JPH02113662A - 光センサ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は、光センサ装置及びその製造方法に関し、例え
ば密着型イメージセンサ及びその製造方法に関する。

口、従来技術 近年、密着型イメージセンサがファクシミリやイメージ
リーダー等における画像（原稿）読み取り装置として開
発されている。このイメージセンサは、読み取り長さと
同一寸法で原稿に対してほぼ密着し、光電変換を行うよ
うに構成されている。

密着型イメージセンサ（以下、単に「イメージセンサ」
と呼ぶ、）は、シャーシ内に照明用ＬＥＤアレイ、ロン
ドレンズアレイが支持され、シャーシ上面又は底面の開
口に受光素子部が支持され、シャーシ下端又は上端に原
稿支持用ガラス板が取付けられてなっている。そして、
ｌ−１ＥＤアレイの光が原稿を照射し、その反射光がロ
ットレンズアレイによって受光素子部の受光素子−にに
結像し、この結像による原稿の像情報が電気信号に変換
されて出力するようになっている。

第８図はイメージセン゛す゛の断面図である。

シャーシ２１内の傾斜面２１ｃにばＬＥＤアレイ３が支
持されている。シャーシ２１の下端部には原稿支持用ガ
ラス板２が取付けられる。シャーシ２１に設けられた貫
通孔２１ｂにロッドレンズアレイ５が嵌入してシャーシ
２１に固定される。

この固定方法については後に説明する。シャーシ２１内
の上面には仮想線で示すイメージセンサモジュール４０
が取イ」番ノられている。回申、４は、裏蓋である。

Ｌ　Ｅ　Ｄアレイ３からの光はガラス板２を通ってその
下の原稿（図示せず）を照射し、その光がロッドレンズ
アレイ５、シャーシの貫通孔２１ｂ及びセンサ基板（図
示せず）を通って受光素子６に結像し、ごの像情報が電
気信号に変換されて外部へ出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ロッドレンズアレイ５ば、受光素子６に正確に結像がな
されるよう、その位置を正確にする必要がある。

第９図はロッドレンズアレイ５、被写体（原稿）及び結
像部との光軸方向の位置関係を示す。口・７ドレンズア
レイ５の規準線ｓ１．が共役（共軛）長（原稿と結像部
との距離）ＴＣに対して皿−の位置にあるとき（仮想線
で示す。）に正規の位置に結像するようにしである。規
準線ＳρがΔＸだケーサ−の位置から外れると、結像位
置が変化して解像度が悪くなる。第１０図は解像度を表
わすモデュレーション・トランスファ・ファンクション
（以下、ＭＴＦと略称する。）が上記△Ｘによって変化
する状況を示すグラフである。イメージセンサでば、４
ｎｐ／ｍｍ（１ｍｍの幅に白黒の縞模様が４対ある。）
のチャートでＭＴＦが５０％以」−であることが要請さ
れている。第１０図から、第９図の△Ｘは０．１＋ｎＩ
以下とする必要があることが理解できる。

第１２図は、第１１図に示すロッドレンズアレイ５の光
軸ｏａから外れた結像部の位置ｐにおいて、この外れた
寸法Δｙの値によって、結像部での光量レベルが変化す
る状況を示すグラフである。

Δｙが０．２ｍｍ迄は光量レベルの変化は明らかではな
い（光量むらは若干認められる。）。Δｙが０．２ｍｍ
を越えて大きくなると１、光量レベルが明らかに低下し
、光量むらも増大している。第１２図から、第１１図の
Δｙは、０．２ｍｍ以下とする必要があることか理解で
きる。

第１３図、第１４１図及び第１５図は、シャーシ２１に
対するロッドレンズアレイ５の位置ずれの状態を示し、
夫々（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略側面回である。

