JP5481987B2 - 画像読み取り装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像読み取り装置および多層基板に関する。
従来、複写機やファクシミリ、コンピュータ入力用のスキャナ等として、原稿の画像情報を自動的に読み取る画像読み取り装置が用いられている。この種の画像読み取り装置では、原稿の搬送路に直交する方向に延設される光源を用いて原稿に光を照射し、照射された原稿から反射した反射光をイメージセンサにて受光することで、原稿上の画像を読み取っている。
特許文献１には、原稿が載置される原稿載置板を備えた装置本体と、原稿載置板上の原稿を押圧する原稿圧着板と、原稿圧着板を開閉する開閉機構とを備えた原稿読取装置が開示されている。
特開２００１−２４２５６１号公報
ここで、例えば発光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を用いた場合、一般的には発光効率が高く、長寿命である等の特徴を有する。そして、発光素子を実装する基板には、発光素子を駆動させるための複雑な配線を施すことができると共に高い強度を有することが望まれる。
本発明は、発光素子を光源に用いた場合に、複雑な配線を施しても高い強度を維持できる基板等を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、多層基板上に配され予め定められた個数ずつのグループに分けられた複数の発光素子を列状に並べることで構成され、原稿に光を照射する光源と、前記多層基板上の前記発光素子が配される面および当該面と対向する面に形成され、当該発光素子が配される面では１つのグループ内の当該発光素子をそれぞれ接続する配線と、前記原稿からの反射光を受光する受光部と、を備え、前記多層基板は、前記発光素子の間の前記配線の部分に当該発光素子を挟んで設けられ内面に補強部材が形成された少なくとも一対の貫通孔を有し、前記補強部材は、前記配線と接触することを特徴とする画像読み取り装置である。
請求項２に記載の発明は、前記配線の一部に形成される溝部を更に有し、当該溝部は前記発光素子の間であって隣接する前記貫通孔の間の位置に対応する位置に配置され、当該配線は当該溝部が設けられる箇所において離間しつつ当該溝部が設けられない箇所において電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置である。
請求項３に記載の発明は、前記多層基板はガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読み取り装置である。
請求項４に記載の発明は、前記配線は、前記発光素子を駆動するための電極に接続するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像読み取り装置である。
請求項５に記載の発明は、前記多層基板を構成する単一基板間に形成される金属膜を更に有し、当該単一基板間に形成される金属膜と前記貫通孔の内面に形成される補強部材とは互いに接触することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像読み取り装置である。
請求項６に記載の発明は、多層基板上に配され予め定められた個数ずつのグループに分けられた複数の発光素子を列状に並べることで構成され、原稿に光を照射する光源と、前記多層基板上の前記発光素子が配される面、当該発光素子が配される面と対向する面および当該多層基板を形成する単一基板間に形成され、当該発光素子が配される面では１つのグループ内の当該発光素子をそれぞれ接続する放熱層と、前記原稿からの反射光を受光する受光部と、を備え、前記多層基板は、前記発光素子の間の前記放熱層の部分に当該発光素子を挟んで設けられ内面に熱伝導膜が形成された少なくとも一対の孔部を有し、前記放熱層と前記熱伝導膜とは互いに接触することを特徴とする画像読み取り装置である。
請求項７に記載の発明は、前記発光素子が配される面に形成される前記放熱層は、当該発光素子を駆動するための配線であることを特徴とする請求項６に記載の画像読み取り装置。
