JP2866519B2 - 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の改良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図２に示す
ように、ガラスやアルミナセラミックス等の電気絶縁材
料から成り、その上面に複数個の発光ダイオードから成
る発光ダイオードアレイ12が直線状に複数個、配列搭載
された発光素子搭載基板11と、ガラス繊維強化プラスチ
ック等から成る一つの支持部材15に複数個のレンズ14を
直線状に配列固定した光学部材13とから構成されてお
り、発光素子搭載基板11の発光ダイオードアレイ12が搭
載されている面側に光学部材13を、該光学部材13の各レ
ンズ14が発光ダイオードアレイ12の個々と所定間隔を持
って対向するように配するとともに光学部材13の両端に
位置する支持部材15を発光素子搭載基板11にエポキシ樹
脂等から成る接着剤16を介し接着固定することによって
製作されている。

【０００３】尚、かかる画像装置は発光ダイオードアレ
イ12の各発光ダイオードに外部電気信号に対応させて個
々に選択的に発光させ、該各発光ダイオードが発光した
光をレンズ14を介して外部の感光体面に照射、結像さ
せ、感光体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。

【０００４】

【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、光学部材13がガラス繊維強化
プラスチック等から成る一つの支持部材15に複数個のレ
ンズ14を直線状に配列固定することによって形成されて
おり、長尺状で中央部が撓み易い。そのためこの光学部
材13を該光学部材13の両端に位置する支持部材15を発光
素子搭載基板11にエポキシ樹脂から成る接着剤16を介し
接着することによって発光ダイオードアレイ12が搭載さ
れた発光素子搭載基板11上に固定した場合、前記光学部
材13はその中央部の撓みに起因して反りが生じ、その結
果、光学部材13の両端に位置するレンズと中央部に位置
するレンズとでは発光ダイオードアレイ12との距離に40
0 μｍ程度のバラツキが発生し、発光素子搭載基板11上
の各発光ダイオードの発する全ての光をレンズ14を介し
て外部の感光体に均一、且つ鮮明に照射させるのが不可
となり、感光体に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。

【０００５】尚、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
ても同様の原因によっ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、不鮮明となり、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
のが不可となる欠点を有していた。

【０００６】

【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が発する光をレンズを介
して感光体に正確に照射し、感光体に画像品質が高い画
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画像装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像装置は、平
板状透明基板の下面に、受発光面が透明基板側に位置す
るように複数個の受発光素子アレイを直線状に配列搭載
するとともに前記透明基板の上面にレンズを保持する遮
光性の筒状支持部材を複数個、列状に並べてこれらを一
体的に形成した光学部材を、各レンズが対応する受発光
素子アレイ上に配置され、且つ各筒状支持部材の下端を
透明基板の上面に当接して固定してなることを特徴とす
るものである。

【０００８】

【作用】本発明の画像装置によれば、レンズを保持する
遮光性の筒状支持部材を複数個、列状に並べて一体的に
形成した光学部材を、受発光素子アレイが搭載された透
明基板の上面に、各レンズが対応する受発光素子アレイ
上に配置され、且つ各筒状支持部材の下端を透明基板の
上面に当接して固定させたことから、各レンズと受発光
素子アレイとの間の距離は全て均等となり、その結果、
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、発光ダイオードの発する全ての光をレンズ
を介して感光体に均一に照射結像させることが可能とな
って感光体に鮮明で、正確な潜像を形成することができ
る。

【０００９】また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、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ること
が可能となり、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。

【００１０】

【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
透明基板、２は発光ダイオードアレイ、３はレンズ部材
である。

【００１１】前記透明基板１はガラス等の透光性で、且
つ電気絶縁性の材料から成り、その下面に複数個の発光
ダイオードアレイ２がその発光面を透明基板１側として
直線状に配列搭載されている。

【００１２】前記透明基板１は発光ダイオードアレイ２
を支持する支持部材としての作用を為し、例えば、酸化
珪素72.0重量％、酸化ナトリウム14.0重量％、酸化カリ
ウム9.0 重量％、酸化マグネシウム3.3 重量％、及び酸
化アルミニウム1.5 重量％から成るガラス成分粉末を高
温で加熱溶融させることによって平板状のガラス板を形
成し、次に前記ガラス板の表面に酸化珪素を被着させる
とともにこれを高温で焼き付けることによって製作され
る。

【００１３】また前記透明基板１の下面にはアルミニウ
ムや銅等から成る電気配線４が従来周知の蒸着法やスパ
ッタリング法及びフォトリソグラフィ技術を採用するこ
とによって所定パターンに被着されており、該電気配線
４に発光ダイオードアレイ２の各電極を半田等のロウ材
を介し接合させることによって発光ダイオードアレイ２
は透明基板１の下面に搭載される。

【００１４】尚、前記各発光ダイオードアレイ２の透明
基板１への搭載はバンプ接続方法によって行われ、具体
的には発光ダイオードアレイ２の電極に予め半田や錫か
ら成るバンプを形成し、次に前記バンプを透明基板１に
設けた電気配線４に当接するようにして発光ダイオード
アレイ２を透明基板１上に載置させ、最後に前記バンプ
を約200 ℃の温度に加熱し溶融させ、発光ダイオードア
レイ２の電極と透明基板１の電気配線４とを接合させる
ことによって行われる。この場合、発光ダイオードアレ
イ２の全ての電極は透明基板１に設けた電気配線４に一
度に接合され、発光ダイオードアレイ２の電極と透明基
板１に設けた電気配線４との電気的接続の作業性が大幅
に向上するとともに発光ダイオードアレイ２と透明基板
１との対向距離が全て均一となる。またバンプの自動位
置決め法を採用すれば、透明基板１上に発光ダイオード
アレイ２を載置するだけで発光ダイオードアレイ２の電
極と透明基板１の電気配線４とを当接させることがで
き、これによっても発光ダイオードアレイ２の透明基板
下面への搭載の作業性が良好となる。

