JP3512229B2 - 画像装置 - Google Patents

画像装置

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JP3512229B2
JP3512229B2 JP11361994A JP11361994A JP3512229B2 JP 3512229 B2 JP3512229 B2 JP 3512229B2 JP 11361994 A JP11361994 A JP 11361994A JP 11361994 A JP11361994 A JP 11361994A JP 3512229 B2 JP3512229 B2 JP 3512229B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】この発明は、LEDヘッドやプラズ
マヘッド,イメージセンサ等の画像装置に関する。
【0002】
【従来技術】画像装置での光路にミラーを設けて、光路
を例えば90度曲げることが提案されている。このよう
にすることには2つの意味があり、一つは光路を長くし
焦点距離の長いレンズを用いることである。即ち光路を
長くしレンズの焦点距離を長くすると、発光アレイもし
くは受光アレイとレンズ間の光路長や、レンズと感光体
や原稿面との光路長が変動しても、結像性能への影響が
小さくなる。このため多少の誤差があっても画像への影
響が小さくなり、画像装置の組立精度への要求を下げる
ことができる。今一つの意味は、画像装置の正面幅を小
さくすることにある。基板に発光アレイもしくは受光ア
レイを搭載し、ミラーを用いずにレンズを配置すると、
画像装置の正面幅(横幅)は基板の幅で定まることにな
る。そして例えば小形のファクシミリや小形のプリンタ
等のためには、画像装置の正面幅を小さくすることが重
要である。
【0003】しかし画像装置にミラーを設けると、ミラ
ーの位置決めが重要である。例えばミラーの角度が不適
切であると所定の位置に結像せず、またミラーとレンズ
や発光アレイもしくは受光アレイとの距離が狂うと、焦
点性能が低下する。そこでミラーを設けると、ミラーの
位置決めという新たな課題が生じる。
【0004】
【発明の課題】この発明の課題は、以下の点にある。 1) ミラーと基板を一体にし、ミラーの位置決めを不要
にし、またミラーの角度調整を不要にする(請求項
1), 2) ミラーなどを用いて画像装置の正面幅を小さくし、
かつ焦点距離の長いレンズを用いることができるように
して、結像性能を向上させる(請求項1)。 3) レンズアレイの位置決めを正確かつ容易にする(請
求項2)。
【0005】
【発明の構成】この発明は、透明基板上に配線を設け
て、発光アレイもしくは受光アレイを該配線にフリップ
チップ接続した画像装置において、透明基板を第1の基
板と第2の基板の2枚の基板で構成し、第1の基板の一
方の主面上に配線を設けて発光アレイもしくは受光アレ
イを該配線にフリップチップ接続し、第2の基板の端面
を斜めに形成して該端面上にミラーを設け、かつ第2の
基板の端面上のミラーが発光アレイもしくは受光アレイ
の光路に現れるように、第1の基板と第2の基板の端面
をずらせて第1の基板の他方の主面に第2の基板の一方
の主面を結合したことを特徴とする(請求項1)。
【0006】好ましくは、前記基板のミラーを設けた側
の端面と反対側の端面に、レンズアレイを突き当てて固
定する(請求項2)。
【0007】
【発明の作用】この発明では、透明基板にフリップチッ
プ接続した発光アレイもしくは受光アレイの光路は透明
基板を通り、ミラーで例えば90度曲げられる。このよ
うなことが可能なのは、透明基板を用い、フリップチッ
プ接続するからである。ミラーで光路を例えば90度曲
げるので、画像装置の正面幅は基板の幅よりも厚さで定
まるようになり、画像装置の正面幅が減少する。そして
ミラーを用いると光路長を延ばして、焦点距離の長いレ
ンズを用いることができ、結像性能が向上する。この発
明ではミラーは基板と一体で、ミラーの位置決めは不要
