(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に実装された少なくとも１つの印刷配線板を有する種類の電子機器用の表示パネルに光学的に結合するための、光線透過および位置合わせ装置において、
ａ．複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）（30、32、34、36）が、前記電子機器のハウジング（10）の前記表示パネル（24）の表面に対してほぼ垂直に配置された印刷配線板（28）の１つの主表面上に実装され、及び
ｂ．複数の湾曲状光導管（38、40、42、44）が、垂直フレーム部材（56、58）及び水平フレーム部材（54）に結合されて前記複数の発光ダイオード（30、32、34、36）と前記表示パネル（24）との間に光学的に結合され、前記垂直フレーム部材（56、58）が、前記主表面に対して直交して垂直に延びると共に、前記光導管を前記主表面と垂直に位置合わせするために前記印刷配線板に当接するリブの形態であり、及び前記水平フレーム部材（54）が、前記表示パネル（24）の表面に対して水平に延びるプラットフォームの形態であり、前記水平フレーム部材（54）が、前記垂直フレーム部材（56、58）に結合され、前記主表面に対して垂直に延びると共に、前記光導管を前記主表面に対して水平方向に位置合わせするために前記印刷配線板の上部エッジから前記印刷配線板内へと延びるように形成されたＵ形スロット（60）に係合するフランジ（59）を有することを特徴とする、光線透過および位置合わせ装置。
【請求項２】
前記垂直フレーム部材（56、58）が対で設けられ、それぞれが前記リブの形態である、請求項１記載の光線透過および位置合わせ装置。
【請求項３】
前記複数の湾曲状光導管（38、40、42、44）のそれぞれが、それぞれの発光ダイオードからの光を受光するための大きい受光端部面（81）から、前記電子機器のハウジング（10）上の前記表示パネル（24）に光学的に結合される小さい光線投影端部面（83）へと先細構造にされている、請求項１又は２記載の光線透過および位置合わせ装置。
【請求項４】
前記表示パネルが前記電子機器のハウジング（10）のカバー部材（22）に含められ、
前記垂直フレーム部材（56、58）のリブは、前記カバー部材（22）が前記電子機器のハウジング（10）の上表面に配置される際に、前記複数の湾曲状光導管が前記発光ダイオードに対して位置合わせされるように、前記カバー部材に取付けるためのボルト留め用取付け部材（66、68）を前記リブの上端部に有する、請求項１から３記載の何れかの光線透過および位置合わせ装置。
【請求項５】
前記垂直フレーム部材（56、58）のリブが、その下端部（62、64）において斜切されたエッジを有し、前記印刷配線板（28）の主表面に接触すると共に、前記印刷配線板（28）上の前記複数の発光ダイオード（30、32、34、36）を前記複数の湾曲状光導管（38、40、42、44）の隣接する端部面から、所定の小さい間隔だけ離す、請求項４記載の光線透過および位置合わせ装置。
【請求項６】
前記複数の湾曲状光導管のそれぞれは、前記発光ダイオードが実装された前記印刷配線板（28）の主表面に垂直な１つの方向から伝搬する光線の光路を約９０°だけ変化させ、前記表示パネル（24）に垂直となるようにする、請求項１から５記載の何れかの光線透過および位置合わせ装置。
【請求項７】
前記発光ダイオード（85）に光学的に結合するための前記湾曲状光導管（44）のそれぞれの端部面（81）が、平坦または放物線状であり、前記表示パネルに光線を伝播するための前記湾曲状光導管のそれぞれの他方の小さい端部面（83）が、平坦または波形である、請求項６記載の光線透過および位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に内部の電子素子から特定の電子機器用の表示パネルに光学的に結合する装置に関する。本発明は特に、コンピュータ、プリンタ、複写機又はその他の同類の電子機器用の新規且つコスト効率が高い設計と構造を製造するための光導管の使用に関する。
【０００２】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】
特定の種類のプリンタ及び複写機の設計と組み立てにおける現在の製造工程では、プリンタ又は複写機のハウジングの隣接する表面領域内に配設された表示パネルを照明し、該表示パネルを制御するために専用の印刷配線板（ＰＣＢ）を使用する必要がある。一般的には、これらの専用の印刷配線板は表示パネルの真下に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）を有しており、光線をＬＥＤから表示パネル上の文字、数字又は記号へと結合するための短い直線の光導管が使用される。
【０００３】
