JP5837767B2 - 光源ユニット - Google Patents
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上記レンズは1枚若しくは複数枚の撮像レンズで構成され、反射部材を介し伝送された読取対象物から反射した反射光をセンサ上に結像する。
上記センサは、CCDなどの光電変換センサで構成され、レンズ7から送られた読取対象物の反射光を受光し光電変換する。このセンサは、カラーラインセンサで構成され、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の各画素を構成するセンサ素子をライン状に3列配置している。このような構成のセンサはセンサ回路基板に取付けられ、このセンサ回路基板はキャリッジフレームに固定されている。
まず、光源24について図15に基づき説明する。この光源24は、第1光源24aと第2光源24bの2つの発光素子で構成され、回路基板40にマウントされる。尚、この実施例ではその発光素子として白色LEDチップで構成されており、白色LEDチップの上にレンズキャップ59を配置している。また、図15(c)で示す様にこの光源24は電源供給用のアノード60aとカソード60bを形成すると共に、放熱用のサーマルパッド60cを形成している。
この光源24をマウントする回路基板40は、図15(b)で示すように熱伝導シート56を介しヒートシンク41に固定され、その回路基板40上に光源24が実装されている。この回路基板40は、図15(a)で示す様にその基板表面に光源24を発光通電するための銅、銀、金などの伝導性に富んだ材料で構成された配線パターン40a−1乃至40a−5が形成され、その基板裏面には銅、銀、アルミなどの特に熱伝導性に富んだ熱伝導層40b−2で前面覆われ、しかもその熱伝導層の一部が光源24の発光源と直接接触する様に基板表面に突出部40b−1を形成している。尚、この回路基板40は、予めエポキシ材から成る絶縁基板に突出部40b−1を形成する貫通孔を形成した状態で、その基板裏面に銅、銀、アルミなどの特に熱伝導性に富んだ熱伝導材を射出成形によって熱伝導層40b−2と突出部40b−1を形成した後に、基板表面に銅、銀、金などの伝導性に富んだ材料から成る層を形成し、その基板表面をエッチング加工により配線パターン40a−1乃至40a−5と突出部40b−1を残す様に形成する。そして、この回路基板40は光源24を実装することで、光源24のサーマルパッド60cと基板裏面から突出した突出部40b−1とが圧接することで、光源24の点灯時に発生する熱をサーマルパッド60cに接する突出部40b−1を介し基板裏面の熱伝導層40b−2に放熱する様になっている。
また熱伝導シート56は、例えば熱可塑性エラストマーや非シリコン系熱可塑性樹脂から成る高い熱伝導性を備え、しかも弾性に富んだ絶縁性合成樹脂から成る弾性シート材で、図13及び19点線で示す様に、回路基板40と後述するヒートシンク41の間に介在され、回路基板40の熱伝導層40b−2に放熱された光源24の熱をヒートシンク41に効率良く伝導させるために設けられている。回路基板40とヒートシンク41の間に空気層が存在すると、空気層が断熱層となり、回路基板40からの熱がヒートシンク41に伝わりにくくなる。回路基板40とヒートシンク41の間に熱伝導シート56が介在して固定されることで、熱伝導シート56の弾性変形で回路基板40とヒートシンク41の間に空気層を形成することなく緊密に圧接することができる。これによって回路基板40に実装した光源(LED)24に発生した熱は回路基板、熱伝導シート56、ヒートシンク41の順に速やかに伝達され、放熱される。
またヒートシンク41は、アルミ合金などの熱伝導性に富んだ金属材料で構成され、表面積を大きくするために、例えば図4で示す様に複数の突出板状のフィンを形成し、上述の熱伝導シート56を介し伝導する光源24の熱を効率良く放熱する。
また、図5および図14で示す様に、回路基板40の導光体21側の面には、絶縁マイラー63が設けられている。この絶縁マイラー63は、回路基板40がホルダ保持部材23を構成する剛性金属部材やその他のキャリッジ構成部品と接触しないように絶縁し、基板表面が損傷しないよう回路基板40の表面を保護している。
