JPH08192532A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像素子アレイの各電極を所定の電極配線に正
確に接続し、発光ダイオード素子に正確な発光を起こさ
せる、或い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取り出させることを可能とする。 【構成】複数個のレンズ2bから成るレンズ部材2 と、多
数の画像素子アレイ5 を有する画像素子部材1 とを併設
固定させて成る画像装置であって、前記画像素子部材1
が、複数個の個別電極配線4aを有する透光性材料より成
る第１基板4 と、共通電極配線6bを有する第２基板6 と
の間に、複数個の画像素子アレイ5 を配するとともに各
画像素子アレイ５の個別電極５ａを第１基板４の個別電
極配線４ａにフリップチップ接続により接続させ、共通
電極5bを第２基板6 の共通電極配線6bに接続させて形成
されており、且つ前記各画像素子アレイ5 が第２基板6
に設けた凹部6aに圧入されている。

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一
対の支持体に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
ート上に載置されることとなる。

【０００４】また前記各発光ダイオード素子アレイはそ
の下面に共通電極を有しており、該共通電極をベースプ
レートの上面に予め被着形成させておいた共通電極配線
に例えば、エポキシ樹脂に銀粉末等を添加した導電性樹
脂接着剤を介して接着することによって共通電極を共通
電極配線に電気的接続させつつベースプレート上に実装
される。

【０００５】更に前記ベースプレートの上面に実装され
ている各発光ダイオード素子アレイはその個別電極がベ
ースプレートの上面に被着形成されている個別電極配線
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、ベースプレート上面の共通電極配線及び個別電極配
線を外部電気回路に接続することによって発光ダイオー
ド素子アレイの各発光ダイオード素子は外部電気回路と
電気的に接続されるようになっている。

【０００６】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に設けた個別電極がベ
ースプレートの個別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個別
電極は数千と極めて多いことから発光ダイオード素子ア
レイの個別電極をベースプレートの個別電極配線に電気
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。

【０００７】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。

【０００８】そこで上記欠点を解消するために本願出願
人は先にレンズと対向する画像素子アレイを、個別電極
配線を有する透光性材料から成る第１基板と共通電極配
線を有する第２基板との間に、各画像素子アレイの個別
電極を第１基板の個別電極配線にフリップチップ接続す
るとともに共通電極を第２基板の共通電極配線に接続さ
せた画像装置を提案した。

【０００９】かかる画像装置によれば画像素子アレイの
個別電極と第２基板の個別電極配線とがフリップチップ
接続、即ち、第２基板に実装された画像素子アレイ上に
第１基板を、該画像素子アレイの各個別電極と第１基板
の個別電極配線とが当接するようにして載置させるとと
もに各個別電極と個別電極配線とを半田を介し接合させ
ることによって接続することから画像素子アレイの個別
電極の数が数千あるとしてもその全てが第１基板の個別
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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像装置では第１基板及び第２基板のいずれもが平
坦であることから第１基板の個別電極配線に画像素子ア
レイの個別電極を接続させる際、或いは第２基板の共通
電極配線に画像素子アレイの共通電極を接続させる際に
画像素子アレイの位置にズレが発生し易く、画像素子ア
レイの位置にズレが生じると画像素子アレイの個別電極
を所定の個別電極配線に正確に電気的接続することがで
きないという欠点を誘発した。

【００１１】また同時にこの画像装置では画像素子アレ
イの個々の高さにばらつきがあること、第２基板の共通
電極配線に各画像素子アレイの共通電極を半田や導電性
樹脂接着剤を介して接続する際、各画像素子アレイの共
通電極と第２基板の共通電極配線との間に介在する半田
や導電性樹脂接着剤の量にばらつきがあること、個別電
極配線を有する第１基板と共通電極配線を有する第２基
板のいずれもが熱変形し難い材質で形成されていること
等から第２基板上に、該第２基板上に実装された各画像
素子アレイはその個別電極の位置に高さばらつきを有し
たものとなり、その結果、画像素子アレイ上に第１基板
を各個別電極と各個別電極配線とが当接するようにして
載置させるとともに各個別電極と個別電極配線とを半田
を介してフリップチップ接続させる場合、個別電極の全
てを第１基板の個別電極配線に当接させるのが不可とな
り、全ての個別電極を個別電極配線に確実、強固に電気
的接続させることができないという欠点も誘発した。

