(57)【要約】【課題】使用環境の変化に関わらず安定した光照射性能又は受光性能を実現することができる半導体装置、この半導体装置を含む画像形成装置及び画像読取装置を提供する。【解決手段】半導体装置１００は、長手方向に配列された複数の半導体光学素子を有する光学素子アレイ基板と、長手方向に配列された複数のレンズ素子を有するレンズアレイ部１２０と、複数の半導体光学素子と複数のレンズ素子とが互いに対向するように、光学素子アレイ基板及びレンズアレイ部１２０を保持するフレーム部１１０とを備え、レンズアレイ部１２０は、フレーム部１１０に対向する位置に配置された第１の係合部としての第１の凹部１２４を有し、フレーム部１１０は、第１の凹部１２４によって係合されてフレーム部１１０に対するレンズアレイ部１２０の長手方向の位置を決める第１の被係合部としての第１の凸部１１３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に配列された複数の半導体光学素子であって、各々が互いに略平行な光軸を持つ前記複数の半導体光学素子を有する光学素子アレイ基板と、
前記長手方向に配列された複数のレンズ素子であって、各々が互いに略平行な中心軸を持つ前記複数のレンズ素子を有するレンズアレイ部と、
前記複数の半導体光学素子と前記複数のレンズ素子とが互いに対向するように、前記光学素子アレイ基板及び前記レンズアレイ部を保持するフレーム部と
を備え、
前記レンズアレイ部は、前記フレーム部に対向する位置に配置された第１の係合部を有し、
前記フレーム部は、前記第１の係合部によって係合されて、前記フレーム部に対する前記レンズアレイ部の前記長手方向の位置を決める第１の被係合部を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の係合部及び前記第１の被係合部は、前記長手方向における前記第１の係合部と前記第１の被係合部との間に、第１の空隙が存在するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の係合部及び前記第１の被係合部は、前記長手方向における前記第１の係合部と前記第１の被係合部との間が密着するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の係合部は、前記レンズアレイ部の前記長手方向の略中央部に配置され、
前記第１の被係合部は、前記フレーム部の前記長手方向の略中央部に配置される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記レンズアレイ部を前記フレーム部に固定する第１の接着剤をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の係合部は、前記レンズアレイ部における前記長手方向の予め決められた位置に形成された第１の凹部であり、
前記第１の被係合部は、前記フレーム部における前記長手方向の予め決められた位置に形成され、前記第１の凹部に係合する第１の凸部である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記光学素子アレイ基板は、前記フレーム部に対向する位置に配置された第２の係合部を有し、
前記フレーム部は、前記第２の係合部によって係合されて、前記フレーム部に対する前記光学素子アレイ基板の前記長手方向の位置を決める第２の被係合部を有する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２の係合部及び前記第２の被係合部は、前記長手方向における前記第２の係合部と前記第２の被係合部との間に、第２の空隙が存在するように形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の係合部及び前記第２の被係合部は、前記長手方向における前記第２の係合部と前記第２の被係合部との間が密着するように形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記光学素子アレイ基板を前記フレーム部に固定する第２の接着剤をさらに有することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第２の接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第２の係合部は、前記光学素子アレイ基板における前記長手方向の予め決められた位置に形成された第２の凹部であり、
前記第２の被係合部は、前記フレーム部における前記長手方向の予め決められた位置に形成され、前記第２の凹部に係合する第２の凸部である
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第２の係合部は、前記光学素子アレイ基板における前記長手方向の予め決められた位置に形成された第２の凸部であり、
前記第２の被係合部は、前記フレーム部における前記長手方向の予め決められた位置に形成され、前記第２の凸部に係合する第２の凹部であり、
前記第２の凹部は、前記フレーム部の前記光学素子アレイ基板の前記第２の凸部に対向する側面に、前記長手方向に直交する方向に切り欠いたスリット部である
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記複数の半導体光学素子は、複数の発光素子であり、
前記光学素子アレイ基板は、発光素子アレイ基板である
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記複数の半導体光学素子は、複数の受光素子であり、
前記光学素子アレイ基板は、受光素子アレイ基板である
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の半導体装置を含む光プリントヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の半導体装置を含むイメージセンサヘッドを有することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置並びに半導体装置を含む画像形成装置及び画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いる画像形成装置であるＬＥＤ（発光ダイオード）プリンタにおいて、露光装置として用いられるＬＥＤプリントヘッドは、列状に配列された複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイを搭載したＬＥＤアレイ搭載基板と、このＬＥＤアレイに対向して配置されるレンズアレイと、これらを保持するホルダー等とを有し、レンズアレイ及びＬＥＤアレイ搭載基板のそれぞれがホルダー等に固定される。例えば、特許文献１では、ＬＥＤプリントヘッドの構成要素であるベース部材に、ＬＥＤアレイが配置されたＬＥＤアレイ搭載基板（回路基板）が接着剤で固定され、ベース部材により支持されたホルダーにロッドレンズアレイが接着剤で固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１９７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半導体装置としてのＬＥＤプリントヘッドにおいては、接着剤の接着力が弱い場合に、使用環境の変化によってレンズアレイとＬＥＤアレイ搭載基板との相対的な位置関係が変化し、安定した光照射が実現できなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、使用環境の変化に関わらず、安定した光照射性能又は受光性能を実現することができる半導体装置、この半導体装置を含む画像形成装置及び画像読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、長手方向に配列された複数の半導体光学素子であって、各々が互いに略平行な光軸を持つ前記複数の半導体光学素子を有する光学素子アレイ基板と、前記長手方向に配列された複数のレンズ素子であって、各々が互いに略平行な中心軸を持つ前記複数のレンズ素子を有するレンズアレイ部と、前記複数の半導体光学素子と前記複数のレンズ素子とが互いに対向するように、前記光学素子アレイ基板及び前記レンズアレイ部を保持するフレーム部とを備え、前記レンズアレイ部は、前記フレーム部に対向する位置に配置された第１の係合部を有し、前記フレーム部は、前記第１の係合部によって係合されて、前記フレーム部に対する前記レンズアレイ部の前記長手方向の位置を決める第１の被係合部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の半導体装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した光照射性能又は受光性能を実現することができる。
【０００８】
本発明の画像形成装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した印字品質を維持することができる。
【０００９】
本発明の画像読取装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した画像読取品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置としての光プリントヘッドの構成を示す上面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示される光プリントヘッドの一部分を示す拡大上面図であり、（ｂ）は、図１に示される光プリントヘッドの一部分を示す拡大上面図である。
【図３】レンズアレイ部及び発光素子アレイ基板をフレーム部に装着した状態の光プリントヘッドを示す外観斜視図である。
【図４】図３に示される光プリントヘッドを線分Ｓ４−Ｓ４で切る断面構造を含む、光プリントヘッドの構造を示す拡大斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る光プリントヘッドの組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図６】（ａ）は、図５に示されるレンズアレイ部及びフレーム部の一部分を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は、図５に示される発光素子アレイ基板の一部分を示す拡大斜視図である。
【図７】レンズアレイ部をフレーム部に装着した状態の光プリントヘッドを示す上面図である。
【図８】（ａ）は、図７に示される光プリントヘッドの基準領域を含む領域を示す拡大上面図であり、（ｂ）は、図７に示される光プリントヘッドの基準領域を含まない領域を示す拡大上面図である。
【図９】画像形成装置としてのプリンタの感光ドラムに対向するように搭載された光プリントヘッドを、光プリントヘッドの長手方向に直交する方向に見る図である。
【図１０】図９に示される光プリントヘッドの長手方向の端部付近を示す拡大図である。
【図１１】実施の形態１に係る半導体装置としてのイメージセンサヘッドの構成を示す外観斜視図である。
【図１２】図１１に示されるイメージセンサヘッドを線分Ｓ１２−Ｓ１２で切る断面構造を含む、イメージセンサヘッドの構造を示す拡大斜視図である。
【図１３】実施の形態１に係るイメージセンサヘッドの組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図１４】（ａ）は、図１３に示されるレンズアレイ部及びフレーム部の一部分を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は、図１３に示される発光素子アレイ基板の一部分を示す拡大斜視図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光プリントヘッドを示す上面図及び下面図である。
【図１６】（ａ）は、図１５（ａ）に示される光プリントヘッドの上面の一部分を示す拡大上面図であり、（ｂ）は、図１５（ａ）に示される光プリントヘッドの上面の一部分を示す拡大上面図である。
【図１７】（ａ）は、図１５（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分を示す拡大下面図であり、（ｂ）は、図１５（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分を示す拡大下面図である。