である。またミラーの向きは基板端面の傾きで決まり、
ミラーの向きを調整する必要もない(請求項1)。
【0008】この発明では、基板の合計厚さをさらに小
さくし、画像装置の正面幅を小さくすることができる。
ミラーは発光アレイもしくは受光アレイの下部になけれ
ばならないため、例えばミラーの角度を45度とする
と、基板の厚さは発光アレイもしくは受光アレイの配線
幅で定まり、例えば発光アレイもしくは受光アレイから
みたミラー側の端面側の配線幅がWであると、基板の厚
さもW以上となる。ところが透明基板を2枚の基板で構
成し、2枚目の基板にミラーを設けて、これを1枚目の
基板に対してずらせて配置すると、基板の合計厚さが小
さくなる。そして基板幅は、ほぼ2枚目の基板を1枚目
の基板に対してずらせて配置した距離だけ、小さくな
る。
【0009】請求項2のようにすると、基板の端面でレ
ンズアレイを位置決めすることができ、レンズアレイの
位置決めが正確かつ容易になる。
【0010】
【参考例】図1〜図4にLEDヘッドを例に、実施例の
基礎となる参考例を示し、図1,図2には基板の構造
を、図3には参考例の2層配線の詳細を、図4にはLE
Dヘッド全体の構造を示す。参考例でも用いたLEDア
レイに変えて他の発光アレイを用いれば、他の画像形成
装置が得られ、受光アレイを用いればイメージセンサと
なる。参考例の特徴は図1〜図3の2層配線と、図1,
図4の透明基板とミラーとの組み合せにあり、発光アレ
イもしくは受光アレイ自体にはない。そして発光アレイ
もしくは受光アレイの種類を変えても、 1) 透明基板の端面を斜めにカットしてミラーを形成
し、画像装置の正面幅(横幅)を小さくするとともに、
透明基板を光路として光路長を長くし、焦点距離の長い
レンズを用いられるようにする、 2) 発光アレイもしくは受光アレイをフリップチップ接
続すると光は透明基板中を進み、ミラーと透明基板との
組み合せを活かすことができる、 3) 透明基板に多層の配線を施し、発光アレイもしくは
受光アレイへの配線を容易にする、 4) 多層配線は樹脂膜により透明基板と分離し、基板か
らの汚染を防止し、安価な基板でも用いられるようにす
るとの、参考例の基本的作用は変わらない。また参考例
では透明基板上の2層配線を示したが、これは多層配線
の例で、3層以上の配線でも良い。
【0011】図1,図2において、2は基板で配線を含
めた基板全体との意味で用い、4は透明基板で、透明ガ
ラスや、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明プラスチ
ックを用いる。透明基板4は後述のように感光シートで
配線から遮断するので、ガラスを用いる場合、ほう硅酸
ガラスや石英ガラス等の高純度の基板を用いる必要はな
く、例えばソーダガラス等の不純物の多い基板でも良
く、表面洗浄を施して表面に析出したソーダ分(特にそ
のNaイオン)を除くだけでよい。透明基板4にソーダ
ガラスを用いると、安価で、表面の平滑性が高いため形
状精度の高い基板が得られ、熱膨張率が小さいため温度
変動による結像性能の変化が小さく、耐熱性が高いため
フリップチップ接続時の変形が少ない。透明基板4の厚
さは、例えば1〜10mm程度とし、好ましくは3〜1
0mm,より好ましくは5〜10mmとする。
【0012】6はミラーで、透明基板4の端面を斜めに
カットし、例えば透明基板4の主面に対して端面を45
度にカットし、ここに真空蒸着等でアルミニウム膜や銀
膜等のミラーを設けたものである。ミラー6の膜厚は例
えば0.2μm〜3μm程度とする。
【0013】透明基板4の一方の主面にはビアシート
(via sheet)8,10を用いて2層の配線を施し、各
ビアシート8,10は接着剤層及び感光性樹脂のシート
と銅箔等の配線からなり、感光シートは参考例の状態で
は露光して硬化済みである。12はビアシート8に設け
た1層目の配線、14はビアシート10に設けた2層目
の配線で、16,18はそれぞれの露光後の感光シート
である。2層目のビアシート10にはビアホール(via
hole)20を設けて、この部分にメッキ等を施すことに
