JP2813117B2 - 画像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光プリンタヘッド等の画
像形成装置やイメージセンサ等の画像読み取り装置等に
使用される画像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像装置、例えば光プリンタヘッ
ド等の画像形成装置に使用される画像装置は通常、図４
及び図５に示すように複数個のレンズ22を所定の間隔で
直線状に配列支持したポリカーボネート等の樹脂から成
るレンズプレート21と、多数の発光ダイオード素子アレ
イ23が直線状に配列実装されたポリカーボネート等の樹
脂から成るベースペレート24とを一対の支持体25、25に
各レンズ22と各発光ダイオード素子アレイ23とが１対1
に対応するように併設固定させた構造を有しており、各
発光ダイオード素子アレイ23の各発光ダイオード素子23
a を外部電気信号に対応させて個々に選択的に発光させ
るとともに、該発光ダイオード素子23a が発光した光を
レンズ22を介して外部の感光体26面に結像させ、感光体
26に潜像を形成させることによって画像形成装置として
機能する。

【０００３】尚、前記ベースプレート24上に直線状に配
列実装される発光ダイオード素子アレイ23は一般にその
内部に64個の発光ダイオード素子23a が直線状に配列さ
れて構成されており、Ｂ４サイズの画像形成装置に使用
する場合には前記発光ダイオード素子アレイ23はその32
個が各々を各レンズに1 対1 に対応するようにしてベー
スプレート24上に載置されることとなる。

【０００４】また前記ベースプレート24上の各発光ダイ
オード素子23a はその共通電極及び個別電極が予めベー
スプレート24の上面に被着形成されている共通電極配線
及び個別電極配線に、共通電極は金属ロウ材を介して直
接共通電極配線に、個別電極はボンディングワイヤを介
して個別電極配線に各々、電気的に接続されており、ベ
ースプレート24上面の共通電極配線及び個別電極配線を
外部電気回路に接続することによって各発光ダイオード
素子23a は外部電気回路と電気的に接続されるようなっ
ている。

【０００５】更に前記レンズプレート21に支持された各
レンズ22とベースプレート24に載置された各発光ダイオ
ード素子アレイ23はその両者の位置にズレが発生すると
感光体面に結像される像ににじみや白スジ、黒スジ等を
発生して鮮明で、正確な潜像を形成することが不可とな
ることから各レンズ22と各発光ダイオード素子アレイ23
とは極めて高精度に位置合わせされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像装置においては各発光ダイオード素子23a の個
別電極がベースプレート24の個別電極配線にボンディン
グワイヤを介して接続されており、各発光ダイオード素
子23a の個別電極は数千と極めて多いことから各発光ダ
イオード素子23a の個別電極をベースプレート24の個別
電極配線に電気的接続するのに長時間が必要で、画像装
置の製造作業性が悪く、製品としての画像装置を高価と
する欠点を有してた。

【０００７】また発光ダイオード素子アレイ23が配列実
装されるベースプレート24はポリカーボネート樹脂等に
より形成されており低剛性であることからベースプレー
ト24を支持体25に固定する際や画像形成装置として使用
に供した際等において外力や熱応力が印加されると反
り、ねじれ等の変形が容易に発生し、ベースプレート24
に変形が発生するとベースプレート24上に配列実装され
ている発光ダイオード素子アレイ23とレンズプレート21
のレンズ22との間の位置ズレが生じ、感光体26面に鮮明
で正確な潜像を形成することができないという欠点を有
していた。

【０００８】更に上記従来例においては光プリンタヘッ
ド等の画像形成装置に使用される画像装置を例に採って
説明したが、固体撮像素子アレイ（ＣＣＤ素子アレイ）
を用いたイメージセンサ等の画像読み取り装置等に使用
される画像装置においてもレンズと固体撮像素子アレイ
との位置ズレに起因して固体撮像素子アレイへの外部画
像情報の結像が不均一となり、固体撮像素子アレイに画
像情報に対応した正確な電気信号を発生させることが不
可となる欠点を有していた。

