JP5177099B2

JP5177099B2 - 光源装置

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Publication number: JP5177099B2
Application number: JP2009207860A
Authority: JP
Inventors: 祥寛金端; 宏市亀井; 元典多田; 佳久横川
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: JP2011061411A

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダなどに使用する画像読取装置の照明用光源に用いられる光源装置に関する。

近年、ファクシミリなどの画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｈｉｎｇＤｉｏｄｅ）と言う）の出力向上により、小型で低消費電力のＬＥＤが光源装置の光源として使用されるようになってきている（特許文献１参照）

図５は、従来の光源装置の説明図である。
従来に係る光源装置１００は、棒状の導光体１０２と、導光体１０２の一端に配置された光源部１０１と、導光体１０２の他端に配置された反射体１０４と、を備える。
導光体１０２は、白色ケース１０３内に納められ、この白色ケース１０３の一端に光源部１０１が取り付けられる。
導光体１０２は、一部切り欠いて係止部１０２ａが設けられる。その係止部１０２ａに反射体１０４のつめ部１０４ａが引っかけられ、導光体１０２の他端に反射体１０４が固定される。
光源部１０１には、ＬＥＤが設けられ、このＬＥＤからの光は導光体１０２の内部で導光され、その内部を進む。導光体１０２の内部を進んだ光は、導光体１０２の他端に配置された反射体１０４で反射される。

特開２００６−０８５９７５公報

読み取り用途の光源装置１００の場合、点灯時、導光体１０２は、光を受けて熱せられたり、この光源装置の周辺の機器からの熱も受けて熱せられ、膨張する。
図５の光源装置１００は、導光体１０２が白色ケース１０３に納められているだけであり、この白色ケース１０３と反射体１０４とが独立した別体である。このため、導光体１０２が膨張しても、白色ケース１０３と反射体１０４との間の隙間を拡大するだけで、その膨張量を許容することができる。

ところが、膨張を許容するために、白色ケース１０３と反射体１０４とを独立した別体にするには、図５のように、導光体１０２の一部を切り欠いて係止部１０２ａが形成されることになる。そうなると、導光体１０２の内部を進んだ光が、導光体１０２の係止部１０２ａで不所望な反射などがなされ、所期の方向（例えば原稿台）への光の出射ができなくなり、所期の方向への光量低下を招いてしまう。

そこで、本発明の目的は、導光体の熱膨張を許容しつつ、反射体の取り付け用の切り欠きを設けないで反射体を保持する光源装置を提供することである。

第１の発明に係る光源装置は、棒状導光体と、該導光体の一端に配置された光源部と、該導光体の他端に配置された反射体と、を備える光源装置において、前記光源部が固定される、基台が設けられ、該基台には、前記導光体を支持する支持台が載置され、該支持台は、該導光体の長手方向に沿って伸びると共に該導光体を収容する樋状部を備え、且つ、該導光体の他端との間で前記反射体を挟む他端部を備え、該支持台の他端部には、該他端部を該光源方向に押圧する弾性体が配置され、該弾性体が、該基台に固定され、前記樋状部には、前記導光体の長手方向に対して垂直方向に伸びる垂直部と、該垂直部の端部に設けられた前記導光体の長手方向に沿って伸びる平行部と、からなるスライダーが設けられ、前記基台には、該垂直部が挿通されるスライド穴が設けられ、該樋状部と該平行部とが、前記導光体の長手方向に対して垂直方向への移動を抑制しつつ、前記導光体の長手方向への移動を許容するように、該基台の一部を挟むように配置されることを特徴とする。
第２の発明に係る光源装置は、第１の発明において、前記樋状部と前記導光体の外面との間に、反射機能を有した部材が配置されたことを特徴とする。
第３の発明に係る光源装置は、第２の発明において、前記支持台の外面には、挟持体が設けられたことを特徴とする。