更に、図5に示すように、光源24からの光をロスなく導光体21に入射させるため、光源24の第1光源24aと第2光源24bの分光特性を90°以内に規制するリフレクタ57が設けられている。このリフレクタ57は、光源1つに対し1つの割合で設けられる。リフレクタ57は、例えばプラスチック材料にアルミ等の金属を蒸着させた反射率の高い材料で成り、光源24から導光体21に向かって広がる傘状の形状とする。このとき、傘状の部分は曲面で形成されても良いし、平面で形成されても良い。
前記一対の導光体21は、光透過率の高い透明なアクリル、エポキシ等の樹脂材を主走査方向に読取幅(読取ライン幅)Wに応じて延長して円柱型の細長い棒状に形成され、受光側となる一端にストッパ28が設けられる。このストッパ28は導光体21と同様な透明樹脂で形成され、導光体21の外周部から突出する羽根状のフランジ29が設けられる。このストッパ28は、図6に示すように、前記フランジ29がホルダ保持部材23に設けられている内壁面34(第3基準領域)に当接することで、導光体21の長手方向の位置を規定している。
前記導光体ホルダ22は、図3に示したように、前記一対の導光体21を平行に載置する一対の凹溝状の導光体受け部25と、この一対の導光体受け部25の間を長手方向に開口された読取スリット26と、前記一対の導光体受け部25の外側を長手方向に沿って延びる一対の外壁部27とを有して形成されている。この導光体ホルダ22は、一対の導光体受け部25が読取スリット26より下方に位置しているため、縦方向からの断面がハの字状の散乱防止壁19を形成している。これによって、図9に示すように、前記読取スリット26を通過する原稿からの反射光を周囲に散乱させることなく、読取光路に影響を与えることがない。なお、前記導光体ホルダ22は、反射読取ユニット17側への散乱光を防止するため、遮光性を備えた黒色系の樹脂材によって形成するのが望ましい。
この発光素子をマウントした回路基板40は発光面と導光体21の一端面21Lとの間にギャップを隔てて配置する。尚、図14は光源24(24a、24b)が回路基板40にマウントされた状態での配置構造を示す。また、光源24(24a、24b)は面状発光素子で構成され、白色LEDで構成されている。更に、光量全体を上げる為に、他端面21Rの反射塗料に代えて同様の光源24(24a、24b)を配置しても良い。また、この場合に第1光源24aと第2光源24bは光散乱面21fと光出射面21eの間で異なる位置から、導光体21の一端面21Lから光を入射する。これと共に第1光源24aと第2光源24bは光出射面21eからプラテンガラス12に向かう出射光路方向に距離を隔てて配列する。
導光体21は、その一端面21Lにフランジ29を形成し、導光体21を保持する導光体ホルダ22に収納される。導光体ホルダ22は、ホルダ保持部材23に保持され、フランジ29は、図6に示すホルダ保持部材23に設けられた内壁面(第3基準面)34と接触し、光源24に対して一定以上遠ざからないように移動を規制される。これにより、光源と導光体との間の所定ギャップが変動することが無くなり、照明斑を抑えることが出来る。この照明装置を画像読取装置の光源ユニットとして用いることで読取った画像に光量斑が生じることが無い。
次に、導光体に対峙する光源の位置決めに関し補足する。図4及び図13で示す様に、光源24を実装した回路基板40は、ホルダ保持部材23の取付基準面である第2の縦壁(第2基準面)33に取り付けられる。さらに、導光体ホルダ22は上述のように、外壁部27をホルダ保持部材23の第1の縦壁(第1基準面)32に沿わせるように取り付けられる。さらに、導光体22は、光源24側の端部に形成されたフランジ29により、ホルダ保持部材23の内壁面(第3基準面)34で位置規制される。このように、ホルダ保持部材23に基準面を設け、この基準面に対して導光体ホルダ22、導光体21、光源24(回路基板40)をそれぞれ取り付けることで、導光体の端面に対峙する光源の取り付け位置(光軸法線方向に対する位置)のばらつきを最小限に抑えることが出来、導光体と光源との所定ギャップの調整に加え照明斑を抑えることができ、さらに導光体の端面に対峙する光源の取り付け位置(光軸法線方向に対する位置)の調整をすること無く、装置組み立て性に優れている。
