画像読取装置及び照明装置
【課題】 大きな電力損失がある多数の光源で原稿に高輝度の照明を与えても温度上昇を緩和した画像読取装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】 原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板の導電パターンに光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、突出した導体のそれぞれが、個別に設置した電気接続手段の接続位置とは異なる位置の導電パターン上に載置され、導体パターンを介して光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備える。
【解決手段】 原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板の導電パターンに光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、突出した導体のそれぞれが、個別に設置した電気接続手段の接続位置とは異なる位置の導電パターン上に載置され、導体パターンを介して光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機や金融端末装置などの画像読み取りや画像識別に用いる画像読取装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像情報を読み取る画像読取装置として、例えば、特開平９−１９０４８９号公報図１（特許文献１参照）には、レーザーダイオードを用いた光源２０のみを支持する金属製基台５１と、ミラー１５など光源２０以外の光学部品即ち読取光学系を支持するプリント回路基板１を搭載した情報読取装置が開示されている。
【０００３】
また、特開２００６−３１３３２１号公報図４（特許文献２参照）には、ＲＧＢ発光素子２３を直接金属基板２８上に載置し、導光体１１の長手方向両端部に固定した発光ユニット２０から光を照射する照明装置１０を搭載した画像読取装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９０４８９号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００６−３１３３２１号公報（第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものは、金属製基台５１とプリント回路基板１とを別体としたので光源２０で生じる発熱が読取光学系に及ぼす熱的影響を軽減するもののレーザー光を読み取り方向に走査駆動する方式であるので、構造が複雑になるという課題があった。
【０００６】
特許文献２に記載のものは、金属基板２８に直接ＲＧＢ発光素子２３を載置するので発光素子２３から生じる発熱を効果的に金属基板２８に放熱することが可能であるが、発光素子２３を導光体１１の端部に取り付けるので、アレイ状に多数の発光素子を搭載することは困難であるため複写機など高速読み取り用の照明装置として使用するには照明不足となるという課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、大きな電力損失を有する多数の光源を設置し、被照射体に高輝度の照明を与えても光源から発生するジュール熱による温度上昇を緩和した画像読取装置及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る画像読取装置は、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、原稿面で反射した前記光源からの光を受光する受光部と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明に係る画像読取装置は、前記突出した導体以外の部分の前記金属リードが、被覆されたバスバーである請求項１に記載のものである。
【００１０】
請求項３の発明に係る照明装置は、画像読取装置に用いられる照明装置であって、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明に係る照明装置は、前記突出した導体以外の部分の前記金属リードが、被覆されたバスバーである請求項３に記載のものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る画像読取装置によれば、金属板に多数の光源をアレイ状に配列し、光源周辺に光源電極を個別に接続する基板を設け、基板の接続パターンに金属リードを載置したので、光源で発生するジュール熱は金属板で速やかに放散され、基板上に伝導した熱も金属リードから放散される画像読取装置及び照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の端部断面構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニットの内部構造説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット部分拡大平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット断面部分拡大側面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット部分拡大断面図であり、図８（ａ）は図６のＢ−Ｂ断面の部分拡大図、図８（ｂ）は図６のＣ−Ｃ断面の部分拡大図、図８（ｃ）は図６のＤ−Ｄ断面の部分拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置のブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の駆動タイミングである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの部分拡大平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの断面部分拡大側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の断面構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の各光学波長領域における発光出力を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの温度上昇を説明する図である。
【図１６】試供用光源ユニットの部分拡大平面図である。
【図１７】試供用光源ユニットの部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置ついて図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る画像読取装置の断面構成図である。図１において、１は文書やメディアなどの被照射体（原稿とも呼ぶ）、２は被照射体１を搬送支持する天板、３は光を伝搬させる導光体、３ａは導光体３の光出射部（出射部）、４は光を通過させる透過体、５は被照射体１に対する光の照射部、６は照射部５からの散乱光を副走査方向に反射させる第１ミラー、７は第１ミラー６からの反射光を受光する凹型の第１レンズミラー（第１レンズ 第１非球面ミラーとも呼ぶ）、８は第１レンズ７からの平行光を受光するアパーチャミラー、９はアパーチャミラー８からの反射光を受光する凹型の第２レンズミラー（第２レンズ 第２非球面ミラーとも呼ぶ）、１０は周囲が遮光され、アパーチャミラー８の表面に設けた開口部、１１は第２レンズ９からの光を受光し、反射させる第２ミラーである。
【００１５】
