JPH06141133A - 画像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光ダイオードが発する光をレンズアレイを介
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
ズアレイ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の製造方
法を提供することにある。 【構成】ハウジング４内に画像素子アレイ２を搭載した
基板１と長尺状レンズアレイ３とを所定間隔をあけて固
定してなる画像装置であって、ハウジング４に仮接着材
注入孔ａを設けておき、仮接着材注入孔ａに速乾性の接
着材を注入してハウジング４にレンズアレイ３を仮止め
し、次にハウジング４とレンズアレイ３とを超音波熔着
法により溶融一体化させ、レンズアレイ３をハウジング
４に固定する。

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の製造方法に関し、より詳細にはハ
ウジングへの長尺状レンズアレイの固定方法に関する。

【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、電気絶縁
性基板上に複数個の発光ダイオードから成る発光ダイオ
ードアレイを直線状に複数個、配列搭載した発光素子搭
載基板と、枠状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置したレンズアレイ
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所定距離をあけて、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
イオードアレイの各発光ダイオードが位置するようにエ
ポキシ樹脂から成る接着材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】

【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、長尺状レンズアレイのハウジ
ングへの固定がレンズアレイをハウジングにエポキシ樹
脂から成る接着材で接着することによって行われてお
り、該エポキシ樹脂から成る接着材はその硬化速度がハ
ウジングを構成する樹脂の熱変形を考慮し、高い温度の
熱を印加することができないため極めて遅い。そのため
レンズアレイをハウジングに固定する際、レンズアレイ
の固定位置に狂いが生じ易く、レンズアレイの固定位置
に狂いが生じるとレンズアレイを構成する各セルフフォ
ーカシングレンズの光軸が発光ダイオードの所定位置か
らズレ、発光ダイオードの発する光をセルフフォーカシ
ングレンズを介して感光体に良好に照射せるのが不可と
なって感光体に鮮明で、正確な潜像を形成することがで
きないという欠点を有していた。

【０００５】また前記長尺状レンズアレイのハウジング
への固定はレンズアレイの枠状ケーシングの一側面全面
をハウジングに接着材を介し接着することによって行わ
れていること、及び長尺状レンズアレイの枠状ケーシン
グは通常、ＡＢＳ樹脂やＦＲＰで、またハウジングは平
坦度、強度、価格等を考慮してポリカーボネート樹脂で
形成されており、両者の熱膨張係数がそれぞれ0.9 〜 6
×10^-5／℃、1.9 ×10^-5／℃と大きく相違していること
等からこの画像装置を画像形成装置に組み込んで使用し
た場合、ハウジング及びレンズアレイに外部から熱が印
加されると両者の接着部に大きな熱応力が発生してレン
ズアレイを 400μm 程度湾曲させてしまい、その結果、
各セルフフォーカシングレンズの光軸と発光ダイオード
の位置との間にズレが生じ、発光ダイオードの発する光
をセルフフォーカシングレンズを介して感光体に良好に
照射せるのが不可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ないという欠点も有していた。

【０００６】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量産性、作業性が悪く、且つ固
体撮像素子アレイへの外部画像情報の結像が不均一とな
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。

【０００７】

【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アレイ
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
レンズアレイ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の製造
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はハウジング内に
画像素子アレイを搭載した基板と長尺状レンズアレイと
を所定間隔をあけて固定してなる画像装置であって、前
記長尺状レンズアレイのハウジングへの固定が下記
（１）乃至（３）の工程から成ることを特徴とするもの
である。 （１）ハウジングの長尺状レンズアレイが固定される領
域に仮接着材注入孔を形成する工程、（２）前記仮接着
材注入孔を形成したハウジングにレンズアレイを当接
し、ハウジングの仮接着材注入孔より速乾性の接着材を
注入してハウジングにレンズアレイを仮止めする工程、
（３）前記レンズアレイを超音波溶着法によりハウジン
グに固定する工程

【０００９】

【作用】本発明の画像装置によれば、ハウジングに長尺
状レンズアレイを速乾性の接着材で仮止めすることから
ハウジングへの所定位置に正確にレンズアレイを固定す
ることができ、また長尺状レンズアレイのハウジングへ
の固定を超音波溶着法により行うことから長尺状レンズ
アレイをハウジングに極めて強固に固定することが可能
となるとともに長尺状レンズアレイのハウジングへの固
定を長尺状レンズアレイの長さ方向の中央部としておけ
ば長尺状レンズアレイとハウジングに外部から熱が印加
されたとしても両者間に大きな熱応力が発生することは
なく、その結果、レンズアレイが湾曲することもない。
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、レンズアレイの各セルフフォーカ
シングレンズの光軸を常に発光ダイオードの位置となす
ことができ、発光ダイオードの発する光を感光体に良好
に照射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。

