(57)【要約】【課題】  端部まで均一な輝度を有する小型の放電発光装置、これを用いた密着イメージセンサを提供する。【解決手段】  放電空間を構成する一の基板２上に形成された電極３の一端を切欠けにより露出させ他の部分を覆うように誘電体層４を形成し、この誘電体層４上に蛍光体層５を設けた放電発光装置であって、この放電発光装置の中央部と端部との所定の相対輝度比を△Ｋmax以下としたとき、上記誘電体層４上に設けられた端部に切欠けを有する蛍光体層５において、端部の切欠け部の蛍光体幅Ａに対する中央部の蛍光体幅Ｂの比を△Ｋmax以下とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、この第１の基板上に形成された第１の電極と、この第１の電極端の一部を切欠けにより露出させ他の部分を覆うように上記第１の基板上に形成された誘電体層と、放電空間を形成するように上記第１の基板上に載置された上記第１の基板と対向する対向部及び上記対向部と上記第１の基板との接続部分に形成されて上記放電空間で生じた光を出射する傾斜部を有する第２の基板と、この第２の基板の対向部上の上記放電空間と反対側に形成された第２の電極と、上記放電空間内の上記対向部及び上記誘電体層上に設けられた蛍光体層とを備えた放電発光装置であって、この放電発光装置の中央部と端部との所定の相対輝度比を△Ｋmax以下としたとき、上記誘電体層上に設けられた端部に切欠けを有する蛍光体層において、端部の切欠け部の蛍光体幅に対する中央部の蛍光体幅の比を△Ｋmax以下としたことを特徴とする放電発光装置。
【請求項２】
第１の基板、この第１の基板上に形成された第１の電極、この第１の電極端の一部を切欠けにより露出させ他の部分を覆うように上記第１の基板上に形成された誘電体層と、放電空間を形成するように上記第１の基板上に載置された上記第１の基板と対向する対向部及び上記対向部と上記第１の基板との接続部分に形成されて上記放電空間で生じた光を出射する傾斜部を有する第２の基板、この第２の基板の対向部上の上記放電空間と反対側に形成された第２の電極、上記放電空間内の上記対向部及び上記誘電体層上に設けられた蛍光体層を有する放電発光装置であって、この放電発光装置の中央部と端部との所定の相対輝度比を△Ｋmax以下としたとき、上記誘電体層上に設けられた端部に切欠けを有する蛍光体層において、端部の切欠け部の蛍光体幅に対する中央部の蛍光体幅の比を△Ｋmax以下とした放電発光装置と、上記傾斜部が原稿の照射点の近傍になるように上記放電発光装置を支持するフレームと、原稿により反射された反射光を集光するレンズと、このレンズからの反射光を検出するセンサとを備えたことを特徴とする密着イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キセノン等の放電ガスを封入した電極間における放電により発光する放電発光装置、特に読取幅方向に対する照度分布の均一な放電発光装置及びこの放電発光装置を光源とする密着イメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図形等を読取る密着イメージセンサ等の光源として、電極間に封入されたガスの自発放電を利用した放電発光装置がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０３３５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特開２００４−１０３３５５号公報には、蛍光体の一部を欠如させ、その部分を種火として順次ガスの電離、励起を起こさせる方式が提案されている。図７は、そのような放電発光装置の構成要部を示すものである。図において、２は基板（後述する第１の基板）、３は電極（後述する第１の電極）、４は誘電体層、５は蛍光体層である。誘電体層４及びその上に塗布された蛍光体層５の一部が切り欠け、電極３の一部が露出する構成となっている。この露出部の寸法は、放電開始時の始動特性により決定される。しかしこの方式では、蛍光体の一部が欠如している面積が大きいため、この蛍光体欠如部分での輝度低下が大きく、長手方向（読取幅方向）の輝度の均一性が損なわれてしまうという問題がある。
【０００５】
このような放電発光装置を密着イメージセンサの光源に使用した場合、イメージセンサ端部では輝度不足となり、たとえイメージセンサ内の撮像素子（原稿からの反射光を受光検出するセンサ）の受光感度が均一であっても、イメージセンサとしての受光量に不均一が生じ読取精度が悪化することとなる。そのため、放電発光装置の端部はイメージセンサとしては使用することができず、この端部を除く輝度均一の所定幅を有する中央部分が所望の読取精度を有する実効的にイメージセンサとして使用できることとなる。従って、この発光装置端部は無駄な部分となりイメージセンサ小型化への制約となっていた。
