JPH08132673A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像素子アレイの各電極をベースプレートに被
着強度を大として被着されている電極配線に強固に接続
させた安価な画像装置を提供することにある。 【構成】複数個のレンズ7 から成るレンズ部材3 と、一
主面側を粗面とした透明材料から成り、該一主面側に多
数の画像素子アレイ2 が直線状に配列実装されているベ
ースプレート1 とを各レンズ7 と各画像素子アレイ1 と
が１対１に対応するように併設固定させた画像装置であ
って、前記各画像素子アレイ2 はその表面に複数の電極
2bと、複数の受発光領域2cを有しており、各電極2bをベ
ースプレート1 の一主面側に被着させた電極配線1aに半
田4 を介しフリップチップ接続させることによってベー
スプレート1 上に実装され、且つ前記ベースプレート1
と画像素子アレイ2 の受発光領域2cとの間に熱可塑性樹
脂から成る透光性部材5 が介在されている。

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、複数
個のレンズ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と、多数の
発光ダイオード素子アレイ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プレートとを、
各レンズと各発光ダイオード素子アレイとが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の各発光ダイオード素子を外部電
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が発光した光をレンズを介し
て外部の感光体に結像させ、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。

【０００３】尚、前記ベースプレート上に直線状に配列
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
ート上に実装されることとなる。

【０００４】また前記ベースプレート上に直線状に配列
実装させた発光ダイオード素子アレイはその各電極がベ
ースプレート表面に予め被着させておいた電極配線にボ
ンディングワイヤを介して電気的に接続されており、ベ
ースプレート表面の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アレイの発光ダイオ
ード素子は電極配線及びボンディングワイヤを介し外部
電気回路に接続されることとなる。

【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、発光ダイオード素子アレイの
各電極がベースプレートの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、発光ダイオード素子アレイ
の電極数は極めて多いことから発光ダイオード素子アレ
イの電極をベースプレートの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いた。

【０００６】尚、上述の実施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
いても同様の欠点を有する。

【０００７】そこで上記欠点を解消するために本願出願
人は先に画像素子アレイの受発光領域の近傍に形成した
各電極を結晶化ガラスや石英等の透明材料から成るベー
スプレートの表面に予め被着形成された電極配線に半田
を介しフリップチップ接続により接続させた画像装置を
提案した。

【０００８】かかる画像装置によれば画像素子アレイの
電極がベースプレートに被着させた電極配線にフリップ
チップ接続により接続されることから画像素子アレイの
電極数が多いとしてもその全てがベースプレートの電極
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、画像装置の生産性が極めて優れたものと
なる。

【０００９】しかしながら、この画像装置においてはベ
ースプレートが結晶化ガラスや石英等の透明材料から成
り、その表面が平滑であることからベースプレートに対
する電極配線の被着強度が弱く、ベースプレートに被着
させた電極配線に画像素子アレイの電極を半田を介して
フリップチップ接続する際、電極配線がベースプレート
より剥離し、画像素子アレイの各電極を外部電気回路に
確実、且つ強固に電気的接続することができないという
欠点を有していた。

【００１０】またこの画像装置においては画像素子アレ
イの受発光領域の近傍に形成した各電極の隣接電極間の
距離が短いことから画像素子アレイの各電極を半田を介
してベースプレート上の電極配線にフリップチップ接続
により接続させる際、画像素子アレイの電極とベースプ
レートの電極配線を接続する半田の一部が画像素子アレ
イの受発光領域に流出してしまい、その結果、画像形成
装置として使用する場合には感光体に所定の光を照射す
るのが不可となって所望の潜像を形成することができ
ず、また画像読み取り装置として使用する場合には外部
画像情報が固体撮像素子アレイに正確に結像されず、外
部画像情報を正確に読み取ることが不可となる欠点を誘
発した。

【００１１】

【発明の目的】本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は画像素子アレイの各電極をベースプレ
ートに被着強度を大として被着されている電極配線に強
固に接続させ、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照射し、感光体に画像品質の高い潜
像を正確に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、安
価な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】本発明は、複数個のレン
ズから成るレンズ部材と、一主面側を粗面とした透明材
料から成り、該一主面側に多数の画像素子アレイが直線
状に配列実装されているベースプレートとを各レンズと
各画像素子アレイとが１対１に対応するように併設固定
させた画像装置であって、前記各画像素子アレイはその
表面に複数の電極と、複数の受発光領域を有しており、
各電極をベースプレートの一主面側に被着させた電極配
線に半田を介しフリップチップ接続させることによって
ベースプレート上に実装され、且つ前記ベースプレート
と画像素子アレイの受発光領域との間に熱可塑性樹脂か
ら成る透光性部材が介在されていることを特徴とするも
のである。