【図１８】実施の形態２に係る光プリントヘッドの組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図１９】（ａ）は、レンズアレイ部をフレーム部に装着した状態の光プリントヘッドを示す上面図であり、（ｂ）は、発光素子アレイ基板をフレーム部に装着した状態の光プリントヘッドを示す下面図である。
【図２０】（ａ）は、図１９（ａ）に示される光プリントヘッドの上面の一部分を示す拡大上面図であり、（ｂ）は、図１９（ａ）に示される光プリントヘッドの上面の一部分を示す拡大上面図である。
【図２１】（ａ）は、図１９（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分を示す拡大下面図であり、（ｂ）は、図１９（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分を示す拡大下面図である。
【図２２】実施の形態２に係る光プリントヘッドの第２の基準領域における第２の係合部及び第２の被係合部の変形例を示す図である。
【図２３】実施の形態３に係る光プリントヘッドのいずれかを適用したＬＥＤプリンタの構造を概略的に示す縦断面図である。
【図２４】実施の形態４に係るイメージセンサヘッドを適用したフラットベッド型のイメージスキャナを概略的に示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光プリントヘッド１００の構成を示す上面図である。図２（ａ）は、図１に示される光プリントヘッド１００の一部分である領域Ａ１を示す拡大上面図である。図２（ｂ）は、図１に示される光プリントヘッド１００の一部分である領域Ａ２を示す拡大上面図である。
【００１２】
図１又は図２（ａ），（ｂ）に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置としての光プリントヘッド１００は、光学素子アレイ基板（後述の図５に示される部材１４０）と、レンズアレイ部１２０と、光学素子アレイ基板とレンズアレイ部１２０とを保持する保持部材であるフレーム部１１０とを備える。
【００１３】
光学素子アレイ基板は、長手方向（図１における横方向）に配列された複数の半導体光学素子であって各々が互いに略平行な光軸（図１が描かれた紙面に垂直な方向の光軸）を持つ複数の半導体光学素子（後述の図５に示される部材１４２）を有する。光学素子アレイ基板（後述の図５に示される部材１４０）は、フレーム部１１０の上面１１１の反対側である下面側に装着されているので、図１及び図２（ａ），（ｂ）には示されていない。
【００１４】
図１又は図２（ａ），（ｂ）に示されるように、レンズアレイ部１２０は、上面形状の外縁が長手方向に延びる１対の長辺と、この長手方向に直交する短手方向（図１における縦方向）に延びる１対の短辺とを有する略長方形状となるように形成されている。レンズアレイ部１２０は、長手方向に配列された複数のレンズ素子であって各々が互いに略平行な中心軸（図１が描かれた紙面に垂直な方向の中心軸）を持つ複数のレンズ素子１２１を有する。レンズアレイ部１２０は、フレーム部１１０のスリット状の開口部１１２内において、フレーム部１１０に対向する位置に配置された第１の係合部としての第１の凹部１２４を有する。また、複数の半導体光学素子の各々の光軸は、例えば、長手方向と短手方向の両方に直交する方向の光軸である。
【００１５】
また、図１又は図２（ａ），（ｂ）に示されるように、フレーム部１１０の平面形状は、例えば、上面１１１の外縁の形状が、長手方向に延びる１対の長辺と、この長手方向に直交する短手方向に延びる１対の短辺とを有する略長方形状である。フレーム部１１０の上面１１１にはスリット状の開口部１１２が備えられている。開口部１１２の内縁（内壁）は、レンズアレイ部１２０の外縁を囲うように、例えば、レンズアレイ部１２０の外縁と略同形状となるように形成されている。フレーム部１１０の開口部１１２の形状がレンズアレイ部１２０の外縁の形状と略同形状となるように形成されていることにより、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２に挿入することによって、レンズアレイ部１２０はフレーム部１１０の開口部１１２内に保持される。フレーム部１１０の開口部１１２内側には、第１の被係合部としての１対の第１の凸部１１３が備えられている。レンズアレイ部１２０の外縁には、第１の係合部としての１対の第１の凹部１２４が備えられている。フレーム部１１０の第１の凸部１１３とレンズアレイ部１２０の第１の凹部１２４とが係合して、フレーム部１１０を基準とするレンズアレイ部１２０の長手方向の位置決めがなされる。なお、フレーム部１１０は、例えば、構造用鋼若しくはアルミなどの金属、又は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの寸法安定性に優れた樹脂材料を用いて構成することが望ましい。
【００１６】
図１又は図２（ａ）に示される基準領域Ａ３は、光プリントヘッド１００において、レンズアレイ部１２０に備えられた第１の凹部１２４と、フレーム部１１０の開口部１１２内においてフレーム部１１０に備えられた第１の凸部１１３とが係合する部分を含む領域である。
【００１７】
図１に示されるように、フレーム部１１０の上面１１１の長手方向の両端近傍の所定位置には、位置決め部１１４としての穴が形成されている。位置決め部１１４は、例えば、プリンタなどの画像形成装置に光プリントヘッド１００を搭載する際に、プリンタ本体構造に対する光プリントヘッド１００の相対的位置を決定するための位置決めに用いることができる。図１には、位置決め部１１４として、フレーム部１１０の上面１１１の両端近傍の穴を例示したが、位置決め部は、穴に限られず、例えば、フレーム部１１０の上面１１１から突き出ていて、対向する位置決め用のプリンタ本体構造物に係合する凸状の構造部であってもよい。また、位置決め部１１４は、フレーム部１１０の長手方向の一端側の端部のみに形成してもよい。
【００１８】
図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、レンズアレイ部１２０は、長手方向に複数配列されたレンズ素子としての屈折率分布型レンズ１２１と、この複数の屈折率分布型レンズ１２１を短手方向の両側面で挟み込む１対の側板１２３とを備えている。図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、レンズアレイ部１２０は、長手方向に直線状に配列された１列目のレンズ群と２列目のレンズ群を、短手方向（レンズアレイ部１２０の幅方向）に並べた２列のレンズ群を含む。具体的には、複数の屈折率分布型レンズ１２１のそれぞれは、長手方向と短手方向の両方に直交する方向の中心軸を有し、互いの中心軸が略平行となるように、レンズアレイ部１２０に並列的に配列された２列のレンズ群を有している。ただし、レンズ群の列数（短手方向の数）は、１列又は３列以上であってもよい。屈折率分布型レンズとしてロッドレンズが使用された場合には、レンズアレイ部１２０は、ロッドレンズアレイ部である。１対の側板１２３で、複数の屈折率分布型レンズ１２１からなるレンズ群を両側から挟み込んだ際に、複数の屈折率分布型レンズ１２１のそれぞれの間に生じる空隙、及び複数の屈折率分布型レンズ１２１と側板１２３との間に生じる空隙には接着剤１２２が充填される。この接着剤１２２によって、複数の屈折率分布型レンズ１２１が１対の側板１２３の内側で固定される。屈折率分布型レンズ１２１は、例えば、ガラス又はアクリルにより構成されたレンズである。側板１２３は、例えば、繊維強化プラスチック、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、又はＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）などの樹脂から構成される。また、接着剤１２２は、例えば、エポキシ、アクリル、又はウレタンを主材料とするものが使用される。
【００１９】
図２（ａ）に示されるように、レンズアレイ部１２０の長手方向の略中央部の領域Ａ１における側面である１対の側板１２３の外向きの面には、第１の係合部としての第１の凹部１２４がそれぞれ形成されている。１対の第１の凹部１２４は、側板１２３の外向きの面から内側にへこむ凹構造である。１対の第１の凹部１２４は、長手方向に配列された複数の屈折率分布型レンズ１２１を挟んで、レンズアレイ部１２０の短手方向に並ぶように配置されている。ただし、第１の凹部１２４は、短手方向に並ぶ１対として形成される構成に限られず、レンズアレイ部１２０の側板１２３のいずれか一方に形成してもよい。なお、第１の凹部１２４が形成される位置は、レンズアレイ部１２０の長手方向の略中央部に限定されないが、第１の凹部１２４は、フレーム部１１０に対するレンズアレイ部１２０の長手方向の位置を決める基準位置となる構造であるから、レンズアレイ部１２０の長手方向の中央部付近に形成することが望ましい。
【００２０】
フレーム部１１０の長手方向の略中央部であって、スリット状の開口部１１２の内部には、レンズアレイ部１２０の第１の凹部１２４の形状に対応する凸構造の形状を有する１対の第１の凸部１１３が、第１の凹部１２４が形成された位置に対応する位置に形成されている。これにより、フレーム部１１０の開口部１１２内の第１の凸部１１３とレンズアレイ部１２０の側板１２３の第１の凹部１２４とが係合して、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０との間の、長手方向の相対的位置関係が決まる。実施の形態１において、この第１の凹部１２４と第１の凸部１１３とが係合する部分を含む領域を、基準領域Ａ３と言う。なお、第１の凸部１１３が形成される位置は、第１の凹部１２４の位置に合わせて決定され、フレーム部１１０の長手方向の中央部付近に限定されないが、フレーム部１１０の長手方向の中央部付近であることが望ましい。なお、レンズアレイ部１２０の第１の係合部として凸部を備え、フレーム部１１０の開口部１１２内の第１の被係合部として凹部を備えてもよい。
【００２１】
レンズアレイ部１２０の剛性が低い場合、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２に圧入して嵌合させる際に生じる応力により、レンズアレイ部１２０に歪みが生じ、レンズアレイ部１２０の長手方向の中心位置と、光学素子アレイとしての発光アレイ素子１４２（後述の図５に示される部材１４２）の長手方向の中心位置とがずれる場合がある。そこで、実施の形態１に係るレンズアレイ部１２０の外側の面とフレーム部１１０の開口部１１２の内側の面との間に、所定の遊びを持たせるための空隙を設けることが望ましい。具体的には、レンズアレイ部１２０の側板１２３の外面とフレーム部１１０の開口部１１２の内面との間に、空隙１３０，１３１が形成されている。空隙１３１は、レンズアレイ部１２０の第１の凹部１２４とフレーム部１１０の開口部１１２内の第１の凸部１１３との間に形成されている。これを言い換えると、光プリントヘッド１００の長手方向における第１の凹部１２４と第１の凸部１１３との間に空隙１３１が形成されるように、第１の凹部１２４の長手方向のサイズを第１の凸部１１３の長手方向のサイズよりも僅かに大きく形成する。空隙１３１の短手方向の幅は、第１の凹部１２４と第１の凸部１１３との間以外の位置に形成されている空隙１３０の短手方向の幅よりも狭くなるように、第１の凹部１２４の短手方向のサイズを第１の凸部１１３の短手方向のサイズよりも僅かに大きく形成する。
【００２２】
空隙は、基準領域Ａ３のみに形成し、基準領域Ａ３以外の領域に空隙を備えない構成としてもよい。短手方向における空隙１３１の幅は、０μｍよりも大きく５００μｍよりも小さいことが望ましい。後述するように、空隙１３０，１３１に接着剤１５３が充填されることにより、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０とが互いに固定される。空隙１３０，１３１に接着剤１５３を充填することでレンズアレイ部１２０とフレーム部１１０との接着部分において剛性を高めることができる。また、基準領域Ａ３における空隙１３１又は基準領域Ａ３以外の領域における空隙１３０のいずれか一方にのみ接着剤１５３による固定をしてもよい。接着剤１５３としては、例えば、エポキシ、アクリル、又はウレタンなどを主剤とする紫外線硬化型接着剤の内のいずれかの紫外線硬化型接着剤を用いることができる。
【００２３】
