(57)【要約】【課題】コストの上昇、装置の大型化を招くことなく配列方向の中央部に位置するＬＥＤ素子の周辺温度を動作保証範囲内に維持する。【解決手段】基板１の上面には、複数の電極ランド２１が配列方向Ｙに沿って互いに独立して形成されている。各ＬＥＤ素子１１は、両端の端子１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ隣接する２つの電極ランド２１に接続して実装されている。電極ランド２１を基板１の材材料よりも熱伝導率の高い電子部品であるセラミックコンデンサ１２で隣接する電極ランド２１に接続した。１つの電極ランド２１に貯まった熱がセラミックコンデンサ１２を介して隣接する電極ランド２１に伝導する。基板１の中央部の温度と基板１の両端部の温度との差が小さくなり、ＬＥＤ素子１１を連続して駆動した場合でも、基板１の中央部の温度をＬＥＤ素子１１の動作補償温度ＴＳ以下に維持される。【選択図】図６
2012213007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の基板上に、複数のＬＥＤ素子を、直線状の配列方向に沿って実装したＬＥＤ光源装置であって、
熱伝導率が前記基板よりも高い電子部品を、前記基板における前記配列方向の少なくとも中央部に実装したＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
前記基板は、長手方向に沿って前記複数のＬＥＤ素子が接続される複数の電極ランドを備え、
前記電子部品は、前記両端の端子を前記複数の電極ランドのうちで前記配列方向の中央部に位置する電極ランドと端部側に位置する電極ランドとにそれぞれ接続した請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記基板は、前記配列方向に沿って形成された帯状のグランド電極ランドを備え、
前記電子部品を前記複数の電極ランドのうちで前記配列方向の中央部に位置する電極ランドと前記グランド電極ランドとの間に実装した請求項２に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
前記電子部品を前記配列方向に沿って複数備えた請求項１から３の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記電子部品を前記配列方向に直交する方向に沿って複数備えた請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
前記電子部品は、導通方向を前記複数のＬＥＤ素子と逆方向にして実装されるセラミックダイオードである請求項１から５の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
前記電子部品は、セラミックコンデンサである請求項１から５の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載のＬＥＤ光源装置を備え、前記複数のＬＥＤ素子から照射された光の原稿における反射光を読み取る画像読取装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像読取装置を備え、前記画像読取装置が原稿から読み取った画像データに基づいて用紙に画像を形成する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のＬＥＤ素子を基板上に直線状に実装したＬＥＤ光源装置、このＬＥＤ光源装置を用いた画像読取装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像読取装置等に使用される線状の光源として、複数のＬＥＤ素子を基板上に直線状の配列方向に沿って配置したＬＥＤ光源装置がある（例えば、特許文献１参照。）。基板には、配列方向に沿って複数の電極ランドが形成されている。各ＬＥＤ素子は、両端の端子のそれぞれを隣接する電極ランドに接続して基板上に実装されている。
【０００３】
画像読取装置では、ＬＥＤ光源装置から照射された光の原稿における反射光を読取素子で読み取る。画像読取装置は、静止状態の原稿の画像を読み取る際に、ＬＥＤ光源装置を読取素子とともに原稿の画像面に沿って移動させる。駆動負荷の軽減、及び画像読取装置の小型化の要請のため、ＬＥＤ光源装置は、読取素子とともに比較的狭小な可動体内に搭載される。
【０００４】
このため、ＬＥＤ光源装置内の複数のＬＥＤ素子のそれぞれから生じた熱が十分に放熱されず、複数のＬＥＤ素子のうちで配列方向の中央部に位置する一部のＬＥＤ素子の周辺温度がＬＥＤ素子の動作保証範囲を超える可能性がある。これは、各ＬＥＤ素子の端子が接続される複数の電極ランドは、それぞれが放熱性を考慮して大面積に形成されてはいるものの互いに非接触にされているため、隣接する電極ランドへの熱伝導が十分に行われないためである。