第１の発明に係る光源装置は、導光体が熱膨張したとき、導光体の一端に配置された光源部を基点にして、導光体が他端に向かって膨張するが、導光体を支持する支持台が基台に載置されているだけなので、導光体の膨張と共に支持台が移動し、支持台を押圧する弾性体に力が加わる。このとき、弾性体は、導光体の一端を光源方向に押圧し、導光体の熱膨張による力を弾性機能によって吸収することで、導光体の熱膨張を許容できる。
また弾性体は支持台の他端部を介して導光体を押圧しているので、導光体の他端と支持台の他端部との間に挟まれた反射体は挟持される。このため、導光体に切り欠きを設けなくても反射体を導光体の他端の位置に保持することができる。
第２の発明に係る光源装置は、導光体が熱膨張したとき、支持台の移動に伴ってスライダーも移動するが、基台に設けたスライド穴によって、そのスライダーの移動を許容し、結果的に導光体の膨張を許容できる。さらに、支持台は、樋状部と平行部とが基台の一部を挟むように配置されたことにより、導光体の長手方向に対して垂直方向への移動を抑制することができる。光源装置は、光源部からの光を導光体の一端で好適に入射されるように光学設計されており、導光体が熱膨張するときに、導光体をその長手方向に対して垂直方向への移動を抑制されることで、導光体と光源部との位置関係を保持することができ、光源部からの光を導光体の一端から内部へ好適に入射させることができる。
第３の発明に係る光源装置は、反射機能を有した部材により、導光体から光を出射する所期の方向（例えば原稿台）への光量を増加することができる。
第４の発明に係る光源装置は、挟持体によって、導光体と支持台との密着関係を保持することができ、結果的に反射機能を有した部材を導光体の外面に密着することができる。

第１の実施例に係る光源装置の説明図である。第１の実施例に係る光源装置の説明図である。第１の実施例に係る弾性体の別の例の説明図である。第３の実施例に係る光源装置の説明図である。従来に係る光源装置の説明図である。

図１及び図２を用いて、本発明に係る第１の実施例を説明する。
図１（ａ）は光源装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の導光体４の長手方向に対して直交する断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。図２は、図１の導光体４の長手方向に沿った断面図（図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図）であり、図２（ａ）が光源部２側の一部断面図、図２（ｂ）が弾性体８側の一部断面図である。なお、図２には、図１で示したものと同じものに、同一の符号が付されている。

本発明に係る光源装置１は、棒状の導光体４と、該導光体４の一端に配置された光源部２と、該導光体４を支持する支持台５と、該支持台５の他端に配置された弾性体８と、該光源部２と該弾性体８とが固定されると共に該支持台５を載置する基台６と、を備える。

導光体４は、円柱状に構成され、例えば、アクリル樹脂などの透光性部材で形成される。導光体４の一端には、図２（ａ）に示すように、光源部２に向かって突出する突出部４２を備える。

光源部２は、光源としてのＬＥＤ２１と、このＬＥＤ２１を封止する封止体２３と、このＬＥＤ２１からの光を反射する反射面２２１を備えたキャップ２２と、このＬＥＤ２１に給電すると共にキャップ２２を保持する基板２４と、を備える。

基板２４上には、導光体４の一端面４１１に対向するＬＥＤ２１が設けられ、このＬＥＤ２１を封止するように、半球状の封止体２３が設けられる。さらに、封止されたＬＥＤ２１の周りに、導光体４に向かうに従って拡径する反射面２２１が配置され、この反射面２２１が設けられたキャップ２２が基板２４上に設けられる。
なお、この実施例のように、キャップ２２の内面に反射面２２１を別体で設けることもできるが、キャップ２２に反射機能を加え、別体の反射面２２１を設けなくてもかまわない。この場合、キャップ２２は、例えばアルミニウムのような金属で形成され、反射面２２１を設ける部分を鏡面加工することで、反射機能を付加される。

ＬＥＤ２１は、読取用光源の用途において、白色光を発するものであってもかまわないが、緑色光を発するものであってもかまわない。

光源部２の基板２４は、Ｌ字状の側板３に不図示の固定手段（例えばネジ止め）により固定される。この側板３は、導光体４の長手方向に沿って伸びる基台６に、不図示の固定手段（例えばネジ止め）で固定される。これにより、光源部２は、側板３を介して基台６に固定される。
側板３は、例えばアルミニウムのような金属部材で構成される。
また、基台６は、例えばアルミニウムのような金属部材で構成される。