図３は、レンズアレイ部１２０及び光学素子アレイ基板としての発光素子アレイ基板１４０をフレーム部１１０に装着した状態の光プリントヘッド１００を示す外観斜視図である。なお、発光素子アレイ基板１４０は、フレーム部１１０の下面側に装着されているので、図３には示されていない。また、本明細書において、「発光素子アレイ基板」は、プリント配線基板１４１上に発光素子アレイ１４２を備えた構造を持つ。図３に示されるように、接着剤１５３を用いてレンズアレイ部１２０がフレーム部１１０に接着された後、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０の開口部１１２の内壁との間の空隙１３０，１３１に封止材１５０が備えられる。封止材１５０を備えることにより、外部から光プリントヘッド１００の内部に、ほこり又はプリンタ用のトナーなどの異物が入らないように、封止することができる。
【００２４】
図４は、図３に示される光プリントヘッド１００を線分Ｓ４−Ｓ４で切る断面構造を含む、光プリントヘッド１００の構造を示す拡大斜視図である。図４に示されるように、レンズアレイ部１２０は、レンズアレイ部１２０の下面１２０ｂ側の一部分がフレーム部１１０の開口部１１２の内部に挿入され、例えば、接着剤（後述の図７に示す部材１５３）によりフレーム部１１０に固定されている。レンズアレイ部１２０の上面１２０ａは、フレーム部１１０の開口部１１２の外部（図４における上向き）に突出している。レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０の開口部１１２との間の空隙を塞ぐため、レンズアレイ部１２０及びフレーム部１１０の長手方向に沿って封止材１５０が備えられている。
【００２５】
図４に示されるように、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００は、レンズアレイ部１２０及びフレーム部１１０に加えて、さらに発光素子アレイ基板１４０を有する。発光素子アレイ基板１４０は、例えば、上面における外縁が長手方向の１対の長辺と短手方向の１対の短辺とからなる略長方形状となるように形成されたガラスエポキシ基板１４１を有する。このガラスエポキシ基板１４１上には、光を照射する複数の半導体光学素子としての複数の発光素子が長手方向に配列されている。具体的には、複数の発光素子は、それぞれ光軸（図４における縦方向）を有し、互いの光軸が略平行となるように、発光素子アレイ基板１４０の長手方向に並列的に配列されている。ここで、本明細書において、「列状に配列された複数の発光素子」を、発光素子アレイ（又は発光アレイ素子）という。すなわち、発光素子アレイ基板１４０上には、長手方向に配列された複数の発光素子を含む発光素子アレイ１４２が備えられている。
【００２６】
発光素子アレイ１４２は、例えば、複数の発光ダイオードから構成される。なお、発光素子アレイ基板１４０は、ガラスエポキシを材料とする基板に限られず、他の材料による基板であってもよい。発光素子アレイ基板１４０は、レンズアレイ部１２０を挿入した開口部１１２が位置する側（図４における上側）とは反対側（図４における下側）であるフレーム部１１０の開口部から挿入されて、レンズアレイ部１２０の下面１２０ｂと発光素子アレイ１４２との間の距離がＬ０となる位置に接着剤を用いて固定されている。ここで、Ｌ０は、屈折率分布型レンズ１２１の焦点距離である。すなわち、レンズアレイ部１２０の下面１２０ｂと発光素子アレイ１４２とが、距離Ｌ０だけ離れるようにレンズアレイ部１２０及び発光素子アレイ基板１４０の配置位置がそれぞれ調整されて、それぞれフレーム部１１０に固定されている。
【００２７】
発光素子アレイ基板１４０がフレーム部１１０に固定された状態において、発光素子アレイ基板１４０とフレーム部１１０との間の接着部分の空隙を塞ぐため、発光素子アレイ基板１４０及びフレーム部１１０の長手方向に沿って封止材１５１が配置されている。封止材１５１を配置することにより、外部から光プリントヘッド１００の内部に、ほこり又はプリンタ用のトナーなどの異物が侵入しないように封止することができる。すなわち、発光素子アレイ基板１４０とフレーム部１１０との間の空隙を通じて、レンズアレイ部１２０と発光素子アレイ基板１４０との間に、ほこり又はプリンタ用のトナーなどの異物が入らないように封止することができる。
【００２８】
次に、光プリントヘッド１００の組み立て方法について説明する。図５は、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００の組み立て構造を示す分解斜視図である。図６（ａ）は、図５に示されるレンズアレイ部１２０及びフレーム部１１０の一部分である領域Ｃ１を示す拡大斜視図である。図６（ｂ）は、図５に示される発光素子アレイ基板１４０の一部分である領域Ｃ２を示す拡大斜視図である。
【００２９】
フレーム部１１０には開口部１１２及び第１の凸部１１３が形成される。開口部１１２及び第１の凸部１１３は、フレーム部１１０をプレスで型抜き形成する際に、同時に形成することができる。また、レンズアレイ部１２０の第１の凹部１２４は、レンズアレイ部１２０の側板１２３におけるレンズアレイ部の基準点Ｔ２の位置に対応する位置に形成される。第１の凹部１２４は、屈折率分布型レンズ１２１を１対の側板１２３で挟み込んだ後に、１対の側板１２３の外面をルーター加工することにより形成することができる。ただし第１の凹部１２４の形成方法は、これに限られず、予め側板１２３となる材料にルーター加工で第１の凹部１２４となるスリット構造又は凹構造を形成してもよく、第１の凹部１２４を形成した後、側板１２３となる材料で屈折率分布型レンズ１２１を挟み込み、両端を任意の長さに裁断してレンズアレイ部１２０を作製することもできる。
【００３０】
ここで、発光素子アレイ１４２（すなわち、発光アレイ素子）の基準点Ｔ１とレンズアレイ部１２０の基準点Ｔ２について説明する。図５並びに図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、発光素子アレイ基板１４０のガラスエポキシ基板１４１上に配置された発光素子アレイ１４２の長手方向の中央部における所定の点を発光素子アレイ１４２の長手方向の基準点Ｔ１とする。これを言い換えると、発光素子アレイ１４２の長手方向の一端から長手方向の中央部における所定の点までの長さをＬ１とし、発光素子アレイ１４２の長手方向の他端から長手方向の中央部における所定の点までの長さをＬ２としたときに、長さＬ１と長さＬ２とが等しくなる位置を、基準点Ｔ１とする。この場合において、基準点Ｔ１から発光素子アレイ基板１４０の長手方向及び短手方向の両方に直交する方向に延びる仮想的な直線ｔ１とレンズアレイ部１２０との交点を基準点Ｔ２とする。すなわち、ガラスエポキシ基板１４１上に配置された発光素子アレイ１４２の長手方向の中央部を基準点Ｔ１とした場合に、レンズアレイ部１２０及び発光素子アレイ基板１４０をフレーム部１１０に装着した状態において、レンズアレイ部１２０の長手方向及び短手方向において基準点Ｔ１に対応する位置を基準点Ｔ２とする。
【００３１】
図５及び図６（ａ）に示されるように、レンズアレイ部１２０は、フレーム部１１０の上面１１１に形成された開口部１１２に挿入される。一方、発光素子アレイ基板１４０は、レンズアレイ部１２０を挿入した側とは反対側から、フレーム部１１０の内部に挿入される。発光素子アレイ基板１４０の一端側に配置されたコネクタ１４３は、外部の電力供給部と発光素子アレイ１４２とを電気的に接続する。レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に挿入する際、第１の凹部１２４と第１の凸部１１３とが係合するようにレンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２に挿入する。これにより、第１の凹部１２４と第１の凸部１１３とが係合して、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０とが長手方向において位置決めされる。レンズアレイ部１２０を開口部１１２に挿入した後、レンズアレイ部１２０の側板１２３とフレーム部１１０との間に生じる空隙１３０，１３１（図２（ａ）及び（ｂ））に接着剤１５３を充填させてレンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に接着する。
【００３２】
ただし、光プリントヘッド１００の長手方向において、レンズアレイ部１２０の側板１２３とフレーム部１１０との間に空隙１３０，１３１の両方又はいずれか一方が形成されないように構成してもよい。光プリントヘッド１００の長手方向において、レンズアレイ部１２０の側板１２３とフレーム部１１０との間に空隙１３１が形成されないように構成する場合は、第１の凹部１２４と第１の凸部１１３との間が密着するように、第１の凹部１２４及び第１の凸部１１３のそれぞれを形成すればよい。空隙１３０，１３１が形成されないようなレンズアレイ部１２０及びフレーム部１１０を用いる場合は、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に圧入して第１の凹部１２４と第１の凸部１１３とを係合させ、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に固定させてもよい。この場合には、接着剤は必ずしも必要ないが、圧入されたレンズアレイ部１２０がフレーム部１１０に強く固定されるように、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０との隣接部分に接着剤１５３を塗布してもよい。このとき、第１の凹部１２４と第１の凸部１１３とが係合している部分を覆うように接着剤１５３を塗布することが望ましい。
【００３３】
図７は、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２内に装着した状態の光プリントヘッド１００を示す上面図である。図８（ａ）は、図７に示される光プリントヘッド１００の基準領域Ａ３を含む領域である領域Ｄ１を示す拡大上面図である。図８（ｂ）は、図７に示される光プリントヘッド１００の基準領域Ａ３以外の領域Ｄ２を示す拡大上面図である。図７に示されるように、レンズアレイ部１２０は、フレーム部１１０の開口部１１２に挿入された後、フレーム部１１０の長手方向の任意の位置で接着剤１５３を用いて接着される。図８（ａ）に示される例では、基準領域Ａ３において、空隙１３１（図２（ａ））に接着剤１５３を充填させてレンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に固定させている。また、図８（ｂ）に示される例では、基準領域Ａ３以外の箇所において、空隙１３０に接着剤１５３を充填させてレンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に固定させている。
【００３４】
実施の形態１に係る光プリントヘッド１００は、長手方向の両端側に搭載面１１５を有する。すなわち、図７に示される例では、フレーム部１１０の上面１１１の長手方向の両端側に搭載面１１５を有する。搭載面１１５は、例えば、光プリントヘッド１００をプリンタなどの画像形成装置に搭載する場合に用いられ、後述するスペーサ１１６に当接する面である。光プリントヘッド１００をプリンタの感光ドラム表面を露光する露光装置として用いる場合、感光ドラムと光プリントヘッド１００との間にスペーサ１１６を介在させて感光ドラム表面と光プリントヘッド１００との間の距離を一定に保つ。
【００３５】
図９は、画像形成装置としてのプリンタの感光ドラム４０８に対向するように搭載された光プリントヘッド１００を、光プリントヘッドの長手方向に直交する方向に見る図である。図１０は、図９に示される光プリントヘッド１００及び感光ドラム４０８の長手方向の端部付近の領域Ｅを示す拡大図である。図９に示されるように、スペーサ１１６は、感光ドラム４０８の回転軸４０８ａが延びる方向である長手方向の両端側の感光ドラム４０８の表面にそれぞれ配置されており、光プリントヘッド１００の搭載面１１５のそれぞれが対応するスペーサ１１６のそれぞれに突き当てられて、感光ドラム４０８表面と光プリントヘッド１００との間の距離が一定に保たれる。
【００３６】