【０００５】
そこで、従来のＬＥＤ光源装置では、基板の裏面に例えばアルミニウム等の高熱伝導率材料を素材とする伝導板を配置し、配列方向の中央部に位置するＬＥＤ素子で生じた熱を伝導板を介して配列方向の両端部に伝導させるようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のＬＥＤ光源装置では、基板の裏面に伝導板を備える必要があり、コストの上昇、装置の大型化を招く問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、ＬＥＤ素子の配列方向の中央部の熱を熱伝導率の高い電子部品によって端部側に伝導させ、コストの上昇、装置の大型化を招くことなく配列方向の中央部に位置するＬＥＤ素子の周辺温度を動作保証範囲内に維持することができるＬＥＤ光源装置、並びにこのＬＥＤ光源装置を備えた画像読取装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ光源装置は、帯状の基板上に、複数のＬＥＤ素子を、直線状の配列方向に沿って実装したＬＥＤ光源装置であって、熱伝導率が前記基板よりも高い電子部品を、前記基板における前記配列方向の少なくとも中央部に実装したことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、複数のＬＥＤ光源を直線状の配列方向に沿って実装した基板における配列方向の中央部の熱が、電子部品を介して配列方向に沿って外側に伝導する。したがって、基板の配列方向の中央部におけるＬＥＤ素子の周辺温度が低下する。
【００１１】
この構成において、前記基板が、長手方向に沿って前記複数のＬＥＤ素子が接続される複数の電極ランドを備えている場合に、前記電子部品は、前記両端の端子を前記複数の電極ランドのうちで前記配列方向の中央部に位置する電極ランドと端部側に位置する電極ランドとにそれぞれ接続することが好ましい。
【００１２】
配列方向の中央部に位置する電極ランドに溜まった熱を、電子部品を介して端部側の電極ランドに伝導させることができ、配列方向の中央部におけるＬＥＤ素子の周辺温度を低下させることができる。
【００１３】
また、前記基板が、前記配列方向に沿って形成された帯状のグランド電極ランドを備える場合に、前記電子部品を前記複数の電極ランドのうちで前記配列方向の中央部に位置する電極ランドと前記グランド電極ランドとの間に実装することが好ましい。
【００１４】
配列方向の中央部に位置する電極ランドに溜まった熱を、電子部品を介して帯状のグランド電極に伝導させることができ、配列方向の中央部におけるＬＥＤ素子の周辺温度を低下させることができる。
【００１５】
さらに、前記電子部品を前記配列方向に沿って複数備えることが好ましい。基板の配列方向の中央部に溜まった熱を複数の電子部品を順に介してより端部側に伝導することができる。
【００１６】
また、前記電子部品を前記配列方向に直交する方向に沿って複数備えることが好ましい。基板の配列方向の中央部に溜まった熱を複数の電子部品を同時に介して端部側に伝導することができる。
【００１７】
前記電子部品として、基板よりも熱伝導率が高いセラミックダイオード又はセラミックコンデンサを用いることができる。セラミックダイオードを用いる場合には、導通方向を前記複数のＬＥＤ素子と逆方向にして実装する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ＥＤ素子の配列方向の中央部の熱を熱伝導率の高い電子部品によって端部側に伝導させ、コストの上昇、装置の大型化を招くことなく配列方向の中央部に位置するＬＥＤ素子の周辺温度を動作保証範囲内に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤ光源装置が適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＬＥＤ光源装置が適用される画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＬＥＤ光源装置の外観図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＬＥＤ光源装置の側面断面図である。