【００１３】また本発明は前記熱可塑性樹脂から成る透
光性部材の軟化溶融温度が画像素子アレイの電極をベー
スプレートの電極配線に接続する半田の融点よりも低い
ことを特徴とするものである。

【００１４】更に本発明は前記熱可塑性樹脂から成る透
光性部材がワックスと、脂肪酸又はアルコールから成る
ことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明の画像装置によれば、画像素子アレイの
電極をベースプレートに被着させた電極配線にフリップ
チップ接続により電気的接続することから各画像素子ア
レイの電極数が極めて多いとしてもその全てがベースプ
レートの電極配線に一度に、且つ強固に電気的接続され
ることとなり、その結果、画像装置の生産性が極めて優
れたものとなり、製品としての画像装置が安価となる。

【００１６】また本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートの一主面を粗面とし、該一主面に電極配線を被着
させたことから電極配線とベースプレートとの接触面積
が広くなって電極配線のベースプレートに対する被着強
度が強くなり、その結果、ベースプレートに被着させた
電極配線に画像素子アレイの電極を半田を介してフリッ
プチップ接続しても電極配線がベースプレートより剥離
することはなく、画像素子アレイの各電極を電極配線を
介して外部電気回路に確実、且つ強固に電気的接続する
ことができる。

【００１７】更に本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートと画像素子アレイの受発光領域との間に熱可塑性
樹脂から成る透光性部材を介在させたことから、画像素
子アレイの電極をベースプレートの電極配線に半田を介
してフリップチップ接続させる際、半田を溶融させる熱
によって透明部材が溶けるとともに画像素子アレイの受
発光領域及び該受発光領域と対向するベースプレート表
面に強固に隙間なく密着し、ベースプレートの粗面を平
滑にするとともに半田の一部が画像素子アレイの受発光
領域に流出しようとするのを有効に阻止し、その結果、
画像形成装置として使用する場合には、感光体に常に所
定の光を照射させることが可能となって感光体に所望の
潜像を正確、且つ鮮明に形成することができ、また画像
読み取り装置として使用する場合には外部画像情報を固
体撮像素子アレイに正確に結像させ、固体撮像素子アレ
イに外部画像情報を極めて正確に読み取らせることが可
能となる。

【００１８】

【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 はベースプレート、2 は発光ダイオード素子アレ
イ、3 はレンズ部材である。

【００１９】前記ベースプレート1 は結晶化ガラスや石
英等の電気絶縁の透明材料から成り、その下面に複数個
の発光ダイオード素子アレイ2 が直線状に配列実装され
ている。

【００２０】前記ベースプレート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作用し、図３に示
す如く、ベースプレート1 の一主面に被着させた電極配
線1aに各発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2bをフリ
ップチップ接続、具体的にはベースプレート1 の表面に
発光ダイオード素子アレイ2 を、該ベースプレート1に
被着させた電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の
各電極2bとが間に半田4 を挟み対向するようにして載置
させ、しかる後、前記半田4 を加熱溶融させ、ベースプ
レート1 の各電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2
の各電極2bとを半田接合させることによって各発光ダイ
オード素子アレイ2 はベースプレート1の下面に配列実
装される。この場合、各発光ダイオード素子アレイ2 の
各電極2bはその総数が極めて多かったとしてもその全て
がベースプレート1 の表面に被着されている電極配線1a
に半田を介して一度に、且つ強固に電気的接続されるこ
とから発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2bとベース
プレート1 の電極配線1aとの電気的接続を極めて短時間
に行うことができ、画像装置の組立の作業性、生産性が
大きく向上する。

【００２１】尚、前記ベースプレート1 は結晶化ガラス
や石英等の透明材料で形成されていることからその中央
領域がそのまま発光ダイオード素子アレイ2 と後述する
レンズ7 との光の通路を形成するための窓部となる。

【００２２】また前記ベースプレート1 の一主面に予め
被着されている電極配線1aは発光ダイオード素子アレイ
2 の各電極2bを外部電気回路に接続する作用を為し、先
ずベースプレート1 の一主面をサンドブラスト法やエッ
チング法により表面平均粗さが１．０〜３．０μm の粗
面となし、次に前記ベースプレート1 の粗面となした一
主面上にアルミニウム、銅等の導電性材料をメッキ法や
蒸着法、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ベースプレート1 の一主面に被着形
成される。この場合、電極配線1aが被着されるベースプ
レート1 の一主面がエッチング法等により粗面に加工さ
れていることから電極配線1aとベースプレート1 との接
触面積が広くなって電極配線1aのベースプレート1 に対
する被着強度が極めて強いものとなり、その結果、ベー
スプレート1 に被着させた電極配線1aに発光ダイオード
素子アレイ2 の各電極2bを半田4 を介してフリップチッ
プ接続しても電極配線1aがベースプレート1 より剥離す
ることはなく、発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2b
を電極配線1aを介して外部電気回路に確実、且つ強固に
電気的接続することが可能となる。

