JP4569589B2

JP4569589B2 - イメージセンサの放熱構造

Info

Publication number: JP4569589B2
Application number: JP2007061755A
Authority: JP
Inventors: 徹白木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: JP2008227815A

Description

この発明は、ＬＥＤ光源などを搭載したイメージセンサの放熱構造に関するものである。

小さなスペースで構成するイメージセンサに搭載する照明系に用いられるＬＥＤ光源の高出力化に伴ない光源から発する熱の効率良い熱放散構造が求められている。例えば、特開２００２−２１８１６２号公報図７（特許文献１参照）には、ＬＥＤ１０８ｂを介して導光体１０８ｃとは反対側に放熱部材１０８ｇを設け、放熱部材１０８ｇは、断面が略Ｕ字形状の板ばねを用いることで、Ｕ字形状の内側に空間部Ｋを形成している。この空間部Ｋは、空間部Ｋを介して対向する一対の平板部１０８ｇ１、１０８ｇ２とこれらの平板部１０８ｇ１、１０８ｇ２を接続する接続部１０８ｇ３からなる。

また、特開平５−５６２１４号公報図２（特許文献２参照）には、読取系を一体的に支持するアルミニウム合金などの金属押し出し材に切削加工した支持体１に原稿を照明するＬＥＤアレイ２１を取り付け、この支持体１の内部が実質的に独立した２つの空間３０、３１を形成し、空間３０側にＬＥＤアレイ２１を収容したイメージセンサが開示されている。

特開２００２−２１８１６２号公報（第７図）

特開平５−５６２１４号公報（第２図）

しかしながら、特許文献１に記載のものは、弾力性のあるＵ字形状の板ばねを用いて筐体１０８ｆと接続し、放熱効果を高めているものの、ＬＥＤ１０８ｂの近傍に板ばねの可動部分があり、板ばねの可動状態によっては光源側に異物などの混入を許し、異物に光の放射が遮られ、結果、光源から照射する光が不安定になるという課題がある。

特許文献２に記載のものは、支持体１に金属などの導電性材料を使用することにより、有害電波に対する遮蔽効果を向上させると共に、読取系を一体的構造とし、独立した空間３０、３１を形成することによりゴミによる悪影響をも考慮しているものの、支持体１は金属筐体であり、外形設計自由度が少なく切削加工を必要とするので結果、高価なイメージセンサ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あり、光源から発する光を小スペース内で効率良く外部へ放出すると共に防塵性を考慮したイメージセンサの放熱構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るイメージセンサの放熱構造は、原稿の読み取り幅方向に延在する導光体と、この導光体の両端部に設置され、平板に穴部を設け、この穴部の一端側の一部に前記導光体の端部を挿入することにより前記導光体を保持するホルダーと、このホルダーの前記穴部の他端側空間部に光源を配置し、前記ホルダーの壁面に沿って設置した金属板と、この金属板を介して前記ホルダーとは反対側に前記金属板の壁面に沿って原稿の搬送方向に延在すると共に原稿の読み取り幅方向に屈曲させた放熱板と、この放熱板を介して前記金属板とは反対側の一部に弾性部を有し、前記放熱板の壁面に沿って設置した板ばねと、この板ばねの前記弾性部を圧接し、前記ホルダー、前記金属板、前記放熱板及び前記板ばねとを一体的に両側から固着させる樹脂筐体とを備えたものである。

請求項２の発明に係るイメージセンサの放熱構造は、前記筐体に原稿の搬送方向に延在する前記放熱板を貫通させるスリット部と、このスリット部を貫通した前記放熱板と前記筐体との隙間を覆うゴムとを付加したことを特徴とする請求項１に記載のものである。

以上のように、請求項１に係るイメージセンサの放熱構造によれば、金属板にＬＥＤ光源を搭載し、ＬＥＤ光源の搭載面の反対側に放熱板を沿わせ、この放熱板を筐体から外部へ突出させ、突出した放熱板を屈曲させて長手方向に延在させたのでＬＥＤ光源で生じたジュール熱を速やかに外部に拡散でき、熱放散の高いイメージセンサの放熱構造を得ることができるという効果がある。