【００１２】

【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個別電極を個別電極
配線に、共通電極を共通電極配線に確実に電気的接続
し、発光ダイオード素子を外部電気信号に応じて正確に
発光させることができる、或いは固体撮像素子アレイよ
り外部画像情報に対応する正確な電気信号を取り出すこ
とができる画像装置を提供することにある。

【００１３】

【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、多数の画像素子アレイを有す
る画像素子部材とを併設固定させて成る画像装置であっ
て、前記画像素子部材が、複数個の個別電極配線を有す
る透光性材料より成る第１基板と、共通電極配線を有す
る第２基板との間に、複数個の画像素子アレイを配する
とともに各画像素子アレイの個別電極を第１基板の個別
電極配線にフリップチップ接続により接続させ、共通電
極を第２基板の共通電極配線に接続させて形成されてお
り、且つ前記各画像素子アレイが第２基板に設けた凹部
に圧入されていることを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は前記第２基板の荷重たわみ温
度が180 〜240 ℃であることを特徴とするものである。

【００１５】更に本発明は前記第２基板の凹部間に溝を
設けたことを特徴とするものである。

【００１６】また更に本発明は前記第２基板の熱膨張係
数が−3.0 ×10^-6/ ℃〜1.0 ×10^-6/ ℃であることを特
徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明の画像装置によれば、画像素子アレイの
個別電極を第１基板の個別電極配線にフリップチップ接
続法により接続することから画像素子アレイの個別電極
が多数あるとしてもその全てが第１基板の個別電極配線
に一度に、且つ強固に電気的接続されることとなり、製
品としての画像装置が安価となる。

【００１８】また本発明の画像装置によれば、第２基板
に凹部を設けるとともに該凹部に画像素子アレイを圧入
させたことから画像素子アレイの位置が固定されて位置
ズレを発生することがなく、その結果、画像素子アレイ
の個別電極を所定の個別電極配線に正確に当接させて、
全ての個別電極を個別電極配線に確実、強固に電気的接
続させることが可能となる。

【００１９】更に本発明の画像装置によれば、各画像素
子アレイが第２基板に設けた凹部に圧入されており、該
圧入量を調整することによって各画像素子アレイの個別
電極の高さ位置を一定となし、これによって画像素子ア
レイの各個別電極を第１基板の所定個別電極配線に当接
させて全ての個別電極を個別電極配線に確実、強固に電
気的接続させることも可能となる。

【００２０】

【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 は画像素子部材、2 はレンズ部材、3 は支持体で
ある。

【００２１】前記画像素子部材1 は図３に示すように、
下面に複数個の個別電極配線4aを有する第１基板4 と、
上面に個別電極5aが、下面に共通電極5bが各々被着され
た複数個の発光ダイオード素子アレイ5 と、上面に発光
ダイオード素子アレイ5 が圧入される凹部6a及び共通電
極配線6bを有する第２基板6 とから構成されている。

【００２２】前記画像素子部材1 の第２基板6 は発光ダ
イオード素子アレイ5 を支持する支持部材として作用
し、例えば、液晶ポリマー樹脂等で形成されている。

【００２３】前記第２基板6 はまたその上面に発光ダイ
オード素子アレイ5 の外形寸法より若干小さい寸法の凹
部6aが複数個、直線状に配列形成されており、該凹部6a
内に発光ダイオード素子アレイ5 が圧入され、これによ
って発光ダイオード素子アレイ5 が第２基板6 上に直線
状に配列される。尚、この時、発光ダイオード素子アレ
イ5 の共通電極5bも第２基板6 の上面に被着させた共通
電極配線6bに電気的接続される。

【００２４】前記第２基板6 の上面に圧入されている発
光ダイオード素子アレイ5 は複数個の発光ダイオード素
子5cから成り、該発光ダイオード素子5cは外部電気信号
に対応して個々に選択的に発光し、発光した光を外部の
感光体Ｐ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5c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】また前記発光ダイオード素子5c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5cを一単位とした発光ダイオード素子アレイ
5 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5cが第２基板6 に配列実装されている。