各図共、ロッドレンズアレイの正規の位置は仮想線で示
してあり、位置ずれば誇張して画いである。

第１３図は、ロッドレンズアレイ５がその先軸に沿って
位置ずれしている状態を示す。この状態での位置ずれは
、第１０図の結果から、０．１胴以下に矯正する必要が
ある。

第１４図は、ロッドレンズアレイ５が傾斜して位置した
状態を示す。この場合もロッドレンズアレイの各部の」
二下方向の位置ずれを０．１ｍｍ以下に矯正する必要が
ある。

第１５図は、ロッドレンズアレイ５が長手方向に水平に
位置ずれした状態を示す。この場合は、光学特性に影響
を及ぼすことはないが、イメージセンサは通常主走査方
向の寸法に大きな余裕がないので、このずれが大きくな
ると、結像部が受光素子から外れる部分ができ、不都合
である。

第１３図〜第１５図はロッドレンズアレイが正確な寸法
を保持していることを前提にしているが、実際にはロッ
ドレンズアレイに歪が生じていることもある。

第１７図はロッドレンズアレイ５が一ト下方向に彎曲し
、正規の寸法から最大！、の寸法だけ下に（上の場合も
ある。）歪んだ状態を示す。第１８図はロッドレンズア
レイ５が水平方向に彎曲し、正規の寸法から最大！２の
寸法だけ水平方向に狂った状態を示す。この歪は、全長
２が２２０ｍｍのロッドレンズアレイにあって、１２は
１　ｍｍに迄達す第１７図のように歪んだロッドレンズ
アレイをその侭シャーシに取付けると、第１３図、第１
４図におけると同様の結果になる。第１８図のように歪
んだロッドレンズアレイをシャーシに取付けると、第１
６図に示す通りになる。第１６図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は側面図である。

第１０図及び第１２図から、第１７図のロッドレンズア
レイではβ１が０．１ｍｍ以下になるように、第１８図
のロッドレンズアレイではβ２が０　、２　ｍｍ以下に
なるように夫々シャーシに固定する必要がある。即ち、
このような固定によってロッドレンズアレイの歪が矯正
される。

ロッドレンズアレイをシャーシに対して正確な位置に固
定するために、従来は次のようにしていた。

第８図に示すように、シャーシ２１の側壁には貫通孔２
１ｅが設けられ、貫通孔２１ｅには雌ねじ２１ｆが設け
られている。貫通孔２１ｅには、雌ねじ２１ｆに螺合す
る、例えば六角穴付き止めねし２４がねじ込まれている
。先ず、止めねじ２４によってロッドレンズアレイをシ
ャーシ２１に軽く取付けておいて、ロッドレンズアレイ
５をシャーシ２１に対して正規の位置に位置するよう、
適宜の治具を使用して位置決めしておく。この位置決め
は、マイクロメータヘッドを使用する通例の方法によっ
てなされる。ロッドレンズアレイ５の位置が定まったら
、止めねじ２４を締イ」りてロッドレンズアレイ５を貫
通孔２１ｂの反対側の面２１ｄに強く押付け、ロッドレ
ンズアレイ５をシャーシ２１に固定する。

止めねじ２４によるに記固定は、シャーシの数箇所で行
うのであるが、以上のようにして第８図のイメージセン
サではロッドレンズアレイをシャーシに正しく固定する
ことが可能である。

ところが、雌ねじ２１ｆを設けるタッピングのコストは
、非常に高く、そのため、上記タッピング工程がシャー
シ製造のニス１〜アツプの要因となっている。

上記の問題を解消する方法として、両面テープを使用し
てロッドレンズアレイをシャーシに固定することも考え
られる。即ち、第１９図に示すよ・うに、ロッドレンズ
アレイ５の路上端の位置に、シャーシ３１に水平面３１
ａを設け、両面チー１３４を使用してロッドレンズアレ
イ５をシャーシ３１の内側の垂直面３１ｄに貼付ける。