請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、複雑な配線を施しても高い強度を維持できる基板を採用することができ、より高い信頼性を有する画像読み取り装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、配線パターンの反りやねじれを抑制することができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より複雑な配線を施すことができる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、配線パターンの設計がより容易になる。
請求項５の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より放熱性を高めることができる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より放熱性の高い基板を採用することができ、より高い信頼性を有する画像読み取り装置を提供することができる。
請求項７の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、配線パターンの設計がより容易になる。
本実施の形態の画像読み取り装置の構成例を示す図である。 本実施の形態の光源の構成例を示す図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、多層基板および貫通孔の構造の第１の例を説明した図である。 多層基板および貫通孔の構造の第２の例を説明した図である。 多層基板および貫通孔の構造の第３の例を説明した図である。 図２のＹ方向から多層基板を見た図である。
＜画像読み取り装置全体の説明＞
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の画像読み取り装置１の構成例を示す図である。同図に示す画像読み取り装置１では、固定された原稿の画像を読み取ることが可能であるとともに、搬送される原稿の画像を読み取ることも可能となっている。そして、この画像読み取り装置１は、積載された原稿束から原稿を順次搬送する原稿送り装置１０と、スキャンによって画像を読み込む読み取り装置５０とを備えている。
原稿送り装置１０は、複数枚の原稿からなる原稿束を積載する原稿積載部１１、この原稿積載部１１の下方に設けられ、読み取りが終了した原稿を積載する排紙積載部１２を備える。また、原稿送り装置１０は、原稿積載部１１の原稿を取り出して搬送する用紙搬送ロール１３を備える。さらに、用紙搬送ロール１３の原稿搬送方向下流側には、フィードロールおよびリタードロールによって用紙を一枚ずつに捌く捌き機構１４が設けられる。原稿が搬送される第１搬送路３１には、原稿搬送方向上流側から順に、プレレジロール１５、レジロール１６、プラテンロール１７、およびアウトロール１８が設けられる。また、原稿送り装置１０の内部には、コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）ユニット４０が設けられている。
プレレジロール１５は、一枚ずつに捌かれた原稿を下流側のロールに向けて搬送すると共に原稿のループ形成を行う。レジロール１６は、回転を一旦停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、後述する読み取り装置５０に対してレジストレーション（ずれ）調整を施しながら原稿を供給する。プラテンロール１７は、読み取り装置５０にて読み込み中の原稿搬送をアシストする。アウトロール１８は、読み取り装置５０にて読み込まれた原稿をさらに下流に搬送する。また、アウトロール１８よりも原稿搬送方向下流側には、原稿を排紙積載部１２に導くための第２搬送路３２が設けられる。この第２搬送路３２には、排出ロール１９が設けられる。
さらに、この画像読み取り装置１では、原稿の両面に形成された画像を１プロセスで読み取ることができるよう、アウトロール１８の出口側とプレレジロール１５の入口側との間に第３搬送路３３が設けられている。なお、上述した排出ロール１９は、原稿を第３搬送路３３に反転搬送する機能も有している。
さらにまた、この画像読み取り装置１には、原稿の両面読み取りを行った際、その排出時に原稿を再度反転させて排紙積載部１２に排出するための第４搬送路３４が設けられている。この第４搬送路３４は、第２搬送路３２の上部側に設けられている。そして、上述した排出ロール１９は、原稿を第４搬送路３４に反転搬送する機能も有している。