【００２７】更に前記第２基板6 に実装された発光ダイ
オード素子アレイ5 の上面には個別電極配線4aを有する
第１基板4 が固定されている。

【００２８】前記第１基板4 は発光ダイオード素子アレ
イ5 の個別電極5aに個別電極配線4aを電気的に接続させ
る作用を為し、発光ダイオード素子アレイ5 の個別電極
5aを第１基板4 の個別電極配線4aにフリップチップ接
続、具体的には発光ダイオード素子アレイ5 が実装され
た第２基板6 上に第１基板4 を、該第１基板4 の個別電
極配線4aと発光ダイオード素子アレイ5 の各個別電極5a
に予め被着させた半田バンプとが相対向するようにして
載置し、しかる後、前記半田バンプを加熱溶融させ、第
１基板4 の個別電極配線4aと発光ダイオード素子アレイ
5 の各個別電極5aとを半田接合させることによって第１
基板4 はその個別電極配線4aを各発光ダイオード素子ア
レイ5 の個別電極5aに電気的接続させつつ発光ダイオー
ド素子アレイ5 上に固定される。この場合、各発光ダイ
オード素子アレイ5 の各個別電極5aはその総数が多かっ
たとしてもその全てが第１基板4 の下面に被着されてい
る個別電極配線4a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5 の
各個別電極5aと第１基板4 の個別電極配線4aとの電気的
接続を極めて短時間で行うことができ、画像装置の組立
の作業性、生産性が大きく向上する。

【００２９】また前記画像素子部材1 においては発光ダ
イオード素子アレイ5 が第２基板6の上面に圧入されて
いるためその位置が固定されて位置ズレを発生すること
はなく、また同時に圧入量を調整することによって各発
光ダイオード素子アレイ5 の個別電極5aの高さを全て一
定となすことができるため発光ダイオード素子アレイ5
の個別電極5aを第１基板4 の個別電極配線4aにフリップ
チップ接続により接続させる際、発光ダイオード素子ア
レイ5 の全ての個別電極5aを第１基板4 の個別電極配線
4aに正確に当接させることができ、その結果、全ての個
別電極5aを所定の個別電極配線4aに確実、強固に電気的
接続させることが可能となる。

【００３０】尚、前記画像素子部材1 の第２基板6 は荷
重たわみ温度が180 〜240 ℃の材質、例えば液晶ポリマ
ー樹脂等で形成しておくと第２基板6 を180 ℃以上の温
度に加熱しつつ凹部6b内に発光ダイオード素子アレイ5
を圧入させれば第２基板6 は適度に変形して発光ダイオ
ード素子アレイ5 に破損を発生させることなくその圧入
を許容し、これによって発光ダイオード素子アレイ5 を
第２基板6 の所定位置に正確に実装させることができ
る。従って、前記画像素子部材1 の第２基板6 は液晶ポ
リマー樹脂等の荷重たわみ温度が180 〜240 ℃の材質で
形成しておくことが好ましい。

【００３１】また前記画像素子部材1 の第２基板6 はそ
の上面に設けた凹部6a間に溝を設けておくと、該溝によ
って凹部6a周辺にバネ性が生まれ、これによって第２基
板6の凹部6a内に発光ダイオード素子アレイ5 を圧入さ
せ、第２基板6 に発光ダイオード素子アイ5 を実装させ
る際、発光ダイオード素子アレイ5 に過度の力が作用し
て発光ダイオード素子アレイ5 に破損等を発生させるこ
とがなくなる。従って、前記画像素子部材1 の第２基板
6 はその上面に設けた凹部6a間に溝を設けておくことが
好ましい。

【００３２】更に前記画像素子部材1 の第２基板6 の熱
膨張係数を−3.0 ×10^-6/ ℃〜1.0×10^-6/ ℃の材質、
例えば液晶ポリマー樹脂等で形成しておくと発光ダイオ
ード素子アレイ5 の各個別電極5aと第１基板4 の個別電
極4aとを接続する際、第２基板6 に熱が印加されても該
第２基板6 は殆ど熱膨張せず、その結果、第２基板6に
実装されている発光ダイオード素子アレイ5 の位置が常
に一定となり、これによって発光ダイオード素子アレイ
5 の各個別電極5aと第１基板4 の個別電極4aとを正確、
且つ強固に接続することが可能となる。従って、前記画
像素子部材1 の第２基板6 の熱膨張係数は−3.0 ×10^-6
/ ℃〜1.0 ×10^-6/ ℃の範囲としておくことが好まし
い。

【００３３】また更に前記第１基板4 は結晶化ガラスや
石英等の透光性材料から成り、該第１基板4 は透光性で
あることから発光ダイオード素子アレイ5 の各発光ダイ
オード素子5cが発した光は第１基板4 を通過して後述す
るレンズ部材2 に進むこととなる。