１２は第２ミラー１１からの反射光を受光し、光電変換する光電変換回路及びその駆動部からなるＭＯＳ半導体構成のセンサＩＣ（受光部）、１３はセンサＩＣ１２を載置するセンサ基板、１４はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を信号処理する信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）、１５はセンサ基板１３に載置されたコンデンサ・抵抗器などの電子部品、１６は導光体３を介して被照射体１の照射部５に光を照射する光源、１７は光源近傍に設置した金属リードを被覆したミニバス（バスバー）、１８は光源ユニットであり、光源１６やミニバス１７を含む照明体の総称、１９は光源ユニット１８を支持する金属板（放熱板）である。２０は導光体３、レンズやミラーなどの光学系（レンズ体とも呼ぶ）、センサ基板１３及び光源ユニット１８を収納又は保持する筐体である。２１は被照射体１を搬送する搬送プーリである。なお、天板２および搬送プーリ２１は通常、画像読取装置（ＣＩＳとも呼ぶ）の外部に設置される。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の端部断面構成図である。図２において、２２は画像読取装置とシステム本体（図示せず）とを固定するバーリング穴、２３は光学系部品で構成したレンズ体であり、２３ａは第１ミラー６、アパーチャミラー８及び第２ミラー１１を組み込み一体化形成したミラー系一体化ユニット、２３ｂは第１レンズ７及び第２レンズ９を組み込み一体化形成したレンズ系一体化ユニットである。なお、筐体２０は端部を除きレンズ体２３、センサ基板１３、光学ユニット１８を隔離して収納又は保持する。
【００１７】
光源ユニット１８を除き導光体３、センサ基板１３及びレンズ体２３はＣＩＳ筐体２０の端部から主走査方向に挿入する構造となっている。なお、レンズ体２３は本実施の形態１では、テレセントリック光学系のレンズやミラーで説明しているが、市販のロッドレンズアレイなどに置き換えても良い。
【００１８】
図３は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の全体側面図である。図３において、２４はＣＩＳの端部を保護する側板、２５はＣＩＳを駆動する入出力用のコネクタである。
【００１９】
光源ユニット１８及び放熱板１９は主走査方向に延在し、副走査方向に側面から挿入する。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２０】
図４は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の全体平面図である。図５は、図４に示す透過体４を除去し、導光体３及びレンズ体２３などを透視した光源ユニット１８の内部構造を説明する平面図であり、２６は光源ユニット１８とセンサ基板１３とを金属線で接続する光源端子接続部である。図５において、光源にユニット１８に搭載する１単位（グループ）当たりの光源１６は、４、２ｍｍピッチでアレイ状に片側に７２個搭載される。また、光源ユニット１８は照射部５に対して導光体３を介して両側から照射される。
【００２１】
図６は光源ユニット１８の部分拡大平面図であり、１６Ｒは波長６３０ｎｍの赤色発光光源（Ｒ光源）、１６Ｇは波長５２５ｎｍの緑色発光光源（Ｇ光源）、１６Ｂは波長４７５ｎｍの青色発光光源（Ｂ光源）である。３０はＲ光源１６Ｒ、Ｇ光源１６Ｇ及びＢ光源１６Ｂを導電性ダイボンドペーストでアレイ状に載置する薄型の金属板であり、３１は光源１６と離間して金属板３０に設けられた導電パターンを有する基板、３２は基板３１上に配線した導電パターンであり、３２ＲはＲ光源１６Ｒの電源供給用のＲパターン（Ｒ導電パターン）、３２ＧはＧ光源１６Ｇ接続用の個別に設置した浮島形状のＧパターン（Ｇ導電パターン）、３２ＢはＢ光源１６Ｂ接続用の個別に設置した浮島形状のＢパターン（Ｂ導電パターン）である。
【００２２】
３３はミニバス１７から突出した細長の金属リードで構成したＧ光源１６Ｇの電源供給用のＧリード、３４はミニバス１７から突出した細長の金属リードで構成したＢ光源１６Ｂの電源供給用のＢリードである。Ｇリード３３はＧパターン３２Ｇと接続され、Ｂリード３４はＢパターン３２Ｂと接続される。３５は各ＲＧＢ光源１６の個別の電極端子と各導電パターン３２とを接続する金ワイヤなどの（電気接続手段）である。
【００２３】
また、３６は接続部であり、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる同一配線パターン内の導電パターン３２上にＧリード３３及びＢリード３４は、はんだ材などを用いて載置される。３７は電気接続手段３５の一部又は全部及び光源１６を封止する光透過性樹脂である。なお、ミニバス１７にＬＥＤチップの駆動電流を流さない場合には、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる近傍位置に設置した浮島の導電パターン上に接続部３６を設けても良い。
【００２４】
本実施の形態１では、光源１６はカソード側を金属板３０に載置する。また、基板３１に切り欠きを設け、切り欠き部分に光源１６を設置し、切り欠き部分外側の基板３１の周囲に各ＲＧＢ光源色に対応する導電パターン３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを設置することにより、光源１６から大きな発熱が有っても接続用の金ワイヤ３５をほぼ同一長さとすることにより熱ストレスを緩和する構造とする。また、金属リードで構成した複数のＧリード３３及びＢリード３４は、２回路のミニバス１７でそれぞれ共通接続され、ミニバス１７端部金属リードを利用した光源端子接続部２６を介してセンサ基板１３のコネクタ２５の電源端子（図示せず）に接続される。なお、光源１６は、アノード側を金属板３０に接続しても良く、Ｒパターン３２Ｒ、Ｇパターン３２Ｇ、Ｂパターン３２Ｂに接続する金属リードは適宜変更して電源供給用の回路構成としても良い。
【００２５】
図７は、図６に示す光源ユニット１８のＡ−Ａ断面の部分拡大側面図であり、主走査方向にアレイ状に配置した光源１６は４．２ｍｍピッチで配置され、光源１６はカソード側を０．２５ｍｍ厚のステンレス（ＳＵＳ）板又は燐青銅板で構成した金属板３０に載置する。また、基板３１は、０．３ｍｍ厚の絶縁性基板にプリント配線又は厚膜回路などの導電パターンで構成され、光源１６の個別配線するアノード電極高さ位置にほぼ一致させて金ワイヤ３５のループを確保する。
【００２６】
図８は、図６に示す光源ユニット１８の部分拡大断面図であり、図８（ａ）はＢ−Ｂ断面の部分拡大図、図８（ｂ）はＣ−Ｃ断面の部分拡大図、図８（ｃ）はＤ−Ｄ断面の部分拡大図である。図８において、ミニバス１７は２回路の層別構造とし、Ｂリード３４は金属のリードを折り曲げて基板３１と接続する。ミニバス１７は０．３ｍｍ厚の銅板又は銅箔で１回路を構成する。
【００２７】
図９はＣＩＳの駆動を説明する機能ブロック図である。図９において、４０はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を増幅する増幅器、４１は増幅された光電変換出力をアナログ・デジタル変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、４２はＲＧＢ各色のデジタル出力を信号処理する信号処理部（信号処理回路）、４３は各色のイメージ情報を収納したりデータ補正するＲＡＭ、４４は信号処理回路４２やＲＡＭ４３の信号を制御するＣＰＵ、４５はＲＧＢのそれぞれのＬＥＤ電源を駆動制御する光源駆動回路である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２８】
次にＣＩＳの動作について説明する。図９において、システム本体からのシステムコントロール信号（ＳＹＣ）とシステムクロック信号（ＳＣＬＫ）に基づき、信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）１４のクロック信号（ＣＬＫ）とこれに同期したスタート信号（ＳＩ）がセンサＩＣ１２に出力され、そのタイミングによりセンサＩＣ１２から各画素（ｎ）の連続したアナログ信号（ＳＯ）が読み取りライン（ｍ）毎に出力される。アナログ信号は例えば７２００画素分を順次出力する。
【００２９】
増幅器４０で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４１でＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換後に各画素（ビット）の信号出力をシェーディング補正や全ビット補正を行う信号処理回路４２で処理される。この補正は、あらかじめ白原稿などの基準テストチャートで読み込んだデータを均一化処理した補正データを記憶したＲＡＭ４３から補正データを読み出し、Ａ／Ｄ変換されたイメージ情報に相当するデジタル信号を演算加工することにより行う。このような一連の動作はＣＰＵ４４の制御により行われる。この補正データは、センサＩＣ１２の各素子間の感度ばらつきや各光源１６の不均一性を補正するためのものである。