【００１５】また前記透明基板１の下面に搭載されてい
る発光ダイオードアレイ２は複数個の発光ダイオードか
ら成り、該発光ダイオードは外部電気信号に対応して個
々に選択的に発光し、発光した光を透明基板１を通過さ
せ感光体表面に照射することによって感光体に画像を形
成するための潜像を形成する。

【００１６】前記発光ダイオードは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ＡｓＨ₃ （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−砒素−リン）の単結晶を成長させ、次にＧ
ａＡｓＰ単結晶表面にＳｉ₃ Ｎ₄ （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。

【００１７】また前記発光ダイオードはＢ４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を一単
位とした発光ダイオードアレイ２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が透明基板１
の下面に配列されている。

【００１８】前記発光ダイオードアレイ２が配列搭載さ
れている透明基板１の上面側、即ち発光ダイオードアレ
イ２が搭載されている面と反対の面側には、複数個のレ
ンズ５を保持する光学部材３が固定されている。

【００１９】前記光学部材３の各レンズ５は、対応する
発光ダイオードアレイ２に一定距離隔てて対向するよう
にして配置されており、これらのレンズ５によって各発
光ダイオードアレイ２の各発光ダイオードが発する光を
外部の感光体に照射結像させ、感光体に潜像を形成させ
るようになっている。

【００２０】また前記光学部材３は、レンズ５を保持す
る遮光性の筒状支持部材６を複数個、列状に並べるとと
もにこれら筒状支持部材６を一体的に形成した構造を有
しており、各筒状支持部材６の下端を隣接する発光ダイ
オードアレイ間で透明基板１の上面に当接させた状態で
固定されている。

【００２１】前記筒状支持部材６はレンズ５の両端を支
持することによってレンズ５を筒状支持部材６内の所定
位置に位置決めするとともに、レンズ５と発光ダイオー
ドアレイ２との間の距離を一定に保つ作用を為し、これ
によって光学部材３の各筒状支持部材６内で保持されて
いるレンズ５と発光ダイオードアレイ２との間の距離は
全て均一となり、その結果、各発光ダイオードアレイ２
の発光ダイオードが発する光は各筒状支持部材６内のレ
ンズ５を介して外部の感光体に均一、且つ鮮明に照射さ
せることが可能となり、感光体に正確な潜像を形成する
ことができる。

【００２２】また前記光学部材３は各筒状支持部材６の
下端を隣接する発光ダイオードアレイ間で透明基板１の
上面に当接させているため、透明基板１の上面とレンズ
５との間は遮光性の筒状支持部材６で完全に遮蔽される
こととなり、その結果、各レンズ５に外部から不要な光
が入射されるのを皆無として、外部の感光体ににじみ等
の発生がない極めて鮮明な潜像を形成することが可能と
なる。

【００２３】尚、前記光学部材３の各レンズ５は、ガラ
ス、樹脂等の透明球面体や透明非球面体から成り、例え
ば焦点距離(f.l.)がf.l.＝3.429mm のものが好適に使用
される。

【００２４】また前記筒状支持部材６は、例えばガラス
繊維強化プラスチック等から成り、該各筒状支持部材６
の底面（下端）を透明基板１の上面にエポキシ樹脂等の
接着剤を介し接着することによって透明基板１に固定さ
れる。

【００２５】かくして本発明の画像装置は透明基板１の
下面に直線状に配列された発光ダイオードアレイ２の各
発光ダイオードを外部電気信号に対応させて個々に選択
的に発光させ、該発光した光を透明基板１を通過させる
とともに光学部材３のレンズ５を介し外部の感光体に照
射結像させることによって画像形成装置として機能す
る。

【００２６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
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。

【００２７】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、レンズを保
持する遮光性の筒状支持部材を複数個、列状に並べて一
体的に形成した光学部材を、受発光素子アレイが搭載さ
れた透明基板の上面に、各レンズが対応する受発光素子
アレイ上に配置され、且つ各筒状支持部材の下端を透明
基板の上面に当接して固定させたことから、各レンズと
受発光素子アレイとの間の距離は全て均等となり、その
結果、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、発光ダイオードの発する全ての光を
レンズを介して感光体に均一に照射結像させることが可
能となって感光体に鮮明で、正確な潜像を形成すること
ができる。

【００２８】また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、外部画像情報をレン
ズ部材のレンズを介して固体撮像素子アレイに正確に結
像させることが可能となり、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】従来の画像装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・透明基板、２・・・発光ダイオードアレイ、３
・・・光学部材、５・・・レンズ、６・・・筒状支持部
材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状透明基板の下面に、受発光面が透明
   基板側に位置するように複数個の受発光素子アレイを直
   線状に配列搭載するとともに前記透明基板の上面にレン
   ズを保持する遮光性の筒状支持部材を複数個、列状に並
   べてこれらを一体的に形成した光学部材を、各レンズが
   対応する受発光素子アレイ上に配置され、且つ各筒状支
   持部材の下端を透明基板の上面に当接して固定してなる
   画像装置。