【０００９】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は発光ダイオード素子が発する光をレンズ
を介して感光体面に正確に照射し、感光体に画像品質の
高い潜像を形成することができる、或いは外部画像情報
をレンズを介して固体撮像素子アレイに正確に結像さ
せ、固体撮像素子アレイに外部画像情報に対応する正確
な電気信号を発生させることができる生産性の良い画像
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は支持体に複数個
のレンズから成るレンズ部材と、多数の画像素子アレイ
を有する画像素子部材とを併設固定させて形成される画
像装置であって、前記画像素子部材は共通電極配線を有
する高剛性基板と個別電極配線を有する絶縁基板との間
に複数個の画像素子アレイを直線状に配するとともに各
画像素子アレイの共通電極を高剛性基板の共通電極配線
に接続し、個別電極を絶縁基板の個別電極配線にフリッ
プチップ接続して成り、且つ前記画像素子部材は高剛性
基板を支持体に設けた基準面に当接固定させることによ
って位置決めされていることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の画像装置によれば、各画像素子アレイ
の個別電極を絶縁基板に設けた個別電極配線にフリップ
チップ接続により電気的接続したことから各画像素子ア
レイの個別電極が数千あるとしてもその全てが絶縁基板
の個別電極配線に一度に、且つ強固に電気的接続される
こととなり、その結果、画像装置の生産性及び信頼性が
極めて優れたものとなる。

【００１２】また本発明の画像装置によれば、画像素子
アレイを高剛性基板に実装させるとともに該高剛性基板
を支持体に設けた基準面に当接固定させたことから支持
体に高剛性基板を固定する際等において高剛性基板に外
力や熱応力が印加されても高剛性基板には反りやねじれ
等の変形が発生することはなく、その結果、高剛性基板
に実装されている各画像素子アレイは常に各レンズに正
確に対向することとなる。従って、この画像装置を光プ
リンタヘッド等の画像形成装置に使用した場合、各レン
ズの中心を常に発光ダイオード素子アレイの中心に位置
させるとともに各発光ダイオード素子アレイの発光ダイ
オード素子が発する光を感光体の全面に良好に照射させ
ることが可能となり、感光体に鮮明で、正確な潜像を形
成することができる。また同時にこの画像装置をイメー
ジセンサ等の画像読み取り装置等に使用した場合、各レ
ンズと各画像素子アレイとは常に正確に対向しているこ
とから外部画像情報をレンズを介して固体撮像素子アレ
イの全面に正確に結像させることができ、固体撮像素子
アレイに外部画像情報に対応した正確な電気信号を発生
させることもできる。

【００１３】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１乃至図３は本発明の画像装置を画像形成装置と
しての光プリンタヘッドに採用した場合の一実施例を示
し、1 は画像素子部材、5 はレンズ部材、8 は支持体で
ある。

【００１４】前記画像素子部材１は高剛性基板2 と複数
個の発光ダイオード素子アレイ3 と中央部に開口を有す
る絶縁基板4 とから構成されている。

【００１５】前記画像素子部材1 の高剛性基板2 は酸化
アルミニウム質焼結体や結晶化ガラス、石英等の反りや
ねじれ等の変形を発生し難い高剛性の材料により形成さ
れており、その上面に複数個の発光ダイオード素子アレ
イ3 が直線状に配列実装されている。

【００１６】前記高剛性基板2 は発光ダイオード素子ア
レイ3 を支持する支持部材として作用し、図3 に示す如
く、高剛性基板2 の上面に予め所定パターンの共通電極
配線2aを被着形成しておくとともに該共通電極配線2aに
発光ダイオード素子アレイ3下面の共通電極31を金属ロ
ウ材を介し接合させることによって各発光ダイオード素
子アレイ3 は高剛性基板2 の上面に配列実装される。

【００１７】尚、前記高剛性基板2 は例えば、酸化アル
ミニウム質焼結体から成る場合、アルミナ、シリカ、カ
ルシア、マグネシア等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶
媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知
のドクターブレード法やカレンダロール法等を採用する
ことによってセラミックグリーンシート( セラミック生
シート) を得、しかる後、前記セラミックグリーンシー
トを所定形状に打ち抜き加工するとともに高温( 約1500
℃) で焼成することによって製作され、また共通電極配
線2aは高剛性基板2 の上面にアルミニウム等の導電性材
料を蒸着法やスパッタリング法等により所定厚みに被着
させるとともにこれをエッチング法により所定パターン
に加工し、しかる後、表面にニッケルメッキ及び金メッ
キを施すことによって高剛性基板2 の上面に被着形成さ
れる。