より層間接続用のスルーホールとし、配線12,14を
接続する。22はビアシート8,10に設けた光透過窓
で、長尺のスリット状の開口である。感光シート16,
18が用いる光の波長に対して透明な時は、光透過窓2
2は不要である。ただし不透明な感光シート16,18
を用い、光透過窓22を設けることは、後述のLEDア
レイからの発光ビームを絞り、不要な光を除いて迷光を
事前に除去する効果がある。
【0014】24はLEDアレイで、その個数は例えば
40個、26はその発光体で、1個のLEDアレイ24
当たり例えば64個設ける。28はフリップチップ接続
用のバンプで、例えば2層目の配線14に設けて、LE
Dアレイ24側の電極パッドにフリップチップ接続す
る。バンプ28はLEDアレイ24に設けても良い。3
0はカソード駆動ICで、LEDアレイ24のカソード
(共通電極)を駆動するためのICである。
【0015】透明基板4に参考例のようにガラスを用い
ると、感光シート16,18と透明基板4の熱膨張率が
異なり、感光シート16,18のために温度変化によっ
て透明基板4が反る可能性がある。そこで透明基板4の
反対側の主面にビアシート32,34を設け、ビアシー
ト8,10と透明基板4に関して対称に配置し、熱変形
を防止する。参考例ではビアシート32,34に、ビア
シート8,10と同じものを用いた。なお透明基板4に
プラスチックを用いる場合、感光シート16,18と熱
膨張率が近いので、ビアシート32,34は不要であ
る。また感光シート16,18と熱膨張係数が近いガラ
スを透明基板4に用いる場合も、ビアシート32,34
は設けなくても良い。ビアシート32,34の役割は、
ビアシート8,10からの熱応力とほぼ同じ熱応力を、
透明基板4の反対側の主面から作用させて熱応力を補償
し、熱変形を防止することである。ビアシート32,3
4は、ビアシート8,10からの熱応力と逆向きの熱応
力を及ぼすための熱応力補償膜である。この作用が得ら
れる範囲でビアシート32,34を他のものに代えても
良い。例えば1層の補償用の感光シートをビアシート3
2,34の替わりに用い、生じる熱応力がビアシート
8,10からの合計の熱応力とほぼつり合うようにすれ
ば良い。
【0016】図3に、2層の配線12,14の構造を示
す。2層目の配線14では、40個のLEDアレイ24
−1〜24−40の列の両側にU字状のデータバス40
を設け、データバス40はLEDアレイ24の2個単位
で構成し、そのビット数は32ビットとし、LEDアレ
イ24−1〜24−40の列の上下のデータバス40,
40でアレイ24に必要な64ビットの信号を供給す
る。またデータバス40の各個別配線は両端がフリップ
チップバンプ28で終わり、LEDアレイ24に接続し
てある。42は共通電極配線で、カソード駆動IC30
側で、データバス40,40間の隙間に配置する。44
はカソードドライブ配線で、カソード駆動IC30の駆
動用の配線である。
【0017】1層目の配線12に移ると、50はアノー
ド駆動IC、52はコネクタ、54,56,58は各々
配線である。各配線54,56,58はビアホール20
を介してデータバス40,40やカソードドライブ配線
44,共通電極配線42に接続し、図にはビアホール2
0の一部のみを示す。LEDアレイ24の列の上側のデ
ータバス40は配線54を介して相互に接続し、また両
端のアノード駆動IC50,50に接続する。このこと
はLEDアレイ24の列の下側のデータバス40につい
ても同様で、カソードドライブ配線44は配線56を介
してコネクタ52やアノード駆動IC50,50に接続
する。光透過窓22に沿った配線58は、ビアホール2
0を介して共通電極配線42に接続し、データバス40
とは感光シート18で絶縁し、1個のLEDアレイ24
当たり両端の2箇所に共通電極用のバンプを設け両端で
フリップチップ接続し、共通電極と各発光体26間のイ
ンピーダンスを一定にする。
【0018】光透過窓22は図3に示すように、発光体
26の列に面した位置にあり、スリット状でその幅は例