この方法では、ねし加工の必要がなく、部品点数が減少
し、組立工数も少なくて、加エコストートでは有利とな
るが、ロッドレンズアレイ５が一旦狂った状態でシャー
シ３１に固定されると、位置の修正は困難である。従っ
て、この場合、ロッドレンズアレイ５、シャーシ３１共
に不合格品となってしまう。

その−１六第１８図、第１９図のように歪が生じたロッ
ドレンズアレイに対しては、両面テープの接着力では、
歪を矯正した状態を高い信頼性を以て保持することは不
可能である。

ハ１発明の目的 本発明は、部品点数、組立工数共に少なく、支持部材（
例えばシャーシ）の機械加工が僅かであり、かつ、レン
ズ部（例えばロッドレンズアレイ）の支持部材への取付
は後にレンズ部の位置調整が可能である、光センサ装置
及びその製造方法を提供することを目的としている。

二１発明の構成 第一の発明は、受光素子に対向した結像用レンズ部と、
このレンズ部を支持する支持部材とを有する光センサ装
置において、粒子線によって硬化する樹脂により、前記
レンズ部が前記支持部材に固定されていることを特徴と
する光センサ装置に係る。

また、第二の発明は、受光素子に対向した結像用レンズ
部と、このレンズ部を支持する支持部材とを有する光セ
ンサ装置を製造するに際し、（ａ）　　粒子線によって
硬化する樹脂を未硬化状態で前記支持部材と前記レンズ
部との間に存在させる工程と、 （ｂ）　　前記支持部材の所定位置に前記レンズ部を位
置させる工程と、 （ｃ）　　前記樹脂に粒子線を照射して前記樹脂を硬化
させ、この硬化した樹脂によって前記レンズ部を前記支
持部材に固定する工程と を有する、光センサ装置の製造方法に係る。

上記「粒子線によって硬化する樹脂」とは、紫外線、電
子線、放射線、中性子線等の照射を受けて硬化する樹脂
を指す。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図はイメージセンサを示し、第１回は第
２図のＩ−１線矢視断面図、第２し］は第１図の１１−
　Ｈ線矢視断面図である。なお、第８回と共通する部分
には同し符号を付して表わしてあり、これらの機能は前
述の説明と同様であるので、説明を省略する。

シャーシ１内の傾斜面１ｃにはＬ　Ｆ、　Ｄアレイ３が
取付けられ、シャーシ１内の水平面１ａから細長の貫通
孔ｌ　ｂが設けられている。シャーシ１はアルミニウム
製であって押出し加工によって成形され、貫通孔１ｂは
打抜きによって設４ノられる。

シャーシ側壁の内側垂直面には帯状の浅い溝１ｄ、１ｄ
が２箇所に設けられ、溝１ｄ、１ｄから外部に貫通ずる
貫通孔１ｅが多数段りられている。

シャーシ１内の上面には、センサモジュール４０が固定
され、センサモジュール４０には、ガラスのセンサ基板
７１ユに１列に多数配置された受光素子６が含まれてい
る。センサモジュール４０　内には、駆動用ＩＣチップ
８並びにＩＣチップ８と受光素子６及び外部配線とに接
続する電極１９．９か含まれているが、ごれらの接続は
通例の接続によっているので説明を省略する。受光素イ
６には、ショットキバリア構造、ｐｉｎ構造、その他適
宜の構造のものが使用できる。図中、１ｏは接続用ワイ
ヤ、１１は封止樹脂、１３は駆動回路用基板、１４は共
通基板、１４ａはその貫通孔である。