【００１８】また前記高剛性基板2 の上面に配列実装さ
れている発光ダイオード素子アレイ3 は複数個の発光ダ
イオード素子3aから成り、該発光ダイオード素子3aは外
部電気信号に対応して個々に選択的に発光し、発光した
光を感光体P 表面に照射することによって感光体P に画
像を形成するための潜像を形成する。

【００１９】前記発光ダイオード素子3aはGaAsP 系、Ga
P 系の発光ダイオードが使用され、例えば、GaAsP 系の
発光ダイオードの場合には、まずGaAsの基板を炉中にて
高温に加熱するとともにAsH ₃ ( アルシン) とPH₃ ( ホ
スヒン) とGa( ガリウム) を適量に含むガスを接触させ
て基板表面にn 型半導体のGaAsP(ガリウムー砒素ーリ
ン) の単結晶を成長させ、次にGaAsP 単結晶表面にSi₃
N ₄ ( 窒化シリコン) の窓付膜を被着させるとともに該
窓部にZn( 亜鉛) のガスをさらし、n 型半導体のGaAsP
単結晶の一部にZnを拡散させてp 型半導体を形成し、pn
接合をもたすことによって形成される。

【００２０】尚、前記発光ダイオード素子3aはＢ４サイ
ズの光プリンタヘッドの場合、2048個(1mm当たり8 個)
が直線状に配列されており、具体的には64個の発光ダイ
オード素子3aを一単位とした発光ダイオード素子アレイ
3 を32個、直線状に配列することによって2048個の発光
ダイオード素子3aが高剛性基板2 上に配列されている。

【００２１】また前記発光ダイオード素子アレイ3 の上
面には、例えばガラスエポキシ樹脂等のプラスチックか
ら成り、中央部に開口を有し、下面に個別電極配線4aが
被着された絶縁基板4 が接合固定されている。

【００２２】前記絶縁基板4 は各発光ダイオード素子3a
の個別電極32を外部電気回路に電気的に接続する作用を
為し、図3 に示す如く、絶縁基板4 の下面に被着させた
個別電極配線4aに各発光ダイオード素子3aの個別電極32
をフリップチップ接続、具体的には各発光ダイオード素
子アレイ3 の上面に絶縁基板4 を、該発光ダイオード素
子アレイ3 に設けた各発光ダイオード素子3aの個別電極
32と絶縁基板4 下面に被着させた個別電極配線4aとが間
に半田バンプを挟み対向するようにして載置させ、しか
る後、前記半田バンプを加熱溶融させ、各発光ダイオー
ド素子3aの個別電極32と絶縁基板4 の個別電極配線4aと
を半田接合することによって各発光ダイオード素子3aの
個別電極32は外部電気回路に接続される絶縁基板4 の個
別電極配線4aに電気的に接続されることとなる。この場
合、各発光ダイオード素子3aの個別電極32はその総数が
数千と多いもののその全てが絶縁基板4 の下面に被着さ
せた個別電極配線4aに一度に、且つ強固に電気的接続さ
れることとなり、その結果、画像装置の生産性及び信頼
性が極めて優れたものとなる。

【００２３】尚、前記ガラスエポキシ樹脂等から成る絶
縁基板4 は例えば、ガラス繊維中にゾル状としたエポキ
シ樹脂を流し込み、しかる後、前記エポキシ樹脂を熱硬
化させることよって製作され、また個別電極配線4aは、
高剛性基板2 の上面に設けた共通電極配線2aと同じ材
料、同じ方法を採用することによって絶縁基板4 の下面
に被着形成される。

【００２４】また前記絶縁基板4 の中央部に設けた開口
は各発光ダイオード素子3aが発する光を後述するレンズ
部材5 側に透過させる作用を為し、絶縁基板4 に従来周
知の穴あけ加工を施すことによって絶縁基板4 の中央部
に所定形状に形成される。

【００２５】更に前記高剛性基板2 、発光ダイオード素
子アレイ3 及び絶縁基板4 から成る画像素子部材1 はそ
の上部に一定距離を隔ててレンズ部材5 が併設されてい
る。

