熱消散部122のエッジに対応して形成する。次に、支持部124は、スリット128のエッジに接合され、熱消散部122に接続される。最後に、プラスチック要素および熱消散部122を共に接合し、カバー120を形成する。
図6に示すように、本考案の第二の実施形態に従う熱消散能力を有する走査装置100を提供する。走査装置100は、ドキュメントDの画像を走査し、画像を画像データに変換するために設置される。走査装置100は、ハウジング110、カバー120、発光ユニット130、および画像走査モジュール140を含む。カバー120は、ハウジング110の頂表面上に固定され、その開口を覆い、且つスリット128、伝熱材料製の熱消散部122、および熱消散部122に接続された支持部124を有する。スリット128は、熱消散部122のエッジに対応して配置され、光が通過する細長い開口面積が形成される。支持部124は、カバー120のスリット128のエッジからハウジング110の収容空間110bの中に延出する。複数の凹状または凸状のヒートシンク構造126、例えば、フィン、隆起、リブ、またはサンドブラスト表面が、熱消散部122の表面上に形成され、熱消散部122の表面積を拡大し、熱対流係数を増加する。
支持部124は、発光ユニット130を支持するために設置され、それによって、発光ユニット130は支持部124と接触し、スリット128を介して走査光を放射する。スリット128を通過する走査光は、ハウジング110の外側およびドキュメントDの表面上に放射される。次に、ドキュメントDの画像に従って、走査光が反射されて画像光を形成し、スリット128を介してハウジング110に進入する。本考案の第二の実施形態では、画像走査モジュール140はCISである。CISに要求される光路の長さは、CCDのための光路よりも小さいので、CISは画像光を直接受光して画像データに変換するため、ハウジング110の収容空間110bに配置されてカバー120のスリット128の下方に配置される。発光ユニット130は、支持部124上に配置され、発光ユニット130によって発生させられる熱は、支持部124を介して熱消散部122に伝導され、熱消散部122と空気の熱交換を通じて空気に消散される。このようにして、発光ユニットの動作温度を最適温度に制御する。
図7を参照して、本考案の第三の実施形態に従う走査装置100を提供する。走査装置100は、ドキュメントDの画像を走査して、その画像を画像データに変換するために提供される。走査装置100は、ハウジング110、カバー120、2個の発光ユニット130、および画像走査モジュール140を含む。カバー120は、ハウジングの110の頂表面上に固定され、ハウジング110の開口を覆い、スリット128、熱消散部122、および熱消散部122に接続された2個の支持部124を有する。熱消散部122は、スリット128によって空気との熱交換を行うための2つの領域に分割される。スリット128には、光が通過するための細長い開口面積が形成される。2個の支持部124は、カバー120のスリット128の2個の対向エッジからそれぞれ延出し、ハウジング110の収容空間110bの中に延出する。各支持部124は、2個の発光ユニット130の内の一つを支持するために設置され、各発光ユニット130は、支持部124と接触し、それぞれ走査光を放射する。従って、走査光はスリット128を直接通過し、または各支持部124の反射表面124dによって反射され、次にスリット128を通過し、ハウジング110の外側のドキュメントDに到達する。2個の発光ユニット130から発生させられた熱は2つの支持部124を介して2個の熱消散部122に伝導され、次に熱消散部122と空気との熱交換を通じて空気に消散され、最適な温度に発光ユニット130の動作温度を制御する。
本考案の第1の実施の形態の概略断面図である。 本考案の第1の実施の形態の概略断面図である。 本考案の第1の実施の形態のカバーと発光ユニットの分解斜視図である。 図1の要素の部品の部分拡大図である。 本考案の第1の実施の形態のカバーの概略分解図である。 本考案の第2の実施の形態の概略断面図である。 本考案の第3の実施の形態の概略断面図である。

Claims (18)

  1. ドキュメントを走査するための走査装置であって、
    頂表面に開口を有すると共にその中に画定された収容空間を有するハウジングと、
    前記開口を覆うためにハウジングの頂表面に固定され、スリット、熱消散部、および熱消散部に接続された支持部を有し、支持部がスリットのエッジからハウジングの収容空間内に延出するカバーと、
    発光ユニットと、
    画像走査モジュールと、を備え、
    前記発光ユニットは、前記支持部に固定された基板と、
    走査光を前記ドキュメントへスリットを介して放射するために、前記基板上に配置され、前記走査光が反射されて画像光を形成し、複数の発光要素と、を備え、発光要素から発生された熱が前記基板と前記支持部を介して熱消散部へ伝達され、
    前記画像走査モジュールは、前記画像光を受光し、画像データへ変換するために前記収容空間に配置される、走査装置。
  2. 前記カバーは、伝熱材料によって一体的に形成され、伝熱材料は、金属または合金である、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  3. 前記カバーは、共に結合された異なる材料からなる複数の要素によって形成される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  4. 前記スリットの幅は、前記スリットの下方の前記支持部の一部の水平方向幅よりも大きい、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  5. 前記熱消散部が平面である、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  6. 複数のヒートシンク構造部が熱消散部の内表面または外表面上に形成される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  7. 前記ヒートシンク構造部は、フィン、隆起、リブ、およびサンドブラスト表面からなる群から選択される、請求項6に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  8. 前記支持部は、前記スリットのエッジから延出する第一延出部と、前記第一延出部のエッジから延出する第二延出部を有し、凹状支持空間が、前記第一延出部と前記第二延出部によって画定される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  9. 前記発光要素が、基板上に配列して配置される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  10. 反射表面が、前記支持空間に面する前記第一延出部の側面に形成され、発光要素は前記走査光を反射表面に放射し、走査光が反射表面によってドキュメントへ反射される、請求項8に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  11. 前記発光ユニットの発光要素は、前記支持部上に配置され、スリットに面してスリットを介して走査光を放射し、走査光がスリットを介してハウジングの外側のドキュメント上へ通過する、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  12. 前記スリットの位置は、熱消散部のエッジに隣接して配置され、且つ細長い開口面積が形成される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  13. 前記熱消散部は、前記スリットによって二つの領域に分割され、前記スリットには、細長い開口面積が形成される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  14. 各発光要素は、発光ダイオードまたは電球である、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  15. 複数の第一位置決め部品が、前記基板のエッジ上に形成され、前記第一位置決め部品に対応する複数の第二位置決め部品が、前記カバーの支持部上に形成され、且つ第一位置決め部品と第二位置決め部品が、基板を前記支持部に位置決めするように互いに係合される、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  16. 前記第一位置決め部品は、前記基板のエッジに沿って延出する隆起であり、前記第二位置決め部品は、前記支持部の表面上に形成された窪みであり、前記第一位置決め部品は、前記第二位置決め部品中に埋め込まれる、請求項15に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  17. 前記熱消散部が伝熱材料で作られる、請求項1に記載の熱消散能力を有する走査装置。
  18. 前記伝熱材料は金属または合金である、請求項17に記載の熱消散能力を有する走査装置。
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JP2017111350A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置

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