【００１０】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、レンズアレイに湾曲
がないことから外部画像情報をレンズアレイを介して固
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。

【００１１】

【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 は基板、2 は発光ダイオードアレイ、3 はレンズ
アレイ、4 はハウジングである。

【００１２】前記基板1 はセラミック、ガラス、ガラス
エポキシ等の電気絶縁材料から成り、その上面に複数個
の発光ダイオードアレイ2 が直線状に配列搭載されてい
る。

【００１３】前記基板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、酸化アル
ミニウム質焼結体のセラミックから成る場合には、アル
ミナ(Al₂O₃) 、シリカ(SiO₂)、カルシア(CaO) 、マグネ
シア(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加
混合して泥漿状となすとともこれを従来周知のドクター
ブレード法やカレンダーロール法を採用することによっ
てセラミックグリーンシート( セラミック生シート) を
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形
状に打ち抜き加工するとともに高温( 約1600℃) で焼成
することによって製作される。

【００１４】また前記基板1 上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2aから成
り、該発光ダイオード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 表面に照射す
ることによって感光体5 に画像を形成するための潜像を
形成する。

【００１５】尚、前記発光ダイオード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(ガリウムー砒素ーリン)の
単結晶を成長させ、次にGaAsP 単結晶表面にSi₃N₄(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。

【００１６】また前記発光ダイオード2a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個の発光ダイード2aが基板1 上に
配列されている。

【００１７】更に前記発光ダイオード2aはその上部に所
定間隔を隔てて長尺状のレンズアレイ3 が配されてお
り、該レンズアレイ3 は各発光ダイオード2aが発する光
を感光体5 表面に照射する作用を為す。

【００１８】前記長尺状レンズアレイ3 は枠状ケーシン
グ7 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8 を２列に直線状に多数個配置した構
造を有しており、成形用型内にABS 樹脂等から成る樹脂
の板で棒状のセルフフォーカシングレンズ8 を挟み込み
２列に配列収容するとともにシリコン樹脂を滴下し、該
樹脂を硬化させ、セルフフォーカシングレンズ8 の各々
をシリコン樹脂で接着させるとともに枠状ケーシング7
を形成することによって製作される。

【００１９】前記発光ダイオードアレイ2 が搭載された
基板1 及びレンズアレイ3 はまた両者間に所定の間隔を
もって、且つレンズアレイ3 の各セルフフォーカシング
レンズ8 の光軸が発光ダイオードアレイ2 の各発光ダイ
オード2a上となるようにしてポリカーボネート樹脂から
成るハウジング4 に固定されている。

【００２０】前記レンズアレイ3 等が固定されるハウジ
ング4 はアクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS
樹脂) 、ポリフェニレンサルファイド(PPS樹脂) 、ポリ
カーボネート樹脂から成り、従来周知の樹脂成形法を採
用することによって所定形状に形成される。

【００２１】また前記ハウジング4 への基板1 及びレン
ズアレイ3 の固定はハウジング4 の下部内側に発光ダイ
オードアレイ2 が搭載された基板1 を接着剤5aを介し接
着することによって、また上部にレンズアレイ3 を超音
波溶着法により溶融一体化させることによって各々、行
われる。

【００２２】前記ハウジング4 へのレンズアレイ3 の固
定は具体的には図2 に示すように、まずハウジング4 の
長尺状レンズアレイ3 が固定される領域内の位置に仮接
着材注入孔ａを形成する。この仮接着材注入孔ａはハウ
ジング4 に従来周知の孔明け加工法を採用することによ
ってハウジング4 の所定位置に形成される。

【００２３】次に前記仮接着材注入孔ａを形成したハウ
ジング4 にレンズアレイ3 の一側面を当接し、ハウジン
グ4 に設けた仮接着材注入孔ａより速乾性の接着材5bを
注入してハウジング4 にレンズアレイ3 を仮止めする。

【００２４】前記速乾性の接着材5bは、例えばシアノア
クリレート系接着材から成り、該接着材5cは３〜６秒程
度の短時間で硬化することからレンズアレイ3 をハウジ
ング4 の所定位置に正確に仮止めすることができ、レン
ズアレイ3 とハウジング4 との間にズレが発生すること
はない。

【００２５】そして次に前記レンズアレイ3 が仮止めさ
れたハウジング4 はそのレンズアレイ3 の焦点精度の検
査を行った後、超音波溶着法によりレンズアレイ3 とハ
ウジング4 とを溶融一体化させ, これによってレンズア
レイ3 のハウジング4 への固定が完了する。この場合、
レンズアレイ3 とハウジング4 とは超音波溶着法により
溶融一体化しているためレンズアレイ3 のハウジング4
に対する固定が極めて強固となる。