一方、読み取り装置５０は、上述した原稿送り装置１０を開閉可能に支持すると共に、この原稿送り装置１０を装置フレーム５１によって支え、また、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の画像読み取りを行っている。この読み取り装置５０は、筐体を形成する装置フレーム５１、画像を読み込むべき原稿を静止させた状態で載せる第１プラテンガラス５２Ａ、原稿送り装置１０によって搬送される原稿を読み取るための光の開口部を有する第２プラテンガラス５２Ｂを備えている。ここで、第２プラテンガラス５２Ｂは、例えば長尺の板状構造をなす透明なガラスプレートで構成される。
また、読み取り装置５０は、第２プラテンガラス５２Ｂの下に静止し、あるいは第１プラテンガラス５２Ａの全体にわたってスキャンして画像を読み込むフルレートキャリッジ５３、フルレートキャリッジ５３から得られた光を結像部へ供給するハーフレートキャリッジ５４を備えている。フルレートキャリッジ５３には、原稿に照射する光を発生する光源５５、光源５５からの光を反射して原稿に照射する第１ミラー５７Ａ、および原稿から得られた反射光を反射する第２ミラー５７Ｂが設けられている。さらに、ハーフレートキャリッジ５４には、第２ミラー５７Ｂから得られた光を結像部へ提供する第３ミラー５７Ｃおよび第４ミラー５７Ｄが設けられている。また、読み取り装置５０は、ハーフレートキャリッジ５４および光源５５を備えたフルレートキャリッジ５３を、副走査方向に移動させるモータ等の駆動源（不図示）を備えている。この駆動源は、走査手段の１つして機能している。
そして読み取り装置５０は、さらに、結像用レンズ５８および受光部の一例としてのＣＣＤイメージセンサ５９を備えている。これらのうち、結像用レンズ５８は、第４ミラー５７Ｄから得られた光学像を光学的に縮小する。また、ＣＣＤイメージセンサ５９は、結像用レンズ５８によって結像された光学像を光電変換する。つまり、読み取り装置５０では、所謂縮小光学系を用いてＣＣＤイメージセンサ５９に像を結像させている。また、読み取り装置５０は、第１プラテンガラス５２Ａと第２プラテンガラス５２Ｂとの間に、原稿送り装置１０において搬送される原稿を案内するガイド５６Ａが形成されており、このガイド５６Ａの下部には、主走査方向に沿って伸びる白基準板５６Ｂが装着されている。
また、読み取り装置５０は、制御・画像処理ユニット６０をさらに備える。制御・画像処理ユニット６０は、コンタクトイメージセンサユニット４０に設けられるイメージセンサ（不図示）およびＣＣＤイメージセンサ５９から入力される原稿の画像データに、予め定められた処理を施す。また、制御・画像処理ユニット６０は、画像読み取り装置１（原稿送り装置１０、読み取り装置５０、およびコンタクトイメージセンサユニット４０）の読み取り動作における各部の動作を制御する。
次に、画像読み取り装置１により原稿の読み取りを行う場合について説明する。例えば、第１プラテンガラス５２Ａに置かれた原稿の画像を読み取る場合には、フルレートキャリッジ５３とハーフレートキャリッジ５４とが、２：１の割合でスキャン方向(矢印方向)に移動する。このとき、フルレートキャリッジ５３における光源５５から第１ミラー５７Ａを介し、原稿の被読み取り面に対して光が照射される。そして、原稿からの反射光は、第２ミラー５７Ｂにて反射される。
その後、反射光は、第３ミラー５７Ｃ、および第４ミラー５７Ｄの順に反射されて結像用レンズ５８に導かれる。そして、結像用レンズ５８に導かれた光は、ＣＣＤイメージセンサ５９の受光面に結像される。ＣＣＤイメージセンサ５９は１次元のセンサであり、１ライン分を同時に処理している。そして、このライン方向(スキャンの主走査方向)の１ラインの読み取りが終了すると、主走査方向とは直交する方向（副走査方向）にフルレートキャリッジ５３は移動し、原稿の次のラインを読み取る。これを原稿サイズ全体に亘って実行することで、１ページの原稿読み取りが完了する。
一方、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の画像を読み取る場合には、原稿送り装置１０によって搬送される原稿が第２プラテンガラス５２Ｂの上を通過する。このとき、フルレートキャリッジ５３とハーフレートキャリッジ５４とは、図１に示す実線の位置に停止した状態にある。そして、原稿送り装置１０のプラテンロール１７を経た原稿の１ライン目の反射光が、第２ミラー５７Ｂ、第３ミラー５７Ｃ、および第４ミラー５７Ｄを経て結像用レンズ５８に導かれる。
