JP3170404B2 - 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一般に、ガ
ラスエポキシ基板に銅箔を所定パターンに取着させて成
るプリラント基板の上面に多数の発光ダイオード素子か
ら成る発光ダイオード素子アレイを直線状に複数個、配
列搭載した発光素子搭載基板と、枠体ケーシングに棒状
のセルフフォーカシングレンズを２列に直線状に多数個
配列した長尺状レンズアレイと、ポリカーボネート樹脂
等から成るハウジングとから構成されており、ハウジン
グ内に発光素子搭載基板とレンズアレイを両者間に一定
の距離をあけて、且つレンズアレイの各セルフフォーカ
シングレンズの光軸上に発光ダイオード素子アレイの各
発光ダイオード素子が位置するようにエポキシ樹脂等か
ら成る接着剤を介して接着固定、或いはネジ止めするこ
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素子
アレイの各発光ダイオード素子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素子
が発光した光をレンズアレイを介して外部の感光体面に
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】また前記プリント基板上に配列搭載される
発光ダイオード素子アレイは一般にその内部に６４個の
発光ダイオード素子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はその３２個がプリント基板
上に搭載されることとなる。

【０００５】

【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、ハウジングに発光ダイオード
素子アレイが搭載された発光素子搭載基板をエポキシ樹
脂等の接着材を介して接着固定する際、接着剤の熱硬化
に１５０℃の熱を１時間程度印加しなければならず、接
着固定に長時間を要し、量産性に欠けるという欠点を有
していた。

【０００６】また同時に発光素子搭載基板の固定に長時
間を要することから、接着固定時に発光素子搭載基板の
位置にズレが発生し易く、発光素子搭載基板の固定位置
にズレが発生するとレンズアレイの各セルフフォーカシ
ングレンズの光軸上に発光ダイオード素子アレイの各発
光ダイオード素子が位置せず、各発光ダイオード素子が
発光した光をレンズアレイを介して外部の感光体面に良
好に結像させることが不可となる欠点も有していた。

【０００７】更に発光素子搭載基板をハウジングにネジ
止めすることによって固定した場合、ハウジング及び発
光素子搭載基板の両者に予めネジ孔を設け、両者のネジ
孔を合わせた上でネジを螺入させなければならず、発光
素子搭載基板の固定の作業性が極めて悪く、製品として
の画像装置を極めて高価とする欠点を有していた。

【０００８】また更に前記上面に複数個の発光ダイオー
ド素子アレイが直線状に配列搭載されるプリント基板は
曲げ剛性が低く、変形を生じ易いため発光ダイオード素
子アレイの各電極をプリント基板に設けた配線にボンデ
ィングワイヤを介して接続する際、ボンディング装置の
押圧力によってプリント基板が容易に変形し、ボンディ
ングワイヤを配線に強固に接続させることができなかっ
たり、画像形成装置を組み立てる際、プリント基板に外
力が印加されると該外力によってプリント基板が容易に
変形し、その結果、プリント基板上に搭載されている発
光ダイオード素子アレイに剥離を発生させたり、隣接す
る発光ダイオード素子アレイの角部が互いに接触押圧
し、各発光ダイオード素子アレイの角部にクラックや欠
け等を発生させたりするという欠点も有していた。

【０００９】更にまた前記プリント基板は低剛性で変形
し易いことから、プリント基板に外力が印加され、プリ
ント基板に変形が発生するとプリント基板上に配列搭載
されている発光ダイオード素子アレイとセルフフォーカ
シングレンズとの間に位置ズレが生じ、感光体に鮮明
で、正確な潜像を形成することができないという欠点も
有していた。

【００１０】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（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同様の欠点を有する。