えば50〜150μm程度とする。光透過窓22は発光
体26の図2方向の幅(副走査方向の幅)よりもやや広
い幅とし、例えば発光体26の幅を10〜20μmずつ
両側に拡大した幅とする。バンプ28は光透過窓22か
ら10〜20μm程度外側に設け、LEDアレイ24の
幅が増加するのを防ぐ。
【0019】参考例の製造方法を示すと、透明基板4の
端面を45度にカットし、研磨後に多数蒸着槽にセット
して、アルミニウム蒸着を施しミラー6を形成する。次
に透明基板4を洗浄し、表面のNaイオン等を除く。次
に透明基板4の主面に感光シート16と配線12とから
成るビアシート8を貼着する。ビアシートは一般に銅箔
等の金属膜上に未露光の感光シートを積層したもので、
感光シートは加熱すると接着特性を持ち、透明基板4に
容易に貼付けることができる。この後光透過窓22部分
の感光シート16を露光し、現像して除去する。1層目
の処理が終ると、2層目のビアシート10を貼付け、同
様にして2層目の配線14を設けると共に、光透過窓を
2層目の感光シート18に設け、かつビアホール20を
形成する。そしてビアホール20以外の部分をマスクし
ながら、ビアホール20に銅メッキ等を施し、配線1
2,14を接続する。2層の配線が完成すると、例えば
データバス40の先端のパッドと共通電極配線42の先
端のパッドにLEDアレイ24、駆動IC30,50に
設けたバンプ28でフリップチップ接続する。この後、
基板4の裏面にビアシート32,34を貼付ける。2層
配線の方法と、露光やエッチングの手法自体は任意であ
る。
【0020】透明基板4の厚さは、ミラーを一般的に4
5度で配置すると図3での光透過窓22から上側のデー
タバス40側のエッジまでの間隔の2倍で定まり、この
厚さを確保できないと光を確実に伝えることができな
い。このことは図2から理解できる。図の右側の配線領
域が図3での光透過窓22の上側のデータバス40に対
応する。そこで透明基板4の厚さは1〜10mmが好ま
しく、より好ましくは3〜10mmとし、最も好ましく
は5〜10mmとする。
【0021】図4に、LEDヘッドの全体像を示す。6
0はセルフフォーカシングレンズアレイ等の複眼レンズ
や各種単眼レンズのアレイで、62はプラスチックやア
ルミニウムダイカスト等のハウジングで、安価でかつシ
ールド機能を高めるため、例えばプラスチックハウジン
グを用い、表面にアルミニウムフォイル等を貼付けある
いは金属メッキや真空蒸着を施して、表面に金属導電性
層を設けることが好ましい。64は2層配線で、図1,
図2に示したように2枚のビアシート8,10で構成し
たものである。図4に示すように、LEDアレイ24か
らの光はミラー6で反射され、透明基板4中を進んで、
レンズアレイ60で感光体ドラム等に結像する。
【0022】参考例の作用を示す。 1) 透明基板4を用いるので、LEDアレイ24からの
光を簡単に取り出すことができる。 2) 透明基板4は感光シート16で配線12,14やL
EDアレイ24から遮断され、不純物による汚染が無
い。このため印画品質の低下がない。 3) LEDアレイ24のフリップチップ接続用の2層の
配線を、ビアシート8,10の露光と銅箔のエッチング
で容易に実現できる。例えば1層配線では、フリップチ
ップ用のデータバス40を構成できない。 4) 透明基板4を用い、LEDアレイ24をフリップチ
ップ接続するので、ミラー6で反射した光を基板4内を
進ませて、結像させることができる。プリント基板を用
いると、あるいはフリップチップではなくワイヤボンデ
ィングを用いると、このようなことは不可能である。 5) LEDヘッドの横幅が透明基板4の厚さで定まるよ
うになり、横幅が小さくなる。これに対して従来例で
は、基板4の幅(図4での透明基板4の上下方向の幅)
で、LEDヘッドの横幅が定まる。ヘッドの横幅が狭ま
るため、感光体ドラム等への取付が容易で、小径のドラ
ムにも容易に取り付けることができる。 6) ミラー6は透明基板4と一体で、LEDアレイ24
を正しい位置にマウントすれば、ミラー6に対しても正
