JP4786266B2 - 光源装置およびこの光源装置を用いた画像読取装置 - Google Patents

Description

本願発明は、マルチファンクションプリンター（ＭＦＰ）やファクシミリ機器などに組み込まれ、原稿の画像を読み取るために用いられる画像読取装置と、このような画像読取装置に組み込まれ、原稿の画像を照明するための光源装置に関する。

この種の光源装置および画像読取装置は、たとえば、特許文献１に開示されており、その一例を図６および図７に示す。これらの図に示した画像読取装置Ｂは、ケース１０１と、このケース１０１の底部開口１０１ａを塞ぐように組み付けられた基板１０２と、この基板１０２に搭載された光源装置１０３と、この光源装置１０３からの光を導き、原稿への照明光を発するべくケース１０１内に組み込まれた導光部１１８と、上記基板１０２に一列に並ぶように配置された複数の受光素子１０５と、原稿のライン状の画像を正立等倍に上記受光素子１０５に結像させるレンズアレイ１０６と、ケース１０１上面を覆うガラスカバー１０７とを備えている。

基板１０２は、長手軸を有する平面視矩形状をしており、上記受光素子１０５は長手軸方向に沿って幅方向一側に偏った位置に設置されており、上記光源装置１０３はこの基板１０２の長手方向一端部に設置されている。この光源装置１０３は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを組み込んだパッケージ型のものが発光面が基板１０２の図７における上方向を向くようにして、ハンダ実装されている。

導光部１１８は、基板１０２の長手軸方向に延びるように形成された導光部材１０４と、その導光部材１０４を抱持する反射部材１１９とを備えて構成されている。導光部材１０４は、透明樹脂を用いて滑らかな表面を有するように形成されており、上記のように基板１０２の一端部に上向きに実装された光源装置１０３から発せられる光を、画像読取装置Ｂの長手方向にのびる読み取り幅の全長にわたって照明光として照射するための部材である。そのため、この導光部材１０４は、一端部に設けた光導入部１２０がその余の直線部に対して９０°下向きに折り曲げられ、その下面に光源装置１０３に対向する光入射面１０４ａが形成されているとともに、直線部の一側面に長手方向に延びる光出射面１０４ｂが設定されている。反射部材１１９は、光入射面１０４ａから導入されて進行するうちに導光部材１０４から漏れ出た光を再度導光部材１０４に戻して光源装置１０３の光の効率利用を図るための部材であり、たとえば白色系の樹脂成形物が採用される。導光部１１８内での光の進行は、基本的には、導光部材１０４外面での全反射により行われることが期待されるが、取り分け、上記のように直線部に対して９０°折れ曲がる光導入部１２０での光の漏出が多いため、反射部材１１９は、光導入部１２０においては必須となる。反射部材１１９は、上記光導入部１２０のみに設けても大きな効果は見込めるが、より光の効率利用を期すために導光部材１０４の大部分を反射部材１１９で覆うのが一般的である。

以上の構成を有する画像読取装置Ｂは以下のように作用する。光源装置１０３から発せられた光は、導光部材１０４に光入射面１０４ａから導入され、導光部材１０４内部および導光部材１０４を覆う反射部材１１９で反射を繰り返し、光出射面１０４ｂからケース１０１長手軸方向に延びる所定の読取ラインＬの全長にわたる領域に向けて照明光として照射される。原稿は加圧ローラＲによって読取ラインＬに圧接されながら移動しており、読取ラインＬ上で照明を受けたライン状の画像は、上記レンズアレイ１０６によって上記複数の受光素子１０５に正立等倍に結像させられる。各受光素子１０５からはその受光量に応じた出力レベルの画像信号が出力される。

上記の画像読取装置Ｂでは、次のような問題があった。

第１に、光源装置１０３は、発光面が上を向くようにして基板１０２にハンダ実装されていることから、実装時に付与される熱のためにこの光源装置１０３に内蔵されるＬＥＤに不良が発生することがあった。

第２に、光源装置１０３の発光面が上を向いているために、導光部材１０４の光入射面１０４ａを上記発光面に向かい合わせるには導光部材１０４の一端の光導入部１２０を直線部に対して９０°折り曲げる必要があり、この折り曲がり部から光が外部に漏出して無駄になることを避けるため、少なくとも光導入部１２０を覆うようにして、反射部材１１９を設ける必要があった。そのため、反射部材１１９の部品コスト、および、組み立てコストが画像読取装置Ｂの製造コスト上昇の一因となっていた。

特開平１１−５５４７６号公報

本願発明は、上記の事情のもとで考え出されたものであって、ハンダ付けを用いずに基板に安定して実装可能な光源装置を提供するとともに、併せて、そのような光源装置を組み込み、使用部品をより少なくして製造コストを削減した画像読取装置を提供すること、を課題としている。

