JP6422031B2 - 照明装置、画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、画像読取装置及び画像形成装置に関し、詳しくは、画像を読み取るための光源の冷却機構に関する。

画像読取装置は、一般的に主走査方向に配列されている発光ダイオード（以下ＬＥＤ）その他の光源で原稿を照射し、その反射光をラインセンサで受光することによって原稿上の画像を読み取る。一方、画像読み取りの高解像度化や高速化の要請は、光源が照射すべき光量の増大の要因となっている。しかしながら、光量の増大は、発熱量の増大をもたらすので、光源の冷却が問題となっている。このような問題に対して、たとえば特許文献１の技術は、光源を搭載して走査するためのキャリッジのハウジングに、板金製の光源支持フレームを外部に露出するように設け、この光源支持フレームにＬＥＤ光源を設置している。これにより、光源支持フレームを放熱板として機能させて放熱効果を向上させている。特許文献２の技術は、送風手段で放熱板を冷却する構成において、放熱板の形状を工夫することによって放熱効果を向上させている。

特開２０１４−０９０２８１号公報 特開２００８−１６０５８２公報

しかし、特許文献１の技術は、外部に露出する放熱板から放熱させているに過ぎないので、放熱効果の限界が低いという問題がある。特許文献２の技術は、形状が工夫された冷却板を送風手段で冷却しているが、専用の送風駆動源を必要としている。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画像読取装置の照明装置を簡易に冷却する技術を提供することを目的とする。

本発明は、往復動することによって原稿上の画像を読み取る画像読取装置に使用される照明装置を提供する。本照明装置は、前記原稿に対して光を照射する発光部と、前記発光部が主走査方向に配列されている発光部基板と、前記往復動する方向である往復動方向と前記主走査方向とに交差する方向において前記発光部基板を挟んで対向して配置されている一対の冷却板とを備える。前記一対の冷却板は、前記往復動方向において前記発光部が配置されている位置の前記一対の冷却板の間隔を発光部間隔とし、前記往復動方向の方向における前記一対の冷却板の両端部の間隔を両端部間隔としたとき、前記発光部間隔が前記両端部間隔のいずれよりも小さい。

上記照明装置において、前記発光部基板は、前記往復動方向に延びており、前記発光部に熱的に結合されている金属層を有するようにしてもよい。

本発明は、画像読取装置を提供する。本画像読取装置は、上記照明装置と、前記照明装置を前記往復動させる走査機構と、前記原稿からの反射光を受光して画像信号を生成する画像信号生成部とを備える。

上記画像読取装置において、さらに、原稿を自動的に搬送する原稿自動送り装置と、前記原稿自動送り装置に伝達される駆動力の一部を分岐して駆動される送風部と、前記走査機構と前記送風部とを制御する制御部とを備えるようにしてもよい。前記制御部は、前記原稿自動送り装置を使用して画像を読み取る場合には、前記原稿自動送り装置によって搬送される原稿の画像を読み取るために予め設定されている所定位置に前記走査機構を配置する。前記送風部は、前記所定位置に配置されている前記照明装置の前記一対の冷却板に向けて送風する。

本発明は、画像形成装置を提供する。本画像形成装置は、上記画像読取装置と、前記画像信号生成部に基づいて印刷媒体上に画像を形成する画像形成部とを備える。

本発明によれば、画像読取装置の照明装置を簡易に冷却することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す概略構成図である。 一実施形態に係る画像形成装置１の光源部１１０を示し、図２（ａ）は斜視図を示し、図２（ｂ）は主走査方向に見た正面図を示している。 一実施形態に係る画像形成装置１において原稿自動送り装置（ＡＤＦ）３０を使用して画像読み取りを行っている様子を示し、図３（ａ）は画像形成装置１の概略構成図を示し、図３（ｂ）は冷却装置１５０を示す斜視図である。 変形例に係る光源部１１０ａを示す正面図である。す概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す概略構成図である。画像形成装置１は、制御部１０と、画像読取部１００と、画像形成部２０と、原稿自動送り装置（ＡＤＦ）３０と、記憶部４０とを備えている。画像読取部１００は、原稿から画像を読み取ってデジタルデータである画像データＰＤを生成する。画像形成部２０は、画像データＰＤに基づいて印刷媒体（図示せず）に画像を形成して排出する。原稿自動送り装置（ＡＤＦ）３０については後述する。