【００２３】更に前記ベースプレート1 表面に予め被着
されている電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の
各電極2bとを接続する半田4 は電極配線1aの表面に予め
半田メッキにより所定厚みに被着させておくとベースプ
レート1 の電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の
各電極2bとを対向させるだけで自動的に電極配線1aと電
極2bとの間に配置され、ベースプレート1 に被着させた
電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2bと
のフリップチップ接続の作業性が極めて簡素となる。従
って、前記ベースプレート1 表面に予め被着されている
電極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2bと
を接続する半田4 は電極配線1aの表面に予め半田メッキ
により所定厚みに被着させておくことが好ましい。

【００２４】また更に前記ベースプレート1 に配列実装
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。

【００２５】前記発光ダイオード素子2a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。

【００２６】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
ド素子2a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2048個の発光ダイ
オード素子2aがベースプレート1 上に配列実装されてい
る。

【００２７】また前記発光ダイオード素子アレイ2 は図
３に示す如く、各発光ダイオード素子2aの発光領域2c表
面とベースプレート1 との間に透光性部材5 が配されて
おり、該透光性部材5 によって発光領域2cが被覆されて
いる。

【００２８】前記透光性部材5 はベースプレート1 の電
極配線1aと発光ダイオード素子アレイ2 の電極2bとを半
田4 を介してフリップチップ接続させる際、半田4 を溶
融させる熱によって溶けるとともに発光ダイオード素子
2aの各発光領域2cと該発光領域2cと対向するベースプレ
ート1 の表面に強固に隙間なく密着してベースプレート
1 の粗面を平滑にするとともに半田4 の一部が発光ダイ
オード素子2aの各発光領域2cに流出しようとするのを有
効に阻止し、これによって発光ダイオード素子2aの各発
光領域2cには不要な光遮蔽物が被着することはなく、ま
たベースプレート1 で発光ダイオード素子2aの発した光
が散乱することはなく、各発光ダイオード素子2aの発す
る光を感光体Ｐに常に正確に照射させることができ、感
光体Ｐに所望の潜像を正確、且つ鮮明に形成することが
可能となる。

【００２９】前記透光性部材5 は例えば、カンデリラワ
ックス等のワックスと、スチブリン酸やベヘン酸等の脂
肪酸、又はアルコール等から成り、これらを各発光ダイ
オード素子2aの各発光領域2c表面にインクジェットや印
刷等により厚さ10〜30μm 程度に被着させることによっ
て各発光ダイオード素子2aの発光領域2c表面とベースプ
レート1 との間に配される。特にインクジェットで形成
する場合、にじみがなく、幅が50μm という高精度の透
光性部材5 を各発光ダイオード素子2aの各発光領域2cに
被着形成することができる。

【００３０】更に前記透光性部材5 はそれ自体が透明で
あることから各発光ダイオード素子2aの発する光を遮断
することはなく、各発光ダイオード素子2aの発した光は
透光性部材5 及び後述のレンズ7 を介して外部の感光体
Ｐに照射される。

【００３１】また一方、前記発光ダイオード素子アレイ
2 が配列実装されたベースプレート1 はその上部に一定
距離を隔ててレンズ部材3 が併設されており、該レンズ
部材3 は複数個の貫通孔6aが直線状に配列形成されてい
るレンズプレート6 と、前記貫通孔6aを塞ぐようにして
レンズプレート6 に樹脂等の接着剤を介し接着固定され
ているレンズ7 とから構成されている。

【００３２】前記レンズ部材3 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、また貫通孔6a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が発する光をレンズ7 へ
透過させる作用を為す。

【００３３】前記レンズプレート6 に支持された各レン
ズ7 は各発ダイオード素子2a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。

【００３４】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 に例えば、エポキシ樹脂系の接着剤を
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。

【００３５】更に前記発光ダイオード素子アレイ2 が実
装されたベースプレート1 及び複数個のレンズ7 を有す
るレンズ部材3 はその各々をスペーサ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2 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。