請求項２に係るイメージセンサの放熱構造によれば、筐体のスリット部を貫通して外部に突出する放熱板と筐体との隙間をゴムで覆うので筐体内部の密閉空間に塵埃が混入することがないので、照明を妨げる浮遊物によるイメージセンサの光学性能を劣化させることなく読み取り品質を維持できるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１によるイメージセンサの全体構成展開斜視図である。図１において、１はイメージセンサに搭載する部品を収納するプラスチック樹脂などで構成した上部筐体（樹脂筐体）であり、１ａはイメージセンサの取り付け部、１ｂは上部筐体１のスリット部、１ｃは上部筐体１のスリット部１ｂに装着した樹脂成型ゴム（ゴム）である。２は上部筐体１の下部に設けられ、上部筐体１と組み合わせて内部に密閉空間を形成する下部筐体（樹脂筐体）、３は密閉空間内に配置され透明プラスチック材又は透明ガラス材で構成し、主走査方向（原稿の読み取り幅方向）に光を伝達する導光体、４は導光体３の両端部に設けられ、導光体３の端部から導光体３内部に光を照射するＬＥＤを搭載したＬＥＤユニット組み立て部、５はイメージセンサの副走査方向に搬送される原稿である。なお、ＬＥＤユニット組み立て部４は互いに逆方向に部品構成した構造のユニットを一対として使用する。

６は導光体３から放出される光を上部に位置する原稿５の読み取り位置に集中して照明する集光レンズ、７は原稿面で反射した光を集束するロッドレンズアレイ（レンズアレイ）である。８はロッドレンズアレイ７で収束された光を多数の受光部を直線的に配置したセンサＩＣなどを搭載し、下部筐体２に載置したセンサ基板である。センサ基板８はセンサＩＣで光電変換した光電変換信号を画像信号としてコネクタ（図示せず）などから外部に出力する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図２は、ＬＥＤユニット組み立て部の構成展開斜視図である。図２において、１０はＬＥＤチップなどの光源、１１は燐青銅板などの金属部材にＬＥＤチップ１０を搭載し、ＬＥＤチップ１０の一方の電極をワイヤボンド接続して個別電極端子（図示せず）などを有する金属板、１２は平板に中空部を設けＬＥＤチップ１０を空間に収納するとともに導光体３のそれぞれの端部を挿入することにより両端で導光体３を固定するホルダーである。

１３はＬＥＤチップ１０を搭載した金属板１１の反対面側の平坦部に沿って設けるとともに屈曲させて主走査方向（長手方向）に延在させた放熱板、１４は放熱板１３の外側に設けられた板ばねであり、燐青銅板などの弾性部材にパンチ加工や曲げ加工して弾性部（屈曲部）１４ａを設け、この弾性部１４ａに上部筐体１を押し当てることにより金属板１１、ホルダー１２、放熱板１３と一体化して圧接（圧着）固定されるものである。なお、金属板１１、ホルダー１２、放熱板１３、板ばね１４はホルダー１２に設けられた突出部１２ａで位置決めされて圧着固定される。

図３はＬＥＤユニット組み立て部４の側面及び斜視図である。図３において、１５は放熱板１３の屈曲部近傍に固定され中央にスリットを有する樹脂成型ゴム（ゴム）であり、上部筐体１に設けた樹脂成型ゴム（ゴム）１ｃと組み合わせ、ゴム１５、１ｃのスリット間を放熱板１３が貫通する。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図４はＬＥＤユニット組み立て部の構成詳細斜視図であり、図４では金属板１１に沿って圧着された放熱板１３はスリット部１ｂを設けた上部筐体１及び互いに密着したゴム１ｃ、１５の隙間を通過し、上部筐体１の外部で屈曲してイメージセンサの長手方向に延びている。なお、図中、図１〜図３と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に動作について図１〜図２を用いて説明する。ＬＥＤユニット組み立て部４から発した光は導光体３の端部側面から入射し、導光体３内を全反射しながら主走査方向に伝搬し、徐々に導光体３に設けられた散乱パターンなどで乱反射され全体的に均一な照明光が集光レンズ６に照射される。集光レンズ６は略原稿面に焦点があり、光は搬送される原稿５の読み取り位置に集中する。

原稿面の画像情報により反射した光はロッドレンズアレイ７で収束され、ロッドレンズアレイ７で収束された反射光はセンサ基板８の受光部で光電変換される。光電変換出力はダイナミックレンジが広いことが好ましく高速駆動する場合には光源１０の駆動電流は増大する。例えば、光源１０をパルス駆動させる場合、光で発生する熱量以外にその光源の損失電圧が１．５Ｖのときには、約５０ｍＡの駆動電流が必要なので約７５ｍＷの損失電力が発生する。さらに光源１０は単色で点灯する以外にＲＧＢなど複数発光色のＬＥＤ光源を同時に搭載し、同時に駆動する場合があるのでさらに大きなジュール熱が発生する。