そして、反射光は結像用レンズ５８にて結像され、ＣＣＤイメージセンサ５９によって画像が読み込まれる。そして、１次元のセンサであるＣＣＤイメージセンサ５９によって主走査方向の１ライン分が同時に処理された後、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の次の主走査方向の１ラインが読み込まれる。その後、原稿の後端が、第２プラテンガラス５２Ｂの読み取り位置を通過することによって、副走査方向に亘って１ページの読み取りが完了する。ここで、本実施の形態では、ＣＣＤイメージセンサ５９により原稿の第一面の読み取りを行うときに、同時にコンタクトイメージセンサユニット４０によって、原稿の第二面の読み取りを行うこともできる。
＜光源の説明＞
図２は、本実施の形態の光源５５の構成例を示す図である。
図２に示した光源５５は、多層基板７０上に配され列状に並ぶ発光素子の一例としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ７１と、ＬＥＤチップ７１を挟んで対になって形成される貫通孔７２と、多層基板７０に形成され、光源５５を固定するための取り付け孔７３と、ＬＥＤチップ７１の光の出射方向に配置されＬＥＤチップ７１からの光を導くと共に予め定められた配光分布で放射するための導光板８０とからなる。
多層基板７０は、本実施の形態ではガラスエポキシ基板であり、単一基板が積層することで形成される。多層基板７０のＬＥＤチップ７１が配置される面（表の面）、この面に対向する面（裏の面）、および単一基板間には銅などからなる金属膜により配線が形成されている。
ＬＥＤチップ７１は、ＧａＮ系の半導体層を内部に有し、青色の光を生成するが、ＬＥＤチップ７１表面に塗布された蛍光体により色変換が行なわれ、白色光を放射する。また、ＬＥＤチップ７１は、多層基板７０上で主走査方向に列状に配され、その間隔は同程度となっている。
貫通孔７２は、詳しくは後述するが、ＬＥＤチップ７１を挟んで設けられ、各ＬＥＤチップ７１について少なくとも一対形成される。また、貫通孔７２内面に銅等からなる金属膜が形成されている。
導光板８０は、アクリル等の透明樹脂からなり、上述の通りＬＥＤチップ７１の光の出射方向に配置されＬＥＤチップ７１からの光を導く。そして、導光板８０から光が出射する出射面８０ａには、図示しないフィルタが設けられている。このフィルタには、予め定められたパターンの凹凸構造が形成されている。そしてこの凹凸構造により出射する光を予め定められた配光分布とすることができる。導光板８０は図示しない取り付け金具により多層基板７０と予め定められた距離で取り付けられ、固定される。
＜多層基板および貫通孔の説明＞
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、多層基板７０および貫通孔７２の構造の第１の例を説明した図である。
図３に示した多層基板７０は、４層構造であり、多層基板７０を構成する４枚の単一基板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを積層した構造を採る。そして、多層基板７０のＬＥＤチップ７１が配置される面である面７４ａには、ＬＥＤチップ７１が搭載部７５を介して取り付けられている。また、銅などの金属膜からなる配線７６ａが配置される。この配線７６ａは、導電性の搭載部７５を介してＬＥＤチップ７１を駆動するための電極であるアノードまたはカソードと接続される。また、本実施の形態では、ＬＥＤチップ７１は、例えば、５個〜６個ずつのグループに分けられており、１つのグループ内の隣接するＬＥＤチップ７１は、配線７６ａによりそれぞれ接続される。即ち、配線７６ａは、そのグループ内のＬＥＤチップ７１を直列接続する。これにより少なくともこのグループ内のＬＥＤチップ７１は、同時に点灯および消灯を行なう。そしてこのような構造を採ることで、配線パターンの形成が容易になり、より小さい面積での配線形成が可能となる。
本実施の形態では、この配線７６ａの部分に貫通孔７２が形成される。この貫通孔７２は、多層基板７０を貫通し、面７４ａからＬＥＤチップ７１が配置される面に対向する面である面７４ｂに達している。
また貫通孔７２の内面には金属膜が形成されている。この金属膜は銅等の熱伝導性のよいもので形成することが好ましい。そしてこの金属膜は、面７４ａに設けられた配線７６ａおよび面７４ｂに設けられた配線７６ｂと接触する。