【０００６】
一方、密着イメージセンサが使用されるファクシミリなどの光学ＯＡ機器は小型化が急速に進みつつある。それにともない、イメージセンサ及びそれに用いる放電発光装置自身の小型化が急務となっている。即ち、輝度が低下する上記発光装置端部をできる限りなくすることが必要となってきた。
【０００７】
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、輝度の均一性が損なわれる事なく十分な光量を備えた新規な放電発光装置を提供するとともに、かかる放電発光装置を光源として用いることにより高精度の読取りを可能とする密着イメージセンサ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】
この発明の請求項１に係る放電発光装置は、第１の基板と、この第１の基板上に形成された第１の電極と、この第１の電極端の一部を切欠けにより露出させ他の部分を覆うように上記第１の基板上に形成された誘電体層と、放電空間を形成するように上記第１の基板上に載置された上記第１の基板と対向する対向部及び上記対向部と上記第１の基板との接続部分に形成されて上記放電空間で生じた光を出射する傾斜部を有する第２の基板と、この第２の基板の対向部上の上記放電空間と反対側に形成された第２の電極と、上記放電空間内の上記対向部及び上記誘電体層上に設けられた蛍光体層とを備えた放電発光装置であって、この放電発光装置の中央部と端部との所定の相対輝度比を△Ｋmax以下としたとき、上記誘電体層上に設けられた端部に切欠けを有する蛍光体層において、端部の切欠け部の蛍光体幅に対する中央部の蛍光体幅の比を△Ｋmax以下としたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る密着イメージセンサは、第１の基板、この第１の基板上に形成された第１の電極、この第１の電極端の一部を切欠けにより露出させ他の部分を覆うように上記第１の基板上に形成された誘電体層と、放電空間を形成するように上記第１の基板上に載置された上記第１の基板と対向する対向部及び上記対向部と上記第１の基板との接続部分に形成されて上記放電空間で生じた光を出射する傾斜部を有する第２の基板、この第２の基板の対向部上の上記放電空間と反対側に形成された第２の電極、上記放電空間内の上記対向部及び上記誘電体層上に設けられた蛍光体層を有する放電発光装置であって、この放電発光装置の中央部と端部との所定の相対輝度比を△Ｋmaxと以下したとき、上記誘電体層上に設けられた端部に切欠けを有する蛍光体層において、端部の切欠け部の蛍光体幅に対する中央部の蛍光体幅の比を△Ｋmax以下とした放電発光装置と、上記傾斜部が原稿の照射点の近傍になるように上記放電発光装置を支持するフレームと、原稿により反射された反射光を集光するレンズと、このレンズからの反射光を検出するセンサとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る放電発光装置によれば、輝度分布の安定した均一な発光をうることができる。さらに、この発明に係る密着イメージセンサによれば、かかる放電発光装置を用いるため、高精度の読取りが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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及び図２を用いて説明する。図１はこの発明に係る放電発光装置の構成を示す断面図、図２は図１に示す放電発光装置の第１の基板上の端部構成の平面図である。図１及び図２において、１は放電発光装置、２は板状のガラスからなる第１の基板、３は第１の基板２上に形成された第１の電極で、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｌ等の良導電性の金属により構成する。４は第１の電極３の端部の一部を除き、その他の部分を覆うように第１の基板２上に形成された誘電体層（絶縁層）、６は第２の基板で、平面状の対向部６ａ、傾斜部６ｂを有する凹み部を設け、第１の基板２上に載置してその凹型の容器構造により放電空間９を形成している。
【００１２】
７は第２の基板６上の放電空間９と反対側の外表面上に形成された第２の電極である。この第２の電極７は、上記第１の電極３と同様の構成で形成することができるが、ＣｕやＡｌ等の電極作用を奏する金属テープを基板上に貼付することにより形成することもできる。図１からも明らかなように、この第２の電極７は、上記第２の基板６の対向部６ａ上にあって上記第１の電極３と対向する位置に形成されている。
【００１３】
