DE69121303T2

DE69121303T2 - Bildsensor

Info

Publication number: DE69121303T2
Application number: DE69121303T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kushino; Hidetoshi Maeda; Nakajima-Nobur Nakajima-Noburu; Toshiyuki Sakata; Mitsuhiko Yoshikawa
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2011-05-21
Also published as: EP0457623A2; DE69121303D1; US5142137A; EP0457623B1; EP0457623A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Bildsensor. Ein erfindungsgemäßer Bildsensor wird in einem Bildscanner verwendet, der mit einem Textprozessor, einem PC oder dergleichen verbunden ist.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines herkömmlichen Bildsensors vom Kontakttyp zeigt.
Der Bildsensor vom Kontakttyp ist mit einer oben offenen Gehäuseeinheit 1, die über ein Array lichtemittierender Dioden verfügt, das in der Richtung rechtwinklig zur Papierzuführrichtung A (d.h. Richtung rechtwinklig zur Zeichnungsfläche) an einer Seite der Gehäuseeinheit 1 angebracht ist, und einem Photodiodenarray-Substrat 3 und einem einen Treiber-IC 4 haltenden Substrat 5, die horizontal auf ein isolierendes Substrat 6 vom Einzelhalterungstyp gesteckt sind, versehen. Beide Substrate 3 und 5 sind miteinander verbunden, um ein Photodiodenarray-Treibersignal von einem Chip des Treiber-IC 4 über einen Bonddraht 7 zu verbinden, und die Verbindung und der IC-Chip 4 sind mit einem Schutzharz 8 oder dergleichen bedeckt.
Die Oberseite der Gehäuseeinheit 1 und die obere Fläche des Photodiodenarray-Substrats 3 sind mit Faserplatten 9 und 10 zum Übertragen und Führen von Licht bedeckt.
Die Veröffentlichungen JP-A-3149296 (288056/1989) und JP-A- 2303347 (125168/1989) zu ungeprüften japanischen Patentanmeldungen offenbaren Bildsensoren, in denen ein Photodiodenarray-Substrat und ein Treiberschaltungs-Substrat für dasselbe elektrisch über einen elastischen Verbinder miteinander verbunden sind.
Bei den oben angegebenen bekannten Techniken sind das Photodiodenarray-Substrat 3 und das Treiber-IC-Montagesubstrat 5 an dem einzelnen Isoliersubstrat 6 befestigt.
Aus diesem Grund können dann, wenn Defekte von Elementen im Photodiodenarray aufgefunden werden oder unzufriedenstellende Bedingungen im Bonddraht 7 und im 10 4 entstehen, nachdem die Einheit zusammengebaut ist, nicht lediglich fehlerhafte Teile des Photodiodenarray-Substrat 3, des IC 4, des 10-Montagesubstrats 5 und des haltenden Substrats 6 durch neue ersetzt werden.
Um Drahtbonden zu ermöglichen, ist es erwünscht, daß Bondflecken des Photodiodenarrays und IC-Bondflecken in horizontaler Richtung angeordnet sind, wobei die sich ergebende Differenz auf einem Niveau gehalten wird, dessen Wert ungefähr der Dicke des 10 4 entspricht.
Wenn jedoch das Photodiodenarray-Substrat 3 und das IC-Montagesubstrat 5 horizontal angeordnet werden, besteht bei der Bildsensoreinheit 1 vom Kontakttyp die Schwierigkeit, daß bei den äußeren Abmessungen die Breite der Einheit in der Papierzuführrichtung A größer ist, da das Photodiodenarray- Substrat 3 und das IC-Montagesubstrat 5 entlang dieser Papierzuführrichtung A angeordnet sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Bildsensor zu schaffen, bei dem die Verbindung zwischen einem Photodiodenarray-Substrat und einem IC-Montagesubstrat nicht durch herkömmliches Drahtbonden erfolgt, so daß, nachdem eine Einheit einmal zusammengebaut ist, nur unzufriedenstellende Teile ausgetauscht werden müssen und die Einheit erneut zusammengebaut werden kann.