【００２６】また前記ハウジング4 へのレンズアレイ3
の超音波溶着法による固定は長尺状レンズアレイ3 の長
さ方向の中央部Ａのみにて行うとハウジング4 とレンズ
アレイ3 に外部より熱が印加され、両者間に両者の熱膨
張係数の相違に起因する熱応力が発生したとしても該熱
応力はレンズアレイ3 のハウジング4 への固定がレンズ
アレイ3 の中央部Ａの狭い面積であることからから極め
て小さなものとなり、前記熱応力によってレンズアレイ
3 に大きな湾曲が発生するのを皆無としてハウジング3
に固定されたレンズアレイ3 はその各セルフフォーカシ
ングレンズ8 の光軸を常に発光ダイオードアレイ2 の各
発光ダイオード2a上に位置させることができ、発光ダイ
オード2aの発する光をレンズアレイ3 を介して感光体5
に正確、鮮明に照射することが可能となる。従って、前
記ハウジング4 へのレンズアレイ3 の超音波溶着法によ
る固定は長尺状レンズアレイ3 の長さ方向の中央部Ａの
みにて行うことが好ましい。

【００２７】かくして本発明の製造方法によって製作さ
れる画像装置は基板１上に直線状に配列された複数個の
発光ダイード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。

【００２８】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、例えば前記レンズアレイ3 はその
長さ方向の中央部Ａをハウジング4 に超音波溶着法によ
り固定したが、更にレンズアレイ3 の両端を弾性率が35
Kgf/cm² 以上の軟質な接着材でハウジング4 に固定すれ
ば、レンズアレイ3 とハウジング4 の間に発生する熱応
力を小さいものに維持したままレンズアレイ3 をハウジ
ング4 に強固に固定することができる。従って、レンズ
アレイ3 をハウジング4 に固定する際にはレンズアレイ
3 の中央部Ａを超音波溶着法で、両端を弾性率が35Kgf/
cm² 以上の軟質な接着材、具体的にはシリコンゴムもし
くはエポキシにゴムを混入したものから成る接着材で固
定しておくことが好ましい。

【００２９】また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。

【００３０】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、ハウジング
に長尺状レンズアレイを予め速乾性の接着材で仮止めす
ることからレンズアレイをハウジングの所定位置に正確
に接着固定することができ、また長尺状レンズアレイの
ハウジングへの固定を超音波熔着法により行うことから
長尺状レンズアレイのハウジングに対する固定を極めて
強固となすことができる。

【００３１】特にハウジングへのレンズアレイの超音波
溶着法による固定を長尺状レンズアレイの長さ方向の中
央部のみにて行うとハウジングとレンズアレイに外部よ
り熱が印加され、両者間に両者の熱膨張係数の相違に起
因する熱応力が発生したとしても該熱応力を極めて小さ
なものとなすことができ、その結果、前記熱応力によっ
てレンズアレイに大きな湾曲が発生することはなく、ハ
ウジングに固定されたレンズアレイはその各セルフフォ
ーカシングレンズの光軸を常に発光ダイオードアレイの
各発光ダイオード上に位置させることが可能となって発
光ダイオードの発する光をレンズアレイを介して感光体
に正確、鮮明に照射することができる。

【００３２】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
ズアレイ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】図１に示す画像形成装置のレンズアレイとハウ
ジングの接着固定を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・基板 ２・・・・・・・発光ダイオードアレイ ２ａ・・・・・・発光ダイオード ３・・・・・・・レンズアレイ ４・・・・・・・ハウジング ５ａ・・・・・・接着材 ５ｂ・・・・・・速乾性接着材 ａ・・・・・・・仮接着材注入孔 Ａ・・・・・・・レンズアレイの中央部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ａ 8106−2Ｋ 7/02 Ａ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｎ 7376−4Ｍ Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ 8721−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に画像素子アレイを搭載した
   基板と長尺状レンズアレイとを所定間隔をあけて固定し
   てなる画像装置であって、前記長尺状レンズアレイのハ
   ウジングへの固定が下記（１）乃至（３）の工程から成
   ることを特徴とする画像装置の製造方法。 （１）ハウジングの長尺状レンズアレイが固定される領
   域に仮接着材注入孔を形成する工程、 （２）前記仮接着材注入孔を形成したハウジングにレン
   ズアレイを当接し、ハウジングの仮接着材注入孔より速
   乾性の接着材を注入してハウジングにレンズアレイを仮
   止めする工程、 （３）前記レンズアレイを超音波溶着法によりハウジン
   グに固定する工程