【００１１】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は上部にレンズアレイが取着されたハウジ
ング内に画像素子アレイを搭載したプリント基板を、レ
ンズアレイの各セルフフォーカシングレンズの光軸上に
画像素子アレイの画像素子が位置するように簡単、且つ
短時間に固定することができ、感光体に画像品質の高い
画像を形成することができたり、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たり
することができる画像装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の画像装置は、上
部にレンズアレイが取着されたハウジング内に設けた基
準面に、画像素子アレイが搭載されたプリント基板の上
面を当接するようにした画像装置であって、前記プリン
ト基板の裏面に固着した金属部材を前記ハウジングに係
止させるとともに該金属部材でもって前記プリント基板
の上面をハウジングの基準面に押圧せしめたことを特徴
とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の画像装置によれば、プリント基板の裏
面に固着した金属部材をハウジングに係止させるととも
に該金属部材でもってプリント基板の上面をハウジング
の基準面に押圧せしめたことから、画像素子アレイをレ
ンズアレイの各セルフフォーカシングレンズの光軸上に
簡単、且つ短時間で正確に位置させることができ、これ
によ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、発光ダイオード素子の発する光を
レンズアレイを介して感光体に良好に照射させ、感光体
に鮮明で、且つ正確な潜像を形成することが可能とな
る。

【００１４】また本発明の画像装置によれば、前記プリ
ント基板の裏面には金属部材が固着されていることか
ら、プリント基板に外力印加による変形が発生しようと
してもその変形は前記金属部材の剛性によって有効に抑
止され、その結果、プリント基板は常に平坦となり、プ
リント基板の上面に複数個の画像素子アレイを、角部に
クラックや欠け等を発生することなく強固に配列搭載さ
せることができるとともに画像素子アレイの各電極をプ
リント基板に設けた配線に確実、強固に電気的接続する
ことができる。

【００１５】更に本発明の画像装置によれば、プリント
基板の外力印加による変形が該プリント基板の下面に固
着されている金属部材で有効に抑止されているためプリ
ント基板に変形が発生することは殆どなく、その結果、
プリント基板に搭載されている各画像素子アレイは常に
レンズアレイ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、各発光ダイオード素子アレイの発光ダイオー
ド素子をレンズアレイの各セルフフォーカシングレンズ
の光軸上に常に位置させるとともに各発光ダイオード素
子が発する光を感光体の表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。

【００１６】また更にこの画像装置を固体撮像素子アレ
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
用した場合、外部画像情報をレンズアレイの各セルフフ
ォーカシング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。

【００１７】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づいて詳細に説明
する。図１及び図２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 はプリント基板、2 は発光ダイオード素子アレ
イ（画像素子アレイ）、3はレンズアレイ、4 はハウジ
ングである。

【００１８】前記プリント基板1 はガラスエポキシ基板
に銅箔を所定パターンに取着させたものから成り、その
上面に複数個の発光ダイオード素子アレイ2 が直線状に
配列搭載されている。

【００１９】前記プリント基板1 は発光ダイオード素子
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に
よって製作される。

【００２０】また前記プリント基板1 上に搭載されてい
る発光ダイオード素子アレイ2 は複数個の発光ダイオー
ド素子2aから成り、該発光ダイオード素子2a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5 の表面に照射することによって感光体5 に所定の
潜像を形成する。

【００２１】尚、前記発光ダイオード素子2aとしてはＧ
ａＡｓＰ系、ＧａＰ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Ａｓ
Ｈ₃ （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ＧａＡｓＰ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。

【００２２】また前記発光ダイオード素子2a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
の発光ダイオードを一単位とした発光ダイオード素子ア
レイ2 を３２個、直線状に配列することによって２０４
８個の発光ダイオード素子2aがプリント基板1 上に配列
されている。

【００２３】更に前記発光ダイオード素子アレイ2 はそ
の上部に一定距離を隔ててレンズアレイ3 が配されてお
り、該レンズアレイ3 は発光ダイオード素子アレイ2 の
各発光ダイオード素子2aが発する光を感光体5 表面に照
射する作用を為す。

【００２４】前記レンズアレイ3 は枠状ケーシング6 内
にガラス、合成樹脂等から成る棒状のセルフフォーカシ
ングレンズ7 を２列に直線状に多数個配置した構造を有
しており、枠状ケーシング6 となるＡＢＳ樹脂やＦＲＰ
の板で棒状のセルフフォーカシングレンズ7 を２列状に
挟み込むとともにＡＢＳ樹脂やＦＲＰの板と各セルフフ
ォーカシングレンズ7 との間にシリコン樹脂を滴下し、
該樹脂を硬化させ、枠状ケーシング6 とセルフフォーカ
シングレンズ7 とをシリコン樹脂で接着させることによ
って製作される。