【００３０】
図１０はこの発明の実施の形態１に係るＣＩＳの駆動タイミングである。図９、図１０において、ＣＰＵ４４に連動してＡＳＩＣ１４は光源点灯信号をＯＮし、それを受けて光源駆動回路４５は各ＲＧＢ光源１６に所定時間電源を供給することにより順次点灯する。
【００３１】
連続的に駆動するＣＬＫ信号（ＣＬＫ）に同期してスタート信号（ＳＩ）はセンサＩＣ１２のＲＧＢ駆動回路を形成する各素子（画素）のシフトレジスタの出力を順次ＯＮし、対応するスイッチ群が共通接続されたＳＯラインを順次開閉することでＣＬＫに同期したＲＧＢのイメージ情報（画像出力）を得る。この画像出力は前ラインで読み込み蓄積した各イメージの出力である。１ラインの各色読み取り区間にはＢＬＫ（ブランキング）時間を設定し、露光時間の設定可変を行う。従ってＢＬＫ区間はすべてのＳＯラインは開放される。
【００３２】
次に順次出力されるアナログ信号（ＳＯ）について図１及び図９を用いて説明する。被照射体１のイメージ情報となる散乱光は第１ミラー６を介してアレイ状に設置した第１レンズ７に入射する。アレイ状に配列した各光学系からの光は、離散的に設置したアパーチャミラー８の開口部１０で焦点を結び、さらに開口部１０から放射する光はアレイ状に設置した第２レンズ９で定まる焦点位置にあるセンサＩＣ１２に第２ミラー１１を介して倒立像で入射する。アナログ信号（ＳＯ）はセンサＩＣ１２の駆動回路に設けられたシフトレジスタや順次スイッチング信号によりＲＧＢごとに３系列でアナログ信号が同時に出力される。信号処理回路４２で処理されたアナログ信号（ＳＯ）は最終的にＳＩＧ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号端子から画像信号データとしてシステム本体に送出する。
【００３３】
なお、ＲＧＢ光源１６は本実施の形態１ではＲＧＢの順次点灯としているが、センサＩＣ１２の受光部画素（セルとも呼ぶ）に各色ＲＧＢフィルタを装荷したものであっては、同時点灯させ、擬似白色光源としても良い。
【００３４】
次に光源１６の発熱について説明する。Ａ３サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅２９７ｍｍ、副走査方向有効読み取り幅４２０ｍｍでは、本実施の形態１で示す主走査方向に６００ＤＰＩの密度で構成したＣＩＳのセンサＩＣ１２では主走査方向に７２００画素の受光部を設置し、原稿１枚あたり副走査方向に約１０，０００ラインの走査を行う。その搬送スピードを０．３ｍｓ／ラインに設定した場合には、原稿１枚の読み取り時間は約３秒である。従って光源１６のそれぞれのＲＧＢ光源（１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ）は平均０．１ｍｓで駆動する。光源１６は図５に示したように片側それぞれ７２グループを並列接続したＬＥＤで構成され、それぞれ２０ｍＡの駆動電流を供給するので赤色発光光源１６Ｒでは２．８８Ｗ、緑色発光光源１６Ｇでは４．３２Ｗ、青色発光光源１６Ｂでは６．１９Ｗの電力損失がある。
【００３５】
従って単純平均で約４．４６Ｗのジュール熱を速やかに放散させ、ＣＩＳの内部に移行する伝導熱を放散させるために光源１６の一方の電極は熱伝導性の良好な金属板３０や放熱板構成の金属板１９などの金属部材に固定し、他方の電極は、発熱部付近のパターンに設けたランドに個別に接続し、且つパターンやランド周辺に移行した熱をミニバス１７など金属部材で構成した金属リードで放熱させることにより、ＣＩＳ内部への熱の移行拡散を防止する。
【００３６】
好ましくは、金属部材はＣＩＳ外部に熱放散可能なように筐体２０に開口領域を設け、筐体２０は光学系部品やセンサ部品への熱移行を軽減するため金属部材の搭載位置を他の部品から隔離設置する。
【００３７】
また、各色あたりの駆動電流は、１．４４Ａであり、比較的大電流を駆動するので、ミニバス１７など多回路構成の金属部材を使用することで、駆動電流の調節を行う。すなわち、赤色発光光源（１６Ｒ）など比較的少電流で駆動する光源に対しては、基板３１のパターンでＬＥＤ駆動回路を構成し、比較的電力損失が大きく発光効率も悪い大電流を要する光源に対しては、金属部材で構成したＬＥＤ回路構成とする。すなわち、短尺のＣＩＳに適用したり、放熱効果のみを重視する場合には、金属部材は放熱専用とし、基板３１上の導電パターン３２だけでＬＥＤ回路のループを形成する。
【００３８】
同様に放熱板１９としての金属板、薄板としての金属板３０は適用するＣＩＳの放熱容量に応じて適宜一体化構成としても良い。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、ＲＧＢ光源１６を用いて順次点灯方式で説明したが、モノクロの読み取りであっては、単色光源を使用してもよく、同様に蛍光発光の単色光源を用いたカラー読み取り光源をＲＧＢ光源に替えて同時に点灯・消灯する光源１６の閉（ループ）回路構成としても良い。また光源はＲＧＢに限る必要はなく、複数色を混合した光源や光学波長の異なる光源を併用して使用しても良い。
【００４０】
以上から実施の形態１に係る画像読取装置によれば、金属板に多数の光源をアレイ状に配列し、光源周辺に光源電極を個別に接続する基板を設け、基板の接続パターンに金属リードを載置したので、光源で発生するジュール熱は金属板で速やかに放散され、基板上に伝導した熱も金属リードから放散される。また、発熱部からの熱が光学系部品やセンサ（受光）部品に移行しないように筐体を用いて熱遮断したので、光源の発熱による温度変化で生じる光学系の熱歪による光路の微少変化によるゴーストの発生や受光部の受光感度の温度変化に伴う画像出力ばらつきによる画像劣化を防止可能な画像読取装置となる。
【００４１】
また、この発明に係る画像読取装置によれば、光学波長の異なる複数の光源を適用し、多数の光源を並列接続する場合において、金属リードを光源の電源供給回路の一部として組み入れることで、基板の導電パターンによる導電損失を金属リードが補完するため
、複数の配線回路や大電流回路としての機能も有するので多層もしくは幅広の基板配線が不要なコンパクトな光源回路を搭載した画像読取装置を得る効果も有する。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、ＲＧＢの３色光源について述べたが、実施の形態２では単色の蛍光光源を用いた場合について説明する。その他の構成などについては実施の形態１に記載の事項に準ずるものとする。
【００４３】
図１１は実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの部分拡大平面図であり、１６０は波長４２５ｎｍの紫色発光光源（Ｖ光源）、１７０は金属リードを突出させた１回路構成のミニバス、３１０はＶ光源１６０と離間して金属板３０に設けられた導電パターンを有する基板、３２０は基板３１０上に配線した導電パターンである。
【００４４】
３３０はミニバス１７０から突出した金属リードで構成したＶ光源１６０の電源供給用の金属リード（Ｖリード）であり、Ｖリード３３０は導電パターン３２０と接続される。３６０は接続部であり、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる同一配線パターン内の導電パターン３２０上にＶリード３３０は、はんだ材などを用いて載置される。また、３７０は蛍光発光用の蛍光樹脂である。図中、図６と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４５】
図１２は、図１１に示す光源ユニットのＡ−Ａ断面部分拡大側面図であり、主走査方向にアレイ状に配置した光源１６０は１単位あたり実施の形態１同様、４．２ｍｍピッチで配置されるが、１単位あたりの光源領域は主走査方向に延在させ２．１ｍｍとする。光源１６０はカソード側を０．２５ｍｍ厚のステンレス（ＳＵＳ）板又は燐青銅板で構成した金属板３０に載置する。基板３１０は、０．３ｍｍ厚の絶縁性基板にプリント配線又は厚膜回路などの導電パターンで構成される。図中、図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４６】