しく位置決めされたことになる。このためミラーの位置
決めが不要である。 7) LEDヘッドの横幅を大きくせずに、LEDアレイ
24からレンズアレイ60までの光路長を大きくでき
る。図4から明らかなように、光路長は透明基板4の幅
を大きくすれば、それにつれて大きくなる。このため焦
点距離が長いレンズアレイを用いることができ、LED
アレイ24の位置精度等の誤差による結像性能の低下を
小さくできる。
【0023】
【実施例】図1〜図4の参考例では、配線の幅を大きく
すると基板2の厚さが増し、画像装置の正面幅が余り小
さくならないという問題がある。例えば図1でLEDア
レイ24の右側に5mmの配線領域があるとすると、ミ
ラー6の角度を45度として、透明基板4の厚さは少な
くとも5mm以上となり、実際は10mm近くなる。こ
のような問題を解決したのが図5の実施例で、図におい
て、70,72は透明基板、74はビアシート8,10
に設けた透孔状のマーカで、例えば正方形や長方形状の
マーカとし、透明基板70の長手方向に沿って多数設け
る。そして透明基板70は接着剤等で透明基板72に結
合し、結合位置はマーカ74で定め、直線状に配列した
多数のマーカ74の中心に透明基板72の端部が表れる
ように位置決めする。このようにすれば基板全体の厚さ
を小さくすることができ、例えば図5でのマーカ74か
ら右側の幅の分だけ基板70,72の合計厚さを小さく
することができる。
【0024】
【参考例2】図1〜図4の参考例では、ビアシート8,
10,32,34が透明な場合、迷光が生じるという問
題がある。これはLEDアレイ24からの光が透明基板
4の主面で反射され、迷光となるためである。この点を
改良した参考例を図6〜図8に示す。図6において、0
2は感光体ドラム、80は画像装置、82,84は不透
明膜で、LEDアレイ24からの光の波長(660〜7
40nm,あるいは900nm付近)に対して不透明に
する。86はセルフフォーカシングレンズアレイ等の複
眼レンズや、単眼レンズのレンズアレイである。88,
90は透明基板4の端面に設けた突き当て面で、ミラー
6とは反対側の端面に設け、かつレンズアレイ86を突
き当てて位置決めするための基準面である。これらの点
以外は、図1〜図4の参考例と同様である。なお極端な
場合ハウジング62は設けなくても良い。
【0025】この参考例では、透明基板4の端面にレン
ズアレイ86を突き当てて固定するので、レンズアレイ
86の位置決めが容易で、しかも位置決め精度が高い。
次にLEDアレイ24からの光で、透明基板4の両主面
に達した光は不透明膜82,84で吸収され、基板4内
に戻らない。このため迷光の無いシャープな画像をドラ
ム02に結像させることができる。またハウジング62
を設けない場合でも、透明基板4から光が洩れることが
ない。このため図6のように背面露光方式の画像装置で
も、ハウジング62を設けずに、しかも迷光が生じるこ
とを防止できる。
【0026】不透明膜82,84の構成を図7,図8に
示す。図7において、92は不透明粘着剤層で、粘着剤
にLED光を吸収する顔料を分散したものとし、94は
金属あるいはプラスチックのフィルムで、プラスチック
フィルムの場合透明でも良く、粘着剤層92とフィルム
94を積層し、テープ状にして基板4に貼付ける。そし
て迷光は粘着剤層92で吸収され、フィルム94を金属
フィルム等の不透明フィルムとしておけば、ハウジング
62を設けなくても外部に光が洩れることがない。不透
明膜82,84はLED光を吸収し、光が基板4内に反
射されたり、外部に洩れたりすることを防止するための
ものである。例えば図8のように、プラスチックに顔料
を分散した不透明フィルム96を用い、LED光を吸収
させても良い。不透明フィルム96の貼付けでは、例え
ば基板4の両主面をすりガラス状に荒しておき、ここに
フィルム96を熱で溶着させれば良い。なおビアシート
8,10,32,34が不透明でLED光を吸収する場
合、ビアシート8,10,32,34自体を不透明膜8
2,84として用いても良い。