図１０に示されるように、感光ドラム４０８の表面からのスペーサ１１６の高さはＬ１であり、搭載面１１５からレンズアレイ部１２０の表面までの長さはＬ２である。また、Ｌ０は、屈折率分布型レンズ１２１の焦点距離である。したがって、焦点距離Ｌ０は、高さＬ１から長さＬ２を引いた値である。図９に示されるように、光プリントヘッド１００をプリンタの感光ドラム４０８の表面を露光する手段として搭載する場合は、レンズアレイ部１２０から出射される光により感光ドラム４０８の表面が適切に露光されるよう、長さＬ２に応じてスペーサ１１６の高さＬ１を調整すればよい。また、スペーサ１１６の高さＬ１に応じて長さＬ２を調整してもよい。なお、長さＬ２を調整する際は、適切な長さＬ２となる位置で接着剤１５３を用いてレンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に瞬間的に接着すればよい。図１０では、光プリントヘッド１００及び感光ドラム４０８の長手方向の一端側におけるスペーサ１１６の配置例を示したが、他端側においても同様にスペーサ１１６を配置すればよい。
【００３７】
以上に説明したように、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００は、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２内に固定した状態において、レンズアレイ部１２０の側板１２３に形成された第１の凹部１２４とフレーム部１１０の開口部１１２内に形成された第１の凸部１１３とが係合されているので、基準領域Ａ３以外の接着部（例えば、図７に記載の領域Ｄ２における接着部）における剛性よりも基準領域Ａ３における剛性を高くすることができる。したがって、係合部及び被係合部を有さない光プリントヘッドにおいて、例えば、２種類の接着剤のみにより固定し、且つ長手方向の位置決めをする構成と比較して、実施の形態１に係る構成では、光プリントヘッド１００に、基準領域Ａ３以外の接着部からの引張応力に対して高い剛性をもたせることができ、せん断破壊することを大幅に抑制することができる。そのため、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部１２０の膨張若しくは収縮による位置変動又はレンズアレイ部１２０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、基準領域Ａ３を起点（基準点）として長手方向に振り分けることができる。また、レンズアレイ部１２０及びフレーム部１１０に第１の凹部１２４及び第１の凸部１１３がそれぞれ形成されているので、基準点を正確に設置することができる。したがって、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０との間の長手方向のずれを低減し、レンズアレイ部１２０及び半導体光学素子１４２のそれぞれの中心位置の相対的な位置関係のずれを低減することができる。よって、実施の形態１に係る半導体装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した光照射性能を実現することができる。
【００３８】
また、実施の形態１に係る構成によれば、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０との間に空隙１３０，１３１が設けられているので、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０の開口部１１２に圧入する場合に生じる応力によるレンズアレイ部１２０の変形を抑制することができる。また、基準領域Ａ３における空隙１３１に接着剤１５３を充填することで基準領域Ａ３以外の箇所における接着部（例えば、図７に記載の領域Ｄ２における接着部）における剛性よりも高い剛性を得ることができる。さらに、基準領域Ａ３における空隙１３１のみに接着剤１５３を充填することで、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部１２０の膨張若しくは収縮による位置変動又はレンズアレイ部１２０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、基準領域Ａ３を起点として長手方向により振り分けやすくすることができる。
【００３９】
また、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００は、レンズアレイ部１２０の側面である１対の側板１２３に第１の係合部としての第１の凹部１２４を有し、フレーム部１１０の開口部１１２内に第１の凹部１２４と係合する第１の被係合部としての第１の凸部１１３を有する。すなわち、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００は、レンズアレイ部１２０とフレーム部１１０とが係合する基準領域Ａ３を有するので、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に挿入する際、レンズアレイ部１２０の長手方向における位置決めが容易になる。また、レンズアレイ部１２０をフレーム部１１０に固定させる際、１種類の接着剤で固定させることができるので、作業効率が向上する。
【００４０】
実施の形態１の変形例．
上記説明においては、実施の形態１に係る半導体装置が光プリントヘッドである場合を説明したが、以下に、半導体装置がイメージセンサヘッド１６０である場合を説明する。図１１は、実施の形態１に係るレンズアレイ部１２０が配置されたイメージセンサヘッド１６０の外観構成を示す外観斜視図である。イメージセンサヘッド１６０は、読取対象がイメージセンサヘッド１６０に接触するコンタクトイメージセンサヘッドである。図１１の例では、レンズアレイ部１２０は、イメージセンサヘッド１６０の内部に配置されているので、図１１には示されていない。半導体装置としてのイメージセンサヘッド１６０は、例えば、画像読取装置であるイメージスキャナに搭載され、読取対象の原稿などからの反射光を受光して画像データを生成する装置として用いられる。イメージセンサヘッド１６０は、カバーガラス１８０と、カバーガラス１８０を保持するフレーム部１６１とを有し、フレーム部１６１の内部に、レンズアレイ部１２０、複数の半導体光学素子としての複数の受光素子が配置された光学素子アレイ基板としての受光素子アレイ基板１７０、及び内部に原稿を照射する光源が配置された導光体１８１が配置されている。ここで、本明細書において、「複数の受光素子」を、受光素子アレイ（又は受光アレイ素子）という。受光素子アレイ基板１７０は、プリント配線基板１７１と、その上に配列された受光素子アレイ１７２とを有する。受光素子アレイ１７２は、例えば、複数のフォトダイオード又は複数のＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサから構成され、読取対象の原稿などからの反射光を受光する。フレーム部１６１は、例えば、構造用鋼及びアルミなどの金属、又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの寸法安定性に優れた樹脂材料を用いてフレームを構成すればよい。
【００４１】
図１２は、図１１に示されるイメージセンサヘッド１６０を線分Ｓ１２−Ｓ１２で切る断面構造を含む、イメージセンサヘッド１６０の構造を示す拡大斜視図である。レンズアレイ部１２０は、フレーム部１６１の内壁に形成された支持部１６２により支持され、接着剤により固定されている。また、導光体１８１も同様に、フレーム部１６１の内部に挿入されて接着剤で固定されている。導光体１８１の材料としては、アクリル樹脂、又はポリカーボネートなどの透明プラスチックが用いられる。レンズアレイ部１２０及び導光体１８１がフレーム部１６１の内部に固定された状態で、カバーガラス１８０がフレーム部１６１の上部に設置されてフレーム部１６１の内部が保護される。受光素子アレイ基板１７０は、レンズアレイ部１２０を挿入した側とは反対側であるフレーム部１６１の第２の開口部１６６から挿入されて、レンズアレイ部１２０の下面１２０ｂと受光素子アレイ１７２との間の距離がＬ３となる位置に接着剤により固定されている。ここで、Ｌ３は、レンズアレイ部１２０の屈折率分布型レンズ１２１の焦点距離である。すなわち、レンズアレイ部の下面１２０ｂと受光素子アレイ１７２とが、Ｌ３だけ離れるようにレンズアレイ部１２０及び受光素子アレイ基板１７０の配置位置がそれぞれ調整されて、それぞれフレーム部１６１に固定されている。なお、カバーガラス１８０とフレーム部１６１との間の空隙を塞ぐため、封止材としてのシリコーンゴムを充填してもよい。同様に、受光素子アレイ基板１７０とフレーム部１６１との間の空隙を塞ぐため、封止材としてのシリコーンゴムを充填してもよい。
【００４２】
次に、イメージセンサヘッド１６０の組み立て方法について説明する。図１３は、実施の形態１の変形例に係るイメージセンサヘッド１６０の組み立て構造を示す分解斜視図である。図１４（ａ）は、図１３に示されるレンズアレイ部１２０及びフレーム部１６１の一部分である領域Ｇ１を示す拡大斜視図である。図１４（ｂ）は、図１３に示される受光素子アレイ基板１７０の一部分である領域Ｇ２を示す拡大斜視図である。
【００４３】
図１３に示されるように、イメージセンサヘッド１６０は、フレーム部１６１の内部にレンズアレイ部１２０、光学素子アレイ基板としての受光素子アレイ基板１７０、及び導光体１８１を収納可能である。図１３並びに図１４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、受光素子アレイ基板１７０は、上面における外縁が長手方向に延びる１対の長辺と短手方向に延びる１対の短辺とからなる略長方形状となるように形成されたガラスエポキシ基板１７１（プリント配線基板１７１）を有する。このガラスエポキシ基板１７１上には、光を受光する複数の半導体光学素子としての複数の受光素子が長手方向に配列されている。具体的には、複数の受光素子は、それぞれ光軸を有し、互いの光軸が略平行となるように、受光素子アレイ基板１７０の長手方向に並列的に配列されている。これらの光軸は、例えば、長手方向及び短手方向の両方に直交する方向の光軸である。
【００４４】
ここで、受光素子アレイ基板１７０のガラスエポキシ基板１７１上に配列された受光素子アレイ１７２の長手方向の中央部を受光素子アレイの基準点Ｔ３とする。これを言い換えると、長手方向に配置された受光素子アレイ１７２の長手方向の一端から長手方向の中央部における所定の点までの長さをＬ４とし、受光素子アレイ１７２の長手方向の他端から長手方向の中央部における所定の点までの長さをＬ５としたときに、長さＬ４と長さＬ５とが等しくなる位置を受光素子アレイの基準点Ｔ３とする。この場合において、受光素子アレイの基準点Ｔ３から受光素子アレイ基板１７０の長手方向及び短手方向の両方に直交する方向に延ばした仮想的な直線ｔ２とレンズアレイ部１２０との交点をレンズアレイ部の基準点Ｔ４とする。すなわち、ガラスエポキシ基板１７１上に配置された受光素子アレイ１７２の長手方向の中央部を受光素子アレイの基準点Ｔ３とした場合に、レンズアレイ部１２０及び受光素子アレイ基板１７０をフレーム部１６１に装着した状態においてレンズアレイ部１２０の長手方向及び短手方向において受光素子アレイの基準点Ｔ３に対応する位置をレンズアレイ部の基準点Ｔ４とする。
【００４５】
図１４（ａ）に示されるように、レンズアレイ部１２０は、側面に側板１２３を有し、この側板１２３におけるレンズアレイ部の基準点Ｔ４の位置に対応する位置に第１の係合部としての第１の凹部１２４が形成されている。第１の凹部１２４は、凹構造であり、長手方向に配列された屈折率分布型レンズ１２１を挟んでレンズアレイ部１２０の短手方向に対となって形成されている。ただし、第１の凹部１２４は、対として形成される構成に限られず、レンズアレイ部１２０の短手方向のいずれか一方に形成してもよい。また、フレーム部１６１の内壁には、この第１の凹部１２４の形状に対応した凸構造の形状を有する第１の被係合部としての第１の凸部１６３が形成されている。
【００４６】
図１３及び図１４（ａ）に示されるようにレンズアレイ部１２０は、フレーム部１６１の上面側から内部に挿入される。この際、第１の凹部１２４と第１の凸部１６３とが係合するようにレンズアレイ部１２０をフレーム部１６１の上部の第１の開口部１６４から内部に挿入する。これにより、第１の凹部１２４と第１の凸部１６３とが係合して、レンズアレイ部１２０とフレーム部１６１との間の長手方向の相対的位置についての位置決めがされる。レンズアレイ部１２０をフレーム部１６１の内部に挿入した後、レンズアレイ部１２０の両側に位置するフレーム部１６１の内壁に形成された支持部１６２により支持されるように、接着剤を用いてレンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に接着する。導光体１８１は、フレーム部１６１の内部に挿入して、接着剤を用いてフレーム部１６１の内部に接着すればよい。