制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他バードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。

記憶部４０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する。

画像読取部１００は、光源部１１０（照明装置とも呼ばれる。）と、第１反射鏡１３１と、第１キャリッジ１２０と、第２反射鏡１３５と、第３反射鏡１３６と、第２キャリッジ１３７と、集光レンズ１３８と、イメージセンサ１４１と、冷却部１５０とを備えている。第１反射鏡１３１は、原稿からの反射光Ｌを第２反射鏡１３５の方向に反射する。第２反射鏡１３５は、反射光Ｌを第３反射鏡１３６の方向に反射する。第３反射鏡１３６は、反射光Ｌを集光レンズ１３８の方向に反射する。集光レンズ１３８は、反射光Ｌをイメージセンサ１４１の受光面に結像する。

第１キャリッジ１２０は、光源部１１０と第１反射鏡１３１とを搭載し、副走査方向Ｓ（往復動方向とも呼ばれる。）に往復動する。第２キャリッジ１３７は、第２反射鏡１３５と第３反射鏡１３６とを搭載し、副走査方向Ｓに往復動する。第１キャリッジ１２０及び第２キャリッジ１３７は、制御部１０によって制御される走査機構の一部をなし、光源部１１０は原稿を副走査方向に走査することができる。これにより、イメージセンサ１４１は、原稿上の２次元画像に応じてアナログ電気信号（画像信号とも呼ばれる。）を出力し、このアナログ電気信号がＡ／Ｄ変換されて画像データＰＤが生成される。イメージセンサ１４１は、画像信号生成部として機能する。

図２は、一実施形態に係る画像形成装置１の光源部１１０を示している。図２（ａ）は光源部１１０の斜視図を示し、図２（ｂ）は光源部１１０を主走査方向に見た正面図を示している。図２（ｂ）では、副走査時における空気の流れも矢印で示されている。光源部１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である発光部１１２と、発光部１１２が搭載されている発光部基板１１３と、一対の冷却板１１５，１１６と、光学レンズ（図示せず）とを有している。発光部基板１１３は、主走査方向と往復動方向Ｓとに延びている板状の形状を有している。発光部基板１１３には、発光部１１２に対して熱的に結合され、放熱板として機能する銅層１１４が埋め込まれている。光学レンズ（図示せず）は、発光部１１２からの光を副走査方向に射出し、偏向させて原稿の方向に照射する（図１参照）。

一対の冷却板１１５，１１６は、大きな熱伝導率を有し、軽量なアルミニウム合金製である。一対の冷却板１１５，１１６は、往復動方向Ｓと主走査方向の双方に垂直な方向において発光部基板１１３を挟んで対向して配置されている。一対の冷却板１１５，１１６は、双曲線状の形状（あるいは円弧状）を有し、以下の間隔を開けて対向している。一対の冷却板１１５，１１６は、往復動方向Ｓにおいて発光部１１２が配置されている位置においては発光部間隔Ｃｍの間隔を開けて対向している。一対の冷却板１１５，１１６は、往復動方向Ｓにおける一方の端部において第１端部間隔Ｃｅ１の間隔で対向している。一対の冷却板１１５，１１６は、往復動方向Ｓにおける他方の端部において第２端部間隔Ｃｅ２の間隔で対向している。発光部間隔Ｃｍは、第１端部間隔Ｃｅ１と第２端部間隔Ｃｅ２の間隔（両端部間隔とも呼ばれる。）のいずれよりも小さくなるように形成されている。