まず、導光体の少なくとも一端面に所定の間隔を隔て対峙する光源とは、上述の実施例では、導光体の一端面に所定の間隔を隔て対峙する光源を配設し、その他端面に反射板を配置した構成としているが、この反射板に代え導光体の一端面の光源と同様の構造で新たな光源を配設しても良い。また、位置基準とする第1の光源に対し位置決めする第2の光源を位置調整可能な構成とすることで、光源の経時変化に伴う光量劣化に対しその位置を微調整することで分光特性を初期の適正な状態にすることができる。
次に、導光体の枠体係止に関し補足する。図14に示す様に、光源24と、この光源24からの光を照明ライン方向に沿って導きその照明領域を線状光として照明する導光体21と、を備え、光源24は、その導光体21の少なくとも一端面21Lに対峙して配設され、導光体21は、光を取り込む端面21Lと、端面21Lから取り込んだ光を拡散反射させる拡散反射面21fと、拡散反射面21fで拡散反射した光をプラテンガラス12に向け射出する光射出面21eとを有し、しかも光射出面21eは円周面(半径r)で形成され、拡散反射面21fはその円周面(半径r)を形成する円の中心を通り光射出面21eから射出する光軸法線(hx)を形成する位置に配設して成る照明装置であって、導光体21を収納する導光体ホルダ22を備え、導光体21は、拡散反射面21fが形成する光軸法線(hx)に沿った側面で、しかも照明ライン方向に沿って導光体ホルダ22に係止された突起部21Pを形成し、突起部21Pの光源24側の最も端になる一端を、拡散反射面21fの光源側端面21Lと照明領域の照明ラインで光源側端面21Lとの間に形成することによって、光源から導光体に入った光がその基端部において反射される反射光がその突起により乱されることが無く、しかも枠体との係止条件が保たれ、特に照明領域の照明ラインにおける前記光源側端面の光量分布のばらつきが少なく、より照明斑を抑えることができる。
次に光源ユニットの組立について図5及び図13に基づき説明する。まず回路基板40に光源24を実装させ、レンズキャップ(不図示)を装着する。さらに、リフレクタ57を、光源24を囲むよう回路基板に取り付ける。その回路基板40を熱伝導シート56(耐熱樹脂板)を介してヒートシンク41とを密着した状態でネジ止めにより一体的に取付ける。その上で、回路基板40を取り付けたヒートシンク41を、ホルダ保持部材23が取り付けられたキャリッジフレーム15に取り付ける。後述するが、リフレクタ57の回路基板40と接触する面と反対の面に導光体21を対峙させ、導光体ホルダ22をホルダ保持部材23にスライドさせて係合させ、光学キャリッジ11のキャリッジフレーム15に取り付けられている。これにより、キャリッジフレーム15に対する光源及び導光体の位置決めおよびキャリッジフレーム15の補強を実現することができる。
最後に、図2に示したように、一対の導光体21を上から押え付けるようにして導光体ホルダ22の外壁部27及びホルダ保持部材23の第1及び第2の縦壁32、33を囲う一対の係止フレーム39を介して一対の導光体21及び導光体ホルダ22をホルダ保持部材23に固定する。前記係止フレーム39は、導光体21の外側面を長手方向に囲うフレーム本体39aと、このフレーム本体39aの長手方向に複数設けられた係止爪39bとで構成され、この係止爪39bが導光体ホルダ22の外壁部27に沿って延び、前記ホルダ保持部材23の係合孔35を通して第1の縦壁32の下端に係合される。この係止フレーム39は光透過性に乏しい素材で形成されるため、導光体からの光漏れを防止しすることができる。さらに、導光体21の主走査方向に沿って導光体21を固定するため、導光体の姿勢矯正を行うことができ、導光体の捩れを防止し、導光体の直線性を確保することができる。