基台６上には、導光体４を支持する支持台５が載置される。この支持台５は、導光体４の長手方向に沿って伸び、且つ、導光体４を収容する半円筒状の樋状部５４を備える（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）。導光体４と樋状部５４との間には、反射機能を有した部材７２が設けられ、この反射機能を有した部材７２を介して導光体４と樋状部５４とが密着される。樋状部５４の外面には、図１（ａ）に示すように挟持体５２が配置され、この挟持体５２によって、導光体４と樋状部５４との密着を強固にしている。なお、反射機能を有した部材７２が備える反射面は、例えば拡散反射面である。
樋状部５４には、基台６の方に向かって突出するスライダー５１が１又は複数（本実施例においては３つ）設けられる。このスライダー５１は、導光体４の長手方向に対して垂直方向に伸びる垂直部５１１と、例えば図２（ａ）に示すように、垂直部５１１の端部には、導光体４の長手方向に沿って平行に伸びると共に垂直部５１１の端部に設けられた平行部５１２と、を備える。
また、樋状部５４は、導光体４の長手方向に沿って伸びる長尺であり、図２（ｂ）に示すように、導光体４の他端面４１２に対向する他端部５３を備える。
支持台５を構成する部材としては、例えばポリカーボネイトのような樹脂部材やアルミニウムのような金属部材が挙げられる。

支持台５の他端部５３と導光体４の他端面４１２との間には、反射体７１が配置される。反射体７１は、導光体４の断面（図１（ｂ）参照）と略同一形状からなり、導光体４と同じように、樋状部５４に密着するように配置される。
反射体７１は、その反射面が導光体４の他端面４１２に対向するように配置され、導光体４の内部を進んだ光を反射する。なお、反射体７１が備える反射面は、例えば拡散反射面である。

他端部５３の外面（図２の他端部５３において、反射体７１が配置された面の反対側の面）には、弾性体８が配置される。この弾性体８は、基台６に不図示の固定手段（例えばネジ止め）で固定されており、支持台５の他端部５３を光源部２側（図２（ｂ）の紙面左側）に向かって押圧する。この押圧によって、反射体７１は、導光体４の他端面４１２と支持台５の他端部５３との間に挟持される。

弾性体８に支持台５が押圧されることにより、支持台５に密着された導光体４も光源部２側に押圧され、導光体４の一端側の一部がキャップ２２に当接される。これにより、導光体４と支持台５は、光源部２と弾性体８との間で挟持される。

また、弾性体８に押圧されることにより、支持台５が備えるスライダー５１も光源部２側に押圧される。その結果、基台６の一部をスライダー５１の平行部５１２と樋状部５４とで挟む構成となる。なお、スライダー５１の垂直部５１１は弾性体８に押圧されて光源部２側に移動されても、基台６（垂直部５１１において左側で対向する基台６の面）と当接しないように、スライド穴６１は長穴で構成されている。

図３は、導光体４の長手方向に沿った断面図である。図３（ａ）は導光体４が膨張する前の状態であり、図３（ｂ）は導光体４が膨張した後の状態を示している。図３には、図２（ｂ）で示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
図３（ａ）の説明として、図２（ｂ）と相違する部分のみ説明する。
基台６には、支持台５の他端部５３の外方（図３（ａ）において、支持台５の紙面右側）に壁６２が設けられ、この壁６２から支持台５側に突出する突部６２１が設けられている。この突部６２１に巻きまわされるように、コイルばねが配置されている。このコイルばねは、図２に示す板ばねのように、支持台５の他端部５３を光源部２側に向かって押圧する。
このように、本発明に係る弾性体８は、図２に示す板ばねであってもかまわなく、図３に示すコイルばねであってもかまわない。

第１の実施例に係る光源装置１は、不図示の電源から基板２４に給電されることで点灯を開始する。この給電開始後における光源装置１の動作について、図１〜３を用いて説明する。

ＬＥＤ２１は基板２４を介して給電され、例えば可視光を発光し、封止体２３を透過した光が導光体４に向かって出射される。光源部２と導光体４との位置関係は、ＬＥＤ２１からの光が導光体４に好適に取り込まれるように光学設計がなされており、弾性体８からの押圧によって導光体４と光源部２とが当接することで、光学設計された光源部２と導光体４との位置関係とは保持される。従って、この光学設計により、ＬＥＤ２１からの光は、その一部が導光体４に直接入射され、一部がキャップ２２に設けた反射面２２１で反射され、その反射光が導光体４に好適に入射される。