光源部１１０は、２つの手段で効率的な放熱を実現している。第１の手段は、一対の冷却板１１５，１１６を、空気流を制御する整流板として機能させる手段である。第２の手段は、一対の冷却板１１５，１１６を放熱板として機能させる手段である。

第１の手段は、発光部１１２と銅層１１４とから空気流によって放熱する。具体的には、原稿読み取りの際の副走査において、光源部１１０は、往復動方向Ｓに往復移動する。たとえば、図２（ｂ）において左側に光源部１１０が移動する場合には、一対の冷却板１１５，１１６が第２端部間隔Ｃｅ２の間隔で空気を取り込み、発光部１１２が配置されている発光部間隔Ｃｍの間隔領域に流し込む。この際、空気は、非圧縮性流体とみることができるので、空気は、往復移動の速度ＶＳに第２端部間隔Ｃｅ２の間隔を乗じて、発光部間隔Ｃｍの間隔で除した流速ＶＡを有することになる（ＶＡ＝ＶＳ×Ｃｅ２÷Ｃｍ）。これにより、増速された流速の空気で効果的に発光部１１２と銅層１１４とから熱を奪うことができる。

第２の手段は、発光部１１２と銅層１１４とから一対の冷却板１１５，１１６への輻射によって放熱する。すなわち、発光部１１２と銅層１１４は、熱輻射によって冷却板１１５，１１６に伝熱する。冷却板１１５，１１６は、大きな熱伝導率を有するアルミニウム製なので、その全体に熱が伝わって全体から放熱することができる。この放熱は、冷却板１１５，１１６からの空気流による放熱と、輻射による放熱とがある。空気流による放熱は、冷却板１１５，１１６の内側の面（発光部基板１１３側の面）だけでなく外側の面（発光部基板１１３と反対側の面）からも行われる。冷却板１１５，１１６の内側の面は、発光部１１２に近づくほど空気の流速が早くなるので効率的に放熱することができる。

輻射による放熱は、冷却板１１５，１１６の内側の面だけでなく外側の面からも行われる。冷却板１１５，１１６の外側の面は、広い面積で周囲に熱を拡散することができるので、効率的な放熱を実現することができる。一方、冷却板１１５，１１６の内側の面は、往復動方向Ｓにおいて発光部１１２から離れるほど外側に向かって傾斜するように湾曲しているので、冷却板１１５，１１６が対向する領域から外側に円滑に放射されることになる。

このように、画像形成装置１は、原稿台１６０を使用して画像の読み取りを行う場合には、走査における光源部１１０の往復動を利用し、一対の冷却板１１５，１１６を効果的に使用して放熱することができる。

図３は、一実施形態に係る画像形成装置１においてＡＤＦ３０を使用して画像読み取りを行っている様子を示す概略構成図である。図３（ａ）は画像形成装置１の概略構成図を示す。図３（ｂ）は冷却部１５０を示す斜視図である。原稿を自動的に搬送する原稿自動送り装置（ＡＤＦ）３０が使用される場合には、第１キャリッジ１２０及び第２キャリッジ１３７は、予め設定されている副走査位置に固定され、原稿の自動送りによって走査が行われる。

ＡＤＦ３０は、紙送りローラ３１と、原稿読取スリット３２とを備えている。紙送りローラ３１は、原稿の自動送りを行い、原稿読取スリット３２を介して原稿の読み取りが行われる。この場合には、第１キャリッジ１２０が予め設定されている副走査位置に固定されるので、第１キャリッジ１２０に搭載されている光源部１１０も所定位置に固定されることになる。