【００４７】
なお、レンズアレイ部１２０の第１の凹部１２４とフレーム部１６１の第１の凸部１６３との間に空隙が生じないように圧入してレンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に嵌合させることもできる。また、第１の凹部１２４と第１の凸部１６３との間に０μｍよりも大きく５００μｍよりも小さい空隙ができるようにレンズアレイ部１２０及びフレーム部１６１をそれぞれ形成して、接着剤を用いてレンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に接着することもできる。
【００４８】
受光素子アレイ基板１７０は、レンズアレイ部１２０を挿入した側とは反対側のフレーム部１６１の第２の開口部１６６から挿入して、レンズアレイ部１２０の下面１２０ｂと受光素子アレイ１７２との間の距離がＬ３となる位置において接着剤で固定する。最後に受光素子アレイ基板１７０とは反対側に位置するフレーム部１６１の第１の開口部１６４をカバーガラス１８０で覆い、カバーガラス１８０をフレーム部１６１に固定する。このようにして、フレーム部１６１の第１の開口部１６４は、カバーガラス１８０により覆われ、フレーム部１６１の第２の開口部１６６が受光素子アレイ基板１７０により覆われる。
【００４９】
以上に説明したように、実施の形態１の変形例に係るイメージセンサヘッド１６０は、レンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に嵌合させた状態において、レンズアレイ部１２０の側板１２３に形成された第１の凹部１２４とフレーム部１６１に形成された第１の凸部１６３とが係合されているので、基準領域Ａ３における剛性を高くすることができる。そのため、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部１２０の膨張若しくは収縮による位置変動又はレンズアレイ部１２０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、基準領域Ａ３を起点（基準点）として長手方向に振り分けることができる。また、レンズアレイ部１２０及びフレーム部１６１に第１の凹部１２４及び第１の凸部１６３がそれぞれ形成されているので、基準点を正確に設置することができる。したがって、レンズアレイ部１２０とフレーム部１６１とが互いに大きくずれることを低減し、レンズアレイ部１２０及び半導体光学素子１７２のそれぞれの中心位置の相対的な位置関係のずれを低減することができる。よって、実施の形態１の変形例に係る半導体装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した光照射性能又は受光性能を実現することができる。
【００５０】
また、実施の形態１の変形例に係る構成によれば、レンズアレイ部１２０とフレーム部１６１との間に空隙１３０，１３１が設けられているので、レンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に圧入して嵌合させる際に生じる応力によるレンズアレイ部１２０の変形を抑制することができる。また、基準領域Ａ３における空隙１３１に接着剤１５３を充填することで基準領域Ａ３以外の箇所における接着部（例えば、図７に記載の領域Ｄ２における接着部）における剛性よりも高い剛性を得ることができる。さらに、基準領域Ａ３における空隙１３１のみに接着剤を充填することで、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部１２０の膨張若しくは収縮による位置変動又はレンズアレイ部１２０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、基準領域Ａ３を起点として長手方向により振り分けやすくすることができる。
【００５１】
また、実施の形態１の変形例に係るイメージセンサヘッド１６０は、レンズアレイ部１２０の側面である側板１２３に係合部としての第１の凹部１２４を有し、フレーム部１６１に第１の凹部１２４と係合する被係合部としての第１の凸部１６３を有する。すなわち、レンズアレイ部１２０とフレーム部１６１とが係合する基準領域Ａ３を有するので、レンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に挿入する際、レンズアレイ部１２０の長手方向における位置決めが容易になる。また、レンズアレイ部１２０をフレーム部１６１に固定させる際、１種類の接着剤で固定させることができるので作業効率が向上する。
【００５２】
実施の形態２．
図１５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光プリントヘッド２００の上面図及び下面図である。実施の形態２に係る光プリントヘッド２００は、実施の形態１に係る発光素子アレイ基板１４０とフレーム部１１０とを係合させるための第２の係合部としての第２の凹部と第２の被係合部としての第２の凸部とをさらに有する点で、実施の形態１に係る光プリントヘッド１００と異なり、その他の構成は実施の形態１に係る光プリントヘッド１００の構成と同様である。
【００５３】
図１５（ａ）及び（ｂ）に示される半導体装置としての光プリントヘッド２００は、長手方向に配列された複数の半導体光学素子であって各々が互いに略平行な光軸を持つ複数の半導体光学素子を有する光学素子アレイ基板２４０と、長手方向に配列された複数のレンズ素子であって各々が互いに略平行な中心軸を持つ複数のレンズ素子を有するレンズアレイ部２２０と、複数の半導体光学素子と複数のレンズ素子とが互いに対向するように光学素子アレイ基板２４０及びレンズアレイ部２２０を保持するフレーム部２１０とを備える。レンズアレイ部２２０は、フレーム部２１０に対向する位置に配置された第１の係合部を有する。また、フレーム部２１０は、第１の係合部によって係合されて、フレーム部２１０に対するレンズアレイ部２２０の長手方向の位置を決める第１の被係合部を有する。さらに、光学素子アレイ基板２４０は、フレーム部２１０に対向する位置に配置された第２の係合部を有し、フレーム部２１０は、第２の係合部によって係合されて、フレーム部２１０に対する光学素子アレイ基板２４０の長手方向の位置を決める第２の被係合部を有する。
【００５４】
レンズアレイ部２２０は、上面における外縁が長手方向の１対の長辺と短手方向の１対の短辺とからなる略長方形状となるように形成されている。フレーム部２１０の上面は、外縁が長手方向の１対の長辺と短手方向の１対の短辺とからなる略長方形状となるように形成されており、内縁（内壁）がレンズアレイ部２２０の外縁の形状と略同形状となるようにスリット状の開口部２１２が形成されている。開口部２１２の形状がレンズアレイ部２２０の外縁の形状と略同形状となるように形成されていることにより、レンズアレイ部２２０が開口部２１２に挿入されて保持されている。また、第１の基準領域Ｈ３は、光プリントヘッド２００のうち、レンズアレイ部２２０に配置された第１の係合部とフレーム部２１０に配置された第１の被係合部とが係合する部分を含む領域である。さらに、第２の基準領域Ｊ３は、光プリントヘッド２００のうち、光学素子アレイ基板としての発光素子アレイ基板２４０に配置された第２の係合部とフレーム部２１０に配置された第２の被係合部とが係合する部分を含む領域である。フレーム部２１０は、例えば、構造用鋼若しくはアルミなどの金属、又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの寸法安定性に優れた樹脂材料を用いて構成される。
【００５５】
フレーム部２１０の長手方向の両端側には、位置決め部２１４としての穴が形成されている。位置決め部２１４は、例えば、プリンタなどの画像形成装置に光プリントヘッド２００を搭載する際の位置決めに用いることができる。図１５（ａ）には、位置決め部２１４としてフレーム部２１０の両端に穴を形成する例を示したが、位置決め部２１４は、穴に限らず、例えば、位置決め部２１４として凸状の構造を形成してフレーム部２１０に対向する部品に形成された穴状の構造と係合させて位置決めをしてもよい。なお、位置決め部２１４は、フレーム部２１０の長手方向の一端側のみに形成するようにしてもよい。また、光学素子アレイ基板２４０の一端側に配置されたコネクタ２４６は、外部の電力供給部と後述する発光素子アレイ２４２とを電気的に接続する。
【００５６】
図１６（ａ）は、図１５（ａ）に示される光プリントヘッド２００の上面の一部分である領域Ｈ１を示す拡大上面図である。図１６（ｂ）は、図１５（ａ）に示される光プリントヘッド２００の上面の一部分である領域Ｈ２を示す拡大上面図である。図１６（ａ）に示されるように、レンズアレイ部２２０は、レンズ素子としての屈折率分布型レンズ２２１が長手方向に複数配列され、配列された屈折率分布型レンズ２２１の両側面を側板２２３により挟み込んで構成されている。具体的には、複数の屈折率分布型レンズ２２１は、それぞれ中心軸を有し、互いの中心軸が略平行となるように、レンズアレイ部２２０の長手方向に並列的に配列されている。側板２２３で屈折率分布型レンズ２２１を挟み込んだ際に、屈折率分布型レンズ２２１のそれぞれの間に生じる空隙、及び屈折率分布型レンズ２２１と側板２２３との間に生じる空隙に接着剤２２２を充填することにより屈折率分布型レンズ２２１が側板２２３の内側で固定されている。屈折率分布型レンズ２２１は、例えばガラス又はアクリルにより構成されたレンズを用いることができる。側板２２３は、繊維強化プラスチック、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、又はＡＢＳ樹脂を材料とするものを用いればよい。また、接着剤２２２は、エポキシ、アクリル、又はウレタンを主材料とするものを用いればよい。
【００５７】
図１６（ａ）に示されるように、レンズアレイ部２２０の長手方向の略中央部の領域Ｈ１（図１５（ａ））における側面である側板２２３には第１の係合部としての第１の凹部２２４が形成されている。第１の凹部２２４は、凹構造であり、レンズアレイ部２２０の短手方向に対となって形成されている。ただし、第１の凹部２２４は、対として形成される構成に限られず、レンズアレイ部２２０の短手方向のいずれか一方に形成してもよい。なお、第１の凹部２２４が形成される位置は、レンズアレイ部２２０の長手方向の中央に限定されず、レンズアレイ部２２０の長手方向の中央付近であればよい。
【００５８】
フレーム部２１０の長手方向の略中央部には、第１の凹部２２４の形状に対応した凸構造の形状を有する第１の被係合部としての第１の凸部２１３が、第１の凹部２２４が形成された位置に対応して形成されている。これにより、第１の凸部２１３と第１の凹部２２４とが係合して、レンズアレイ部２２０とフレーム部２１０とが位置決めされる。なお、第１の凸部２１３が形成される位置は、フレーム部２１０の長手方向の中央に限定されないが、フレーム部２１０の長手方向の中央付近であることが望ましい。
【００５９】
レンズアレイ部２２０の剛性が低い場合、フレーム部２１０に圧入して嵌合させる際に生じる応力により、レンズアレイ部２２０が変形し、レンズアレイ部２２０の中心と後述する発光素子アレイ２４２との中心がずれることがある。そこで、図１６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実施の形態２に係るレンズアレイ部２２０とフレーム部２１０との間には、所定の遊びを持たせるための空隙が設けられている。具体的には、レンズアレイ部２２０の側板２２３とフレーム部２１０との間に、空隙２３０，２３１が形成されている。空隙２３１は、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３との間に形成されている。これを言い換えると、光プリントヘッド２００の長手方向における第１の凹部２２４と第１の凸部２１３との間に空隙２３１が形成されるように、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とがレンズアレイ部２２０及びフレーム部２１０のそれぞれに形成されている。空隙２３１の短手方向の幅は、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３との間以外の位置に形成されている空隙２３０の短手方向の幅よりも狭いことが望ましい。