【００２６】前記レンズ部材5 は複数個の穴6aが直線状
に配列形成されているレンズプレート6 と複数個のレン
ズ7 とから成り、レンズプレート6 に設けた穴6aにレン
ズ7を当接させるとともに接着剤を介し接着固定するこ
とによって形成されている。

【００２７】前記レンズ部材5 のレンズプレート6 は上
面に複数個のレンズ7 を所定の間隔で支持する支持部材
として作用し、また穴6aは発光ダイオード素子アレイ3
の各発光ダイオード素子3aが発する光をレンズ7 へ透過
させる作用を為す。

【００２８】前記レンズプレート6 は、例えば結晶化ガ
ラスや石英等の発光ダイオード素子アレイ3 が実装され
る高剛性基板2 と同じ材質で形成されており、レンズプ
レート6 を高剛性基板2 と同じ材質で形成しておくと画
像形成装置として使用に供した際、レンズプレート6 と
高剛性基板2 の両者に熱が印加されてもレンズプレート
6 と高剛性基板2 とは略同一の量だけ熱膨張してレンズ
プレート6 に支持されている各レンズ7 と高剛性基板2
に実装されている各発光ダイオード素子アレイ3 との間
に位置ズレが発生することはなく、その結果、各発光ダ
イオード素子3aが発する光はレンズ7 を介して感光体P
面に正確、且つ鮮明に結像し、感光体Pにより高品質の
潜像を形成させることが可能となる。

【００２９】また前記レンズプレート6 に支持された各
レンズ7 は各発光ダイオード素子3aが発する光を感光体
P 面に照射させる作用を為し、アクリル樹脂やポリカー
ボネート樹脂等の透明樹脂、或いはガラス等の透明無機
物で形成されたレンズが好適に使用される。

【００３０】尚、前記各レンズ7 はその外表面の一部を
レンズプレート6 にエポキシ樹脂系の弾性接着剤を介し
接着することによってレンズプレート6 に所定間隔で直
線状に接着される。

【００３１】更に前記画像素子部材1 及びレンズ部材5
はその各々を一対の支持体8 、8 に固定させることによ
って各発光ダイオード素子アレイ3 と各レンズ7 とが所
定距離を隔てて1 対1 に対応するように併設されてい
る。

【００３２】前記一対の支持体8 、8 はその上部に第 1
の基準面8aを、下部に第2 の基準面8bを有しており、支
持体8 の第1 基準面8aにレンズ部材5 のレンズプレート
6 を、支持体8 の第2 基準面8bに画像素子部材1 の高剛
性基板2 を当接固定させることによって各発光ダイオー
ド素子アレイ3 と各レンズ7 とは間に所定距離を隔てて
1 対1 に対応するようになっている。この場合、支持体
8 への画像素子部材1の固定が支持体8 の第2 基準面8b
に変形を発生し難い高剛性基板2 を当接させることによ
って行われていることから固定等において高剛性基板2
に外力や熱応力が印加されても高剛性基板2 には反りや
ねじれ等の変形が発生することはなく、その結果、高剛
性基板2 に実装されている各発光ダイオード素子アレイ
3 を常に各レンズ7 に正確に対向させることができる。

【００３３】かくして、本発明の画像装置によれば画像
素子部材1 の各発光ダイオード素子3aに所定の電力を印
加して各発光ダイオード素子3aを個別に選択的に発光さ
せ、該各発光ダイオード素子3aが発光した光をレンズ部
材5 のレンズ7 を介して外部の感光体P 面に結像させ、
感光体P に所定の潜像を形成することによって画像形成
装置として機能する。

【００３４】尚、本発明は上述の実施例に限定されもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能であり、例えば画像素子部材1 とレンズ部
材5との間で、且つ隣接する発光ダイオード素子アレイ3
間に遮光板9 を配しておくと、各発光ダイオード素子
アレイ3 の発光ダイオード素子3aが発する光は隣接する
発光ダイオード素子アレイ3 側に漏れようとしてもその
漏れは前記遮光板9 で完全に遮断され、その結果、各発
光ダイオード素子アレイ3 の発光ダイオード素子3aが発
する光はそれに1 対1 で対応するレンズ7 を介してのみ
感光体P に照射結像され、感光体P には不要な光の照射
によるにじみ等が皆無となって、極めて鮮明な潜像を形
成することが可能となる。従って、前記画像素子部材1
とレンズ部材5 との間で、且つ隣接する発光ダイオード
素子アレイ3 間には遮光板9 を配しておくことが好まし
い。