８はフリットを溶融して形成されたガラス層（低軟化点ガラス）で構成された封止層で、第１の基板２と第２の基板６とを接着して放電空間９を形成している。放電空間９には、キセノン等の放電ガスが封入されている。５は蛍光体層で、放電空間９内において、下層の蛍光体を誘電体層４上、上層の蛍光体を第２の基板６上に設けている。なお、上層と下層の蛍光体の膜厚は、同じである必要はない。６ｂは第２の基板６の対向部６ａと第１の基板２との交わる部分において形成した傾斜部で、第２の基板６の対向部６ａに対して略角度４５°をなすように形成している。この角度は、後述する密着イメージセンサへの組み込み時の光源の光量分布中心を、原稿照射中心に合わせ効率あげるために適切な角度を設けているものである。図において、放電空間９が傾斜部６ｂ側で広がった構造となっているのは、放電空間で発生した放電光を効率よく外部に取り出すためである。また、傾斜部６の基板厚みは他の基板部分より薄くなっている。これは、放電光の基板透過時の減衰を少なくするものである。
【００１４】
この傾斜部６ｂ上の放電空間９内には蛍光体層５は設けていない。したがって、放電空間９内で発生した放電光はその傾斜部６ｂから外部に出射するように構成している。なお、傾斜部６ｂにおける角度は４５°を含む３０°以上とする。これは、後述する密着イメージセンサに組み込む場合に斜め方向の照射を可能とするためである。また、蛍光体層５は４０μｍの厚みを有し、その表面で最大の発光が得られるように反射型の構成を有する。蛍光体層５の厚みと発光強度の関係は、一般に蛍光体層５の厚みが増す程強くなるが、４０μｍ以上では、略発光強度は膜厚変化に対して飽和するため、膜厚変化に対して発光強度が少なく、装置内で均一な発光分布を得やすくしている。したがって、蛍光体層５の厚みは、蛍光体層５の膜厚変化に対する発光強度の変化，材料量、形成上の工数等に鑑み、４０μｍ〜６０μｍの範囲内にすることが望ましい。
【００１５】
次に、第１の基板２上に形成された第１の電極、誘電体層及び蛍光体層の構成細部について説明する。図２にその一部を示すように、第１の基板２は矩形状の外形を有し、その長手方向に矩形状の第１の電極３が形成されている。この第１の電極３の長手方向の他端（図示せず）は、外部の高圧電源に接続される構造となっている。誘電体層４は、その端部の一角に切欠け部を有する略矩形状の外形である。この切欠け部は、図に示すように第２の基板６の傾斜部６ｂの側に対し反対側の誘電体層４の一角に設けられている。誘電体層４は、傾斜部６ｂの側に凸部４ｂを備えることとなる。
【００１６】
第１の電極３は、誘電体層４によりほぼ覆われているが、上記切欠け部分では覆われていない。従って、この切欠け部では第１の電極３は放電空間９に露出している。蛍光体層５は、上記誘電体層４上に矩形状に形成されている。
【００１７】
図２は、実施の形態１における第１の基板２上に形成された第１の電極、誘電体層及び蛍光体層の構成細部を示すものである。図７に示す従来構造と基本的には同じ構成を備える。但し、誘電体層４上の蛍光体の塗布領域が異なる。本実施の形態では、蛍光体の塗布範囲の制約を設けて放電発光装置の端に至るまで均一な輝度分布を得ることができる。
【００１８】
次に、蛍光体層の塗布範囲の制約について説明する。図７に示す従来例によると蛍光体層５は誘電体層４に沿うように内側に形成されている。上述のとおり、従来例においては、輝度分布の均一化という点は十分に考慮されていなかった。一方、実施の形態１においては、蛍光体層の欠如部分の幅（Ｂ−Ａ）を適正化することにより、均一な輝度分布を得ることを狙っている。ここで、Ａは切欠け部における蛍光体の短手方向（長手方向と直交する方向）の塗布幅、Ｂは切欠け以外の部分における蛍光体の短手方向の塗布幅を示す。塗布幅Ａについては、上述のとおり、放電開始の始動特性（放電開始から安定した発光に到るまでの放電開始時の特性）を満足する限りで、できるだけ大きくするのが望ましい。これは、蛍光体層が広くとれ、全体の発光量が増えるためである。塗布幅Ａは、この始動特性により決定される。
【００１９】
以下に、塗布幅Ａを始動特性により決定した固定値とし、塗布幅Ｂを変化させた場合の放電発光装置の輝度分布特性の測定実験結果について説明する。図３は、塗布幅Ｂを変化させた実験サンプル用の放電発光装置の基板４種（タイプａ、タイプｂ、タイプｃ、タイプｄ）の要部寸法図である。基板幅は６．５ｍｍで共通であり、切欠け部の塗布幅Ａは、１．８５ｍｍで固定されている。一方、中央部の塗布幅Ｂを、４．０ｍｍ（タイプａ、従来例に相当）、３．２５ｍｍ（タイプｂ）、２．５５ｍｍ（タイプｃ）、１．８５ｍｍ（タイプｄ）と変化させている。
【００２０】
図４は、４種の実験サンプルを用いた発光装置の輝度（発光装置中央部の平均輝度）の測定結果を示すものである。図において、縦軸はタイプａのサンプルにおける中央部分の平均輝度を１００とした各サンプルの相対輝度を示す（なお、実際の測定は相対輝度に対応する相対照度で行っている）。横軸はタイプａのサンプルにおける塗布幅Ｂを１００とした各サンプルの相対パターン幅を示す。塗布幅Ｂが狭く（小さく）なるにつれ、蛍光体層の塗布面積が狭くなるので、相対輝度は比例的に低下する。従って、相対（平均）輝度Ｋaveと相対パターン幅との関係は、Ｋave≒Ｂ／Ｂ０となる。ここで、Ｂ０はタイプａのサンプルの塗布幅Ｂを示す。