本実施の形態において貫通孔７２をこのように形成することで、多層基板７０の強度が向上する。即ち、貫通孔７２内面の金属膜が補強部材として作用し、多層基板７０に加わる曲げやねじりの応力に対しより対抗することができる。更に、貫通孔７２の内面に形成された金属膜は、ＬＥＤチップ７１と搭載部７５、配線７６ａを介して接触するため、ＬＥＤチップ７１に発生する熱を貫通孔７２まで伝導させることができる。そして、貫通孔７２は、更に配線７６ｂと接触するため、貫通孔７２に達した熱は、更に配線７６ｂに電導し、配線７６ｂにより、より効率的に放熱を行なうことができる。即ち、配線７６ｂは放熱層として捉えることができる。また配線７６ａによっても放熱を行なうことができるため配線７６ａも放熱層として捉えることができる。更に、貫通孔７２の内面に形成される金属膜は、熱伝導を行なう熱伝導膜として捉えることができる。
多層基板７０にＬＥＤチップ７１を設け、このような貫通孔７２を有しない場合、多層基板７０が本実施の形態のガラスエポキシ基板であると、ＬＥＤチップ７１から発生する熱の放熱性がよいとは言えない。更に本実施の形態では、必要な光量を得るためにＬＥＤ７１を高密度で実装する。その結果、ＬＥＤチップ７１の温度が上昇し、そのため（１）発光効率が低下し、輝度が低下する。（２）色度が発光初期から変化し、読み取り画質の色差に影響を与える。（３）ＬＥＤチップ７１による駆動電圧の降下が大きくなるためＬＥＤチップ７１を駆動するドライバＩＣの電流量が増加し、発熱を生じるため誤動作が生じる。（４）ＬＥＤチップ７１が実装される単一基板７０ａと他の単一基板７０ｂ，７０ｃ，７０ｄとの間で温度差が生じる結果、その膨張度合いに変化が生じる。即ち単一基板７０ａは、他の単一基板７０ｂ，７０ｃ，７０ｄより温度が高くなるため、より大きな熱膨張を生じる。そのため、これらの単一基板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ間に結線する配線が断線を起こす、などの問題が生じる。
本実施の形態では、多層基板７０に貫通孔７２を設け、上記のような構造を採ることで、強度が向上する。そのため（４）のような断線が生じにくい。また、ＬＥＤチップ７１で生じた熱をより効率的に放熱することができるため、（１）〜（４）のような問題が生じにくい。
また図４は、多層基板７０および貫通孔７２の構造の第２の例を説明した図である。
図４に示した多層基板７０は、図３に示した多層基板７０に対し、多層基板７０を構成する単一基板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ間に形成される金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃを更に有している。そして、金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃと貫通孔７２の内面に形成される金属膜とは互いに接触する。このような構成を採ることで、ＬＥＤチップ７１で発生した熱を金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃに伝導させることができる。そして金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃでも放熱を行なうことにより、多層基板７０の放熱性を更に向上させることができる。金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃは放熱層として捉えることができる。
また、金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃの面積は、それぞれ同程度であることが好ましい。このようにすることで、金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃの放熱性を大体同程度とすることができる。そのため、単一基板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの間の温度差がより生じにくくなる。
図５は、多層基板７０および貫通孔７２の構造の第３の例を説明した図である。図５に示した多層基板７０は、図４における単一基板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄとして示している層を同一の１枚の素材として構成し、その中に金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃを形成したものである。このような多層基板７０においても、ＬＥＤチップ７１で発生した熱を金属膜７７ａ，７７ｂ，７７ｃに伝導させ、放熱させることができる。即ち、ＬＥＤチップ７１が配置される面である面７４ａと、ＬＥＤチップ７１が配置される面に対向する面である面７４ｂの膨張差を軽減して、配線の断線を抑制することができる。