図１３は、実施の形態２に係る画像読取装置の断面構成図である。図１３において、１８０は光源ユニットであり、光源１６０やミニバス１７０を含む照明体の総称、３８０はＶ光源１６０から放射される波長４２５ｎｍの直接光を遮光するＶカットフィルタであり、導光体３の光の入射領域に貼り付けられている。図中、図１及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４７】
次に光源１６の発熱について説明する。実施の形態１で説明したようにＡ３サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅２９７ｍｍ、副走査方向有効読み取り幅４２０ｍｍでは、実施の形態１同様、本実施の形態２で示す主走査方向に６００ＤＰＩの密度で構成したＣＩＳのセンサＩＣ１２では主走査方向に７２００画素（受光部）を設置し、副走査方向に約１０，０００ラインの走査を行う。その搬送スピードを０．３ｍｓ／ラインに設定した場合には、原稿１枚の読み取り時間は約３秒である。
【００４８】
本実施の形態２では、光源１６０は単色発光になるので１ラインあたり０．３ｍｓ、すなわち常時点灯して駆動する。光源１６０は１単位あたり２個の紫色発光ＬＥＤが配置され、片側１４４個を並列接続したＬＥＤのアレイで構成され、それぞれのＬＥＤは２０ｍＡの駆動電流を供給するので、４．３Ｖの順電圧降下のある紫色発光光源１６０では、約１２．３Ｗの電力損失がある。
【００４９】
従って約１２．３Ｗのジュール熱を速やかに放散させ、ＣＩＳの内部に移行する伝導熱を放散させるために光源１６０の一方の電極は熱伝導性の良好な金属板３０や放熱板１９などの金属部材に共通して固定し、他方の電極は、発熱部付近のパターンに設けたランドに個別に接続し、且つパターンやランド周辺に移行した熱をミニバス１７０などの金属部材で放熱させることにより、ＣＩＳ内部への熱の移行拡散を防止する。
【００５０】
好ましくは、金属部材はＣＩＳ外部に熱放散可能なように筐体２０に開口領域を設け、筐体２０は光学系部品やセンサ部品への熱移行を軽減するため金属部材の搭載位置を他の部品から隔離設置する。
【００５１】
また、駆動電流は、片側１４４個の並列接続の場合２．８８Ａであり、大電流を駆動するので、金属リードが共に共通接続された１回路構成のミニバス１７０などの金属部材で構成したＬＥＤ回路構成とする。
【００５２】
なお、本実施の形態２では、Ｖ光源１６０を用いて説明したが、さらに波長の短い紫外線光源などを用いたものを使用してもよい。なお、Ｖカットフィルタ３８０は、蛍光発光用のＶ光源１６０の直接光を遮光を行うもので、図１４の各光学波長領域における発光出力特性図に示すように蛍光樹脂３７０から放射する青色発光波長（４７５ｎｍ）より短い波長領域の遮光を行う。
【００５３】
次に光源１６０を用いた場合のＬＥＤチップからの発熱に関して説明する。既に述べたように、光源１６０は１単位あたり２個の紫色発光ＬＥＤが配置され、片側１４４個を並列接続したＬＥＤで構成され、それぞれのＬＥＤは０．０２ｍＡの駆動電流を供給するので、４．３Ｖの順電圧降下のある紫色発光光源１６０Ｖでは、約１２．３Ｗの電力損失がある。
【００５４】
図１５は光源１６０を常時点灯してその時間経過に対する光源ユニット１８０の温度上昇を説明する図である。光源１６０の駆動により、約１２Ｗの電力損失による発熱がある場合、光源ユニット１８０を図１３に示すように幅６．２ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ断面、有効長さがＡ３サイズの金属板（放熱板）１９に載置した場合について説明する。
【００５５】
図１１に対比して図１６、図１２に対比して図１７に示すようなダミー基板４００を用いた試供の光源ユニットのように、基板はあるがミニバス１７０を設置しない場合には約３３℃の温度上昇（ΔＴ）がある。対して、図１１に示す基板３１０にミニバス１７０を載置したものでは約３０℃の温度上昇（ΔＴ）に留まる。また、１単位あたり１個の紫色発光ＬＥＤを配置した場合は、約６Ｗの電力損失となるのでΔＴも半減する。すなわち、金属板１９の基板３１０にミニバス１７０を載置することで３℃程度のΔＴの緩和を図ることができる。
【００５６】
一般に発熱温度の温度上昇（ΔＴ）は以下の式で示される。
ΔＴ＝ＰｄＸＲｔｈＸ｛１−ＥＸＰ｛ｔ／（ＣＸＲｔｈ）｝
ここでＰｄ：消費電力、Ｒｔｈ：ミニバスや金属板の熱抵抗、Ｃ：熱容量、ｔ：通電時間
【００５７】
従って１単位あたり１個の紫色発光ＬＥＤを配置した場合は、約６Ｗの電力損失となるのでΔＴも半減する。これは実施の形態１で示した赤色発光光源１６Ｒでは２．８８Ｗ、緑色発光光源１６Ｇでは４．３２Ｗ、青色発光光源１６Ｂでは６．１９Ｗの電力損失のうち、青色発光光源１６Ｂに相当するものであり、実施の形態１の順次点灯方式では平均約４．４６Ｗのジュール熱を生じるのでミニバス１７を基板３１に載置した場合にはΔＴは１５℃以下となる。
【００５８】
以上からこの発明の実施の形態２に係る画像読取装置によれば、実施の形態１の効果に加えてアレイ状に配置した白色光源の光源領域を主走査方向に延在させたので原稿面の照度がさらに均一になるという効果もある。
【００５９】
また、実施の形態２では、紫色発光光源を用いたが、ＬＥＤチップの電力損失の大きい短波長光源や、さらに高密度にＬＥＤチップを搭載する場合においても金属リードをＬＥＤ供給電源回路の一部として使用することにより、放熱効果を有すると共に高輝度照明による高速読み取りにおいては大きな効果を奏する利点がある。
【符号の説明】
【００６０】
１・・被照射体（原稿） ２・・天板 ３・・導光体 ３ａ・・出射部 ４・・透過体
５・・照射部 ６・・第１ミラー ７・・第１レンズ
８・・アパーチャミラー ９・・第２レンズ １０・・開口部
１１・・第２ミラー １２・・センサＩＣ（受光部 光電変換回路）
１３・・センサ基板 １４・・信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ） １５・・電子部品
１６・・光源 １６Ｒ・・赤色発光光源（Ｒ光源） １６Ｇ・・緑色発光光源（Ｇ光源）
１６Ｂ・・青色発光光源（Ｂ光源）
１７・・ミニバス（バスバー） １８・・光源ユニット
１９・・放熱板（金属板） ２０・・筐体 ２１・・搬送プーリー
２２・・バーリング穴 ２３・・レンズ体 ２３ａ・・ミラー系一体化ユニット
２３ｂ・・レンズ系一体化ユニット ２４・・側板 ２５・・コネクタ
２６・・光源端子接続部 ３０・・薄板の金属板（金属板）
３１・・基板 ３２・・導電パターン ３２Ｒ・・Ｒパターン ３２Ｇ・・Ｇパターン
３２Ｂ・・Ｂパターン
３３・・金属リード（Ｇリード） ３４・・金属リード（Ｂリード）
３５・・金ワイヤ（電気接続手段） ３６・・接続部 ３７・・光透過性樹脂
４０・・増幅器 ４１・・アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
４２・・信号処理回路
４３・・ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
４４・・ＣＰＵ（セントラル プロセッサー ユニット）
４５・・光源駆動回路
１６０・・紫色発光光源（Ｖ光源） １７０・・ミニバス １８０・・光源ユニット
３１０・・基板 ３２０・・導電パターン ３３０・・金属リード（Ｖリード）
３６０・・接続部 ３７０・・蛍光樹脂
３８０・・Ｖカットフィルタ（紫色発光カットフィルタ）
４００・・ダミー基板。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機や金融端末装置などの画像読み取りや画像識別に用いる画像読取装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像情報を読み取る画像読取装置として、例えば、特開平９−１９０４８９号公報図１（特許文献１参照）には、レーザーダイオードを用いた光源２０のみを支持する金属製基台５１と、ミラー１５など光源２０以外の光学部品即ち読取光学系を支持するプリント回路基板１を搭載した情報読取装置が開示されている。
【０００３】