【００２１】
一方、輝度の均一性については、放電発光装置の中央部と端部との輝度の比△Ｋで表すことができる。この輝度の比△Ｋは、輝度測定位置における蛍光体の塗布量で決まる。よって、中央部における塗布幅Ｂと端部における塗布幅Ａとの比に比例することとなる。つまり、△Ｋ≒Ｂ／Ａ０となる。ここで、Ａ０は切欠けにおける固定の塗布幅ＡをあらためてＡ０としたものである。
【００２２】
放電発光装置として最低限必要な発光量を最小相対輝度Ｋaveminとする。一方、放電発光装置として最悪許される輝度の不均一性の限界を放電発光装置の中央部と端部との最大輝度比△Ｋmaxとする。そうすると、上記の議論により、Ｋavemin・Ｂ０≦Ｂ≦△Ｋmax・Ａ０  となる範囲の塗布幅Ｂを確保すれば、上記要求を満足することができる。発明者等による実験では、相対輝度として従来比の７０％程度（タイプｂ相当）でも、輝度としては十分な発光装置を得ることができ、また、均一な輝度分布を得ることができることを確認した。この結果を図５に示す。図５は、タイプｂのサンプルを用いた放電発光装置の先端部分の相対輝度を示すグラフである。図５において、横軸は発光装置端部からの距離を、縦軸は相対輝度（％）を示す。図から明らかなように、タイプｂの実施の形態１（実線）では、従来品（点線）に比べ輝度分布にはほとんど差がない。以上のとおり、本実施の形態１では、端部に至るまで均一な輝度分布を得ることができる。なお、この図では、分布のみを見るために、従来品とタイプｂ品の相対輝度を合わせている。
【００２３】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１に示した放電発光装置を密着イメージセンサの光源として用いたときの密着イメージセンサ１００の構成断面図である。図６において、１は、実施の形態１で説明した構成の放電発光装置で、密着イメージセンサの光源となる。１０２は、放電発光装置１が載置される載置部を有する筐体である。図５に示すように、載置部は放電発光装置１の第１の基板２を水平に支持している。１０５は、筐体１０２に支持されたガラス板である。このガラス板１０５の裏面には、放電発光装置１の第２の基板６が配置されている。放電発光装置１の傾斜部６ｂは、プラテンローラ（図示せず）によって搬送される原稿１０６の照射点に近い位置に配置する。また、傾斜部６ｂの傾斜角は４５°とすると、この傾斜部６ｂから出射した光が照射点になるように配置する。図中の矢印の経路で示すように、原稿１０６で反射された反射光は、ロッドレンズアレイ１０４により集光され、回路基板１０１に搭載されたセンサ１０３により光電変換されて原稿１０６の内容が読取られる。この回路基板１０３は、容易に交換できるように筐体１０２にネジ止め固定されている。尚、実施の形態２では、ロッドレンズアレイ１０４の片側にのみ、放電発光装置１を組込んだが、両側に組込んでもよい。この場合、より明るい照明が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る放電発光装置の構成断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る放電発光装置の第１の基板上の構成要部の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る実験サンプルに用いた放電発光装置の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る輝度分布の実験結果の説明図である。
【図５】この発明に係る放電発光装置の輝度分布を示すグラフである。
【図６】この発明に係る密着イメージセンサの構成を説明するための構成断面図である。
【図７】放電発光装置の第１の基板上の構成要部の従来例平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  放電発光装置、  ２  第１の基板、  ３  第１の電極、  ４  誘電体層、  ５  蛍光体層、    ６  第２の基板、  ６ａ  対向部、  ６ｂ  傾斜部、  ７  第２の基板、  ８  封止部、  １００  密着イメージセンサ、  １０１  回路基板、  １０２  フレーム、  １０３  センサ、  １０４  ロッドレンズアレイ、  １０５  ガラス板、  １０６  原稿。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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