＜溝部の説明＞
また、配線７６ａや配線７６ｂの一部に形成される溝部を更に有することが好ましい。
図６は、図２のＹ方向から多層基板７０を見た図である。
図６に示すように、配線７６ｂのパターンの一部には、逆Ｔ字状の溝部７８が形成されている。そして、配線７６ｂは、溝部７８において離間している。なお溝部７８が形成されている箇所以外の箇所では離間は生じないため配線７６ｂのパターン内の電気的接続は保持されている。
このような溝部７８を設けることで配線７６ｂの反りやねじれをガラスエポキシ基板を形成するガラスエポキシ樹脂により抑えることができる。よって配線７６ｂの部分の反りやねじれが生じにくくなる。
またこの溝部７８は、隣接する貫通孔７２の間の位置に対応する位置に配置することが好ましい。即ち、図６において、隣接する貫通孔７２ａおよび貫通孔７２ｂの間に対応する位置に溝部７８は配置している。このようにすることで、配線７６ｂのパターンほぼ中央に溝部７８が位置することになり、溝部７８により配線７６ｂは格子形状を採るように一部分割される。これにより、配線７６ｂの反りやねじれをより効果的に抑制できる。
１…画像読み取り装置、５５…光源、５９…ＣＣＤイメージセンサ、７０…多層基板、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ…単一基板、７１…ＬＥＤチップ、７２…貫通孔、７６ａ，７６ｂ…配線、７７ａ，７７ｂ，７７ｃ…金属膜、７８…溝部

Claims (7)

  1. 多層基板上に配され予め定められた個数ずつのグループに分けられた複数の発光素子を列状に並べることで構成され、原稿に光を照射する光源と、
    前記多層基板上の前記発光素子が配される面および当該面と対向する面に形成され、当該発光素子が配される面では１つのグループ内の当該発光素子をそれぞれ接続する配線と、
    前記原稿からの反射光を受光する受光部と、を備え、
    前記多層基板は、前記発光素子の間の前記配線の部分に当該発光素子を挟んで設けられ内面に補強部材が形成された少なくとも一対の貫通孔を有し、
    前記補強部材は、前記配線と接触することを特徴とする画像読み取り装置。
  2. 前記配線の一部に形成される溝部を更に有し、当該溝部は前記発光素子の間であって隣接する前記貫通孔の間の位置に対応する位置に配置され、当該配線は当該溝部が設けられる箇所において離間しつつ当該溝部が設けられない箇所において電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
  3. 前記多層基板はガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読み取り装置。
  4. 前記配線は、前記発光素子を駆動するための電極に接続するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像読み取り装置。
  5. 前記多層基板を構成する単一基板間に形成される金属膜を更に有し、当該単一基板間に形成される金属膜と前記貫通孔の内面に形成される補強部材とは互いに接触することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像読み取り装置。
  6. 多層基板上に配され予め定められた個数ずつのグループに分けられた複数の発光素子を列状に並べることで構成され、原稿に光を照射する光源と、
    前記多層基板上の前記発光素子が配される面、当該発光素子が配される面と対向する面および当該多層基板を形成する単一基板間に形成され、当該発光素子が配される面では１つのグループ内の当該発光素子をそれぞれ接続する放熱層と、
    前記原稿からの反射光を受光する受光部と、を備え、
    前記多層基板は、前記発光素子の間の前記放熱層の部分に当該発光素子を挟んで設けられ内面に熱伝導膜が形成された少なくとも一対の孔部を有し、
    前記放熱層と前記熱伝導膜とは互いに接触することを特徴とする画像読み取り装置。
  7. 前記発光素子が配される面に形成される前記放熱層は、当該発光素子を駆動するための配線であることを特徴とする請求項６に記載の画像読み取り装置。
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