冷却部１５０は、冷却ファン１５１と、冷却ファン１５１に装着されている円筒部１５２とを備えている。円筒部１５２は、その内部が空洞であり、一カ所に直線状のスリット１５３を有している。スリット１５３は、一対の冷却板１１５，１１６の第１端部間隔Ｃｅ１の間隔を有する側の端部に対向し、光源部１１０の往復動の方向に空気を吹き出すことができる。一対の冷却板１１５，１１６は、発光部１１２の側からスリット１５３に向かって間隔が広くなる形状を有しているので、スリット１５３からの空気を効果的に取り込むことができる。これにより、一対の冷却板１１５，１１６の形状によって増速された流速の空気は、効果的に発光部１１２と銅層１１４とから熱を奪うことができる。冷却部１５０は、送風部とも呼ばれる。

冷却ファン１５１には、画像形成装置１の内部に装備されているモーター（図示せず）からＡＤＦ３０の紙送りローラ３１への駆動力伝達経路から駆動力の一部が分岐して機械的に供給されている。紙送りローラ３１は、ＡＤＦ３０を使用して画像読み取りを行って読み取りを行うときにだけ駆動される。よって、冷却ファン１５１は、ＡＤＦ３０を使用して画像読み取りを行なうときにだけ駆動されて送風することになる。これにより、冷却ファン１５１は、スリット１５３に対して光源部１１０が隣接して固定されているときにだけ駆動されることになる。この結果、特別な制御操作を行わなくても、必要なときにだけ確実に冷却ファン１５１が駆動されることになる。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、原稿台１６０を使用して画像の読み取りを行う場合には、走査における光源部１１０の往復動を利用し、一対の冷却板１１５，１１６を効果的に使用して放熱することができる。一方、ＡＤＦ３０を使用して画像読み取りを行なう場合には、この場合にだけ駆動される冷却ファン１５１が、スリット１５３に対して光源部１１０が隣接して固定されているときにだけ駆動されることになる。これにより、一対の冷却板１１５，１１６の形状によって効果的に放熱することができる。

本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態は、アルミ合金製の放熱板を使用しているが、他の材料を使用するようにしてもよい。さらに、放熱板には、たとえば熱放射シートの貼付や輻射熱を反射する遮熱塗料等を塗布するようにしてもよい。具体的には、図４に示されるように、放熱板の外部側では、熱放射シートＰ１，Ｐ６（太線部として誇張して表示）を貼付すると、効率的に熱輻射で放熱することができる。一方、放熱板の内部側では、発光部１１２と銅層１１４と対向しない領域・角度に熱放射シートＰ２〜Ｐ５（太線部として誇張して表示）を貼付すると、放熱板の中央部から両端部に伝熱され、両端部で熱輻射によって放熱することができる。これにより、放熱板から発光部１１２への逆方向の熱輻射を抑制して効果的に放熱することができる。

変形例２：上記実施形態は、原稿台とＡＤＦのいずれを使用しても原稿の読み取りが可能である構成が採用されているが、原稿台での読み取りを専用とする構成にも適用することができ、ＡＤＦでの読み取りを専用とする構成にも適用することができる。ＡＤＦでの読み取りを専用とする構成を採用する場合には、円筒部１５２を使用することなく、冷却ファン１５１を発光部基板１１３の左右に配置し、一対の冷却板１１５，１１６の構成も主走査方向に風を円滑に流す形状に変更しても良い。さらに、制御部１０は、ＡＤＦに原稿が載置されていなくても必要に応じて（たとえば異常過熱時）空回りして冷却ファン１５１を駆動させるようにしてもよい。

変形例３：上記実施形態では、一対の冷却板１１５，１１６は、光源部１１０の往復動方向Ｓと主走査方向に垂直な方向において発光部基板１１３を挟んで対向して配置されているが、必ずしも垂直である必要はなく、往復動方向Ｓと交差する方向において発光部基板１１３を挟んで対向して配置されていればよい。ただし、垂直な方向とすれば、光源部１１０の往復動時に円滑な風の流れを実現することができる。