シャーシ１の下端には原稿保持用ガラス板２が１、シャ
ーシ１の上端には裏蓋４が夫々取付けられる。

ガラス板２及び裏Ｍ４は、横蓋１６の本体１６ａの両端
から折曲する折曲部１６ｂ、１６ｂによって押さえられ
、シャーシ１に固定される。

前述のようにして受光素子に結像した原稿（図示せず）
の像情報は、電気信号に変換され、■ｃチップ８、電極
９を経由して外部に出力する。

本例で特徴的なことは、ロッドレンズアレイ５のシャー
シ１への固定方法にある。即ぢ、シャーシ１の溝１ｄ、
１ｄには、紫外線によって硬化する樹脂（以下、紫外線
硬化樹脂と呼ぶ。）２０Ａ、２０Ａか充填され、樹脂２
０Ａ、２０Ａによってロッドレンズアレイ５がシャーシ
１に強固に固定される。樹脂２０Ａ、２０Ａには例えば
日本ロッククイＩ・社製＃３５０か使用される。なお、
樹脂２０Ａには重合開始剤及び／又は嫌気性樹脂を配合
するのか好ましい。紫外線硬化樹脂２０Ａはアクリル系
であるので水分を通し易い。そのため、貫通孔１ｅには
、紫外線硬化樹脂２０Ａ、２０Ａを大気中の水分から保
護するよう、耐湿性のエポキシ系樹脂２０Ｂか充填され
ている。然し、耐湿性樹脂２０Ｂは、必ずしも必要では
ない。

次に、シャーシ１へのロッドレンズアレイ５の固定の手
順に１）いて説明する。

第３図はシャーシ１の斜視図、第４図は同じく側面図で
ある。

先ず、第５図に示すように、シャーシ１の溝１ｄ、１ｄ
に未硬化の紫外線硬化樹脂２０Ａ、２０Ａを塗布する。

紫外線硬化樹脂２０Ａ、２０Ａには、後の硬化の工程で
硬化がより迅速に進行するよう、重合開始剤（触媒）を
配合するのが好ましい。また、紫外線硬化樹脂２０Ａ、
２０Ａには、嫌気性樹脂を配合するのも良い。嫌気性樹
脂は、酸素の供給が断たれると硬化が象、速に起こり始
める。従って、次の工程でロッドレンズアレイをシャー
シに取付けることにより、貫通孔１ｅに接していない箇
所では、大気から遮断されて酸素の供給を受けなくなる
ので、硬化が進行する。但し、硬化が早くなり過ぎて、
後述するロッドレンズアレイの位置調整が困難とならぬ
よう、その配合量は大き過ぎないようにする必要がある
。上記重合開始剤、嫌気性樹脂は、後の硬化の工程で、
貫通孔１ｅに臨む箇所で紫外線の照射を受りて紫外線硬
化樹脂が硬化した後、引続いて紫外線の照射を受けなか
った箇所の硬化を促進するので、硬化工程を容易にず次
に、第６図に示すように、シャーシ１の溝１ｄ、１ｄを
設けた垂直面にロッドレンズアレイ５を軽く押し当てる
ようにして取イ」りる。第６図（ａ）は側面図、同図（
ｌ〕）は正面図である。

この状態で、ロットレンズアレイ５をシャーシ１に対し
て正しい位置になるように位置調整する。

この位置調整は、前述したと同様Ｇ、二マイクロメータ
ヘンＩ−を使用して行う。紫外線硬化樹脂２０Ａ、２０
Ａは未硬化状態にあり、従って、第６図（ａ）、（ｂ）
に矢印て示ずようにロッドレンズアレイ５は佳、Ｑ、の
方向に動かずことかてき、ごの位置調整は容易になされ
る。また、ロットレンズアレイ５が第１７し１、第１８
図に示したよ・うに歪んでいたとしても、適宜の治具を
使用してこの歪を矯正することが可能である。