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 5 definiert. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 4 sowie 6 bis 8 sind auf Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5 spiegeln den Stand der Technik gemäß dem Dokument US-A-4 783 700 wider, das eine Bildsensoreinheit offenbart, in dem die Verbindung von Leitungen auf einer Schaltungsplatte mit einer lichtempfindlichen Verbindung und einer Treiber-Schaltungsplatte mittels eines Paars elastischer Druckverbinder erzielt ist, die sich durch jeweilige Schlitze in einem Formrahmen erstrecken, der zwischen die zwei Schaltungsplatten eingebettet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Bildsensors vom Kontakttyp gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das einen Ablauf zum Anbringen eines Druckkontaktverbinders veranschaulicht;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand eines isolierenden Substrats zeigt, an dem der Druckkontaktverbinder angebracht ist;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 3 dargestellten Zustand;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Zustands;
Fig. 6 ist eine Unteransicht des in Fig. 3 dargestellten Zustands;
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die ein isolierendes Substrat vom Treibertyp zeigt;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Eingriffseinrichtung beim Anbringen des Druckkontaktverbinders am isolierenden Substrat zeigt;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Führungseinrichtung zeigt;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Bildsensors vom Kontakttyp gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Bildsensor vom Kontakttyp zeigt;
Fig. 12(a) ist eine Seitenansicht eines elastischen Verbinders, während Fig. 12(b) eine Seitenansicht desselben ist;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht, die die Beziehung zwischen dem elastischen Verbinder und einem Gehäuse zeigt;
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die den Bildsensor vom Kontakttyp in zusammengebautem Zustand zeigt;
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die eine Informationsübertragungs-Ausrüstung zeigt, die einen erfindungsgemäßen Bildsensor enthält;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Anordnung lichtemittierender Elemente (LED) und der Beleuchtung der Vorderseite eines Originals zeigt;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das eine mit der Erfindung in Beziehung stehende Variation zeigt;
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Lichtführung in Fig. 17 zeigt; und
Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines herkömmlichen Bildsensors vom Kontakttyp zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nun werden in Verbindung mit den Fig. 1 bis 18 bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Bildsensor vom Kontakttyp eine oben offene, kastenförmige Gehäuseeinheit 11, in der ein Array 12 aus lichtemittlerenden Dioden, das als Lichtquelle dient, in der Richtung rechtwinklig zur Papierzuführrichtung A auf einer Seite der Gehäuseeinheit 11 ausgerichtet ist, und ein lichtempfangendes, isolierendes Substrat 13 mit Lichtempfangselementen, die auf einer Hauptfläche desselben angeordnet sind, und ein ansteuerndes, isolierendes Substrat 15, auf dessen einer Hauptfläche ein Treiberelement 14 montiert ist, an der anderen Seite angeordnet sind. Die jeweils isolierenden Hauptflächen der beiden isolierenden Substrate 13 und 15 stehen in Kontakt miteinander, und Leitungsabschnitte 16 (Fig. 7) des lichtempfangenden, isolierenden Substrats 13 und des ansteuernden, isolierenden Substrats 15 sind elektrisch mittels eines Druckkontaktverbinders 17 verbunden.
Die Gehäuseeinheit 11 ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, mit einer Trennwand 20 im mittleren Teil der Innenseite versehen, und das Array 12 lichtemittierender Dioden ist an einer schrägen Wand 22 in einem Arraygehäuse 21 für lichtemittierende Dioden, das durch die Trennwand 20 gebildet wird, befestigt.
Eine Lichtempfangszelle 23, die ebenfalls durch die Trennwand 20, jedoch an der entgegengesetzten Seite festgelegt ist, ist mit einer Schulter 24 versehen, auf der das ansteuernde, isolierende Substrat 15 in Anpassung an diese montiert ist. Die Schulter 24 und der Druckkontaktverbinder 17 halten das isolierende Lichtempfangssubstrat 13 und das ansteuernde, isolierende Substrat 15.
Das isolierende Lichtempfangssubstrat 13 ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, auf einer Hauptfläche 26 mit einem Leitungsmuster versehen, und mehrere als Lichtempfangselemente dienende Photodioden sind im Leitungsmuster angeordnet. Die andere Hauptfläche des isolierenden Lichtempfangssubstrats 13 wirkt als elektrisch isolierendes Material zum Unterbrechen elektrischer Leitung zum ansteuerenden, isolierenden Substrat 15.