上記の課題を解決するために、本願発明では、次の技術的手段を採用した。

本願発明の第１の側面によって提供される光源装置は、長手軸を有する基板の長手方向端部に実装されて用いられ、長手軸を有する導光部材の端部における長手軸を向く光入射面に向けて光を出射する光源装置であって、上記光入射面と対向させられる光出射部を有するハウジングと、このハウジング内に組み込まれた１または複数のＬＥＤと、上記ハウジングを上記基板の一面に弾性圧着させた状態で固定するための弾性系止手段と、を備えており、上記ハウジングは、上記基板の一面に弾性圧着させられる底面と、起立側面とを備えており、この起立側面に上記光出射部が設けられているとともに、上記底面の幅方向中間部に形成した凹陥部には、上記基板への実装時に上記ＬＥＤに電力を供給するための端子が上記基板に形成された電極パッドに弾性接触するように延出させられており、上記弾性系止手段は、上記ハウジングにおける上記凹陥部の幅方向両側において上記底面から延出する複数本のクリップ足を備えて構成されており、このクリップ足は、上記基板の長手方向端縁から底面に回り込み、上記ハウジングの底面との間に上記基板を弾性的に挟み込むように形成されており、かつ、上記基板への実装時、上記端子は上記クリップ足の弾力より小の弾力で上記電極パッドに弾性接触することを特徴とする。

この光源装置は、上記ハウジングを上記基板の一面に弾性圧着させた状態で固定されるため、ハンダ付けの必要がない。このため、熱による光源装置のＬＥＤ不良が起こらず、製品ごとの上記光源装置の性能が安定するとともに、光源装置の実装作業性も向上する。また、光源装置をそのハウジングとクリップ足との間に基板を挟み込むようにして、側方から差し込むだけで、安定した実装状態が得られ、また、ＬＥＤと基板上の配線との適切な電気的接続がなされる。

本願発明の第２の側面によって提供される画像読取装置は、底部開口を備えたケースと、このケースの上記底部開口に嵌め込まれ、長手軸を有する基板と、上記基板にその長手軸方向に沿って搭載された複数の受光素子と、上記基板に搭載された光源装置と、上記ケース内に収容され、上記光源装置からの光が入射する光入射面および照明光を出射する光出射面を有する導光部材と、上記ケース内に収容され、上記照明光によって照明された原稿のライン状の画像を上記複数の受光素子に結像させるレンズと、を備えた画像読取装置であって、上記導光部材は、長手軸を有するとともに、その一端部に長手軸方向を向く上記光入射面を有しており、上記光源装置は、本願発明の第１の側面に係る光源装置が、その光出射部が上記導光部材の上記光入射面と対向するようにして、上記基板の長手方向端部に実装されていることを特徴とする。

この画像読取装置においては、本願発明の第１の側面について上記したのと同様の利点を享受することができる。また、この画像読取装置においては、導光部材の端部において、長手軸方向から光を入射する方式を採用しているため、導光部材の一端部に９０°折れ曲がる光導入部を設ける必要がない。したがって、９０°折れ曲がる光導入部から漏れる光を反射して導光部材に戻すことを主目的としていた反射部材を組み付ける必要は低下する。一方、受光素子の感度が向上している事情に鑑みて、本願発明に係る画像読取装置では反射部材を設ける必要をなくすことができる。このため、従来よりも製造コストを低減することが可能となる。

本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態について図１ないし図５を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示すように、この画像読取装置Ａは、長矩形の平面形状を有し、その一端部に光源装置３が実装されるとともに、幅方向一側寄りに側縁に沿って複数の受光素子５が一列に実装された基板２と、この基板２が嵌め込まれる底部開口１ａを備えたケース１とを備え、このケース１の内部には、導光部材４と、レンズアレイ６とが収容されており、また、ケース１の上面は透明なガラスカバー７に覆われている。導光部材４は、上記光源装置３から発せられた光を導き、この画像読取装置Ａの長手方向に延びる読取ラインＬに向けて照明光を発するための部材である。レンズアレイ６は、読取ラインＬ上に位置して照明された原稿のライン状の画像を上記複数の受光素子５に正立等倍に結像させる。すなわち、この画像読取装置Ａは、その長手軸（主走査方向）と垂直な方向（副走査方向）に加圧ローラＲで原稿を送り、上記読取ラインＬに位置させられたライン状の画像を順次読み取る形式のものである。