【００２５】前記発光ダイオード素子アレイ2 が搭載さ
れたプリント基板1 及びレンズアレイ3 はまたその両者
間に一定の距離をもたせて、且つレンズアレイ3 の各セ
ルフフォーカシングレンズ7 の光軸が発光ダイオード素
子アレイ2 の各発光ダイオード素子2a上となるようにし
て樹脂から成るハウジング4 に固定されている。

【００２６】前記ハウジング4 へのレンズアレイ3 の固
定はハウジング4 の上部にレンズアレイ3 をエポキシ樹
脂から成る接着剤を介し接着固定することによって行わ
れる。

【００２７】一方、前記ハウジング4 への発光ダイオー
ド素子アレイ2 が搭載されたプリント基板1 の固定はハ
ウジング4 の下方に基準面4aを設けておくとともにプリ
ント基板1 の裏面に金属部材8 を半田付け等により固着
しておき、ハウジング4 の基準面4aにプリント基板1 の
上面が当接するよう金属部材8 をハウジング4 に係止す
ることによって行われる。この場合、発光ダイオード素
子アレイ2 が搭載されたプリント基板1 の上面はハウジ
ング4 に設けた基準面4aに当接させることによって発光
ダイオード素子アレイ2 の各発光ダイオード素子2aをレ
ンズアレイ3 の各セルフフォーカシングレンズ7 の光軸
上に正確に位置させることができ、これによって各発光
ダイオード素子2aの発する光をレンズアレイ3 を介して
感光体5に良好に照射させ、感光体5 に鮮明で、且つ正
確な潜像を形成することが可能となる。

【００２８】また前記発光ダイオード素子アレイ2 が搭
載されたプリント基板1 はその裏面に金属部材8 が固着
されており、該金属部材8 はプリント基板1 よりも高剛
性であることからプリント基板1 をハウジング4 に固定
させる際等において、プリント基板1 に外力が印加され
てもプリント基板1 に変形が生じることは殆どなく、そ
の結果、プリント基板1 の変形に起因する発光ダイオー
ド素子アレイ2 の剥離や発光ダイオード素子アレイ2 の
角部にクラックや欠け等を発生するのが皆無となり、プ
リント基板1 の上面に複数個の発光ダイオード素子アレ
イ2 を常に強固に配列搭載させておくことが可能とな
る。

【００２９】更に前記発光ダイオード素子アレイ2 が搭
載されたプリント基板1 はその裏面に金属部材8 が固着
され、プリント基板1 の変形を金属部材8 で有効に抑止
することから、各発光ダイオード素子2aとレンズアレイ
3 との位置決めがより正確となり、発光ダイオード素子
2aの発する光をレンズアレイ3 を介して感光体5 に良好
に照射させ、感光体5 に鮮明で、且つ正確な潜像を形成
することも可能となる。尚、前記金属部材8 は例えば、
銅や表面に亜鉛メッキを施した鉄等の金属材料から成
り、銅等のインゴット( 塊) を圧延加工法や打ち抜き加
工法等、従来周知の金属加工法を採用することによって
所定形状に形成される。

【００３０】また前記金属部材8 のプリント基板下面へ
の固着は、プリント基板1 の下面に例えば、表面に半田
メッキを施した銅箔を接着しておき、これに金属部材8
を半田を介しロウ付けすることによってプリント基板1
の裏面に強固に固着される。

【００３１】更に前記金属部材8 のハウジング4 への係
止は例えば、ハウジング4 の下面に係止ピン4bを、また
金属部材8 に、図２に示す如く、係止ピン4bの径より大
きい径の領域9aと係止ピン4bの径より小さい径の領域9b
を有する係止穴9 を各々設けておき、係止ピン4bを係止
穴9 の径の大きい領域9aより挿入させるとともに径の小
さい領域9bに移行させ、係止ピン4bを係止穴9 に係止さ
せることによって行われる。この場合、ハウジング4 に
設けた係止ピン4bに金属部材8 の係止穴9 を係止させる
だけで発光ダイオード素子アレイ2 が搭載されたプリン
ト基板1 をハウジング4 の所定位置に固定できるため、
発光ダイオード素子アレイ2 の搭載されているプリント
基板1 のハウジング4 への固定を簡単、且つ短時間で行
うことができ、画像装置を製作する作業性が極めて優
れ、製品としての画像装置を安価となすこともできる。