Das ansteuernde, isolierende Substrat 15 verfügt, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, über ein auf einer Hauptfläche 27 ausgebildetes Leitungsmuster und mehrere darauf montierte Treiber-ICs, die durch ein Treiberelement 14 gekennzeichnet sind; ein Bonddraht 28 verbindet das Treiberelement 14 mit dem Leitungsmuster. Die andere Hauptfläche des ansteuernden, isolierenden Substrats 15 verfügt über Isoliereigenschaften zum Unterbrechen einer elektrischen Leitung zum isolierenden Lichtempfangssubstrat 13.
Der Druckkontaktverbinder 17 ist am Ende des isolierenden Substrats 13, 15 in gegenseitiger Anpassung befestigt. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, sind an den Enden der Oberflächen der isolierenden Substrate 13, 15, wo die Leitungsmuster ausgebildet sind, 180 Anschlußflecken 16 (gold-plattierte Anschlüsse für Druckkontakt) ausgebildet, die als Leitungsabschnitte dienen, die in drei Gruppen unterteilt sind.
Der Druckkontaktverbinder 17 verfügt, wie es in den Fig. 1 und 8 dargestellt ist, über einen Verbinderkörper 31, in den elastische C-förmige Kontaktstifte 32 passen, und entgegengesetzte Enden 32a, 32b des Stifts 32 stehen von einer konkaven Wand 33 ab (siehe Fig. 2), um ohne jede Behinderung in Eingriff mit den Substraten im Verbinderkörper 31 zu treten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel existieren 60 Kontaktstifte 32, die in den Druckkontaktverbinder 17 passen, der entsprechend den Anschlußflecken 16 in der Längsrichtung des Verbinderkörpers 31 angeordnet ist. Demgemäß sind drei Druckkontaktverbinder 17 zum Verbinden des isolierenden Lichtempfangssubstrats 13 und des ansteuernden, isolierenden Substrats 15 erforderlich, wie es in den Fig. 4 - 6 dargestellt ist. Der Grund hierfür ist der folgende: es existieren 180 Anschlußflecken 16 für jedes der isolierenden Substrate 13 und 15; wenn der einzelne Druckkontaktverbinder 17 auf die gegeneinander ausgerichteten Isoliersubstrate 13, 15 paßt, ist eine große Kraft dazu erforderlich, die Substrate in den Druckkontaktverbinder 17 einzuführen. Daher ist der Druckkontaktverbinder 17, um die Einführkraft zu verringern, in drei Teile unterteilt, so daß jeder der Verbinder 17 in Druckkontakt mit 60 Flecken stehen kann.
Zusätzlich ist, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, eine Eingriffseinrichtung 35 so vorhanden, daß sie die mechanische Haltekraft zum Halten des isolierenden Lichtempfangssubstrats 13 und des ansteuernden, isolierenden Substrats 15 erhöht. Die Eingriffseinrichtung 35 besteht aus zwei oder mehr im isolierenden Substrat 15 ausgebildeten Öffnungen 36 und Eingriffsstiften 37, die am Druckkontaktverbinder 17 zum Eingreifen in die Öffnungen 36 ausgebildet sind.
Die Eingriffsstifte 37 passend gleitend in vertikale Öffnungen 38, die an entgegengesetzten Enden des Druckkontakt verbinders 17 ausgebildet sind. Demgemäß sind bei diesem Ausführungsbeispiel die mit den Eingriffsstiften 37 ausgerichteten Öffnungen 36 an sechs Positionen im ansteuernden, isolierenden Substrat 15 ausgebildet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, da insgesamt drei Druckkontaktverbinder 17 vorliegen.
Darüber hinaus ist, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, eine Führungseinrichtung 40 vorhanden, um den Druckkontaktverbinder 17 zu führen, wenn dieser am isolierenden Lichtempfangssubstrat 13 und am ansteuernden, isolierenden Substrat 15 befestigt wird. Die Führungseinrichtung 40 besteht aus einer im Substrat 15 ausgebildeten Nut 41 und einem Führungsteil 42, das so am Verbinder 17 ausgebildet ist, daß es in die Nut 41 paßt.
Das Führungsteil 42 steht im mittleren Abschnitt des Druckkontaktverbinders 17 in der Längsrichtung über. Demgemäß ist die Nut 41 im ansteuernden, isolierenden Substrat 15 entsprechend an insgesamt drei Positionen ausgebildet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.