プリンタ及び複写機用の表示パネルを照明するための上記の従来の方法によって、外観上受入れられる設計と、ＬＥＤと表示パネルとの満足すべき光学的な結合が得られるものの、発光ダイオード配列を担持するために専用の印刷配線板を必要とするので、プリンタ及び複写機の電子回路のコストと複雑さが大幅に増大する。更に、専用のＰＣＢが必要であることによって、ＬＥＤを支持する印刷配線板に必要な電気的な接続を行うために付加的に専用の配線が必要である。上記の全ての必要性によって、価格競争が激しいこのような電子機器の分野でプリンタや複写機の製造コストが大幅に上昇する。本発明はコストと複雑さに関する上記の問題点を解決しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的な目的と主要な課題は、前述の従来形の設計と比較して新規の別の方法と構造を提案し、且つ前述のＬＥＤ専用の印刷配線板の必要性を完全になくした新規の装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の別の課題は表示パネルのためにＬＥＤ専用の印刷配線板を利用してきたプリンタ、複写機、コンピュータ他の内部部品と回路のための機械的、電気的な双方の設計のコストと複雑さを大幅に低減する前述の種類の新規且つ改良された電子機器用表示パネルの光線透過装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の課題は、光導管の位置合わせ、又は公差の積み重ねによる大きい公差を補償するために付加的な部品を必要としない上記の種類の新規且つ改良された光線透過装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の課題は、ＬＥＤ／光導管の位置合わせ不良による、又は付加的な部品を通る光線の透過性が低いことによる光線透過損が最小限になるように機能する前述の種類の新規且つ改良型の光線透過装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の特徴は、電子機器の囲壁の上部の水平面に対して光導管の位置制御が厳密になされるように動作可能である前述の種類の新規且つ改良型の装置を提供することにある。このような機構によって更に美観が優れた設計も保証される。
【０００９】
簡単に要約すると、本発明の上記の目的、課題及び種々の関連する利点は、電子機器ハウジングの表示パネルの水平面に対して垂直且つ直交に位置する内部の印刷配線板の一方の主要面に配設された複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んだ光線透過装置を備えることによって達成される。複数個の光導管がＬＥＤと、表示パネルの表面に配置された文字又は記号との間に光学的に結合され、且つ延在している。本発明の実施例では、複数個の光導管が、電子機器ハウジング内のＸ，Ｙ及びＺ軸方向の光導管を精密に位置合わせするように動作する水平と垂直の双方のフレーム部材に一体成型された構造で連結されている。
【００１０】
本発明の別の特徴は、電子機器ハウジング内の垂直に配置された印刷配線板から発する光路の方向を、水平方向から垂直方向に、又、ハウジングの上面上の表示パネル内へと効率よく変化させるように独特に適応化された新規且つ改良型の光導管の構造自体を提案することにある。この光導管の構造は約９０°の曲率半径Ｒを有し、これは光導管の最大厚さｔの３倍以上、すなわちＲ≧３ｔである。
【００１１】
本発明の別の新規の特徴は、ＬＥＤと結合する光導管の端部面が好適に、機器の表示パネル内に突起する光導管の光線出力端面と同様に平坦であるような前述の種類の新規の光導管の構造を提案することにある。上記のパラメタに従って構成された光導管は優れた光線透過効率を発揮し、且つＸ，Ｙ及びＺ方向の全てにおいて優れた位置合わせの許容差を発揮することが判明している。
【００１２】
上記に簡単に要約した本発明は、その多くの利点及び新規の特徴と共に、添付図面を参照した以下の説明によってより明解に理解されよう。
【００１３】
【実施例】
さて図１Ａを参照すると、一般的には従来の構造の上壁１２と、側壁１４、１５と、前壁１６とを備えたプリンタ又は複写機のハウジング１０が示されている。プリンタの場合、及び図１に示した例では、入力用紙カセット１８が前壁１６内の開口部内に受容され、印刷済みの用紙シートが出力シート受容トレー、もしくはビン２０内に収集される。
【００１４】
遠側壁１５によって境界が形成されたプリンタ１０の部分２２はその内部に光導管装置を格納するように構成されており、前記装置は図１Ｂの拡大透視図と、下記の図２の平面図に示されている。上記の部分２２は内部に表示パネル２４を備えており、この表示パネルは後述するＰＣ板上のＬＥＤの選択的な制御により照射される文字、数字（例えば１，２，３，４のコード番号）又は記号を含むことができる。コード番号１，２，３，４はプリンタ又は複写機の特定の動作状態の有無をユーザーに対して視覚的に表示する、プリンタ又は複写機の４つのパラメタを表しているに過ぎない。
