JPH08195507A - 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簡
単、且つ確実に電気的接続することができる画像装置を
提供することにある。 【構成】複数個のレンズ３ａを支持するレンズプレート
３と、多数の四角形状の画像素子アレイ２がフリップチ
ップ接続法により配列実装されたベースプレート１とか
ら成り、前記レンズプレート３とベースプレート１とを
スペーサ５を介し各レンズ３ａと各画像素子アレイ２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、前記ベースプレート１の表面に、前記画像素子ア
レイ２の外形寸法より大きく、内壁に画像素子アレイ２
の少なくとも直交する２辺が当接する四角形状の穴４ａ
を有するテンプレート４を配置するとともに該テンプレ
ート４の内壁角部に切欠部４ｂを設けた。

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、四角形
状の多数の発光ダイオード素子アレイが直線状に配列実
装された酸化アルミニウム質焼結体やガラス等から成る
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
ート上に載置されることとなる。

【０００４】また前記ベースプレート上に直線状に配列
実装させた各発光ダイオード素子アレイの各発光ダイオ
ード素子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
人は先にベースプレートの表面に予め電極配線を被着さ
せておき、該電極配線に画像素子アレイの各電極をフリ
ップチップ接続法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
チップ接続法により接続されることから画像素子アレイ
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、画像装置の生産性及び信頼性が極め
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画
像素子アレイの電極をベースプレートの電極配線にフリ
ップチップ接続法により接続させる際、画像素子アレイ
の電極数が多く、個々の電極の形状が極めて小さいため
各電極を所定の電極配線に正確に当接させることが困難
で誤接続を生じやすく、誤接続を生じると画像形成装置
として使用する場合には感光体に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を正確に読み取ることが不可となる
欠点を誘発した。

【００１０】尚、前記欠点を更に解消するためにベース
プレート上にエッチング加工法により画像素子アレイの
形状に対応する四角形状の穴を有するテンプレートを配
置させておき、該テンプレートで画像素子アレイの位置
を規制し、これによって画像素子アレイの各電極をベー
スプレートの電極配線に正確に当接させることが考えら
れるが、テンプレートの四角形状の穴をエッチング加工
法により形成すると穴内壁の各辺角度に円弧状の突起が
形成され、該円弧状の突起によって画像素子アレイの位
置にバラツキが生じ、画像素子アレイの各電極を所定の
電極配線に正確に当接させることが困難となる欠点を誘
発してしまう。

【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
ートの所定電極配線に正確に電気的接続させ、画像形成
装置として使用する場合には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、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よい、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
を支持するレンズプレートと、多数の四角形状の画像素
子アレイがフリップチップ接続法により配列実装された
ベースプレートとから成り、前記レンズプレートとベー
スプレートとをスペーサを介し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、前記ベースプレートの表面に、前記画像素
子アレイの外形寸法より大きく、内壁に画像素子アレイ
の少なくとも直交する２辺が当接する四角形状の穴を有
するテンプレートを配置するとともに該テンプレートの
内壁角部に切欠部を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【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
チップ接続法により電気的接続することから画像素子ア
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。

【００１４】また本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートの表面に、四角形状の穴を有するテンプレートを
配置し、該テンプレートの穴内に画像素子アレイを、少
なくとも直交する２辺が穴内壁に当接するようにして入
れたことから、画像素子アレイの位置がテンプレートで
規制されて画像素子アレイの電極をベースプレートの所
定電極配線に簡単、且つ正確に電気的接続させることが
できる。

【００１５】更にテンプレートの熱膨張係数を−3 ×10
^-6/ ℃〜1 ×10^-6/ ℃(150〜250 ℃) としておく、或い
はテンプレートの表面に熱遮蔽層を被着させておくと、
画像素子アレイの電極をベースプレートの電極配線にフ
リップチップ接続法により接続させる際、画像素子アレ
イの位置をテンプレートがより正確に位置決めして画像
素子アレイの電極をベースプレートの所定電極配線に簡
単、且つ正確に電気的接続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乃至図５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 はレンズプレートである。

【００１７】前記ベースプレート1 は酸化アルミニウム
質焼結体や結晶化ガラス、石英、ガラスエポキシ樹脂等
の電気絶縁材料から成り、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。

【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、図３に示
す如く、ベースプレート1 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ート1 の上面に発光ダイオ
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
が間に半田を挟み対向するようにして載置させ、しかる
後、前記半田を加熱溶融させ、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。また
この時、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。