In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahlen 44, 45 Faserplatten zum Übertragen und Führen von Licht, während die Zahl 46 ein Treiberelement-Schutzharz bezeichnet.
Wenn die Gehäuseeinheit 11 mit der oben angegebenen Konfiguration zusammengebaut wird, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, werden zunächst das isolierende Lichtempfangssubstrat 13 und das ansteuernde, isolierende Substrat 15 mit dem Treiberelement 14 mit ihren jeweiligen isolierenden Oberflächen in Kontakt miteinander gebracht, und in diesem Zustand werden diese Substrate in die konkave Wand 33 des Druckkontaktverbinders 17 eingeführt. Auf diese Weise werden die Kontaktstifte 32 elastisch so verformt, daß sie in Druckkontakt mit den als Leitungsabschnitt dienenden Anschlußflecken 16 kommen, wobei die isolierenden Substrate 13, 15 vollständig eingeführt gehalten werden.
Wenn der Druckkontaktverbinder 17 auf diese Substrate 13, 15 paßt, hilft die Führungseinrichtung 14 dabei, daß sich der Druckkontaktverbinder 17 entlang der Nut 41 im ansteuernden, isolierenden Substrat 15 bewegt. So dient sie als Führung zum Einführen der Substrate in den Verbinder 17; dies führt zu verbesserter Handhabung und Einführfehler können verringert werden.
Wenn das Einführen in den Druckkontaktverbinder 17 abgeschlossen ist, sind die Eingriffsstifte 37 der Eingriffseinrichtung 35 in die Öffnungen 36 im ansteuernden, isolierenden Substrat 15 eingefügt, so daß der gesamte Druckkontaktverbinder 17 fixiert ist. Demgemäß kann verhindert werden, daß der Druckkontaktverbinder 17 aufgrund von Schwingungen herausrutscht oder die Kontakte ihre Position verlieren.
Wenn der Einführvorgang abgeschlossen ist, ist die elektrische Verbindungsherstellung zwischen den isolierenden Substraten 13, 15 und den Kontaktstiften 32 fertiggestellt und beide Substrate 13, 15 werden durch die Kontaktstifte 32 festgeklemmt und gehalten.
Danach werden die isolierenden Substrate 13, 15 in der Zelle 23 in der Gehäuseeinheit 11 positioniert, während das Array 12 lichtemittierender Dioden im Gehäuse 21 positioniert wird, und dann werden die Faserpiatten 44, 45 aufgesetzt, um die Gehäuseeinheit 11 zusammenzubauen.
Bei der obigen Konfiguration weist die Bildsensoreinheit vom Kontakttyp Außenabmessungen von ungefähr L 240 x B 20 x H 9 mm auf, im Vergleich mit Abmessungen von ungefähr L 240 x B 27 x H 10 mm bei einer herkömmlichen Einheit, d.h., daß die Breite (B) um 7 mm verringert ist.
Die Erfindung soll nicht auf die genaue Form des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt sein, da viele Modifizierungen und Variationen vorliegen können, ohne vom wahren Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Z.B. ist der Druckkontaktverbinder 17 nicht auf die Formen seines Körpers und der Kontaktstifte und deren jeweilige Materialien beschränkt.
Obwohl die Anschlußflecken der isolierenden Substrate an 180 Positionen ausgebildet sind und der Druckkontaktverbinder 17 bei diesem Ausführungsbeispiel in drei Teile unterteilt ist, kann der Verbinder 17 in eine beliebige Anzahl von Teilen unterteilt sein, wobei eine zweckdienliche Einführkraft auf Grundlage der Kontaktflecken in Betracht gezogen ist.
Ferner sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwar die Öffnungen 36 der Eingriffseinrichtung 35 und die Nut 41 der Führungseinrichtung 40 im ansteuerenden, isolierenden Substrat 15 ausgebildet, jedoch können sie im isolierenden Lichtempfangssubstrat 13 ausgebildet sein, oder sie können in beiden Substraten 13, 15 ausgebildet sein.
Der erfindungsgemäße Bildsensor kann nicht nur als Bildsensor vom Kontakttyp angepaßt sein, sondern auch als Bildsensor von anderem Typ.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, können das isolierende Lichtempfangssubstrat und das ansteuernde, isolierende Substrat gemäß der Erfindung durch den Druckkontaktverbinder gehalten werden; daher sind, abweichend von der herkömmlichen Ausführungsform, ein Substrat zum Halten derselben und ein Verbindungsmaterial nicht erforderlich.