変形例４：上記実施形態で、発光部基板には、発光部に対して熱的に結合され、放熱板として機能する銅層が埋め込まれているが、銅層に限られず、熱伝導率が高い他の材料（金属層等）を使用してもよい。また、発光部は、発光ダイオード（ＬＥＤ）に限られず、他の光源でもよい。

変形例５：上記実施形態では、冷却板は、双曲線状の形状（あるいは円弧状）を有しているが、発光部間隔が両端部間隔のいずれよりも小さければ、他の形状でもよい。たとえば折れ曲がった直線から構成される山形の形状でもよい。ただし、冷却板は、発光部間隔から両端部間隔に向かって連続的に間隔が広がるように形成されていることが好ましい。

変形例６：上記実施形態は、画像形成装置に本発明が適用されているが、専用スキャナその他の画像読取装置や画像読取装置に使用される照明装置にも本発明は適用可能である。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
２０ 画像形成部
３０ 原稿自動送り装置（ＡＤＦ）
３１ 紙送りローラ
３２ 原稿読取スリット
４０ 記憶部
１００ 画像読取部
１１０ 光源部
１１２ 発光部
１１３ 発光部基板
１１４ 銅層
１１５，１１６ 冷却板
１２０ 第１キャリッジ
１３１ 第１反射鏡
１３５ 第２反射鏡
１３６ 第３反射鏡
１３７ 第２キャリッジ
１３８ 集光レンズ
１４１ イメージセンサ
１５０ 冷却部
１５１ 冷却ファン
１５２ 円筒部
１５３ スリット
１６０ 原稿台
Ｃｅ１ 第１端部間隔
Ｃｅ２ 第２端部間隔
Ｃｍ 発光部間隔

Claims (5)

1. 往復動することによって原稿上の画像を読み取る画像読取装置に使用される照明装置であって、
   前記原稿に対して光を照射する発光部と、
   前記発光部が主走査方向に配列され、前記往復動方向に延びており、前記発光部に熱的に結合されている金属層を有している発光部基板と、
   前記往復動する方向である往復動方向と前記主走査方向とに交差する方向において前記発光部基板を挟んで対向して配置されている一対の冷却板と、
   前記一対の冷却板の外部側に貼付されている熱放射シートと、前記一対の冷却板の内部側において前記発光部と前記金属層とに対向しない領域に貼付されている熱放射シートとを備え、
   前記一対の冷却板は、前記往復動方向において前記発光部が配置されている位置の前記一対の冷却板の間隔を発光部間隔とし、前記往復動方向の方向における前記一対の冷却板の両端部の間隔を両端部間隔としたとき、前記発光部間隔が前記両端部間隔のいずれよりも小さい照明装置。
2. 画像読取装置であって、
   請求項１記載の照明装置と、
   前記照明装置を前記往復動させる走査機構と、
   前記原稿からの反射光を受光して画像信号を生成する画像信号生成部と、を備える画像読取装置。
3. 請求項２に記載の画像読取装置であって、さらに、
   原稿を自動的に搬送する原稿自動送り装置と、
   前記原稿自動送り装置に伝達される駆動力の一部を分岐して駆動される送風部と、
   前記走査機構と前記送風部とを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記原稿自動送り装置を使用して画像を読み取る場合には、前記原稿自動送り装置によって搬送される原稿の画像を読み取るために予め設定されている所定位置に前記照明装置を配置し、
   前記送風部は、前記所定位置に配置されている前記照明装置の前記一対の冷却板に向けて送風する画像読取装置。
4. 請求項３に記載の画像読取装置であって、
   前記送風部は、冷却ファンと、前記冷却ファンに装着され、内部に空洞を有し、直線状のスリットを有している円筒部とを有し、
   前記スリットは、前記一対の冷却板に対向し、前記発光部の往復動の方向に空気を吹き出すことができるように構成されている画像読取装置。
5. 画像形成装置であって、
   請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置と、
   前記画像信号生成部に基づいて印刷媒体上に画像を形成する画像形成部と、を備える画像形成装置。