【００１５】
さて図１Ｂを参照すると、一体成型された光導管アセンブリ２５が印刷配線板２８の上部に実装される態様の拡大透視図が示されており、上記の双方の部品については後に詳述する。４個の湾曲状光導管、例えば光導管５２の上端部面はそれぞれ図１Ａの表示パネル２４内の４個の表示レンズ、例えばレンズ・コード番号１内に光学的に結合されている。残りの番号で示されたこれらの発光ダイオード（ＬＥＤ）３０，３２，３４及び３６はＰＣ板２８から受信された電気信号によって選択的に発光し、一方では光線を前記光導管の各々内に、又、表示パネル２４内のレンズ（１，２，３，４）内へと上方に伝播する。
【００１６】
さて、図２を参照すると、プリンタのハウジング１０内に示したように垂直に位置合わせされた図１Ｂの印刷配線板２８の遠側部を見た平面図が示されている。印刷配線板２８は、予めセットされ、機器のハウジング１０内の一組の電気的配線だけを使用して所定位置に接続される点で目的と動作が多機能構造である。従って、ここに記載する光学的な処理機能の他に別の電子信号処理機能を実施するためにもＰＣ板２８を利用できる。本発明に従って、印刷配線板２８は、従来からある部品及び機能の他に、ＰＣ板２８の上右隅に示したように実装された複数個の発光ダイオード３０，３２，３４及び３６を備えている。各々のＬＥＤは複数個の湾曲状光導管３８，４０，４２及び４４のそれぞれの対応する一個と光学的に結合されている。これらの光導管３８，４０，４２及び４４は図示のように先細構造であり、その光線出力端面４６，４８，５０及び５２は電子機器ハウジング１０の上部領域２２の個々の出力表示レンズ領域内に延びている。
【００１７】
光導管４６，４８，５０及び５２は好適にポリカーボネート材料から成っており、単一の水平横材、すなわちフレーム部材５４と、２個の位置合わせ部材、すなわちフレーム部材５６及び５８を含む一体成型された構造に互いに連結されている。垂直フレーム部材５６と５８とは図示した構造で形成され、光導管をＺ軸、すなわち印刷配線板２８平面と垂直に位置合わせするために利用される。水平横材５４は下方に向かう輪郭を有し、傾斜した端部５９を有しており、前記端部は機器のハウジング１０内の光導管のＸ及びＹ方向部分の双方と垂直である光導管３８，４０，４２及び４４を位置合わせするために、ＰＣ板２８内の結合用のＵ形スロット６０内に受容される。このような機構によって、位置合わせ誤差に対して最も許容性がある光導管のＸ及びＹ方向の部分に沿った相対運動が可能になる。位置合わせフレーム部材５６及び５８は図示のようにＰＣ板２８の接合主表面に隣接して縦に延びており、後述するように光導管３８，４０，４２及び４４の下端部面と、ＬＥＤ３０，３２，３４及び３６とを物理的に僅かに隔てる役割を果たす斜切されたエッジを有している。
【００１８】
上記のように、動作に際しては、電気信号が発光ダイオード３０，３２，３４及び３６に選択的に印加されると、これらのＬＥＤの光線は光導管３８，４０，４２及び４４を経て上方に、約９０°の曲率半径に沿って、上記光導管のより小さい方の上部光線投影端面４６，４８，５０及び５２をカバーするプリンタ又は複写機のハウジング１０の上表面２６上のコード１−４のレンズ領域へと伝播する。
【００１９】
さて双方の図面３Ａ及び３Ｂを参照すると、複数個の上方に曲がった光導管３８，４０，４２及び４４が、図２に示した印刷配線板２８内の整合用の傾斜したスロット６０と係合するような輪郭を有する下方に延びたフランジ５９を有する水平支持部材、すなわちプラットフォーム５４と一体に取付けられている一体成型部分が２つの反対向きの透視図で示されている。一対の垂直に直立するリブ部材５６及び５８も一体成型構造と一体化され、且つアセンブリ２５が図１Ｂ及び図２に示したように所定位置に位置決めされたときに、印刷配線板２８の上部エッジを受ける役割を果たす下方に延びた斜切された端部６２及び６４を備えている。このようなエッジとＰＣ板との接合面は、印刷配線板２８を光導管３８，４０，４２及び４４の下端面から次第に引き離すことによって、上記の光導管の端部面と、発光ダイオード３０，３２，３４及び３６の対応する接面との間に約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の小さい間隔が得られるような役割を果たす。このように上記の特徴によって、ＬＥＤ３０，３２，３４及び３６への損傷を防止するのに必要であるアセンブリの許容差が得られる。
【００２０】
