JP6035761B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光体を用いた光源装置に関わるものである。

画像読取装置などに用いられる線状光源装置は、画像読取装置の高速化と高解像度化に伴い、光源の高輝度化と長手方向かつ高さ方向に均一な光を供給することが求められている。長手方向に均一な光を供給する手段として、柱上の導光体に対して端面に対向するように発光体を配置する、サイドライト方式による光源が主に用いられている。しかし、サイドライト方式は温度変動時に部品が長手方向に伸縮するためにひずみ、ソリ等により光源の特性が悪化する、あるいは光源が変形するという課題がある。

上記の課題に対して、従来、光源装置には次のようなものがあった。例えば、特開２０１０−２８３４３６号公報（特許文献１参照）の図１には、主走査方向に長い円柱状の導光体８の端面から発光素子７１により光を入射することで、主走査方向に均一な光を照射している照明装置が記載されている。詳しくは、導光体８と発光素子７１の実装されている発光素子基板７はホルダ８１に取り付けられてそれぞれの相対的な位置を決めている。このホルダ８１は副走査方向(短手方向)両端面にある勘合ピン８６とフレーム２の壁部２６に形成された位置決め穴２６により、フレーム２に固定されている。

特開２０１０−２８３４３６号公報

しかし、特許文献１に記載の照明装置は、ホルダ８１の勘合ピン８６とフレーム２の壁部２６に形成された位置決め穴２６により、フレーム２に固定されているものの、温度特性によって導光体８が伸縮すると、導光体８とホルダ８１間の嵌合深さが変わるため、結果、原稿に対する光源から照射する光量が不安定になるという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、温度特性による部品伸縮の特性への影響を抑制し、温度に依らず安定した光量を供給する光源装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光源装置は、長軸方向に延在する導光体と、この導光体の前記長軸方向の端部に設置され、貫通穴部を有し、この貫通穴部に前記導光体が摺動可能に挿入され、前記導光体を保持するホルダと、このホルダの前記貫通穴部に前記導光体の端部に対向して配置された発光部と、前記導光体が前記長軸方向に沿って長溝で構成した溝部に配置され、前記長軸方向の中央部と両端部とに突起部有し、前記導光体よりも全長が短いを設けた導光体ケースと、前記長軸方向の中央部に、前記導光体ケースの中央部の突起部が挿入される位置決め穴を有し、前記長軸方向の両端部に、前記導光体ケースの両端部の突起部がそれぞれ対応して挿入される前記長軸方向に細長の穴を有し、前記ホルダ及び前記導光体ケースを保持する筐体とを備え、
前記ホルダは、端面が、前記導光体ケースの端面と対向し、対向している端面間のギャップ長は、前記導光体ケースの温度特性による伸び分よりも広く、前記ホルダにおける前記導光体ケースの溝部の開口側に対応する箇所が、その他の箇所より前記導光体側へ前記導光体に接触して突出し、前記導光体の端部における不均一な光の出射を抑制するものである。

この発明によれば、導光体及び導光体ホルダ及びホルダ及び筐体により、熱に依る導光体の膨張や収縮による照明特性変動が小さい光源装置が得られる。

この発明の実施の形態１に関わる光源装置の構成を表す分解図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の光源部を表す分解図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の光の出射方向から見た上面図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の長手方向における断面図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の短手方向における断面図である。 この発明の実施の形態１に関わる筐体６の展開図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の長手方向における断面図から見た光の経路を示す図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の短手方向における断面図から見た光の経路を示す図である。 この発明の実施の形態１に関わる光源装置の発光体近辺の長手方向における断面図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の構成を表す分解図である。図２は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の光源部を表す分解図である。図３は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の光の出射方向から見た上面図である。図４は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の長手方向における断面図である。図５は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の短手方向における断面図であり、図５（ａ）は、長手方向中央部における断面図、図５（ｂ）は、ウイング６ｈ及びウイング６ｇを含む断面図である。図６は、この発明の実施の形態１に関わる筐体６の展開図である。

図１〜図６を用いて、この発明の実施の形態１の構成と動作を説明する。導光体１は、透明な樹脂で形成され、長手方向に延在し、側面形状が円筒状で長手方向全域に伸びる２ヶ所の反射領域１ａと反射領域１ｂを持つ柱状のものである。導光体１の側面形状は円筒に限ったものではなく、導光体１の端面は円形に限らない。

ミラー１０は、導光体１と長手方向に平行に配列され、導光体１から出射される副光を反射し、原稿設置台方向に照射するものであって、金属蒸着面などで構成され、長手方向に延在し、薄い板状あるいはシート状のものである。ミラー１０は筐体６のミラー設置面６ｍに接着などによる固定されており、導光体１および原稿設置台に対して適切な距離と角度を保っている。