【００６０】
空隙は、第１の基準領域Ｈ３のみに、空隙２３１を形成するようにしてもよい。短手方向における空隙２３１の幅は、０μｍよりも大きく５００μｍよりも小さいことが望ましい。後述するように、空隙２３０，２３１に接着剤２２５が充填されることにより、レンズアレイ部２２０とフレーム部２１０とが互いに固定されている。空隙２３０，２３１に接着剤２２５を充填することでレンズアレイ部２２０とフレーム部２１０との接着部分において剛性を高めることができる。また、空隙２３０又は基準領域Ｈ３における空隙２３１のいずれかのみに接着剤２２５を充填させてもよい。接着剤２２５としては、例えば、エポキシ、アクリル、又はウレタンなどを主剤とする紫外線硬化型接着剤の内、いずれか一種類の紫外線硬化型接着剤を用いて接着することができる。
【００６１】
図１７（ａ）は、図１５（ｂ）に示される光プリントヘッド２００の下面の一部分である領域Ｊ１を示す拡大下面図である。図１７（ｂ）は、図１５（ｂ）に示される光プリントヘッド２００の下面の一部分である領域Ｊ２を示す拡大下面図である。図１７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、光学素子アレイ基板としての発光素子アレイ基板２４０は、フレーム部２１０の内部に挿入されて保持されている。図１７（ａ）に示されるように、発光素子アレイ基板２４０の長手方向の略中央部の領域Ｊ１（図１５（ｂ））における側面に、第２の係合部としての第２の凹部２４４が形成されている。第２の凹部２４４は、凹構造であり、発光素子アレイ基板２４０の短手方向に対となって形成されている。ただし、第２の凹部２４４は、対として形成される構成に限られず、発光素子アレイ基板２４０の短手方向のいずれか一方に形成してもよい。なお、第２の凹部２４４が形成される位置は、発光素子アレイ基板２４０の長手方向の中央に限定されず、発光素子アレイ基板２４０の長手方向の中央付近であればよい。
【００６２】
フレーム部２１０の長手方向の略中央部における内壁には、第２の凹部２４４の形状に対応した凸構造の形状を有する第２の被係合部としての第２の凸部２１６が、第２の凹部２４４が形成された位置に対応して形成されている。これにより、第２の凸部２１６と第２の凹部２４４とが係合して、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０とが長手方向において位置決めされる。なお、第２の凸部２１６が形成される位置は、フレーム部２１０の長手方向の中央に限定されず、フレーム部２１０の長手方向の中央付近であればよい。
【００６３】
発光素子アレイ基板２４０の剛性が低い場合、フレーム部２１０に圧入して嵌合させる際に生じる応力により、発光素子アレイ基板２４０が変形し、レンズアレイ部２２０の中心と後述する発光素子アレイ２４２との中心がずれることがある。そこで、図１７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実施の形態２に係る発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との間には、所定の遊びを持たせるための空隙が設けられている。具体的には、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との間に、空隙２５０，２５１が形成されている。空隙２５１は、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６との間に形成されている。これを言い換えると、光プリントヘッド２００の長手方向における第２の凹部２４４と第２の凸部２１６との間に空隙２５１が形成されるように、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とが発光素子アレイ基板２４０及びフレーム部２１０のそれぞれに形成されている。空隙２５１の短手方向の幅は、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６との間以外の位置に形成されている空隙２５０の短手方向の幅よりも狭いことが望ましい。
【００６４】
空隙は、第２の基準領域Ｊ３のみに、空隙２５１を形成するようにしてもよい。短手方向における空隙２５１の幅は、０μｍよりも大きく５００μｍよりも小さいことが望ましい。後述するように、空隙２５０，２５１に接着剤２２５が充填されることにより、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０とが互いに固定されている。空隙２５０，２５１に接着剤２２５を充填することで発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との接着部分において剛性を高めることができる。また、空隙２５０又は基準領域Ｊ３における空隙２５１のいずれかのみに接着剤２２５を充填させてもよい。
【００６５】
次に、光プリントヘッド２００の組み立て方法について説明する。図１８は、実施の形態２に係る光プリントヘッド２００の組み立て構造を示す分解斜視図である。なお、図１８では、フレーム部２１０の内部に隠れている第２の凸部２１６を点線で示している。フレーム部２１０には開口部２１２が形成されており、開口部２１２が形成されたフレーム部２１０の上面側からレンズアレイ部２２０が開口部２１２に挿入され、レンズアレイ部２２０を挿入した側とは反対側から発光素子アレイ基板２４０がフレーム部２１０の内部に挿入される。
【００６６】
図１８に示されるように、発光素子アレイ基板２４０は、上面における外縁が長手方向と短手方向とからなる略長方形状となるように形成されたガラスエポキシ基板２４１を有する。ガラスエポキシ基板２４１上には、光を照射する複数の半導体光学素子としての複数の発光素子が長手方向に配列されている。具体的には、複数の発光素子は、それぞれ光軸を有し、互いの光軸が略平行となるように、発光素子アレイ基板２４０の長手方向に並列的に配列されている。すなわち、発光素子アレイ基板２４０上の長手方向には、発光素子アレイ２４２が配置されている。なお、発光素子アレイ２４２は、例えば、複数の発光ダイオードから構成される。
【００６７】
ここで、発光素子アレイ基板２４０上に配置された発光素子アレイ２４２の長手方向の中央部における所定の点を発光素子アレイの基準点Ｔ５とする。この場合において、発光素子アレイの基準点Ｔ５から発光素子アレイ基板２４０の長手方向及び短手方向の両方に直交する仮想的な直線ｔ３とレンズアレイ部２２０との交点をレンズアレイ部の基準点Ｔ６とする。すなわち、ガラスエポキシ基板２４１上に配置された発光素子アレイ２４２の長手方向の中央部を発光素子アレイの基準点Ｔ５とした場合に、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に装着した状態においてレンズアレイ部２２０の長手方向及び短手方向において発光素子アレイの基準点Ｔ５に対応する位置をレンズアレイ部の基準点Ｔ６とする。
【００６８】
図１８に示されるように、第１の凹部２２４は、レンズアレイ部２２０の側板２２３におけるレンズアレイ部の基準点Ｔ６の位置に対応する位置に形成されている。第１の凹部２２４は、屈折率分布型レンズ２２１を側板２２３で挟み込んだ後に側板２２３をルーター加工することにより形成される。また、第２の凹部２４４は、定尺板材から小片化する際に併せて形成される。ただし、第１の凹部２２４及び第２の凹部２４４の形成方法はこれらに限られない。第１の凹部２２４については、予め側板２２３となる材料にルーター加工で第１の凹部２２４となるスリット構造又は凹構造を形成してもよく、第１の凹部２２４を形成した後、側板２２３となる材料で屈折率分布型レンズ２２１を挟み込み、両端を任意の長さに裁断してレンズアレイ部２２０を作製することもできる。第１の凸部２１３及び第２の凸部２１６は、フレーム部２１０を液晶ポリマーなどの樹脂により形成する場合、型形成で作製すればよい。また、フレーム部２１０を作製する際にアルミニウムを削り出して形成する場合、凸構造を形成するように削り出して第１の凸部２１３及び第２の凸部２１６を形成してもよい。さらにまた、フレーム部２１０を作製する際に構造用鋼をプレス加工して作製する場合は、プレスにより押し出して凸構造を形成する方法又は曲げ加工により凸構造を形成する方法を採用することもできる。
【００６９】
レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に挿入する際、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とが係合するようにレンズアレイ部２２０をフレーム部２１０のスリット状の開口部２１２に挿入する。レンズアレイ部２２０を開口部２１２に挿入した後、レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に接着剤２２５を用いて接着する。
【００７０】
実施の形態２に係る光プリントヘッド２００は、その構成要素である発光素子アレイ基板２４０に第２の凹部２４４を有し、フレーム部２１０に第２の凸部２１６を有する。第２の凹部２４４は、発光素子アレイ基板２４０における発光素子アレイの基準点Ｔ５の位置に対応する側面に形成されている。発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に挿入する際、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とが係合するように発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０の内部に挿入する。発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０の内部に挿入した後、発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に接着剤２２５を用いて接着する。
【００７１】
なお、光プリントヘッド２００の長手方向において、レンズアレイ部２２０の側板２２３とフレーム部２１０との間に空隙２３０，２３１の両方又はいずれか一方が形成されないように構成してもよい。同様に、光プリントヘッド２００の長手方向において、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との間に空隙２５０，２５１の両方又はいずれか一方が形成されないように構成してもよい。光プリントヘッド２００の長手方向において、レンズアレイ部２２０の側板２２３とフレーム部２１０との間に空隙２３１が形成されないように構成する場合は、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３との間が密着するように、第１の凹部２２４及び第１の凸部２１３のそれぞれを形成すればよい。同様に、光プリントヘッド２００の長手方向において、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との間に空隙２５１が形成されないように構成する場合は、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６との間が密着するように、第２の凹部２４４及び第２の凸部２１６のそれぞれを形成すればよい。
【００７２】
空隙２３０，２３１が形成されないようなレンズアレイ部２２０及びフレーム部２１０を用いる場合は、レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に圧入して第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とを係合させ、レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に固定させてもよい。同様に、空隙２５０，２５１が形成されないような発光素子アレイ基板２４０及びフレーム部２１０を用いる場合は、発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に圧入して第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とを係合させ、発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に固定させてもよい。さらに、空隙を設けずに圧入されたレンズアレイ部２２０又は発光素子アレイ基板２４０が、フレーム部２１０に強く固定されるように、レンズアレイ部２２０とフレーム部２１０との隣接部分、又は発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との隣接部分に接着剤２２５を塗布してもよい。このとき、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とが係合している部分、又は第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とが係合している部分を覆うように接着剤２２５を塗布することが望ましい。