【００３４】前記第１基板4 、発光ダイオード素子アレ
イ5 及び第２基板6 から成る画像素子部材1 はその上部
に一定距離を隔ててレンズ部材2 が併設されており、該
レンズ部材2 は複数個の穴が直線状に配列形成されてい
るレンズプレート2aと、前記穴を塞ぐようにしてレンズ
プレート2aに樹脂等の接着剤を介し接着固定されている
レンズ2bとから構成されている。

【００３５】前記レンズ部材2 のレンズプレート2aは上
面に複数個のレンズ2bを所定の間隔で支持する支持部材
として作用し、穴は発光ダイオード素子アレイ5 の各発
光ダイオード素子5bが発する光をレンズ2bへ透過させる
作用を為す。

【００３６】また前記レンズプレート2aに支持された各
レンズ2bは各発ダイオード素子5b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。

【００３７】前記各レンズ2bはその外表面の一部をレン
ズプレート2a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2aに所定間隔で直
線状に接着される。

【００３８】更に前記画像素子部材1 及びレンズ部材2
はその各々を一対の支持体3 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5 と各レンズ2b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。

【００３９】前記支持体3 はその上部に第１位置合わせ
規準面3aを、下部に第２位置合わせ規準面3bを有してお
り、支持体3 の第１位置合わせ規準面3aにレンズプレー
ト2aの下面を、第２位置合わせ規準面3bに画像素子部材
1 の第１基板4 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5 と各レンズ2b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。前記支持体3 は例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形
成されている。

【００４０】かくして、本発明の画像装置によれば画像
素子部材1 の各発光ダイオード素子5cに所定の電力を印
加して各発光ダイオード素子5cを個別に選択的に発光さ
せ、該各発光ダイオード素子5cが発光した光をレンズ2b
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。

【００４１】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。

【００４２】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、画像素子ア
レイの個別電極を第１基板の個別電極配線にフリップチ
ップ接続法により接続することから画像素子アレイの個
別電極が多数あるとしてもその全てが第１基板の個別電
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、製品としての画像装置が安価となる。

【００４３】また本発明の画像装置によれば、第２基板
に凹部を設けるとともに該凹部に画像素子アレイを圧入
させたことから画像素子アレイの位置が固定されて位置
ズレを発生することがなく、その結果、画像素子アレイ
の個別電極を所定の個別電極配線に正確に当接させて、
全ての個別電極を個別電極配線に確実、強固に電気的接
続させることが可能となる。

【００４４】更に本発明の画像装置によれば、各画像素
子アレイが第２基板に設けた凹部に圧入されており、該
圧入量を調整することによって各画像素子アレイの個別
電極の高さ位置を一定となし、これによって画像素子ア
レイの各個別電極を第１基板の所定個別電極配線に当接
させて全ての個別電極を個別電極配線に確実、強固に電
気的接続させることも可能となる。

【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】図１に示す光プリンタヘッドの要部拡大断面図
である。

【符号の説明】

１・・・・・・画像素子部材 ２・・・・・・レンズ部材 ３・・・・・・支持体 ４・・・・・・第１基板 ４ａ・・・・・個別電極配線 ５・・・・・・発光ダイオード素子アレイ ５ａ・・・・・個別電極 ５ｂ・・・・・共通電極 ５ｃ・・・・・発光ダイオード素子 ６・・・・・・第２基板 ６ａ・・・・・凹部 ６ｂ・・・・・共通電極配線 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 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ

Claims (4)

【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、多
   数の画像素子アレイを有する画像素子部材とを併設固定
   させて成る画像装置であって、前記画像素子部材が、複
   数個の個別電極配線を有する透光性材料より成る第１基
   板と、共通電極配線を有する第２基板との間に、複数個
   の画像素子アレイを配するとともに各画像素子アレイの
   個別電極を第１基板の個別電極配線にフリップチップ接
   続により接続させ、共通電極を第２基板の共通電極配線
   に接続させて形成されており、且つ前記各画像素子アレ
   イが第２基板に設けた凹部に圧入されていることを特徴
   とする画像装置。
2. 【請求項２】前記第２基板の荷重たわみ温度が180 〜24
   0 ℃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】前記第２基板の凹部間に溝を設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の画像装置。
4. 【請求項４】前記第２基板の熱膨張係数が−3.0 ×10^-6
   / ℃〜1.0 ×10^-6/ ℃であることを特徴とする請求項１
   に記載の画像装置。