発光体２は導光体１の一方の端面から光を入射するＬＥＤ光源などの光源素子である。発光体１１は導光体１の他方の端面に光を入射するＬＥＤ光源などの光源素子である。発光体２は発光体実装基板３にはんだ接合などにより固定されており、発光体実装基板３により電流駆動され発光するものである。発光体１１は発光体実装基板１２にはんだ接合などにより固定されており、発光体実装基板３により電流駆動され発光するものである。

ホルダ５は、発光体実装基板３と導光体１を保持し、発光体２および導光体１からの意図しない光を抑制するものである。ホルダ５の一方の端面に導光体１の一方の端面を含む端部が挿入され、ホルダ５の逆側の端面に発光体２を固定した発光体実装基板３を発光体２と導光体１が対向するように配置する。発光体と導光体の間にフィルタ等の波長変換性のある薄型の光学デバイスを入れる事で、波長特性を調整しても良い。

ホルダ１３は、発光体実装基板１２と導光体１を保持し、発光体１１および導光体１からの意図しない光を抑制するものである。ホルダ１３の一方の端面に導光体１のホルダ５で保持した側と逆の端面を含む端部が挿入され、ホルダ１３の逆側の端面に発光体１１を固定した発光体実装基板１２を発光体１１と導光体１が対向するように配置する。

ホルダ５及び１３は、後述する導光体ホルダ４の溝部の開口側に対応する部分が、その他の部分に比べ、導光体１側へ突出する形状を成している。

導光体ホルダ４は、白色樹脂や反射性の良い金属などで成形され、長手方向に長溝で構成した溝部を有し、この溝部に導光体１が配置されて、長手方向に導光体１を保持する。この溝部の開口側が導光体１から光が出射される出射領域となる。導光体ホルダ４は、導光体１をミラー１０と筐体６に対して適切な位置に保持し、側面や反射領域１ａ及び反射領域１ｂの裏面からの漏れ光を導光体１内に押し戻し、出射領域１ｃ及び出射領域１ｄ以外からの意図しない光の出射を抑制しする役割がある。導光体ホルダ４は、導光体１を保持し、長手方向中央かつ短手方向のミラーと逆側（筐体の外側）にネジ穴４ａを備え、長手方向中央かつ筐体底面側にピン４ｂとピン４ｃピン４ｄを備える。

筐体６はアルミニウムなどの放熱性の良い板金によって形成されており、図６において２点鎖線部で内側に折り曲げることにより、箱型の筐体が形成される。すなわち、折り曲げることにより、矩形形状を有する底部と、この底部の一方の長辺に、内側に折り曲げられた長辺側壁部を有し、底部の他方の長辺に、底部の短辺方向から所定の角度で内側に折り曲げられ、鏡面を形成した斜面部を有し、底部の短辺に、内側に折り曲げられた短辺側壁部を有し、この短辺側壁部に連続し、長辺方向に折り曲げられ、斜面部に対し長辺側壁部と反対の方向に対向して長辺方向に延在する放熱板を有する筐体６が形成される。

なお、放熱板は、短辺側壁部に連続し、長辺方向に折り曲げられ、長辺側壁部に対し斜面部と反対の方向に対向して長辺方向に延在しても良い。

筐体６は、底面に長手方向に沿って形成されたアパーチャ６ａと、導光体ホルダ保持孔６ｂと導光体ホルダ保持孔６ｃと導光体ホルダ保持孔６ｄと、ネジ穴６ｅと放熱板であるウイング６ｆ及びウイング６ｇと、フィン６ｈと、ホルダ保持孔６ｉとホルダ保持孔６ｊとホルダ保持孔６ｋとホルダ保持孔６Ｌと、ミラー設置面６ｍを備え、導光体ホルダ４を長手方向かつ短手方向かつ高さ方向に固定し、ホルダ５及びホルダ１３及び伝熱体１８及び伝熱体１９及び伝熱体２０及び伝熱体２１及び放熱フィン７及び放熱フィン１４及びミラー１０を長手方向かつ短手方向かつ高さ方向にネジ８、９、１５、１６で筐体６に固定する。

アパーチャ６ａは筐体６底面の短手方向中央部に位置する長手方向に沿って形成された穴であり、読取対象の画像情報（照射した光の読取対象における散乱反射光）撮像体（レンズおよびイメージセンサ）に伝え、それ以外の不要な光を抑制する働きを持つ。

保持孔６ｂは筐体６底面にあり、長手方向の中央側、かつ短手方向でアパーチャ６ａとフィン６ｈ側の間かつ導光体ホルダ４底面の短手方向中央位置に位置する丸穴であり、導光体ホルダ４のピン４ｂが挿入されることにより、導光体ホルダ４を長手方向かつ短手方向の位置を固定するものである。