【００７３】
図１９（ａ）は、レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に装着した状態の光プリントヘッド２００を示す上面図である。図１９（ｂ）は、発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に装着した状態の光プリントヘッド２００を示す下面図である。図２０（ａ）は、図１９（ａ）に示される光プリントヘッド２００の上面の一部分である領域Ｋ１を示す拡大上面図である。図２０（ｂ）は、図１９（ａ）に示される光プリントヘッド２００の上面の一部分である領域Ｋ２を示す拡大上面図である。図２１（ａ）は、図１９（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分である領域Ｍ１を示す拡大下面図である。図２１（ｂ）は、図１９（ｂ）に示される光プリントヘッドの下面の一部分である領域Ｍ２を示す拡大下面図である。
【００７４】
図１９（ａ）及び（ｂ）に示されるように、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０は、フレーム部２１０の開口部２１２に挿入された後、フレーム部２１０の長手方向の任意の位置で接着剤を用いて接着される。図２０（ａ）に示される例では、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とが互いに係合している第１の基準領域Ｋ３における空隙２３１に接着剤２２５を充填させてレンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に固定させている。また、図２０（ｂ）に示される例では、第１の凹部２２４と第１の凸部２１３とが互いに係合している箇所以外の箇所、すなわち、第１の基準領域Ｋ３以外の任意の箇所において、空隙２３０に接着剤２２５を充填させてレンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に固定させている。
【００７５】
同様に、図２１（ａ）に示される例では、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とが互いに係合している第２の基準領域Ｍ３における空隙２５１に接着剤２４５を充填させて発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に固定させている。また、図２１（ｂ）に示される例では、第２の凹部２４４と第２の凸部２１６とが互いに係合している箇所以外の箇所、すなわち、第２の基準領域Ｍ３以外の任意の箇所において、空隙２５０に接着剤２４５を充填させて発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に固定させている。接着剤２４５としては、例えば、エポキシ、アクリル、又はウレタンなどを主剤とする紫外線硬化型接着剤の内、いずれか一種類の紫外線硬化型接着剤を用いて接着することができる。
【００７６】
実施の形態２として説明した構成は、光プリントヘッド２００のみに適用される例に限られず、実施の形態１と同様に、イメージセンサヘッドとしてのコンタクトイメージセンサヘッドにも適用することができる。なお、実施の形態２として説明した構成を適用したコンタクトイメージセンサヘッドをイメージセンサヘッド２６０とする。
【００７７】
以上に説明したように、実施の形態２に係る光プリントヘッド２００は、レンズアレイ部２２０をフレーム部２１０に嵌合させた状態において、レンズアレイ部２２０の側板２２３に形成された第１の凹部２２４とフレーム部２１０に形成された第１の凸部２１３とが係合されているので、第１の基準領域Ｋ３以外の接着部（例えば、図１９（ａ）に記載の領域Ｋ２における接着部）における剛性よりも第１の基準領域Ｋ３における剛性を高くすることができる。さらに、発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に嵌合させた状態において、発光素子アレイ基板２４０に形成された第２の凹部２４４とフレーム部２１０に形成された第２の凸部２１６とが係合されているので、第２の基準領域Ｍ３以外の接着部（例えば、図１９（ｂ）に記載の領域Ｍ２における接着部）における剛性よりも第２の基準領域Ｍ３における剛性を高くすることができる。したがって、実施の形態２に係る構成では、光プリントヘッド２００に、第１及び第２の基準領域Ｋ３，Ｍ３以外の接着部からの引張応力に対して高い剛性をもたせることができ、せん断破壊することを大幅に抑制することができる。そのため、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部２２０若しくは発光素子アレイ基板２４０の膨張若しくは収縮による位置変動、又はレンズアレイ部２２０若しくは発光素子アレイ基板２４０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、第１及び第２の基準領域Ｋ３，Ｍ３を起点（基準点）として長手方向に振り分けることができる。また、レンズアレイ部２２０及びフレーム部２１０に第１の凹部２２４及び第１の凸部２１３がそれぞれ形成され、さらに、発光素子アレイ基板２４０及びフレーム部２１０に第２の凹部２４４及び第２の凸部２１６がそれぞれ形成されているので、基準点を正確に設置することができる。したがって、レンズアレイ部２２０及びフレーム部２１０、並びに発光素子アレイ基板２４０及びフレーム部２１０がそれぞれ互いに大きくずれることを低減し、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ２４２のそれぞれの中心位置の相対的な位置関係のずれを低減することができる。よって、実施の形態２に係る構成によれば、実施の形態１に係る構成に比べて、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ２４２の互いの中心位置の相対的な位置関係のずれをさらに低減することができる。同様に、実施の形態２に係る構成を適用したイメージセンサヘッド２６０におけるレンズアレイ部２２０及び受光素子アレイ（半導体光学素子）の互いの中心位置の相対的な位置関係のずれを低減することができる。
【００７８】
実施の形態２に係る構成によれば、レンズアレイ部２２０とフレーム部２１０との間に空隙２３０，２３１が設けられ、さらに、発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０との間に空隙２５０，２５１が設けられているので、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０にそれぞれ圧入して嵌合させる際に生じる応力によるレンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０の変形を抑制することができる。また、第１の基準領域Ｋ３及び第２の基準領域Ｍ３における空隙２３１，２５１に接着剤２２５，２４５を充填することでの第１の基準領域Ｋ３及び第２の基準領域Ｍ３以外の箇所における接着部（例えば、図１９（ａ）及び（ｂ）に記載の領域Ｋ２，Ｍ２における接着部）における剛性よりも高い剛性を得ることができる。さらに、第１の基準領域Ｋ３及び第２の基準領域Ｍ３における空隙２３１，２５１のみに接着剤２２５，２４５を充填することで、使用環境の変化によって生じるレンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０の膨張若しくは収縮による位置変動又はレンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０の内在応力が緩和される際に生じる変形による位置変動を、第１の基準領域Ｋ３及び第２の基準領域Ｍ３のそれぞれを起点として長手方向により振り分けやすくすることができる。
【００７９】
また、実施の形態２に係る光プリントヘッド２００は、レンズアレイ部２２０とフレーム部２１０とが係合する第１の基準領域Ｋ３及び発光素子アレイ基板２４０とフレーム部２１０とが係合する第２の基準領域Ｍ３を有するので、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０に挿入する際、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０の長手方向における位置決めが容易になる。また、レンズアレイ部２２０及び発光素子アレイ基板２４０をフレーム部２１０にそれぞれ固定させる際、１種類の接着剤で固定させることができるので作業効率が向上する。以上に説明したように、実施の形態２に係る半導体装置によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した光照射性能を実現することができる。
【００８０】
実施の形態２の変形例．
図２２は、実施の形態２に係る光プリントヘッド３００の第２の基準領域における第２の係合部及び第２の被係合部の変形例を示す図である。図２２に示される光プリントヘッド３００は、長手方向に配列された複数の半導体光学素子であって各々が互いに略平行な光軸を持つ複数の半導体光学素子を有する光学素子アレイ基板３４０と、長手方向に配列された複数のレンズ素子であって各々が互いに略平行な中心軸を持つ複数のレンズ素子を有するレンズアレイ部３２０と、複数の半導体光学素子と複数のレンズ素子とが互いに対向するように光学素子アレイ基板３４０及びレンズアレイ部３２０を保持する保持部材であるフレーム部３１０とを備える。
【００８１】
光学素子アレイ基板としての発光素子アレイ基板３４０は、上面における外縁が長手方向に延びる１対の長辺と短手方向に延びる１対の短辺とからなる略長方形状となるように形成されたガラスエポキシ基板３４１（プリント配線基板３４１）を有する。このガラスエポキシ基板３４１上には、光を照射する複数の半導体光学素子としての複数の発光素子が長手方向に配列されている。具体的には、複数の発光素子は、それぞれ光軸を有し、互いの光軸が略平行となるように、発光素子アレイ基板３４０の長手方向に並列的に配列されている。すなわち、発光素子アレイ基板３４０上の長手方向には、発光素子アレイ３４２が配置されている。なお、発光素子アレイ３４２は、例えば、複数の発光ダイオードから構成される。これらの光軸は、例えば、長手方向及び短手方向の両方に直交する方向の光軸である。
【００８２】
レンズアレイ部３２０は、フレーム部３１０のスリット状の開口部３１２内において、フレーム部３１０に対向する位置に配置された第１の係合部としての第１の凹部３２４を有する。また、フレーム部３１０は、第１の係合部としての第１の凹部３２４によって係合されて、フレーム部３１０に対するレンズアレイ部３２０の長手方向の位置を決める第１の被係合部としての第１の凸部３１３を有する。
【００８３】
図２２に示される光プリントヘッド３００は、第２の係合部として発光素子アレイ基板３４０の第２の凸部３４３を有し、且つ、第２の被係合部としてフレーム部３１０の第２の凹部（スリット部）３１４を有する点において、図１８に示される光プリントヘッド２００と相違する。
【００８４】
図１８に示されるように、光プリントヘッド２００のフレーム部２１０に凸構造（第２の凸部２１６）を形成する際、構造用鋼をプレス加工する方法を採用する場合、高精度に凸構造を形成することが比較的困難である。そこで、図２２に示される例では、光プリントヘッド３００の光学素子アレイ基板としての発光素子アレイ基板３４０に凸構造である第２の係合部としての第２の凸部３４３を形成し、フレーム部３１０に第２の凸部３４３と係合する第２の被係合部としての第２の凹部（スリット部）３１４を形成している。第２の凹部３１４は、フレーム部３１０の発光素子アレイ基板３４０の第２の凸部３４３に対向する側面に、長手方向に直交する方向（図２２における縦方向）に長い溝状に切り欠いたスリット構造を有する。