【図５】同ＬＥＤ光源装置におけるＬＥＤ基板の外観図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ光源装置における基板の概略図、及び温度分布を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ光源装置における基板の概略図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ光源装置における基板の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の一実施形態に係る画像形成装置１０について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部１１０、自動原稿搬送装置１２０、読取部（画像読取装置）２００、制御部２５０、を備え、画像データに応じて用紙に多色及び単色の画像形成処理を行なう。
【００２２】
自動原稿搬送装置１２０は、画像形成部１１０の上部に配置された読取部２００に原稿を逐次搬送する。
【００２３】
読取部２００は、上面に透明ガラスからなる原稿載置台２９２及び原稿台２９３を有し、原稿載置台２９２に手動操作によって載置された原稿に対する第１読取モードの読取、及び自動原稿搬送装置１２０によって搬送されて原稿台２９３を通過する原稿に対する第２読取モードの読取を行う。なお、読取部２００は、原稿載置台２９２、原稿台２９３のうち、いずれか一方のみを有するものであれば良い。
【００２４】
画像形成部１１０は、露光ユニット１４０、中間転写ベルトユニット３６０、定着ユニット３７０、画像形成ステーション３２０Ａ〜３２０Ｄ、給紙カセット１５０、手差しトレイ１６０、排紙トレイ１７０、２次転写ユニット３３０を有している。画像形成部１１０は、用紙に画像形成処理を行なう。
【００２５】
画像形成ステーション３２０Ａ〜３２０Ｄは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応して配置され、同一の構成を備えている。各画像形成ステーション３２０Ａ〜３２０Ｄでは、各色の画像データに応じたトナー像を形成する。
【００２６】
画像形成ステーション３２０Ａは、現像器３２１、感光体ドラム３２２、クリーナユニット３２３、帯電器３２４を有し、ブラックのカラー画像に応じたトナー像を形成する。
【００２７】
帯電器３２４は感光体ドラム３２２の表面を所定の電位に帯電させる。現像器３２１は、露光ユニット１４０からの画像光の露光によって静電潜像が形成された感光体ドラム３２２の表面にブラックのトナーを供給し、静電潜像をトナー像に顕像化する。帯電器３２４及び現像器３２１は、露光ユニット１４０からの画像光が通過するための間隙をそれぞれの間に設けて配置されている。クリーナユニット３２３は、転写工程後に感光体ドラム３２２の表面に残留したトナーを回収する。
【００２８】
露光ユニット１４０は、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャンユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット１４は、所定の電位に帯電された感光体ドラム３２２の表面に、帯電器３２４及び現像器３２１の間隙を経由して、画像データに応じたレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
【００２９】
中間転写ベルトユニット３６０は、感光体ドラム３２２の上方に配置され、中間転写ベルト３６１、駆動ローラ３６２、従動ローラ３６３、中間転写ローラ３６４、及びクリーニングユニット３６５を有している。
【００３０】
中間転写ベルト３６１は、主に駆動ローラ３６２と従動ローラ３６３とによって張架されており、各画像ステーション３２０Ｄ，３２０Ｃ，３２０Ｂ，３２０Ａをこの順に経由する循環経路に沿って移動する。
【００３１】
中間転写ローラ３６４は、画像形成ステーション３２０Ａ〜３２０Ｄのそれぞれに対応して４本設けられている。各中間転写ローラ３６４には、それぞれ約数百ボルト程度のプラス極性の転写バイアスが印加される。一方、感光体ドラム３２２に担持されるトナー像は、マイナス極性に帯電している。これにより、感光体ドラム３２２から中間転写ベルト３６１にトナー像を転写する。
【００３２】
クリーニングユニット３６５は、クリーニングブレードを介して中間転写ベルト３６１に付着している残留トナーを回収する。
【００３３】
給紙カセット１５０は、画像形成処理に使用する用紙が積層されており、露光ユニット１４０の下側に設けられている。
【００３４】
手差しトレイ１６０にも画像形成に使用する用紙を載置することができる。画像形成部１１０の上方に設けられている排紙トレイ１７０は、画像形成部１１０で画像形成処理を行なった用紙を収容する。
【００３５】