また、特開２００６−３１３３２１号公報図４（特許文献２参照）には、ＲＧＢ発光素子２３を直接金属基板２８上に載置し、導光体１１の長手方向両端部に固定した発光ユニット２０から光を照射する照明装置１０を搭載した画像読取装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９０４８９号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００６−３１３３２１号公報（第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものは、金属製基台５１とプリント回路基板１とを別体としたので光源２０で生じる発熱が読取光学系に及ぼす熱的影響を軽減するもののレーザー光を読み取り方向に走査駆動する方式であるので、構造が複雑になるという課題があった。
【０００６】
特許文献２に記載のものは、金属基板２８に直接ＲＧＢ発光素子２３を載置するので発光素子２３から生じる発熱を効果的に金属基板２８に放熱することが可能であるが、発光素子２３を導光体１１の端部に取り付けるので、アレイ状に多数の発光素子を搭載することは困難であるため複写機など高速読み取り用の照明装置として使用するには照明不足となるという課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、大きな電力損失を有する多数の光源を設置し、被照射体に高輝度の照明を与えても光源から発生するジュール熱による温度上昇を緩和した画像読取装置及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る画像読取装置は、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、原稿面で反射した前記光源からの光を受光する受光部と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明に係る画像読取装置は、前記突出した導体以外の部分の前記金属リードが、被覆されたバスバーである請求項１に記載のものである。
【００１０】
請求項３の発明に係る照明装置は、画像読取装置に用いられる照明装置であって、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明に係る照明装置は、前記突出した導体以外の部分の前記金属リードが、被覆されたバスバーである請求項３に記載のものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る画像読取装置によれば、金属板に多数の光源をアレイ状に配列し、光源周辺に光源電極を個別に接続する基板を設け、基板の接続パターンに金属リードを載置したので、光源で発生するジュール熱は金属板で速やかに放散され、基板上に伝導した熱も金属リードから放散される画像読取装置及び照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の端部断面構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニットの内部構造説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット部分拡大平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット断面部分拡大側面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の光源ユニット部分拡大断面図であり、図８（ａ）は図６のＢ−Ｂ断面の部分拡大図、図８（ｂ）は図６のＣ−Ｃ断面の部分拡大図、図８（ｃ）は図６のＤ−Ｄ断面の部分拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置のブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の駆動タイミングである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの部分拡大平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの断面部分拡大側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の断面構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の各光学波長領域における発光出力を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの温度上昇を説明する図である。
【図１６】試供用光源ユニットの部分拡大平面図である。
【図１７】試供用光源ユニットの部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置ついて図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る画像読取装置の断面構成図である。図１において、１は文書やメディアなどの被照射体（原稿とも呼ぶ）、２は被照射体１を搬送支持する天板、３は光を伝搬させる導光体、３ａは導光体３の光出射部（出射部）、４は光を通過させる透過体、５は被照射体１に対する光の照射部、６は照射部５からの散乱光を副走査方向に反射させる第１ミラー、７は第１ミラー６からの反射光を受光する凹型の第１レンズミラー（第１レンズ 第１非球面ミラーとも呼ぶ）、８は第１レンズ７からの平行光を受光するアパーチャミラー、９はアパーチャミラー８からの反射光を受光する凹型の第２レンズミラー（第２レンズ 第２非球面ミラーとも呼ぶ）、１０は周囲が遮光され、アパーチャミラー８の表面に設けた開口部、１１は第２レンズ９からの光を受光し、反射させる第２ミラーである。
【００１５】
１２は第２ミラー１１からの反射光を受光し、光電変換する光電変換回路及びその駆動部からなるＭＯＳ半導体構成のセンサＩＣ（受光部）、１３はセンサＩＣ１２を載置するセンサ基板、１４はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を信号処理する信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）、１５はセンサ基板１３に載置されたコンデンサ・抵抗器などの電子部品、１６は導光体３を介して被照射体１の照射部５に光を照射する光源、１７は光源近傍に設置した金属リードを被覆したミニバス（バスバー）、１８は光源ユニットであり、光源１６やミニバス１７を含む照明体の総称、１９は光源ユニット１８を支持する金属板（放熱板）である。２０は導光体３、レンズやミラーなどの光学系（レンズ体とも呼ぶ）、センサ基板１３及び光源ユニット１８を収納又は保持する筐体である。２１は被照射体１を搬送する搬送プーリである。なお、天板２および搬送プーリ２１は通常、画像読取装置（ＣＩＳとも呼ぶ）の外部に設置される。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の端部断面構成図である。図２において、２２は画像読取装置とシステム本体（図示せず）とを固定するバーリング穴、２３は光学系部品で構成したレンズ体であり、２３ａは第１ミラー６、アパーチャミラー８及び第２ミラー１１を組み込み一体化形成したミラー系一体化ユニット、２３ｂは第１レンズ７及び第２レンズ９を組み込み一体化形成したレンズ系一体化ユニットである。なお、筐体２０は端部を除きレンズ体２３、センサ基板１３、光学ユニット１８を隔離して収納又は保持する。
【００１７】
光源ユニット１８を除き導光体３、センサ基板１３及びレンズ体２３はＣＩＳ筐体２０の端部から主走査方向に挿入する構造となっている。なお、レンズ体２３は本実施の形態１では、テレセントリック光学系のレンズやミラーで説明しているが、市販のロッドレンズアレイなどに置き換えても良い。
【００１８】
図３は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の全体側面図である。図３において、２４はＣＩＳの端部を保護する側板、２５はＣＩＳを駆動する入出力用のコネクタである。
【００１９】
光源ユニット１８及び放熱板１９は主走査方向に延在し、副走査方向に側面から挿入する。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２０】