光源部２の光軸と導光体４の光軸とは、一致するように光学設計され、その位置関係は基台６を介して保持される。この点について、以下に説明する。
導光体４に密着する支持台５は、基台６に載置されているので、導光体４も支持台５を介して基台６に載置されることになり、導光体４は、自重による曲がりを抑制される。また、支持台５は、例えば図２（ａ）に示すように、スライダー５１の平行部５１２と樋状部５４とが基台６の一部を挟む構成を有し、これにより、支持台５は、導光体４の長手方向に対して垂直方向（Ｙ方向）への移動を基台６によって規制されている。さらに、スライダー５１の垂直部５１１は、図１（ｂ）に示すように、その側面の基台６との隙間は、構造設計により抑制し、長手方向にスライドさせる構造であるので、導光体４の長手方向に対して垂直方向（Ｚ方向）への移動を基台６によって規制されている。従って、支持台５に密着されている導光体４も、その長手方向に対して垂直方向（Ｙ方向及びＺ方向）への移動を基台６によって規制される。さらに、光源部２は、基台６に固定されていることから、光源部２の光軸と導光体４の光軸とは、基台６を介してその位置関係が保持される。

このように、光源部２の光軸と導光体４の光軸が一致した状態において、導光体４の内部に取り込まれた光は、その内部に進むにつれて反射機能を有した部材７２に反射されることで、図１（ｂ）に示す光出射面４３から順次出射される。光の中には、光出射面４３から出射されず、導光体４の内部を進み、導光体４の他端面４１２に至るものもある。このような光は、導光体４の他端面４１２に対向するように反射体７１が配置されているので、この反射体７１の反射面に反射されて、光源部２に向かい、反射機能を有した部材７２に反射されて光出射面４３から出射される。

光源装置は、読取用途において、周辺の機器から熱を受けて発熱される。特に、導光体４は、内部で光を導光させるものの、その光の一部を吸収し発熱されてしまう。これらの発熱によって導光体４は熱膨張する。
第１の実施例に係る光源装置１は、基台６に光源部２が固定され、且つ、基台６に導光体４に密着した支持台５が載置され、さらに導光体４の一端が光源部２と当接していることから、この当接部を基点として、支持台５を基台６に対して摺接させつつ、導光体４が膨張する。従って、図３（ｂ）に示すように、導光体４の膨張量は他端側に向かうが、支持台５の他端部５３には弾性体８が配置されており、この弾性体８が基台６に固定されていることから、弾性体８が縮むことで導光体４の膨張量を吸収することができる。これにより、基台６に固定された光源部２と弾性体８との間で導光体４が挟持された状態であっても、導光体４の熱膨張が妨げられないので、導光体４が曲がってしまうような不備を抑制できる。

また、弾性体８は、導光体４の熱膨張を許容しつつ、導光体４の一端を光源部２に当接させるように押圧を継続するので、導光体４と光源部２とが当接を維持されて、両者の位置関係が保持される。従って、弾性体８の弾性機能によって、導光体４の熱膨張を許容しつつ、導光体４と光源部２との光学設計を保持することができる。
そして、弾性体８が支持台５を押圧することで、反射体７１は、導光体４が熱膨張した場合でも、支持台５の他端部５３と導光体４の他端面４１２との間に挟まれた状態のままである。このように、反射体７１は、導光体４に切り欠きを設けなくても、導光体４の他端に反射面を対向させた状態が保持される。

導光体４が膨張するとき、その膨張に伴って支持台５も弾性体８の方に向かって移動される。そのとき、導光体４がその長手方向に対して垂直方向（図１（ｂ）におけるＹ方向やＺ方向）に移動してしまうと、光源部２からの光軸と導光体４の光軸がずれてしまい、導光体４の長手方向における照度分布が所期のものに比べて異なったものになってしまう。
そこで、第１の実施例に係る光源装置１では、図３に示すように基台６のスライド穴６１は、導光体４の長手方向に伸びる長穴状であるので、スライダー５１の垂直部５１１の移動を妨げない。そして、スライダー５１が移動された結果、基台６のスライド穴６１の略中央の位置に垂直部５１１が移動するが、それでも基台６の一部をスライダー５１の平行部５１２と樋状部５４とが挟むように状態が保持される。これにより、導光体４がその長手方向に対して垂直方向（Ｙ方向）へ移動することを抑制でき、導光体４の光軸と光源部２の光軸との位置関係を保持することができる。
さらに、図１（ｂ）に示すように、支持台５の垂直部５１１と基台６との隙間は、構造設計により抑制し、長手方向にスライドさせる構造であるので、支持台５に密着された導光体４は、その長手方向に対して垂直方向（Ｚ方向）への移動が抑制され、導光体４の光軸と光源部２の光軸との位置関係を保持することができる。