次に、第７図に示すように、紫外線光源ＬＳから紫外線
Ｕ■を貫通孔１ｅに向りて照射する。紫外線Ｕ■の照射
は、光ファイバによりスポット状に照射するのであるが
、第７図では簡略化して示しである。紫外線Ｕ■の照射
によって紫外線硬化樹脂２０Ａ、２０Ａの貫通孔１ｅに
臨む箇所は１〜２分間で硬化が略終了する。この段階で
は、紫外線硬化樹脂２０Ａは全量が硬化を終了してはい
ないが、実用上充分な接着強度が得られ、ロットレンズ
アレイ５を固定したシャーシ１ば、次の工程（例えばＬ
ＥＤアレイ取付り工程やイメージセンサモジュール取付
は工程）に送ることかできる。

前述の歪が矯正された状態でシャーシに固定されたロッ
ドレンズアレイは、硬化した紫外線硬化樹脂によってシ
ャーシに強固に固定されているので、歪が矯正された状
態を維持した侭でシャーシに固定される。この１−程で
の重合開始剤、嫌気性樹脂は、前述したように、紫外線
硬化樹脂の硬化を促進し、硬化を速める。

次に、貫通孔１ｅに耐湿性のエポキシ樹脂（第１図の２
０Ｂ）を充填し、硬化させる。引続きり、　Ｅ　Ｄアレ
イ、センサモジュールをシャーシに取付け、更に裏蓋、
ガラス板を七ットシて横蓋によってこれらを一体にし、
第１図のイメージセンサとする。

以上の各「稈てロットレンズアレイをシャーシに固定す
るので、紫外線硬化樹脂の硬化前にロッドレンズアレイ
の位置調整が可能である。また、紫外線硬化樹脂の硬化
は室温でなされるので、熱硬化樹脂を使用する場合のよ
うなシャーシ等の変形が起こることがない。また、熱硬
化樹脂では硬化に３０〜６０分間を要し、かつシャーシ
とロットレンズアレイを高温に曝すのに対し、本例では
紫外線硬化樹脂の硬化か１〜２分間という極めて短い時
間で済め、かつ室温で硬化できる。かくして、ロットレ
ンズアレイはシャーシに対して確実に正しい位置に固定
され、イメージセンサの品質、歩留共に向上する。また
、ロッドレンズアレイ固定のためのシャーシの溝１ｄ、
ｌｄは、シャーシの押出し成形時に同時に形成され、切
削加圧は貫通孔１ｅを設りるだりてねし加工が不要であ
り、シャーシの製造二ノストか大幅に低減される。更に
、部品点数か少なくなり（１１−めねじが不要）、シャ
ーシへのし１ツドレンズアレイの取イ〈］けモ簡単てご
の工数も少なくて済む。

以上、本発明の詳細な説明したが、上記の例のほか、本
発明の技術思想に基いて種々の変形か可能である。例え
ば、ロッドレンズアレイをシャシに取付けるに際し、紫
外線硬化樹脂をロットレンズアレイ側に塗布しても、或
いはりットレンズアレイ、シャーシの双方に塗布しても
良い。また、シャーシの溝（第１図〜第７図の１ｄ）は
必須不可欠なものではない。紫外線の照射は、貫通孔（
第１図〜第７図の１ｅ）からの照射のほか、適宜の方向
から照射して良い。また、ロッＩ・レンズアレイは、シ
ャーシに直接支持さセるほか、他の支持部材に支持させ
てごれをシャーシに取（＝Ｊけるようにしても良い。ま
た、樹脂硬化のための紫外線のほか、前述した電子線そ
の他の粒子線が採用可能である。ロッドレンズアレイの
シャーシへの固定の手順も変更可能である。

へ９発明の効果 本発明は、粒子線によって硬化する樹脂により、レンズ
部を、これを支持する支持部材に固定するようにしてい
るので、次のような効果が奏せられる。支持部材に対し
てレンズ部を正確に位置させる位置調整を、上記樹脂が
未硬化の状態で行うことができ、更に、粒子線の照射に
よって上記樹脂が硬化してレンズ部が支持部材に強固に
固定される。従って、レンズ部は確実に正しい位置で支
持部材に固定される上に、粒子線照射による」二足樹脂
の硬化は硬化時に支持部材を加熱しなくて良いので支持
部材等が熱によって変形することがなく、光センサ装置
の品質、歩留共に向上する。更に、支持部材へのレンズ
部の固定は、機械的な手段によっていないので、ねじ加
工等のコスＩ・アップの要因となる加工が不要であり、
かつ上記固定のための固定部材（例えば止めねし）も不
要であり、上記固定も粒子線を照射するだけで遂行でき
るので、光センサ装置の製造コストが大幅に低減される
。

