JPH08282007A - 画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像素子アレイに電極を強固に接合させ、画像
形成装置や画像読み取り装置として長期間にわたり使用
に供することができる画像装置を提供することにある。 【構成】画像素子アレイ３に被着させた電極３ｂをベー
スプレート２に被着させた電極配線２ａにフリップチッ
プ接続により接続させてなる画像素子部材１と、複数個
のレンズ８から成るレンズ部材４とを併設固定させた画
像装置であって、前記画像素子アレイ３の電極３ｂが被
着される表面がＪＩＳーＢー０６０１に規定の中心線平
均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍであ
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て外
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
人は先画像素子アレイの表面に被着形成した電極をベー
スプレートの表面に被着させた電極配線に半田等を介し
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画
像素子アレイの表面が極めて平滑であるため画像素子ア
レイと電極との接合が平面的で接合強度が若干弱いもの
となっている。そのためこれを画像形成装置や画像読み
取り装置として使用した場合、使用時の熱がベースプレ
ートと画像素子アレイに印加されると両者間に両者の熱
膨張係数の相違に起因する熱応力が発生するとともに該
熱応力が画像素子アレイの電極に繰り返し作用して電極
が画像素子アレイより剥離し、画像形成装置や画像読み
取り装置としての機能が喪失してしまうという欠点を誘
発した。

【００１０】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は画像素子アレイに電極を強固に接合さ
せ、画像形成装置や画像読み取り装置として長期間にわ
たり使用に供す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】本発明は画像素子アレイ
に被着させた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接続させてなる画像素子
部材と、複数個のレンズから成るレンズ部材とを併設固
定させた画像装置であって、前記画像素子アレイの電極
が被着される表面がＪＩＳーＢー０６０１に規定の中心
線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍ
であ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、画像素子アレイの
表面で電極が被着される領域をＪＩＳーＢー０６０１に
規定の中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦
０．５μｍの適度な粗さとしたことから画像素子アレイ
と電極の接合が３次元的で強固なものとなり、これによ
って画像素子アレイの電極はベースプレートの電極配線
に常に強固にフリップチップ接続され、画像形成装置や
画像読み取り装置として長期間にわたり使用に供するこ
とが可能となる。また本発明の画像装置によれば、画像
素子アレイの電極はベースプレートの電極配線にフリッ
プチップ接続により接続れることから画像素子アレイの
電極数が多かった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、製品としての画像装置が安価となる。

【００１３】

【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は発光ダイオード素子アレ
イ、４はレンズ部材である。

【００１４】前記画像素子部材１はベースプレート２と
多数の発光ダイオード素子アレイ３とから成り、前記ベ
ースプレート２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３
が直線状に配列実装されている。

【００１５】前記ベースプレート２は発光ダイオード素
子アレイ３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２に被着させた電極配線２ａに
各発光ダイオード素子アレイ３の各電極３ｂをフリップ
チップ接続、具体的にはベースプレート２の表面に発光
ダイオード素子アレイ３を、該ベースプレート２に被着
させた電極配線２ａと発光ダイオード素子アレイ３の各
電極３ｂとが間に半田５を挟み対向するようにして載置
させ、しかる後、前記半田５を加熱溶融させ、ベースプ
レート２の各電極配線２ａと発光ダイオード素子アレイ
３の各電極３ｂ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３はベースプレート２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３の各電極３ｂ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２の表面に被着されている電
極配線２ａ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３の各電極
３ｂとベースプレート２の電極配線２ａ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。

【００１６】尚、前記ベースプレート２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、液晶ポリマー樹脂等から成り、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３と
後述するレンズ部材４のレンズ８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
材からな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３とレンズ８との光の通路を形成するた
めの窓部となる。

【００１７】また前記ベースプレート２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２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アレイ３の各発光ダイ
オード素子３ａが発する光をレンズ８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。

【００１８】更に前記ベースプレート２の表面に被着さ
れている電極配線２ａは発光ダイオード素子アレイ３の
各電極３ｂを外部電気回路に接続する作用を為し、ベー
スプレート２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
及び金メッキを施すことによってベースプレート２の表
面に被着形成される。

【００１９】また更に前記ベースプレート２表面に予め
被着されている電極配線２ａと発光ダイオード素子アレ
イ３の各電極３ｂとを接続する半田５は電極配線２ａ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２の電極配線２ａと発光ダイオード素
子アレイ３の各電極３ｂとを対向させるだけで自動的に
電極配線２ａと電極３ｂとの間に配置され、ベースプレ
ート２に被着させた電極配線２ａと発光ダイオード素子
アレイ３の各電極３ｂ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２表
面に予め被着されている電極配線２ａと発光ダイオード
素子アレイ３とを接続する半田５は電極配線２ａ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。

【００２０】更にまた前記ベースプレート２に配列実装
されている発光ダイオード素子アレイ３は複数個の発光
ダイオード素子３ａから成り、該発光ダイオード素子３
ａ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。