また、上記光源点灯手段S−Laによる光源ユニット16の制御について説明する。この光源ユニット16は図1に示すようにプラテンガラス12上の原稿Pに光を照射し、原稿Pで反射した拡散反射光を利用している。この光源ユニット16の光源は上述の実施例のように2つの光源24で構成する必然性はなく、図示しないが1つの光源で構成、或いは3つ以上の光源24で構成しても良い。尚、光源の数を増やし全体の照明光量を上げることで、読み取り速度を上げ、各読取ラインの読取時間が短くなったとしても、照明光量と読取時間の積となる読取光量としては十分に確保出来、高速対応の読み取りが出来る。
B 第2反射領域
C 第3反射領域
D 第1反射領域
E 第2反射領域
L 反射光路
L0 中心光
L1 反射光
L2 読取光
Lx 散乱光
P 原稿(読取対象物)
10 画像読取機構
11 光学キャリッジ
12 プラテンガラス
15 キャリッジフレーム
16 光源ユニット
17 反射読取ユニット
18 ガイドレール
19 散乱防止壁
21 導光体
21e 光出射面
21f 光散乱面
21L 一端面
21R 他端面
22 導光体ホルダ
23 ホルダ保持部材
23a 上面
24 LED(光源)
25 導光体受け部
26 読取スリット
27 外壁部
28 ストッパ
29 フランジ
30 テーパ面
31 開口部
32 第1の縦壁(第1基準面)
33 第2の縦壁(第2基準面)
34 内壁面(第3基準面)
35 係合孔
35a 長孔
35b スリット
36 係合突起
37a 押圧部
37b 支持部
38 係止溝
39 係止フレーム
39a フレーム本体
39b 係止爪
40 回路基板
41 ヒートシンク
42 画像読取部
43 レンズ
44 イメージセンサ
45 面取部
46 遮光手段
47 凹部
48 集光フレーム
48a 開口部
49 モールド部材
50 切り込み部
51 光学キャリッジ
52 読取面
53 傾斜面
55 キャリッジフレーム
56 熱伝導シート
57 リフレクタ
58 電源
59 レンズキャップ
60a アノード
60b カソード
60c サーマル
61 反射板
62 粘着材
63 絶縁マイラー
Claims (6)
- 光源と、この光源から発する光を端部に受けて導光する主走査方向に延設される導光体と、この導光体が収容される導光体ホルダと、この導光体ホルダを保持するホルダ保持部材を備えた光源ユニットにおいて、
前記ホルダ保持部材は剛性材料によって形成され、
前記ホルダ保持部材は、前記導光体ホルダを収容する開口部を有し、この開口部の長手方向の少なくとも一方に延びる壁に、前記導光体ホルダの長手方向の少なくとも一側面と接して前記導光体ホルダが前記ホルダ保持部材に姿勢が矯正された状態で取付けられる主走査方向に延設される第1基準領域と、この第1基準領域と直交して前記光源の取付面となる第2基準領域と、前記光源に対する前記導光体の端部の取付位置を規制する第3基準領域とを備えていることを特徴とする光源ユニット。 - 前記導光体ホルダは前記導光体が収容される受け部を有し、この受け部の長手方向に延びる外壁面が前記ホルダ保持部材の壁に当接する請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記導光体ホルダとホルダ保持部材との間には、ホルダ保持部材に導光体ホルダを固定するための係合手段が設けられる請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記係合手段は、前記ホルダ保持部材の壁に開設される係合孔と、前記導光体ホルダに設けられ、前記係合孔に嵌合する係合突起とを備え、ホルダ保持部材の壁に前記導光体ホルダが前記係合突起によって弾性的に保持され、前記導光体ホルダを前記ホルダ保持部材に沿わせる押圧部が設けられている請求項3に記載の光源ユニット。
- 前記押圧部が係合突起の側面に突出して設けられ、この押圧部と係合突起の側面に形成された傾斜面とが連続している請求項4に記載の光源ユニット。
- 前記導光体はその長手方向の少なくとも一端にフランジ部を備え、前記ホルダ保持部材に導光体ホルダを固定した時に導光体ホルダに収容された導光体のフランジを前記ホルダ保持部材の第3基準領域に当接させて、光源に対して導光体を位置決めする請求項1に記載の光源ユニット。
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