導光部材４は、たとえばＰＭＭＡなどの透明樹脂を用いて滑らかな外表面を有するように成形されており、その長手方向一端面が光入射面４ａとされ、長手方向に延びる側面の一部が光出射面４ｂとされている。そうして、この導光部材４は、光入射面４ａから入射された光が全反射を繰り返しながら進行し、上記の光出射面４ｂから上記読取ラインＬに向けて照明光が出射するように、適当な断面形状を有している。図に示す実施形態においてこの導光部材４は、断面において、その外縁が略放物線の一部をなすように形成され、かつ、光出射面４ｂが上記レンズアレイ６の直上に位置する読取ラインＬを向くように、全体として傾斜状に配置されている。

上記光源装置３は、上記した導光部材４にその一端面の光入射面４ａから光を入射するために、基板２の長手方向一端部に実装される。この光源装置３は、ハウジング８内にＲＧＢのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂが組み込まれたものであり、クリップ方式によって簡便に基板２に搭載できるように構成されている。なお、図３は基板２に実装されていない状態の光源装置３の正面図であるが、基板２および導光部材４との位置関係を明確に示すために、それらを仮想線で示した。また、図４は図３のIV-IV線に沿う断面図である、ここでも仮想線によって基板２を示している。以下、この光源装置３を詳細に説明する。

図３および図４に示すように、この光源装置３のハウジング８は、側方一面側に開口９が設けられ、厚み方向に一定寸法を有する有底ボックス状の本体部８ａと、この本体部の下部両側部に一体形成された一対の脚部８ｂとを備えており、樹脂成形により形成される。一対の脚部８ｂは、上記本体部８ａの厚み方向寸法より大の厚み方向寸法を有し、本体部８ａに対して一面側（上記開口９が形成されている側）に突出しているとともに、本体部８ａの底面よりもさらに下方に延出している。これにより、このハウジング８の下面には、一対の脚部８ｂで挟まれる凹陥部１０が形成される。一対の脚部８ｂの底面８ｃは、基板２に対して一定の面積で接触しうるように、平坦な面となっている。

本体部８ａには、一定の領域を囲むように形成された起立壁１１が形成されており、この起立壁１１で囲まれた領域の内部に、上記ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂが装着されている。これらのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、ハウジング８にインサートされた個別リード１３ｒ、１３ｇ、１３ｂにボンディングされており、かつ、同じくハウジング８にインサートされたコモンリード１４に対してボンディングワイヤ（図示略）によって結線されている。３本の個別リード１３ｒ、１３ｇ、１３ｂとコモンリード１４とは、本体部８ａの下面から延出する４本の外部リード１５にそれぞれつながっている。４本の外部リード１５は、上記したように一対の脚部８ｂで挟まれる凹陥部１０において、自然状態において一部が上記脚部８ｂの底面８ｃから適度に突出するようにして、橇状に折り曲げ形成されている。また、一対の脚部８ｂの底面８ｃからは、それぞれクリップ足１６が延出形成される。これら２本のクリップ足１６は、基板２の端縁から裏面側に回り込むことができるように折り曲げ形成される。上記の個別リード１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ、コモンリード１４、４本の外部リード１５は、いずれも、金属板を打ち抜いて形成された製造用フレームを用いて形成されるのであり、上記したクリップ足１６もまた、この製造用フレームの一部を利用して形成することができる。なお、このクリップ足１６は、自然状態において、上記脚部８ｂの底面８ｃとの間隔が基板２の厚みより所定寸法小となるようにしつつ、かつ、比較的大きな弾力を与えるために、幅寸法は、上記の４本の外部リードよりも大としてある。上記した４本の外部リード１５および２本のクリップ足１６は、いずれも弾性変形が可能であるが、４本の外部リード１５の弾力に比較して、２本のクリップ足１６の弾力を大きく設定する。

本体部８ａにおいて上記起立壁１１で囲まれた空間は、その内部に装着されたＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂおよびボンディングワイヤを保護するために、シリコーンなどの透明樹脂で埋められる。また、図３に表れているように、ＲＧＢのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、４５°傾斜する方向に並べられているが、これは、上記したような導光部材４の傾斜と対応し、各ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂが、導光部材４の光入射面４ａと好適に対向することができるようにするためである。このように、ハウジング８の側方を向いた一面に、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂからの光が出射される光出射部１７が形成される。

図５に上記の構成の光源装置３を基板２に実装した状態を明確に示すために、画像読取装置Ａの要部断面図を示した。この図５に良く表れているように、光源装置３は、光出射部１７が導光部材４の光入射面４ａと対向するようにしながら、上記ハウジング８の脚部８ｂの底面８ｃとクリップ足１６とによって基板２を弾性的に挟みこむようにして、基板２の側方から装着することにより、簡便な操作によって基板２に対して実装される。このとき同時に、４本の外部リード１５が基板上に形成されている電極パッド（図示略）にそれぞれ弾性的に接触し、各ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは点灯可能な状態となる。