このジュール熱を効果的に熱放散するためには、ＬＥＤチップ１０を金属面と直接接触させると共に金属面に伝導した熱をイメージセンサの外部に放散する必要がある。従って、金属板１１は内部に収納するものの金属板１１に接触させた放熱板１３を金属板１１に沿って延長させ、イメージセンサの筐体１の外部に延在させることにより放熱効果が格段に向上する。

また、イメージセンサをコンパクトな形状や容量に抑えるために外部に延在した放熱板１３を長手方向に屈曲させる。また、イメージセンサの密閉空間を確保し、外部からの塵埃などの混入を防ぐために密閉空間と外部空間との境界部分の第１筐体１から突出する放熱板１３の周りをゴム１ｃ、１５で覆う。

以上のように実施の形態１に係るイメージセンサの放熱構造によれば、金属板１１に光源１０を搭載し、この金属板１１のＬＥＤ光源１０搭載面の反対側に放熱板１３を沿わせ、この放熱板１３を筐体１から外部へ突出させ、突出させた放熱板１３を屈曲させて長手方向に延在させるので光源１０で生じたジュール熱はイメージセンサの外部で放散され、熱放散効率が高いイメージセンサの放熱構造を得ることができる。

また、スリット１ｂを設けた筐体１と、このスリット１ｂを貫通して外部に突出する放熱板１３との隙間をゴム１ｃ、１５で覆うので筐体１、２内部の密閉空間に塵埃が混入しないのでイメージセンサの光学性能を維持できる。

なお、実施の形態１では、上部筐体１と下部筐体２とは分離構造とし、上部筐体１にスリット部１ｂを設けたが、下部筐体２の一部を上部筐体１側に延長させ、その部分にスリット部を設けても同様な効果を奏する。

また、実施の形態１では、上部筐体１と下部筐体２とは分離構造としたが、上部筐体１の取り付け部１ａを筐体の中央部などの異なる位置に設け、筐体の端部側面から部品を密閉空間に挿入する場合には、上部筐体１と下部筐体２とは一体化形成した構造としても同様な効果を奏する。

この発明の実施の形態１によるイメージセンサの全体構成展開斜視図である。この発明の実施の形態１によるイメージセンサのＬＥＤユニット組み立て部の構成展開斜視図である。この発明の実施の形態１によるイメージセンサのＬＥＤユニット組み立て部の側面図及び斜視図である。この発明の実施の形態１によるイメージセンサのＬＥＤユニット組み立て部の構成詳細斜視図である。

符号の説明

１筐体（樹脂筐体）、１ａ取り付け部、１ｂスリット部、１ｃゴム（樹脂成型ゴム）、２筐体（樹脂筐体）、３導光体、４ＬＥＤユニット組み立て部、５原稿、６集光レンズ、７ロッドレンズアレイ（レンズアレイ）、１０光源（ＬＥＤチップ）、１１金属板、１２ホルダー、１２ａ突出部、１３放熱板、１４板ばね、１４ａ弾性部（屈曲部）、１５ゴム（樹脂成型ゴム）。

Claims

原稿の読み取り幅方向に延在する導光体と、この導光体の両端部に設置され、平板に穴部を設け、この穴部の一端側の一部に前記導光体の端部を挿入することにより前記導光体を保持するホルダーと、このホルダーの前記穴部の他端側空間部に光源を配置し、前記ホルダーの壁面に沿って設置した金属板と、この金属板を介して前記ホルダーとは反対側に前記金属板の壁面に沿って原稿の搬送方向に延在すると共に原稿の読み取り幅方向に屈曲させた放熱板と、この放熱板を介して前記金属板とは反対側の一部に弾性部を有し、前記放熱板の壁面に沿って設置した板ばねと、この板ばねの前記弾性部を圧接し、前記ホルダー、前記金属板、前記放熱板及び前記板ばねとを一体的に両側から固着させる樹脂筐体とを備えたイメージセンサの放熱構造。
前記筐体に原稿の搬送方向に延在する前記放熱板を貫通させるスリット部と、このスリット部を貫通した前記放熱板と前記筐体との隙間を覆うゴムとを付加したことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの放熱構造。