導光体４の出射面からの光量は大きいほど良い。このため、第１の実施例に係る光源装置１は、反射機能を有した部材７２を導光体４の光出射面４３の反対側の面に配置することにより、光出射面４３から光を出射する所期の方向（例えば原稿台）への光量を増加することができる。さらに、挟持体５２によって、導光体４と支持台５との密着関係を保持することができ、結果的に反射機能を有した部材７２を導光体４の外面に密着することができる。

以上のように、第１の実施例に係る光源装置１は、点灯後に導光体４が熱膨張しても、導光体４と光源部２との位置関係は保持することができる。さらに、光源装置１は、点灯を終了して、導光体４が収縮しても、導光体４とこれに密着する支持体とが基台６に固定された光源部２と弾性体８との間で挟持されており、且つ、弾性体８によって光源部２に向かって押圧されていることから、導光体４と光源部２とが当接を維持され、両者の位置関係は保持できる。さらに、導光体４は、収縮する過程で、その長手方向に対して垂直方向（Ｙ方向及びＺ方向）への移動をスライダー５１とスライド穴６１によって規制されているので、導光体４の光軸と光源部２との光軸との位置関係を保持することができる。

なお、第１の実施例では、光源部２と導光体４とが当接する必要があるものの、その当接位置は図２（ａ）に示す位置に限定されるものでなく、第２の実施例の図４に示す位置であってもかまわない。

図４は、導光体４の長手方向に沿った断面図であり、光源部２側の一部断面図である。図４には、図２（ａ）で示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
図４は、導光体４と光源部２との当接位置が、図２（ａ）と相違する。
図４の説明として、図２（ａ）と相違する部分のみ説明する。

まず、図４（ａ）の実施例について説明する。
図４（ａ）では、反射面２２１が設けられるキャップ２２のテーパー部分が導光体４側まで伸びており、この反射面２２１に導光体４が当接されている。このように、反射面２２１に導光体４を当接する場合であっても、第１の実施例で説明した作用・効果を得ることができる。

次に、図４（ｂ）の実施例について説明する。
図４（ｂ）では、キャップ２２の外方（図４（ｂ）の紙面上下）に、基板２４から導光体４に向かって伸びる支持部２５が設けられ、この支持部２５に導光体４が当接されている。このように、支持部２５に導光体４を当接する場合であっても、第１の実施例で説明した作用・効果を得ることができる。

なお、第１及び第２の実施例のいずれにおいても、導光体４の一端に突出部４２を設けてあるが、これは、光源部２からの光を、導光体４と光源部２との当接部分で妨げられることなく、導光体４の内部に取り込むためのものである。図４（ａ）の場合、導光体４が光源部２の反射面２２１と当接されていることから、光源部２からの光が導光体４と光源部２との当接部分で妨げられることがないので、この実施例においては、導光体４の突出部４２を無くしてもかまわない。

１光源装置
２光源部
２１ＬＥＤ
２２キャップ
２２１反射面
２３封止体
２４基板
２５支持部
３側板
４導光体
４１１一端面
４１２他端面
４２突出部
４３光出射面
５支持台
５１スライダー
５１１垂直部
５１２平行部
５２挟持体
５３他端部
５４樋状部
６基台
６１スライド穴
６２壁
６２１突部
７１反射体
７２反射機能を有した部材
８弾性体

Claims

棒状導光体と、該導光体の一端に配置された光源部と、該導光体の他端に配置された反射体と、を備える光源装置において、
前記光源部が固定される、基台が設けられ、
該基台には、前記導光体を支持する支持台が載置され、
該支持台は、該導光体の長手方向に沿って伸びると共に該導光体を収容する樋状部を備
え、且つ、該導光体の他端との間で前記反射体を挟む他端部を備え、
該支持台の他端部には、該他端部を該光源方向に押圧する弾性体が配置され、
該弾性体が、該基台に固定され、
前記樋状部には、前記導光体の長手方向に対して垂直方向に伸びる垂直部と、該垂直部の端部に設けられた前記導光体の長手方向に沿って伸びる平行部と、からなるスライダーが設けられ、
前記基台には、該垂直部が挿通されるスライド穴が設けられ、
該樋状部と該平行部とが、前記導光体の長手方向に対して垂直方向への移動を抑制しつつ、前記導光体の長手方向への移動を許容するように、該基台の一部を挟むように配置される
ことを特徴とする光源装置。
前記樋状部と前記導光体の外面との間に、反射機能を有した部材が配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置
前記支持台の外面には、挟持体が設けられた
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。