【００８５】
図１８に示される光プリントヘッド２００の構成と同様に、図２２に示される発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０との間には、所定の遊びを持たせるための空隙を設けることが望ましい。具体的には、発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０との間に、空隙が形成されている。発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０との間の空隙に接着剤２２５を充填することにより、発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０とを固定することができる。なお、発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０との間の空隙の内、第２の基準領域に形成されている第２の凸部３４３と第２の凹部３１４との間の空隙に接着剤２４５を充填させ、他の領域に接着剤を用いない構成としてもよい。短手方向における第２の凸部３４３と第２の凹部３１４との間の空隙の幅は、０μｍよりも大きく５００μｍよりも小さいことが望ましい。また、発光素子アレイ基板３４０とフレーム部３１０との間に空隙を設けず、発光素子アレイ基板３４０をフレーム部３１０に圧入して嵌合させる構造を採用してもよい。発光素子アレイ基板３４０に形成される第２の凸部３４３は、発光素子アレイ基板３４０を定尺板材から小片化する際に、ルーター加工により併せて形成することができる。一方、フレーム部３１０に形成されるスリット構造である第２の凹部３１４は、構造用鋼をプレス加工により外形打ち抜きの際に併せて形成することができる。図２２に示す変形例としての構成は、光プリントヘッドに適用する例に限られず、実施の形態１の説明において示されるイメージセンサヘッドにも適用することができる。
【００８６】
実施の形態３．
図２３は、実施の形態３に係る画像形成装置としてのＬＥＤプリンタ４００の構造を概略的に示す図である。ＬＥＤプリンタ４００は、上記光プリントヘッド１００，２００，３００のいずれかを露光装置の光源として適用したプリンタである。
【００８７】
図２３に示されるように、ＬＥＤプリンタ４００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の現像剤を用いて、白黒又はカラー画像を電子写真方式により形成する。ＬＥＤプリンタ４００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の各色に対応する４つのプロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋを有している。各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋは、用紙等の記録媒体４０４の搬送路４０６に沿って配置されている。各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋは、像担持体としての感光ドラム４０８と、この感光ドラム４０８の周囲に配置されて感光ドラム４０８の表面を帯電させる帯電装置４１０と、帯電された感光ドラム４０８の表面に外部から入力された画像データに対応する光を照射して静電潜像を形成する露光装置４１２とを有している。この露光装置４１２の光源は、実施の形態１及び２で説明した光プリントヘッド１００，２００，３００のいずれかとすることができる。
【００８８】
各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋは、静電潜像が形成された感光ドラム４０８の表面に現像剤としてのトナーを供給する現像装置４１４と、感光ドラム４０８の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置４１６とをさらに有している。なお、感光ドラム４０８は、駆動源及びギヤ等からなる駆動機構によって矢印方向に回転する。また、ＬＥＤプリンタ４００は、用紙等の記録媒体４０４を収納する用紙カセット４１８と、記録媒体４０４を１枚ずつ分離させ搬送するためのホッピングローラ４２０とを有している。ホッピングローラ４２０の記録媒体４０４搬送方向の下流側には、ピンチローラ４２２ａ，４２２ｂと、ピンチローラ４２２ａ，４２２ｂとともに記録媒体４０４を挟んで斜行を修正してプロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋに向けて搬送するレジストローラ４２４ａ，４２４ｂとが備えられている。ホッピングローラ４２０及びレジストローラ４２４ａ，４２４ｂは、モータ及びギヤ等の駆動源に連動して回転する。
【００８９】
ＬＥＤプリンタ４００は、さらに、各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋに対向して配置された転写ローラ４２６を有する。転写ローラ４２６は、半導電性のゴム等から構成され、各プロセスユニットの感光ドラム４０８に対向配置されている。また、ＬＥＤプリンタ４００は、定着装置４３４と、排出ローラ４２８ａ，４２８ｂ，４３０ａ，４３０ｂと、スタッカ４３２とを有する。感光ドラム４０８上に形成されたトナー像を記録媒体４０４上に転写させるように、感光ドラム４０８の電位及び転写ローラ４２６の電位がそれぞれ設定されている。排出ローラ４２８ａ，４２８ｂ，４３０ａ，４３０ｂは、記録媒体４０４をＬＥＤプリンタ４００の外部へ排出するように記録媒体４０４を排出方向へ搬送する。なお、図２３に示すＬＥＤプリンタ４００の例は、用紙の片面のみを印刷する場合における構成例を示しているが、用紙の両面を印刷する際に用紙を反転させるために用いる用紙反転装置４３６を、図２３において点線で囲う位置に備えることもできる。
【００９０】
用紙カセット４１８に積載された記録媒体４０４は、ホッピングローラ４２０により１枚ずつ分離されて搬送される。用紙カセット４１８から供給された記録媒体４０４は、レジストローラ４２４ａ，４２４ｂ及びピンチローラ４２２ａ，４２２ｂを通過して各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋにおける感光ドラム４０８と転写ローラ４２６との間を順次通過する。記録媒体４０４は、各プロセスユニット４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋにおいて、感光ドラム４０８と転写ローラ４２６との間を通過して、各色のトナー像が順に記録媒体４０４に転写され、定着装置４３４によって加熱及び加圧されて各色のトナー像が記録媒体４０４に定着される。トナー像が定着された記録媒体４０４は、排出ローラ４２８ａ，４２８ｂ，４３０ａ，４３０ｂによってスタッカ４３２に排出される。
【００９１】
以上に説明したように、実施の形態３に係る画像形成装置としてのＬＥＤプリンタ４００においては、露光装置４１２の光源として、発光素子アレイを含む半導体装置が使用環境の変化に関わらず安定した光照射性能を実現することができる。したがって、これらの半導体装置を含む光プリントヘッド１００，２００，３００を露光装置としてＬＥＤプリンタなどの画像形成装置に用いた場合、感光ドラム４０８における結像光量変動を小さくすることができ、積算エネルギー分布を一様にすることができる。よって、実施の形態３に係るＬＥＤプリンタ４００によれば、使用環境の変化に関わらず、安定した印字品質を維持することができる。
【００９２】
実施の形態４．
図２４は、実施の形態４に係るフラットベッド型のイメージスキャナ（画像読取装置）５００を概略的に示す外観斜視図である。イメージスキャナ５００は、上記イメージセンサヘッド１６０を適用したフラットベッド型のコンタクトイメージスキャナである。
【００９３】
図２４に示されるように、イメージスキャナ５００は、筐体５０２と、原稿を乗せる原稿台５０４と、原稿台５０４上に載置された原稿を上から押さえ付ける蓋体（原稿台カバー）５０６とを有する。筐体５０２の内部には、イメージセンサヘッド１６０と、ガイド５０８ａ，５０８ｂと、ステッピングモータ５１０と、駆動ベルト５１２と、制御回路５１４と、フレキシブルフラットケーブル５１６とが配置されている。
【００９４】
イメージセンサヘッド１６０は、筐体５０２に固定されている一対のガイド５０８ａ，５０８ｂに沿って直線移動可能に支持されている。イメージセンサヘッド１６０をガイド５０８ａ，５０８ｂに沿って副走査方向にスライドさせるため、イメージセンサヘッド１６０は、ステッピングモータ５１０に連結された駆動ベルト５１２に連結されている。イメージセンサヘッド１６０の制御を行うための制御回路５１４は、フレキシブルフラットケーブル５１６を介してイメージセンサヘッド１６０と結線されている。なお、図２４では、イメージスキャナ５００に設置されるイメージセンサヘッドとして、実施の形態１に係るイメージセンサヘッド１６０を適用した例を示したが、実施の形態２の構成を適用したイメージセンサヘッド２６０をイメージスキャナ５００に適用することもできる。
【００９５】
以上に説明したように、実施の形態４に係る画像読取装置としてのイメージスキャナ５００においては、イメージセンサヘッド１６０に備えられた受光素子アレイを含む半導体装置が使用環境の変化に関わらず、安定した光受光性能を実現することができる。したがって、これらの半導体装置を含むイメージセンサヘッド１６０をイメージスキャナに用いた場合、受光素子アレイへの入射光量変動を小さくすることができ、積算エネルギー分布を一様にすることができる。よって、使用環境の変化に関わらず、安定した画像読取品質を維持することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１００，２００，３００  光プリントヘッド（半導体装置）、  １２０，２２０，３２０  レンズアレイ部、  １１０，１６１，２１０，３１０  フレーム部、  １１２，２１２，３１２  開口部、  １１３，１６３  第１の凸部（第１の被係合部）、  １１４，２１４  位置決め部、  １１５  搭載面、  １１６  スペーサ、  １２１，２２１  屈折率分布型レンズ（レンズ素子）、  １３０，１３１，２３０，２３１，２５０，２５１  空隙、  １２２，１５３，２２２，２２５，２４５  接着剤、  １２３，２２３  側板、  １２４  第１の凹部（第１の係合部）、  １４０，２４０，３４０  発光素子アレイ基板（光学素子アレイ基板）、  １４２，２４２，３４２  発光素子アレイ（半導体光学素子）、  １５０，１５１  封止材、  １６０  イメージセンサヘッド、  １６４  第１の開口部、  １６６  第２の開口部、  １７０  受光素子アレイ基板（光学素子アレイ基板）、  １７２  受光素子アレイ（半導体光学素子）、  １８０  カバーガラス、  １８１  導光体、  ２１３，３１３  第１の凸部（第１の被係合部）、  ２１６  第２の凸部（第２の被係合部）、  ２２４，３２４  第１の凹部（第１の係合部）、  ２４４  第２の凹部（第２の係合部）、  ３１４  第２の凹部（第２の被係合部）、  ３４３  第２の凸部（第２の係合部）、  ４００  ＬＥＤプリンタ（画像形成装置）、  ４０２Ｙ，４０２Ｍ，４０２Ｃ，４０２Ｋ  プロセスユニット、  ４０４  記録媒体、  ４０６  搬送路、  ４０８  感光ドラム（像担持体）、  ４１０  帯電装置、  ４１２  露光装置、  ４１４  現像装置、  ４１６  クリーニング装置、  ４１８  用紙カセット、  ４２０  ホッピングローラ、  ４２２ａ，４２２ｂ  ピンチローラ、  ４２４ａ，４２４ｂ  レジストローラ、  ４２６  転写ローラ、  ４２８ａ，４２８ｂ，４３０ａ，４３０ｂ  排出ローラ、  ４３２  スタッカ、  ４３４  定着装置、  ４３６  用紙反転装置、  ５００  イメージスキャナ（画像読取装置）、  ５０２  筐体、  ５０４  原稿台、  ５０６  蓋体、  ５０８ａ，５０８ｂ  ガイド、  ５１０  ステッピングモータ、  ５１２  駆動ベルト、  ５１４  制御回路、  ５１６  フレキシブルフラットケーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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