【００３６】前記スペーサ8 はその上部に第１位置合わ
せ規準面8aを、下部に第２位置合わせ規準面8bを有して
おり、スペーサ8 の第１位置合わせ規準面8aにレンズ部
材3を構成するレンズプレート6 の下面を、第２位置合
わせ規準面8bにベースプレート1 の上面外周部を当接固
定させることによって各発光ダイオード素子アレイ2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。

【００３７】前記スペーサ8 は例えば、ベースプレート
1 やレンズプレート6 と同一の材料、具体的にはガラス
エポキシ樹脂等で形成されている。

【００３８】かくして、本発明の画像装置によればベー
スプレート1 に配列実装されている各発光ダイオード素
子2aに所定の電力を印加して各発光ダイオード素子2aを
個別に選択的に発光させ、該各発光ダイオード素子2aが
発光した光をレンズ部材3 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。

【００３９】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、上述の実施例ではレン
ズ部材3 として複数個の貫通孔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。

【００４０】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個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。

【００４１】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、画像素子ア
レイの電極をベースプレートに被着させた電極配線にフ
リップチップ接続により電気的接続することから各画像
素子アレイの電極数が極めて多いとしてもその全てがベ
ースプレートの電極配線に一度に、且つ強固に電気的接
続されることとなり、その結果、画像装置の生産性が極
めて優れたものとなり、製品としての画像装置が安価と
なる。

【００４２】また本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートの一主面を粗面とし、該一主面に電極配線を被着
させたことから電極配線とベースプレートとの接触面積
が広くなって電極配線のベースプレートに対する被着強
度が強くなり、その結果、ベースプレートに被着させた
電極配線に画像素子アレイの電極を半田を介してフリッ
プチップ接続しても電極配線がベースプレートより剥離
することはなく、画像素子アレイの各電極を電極配線を
介して外部電気回路に確実、且つ強固に電気的接続する
ことができる。

【００４３】更に本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートと画像素子アレイの受発光領域との間に熱可塑性
樹脂から成る透光性部材を介在させたことから、画像素
子アレイの電極をベースプレートの電極配線に半田を介
してフリップチップ接続させる際、半田を溶融させる熱
によって透光性部材が溶けるとともに画像素子アレイの
受発光領域及び該受発光領域と対向するベースプレート
表面に強固に隙間なく密着し、ベースプレートの粗面を
平滑にするとともに半田の一部が画像素子アレイの受発
光領域に流出しようとするのを有効に阻止し、その結
果、画像形成装置として使用する場合には、感光体に常
に所定の光を照射させることが可能となって感光体に所
望の潜像を正確、且つ鮮明に形成することができ、また
画像読み取り装置として使用する場合には外部画像情報
を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を極めて正確に読み取らせること
が可能となる。

【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縦断面図
である。

【図２】図１に示す光プリンタヘッドの横断面図であ
る。

【図３】ベースプレートの電極配線と画像素子アレイの
電極との接続状態を説明するための部分拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・ベースプレート １ａ・・・・・電極配線 ２・・・・・・発光ダイオード素子アレイ ２ａ・・・・・発光ダイオード素子 ２ｂ・・・・・電極 ３・・・・・・レンズ部材 ５・・・・・・透光性部材 ６・・・・・・レンズプレート ７・・・・・・レンズ ８・・・・・・スペーサ Ｐ・・・・・・感光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１ Ｓ 7726−4Ｅ 27/14 33/00 Ｎ Ｍ Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｕ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のレンズから成るレンズ部材と、一
   主面側を粗面とした透明材料から成り、該一主面側に多
   数の画像素子アレイが直線状に配列実装されているベー
   スプレートとを各レンズと各画像素子アレイとが１対１
   に対応するように併設固定させた画像装置であって、前
   記各画像素子アレイはその表面に複数の電極と、複数の
   受発光領域を有しており、各電極をベースプレートの一
   主面側に被着させた電極配線に半田を介しフリップチッ
   プ接続させることによってベースプレート上に実装さ
   れ、且つ前記ベースプレートと画像素子アレイの受発光
   領域との間に熱可塑性樹脂から成る透光性部材が介在さ
   れていることを特徴とする画像装置。
2. 【請求項２】前記熱可塑性樹脂から成る透光性部材の軟
   化溶融温度が画像素子アレイの電極をベースプレートの
   電極配線に接続する半田の融点よりも低いことを特徴と
   する請求項１に記載の画像装置。
3. 【請求項３】前記熱可塑性樹脂から成る透光性部材がワ
   ックスと、脂肪酸又はアルコールから成ることを特徴と
   する請求項１に記載の画像装置。