Wenn sich entweder im isolierenden Lichtempfangssubstrat oder dem ansteuernden, isolierenden Substrat bei einer Eigenschaftsauswertung nach dem Fertigstellen der Einheit herausstellt, kann, wenn die isolierenden Substrate durch eine herkömmliche Drahtbondverbindung verbunden sind, nicht eines derselben ausgetauscht werden. Wenn sie jedoch durch Druckkontaktverbinder verbunden sind, kann lediglich das fehlerhafte isolierende Substrat durch ein gutes ersetzt werden, wenn eines der isolierenden Substrate fehlerhaft ist und die Einheit kann erneut zusammengebaut werden. So können die Kosten für nutzloses Material auf die minimalen Ausgaben beschränkt werden.
Was den herkömmlichen Drahtbondvorgang betrifft, benötigt dieser mehr als eine Stunde, da der Prozeß ausgehend von der Drahtverbindungsherstellung über ein Harzvergießen bis zum Aushärten geht. Dagegen kann der Druckkontaktverbinder leicht angebracht werden und es besteht der Effekt, daß die zum Zusammenbauen der Einheit erforderliche Zeit beträchtlich verringert werden kann.
Nun wird ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in Verbindung mit den Fig. 10 bis 15 beschrieben.
Wie es erkennbar ist, verfügt ein erfindungsgemäßer Bildsensor 20 vom Kontakttyp über ein oben offenes Abschirmungsgehäuse 21 mit U-Form, gesehen von der Seite, ein ansteuerndes, isolierendes Substrat 23, das am Abschirmungsgehäuse 21 angebracht und fixiert ist und über Treiberelemente 22, Erfassungselemente usw., die an ihm angebracht sind, verfügt, mehrere lichtemittierende Elemente (lichtemittierende Dioden) 24 vom lichtstreuenden Typ, die in der Richtung rechtwinklig zur Papierzuführrichtung an einer Seite der oberen Hauptfläche des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 angebracht sind, ein isolierendes Lichtempfangssubstrat 27 mit Lichtempfangselementen 26, die mittels eines Halters 25 über der oberen Hauptfläche des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 angeordnet sind, einen L-förmigen, elastischen Verbinder 30 zum elektrischen Verbinden eines Leitungsabschnitts 28 des isolierenden Lichtempfangssubstrats 27 und eines Leitungsabschnitts 29 des ansteuernden, isolierenden Substrats 23, ein Gehäuse 31, das als Andrückeinrichtung zum Ausüben von Druck auf den elastischen Verbinder 30 und zum Fixieren desselben am isolierenden Lichtempfangssubstrat 27 und am ansteuernden, isolierenden Substrat 23 dient, und eine Faserarrayplatte 33 zum Leiten von Licht von den lichtemittierenden Elementen 24 zu einer Vorlagenleseeinheit 32 und zum Leiten des von der Vorlagenleseeinheit 32 reflektierten Lichts zu den Lichtempfangselementen 26.
Das abschirmende Gehäuse 21 besteht aus Aluminium, und am oberen Ende einer vertikalen Wand 34 an einer Seite des Gehäuses 21 ist ein Flansch 35 vorhanden, der zum Halten der Faserarrayplatte 33 nach innen gebogen ist. In der Mitte der vertikalen Wand 34 sind, wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, Substrathalteteile 36 dadurch ausgebildet, daß ein Teil der Gehäusewand eingeschnitten ist und er an drei Abschnitten umgebogen ist. Auf den Substrathalteteilen 36 und der Oberseite einer vertikalen Wand 37 an der anderen Seite des Gehäuses 21 ist das ansteuernde, isolierende Substrat 23 montiert.
Der obere Abschnitt der Wand 34 an einer Seite des Gehäuses 21 steht so schräg, daß von den lichtemittierenden Elementen emittiertes Streulicht auf eine Vorlage gerichtet oder reflektiert wird, und ein weißes Abdichtungsmaterial 39, dessen Oberfläche mit winzigen Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet ist, ist an einer schrägen Fläche 38 des Gehäuses 21 und der Oberfläche einer Lichtsperrwand 43 des Halters 25 nahe den lichtemittierenden Elementen befestigt. Die Oberseite des ansteuernden, isolierenden Substrats 23, auf der die lichtemittierenden Elemente montiert sind, ist mit weißem Resist 40 beschichtet.