【図面の簡単な説明】

第１回〜第７図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図及び第２図は密着型イメージセンサを示し、第１
図は第２図のＩ−１線矢視断面図、第２図は第１図の■
−■線矢視断面図、 第３図はシャーシの斜視図、 第４図はシャーシの側面図、 第５図は未硬化の紫外線硬化樹脂を塗布したシャーシの
側面図、 第６図はシャーシにロッドレンズアレイを堆石１げた状
態を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図、 第７図は紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させて
いる状態を示す側面図 である。 第８図〜第１９図は従来例を示すものであって、第８図
は密着型イメージセンサの断面図、第９図はロッドレン
ズアレイの光軸方向の位置ずれを示す概略図、 第１０図はロッドレンズアレイの光軸方向の位置すれと
ＭＴＦ値との関係を示すグラフ、第１１図はロッドレン
ズアレイの幅方向の位置ずれを示す概略図、 第１２図はロッドレンズアレイの幅方向の位置すれと受
光部での光量レベルとの関係を示すグラフ、 第１３図、第１４図及び第１５図はシャーシと位ＦＦ　
ｆれしたロッドレンズアレイとを示す概略図で、夫々（
ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略側面図、 第１６図は歪が生じたロッドレンズアレイをシャーシに
取付けた状態を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）
は側面図、 第１７図は上下方向に彎曲して歪んだロッドレンズアレ
イの正面図、 第１８図は水平方向に彎曲して歪んだロッドレンズアレ
イの平面図、 第１９図は他の例による密着型イメージセンサのシャー
シとロッドレンズアレイとの側面図である。 なお、図面に示された符号において、 １・・・・・・・・・シャーシ（支持部材）１ａ・・・
・・・・・・シャーシ内の水平面１ｂ・・・・・・・・
・シャーシの貫通孔１Ｃ・・・・・・・・・シャーシ内
の傾斜面１ｄ・・・・・・・・・溝 １ｅ・・・・・・・・・紫外線照射用貫通孔３・・・・
・・・・・Ｌ　Ｅ　Ｄアレイ５・・・・・・・・・ロッ
ドレンズアレイ６・・・・・・・・・受光素子 ７・・・・・・・・・センサ基板 ８・・・・・・・・・ＩＣチップ ２０Ａ・・・・・・・・・紫外線硬化樹脂２０Ｂ・・・
・・・・・・貫通孔充填用樹脂４０・・・・・・・・・
センサモジュールＵｖ・・・・・・・・・紫外線 ＬＳ・・・・・・・・・紫外線光源 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子に対向した結像用レンズ部と、このレンズ
   部を支持する支持部材とを有する光センサ装置において
   、粒子線によって硬化する樹脂により、前記レンズ部が
   前記支持部材に固定されていることを特徴とする光セン
   サ装置。 ２、受光素子に対向した結像用レンズ部と、このレンズ
   部を支持する支持部材とを有する光センサ装置を製造す
   るに際し、 （ａ）粒子線によって硬化する樹脂を未硬化状態で前記
   支持部材と前記レンズ部との間に存在させる工程と、 （ｂ）前記支持部材の所定位置に前記レンズ部を位置さ
   せる工程と、 （ｃ）前記樹脂に粒子線を照射して前記樹脂を硬化させ
   、この硬化した樹脂によって前記レンズ部を前記支持部
   材に固定する工程と を有する、光センサ装置の製造方法。