図４は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の全体平面図である。図５は、図４に示す透過体４を除去し、導光体３及びレンズ体２３などを透視した光源ユニット１８の内部構造を説明する平面図であり、２６は光源ユニット１８とセンサ基板１３とを金属線で接続する光源端子接続部である。図５において、光源にユニット１８に搭載する１単位（グループ）当たりの光源１６は、４、２ｍｍピッチでアレイ状に片側に７２個搭載される。また、光源ユニット１８は照射部５に対して導光体３を介して両側から照射される。
【００２１】
図６は光源ユニット１８の部分拡大平面図であり、１６Ｒは波長６３０ｎｍの赤色発光光源（Ｒ光源）、１６Ｇは波長５２５ｎｍの緑色発光光源（Ｇ光源）、１６Ｂは波長４７５ｎｍの青色発光光源（Ｂ光源）である。３０はＲ光源１６Ｒ、Ｇ光源１６Ｇ及びＢ光源１６Ｂを導電性ダイボンドペーストでアレイ状に載置する薄型の金属板であり、３１は光源１６と離間して金属板３０に設けられた導電パターンを有する基板、３２は基板３１上に配線した導電パターンであり、３２ＲはＲ光源１６Ｒの電源供給用のＲパターン（Ｒ導電パターン）、３２ＧはＧ光源１６Ｇ接続用の個別に設置した浮島形状のＧパターン（Ｇ導電パターン）、３２ＢはＢ光源１６Ｂ接続用の個別に設置した浮島形状のＢパターン（Ｂ導電パターン）である。
【００２２】
３３はミニバス１７から突出した細長の金属リードで構成したＧ光源１６Ｇの電源供給用のＧリード、３４はミニバス１７から突出した細長の金属リードで構成したＢ光源１６Ｂの電源供給用のＢリードである。Ｇリード３３はＧパターン３２Ｇと接続され、Ｂリード３４はＢパターン３２Ｂと接続される。３５は各ＲＧＢ光源１６の個別の電極端子と各導電パターン３２とを接続する金ワイヤなどの（電気接続手段）である。
【００２３】
また、３６は接続部であり、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる同一配線パターン内の導電パターン３２上にＧリード３３及びＢリード３４は、はんだ材などを用いて載置される。３７は電気接続手段３５の一部又は全部及び光源１６を封止する光透過性樹脂である。なお、ミニバス１７にＬＥＤチップの駆動電流を流さない場合には、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる近傍位置に設置した浮島の導電パターン上に接続部３６を設けても良い。
【００２４】
本実施の形態１では、光源１６はカソード側を金属板３０に載置する。また、基板３１に切り欠きを設け、切り欠き部分に光源１６を設置し、切り欠き部分外側の基板３１の周囲に各ＲＧＢ光源色に対応する導電パターン３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを設置することにより、光源１６から大きな発熱が有っても接続用の金ワイヤ３５をほぼ同一長さとすることにより熱ストレスを緩和する構造とする。また、金属リードで構成した複数のＧリード３３及びＢリード３４は、２回路のミニバス１７でそれぞれ共通接続され、ミニバス１７端部金属リードを利用した光源端子接続部２６を介してセンサ基板１３のコネクタ２５の電源端子（図示せず）に接続される。なお、光源１６は、アノード側を金属板３０に接続しても良く、Ｒパターン３２Ｒ、Ｇパターン３２Ｇ、Ｂパターン３２Ｂに接続する金属リードは適宜変更して電源供給用の回路構成としても良い。
【００２５】
図７は、図６に示す光源ユニット１８のＡ−Ａ断面の部分拡大側面図であり、主走査方向にアレイ状に配置した光源１６は４．２ｍｍピッチで配置され、光源１６はカソード側を０．２５ｍｍ厚のステンレス（ＳＵＳ）板又は燐青銅板で構成した金属板３０に載置する。また、基板３１は、０．３ｍｍ厚の絶縁性基板にプリント配線又は厚膜回路などの導電パターンで構成され、光源１６の個別配線するアノード電極高さ位置にほぼ一致させて金ワイヤ３５のループを確保する。
【００２６】
図８は、図６に示す光源ユニット１８の部分拡大断面図であり、図８（ａ）はＢ−Ｂ断面の部分拡大図、図８（ｂ）はＣ−Ｃ断面の部分拡大図、図８（ｃ）はＤ−Ｄ断面の部分拡大図である。図８において、ミニバス１７は２回路の層別構造とし、Ｂリード３４は金属のリードを折り曲げて基板３１と接続する。ミニバス１７は０．３ｍｍ厚の銅板又は銅箔で１回路を構成する。
【００２７】
図９はＣＩＳの駆動を説明する機能ブロック図である。図９において、４０はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を増幅する増幅器、４１は増幅された光電変換出力をアナログ・デジタル変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、４２はＲＧＢ各色のデジタル出力を信号処理する信号処理部（信号処理回路）、４３は各色のイメージ情報を収納したりデータ補正するＲＡＭ、４４は信号処理回路４２やＲＡＭ４３の信号を制御するＣＰＵ、４５はＲＧＢのそれぞれのＬＥＤ電源を駆動制御する光源駆動回路である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２８】
次にＣＩＳの動作について説明する。図９において、システム本体からのシステムコントロール信号（ＳＹＣ）とシステムクロック信号（ＳＣＬＫ）に基づき、信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）１４のクロック信号（ＣＬＫ）とこれに同期したスタート信号（ＳＩ）がセンサＩＣ１２に出力され、そのタイミングによりセンサＩＣ１２から各画素（ｎ）の連続したアナログ信号（ＳＯ）が読み取りライン（ｍ）毎に出力される。アナログ信号は例えば７２００画素分を順次出力する。
【００２９】
増幅器４０で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４１でＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換後に各画素（ビット）の信号出力をシェーディング補正や全ビット補正を行う信号処理回路４２で処理される。この補正は、あらかじめ白原稿などの基準テストチャートで読み込んだデータを均一化処理した補正データを記憶したＲＡＭ４３から補正データを読み出し、Ａ／Ｄ変換されたイメージ情報に相当するデジタル信号を演算加工することにより行う。このような一連の動作はＣＰＵ４４の制御により行われる。この補正データは、センサＩＣ１２の各素子間の感度ばらつきや各光源１６の不均一性を補正するためのものである。
【００３０】
図１０はこの発明の実施の形態１に係るＣＩＳの駆動タイミングである。図９、図１０において、ＣＰＵ４４に連動してＡＳＩＣ１４は光源点灯信号をＯＮし、それを受けて光源駆動回路４５は各ＲＧＢ光源１６に所定時間電源を供給することにより順次点灯する。
【００３１】
連続的に駆動するＣＬＫ信号（ＣＬＫ）に同期してスタート信号（ＳＩ）はセンサＩＣ１２のＲＧＢ駆動回路を形成する各素子（画素）のシフトレジスタの出力を順次ＯＮし、対応するスイッチ群が共通接続されたＳＯラインを順次開閉することでＣＬＫに同期したＲＧＢのイメージ情報（画像出力）を得る。この画像出力は前ラインで読み込み蓄積した各イメージの出力である。１ラインの各色読み取り区間にはＢＬＫ（ブランキング）時間を設定し、露光時間の設定可変を行う。従ってＢＬＫ区間はすべてのＳＯラインは開放される。
【００３２】
次に順次出力されるアナログ信号（ＳＯ）について図１及び図９を用いて説明する。被照射体１のイメージ情報となる散乱光は第１ミラー６を介してアレイ状に設置した第１レンズ７に入射する。アレイ状に配列した各光学系からの光は、離散的に設置したアパーチャミラー８の開口部１０で焦点を結び、さらに開口部１０から放射する光はアレイ状に設置した第２レンズ９で定まる焦点位置にあるセンサＩＣ１２に第２ミラー１１を介して倒立像で入射する。アナログ信号（ＳＯ）はセンサＩＣ１２の駆動回路に設けられたシフトレジスタや順次スイッチング信号によりＲＧＢごとに３系列でアナログ信号が同時に出力される。信号処理回路４２で処理されたアナログ信号（ＳＯ）は最終的にＳＩＧ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号端子から画像信号データとしてシステム本体に送出する。
【００３３】
なお、ＲＧＢ光源１６は本実施の形態１ではＲＧＢの順次点灯としているが、センサＩＣ１２の受光部画素（セルとも呼ぶ）に各色ＲＧＢフィルタを装荷したものであっては、同時点灯させ、擬似白色光源としても良い。