この状態において、ハウジング８の脚部８ｂは、本体部８ａの厚み寸法よりも大の厚み方向寸法をもって本体部８ａより突出しているので、十分な面積で基板２に接触する。したがって、この光源装置３の実装状態は、安定したものとなる。また、４本の外部リード１５は、ハウジング８の凹陥部１０において余裕をもった曲げ成形をすることができるので、クリップ足１６の弾力より小の適当な弾力を設定することができる。その結果、クリップ足１６の弾力によって脚部８ｂが基板２に押し付けられる力を、４本の外部リード１５が減殺するということをなくし、光源装置３の実装状態の安定性を確保することができる。

上記構成の画像読取装置Ａおよび光源装置３によると、光源装置３はクリップ方式で基板２に装着されるので、ハンダ実装の場合のようにＬＥＤが熱によって不良となるといったことを回避し、安定した性能を確保することができる。

また、導光部材４の端面に形成された光入射部４ａから光源装置３からの光を効率的に入射することができるので、導光部材４を覆う反射部材を省略することも可能となり、部品コストおよび組み立てコストを低減することができる。

もちろん、本願発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は本願発明の範囲に含まれる。

本願発明に係る画像読取装置の概略断面図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。 本願発明に係る光源装置の正面図である。 本願発明に係る光源装置のIV-IV線に沿う断面図である。 画像読取装置の要部断面図である。 従来の画像読取装置の概略断面図である。 図６のVII-VII線に沿った断面図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ 画像読取装置
Ｌ 読み取りライン
Ｒ 加圧ローラ
１ ケース
１ａ 底部開口
２ 基板
３ 光源装置
４ 導光部材
４ａ 光入射面
４ｂ 光出射面
５ 受光素子
６ レンズアレイ
７ ガラスカバー
８ ハウジング
８ａ 本体部
８ｂ 脚部
８ｃ 底面
９ 開口
１０ 凹陥部
１１ 起立壁
１２ｒ、ｇ、ｂ ＬＥＤチップ
１３ｒ、ｇ、ｂ 個別リード
１４ コモンリード
１５ 外部リード
１６ クリップ足
１７ 光出射部
１１８ 導光部
１１９ 反射部材
１２０ 光導入部

Claims (5)

1. 長手軸を有する基板の長手方向端部に実装されて用いられ、長手軸を有する導光部材の端部における長手軸を向く光入射面に向けて光を出射する光源装置であって、上記光入射面と対向させられる光出射部を有するハウジングと、このハウジング内に組み込まれた１または複数のＬＥＤと、上記ハウジングを上記基板の一面に弾性圧着させた状態で固定するための弾性系止手段と、を備えており、
   上記ハウジングは、上記基板の一面に弾性圧着させられる底面と、起立側面とを備えており、この起立側面に上記光出射部が設けられているとともに、上記底面の幅方向中間部に形成した凹陥部には、上記基板への実装時に上記ＬＥＤに電力を供給するための端子が上記基板に形成された電極パッドに弾性接触するように延出させられており、
   上記弾性系止手段は、上記ハウジングにおける上記凹陥部の幅方向両側において上記底面から延出する複数本のクリップ足を備えて構成されており、このクリップ足は、上記基板の長手方向端縁から底面に回り込み、上記ハウジングの底面との間に上記基板を弾性的に挟み込むように形成されており、かつ、
   上記基板への実装時、上記端子は上記クリップ足の弾力より小の弾力で上記電極パッドに弾性接触することを特徴とする、光源装置。
2. 上記クリップ足の上記ハウジングからの延出位置と、上記端子の上記ハウジングからの延出位置は、上記ハウジングの厚み方向について、同じである、請求項１に記載の光源装置。
3. 上記基板への実装時、上記ハウジングの上記底面は、その一部が上記基板の長手方向端縁から露出している、請求項１または２に記載の光源装置。
4. 上記ＬＥＤは、複数のものが、上記導光部材の長手方向に沿って延びる側面の一部からなる光出射面からの光の出射方向に沿う方向に並べて配置されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
5. 底部開口を備えたケースと、このケースの上記底部開口に嵌め込まれ、長手軸を有する基板と、上記基板にその長手軸方向に沿って搭載された複数の受光素子と、上記基板に搭載された光源装置と、上記ケース内に収容され、上記光源装置からの光が入射する光入射面および照明光を出射する光出射面を有する導光部材と、上記ケース内に収容され、上記照明光によって照明された原稿のライン状の画像を上記複数の受光素子に結像させるレンズと、を備えた画像読取装置であって、
   上記導光部材は、長手軸を有するとともに、その一端部に長手軸方向を向く上記光入射面を有しており、
   上記光源装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の光源装置が、その光出射部が上記導光部材の上記光入射面と対向するようにして、上記基板の長手方向端部に実装されていることを特徴とする、画像読取装置。

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