【００２１】前記発光ダイオード素子３ａはGaAsP 系、
GaP 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。

【００２２】尚、前記発光ダイオード素子３ａ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３ａを一単位とした発光ダイオード素子
アレイ３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２上に配列
実装されている。

【００２３】また前記発光ダイオード素子アレイ３は図
３に示す如く、その表面で電極３ｂが被着されている領
域ＡがＪＩＳーＢー０６０１に規定の中心線平均粗さ
（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍの粗さとな
っている。このため発光ダイオード素子アレイ３に電極
３ｂを接合させると両者の接合は３次元的な強固なもの
となり、これによって発光ダイオード素子アレイ３の電
極３ｂはベースプレート２の電極配線２ａに強固にフリ
ップチップ接続され、画像形成装置として長期間の使用
に供することが可能となる。前記発光ダイオード素子ア
レイ３の表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０
５μｍ＞Ｒａとなると発光ダイオード素子アレイ３の表
面が平滑となって電極３ｂを強固に接合させることがで
きず、また０．５μｍ＜Ｒａとなると発光ダイオード素
子アレイ３の機械的強度が大きく低下し、外力が印加さ
れると容易に破損してしまう。従って、前記発光ダイオ
ード素子アレイ３の表面粗さはＪＩＳーＢー０６０１に
規定の中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦
０．５μｍの範囲に特定される。

【００２４】更に前記発光ダイオード素子アレイ３が配
列実装されたベースプレート２はその上部に一定距離を
隔ててレンズ部材４が併設されており、該レンズ部材４
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７と前記穴を塞ぐようにしてレンズプレート７に樹
脂等の接着剤を介し接着固定されているレンズ８とから
構成されている。

【００２５】前記レンズ部材４のレンズプレート７は上
面に複数個のレンズ８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３の
各発光ダイオード素子３ａが発する光をレンズ８へ透過
させる作用を為す。前記レンズプレート７は、例えばガ
ラスエポキシ樹脂等の材料で形成されている。

【００２６】また前記レンズプレート７に支持された各
レンズ８は各発光ダイオード素子３ａ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。

【００２７】尚、前記各レンズ８はその外表面の一部を
レンズプレート７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７に所定間隔
で直線状に接着される。

【００２８】更に前記発光ダイオード素子アレイ３が実
装されたベースプレート２及び複数個のレンズ８を有す
るレンズ部材４はその各々をスペーサ９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３と各レンズ８
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。

【００２９】前記スペーサ９はその上部に第１位置合わ
せ規準面９ａを、下部に第２位置合わせ規準面９ｂを有
しており、スペーサ９の第１位置合わせ規準面９ａにレ
ンズプレート７の下面を、第２位置合わせ規準面９ｂに
ベースプレート２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３と各レンズ８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９は例えば、ベースプレート２やレン
ズプレート７と同一の材料によって形成されている。

【００３０】かくして、本発明の画像装置によれば各発
光ダイオード素子３ａに所定の電力を印加して各発光ダ
イオード素子３ａを個別に選択的に発光させ、該各発光
ダイオード素子３ａが発光した光をレンズ８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、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。

【００３２】

【発明の効果】本発明の画像装置によれば、画像素子ア
レイの表面で電極が被着される領域をＪＩＳーＢー０６
０１に規定の中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦
Ｒａ≦０．５μｍの適度な粗さとしたことから画像素子
アレイと電極の接合が３次元的で強固なものとなり、こ
れによって画像素子アレイの電極はベースプレートの電
極配線に常に強固にフリップチップ接続され、画像形成
装置や画像読み取り装置として長期間にわたり使用に供
することが可能となる。また本発明の画像装置によれ
ば、画像素子アレイの電極はベースプレートの電極配線
にフリップチップ接続により接続れることから画像素子
アレイの電極数が多かった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、製品としての画像装置が安価となる。

【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断面図で
ある。

【図２】図１のＸーＸ線断面図である。

【図３】図１に示す画像装置の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・画像素子部材 ２・・・・・・ベースプレート ２ａ・・・・・電極配線 ３・・・・・・発光ダイオード素子アレイ ３ａ・・・・・発光ダイオード素子 ３ｂ・・・・・電極 ４・・・・・・レンズ部材 ７・・・・・・レンズプレート ８・・・・・・レンズ ９・・・・・・スペーサ Ｐ・・・・・・感光体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像素子アレイに被着させた電極をベース
   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
   より接続させてなる画像素子部材と、複数個のレンズか
   ら成るレンズ部材とを併設固定させた画像装置であっ
   て、前記画像素子アレイの電極が被着される表面がＪＩ
   ＳーＢー０６０１に規定の中心線平均粗さ（Ｒａ）で
   ０．０５μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍであることを特徴とす
   る画像装置。