【００３５】また上述の実施例ではレンズ部材5 として
複数個の穴6aが直線状に配列形成されているレンズプレ
ート6 に複数個のレンズ7 を接着固定させたものを使用
したが、これを棒状セルフフォーカシングレンズを多数
配列させた、所謂、セルフォックレンズに変えてもよ
い。

【００３６】更に上述の実施例では画像素子部材1 の個
別電極配線4aが被着された絶縁基板4 をガラスエポキシ
樹脂で形成したが、これをガラス等の透明無機物やアク
リル樹脂等の透明プラスチックで形成してもよい。この
場合、絶縁基板4 自体が透明となることから絶縁基板4
に発光ダイオード素子3aの発した光をレンズ部材5 側へ
透過させるための開口を設ける必要はない。

【００３７】また更に上述の実施例では光プリンタヘッ
ド等の画像形成装置に使用する場合を例に採って説明し
たが、発光ダイオード素子アレイを固体撮像素子アレイ
に変えてイメージセンサ等の画像読み取り装置にも使用
可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、各画像素子
アレイの個別電極を絶縁基板に設けた個別電極配線にフ
リップチップ接続により電気的接続したことから各画像
素子アレイの個別電極が数千あるとしてもその全てが絶
縁基板の個別電極配線に一度に、且つ強固に電気的接続
されることとなり、その結果、画像装置の生産性及び信
頼性が極めて優れたものとなる。

【００３９】また本発明の画像装置によれば、画像素子
アレイを高剛性基板に実装させるとともに該高剛性基板
を支持体に設けた基準面に当接固定させたことから支持
体に高剛性基板を固定する際等において高剛性基板に外
力や熱応力が印加されても高剛性基板には反りやねじれ
等の変形が発生することはなく、その結果、高剛性基板
に実装されている各画像素子アレイは常に各レンズに正
確に対向することとなる。従って、この画像装置を光プ
リンタヘッド等の画像形成装置に使用した場合、各レン
ズの中心を常に発光ダイオード素子アレイの中心に位置
させるとともに各発光ダイオード素子アレイの発光ダイ
オード素子が発する光を感光体の全面に良好に照射させ
ることが可能となり、感光体に鮮明で、正確な潜像を形
成することができる。また同時にこの画像装置をイメー
ジセンサ等の画像読み取り装置等に使用した場合、各レ
ンズと各画像素子アレイとは常に正確に対向しているこ
とから外部画像情報をレンズを介して固体撮像素子アレ
イの全面に正確に結像させることができ、固体撮像素子
アレイに外部画像情報に対応した正確な電気信号を発生
させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像装置を画像形成装置としての光プ
リンタヘッドに採用した場合の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】図１のＸーＸ線断面図である。

【図３】図１に示す画像装置の画像素子部材を説明する
ための要部拡大断面図である。

【図４】従来の画像装置の断面図である。

【図５】図４のＹーＹ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・・画像素子部材 ２・・・・高剛性基板 ２ａ・・・共通電極配線 ３・・・・発光ダイオード素子アレイ ３ａ・・・発光ダイオード素子 ４・・・・絶縁基板 ４ａ・・・個別電極配線 ５・・・・レンズ部材 ６・・・・レンズプレート ７・・・・レンズ ３１・・・共通電極 ３２・・・個別電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/02 H01L 33/00 H01L 27/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持体に複数個のレンズから成るレンズ部
   材と、多数の画像素子アレイを有する画像素子部材とを
   併設固定させて形成される画像装置であって、前記画像
   素子部材は共通電極配線を有する高剛性基板と個別電極
   配線を有する絶縁基板との間に複数個の画像素子アレイ
   を直線状に配するとともに各画像素子アレイの共通電極
   を高剛性基板の共通電極配線に接続し、個別電極を絶縁
   基板の個別電極配線にフリップチップ接続して成り、且
   つ前記画像素子部材は高剛性基板を支持体に設けた基準
   面に当接固定させることによって位置決めされているこ
   とを特徴とする画像装置。