【００１９】尚、前記ベースプレート1 は酸化アルミニ
ウム質焼結体や結晶化ガラス、石英、ガラスエポキシ樹
脂等から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の不
透明材から成る場合には中央部に開口が設けられ、該開
口が発光ダイオード素子アレイ2 と後述するレンズプレ
ート3 に支持されたレンズ3aとの光の通路を形成するた
めの窓部となり、また結晶化ガラスや石英等の透明材か
ら成る場合にはその中央領域がそのまま発光ダイオード
素子アレイ2 とレンズ3aとの光の通路を形成するための
窓部となる。

【００２０】また前記ベースプレート1 が酸化アルミニ
ウム質焼結体等の不透明材から成る場合、ベースプレー
ト1 の中央部にレーザー等を用いた穴あけ加工を施すこ
とによって各発光ダイオード素子2aが発する光をレンズ
3a側に透過させる窓部としての開口が所定形状に形成さ
れる。

【００２１】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、ベース
プレート1 の表面にアルミニウム、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や
金メッキ、半田メッキを施すことによってベースプレー
ト1 の表面に被着形成される。

【００２２】前記ベースプレート1 はまた電極配線1aを
被着させた面上に図４に示す如く、発光ダイオード素子
アレイ2 の外形寸法より大きく、内壁に発光ダイオード
素子アレイ2 の少なくとも直交する２辺が当接する四角
形状の穴4aを有するテンプレート4 が配置されており、
発光ダイオード素子アレイ2 の直交する２辺を穴4aの内
壁に当接するようにしてテンプレート4 の穴4a内に発光
ダイオード素子アレイ2 を入れると発光ダイオード素子
アレイ2 はその位置がテンプレート4 により規制され、
その結果、発光ダイオード素子アレイ2 の電極2bをベー
スプレート1 の電極配線1aにフリップチップ接続により
接続させる際、各発光ダイオード素子アレイ2 の電極2b
が多いとしてもその全てをベースプレート1 の所定電極
配線1aに簡単、且つ正確に当接させることが可能とな
り、発光ダイオード素子アレイ2 の各電極2bを所定の電
極配線1aに正確、強固に電気的接続することができると
ともに画像装置の生産性及び信頼性が極めて優れたもの
となる。

【００２３】また前記テンプレート4 はその穴4aが発光
ダイオード素子アレイ2 の外形寸法より大きく形成され
ていることから穴4a内への発光ダイオード素子アレイ2
の挿入が極めて容易となる。

【００２４】更に前記テンプレート4 はその四角形状の
穴4aの直交する２辺の角部に切欠部4bが形成されてお
り、テンプレート4 にエッチング加工法により穴4aを形
成する際、穴4aの角部に円弧状の突起が形成されるのが
有効に防止され、これによってテンプレート4 の穴4a内
に発光ダイオード素子アレイ2 を挿入すると該発光ダイ
オード素子アレイ2 の直交する２辺はテンプレート4 の
穴4a内壁に密着し、その結果、発光ダイオード素子アレ
イ2 の各電極2bが所定の電極配線1aに正確に当接して、
発光ダイオード素子アレイ2 の電極2bをベースプレート
1 の電極配線1aに極めて正確に接続させることができ
る。

【００２５】前記テンプレート4 の穴4aの角部に設ける
切欠部4bは、テンプレート4 にエッチング加工法により
穴4aを形成するに先立って、穴4aの角部となる位置に予
めドリル等により孔を開けておくことによって形成され
る。

【００２６】前記テンプレート4 またその熱膨張係数が
−3 ×10^-6/ ℃〜1 ×10^-6/ ℃(150〜250 ℃) の材料、
具体的にはインバーと称される温度により特定の性質が
実際上変化しない鋼や液晶ポリマー等で形成しておく
と、熱が印加されても殆ど熱膨張しないことから各発光
ダイオード素子アレイ2 の電極2bをベースプレート1 の
電極配線1aにフリップチップ接続法により接続させる
際、テンプレート4 は熱膨張することなく各発光ダイオ
ード素子アレイ2 の位置を正確に位置決めし、その結
果、各発光ダイオード素子アレイ2 の電極2bをベースプ
レート1 の所定電極配線1aに簡単、且つ正確に電気的接
続させることができる。従って、前記テンプレート4 は
熱膨張係数が−3 ×10^-6/ ℃〜1 ×10^-6/ ℃(150〜250
℃) の材料で形成しておくことが好ましい。

