JPH07227999A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光ダイオード素子が発する光をレンズを介し
て感光体面に正確に照射し、感光体に画像品質の高い潜
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を提供する。 【構成】支持体５に、多数の画像素子アレイ２が直線状
に配列されたベースプレート１と、無機物から成る透明
カバー部材４とを平行に取着するとともに前記ベースプ
レート１と透明カバー部材４との間に複数個のレンズ３
を、各レンズ３が各画像素子アレイ１に１対１に対応す
るよう配設してなり、且つ前記各レンズ３はその外周部
に設けた基準面３ａが透明カバー部材４に当接してい
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
個のレンズをエポキシ樹脂等の接着材を介し所定の間隔
で直線状に配列固定させ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載置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
載置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ペレ
ート上に載置されることとなる。

【０００４】また前記レンズプレートに固定された各レ
ンズとベースプレートに載置された各発光ダイオード素
子アレイはその両者の位置にズレが発生すると感光体面
に結像される像ににじみや白スジ、黒スジ等を発生して
鮮明で、正確な潜像を形成することが不可となることか
ら各レンズと各発光ダイオード素子アレイとは極めて高
精度に位置合わせする必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像装置では、レンズプレートがポリカーボネート
等の樹脂から成り、該ポリカーボネート等の樹脂は軟質
で平坦加工し難いことから平坦度が±５μm 以上とな
り、その結果、レンズプレートに複数個のレンズを固定
すると各レンズの固定位置（固定高さ）にバラツキが発
生し、該レンズを介して感光体に照射結像される発光ダ
イオード素子の発した光もにじみが生じ、感光体に鮮
明、且つ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。

【０００６】またこの画像装置では、レンズをレンズプ
レートにエポキシ樹脂等の接着材を介して固定してお
り、該エポキシ樹脂等の接着材は熱硬化に１５０℃の熱
を１時間程度印加しなければならずレンズのレンズプー
トへの接着固定に長時間を要し生産性が悪いという欠点
を有していた。同時にレンズのレンズプートへの接着固
定に長時間を要することから接着固定時に各レンズに傾
きが発生したり、高さが不均一となったりし易く、各レ
ンズに傾き等が発生すると発光ダイオード素子の発する
光をレンズを介して感光体面に正確に結像させることが
不可となり、感光体に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。

【０００７】更にこの画像装置では、複数個の発光ダイ
オード素子アレイがポリカーボネート樹脂から成るベー
スプレート上に載置されており、該ポリカーボネート樹
脂は低剛性であることから画像形成装置として使用に供
する際等において外力や熱応力が印加されると反りやね
じれ等の変形が容易に発生してしまい、ベースプレート
に変形が発生するとベースプレート上に載置されている
発光ダイオード素子アレイとレンズとの間に位置ズレが
生じ、感光体面に鮮明で正確な潜像を形成することが不
可となる欠点も有していた。

【０００８】また更にこの画像装置ではレンズが透明樹
脂で形成されている場合、該透明樹脂は軟質であること
から画像形成装置として使用に供する際、レンズに外力
が印加されるとレンズに容易に傷が付いてしまい、その
結果、前記傷によって発光ダイオード素子が発光する光
を感光体に正確に結像させるのが不可となり、感光体に
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。

【０００９】更にまた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
おいてもレンズと固体撮像素子アレイとの位置ズレ等に
起因して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ことが不可となる欠点を
有していた。

【００１０】

【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正確に照射し、感光体に画像品質
の高い潜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を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像装置は、支
持体に、多数の画像素子アレイが直線状に配列されたベ
ースプレートと、無機物から成る透明カバー部材とを平
行に取着するとともに前記ベースプレートと透明カバー
部材との間に複数個のレンズを、各レンズが各画像素子
アレイに１対１に対応するよう配設してなり、且つ前記
各レンズはその外周部に設けた基準面が透明カバー部材
に当接していることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の画像装置によれば、レンズの外周部に
基準面を設けるとともに該基準面を、平坦度を５μｍ以
下とすることができる無機物から成る透明カバー部材に
当接させたことからレンズの全てはその固定位置が常に
一定となり、その結果、画像形成装置として使用する場
合には感光体に鮮明、且つ正確な潜像を形成することが
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。

【００１３】また本発明の画像装置によれば、レンズの
固定が、該レンズの外周部に設けた基準面を透明カバー
部材に、例えばバネ材で押圧し、当接させることによっ
て行われることからレンズの固定時間は極めて短時間と
なり、画像装置の生産性が極めて優れたものとなる。