保持孔６ｃは筐体６底面にあり、長手方向の片側端部かつ短手方向でアパーチャ６ａとフィン６ｈ側の間かつ導光体ホルダ４底面の短手方向中央位置に位置する長手方向に長い長穴であり、導光体ホルダ４のピン４ｃが挿入されることにより、導光体ホルダ４を短手方向の位置を固定するものである。

保持孔６ｄは筐体６底面にあり、長手方向の保持孔６ｃがある側と逆側端部かつ短手方向でアパーチャ６ａとフィン６ｈ側の間かつ導光体ホルダ４底面の短手方向中央位置に位置する長手方向に長い長穴であり、導光体ホルダ４のピン４ｄが挿入されることにより、導光体ホルダ４を短手方向の位置を固定するものである。

ネジ穴６ｅは筐体６底面にあり、長手方向の中央側、かつ短手方向で保持孔６ｂとフィン６ｈ側の間に位置する丸穴であり、導光体ホルダ４のネジ穴４ａの下に位置し、ネジ穴４ａとネジ穴６ｅを貫通するネジ１７により固定される。

ウイング６ｆは筐体側面側に伸び、アパーチャ６ａに対してミラー１０の外側に位置し、発光体２からの熱を放熱する働きを持つ。ウイング６ｇは筐体側面側に伸び、アパーチャ６ａに対してミラー１０の外側に位置し、発光体１１からの熱を放熱する働きを持つ。フィン６ｈは筐体側面側に伸び、アパーチャ６ａに対してミラー１０と逆側に位置し、発光体２及び発光体１１からの熱を放熱する働きを持つ。

ホルダ保持孔６ｉおよびとホルダ保持孔６ｊはネジ８及びネジ９により、発光体実装基板３及びホルダ５及び伝熱体１８及び伝熱体２０及び放熱フィン７を筐体６に固定するものである。ホルダ保持孔６ｋおよびとホルダ保持孔６Ｌはネジ１５及びネジ１６により、発光体実装基板１２及びホルダ１３及び伝熱体１９及び伝熱体２１及び放熱フィン１４を筐体６に固定するものである。

導光体ホルダ４は筐体６に次の４点で筐体と適切な位置をとる。すなわち、ピン４ｂは導光体ホルダ保持孔６ｂに挿入され、ピン４ｃは導光体ホルダ保持孔６ｃに挿入され、ピン４ｄは導光体ホルダ保持孔６ｄに挿入され、ネジ穴４ａとネジ穴６ｅはネジ１７により固定される。導光体ホルダ４は導光体１の全長より短く、導光体ホルダ４の端面とホルダ５及びホルダ１３の端面は対向しており、そのギャップ長は導光体ホルダ４の温度特性による伸び分より広い。前述のとおり、保持孔６ｃ及び保持孔６ｄは長穴であり、ピン４ｃ及びピン４ｄを長手方向には固定しないため、導光体ホルダ４が温度による伸縮をした場合もソリなく短手方向に導光体１を保持するものである。

伝熱体１８及び伝熱体１９及び伝熱体２０及び伝熱体２１は熱を伝える働きを持つ、例えばシート状のシリコーンシートのようなもので形成され、密着性と熱伝導性が良い物である。放熱フィン７及び放熱フィン１４はアルミニウムなどの熱伝導性が良い金属で形成され、押出成形などで製造されたものであり、筐体６から伝熱体２１、伝熱体２０から放熱フィン１４を介して放熱される経路を通じて放熱される。

筐体６は発光体２および発光体１１の熱を逃がす役割を持つ。発光体２の熱は発光体２と発光体実装基板３の接合面から発光体実装基板３に伝わり、発光体実装基板３と伝熱体１８の接合面から伝熱体１８に伝わり、伝熱体１８と筐体６の接合面から筐体６内に伝わり、筐体６のウイング６ｆおよびウイング６ｇとフィン６ｈから放熱される経路、かつ筐体６から伝熱体２０、伝熱体２０から放熱フィン７を介して放熱される経路、筐体６から伝熱体２１、伝熱体２１から放熱フィン１４を介して放熱される経路を通じて放熱される。

図７は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の長手方向における断面図から見た光の経路を示す図であり、図７（ａ）は全体図、図７（ｂ）は、発光体部近傍の拡大図である。図８は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の短手方向における断面図から見た光の経路を示す図である。発光体２及び発光体１１から導光体１に入射した光は、図７の矢印で示されるように、導光体１の壁面において反射を繰り返して進み、導光体１の長手方向に沿って形成された白色の印刷パターン又は凹凸形状の反射領域１ａと反射領域１ｂにその一部が入射する。図８に示すように、反射領域１ａに入射した光は反射により、反射領域１ａと対向する出射領域１ｃ（導光体１の表面上の部分）から長手方向に伸びるライン状の主光３２として原稿設置台３４の照射部３５方向に出射される。