【００２７】更に前記テンプレート4 は図５に示す如
く、表面にポリイミドフィルムやシリコンゴム等から成
る熱遮蔽層4cを被着させておくと各発光ダイオード素子
アレイ2 の電極2bをベースプレート1 の電極配線1aにフ
リップチップ接続法により接続させる際、テンプレート
4 に熱が印加されても、該テンプレート4 はその表面が
熱遮蔽層4cで被覆されているため殆ど熱膨張せず、その
結果、テンプレート4 が各発光ダイオード素子アレイ2
の位置を正確に位置決めし、各発光ダイオード素子アレ
イ2 の電極2bをベースプレート1 の所定電極配線1aに簡
単、且つ正確に電気的接続させることができる。従っ
て、前記テンプレート4 はその表面に熱遮蔽層4cを被着
させておくことが好ましい。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】尚、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。

【００３１】また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
隔ててレンズプレート3 が併設されており、該レンズプ
レート3 には複数個の穴が直線状に配列形成されている
とともに穴を塞ぐようにしてレンズ3aが取着されてい
る。

【００３２】前記レンズプレート3 は複数個のレンズ3a
を所定の間隔で支持する支持部材として作用し、また穴
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3aへ透過させる作用を為す。

【００３３】前記レンズプレート3 に支持された各レン
ズ3a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】前記各レンズ3aはその外表面の一部をレン
ズプレート3 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3 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3aを有す
るレンズプレート3 はその各々をスペーサ5 に固定させ
ることよって各発光ダイオード素子アレイ2 と各レンズ
3a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5 はその上部に第１位置合わ
せ規準面5aを、下部に第２位置合わせ規準面5bを有して
おり、スペーサ5 の第１位置合わせ規準面5aにレンズプ
レート3 の下面を、第２位置合わせ規準面5b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3a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
スペーサ5 は例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成され
ている。

【００３７】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3a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。

【００３８】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。

【００３９】

【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
リップチップ接続法により電気的接続することから画像
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。

【００４０】また本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートの表面に、四角形状の穴を有するテンプレートを
配置し、該テンプレートの穴内に画像素子アレイを、少
なくとも直交する２辺が穴内壁に当接するようにして入
れたことから、画像素子アレイの位置がテンプレートで
規制されて画像素子アレイの電極をベースプレートの所
定電極配線に簡単、且つ正確に電気的接続させることが
できる。

【００４１】更にテンプレートの熱膨張係数を−3 ×10
^-6/ ℃〜1 ×10^-6/ ℃(150〜250 ℃) としておく、或い
はテンプレートの表面に熱遮蔽層を被着させておくと、
画像素子アレイの電極をベースプレートの電極配線にフ
リップチップ接続法により接続させる際、画像素子アレ
イの位置をテンプレートがより正確に位置決めして画像
素子アレイの電極をベースプレートの所定電極配線に簡
単、且つ正確に電気的接続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。

【図４】図１に示す光プリンタヘッドの要部拡大平面図
である。

【図５】本発明の他の実施例を示す要部拡大断面図であ
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・・・・・・レンズプレート ３ａ・・・・・レンズ ４・・・・・・テンプレート ４ａ・・・・・穴 ４ｂ・・・・・切欠部 ５・・・・・・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 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｂ 1/036 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のレンズを支持するレンズプレート
   と、多数の四角形状の画像素子アレイがフリップチップ
   接続法により配列実装されたベースプレートとから成
   り、前記レンズプレートとベースプレートとをスペーサ
   を介し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、前記ベース
   プレートの表面に、前記画像素子アレイの外形寸法より
   大きく、内壁に画像素子アレイの少なくとも直交する２
   辺が当接する四角形状の穴を有するテンプレートを配置
   するとともに該テンプレートの内壁角部に切欠部を設け
   たことを特徴とする画像装置。
2. 【請求項２】前記テンプレートの熱膨張係数を−3 ×10
   ^-6/ ℃〜1 ×10^-6/ ℃(150〜250 ℃) としたことを特徴
   とする請求項１に記載の画像装置。
3. 【請求項３】前記テンプレートの表面に熱遮蔽層を被着
   させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の画像装置。