JPH089100A - 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
て感光体面に照射し、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生産性の良い、安価な画像
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
レンズプレート３を蓄熱性で、且つ低熱膨張係数とする
とともに、ベースプレート１の表面に画像素子アレイ２
の位置を規制する蓄熱性で低熱膨張係数のテンプレート
４を取着した。

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、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ペレ
ート上に実装されることとなる。

【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】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
ップチップ接続により接続させた画像装置を提案した。

【０００７】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
電極数が数千ある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、画像装置の生産性及び信頼性が極めて
優れたものとなる。

【０００８】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
ップチップ接続により接続させる際、画像素子アレイの
電極数が数千と多く、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のが困
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。

【０００９】またこの従来の画像装置においてはレンズ
を支持するポリカーボネート等の樹脂から成るレンズプ
レートと発光ダイオード素子アレイが配列実装される酸
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
ートの熱膨張係数が各々、1.9 ×10^-5/ ℃、4.0 ×10^-6
/ ℃〜7.5 ×10^-6/ ℃であり、大きく相違することから
電子写真式プリンタの定着器等の熱や発光ダイオード素
子アレイの作動時に発生する熱等が印加されるとレンズ
プレートがベースプレートに比べて大きく熱膨張し、そ
の結果、レンズプレートに支持されるレンズとベースプ
レートに実装される発光ダイオード素子アレイとの間に
位置ズレを生じ、感光体面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。

【００１０】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。

【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照射し、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生産性の良い、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、前記レンズプレートを蓄熱性で、且つ低熱膨張係数
とするとともに、ベースプレートの表面に画像素子アレ
イの位置を規制する蓄熱性で低熱膨張係数のテンプレー
トを取着し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
チップ接続により電気的接続することから各画像素子ア
レイの電極が数千ある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
レートの表面に画像素子アレイの位置を規制するテンプ
レートを取着させたことから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により接
続させる際、画像素子アレイの位置がテンプレートで規
制されて各画像素子アレイの電極が数千あるとしてもそ
の全てをベースプレートの所定電極配線に簡単、且つ正
確に当接させることができ、その結果、画像素子アレイ
の各電極を所定の電極配線に正確、強固に電気的接続す
るのが可能となって画像装置の生産性及び信頼性を極め
て優れたものとする。

【００１５】更に本発明の画像装置によれば、レンズプ
レートを蓄熱性で、且つ低熱膨張係数とするとともにベ
ースプレートの表面に取着した画像素子アレイの位置を
規制するテンプレートを蓄熱性で低熱膨張係数としたこ
とからレンズプレートとベースプレートの両者に熱が印
加されたとしてもその熱はレンズプレート及びテンプレ
ートに吸収されてレンズプレートとベースプレートに異
常な熱膨張を起こさせることはなく、その結果、画像素
子アレイとレンズが常に正確に対向し、これによって発
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正確に
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
発生させることが可能となる。

【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及び図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
の電気絶縁性材料から成り、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レート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
その総数が数千と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
被着させた面に発光ダイオード素子アレイ2 の位置を規
制するテンプレート4 が被着されている。

【００２３】前記テンプレート4 は発光ダイオード素子
アレイ2 の位置を規制することから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 の電極が数千ある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
接させることができ、その結果、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
気的接続するのが可能となって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。

【００２４】また前記テンプレート4 は液晶ポリマーや
結晶化ガラスをエッチング加工したもの等から成り、該
液晶ポリマー等は蓄熱性で、且つ低熱膨張係数（2 ×10
^-6/℃以下) であることからベースプレート1 に発光ダ
イオード素子アレイ2 や該発光ダイオード素子アレイ2
を駆動させる駆動用ＩＣ等の発する熱が印加されたとし
てもその熱はテンプレート4 に吸収されてベースプレー
ト1 に異常な熱膨張を起こさせることはなく、その結
果、各発光ダイオード素子アレイ2 は常にレンズ3aに正
確に対向し、これによって発光ダイオード素子2aが発す
る光をレンズ3aを介して感光体Ｐ面に正確に照射させ、
感光体Ｐに画像品質の高い潜像を正確に形成することが
できる。

【００２５】更に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。

【００２６】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。

【００２７】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3a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 上に配列実装され
ている。

【００２８】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が嵌着されてい
る。

【００２９】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へ透過させるとともにレンズ3a
の位置決めを行う作用を為す。

【００３０】前記レンズプレート3 は液晶ポリマー等の
蓄熱性で、且つ低熱膨張係数の材料から成り、蓄熱性
で、且つ低熱膨張係数であることからレンズプレート3
に発光ダイオード素子アレイ2 や該発光ダイオード素子
アレイ2 を駆動させる駆動用ＩＣ等の発する熱が印加さ
れたとしてもその熱はレンズプレート3 内に良好に吸収
されて大きく熱膨張することはなく、その結果、各レン
ズ3aを各発光ダイオード素子アレイ2 に常に正確に対向
させ、これによって発光ダイオード素子2aが発する光を
レンズ3aを介して感光体Ｐ面に正確に照射させ、感光体
Ｐに画像品質の高い潜像を正確に形成させることが可能
となる。

【００３１】また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。

【００３２】尚、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 に設けた穴に嵌着させるとともに接着
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
間隔で直線状に固定される。この場合、各レンズ3aはレ
ンズプレート3 の穴に嵌着されることからレンズ3aのレ
ンズプレート3 における固定位置が極めて正確となり、
これによっても各レンズ3aと各発光ダイオード素子アレ
イ2 とを正確に対向させることができる。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】

【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
リップチップ接続により電気的接続することから各画像
素子アレイの電極が数千ある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。

【００３８】また本発明の画像装置によれば、ベースプ
レートの表面に画像素子アレイの位置を規制するテンプ
レートを取着させたことから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により接
続させる際、画像素子アレイの位置がテンプレートで規
制されて各画像素子アレイの電極が数千あるとしてもそ
の全てをベースプレートの所定電極配線に簡単、且つ正
確に当接させることができ、その結果、画像素子アレイ
の各電極を所定の電極配線に正確、強固に電気的接続す
るのが可能となって画像装置の生産性及び信頼性を極め
て優れたものとする。

【００３９】更に本発明の画像装置によれば、レンズプ
レートを蓄熱性で、且つ低熱膨張係数とするとともにベ
ースプレートの表面に取着した画像素子アレイの位置を
規制するテンプレートを蓄熱性で低熱膨張係数としたこ
とからレンズプレートとベースプレートの両者に熱が印
加されたとしてもその熱はレンズプレート及びテンプレ
ートに吸収されてレンズプレートとベースプレートに異
常な熱膨張を起こさせることはなく、その結果、画像素
子アレイとレンズが常に正確に対向し、これによって発
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正確に
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の横断面図である。

【図３】図1 に示す画像装置においてベースプレートに
画像素子アレイを実装した状態を説明するための一部拡
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 ５・・・・スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ４１Ｊ 2/455 Ｈ０１Ｌ 27/146 // Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ

Claims (1)

【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、前記レンズプレートを蓄
   熱性で、且つ低熱膨張係数とするとともに、ベースプレ
   ートの表面に画像素子アレイの位置を規制する蓄熱性で
   低熱膨張係数のテンプレートを取着したことを特徴とす
   る画像装置。