直立したリブ部材５６及び５８の上端部は機器ハウジング１０の上表面にボルト留めするための開口部７０及び７２をそれぞれ有する平坦な板状取付け部材６６及び６８を備えている。機器ハウジング１０の上表面への上記のボルト留めはカバー２２を印刷配線板２８に位置合わせする前に行われる。このようにして、機器の組立工は、フランジ５９とスロット６０との嵌め合いを実際に視認せず、カバー２２を図１Ａに示した視覚的に遮蔽された位置に向けることによって、ＰＣ板２８上の結合受けスロット６０内に傾斜付きの延長フランジ５９を容易に適合させることができる。個々の光導管３８，４０，４２及び４４は各々が複数個の水平に延びたリブ部材７４，７６，７８及び８０によって水平支持部材又はプラットフォーム５４に一体に連結され、前記リブ部材は各々が上記各々の光導管毎の９０°の曲率半径のほぼ中心点８２でそれぞれの光導管と直接、且つ一体に接触するように延びている。図３Ｂに示すように、光導管の受光端部面、例えば６３及び６５は、それぞれのＬＥＤ３０，３２，３４及び３６の中心との位置合わせ誤差に起因する透過損を最小限にするために平坦であることが好ましい。
【００２１】
さて図４を参照すると、各々の光導管の正確な形状と輪郭をより明解に示すために単一の光導管４４を拡大透視図で示している。図４は受光面８１から光線投影面８３への９０°の曲率半径を示している。図４は更に光導管の受光端部面（受光面）８１での４Ｘ５ｍｍの面積から、光線投影端部面（上端部面）８３の１．５Ｘ４ｍｍの面積まで先細にされた光導管の先細構造をも示している。受光面８１は前述のようにＬＥＤ８５と極めて密接しており、光導管４４は商標ＬＥＸＡＮカラーＮｏ．１１１−Ｎの商標でゼネラル・エレクトリック社のプラスチック部から市販されている材料のようなポリカーボネイト材料から製造されていることが好ましい。
【００２２】
さて、図５Ａに示した光導管の横断面を参照すると、図示した曲率半径Ｒは、最大厚さのポイント８２での厚さｔの３倍に等しいかそれ以上である。リブ支持部材７４を連結する光導管の表面領域の正確な位置は、図５Ａに示したような光線空隙領域８４に隣接する光導管の壁の内表面に衝突する光線が極めて僅かである限りは、それほど重要ではない。前記の光線空洞領域８４は光導管４４の下部の受光面８１に密接して実装された発光ダイオード、すなわちＬＥＤ８５から発する図５Ａに示した伝播される光波の方向によって規定される。上記の光波は次に光導管４４の内表面から図示した種々の光路方向に反射し、それによって最終的には波形の構造又は好適には平坦な構造でよい光導管の上端部面８３から出射する。同様にして、光導管４４の平坦な受光面８１は所望ならば図５Ｂに示したような放物面構造８８に変更してもよい。
【００２３】
本発明の趣旨と範囲から離れることなく前述の実施例には種々の修正を行うことができる。例えば、本発明はプリンタや複写機と同様にスキャナやファクシミリにも利用でき、印刷配線板の主表面上に構成された多様なＬＥＤの構造と共に利用できる。更に、本発明は複数個の光導管の特定の構造及び曲率に限定されるものではなく、又、光導管が一体部品である一体成型構造の特殊な設計に限定されるものでもない。例えば、傾斜付きのフランジ５９は必要ならば垂直でもよい。更に、本発明は任意の種類のＰＣ板から、数字、文字、記号又はその他の種類の表示字号を含む種々の表示パネルへの光線の透過を包含することを意図したものである。最後に、必要ならば、ＰＣ板２８は機器のハウジング１０内に水平に実装することができ、且つ表示パネルが実装された機器のハウジングの縦の前壁又は側壁へと光線を投影するために湾曲状光導管と共に使用してもよい。従って、上記の及びその他の同類の設計上の変更は特許請求の範囲に明確に包含されるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、ＬＥＤ専用の印刷配線板が不要になり、プリンタ、複写機、コンピュータその他の内部部品と回路のための機械的、電気的な双方の設計のコストと複雑さを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明を利用できるプリンタ又は複写機のハウジングの斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施例に係る光導管アセンブリのプリンタ等ヘの実装状態を示す斜視図である。
【図２】図１Ｂの光導管アセンブリの実装状態を示す側面図である。
【図３Ａ】図１Ｂの光導管アセンブリの斜視図である。
【図３Ｂ】図１Ｂの光導管アセンブリの斜視図である。
【図４】光導管と発光ダイオードの位置関係を示す斜視図である。
【図５Ａ】光導管の光線の内部透過特性を示した光導管の拡大図である。
【図５Ｂ】光導管のＬＥＤ側端部の他の実施例である。
【符号の説明】
１０：プリンタ
２４：表示パネル
２８：印刷配線板
３０、３２、３４、３６：ＬＥＤ
３８、４０、４２、４４：光導管
【図１Ａ】
0003604712.tif 000002
【図１Ｂ】
0003604712.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
0003604712.tif 000005
【図３Ｂ】
0003604712.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
0003604712.tif 000008
【図５Ｂ】
0003604712.tif 000009