【００１４】更に本発明の画像装置によれば、レンズが
透明カバー部材で保護され、且つ該透明カバー部材は硬
度がビッカース硬度（Ｈｖ）でＨｖ≧２．８(GPa) であ
る無機物で形成されていることからレンズ及び透明カバ
ー部材に傷が付くことは殆どなく、その結果、これを画
像形成装置として使用した場合、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正確に照射し、感
光体に画像品質の高い潜像を形成することができ、また
画像読み取り装置として使用した場合、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。

【００１５】また更に本発明の画像装置によれば、画像
素子アレイが載置されるベースプートを高剛性の材料に
より形成すれば、ベースプレートに外力や熱応力が印加
されてもベースプレートに反りやねじれ等の変形が発生
することはなく、これによってベースプレート上に載置
されている各画像素子アレイは常に各レンズに正確に対
向し、画像形成装置として使用する場合には感光体に鮮
明、且つ正確な潜像を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。

【００１６】

【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、４は透明カバー部材、５は支持体である。

【００１７】前記ベースプレート1 は例えば、酸化アル
ミニウム質焼結体や結晶化ガラス、石英等の反りやねじ
れ等の変形を発生し難い高剛性の材料により形成されて
おり、その上面に複数個の発光ダイオード素子アレイ2
が直線状に配列実装されている。

【００１８】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、例えば、
酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミ
ナ、シリカ、カルシア、マグネシア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に
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
ル法等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１５００℃）で焼成することによって製作
される。

【００１９】また前記ベースプレート1 上に配列載置さ
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 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。

【００２０】尚、前記発光ダイオード素子2aはGaAsP
系、GaP 系の発光ダイオードが使用され、例えば、GaAs
P 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PH
₃(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Si
₃N₄(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。

【００２１】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3aがベースプレート1 上に配列載置され
ている。

【００２２】前記発光ダイオード素子アレイ2 が載置さ
れたベースプレート1 は、各発光ダイオード素子アレイ
2 間の上面に支持体5 が取着されており、該支持体5 は
ベースプレート1 と後述する透明カバー部材4 及びレン
ズ3 とを平行に固定させるとともに各発光ダイオード素
子アレイ2 の発光ダイオード素子2aが発する光を隣接す
る発光ダイオード素子アレイ2 側に漏れるのを有効に防
止する作用を為す。

【００２３】前記支持体5 は例えば、液晶ポリマー樹脂
等から成り、従来周知の射出成形法等を採用することに
よって所定形状に形成される。

【００２４】また前記支持体5 はその上部に透明カバー
部材4 が取着されており、更にベースプレート1 と透明
カバー部材4 との間にはレンズ３が各発光ダイオード素
子アレイ2 に対し1 対1 に対応するように配置固定され
ている。

【００２５】前記透明カバー部材4 はレンズ3 を保護す
るとともにレンズ3 を一定の位置に固定させる作用を為
し、石英やソーダガラス、結晶化ガラス等の無機物で形
成されている。

【００２６】また前記透明カバー部材4 とベースプレー
ト1 との間に配置固定されるレンズ3 は、各発光ダイオ
ード素子2aが発する光を感光体P に照射させる作用を成
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。

【００２７】前記レンズ3 の固定は、まずレンズ3 の上
面外周部に基準面3aを、支持体5 に突起5aを各々形成し
ておき、次に前記支持体5 に形成した突起5aの上面と透
明カバー部材下面との間にレンズ3 を該レンズ3 に設け
た基準面3aが透明カバー部材4 側となるようにして挿入
させ、しかる後、レンズ3 をゴム、プラスチック等の弾
性材料から成るバネ材6 で透明カバー部材4 側に押圧す
ることによって行われる。この場合、透明カバー部材4
は無機物から成り、硬度がビッカース硬度（Ｈｖ）でＨ
ｖ≧２．８(GPa) と硬く平坦加工性が優れ、平坦度を5
μm 以下の平坦なものとなすことができること及び各レ
ンズ3 はその上面外周面部に設けた基準面3aが透明カバ
ー部材4 に当接されていること等から各レンズ3 の固定
位置は全て同一となり、その結果、各発光ダイオード素
子アレイ2 の発光ダイオード素子2aが発する光はレンズ
3 を介して感光体P 面に良好に照射結像され、感光体P
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】また同時に前記レンズ3 はゴム、プラスチ
ック等の弾性材料から成るバネ材6で押圧することによ
って透明カバー部材4 に当接固定させているためレンズ
3 の固定が簡単、且つ短時間で行え、画像装置の生産性
が極めて優れたものとなる。