画像形成部１１０には、給紙カセット１５０または手差しトレイ１６０の用紙を２次転写ユニット３３０及び定着ユニット３７０を経由して排紙トレイ１７０に搬送するための用紙搬送路が設けられている。
【００３６】
レジストローラ対３３３は、搬送中の用紙を一旦停止させた後、中間転写ベルト３６１に担持されているトナー像と用紙の印刷位置とが中間転写ベルト３６１と２次転写ユニット３３０との間の２次転写位置で一致するタイミングで用紙の搬送を再開する。
【００３７】
制御部２５０は、読取部９０における原稿読取動作を制御する。制御部２５０は、図示しない操作パネルを介して受け付けた入力操作に基づいて、第１読取モード又は第２読取モードのいずれかで原稿の読取を実行する。制御部５０は、読み取った原稿の画像データに基づいて画像形成部１１に画像形成処理を実行させる。
【００３８】
図２に示すように、自動原稿搬送装置１２は、原稿トレイ８０、繰り出しローラ８１、搬送ローラ対８２、搬送ローラ対８３、排紙ローラ対８４、排紙トレイ８５を有している。
【００３９】
繰り出しローラ８１は原稿トレイ８０に載置された原稿を一枚ずつ繰り出す。繰り出しローラ８１が繰り出した原稿は、搬送ローラ対８２によって原稿台９３に面する位置を経由し、搬送ローラ対８３、排紙ローラ対８４を経て排紙トレイ８５へ排出される。
【００４０】
読取部９０は、スキャナヘッド９４、光学ユニット９６、受光部９５等を有している。
【００４１】
スキャナヘッド９４は、原稿載置台９２、原稿台９３の上面側の読取面に光を照射するとともに読取面からの反射光を所定の光路に沿って光学ユニット９６へ誘導する。光学ユニット９６は、レンズやミラー等からなる光学系を有し受光部９５へ読取面からの反射光を誘導する。なお、原稿載置台９２、原稿台９３の下面は本発明の照射面に相当する。
【００４２】
受光部９５は、複数のＣＣＤイメージセンサから成るラインセンサ及びラインセンサの受光面に光学ユニット９６が照射した光をそれぞれ結像させるレンズ等を有する縮小光学系である。
【００４３】
制御部２５０は、第１読取モード時に、第１読取方向、すなわち原稿載置台９２の原稿台９３に隣接する端部から原稿台９３と離間する端部へ向かってスキャナヘッド９４を水平に等速移動させつつ原稿の読み取りを行う。
【００４４】
制御部２５０は、第２読取モード時に、スキャナヘッド９４を原稿台９３の直下方に移動させ、逐次搬送される原稿を読み取る。
【００４５】
図３及び図４に示すように、この発明のＬＥＤ光源装置であるスキャナヘッド９４は、Ｘ方向に移動可能に支持された基体部９４Lを有している。基体部９４Lには、２枚の基板１、反射部材７３Ａ及び７３Ｂ、拡散板７２Ａ及び７２Ｂ、ミラー９９が取り付けられている。図３では、反射部材７３Ａ及び７３Ｂ、拡散板７２Ａ及び７２Ｂを省略している。２枚の基板１は、それぞれの表面に複数の板ＬＥＤ素子１１を実装している。
【００４６】
基体部９４Lには、原稿載置台９２、原稿台９３とミラー９９が対向するようにスリット９８が設けられている。これにより、読取面からの反射光は、ミラー９９へ誘導される。ミラー９９は、反射光を受光部９５（図２参照。）へ導く。
【００４７】
２枚の基板１は、スリット９８を挟んで向かい合うように配置されている。２枚の基板１は、それぞれの表面に実装した光源１１が照射する光がそれぞれ反射部材７３Ａ、７３Ｂに照射されるように、傾けて基体部９４Lに取り付けられている。本実施形態では、読取光源として基板１Ａ及び基板１Ｂを備えた例を示しているが、少なくとも１つの読取光源を備えていれば良い。
【００４８】
反射部材７３Ａ及び反射部材７３Ｂは、２枚の基板１のＬＥＤ素子１１が照射する光の主要光を、原稿載置台９２に載置された原稿の画像面に照射されるように、それぞれ反射する。なお、図４では、主要光の光路を破線で示している。
【００４９】
拡散板７２Ａ及び７２Ｂは、ＬＥＤ素子１１が照射した光を均等な照度で画像面に照射されるように拡散させる。拡散板７２Ａ及び７２Ｂは、長手方向の両端部を基体部９４Ｌに支持されている。
【００５０】
図５に示すように、基板１の上面には、一例として４２個のＬＥＤ素子１１、一例として４２個のセラミックコンデンサ１２及びソケット３が実装されている。４２個のＬＥＤ素子１１は、帯状の基板１の長手方向に平行な直線状の配列方向に沿って等間隔に実装されている。４２個のセラミックダイオード１２は、ＬＥＤ素子１１の配列方向に平行な直線状の配列方向に沿って実装されている。
【００５１】
基板１には、隣り合う７個のＬＥＤ素子１１を１組として直列に接続し、合計６組のそれぞれをソケット３内の６本の＋側端子と１本の−側端子との間に互いに並列に接続するように配線パターンが形成されている。
【００５２】