【００３４】
次に光源１６の発熱について説明する。Ａ３サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅２９７ｍｍ、副走査方向有効読み取り幅４２０ｍｍでは、本実施の形態１で示す主走査方向に６００ＤＰＩの密度で構成したＣＩＳのセンサＩＣ１２では主走査方向に７２００画素の受光部を設置し、原稿１枚あたり副走査方向に約１０，０００ラインの走査を行う。その搬送スピードを０．３ｍｓ／ラインに設定した場合には、原稿１枚の読み取り時間は約３秒である。従って光源１６のそれぞれのＲＧＢ光源（１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ）は平均０．１ｍｓで駆動する。光源１６は図５に示したように片側それぞれ７２グループを並列接続したＬＥＤで構成され、それぞれ２０ｍＡの駆動電流を供給するので赤色発光光源１６Ｒでは２．８８Ｗ、緑色発光光源１６Ｇでは４．３２Ｗ、青色発光光源１６Ｂでは６．１９Ｗの電力損失がある。
【００３５】
従って単純平均で約４．４６Ｗのジュール熱を速やかに放散させ、ＣＩＳの内部に移行する伝導熱を放散させるために光源１６の一方の電極は熱伝導性の良好な金属板３０や放熱板構成の金属板１９などの金属部材に固定し、他方の電極は、発熱部付近のパターンに設けたランドに個別に接続し、且つパターンやランド周辺に移行した熱をミニバス１７など金属部材で構成した金属リードで放熱させることにより、ＣＩＳ内部への熱の移行拡散を防止する。
【００３６】
好ましくは、金属部材はＣＩＳ外部に熱放散可能なように筐体２０に開口領域を設け、筐体２０は光学系部品やセンサ部品への熱移行を軽減するため金属部材の搭載位置を他の部品から隔離設置する。
【００３７】
また、各色あたりの駆動電流は、１．４４Ａであり、比較的大電流を駆動するので、ミニバス１７など多回路構成の金属部材を使用することで、駆動電流の調節を行う。すなわち、赤色発光光源（１６Ｒ）など比較的少電流で駆動する光源に対しては、基板３１のパターンでＬＥＤ駆動回路を構成し、比較的電力損失が大きく発光効率も悪い大電流を要する光源に対しては、金属部材で構成したＬＥＤ回路構成とする。すなわち、短尺のＣＩＳに適用したり、放熱効果のみを重視する場合には、金属部材は放熱専用とし、基板３１上の導電パターン３２だけでＬＥＤ回路のループを形成する。
【００３８】
同様に放熱板１９としての金属板、薄板としての金属板３０は適用するＣＩＳの放熱容量に応じて適宜一体化構成としても良い。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、ＲＧＢ光源１６を用いて順次点灯方式で説明したが、モノクロの読み取りであっては、単色光源を使用してもよく、同様に蛍光発光の単色光源を用いたカラー読み取り光源をＲＧＢ光源に替えて同時に点灯・消灯する光源１６の閉（ループ）回路構成としても良い。また光源はＲＧＢに限る必要はなく、複数色を混合した光源や光学波長の異なる光源を併用して使用しても良い。
【００４０】
以上から実施の形態１に係る画像読取装置によれば、金属板に多数の光源をアレイ状に配列し、光源周辺に光源電極を個別に接続する基板を設け、基板の接続パターンに金属リードを載置したので、光源で発生するジュール熱は金属板で速やかに放散され、基板上に伝導した熱も金属リードから放散される。また、発熱部からの熱が光学系部品やセンサ（受光）部品に移行しないように筐体を用いて熱遮断したので、光源の発熱による温度変化で生じる光学系の熱歪による光路の微少変化によるゴーストの発生や受光部の受光感度の温度変化に伴う画像出力ばらつきによる画像劣化を防止可能な画像読取装置となる。
【００４１】
また、この発明に係る画像読取装置によれば、光学波長の異なる複数の光源を適用し、多数の光源を並列接続する場合において、金属リードを光源の電源供給回路の一部として組み入れることで、基板の導電パターンによる導電損失を金属リードが補完するため
、複数の配線回路や大電流回路としての機能も有するので多層もしくは幅広の基板配線が不要なコンパクトな光源回路を搭載した画像読取装置を得る効果も有する。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、ＲＧＢの３色光源について述べたが、実施の形態２では単色の蛍光光源を用いた場合について説明する。その他の構成などについては実施の形態１に記載の事項に準ずるものとする。
【００４３】
図１１は実施の形態２に係る画像読取装置の光源ユニットの部分拡大平面図であり、１６０は波長４２５ｎｍの紫色発光光源（Ｖ光源）、１７０は金属リードを突出させた１回路構成のミニバス、３１０はＶ光源１６０と離間して金属板３０に設けられた導電パターンを有する基板、３２０は基板３１０上に配線した導電パターンである。
【００４４】
３３０はミニバス１７０から突出した金属リードで構成したＶ光源１６０の電源供給用の金属リード（Ｖリード）であり、Ｖリード３３０は導電パターン３２０と接続される。３６０は接続部であり、個別に設置した電気接続手段３５の接続位置とは異なる同一配線パターン内の導電パターン３２０上にＶリード３３０は、はんだ材などを用いて載置される。また、３７０は蛍光発光用の蛍光樹脂である。図中、図６と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４５】
図１２は、図１１に示す光源ユニットのＡ−Ａ断面部分拡大側面図であり、主走査方向にアレイ状に配置した光源１６０は１単位あたり実施の形態１同様、４．２ｍｍピッチで配置されるが、１単位あたりの光源領域は主走査方向に延在させ２．１ｍｍとする。光源１６０はカソード側を０．２５ｍｍ厚のステンレス（ＳＵＳ）板又は燐青銅板で構成した金属板３０に載置する。基板３１０は、０．３ｍｍ厚の絶縁性基板にプリント配線又は厚膜回路などの導電パターンで構成される。図中、図７と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４６】
図１３は、実施の形態２に係る画像読取装置の断面構成図である。図１３において、１８０は光源ユニットであり、光源１６０やミニバス１７０を含む照明体の総称、３８０はＶ光源１６０から放射される波長４２５ｎｍの直接光を遮光するＶカットフィルタであり、導光体３の光の入射領域に貼り付けられている。図中、図１及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４７】
次に光源１６の発熱について説明する。実施の形態１で説明したようにＡ３サイズの原稿など主走査方向有効読み取り幅２９７ｍｍ、副走査方向有効読み取り幅４２０ｍｍでは、実施の形態１同様、本実施の形態２で示す主走査方向に６００ＤＰＩの密度で構成したＣＩＳのセンサＩＣ１２では主走査方向に７２００画素（受光部）を設置し、副走査方向に約１０，０００ラインの走査を行う。その搬送スピードを０．３ｍｓ／ラインに設定した場合には、原稿１枚の読み取り時間は約３秒である。
【００４８】
本実施の形態２では、光源１６０は単色発光になるので１ラインあたり０．３ｍｓ、すなわち常時点灯して駆動する。光源１６０は１単位あたり２個の紫色発光ＬＥＤが配置され、片側１４４個を並列接続したＬＥＤのアレイで構成され、それぞれのＬＥＤは２０ｍＡの駆動電流を供給するので、４．３Ｖの順電圧降下のある紫色発光光源１６０では、約１２．３Ｗの電力損失がある。
【００４９】
従って約１２．３Ｗのジュール熱を速やかに放散させ、ＣＩＳの内部に移行する伝導熱を放散させるために光源１６０の一方の電極は熱伝導性の良好な金属板３０や放熱板１９などの金属部材に共通して固定し、他方の電極は、発熱部付近のパターンに設けたランドに個別に接続し、且つパターンやランド周辺に移行した熱をミニバス１７０などの金属部材で放熱させることにより、ＣＩＳ内部への熱の移行拡散を防止する。
【００５０】
好ましくは、金属部材はＣＩＳ外部に熱放散可能なように筐体２０に開口領域を設け、筐体２０は光学系部品やセンサ部品への熱移行を軽減するため金属部材の搭載位置を他の部品から隔離設置する。
【００５１】
また、駆動電流は、片側１４４個の並列接続の場合２．８８Ａであり、大電流を駆動するので、金属リードが共に共通接続された１回路構成のミニバス１７０などの金属部材で構成したＬＥＤ回路構成とする。
【００５２】