【００２９】更に前記レンズ3 は石英やソーダガラス等
の無機物から成る透明カバー部材4で保護されているた
めレンズ3 に外力印加による傷が付くことはなく、また
石英やソーダガラス等の無機物から成る透明カバー部材
4 はその硬度がビッカース硬度（Ｈｖ）でＨｖ≧２．８
(GPa) と硬いことから透明カバー部材4 に外力が印加さ
れても傷が付くことは殆どなく、その結果、発光ダイオ
ード素子2aが発する光はレンズ3 を介して感光体P 面に
正確に照射結像させることができ、感光体P に画像品質
の高い潜像を形成することが可能となる。

【００３０】かくして、本発明の画像装置によれば発光
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3 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。

【００３１】尚、前記発光ダイオード素子アレイ2 が載
置されるベースプレート1 は酸化アルミニウム質焼結体
等の高剛性材料で形成されているため画像形成装置とし
て使用する際、ベースプレート1 に外力や熱応力が印加
されてもベースプレート1 に反りやねじれ等の変形が発
生することはなく、その結果、ベースプレート1 に載置
されている各発光ダイオード素子アレイ2 を常にレンズ
3 に正確に対向させることができ、発光ダイオード素子
2aが発する光をレンズ3 を介して感光体P 面に正確に照
射結像させ、感光体P に画像品質の高い潜像を形成する
ことが可能となる。

【００３２】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
子アレイに代えてイメージセンサ等の画像読み取り装置
等にも使用可能である。この場合、固体撮像素子アレイ
とレンズが極めて正確に位置合わせされ、その結果、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可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、レンズの外
周部に基準面を設けるとともに該基準面を、平坦度を５
μｍ以下とすることができる無機物から成る透明カバー
部材に当接させたことからレンズの全てはその固定位置
が常に一定となり、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鮮明、且つ正確な潜像を形成する
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。

【００３４】また本発明の画像装置によれば、レンズの
固定が、該レンズの外周部に設けた基準面を透明カバー
部材に、例えばバネ材で押圧し、当接させることによっ
て行われることからレンズの固定時間は極めて短時間と
なり、画像装置の生産性が極めて優れたものとなる。

【００３５】更に本発明の画像装置によれば、レンズが
透明カバー部材で保護され、且つ該透明カバー部材の硬
度がビッカース硬度（Ｈｖ）でＨｖ≧２．８(GPa) であ
る無機物で形成されていることからレンズ及び透明カバ
ー部材に傷が付くことは殆どなく、その結果、これを画
像形成装置として使用した場合、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正確に照射し、感
光体に画像品質の高い潜像を形成することができ、また
画像読み取り装置として使用した場合、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。

【００３６】また更に本発明の画像装置によれば、画像
素子アレイが載置されるベースプートを高剛性の材料に
より形成すれば、ベースプレートに外力や熱応力が印加
されてもベースプレートに反りやねじれ等の変形が発生
することはなく、これによってベースプレート上に載置
されている各画像素子アレイは常に各レンズに正確に対
向し、画像形成装置として使用する場合には感光体に鮮
明、且つ正確な潜像を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。

【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。

【符号の説明】

１・・・・ベースプレート ２・・・・発光ダイオード素子アレイ ２ａ・・・発光ダイオード素子 ３・・・・レンズ ３ａ・・・基準面 ４・・・・透明カバー部材 ５・・・・支持体 ５ａ・・・突起 ６・・・・バネ材

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 Ｇ０２Ｂ 7/00 Ｈ 7/02 Ａ Ｈ０１Ｌ 27/14 33/00 Ｍ Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ 1/036 Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持体に、多数の画像素子アレイが直線状
   に配列されたベースプレートと、無機物から成る透明カ
   バー部材とを平行に取着するとともに前記ベースプレー
   トと透明カバー部材との間に複数個のレンズを、各レン
   ズが各画像素子アレイに１対１に対応するよう配設して
   なり、且つ前記各レンズはその外周部に設けた基準面が
   透明カバー部材に当接していることを特徴とする画像装
   置。
2. 【請求項２】前記透明カバー部材の平坦度が５μｍ以下
   である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】前記透明カバー部材の硬度がビッカース硬
   度（Ｈｖ）でＨｖ≧２．８(GPa) であることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像装置。
4. 【請求項４】前記透明カバー部材が石英、ソーダガラ
   ス、結晶化ガラスの少なくとも１種から成ることを特徴
   とする請求項１に記載の画像装置。
5. 【請求項５】前記透明カバー部材へのレンズの当接が、
   支持体とレンズの間に配したバネ材の押圧力で行われて
   いることを特徴とする請求項１に記載の画像装置。
6. 【請求項６】前記ベースプレートが高剛性材料から成る
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像装置。