【0027】不透明膜82,84には不要な光の除去以
外の作用があり、ビアシート8,10と基板4との熱膨
張率の差による変形を防止することにも寄与する。図7
の不透明膜82,84の場合、粘着剤層92はビアシー
ト8,10の感光シート16,18と熱膨張率がほぼ等
しく、フィルム94を金属フィルムとすればこれは配線
12,14と熱膨張率がほぼ等しい。そこでビアシート
8,10や図の右側の不透明膜84の熱膨張を、図の左
側の不透明膜82の熱膨張とつり合わせ、基板4の変形
を防止できる。同様に図8の不透明フィルム96でも、
基板4の両側に不透明膜96を溶着することにより、基
板4の変形を防止できる。
【0028】
【発明の効果】この発明では以下の効果が得られる。 1) ミラーと基板を一体にするので、ミラーの位置決め
が不要で、しかもミラーの角度調整も不要になる(請求
項1)。 2) ミラーを用いるので画像装置の正面幅を小さくし、
しかも焦点距離の長いレンズを用いることができる(請
求項1)。 3) レンズアレイの位置決めを正確かつ容易にできる
(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例の画像装置の基板の短辺方向断面図
【図2】 図1の部分拡大断面図
【図3】 参考例の画像装置の2層配線を分解した状
態を示す平面図
【図4】 参考例の画像装置の断面図
【図5】 実施例の要部断面図
【図6】 第2の参考例の断面図
【図7】 第2の参考例での不透明膜の要部拡大断面
【図8】 不透明膜の変形例の要部拡大断面図
【符号の説明】
2 基板 4 透明基板 6 ミラー 8,10 ビアシート 12 1層目の配線 14 2層目の配線 16,18 感光シート 20 ビアホール 22 光透過窓
24 LEDアレイ
26 発光体 28 バンプ 30 カソード駆動IC 32,34 ビアシート 40 データバス
42 共通電極配線
44 カソードドライブ配線
50 アノード駆動IC
52 コネクタ 54,56,58 配線
60 レンズアレイ
62 ハウジング 64 2層配線 70,72 透明基板 74 マーカ 80 画像装置 82,84 不透明膜 86 レンズアレイ 88,90 突き当て面 92 不透明粘着剤層 94 フィルム 96 不透明フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−255162(JP,A) 特開 平4−356978(JP,A) 特開 平1−192572(JP,A) 特開 平2−185076(JP,A) 特開 平2−131068(JP,A) 特開 昭60−10735(JP,A) 特開 昭61−10283(JP,A) 特開 昭59−48954(JP,A) 実開 平3−95243(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 H01L 33/00 H04N 1/036

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に配線を設けて、発光アレイ
    もしくは受光アレイを該配線にフリップチップ接続した
    画像装置において、 前記透明基板を第1の基板と第2の基板の2枚の基板で
    構成し、第1の基板の一方の主面上に配線を設けて発光
    アレイもしくは受光アレイを該配線にフリップチップ接
    続し、第2の基板の端面を斜めに形成して該端面上にミ
    ラーを設けると共に、 第2の基板の端面上のミラーが発光アレイもしくは受光
    アレイの光路に現れるように、第1の基板と第2の基板
    の端面をずらせて第1の基板の他方の主面に第2の基板
    の一方の主面を結合したことを特徴とする、画像装置。
  2. 【請求項2】 前記基板のミラーを設けた側の端面と反
    対側の端面に、レンズアレイを突き当てて固定したこと
    を特徴とする、請求項1の画像装置。
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