図６（Ａ）に示すように、基板１の上面には、複数の電極ランド２１が配列方向Ｙに沿って互いに独立して形成されている。各ＬＥＤ素子１１は、両端の端子１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ隣接する２つの電極ランド２１に接続して実装されている。
【００５３】
各電極ランド２１は、基板１の素材よりも熱伝導率の高い導電性の金属材料で構成されており、ＬＥＤ素子１１から生じる熱を放熱すべく、基板１の上面において広い面積で形成されている。
【００５４】
しかし、各電極ランド２１は、互いの間の絶縁性を維持すべく、互いに非接触にされている。ＬＥＤ素子１１から１つの電極ランド２１に伝導した熱は、空気中への輻射、及び熱伝導率の低い基板１への伝導のみによって放熱されることになり、ＬＥＤ素子１１が継続して駆動された場合、電極ランド２１へ伝導した熱量が放熱量を上回る。基板１は、長手方向（配列方向）Ｙの両端部でスキャナヘッド９４の支持体に支持されている。基板１の両端部に位置する電極ランド２１の熱は、基板１を介して支持部に伝導して比較的放熱され易い。基板１の中央部に位置する電極ランド２１の熱は、基板１の両端部に伝播しにくく、放熱され難い。
【００５５】
この結果、図６（Ｂ）中破線で示すように、基板１の中央部の温度Ｔ１が、基板１の両端部の温度Ｔ２よりも高温になり、ＬＥＤ素子１１の動作補償温度ＴＳを超える可能性がある。
【００５６】
そこで、図６（Ａ）に示すように、電極ランド２１を基板１の材材料よりも熱伝導率の高い電子部品であるセラミックコンデンサ１２で隣接する電極ランド２１に接続する。１つの電極ランド２１に貯まった熱がセラミックコンデンサ１２を介して隣接する電極ランド２１に伝導する。基板１の中央部の電極ランド２１から基板１の両端部に位置する電極ランド２１に向けて長手方向（配列方向）Ｙに沿って熱が伝導する。
【００５７】
この結果、図６（Ｂ）中実線で示すように、基板１の中央部の温度と基板１の両端部の温度との差が小さくなり、ＬＥＤ素子１１を連続して駆動した場合でも、基板１の中央部の温度をＬＥＤ素子１１の動作補償温度ＴＳ以下に維持することができる。基板１の中央部の温度を低下させるために、放熱部材を備える必要がない。
【００５８】
なお、セラミックコンデンサ１２は、少なくとも基板１の中央部に位置する複数の電極ランド２１に接続することができる。各セラミックコンデンサ１２は、ＬＥＤ素子１１と同じ電極ランド２１に並列に接続されており、ＬＥＤ素子１１に流れる電流を安定化させる効果がある。
【００５９】
図７に示すように、基板１の中央部に位置する電極ランド２１Ａと基板１の端部に位置する電極ランド２１Ｂとを接続する電極ランド２２を形成し、この電極ランド２２にセラミックコンデンサ１３を接地することもできる。電極ランド２１Ａの熱が隣接する電極ランド２１Ａだけでなく、電極ランド２２を介して電極ランド２１Ｂにも伝播し、基板１の中央部の温度をより効果的に低下させることができる。
【００６０】
図８に示すように、基板１に長手方向（配列方向）Ｙに沿ってＧＮＤ電極ランド２３を形成し、各電極ランド２１とＧＮＤ電極ランド２３との間にセラミックコンデンサ１４を接続することもできる。ＧＮＤ電極ランド２３は、少なくとも一部において板金に接続さる。各電極ランド２１の熱が隣接する電極ランド２１だけでなく、ＧＮＤ電極ランド２３にも伝播し、基板１の全体の温度を低下させることができる。
【００６１】
なお、電子部品は、セラミックコンデンサ１２〜１４に限るものではなく、セラミックダイオードを用いることもできる。この場合には、セラミックダイオードの電流方向をＬＥＤ素子１１の電流方向と逆向きにして各電極ランド２１に接続することで、ＬＥＤ素子の駆動に影響を与えることがない。
【００６２】
また、この発明のＬＥＤ光源装置は、画像読取装置及び画像形成装置に限らず、線状光源を必要とする他の装置にも同様に適用することができる。
【００６３】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１−基板
１１−ＬＥＤ素子
１２−セラミックコンデンサ（電子部品）
２１−電極ランド
９４−スキャナヘッド（ＬＥＤ光源装置）
１００−画像形成装置
２００−読取部（画像読取装置）
【図１】
2012213007.tif 000003
【図２】
2012213007.tif 000004
【図３】
2012213007.tif 000005
【図４】
2012213007.tif 000006
【図５】
2012213007.tif 000007
【図６】
2012213007.tif 000008
【図７】
2012213007.tif 000009
【図８】
2012213007.tif 000010