ホルダ５及び１３は、導光体ホルダ４の溝部の開口側に対応する部分が、その他の部分に比べ、導光体１側へ突出する形状を成しているため、導光体１の端部における不均一な光は、導光体１から出射されない。

一方、図８に示すように、反射領域１ｂに入射した光は反射により、反射領域１ｂと対向する出射領域１ｄ（導光体１のミラー側の面）から長手方向に伸びるライン状の副光３３としてミラー１０側に出射される。ミラー１０側に出射された副光３３はミラー１０で反射され、長手方向に伸びるライン状の副光３３として原稿設置台３４の照射部３５方向に出射される。中央断面図に記載の導光体１の反射領域１ａ及び反射領域１ｂから原稿設置台に向かう矢印は、それぞれ、反射領域１ａ及び反射領域１ｂにより反射した光が読取対象に照射される主な光路を示している。

図９は、この発明の実施の形態１に関わる光源装置の発光体近辺の長手方向における断面図である。図９（ａ）は、常温時における断面図、図９（ｂ）は、高温時における断面図である。常温時においても高温時においても、筐体６及び伝熱体１８及び発光体実装基板３及び発光体２及びホルダ５の距離は一定であり、導光体１とホルダ５の嵌合深さ及び導光体ホルダ４とホルダ５の相対位置が変動し、高温時は常温時に比べて、導光体１と発光体２との間隔、導光体ホルダ４とホルダ５との間隔が狭くなっている。

筐体６の保持孔６ｃは前述の通り長手方向に対して導光体ホルダ４の温度特性伸縮分のギャップがあり、導光体１は長手方向に対して伸縮可能であるので、導光体１と導光体ホルダ４を高さ方向と短手方向は変動させない、すなわち照明特性は変えない構成を取っている。また、ホルダ５はネジ８およびネジ９によって筐体６に長手方向に固定されているため、放熱効果も変わらない。すなわち、温度変化による導光体１の伸縮によって、照明特性や放熱特性が変化しない光源装置が得られる。

１ 導光体
１ａ 反射領域
１ｂ 反射領域
１ｃ 出射領域
１ｄ 出射領域
２ 発光体
３ 発光体実装基板
４ 導光体ホルダ（導光体ケース）
４ａ ネジ穴
４ｂ ピン
４ｃ ピン
４ｄ ピン
５ ホルダ
６ 筐体
６ａ アパーチャ
６ｂ 保持孔
６ｃ 保持孔
６ｄ 保持孔
６ｅ ネジ穴
６ｆ ウイング
６ｇ ウイング
６ｈ フィン
６ｉ ホルダ保持孔
６ｊ ホルダ保持孔
６ｋ ホルダ保持孔
６Ｌ ホルダ保持孔
６ｍ ミラー設置面
７ 放熱フィン
８ ネジ
９ ネジ
１０ ミラー
１１ 発光体
１２ 発光体実装基板
１３ ホルダ
１４ 放熱フィン
１５ ネジ
１６ ネジ
１７ ネジ
１８ 伝熱体
１９ 伝熱体
２０ 伝熱体
２１ 伝熱体
３１ 光源部
３２ 主光
３３ 副光
３４ 原稿台
３５ 照射部

Claims (1)

1. 長軸方向に延在する導光体と、
   この導光体の前記長軸方向の端部に設置され、貫通穴部を有し、この貫通穴部に前記導光体が摺動可能に挿入され、前記導光体を保持するホルダと、
   このホルダの前記貫通穴部に前記導光体の端部に対向して配置された発光部と、
   前記導光体が前記長軸方向に沿って長溝で構成した溝部に配置され、前記長軸方向の中央部と両端部とに突起部を有し、前記導光体よりも全長が短いを設けた導光体ケースと、
   前記長軸方向の中央部に、前記導光体ケースの中央部の突起部が挿入される位置決め穴を有し、前記長軸方向の両端部に、前記導光体ケースの両端部の突起部がそれぞれ対応して挿入される前記長軸方向に細長の穴を有し、前記ホルダ及び前記導光体ケースを保持する筐体とを備え、
   前記ホルダは、端面が、前記導光体ケースの端面と対向し、対向している端面間のギャップ長は、前記導光体ケースの温度特性による伸び分よりも広く、前記ホルダにおける前記導光体ケースの溝部の開口側に対応する箇所が、その他の箇所より前記導光体側へ前記導光体に接触して突出し、前記導光体の端部における不均一な光の出射を抑制する光源装置。

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