なお、本実施の形態２では、Ｖ光源１６０を用いて説明したが、さらに波長の短い紫外線光源などを用いたものを使用してもよい。なお、Ｖカットフィルタ３８０は、蛍光発光用のＶ光源１６０の直接光を遮光を行うもので、図１４の各光学波長領域における発光出力特性図に示すように蛍光樹脂３７０から放射する青色発光波長（４７５ｎｍ）より短い波長領域の遮光を行う。
【００５３】
次に光源１６０を用いた場合のＬＥＤチップからの発熱に関して説明する。既に述べたように、光源１６０は１単位あたり２個の紫色発光ＬＥＤが配置され、片側１４４個を並列接続したＬＥＤで構成され、それぞれのＬＥＤは０．０２ｍＡの駆動電流を供給するので、４．３Ｖの順電圧降下のある紫色発光光源１６０Ｖでは、約１２．３Ｗの電力損失がある。
【００５４】
図１５は光源１６０を常時点灯してその時間経過に対する光源ユニット１８０の温度上昇を説明する図である。光源１６０の駆動により、約１２Ｗの電力損失による発熱がある場合、光源ユニット１８０を図１３に示すように幅６．２ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ断面、有効長さがＡ３サイズの金属板（放熱板）１９に載置した場合について説明する。
【００５５】
図１１に対比して図１６、図１２に対比して図１７に示すようなダミー基板４００を用いた試供の光源ユニットのように、基板はあるがミニバス１７０を設置しない場合には約３３℃の温度上昇（ΔＴ）がある。対して、図１１に示す基板３１０にミニバス１７０を載置したものでは約３０℃の温度上昇（ΔＴ）に留まる。また、１単位あたり１個の紫色発光ＬＥＤを配置した場合は、約６Ｗの電力損失となるのでΔＴも半減する。すなわち、金属板１９の基板３１０にミニバス１７０を載置することで３℃程度のΔＴの緩和を図ることができる。
【００５６】
一般に発熱温度の温度上昇（ΔＴ）は以下の式で示される。
ΔＴ＝ＰｄＸＲｔｈＸ｛１−ＥＸＰ｛ｔ／（ＣＸＲｔｈ）｝
ここでＰｄ：消費電力、Ｒｔｈ：ミニバスや金属板の熱抵抗、Ｃ：熱容量、ｔ：通電時間
【００５７】
従って１単位あたり１個の紫色発光ＬＥＤを配置した場合は、約６Ｗの電力損失となるのでΔＴも半減する。これは実施の形態１で示した赤色発光光源１６Ｒでは２．８８Ｗ、緑色発光光源１６Ｇでは４．３２Ｗ、青色発光光源１６Ｂでは６．１９Ｗの電力損失のうち、青色発光光源１６Ｂに相当するものであり、実施の形態１の順次点灯方式では平均約４．４６Ｗのジュール熱を生じるのでミニバス１７を基板３１に載置した場合にはΔＴは１５℃以下となる。
【００５８】
以上からこの発明の実施の形態２に係る画像読取装置によれば、実施の形態１の効果に加えてアレイ状に配置した白色光源の光源領域を主走査方向に延在させたので原稿面の照度がさらに均一になるという効果もある。
【００５９】
また、実施の形態２では、紫色発光光源を用いたが、ＬＥＤチップの電力損失の大きい短波長光源や、さらに高密度にＬＥＤチップを搭載する場合においても金属リードをＬＥＤ供給電源回路の一部として使用することにより、放熱効果を有すると共に高輝度照明による高速読み取りにおいては大きな効果を奏する利点がある。
【符号の説明】
【００６０】
１・・被照射体（原稿） ２・・天板 ３・・導光体 ３ａ・・出射部 ４・・透過体
５・・照射部 ６・・第１ミラー ７・・第１レンズ
８・・アパーチャミラー ９・・第２レンズ １０・・開口部
１１・・第２ミラー １２・・センサＩＣ（受光部 光電変換回路）
１３・・センサ基板 １４・・信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ） １５・・電子部品
１６・・光源 １６Ｒ・・赤色発光光源（Ｒ光源） １６Ｇ・・緑色発光光源（Ｇ光源）
１６Ｂ・・青色発光光源（Ｂ光源）
１７・・ミニバス（バスバー） １８・・光源ユニット
１９・・放熱板（金属板） ２０・・筐体 ２１・・搬送プーリー
２２・・バーリング穴 ２３・・レンズ体 ２３ａ・・ミラー系一体化ユニット
２３ｂ・・レンズ系一体化ユニット ２４・・側板 ２５・・コネクタ
２６・・光源端子接続部 ３０・・薄板の金属板（金属板）
３１・・基板 ３２・・導電パターン ３２Ｒ・・Ｒパターン ３２Ｇ・・Ｇパターン
３２Ｂ・・Ｂパターン
３３・・金属リード（Ｇリード） ３４・・金属リード（Ｂリード）
３５・・金ワイヤ（電気接続手段） ３６・・接続部 ３７・・光透過性樹脂
４０・・増幅器 ４１・・アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
４２・・信号処理回路
４３・・ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
４４・・ＣＰＵ（セントラル プロセッサー ユニット）
４５・・光源駆動回路
１６０・・紫色発光光源（Ｖ光源） １７０・・ミニバス １８０・・光源ユニット
３１０・・基板 ３２０・・導電パターン ３３０・・金属リード（Ｖリード）
３６０・・接続部 ３７０・・蛍光樹脂
３８０・・Ｖカットフィルタ（紫色発光カットフィルタ）
４００・・ダミー基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、原稿面で反射した前記光源からの光を受光する受光部と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えた画像読取装置。
【請求項２】
前記突出した導体以外の部分の前記金属リードは、被覆されたバスバーである請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
画像読取装置に用いられる照明装置であって、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えた照明装置。
【請求項４】
前記突出した導体以外の部分の前記金属リードは、被覆されたバスバーである請求項３に記載の照明装置。
【請求項１】
原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、原稿面で反射した前記光源からの光を受光する受光部と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えた画像読取装置。
【請求項２】
前記突出した導体以外の部分の前記金属リードは、被覆されたバスバーである請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
画像読取装置に用いられる照明装置であって、原稿搬送方向に直交し、主走査側に延在する金属板と、この金属板上に極性を同一にし、ＬＥＤチップの一方の電極端子を主走査側にアレイ状に配置して前記金属板に接続した複数の光源と、これらの光源と離間して前記金属板に設けられ、両側から少なくとも一つの前記光源を挟んでアレイ状に配置された複数の導電パターンを有する基板と、この基板の前記導電パターンに前記光源の他方の電極端子を個別に電気接続し、前記ＬＥＤチップの閉回路とする電気接続手段と、主走査側に延在する板状導体、及び、この板状導体の複数箇所から突出した導体からなる金属リードであって、前記突出した導体のそれぞれが、個別に設置した前記電気接続手段の接続位置とは異なる位置の前記導電パターン上に載置され、前記導体パターンを介して前記光源の他方の電極端子が電気接続された金属リードとを備えた照明装置。
【請求項４】
前記突出した導体以外の部分の前記金属リードは、被覆されたバスバーである請求項３に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２０９９５６（Ｐ２０１２−２０９９５６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２９１５６（Ｐ２０１２−１２９１５６）
【出願日】平成２４年６月６日（２０１２．６．６）
【分割の表示】特願２０１０−９７８８０（Ｐ２０１０−９７８８０）の分割
【原出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月６日（２０１２．６．６）
【分割の表示】特願２０１０−９７８８０（Ｐ２０１０−９７８８０）の分割
【原出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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