【００３２】また更に図１に示す実施例では金属部材8
はハウジング4 の下部にのみに配したがこれを図３
（ａ）（ｂ）に示すようにハウジング4 の一方側面側、
或いは両側面側にまで延出させてもよい。特に発光ダイ
オード素子アレイ2 が搭載されているプリント基板1 に
該発光ダイオード素子アレイ2 の各発光ダイオード素子
2aを個々に選択的に発光させるための駆動用ＩＣが共に
搭載されており、且つ電子写真式プリンタ等に使用する
際、ハウジング4 の側面近傍に帯電器等が配される場合
には、駆動用ＩＣに静電気や高電圧放電ノイズなどが作
用して駆動用ＩＣに破壊を発生させることがあるが、ハ
ウジング4 の帯電器等が配される側の側面に金属部材8
を延出させておけば金属部材8 の静電遮蔽作用によって
前記駆動用ＩＣの破壊が有効に防止される。従って、前
記金属部材8 はハウジング4 の側面に静電気や高電圧ノ
イズを発生するような例えば、帯電器等が配される場合
には、その帯電器等が配されている側の側面に金属部材
8 を延出させておくことが好ましい。

【００３３】かくして本発明の画像装置によればプリン
ト基板1 上に直線状に配列された複数個の発光ダイオー
ド素子2aを外部電気信号に対応させて個々に選択的に発
光させ、該発光した光をレンズアレイ3 を介し感光体5
に照射させ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、例えば前記実施例では係止ピン
4bをハウジング4 に、係止穴9 を金属部材8 に設けた
が、これを逆としてハウジング4 に係止穴9 を、金属部
材8 に係止ピン4bを設けてもよい。

【００３５】また前記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。

【００３６】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、プリント基
板の裏面に固着した金属部材をハウジングに係止させる
とともに該金属部材でもってプリント基板の上面をハウ
ジングの基準面に押圧せしめたことから、画像素子アレ
イをレンズアレイの各セルフフォーカシングレンズの光
軸上に簡単、且つ短時間で正確に位置させることがで
き、これによ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、発光ダイオード素子の発
する光をレンズアレイを介して感光体に良好に照射さ
せ、感光体に鮮明で、且つ正確な潜像を形成することが
可能となる。

【００３７】また本発明の画像装置によれば、前記プリ
ント基板の裏面には金属部材が固着されていることか
ら、プリント基板に外力印加による変形が発生しようと
してもその変形は前記金属部材の剛性によって有効に抑
止され、その結果、プリント基板は常に平坦となり、上
面に複数個の画像素子アレイを、角部にクラックや欠け
等を発生することなく強固に配列搭載させることもでき
る。

【００３８】更に本発明の画像装置によれば、プリント
基板の外力印加による変形が該プリント基板の裏面に固
着されている金属部材で有効に抑止されているため、プ
リント基板に変形が発生することは殆どなく、その結
果、プリント基板に搭載されている各画像素子アレイは
常にレンズアレイ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、各発光ダイオード素子アレイの発光ダ
イオード素子をレンズアレイの各セルフフォーカシング
レンズの光軸上に常に位置させるとともに各発光ダイオ
ード素子が発する光を感光体の表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。

【００３９】また更にこの画像装置を固体撮像素子アレ
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
用した場合、外部画像情報をレンズアレイの各セルフフ
ォーカシング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に示す光プリンタヘッドに使用されるハウ
ジングと金属部材の係止を説明するための一部拡大平面
図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

1 ・・・プリント基板、2 ・・・発光ダイオードアレイ
（画像素子アレイ）、2a・・・発光ダイオード、3 ・・
・レンズアレイ、4 ・・・ハウジング、4a・・・基準
面、4b・・・係止ピン、6 ・・・枠状ケーシング、7 ・
・・棒状のレンズ、8 ・・・金属部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/024 - 1/036

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部にレンズアレイが取着されたハウジン
   グ内に設けた基準面に、画像素子アレイが搭載されたプ
   リント基板の上面を当接するようにした画像装置であっ
   て、 前記プリント基板の裏面に固着した金属部材を前記ハウ
   ジングに係止させるとともに該金属部材でもって前記プ
   リント基板の上面をハウジングの基準面に押圧せしめた
   ことを特徴とする画像装置。