Das ansteuernde, isolierende Substrat 23 verfügt über doppelseitige Leitungsmuster, und an seiner Unterseite sind IC- Chips 22 montiert, die als Treiberelemente und Erfassungselemente arbeiten. Die IC-Chips 22 sind über Bonddrähte 41 mit dem Leitungsmuster verbunden, und sie sind alle mit einem Schutzharz 42 überzogen.
Andererseits verfügt das ansteuernde, isolierende Substrat 23, wie in Fig. 11 dargestellt, über lichtemittierende Dioden 24, die als lichtemittierende Elemente dienen, die an einer Seite seiner Oberfläche angebracht sind, und es verfügt auch über ungefähr 180 Leitungsabschnitte 29 auf der anderen Seite. Die Leitungsabschnitte 29 sind elektrisch durch (nicht dargestellte) Durchgangslöcher hindurch mit einem Leitungsmuster an der Unterseite des Substrats verbunden.
Der Halter 25 ist, von der Seite her gesehen, L-förmig ausgebildet, wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, und seine vertikale Wand dient als Lichtsperrwand 43 zum Verhindem, daß von den Lichtempfangselementen 26 Licht direkt von den lichtemittierenden Dioden 24 empfangen wird, und sie dient auch als Bezugsfläche, an der das isolierende Lichtempfangssubstrat 27 und die Faserarrayplatte 33 befestigt sind.
Weiterhin ist eine Positioniereinrichtung 45 zum Positionieren des Halters 25, mit dem mit ihm verbundenen isolierenden Lichtempfangssubstrat 27, in bezug auf das ansteuernde, isolierende Substrat 23 vorhanden. Die Positioniereinrichtung 45 besteht aus Positionierführungen 46, die an den entgegengesetzten Enden des Halters 25 nach unten gebogen sind, und Nuten 47, die an den entgegengesetzten Enden des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 für Eingriff mit den Führungen 46 ausgebildet sind.
Der Halter 25 und das ansteuernde, isolierende Substrat 23 verfügen über Öffnungen 48, 49, die an ihren jeweils gegenüberstehenden Enden ausgebildet sind, um sie nach dem Positionieren zu fixieren.
Das isolierende Lichtempfangssubstrat 27 verfügt über 180 Leitungsabschnitte 28, die entsprechend den Leitungsabschnitten 29 am ansteuernden, isolierenden Substrat 23 angebracht sind. Das isolierende Lichtempfangssubstrat 27 hat kleinere Breite als das ansteuernde, isolierende Substrat 23, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, und zwar weil die Leitungsabschnitte 28, 29 des isolierenden Lichtempfangssubstrats 27 und des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 in Reihe mit den Leitungsabschnitten 28, 29 angeordnet sind, die in derselben Richtung dicht beieinander liegen.
Der elastische Verbinder 30, der L-förmig ausgebildet ist und über leitende Schichten 51 aus elektrisch leitendem Gummi und eine Isolierschicht 52 aus isolierendem Gummi verfügt, die abwechselnd an der Innenseite und dem Boden desselben angebracht sind, wie es in den Fig. 12(a) und 12(b) dargestellt ist, verbindet die in Reihe angeordneten Leitungsabschnitte 28, 29 elektrisch miteinander. Demgemäß paßt der elastische Verbinder 30, an dessen Außenseite ein isolierendes Material 53 angebracht ist, in einen Innenausschnitt im Gehäuse 31.
Das Gehäuse 31 hat, von der Seite her gesehen, L-Form, und sein Innenausschnitt 54 dient dazu, an den elastischen Verbinder 30 zu drücken und ihn zu fixieren.
Die Länge l&sub1; des andrückenden und fixierenden Gehäuses 31 ist, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, ungefähr 20 % kürzer als die Höhe la + lb des elastischen Verbinders 30. Dies, da der optimale Kontaktwiderstand dann erzielt wird, wenn das Andrücken des elastischen Verbinders 30 bei einer Dimensionsdifferenz von ungefähr 20 % ausgeführt wird.
Eine Fixiereinrichtung 56 des Gehäuses 31 zum Fixieren des elastischen Verbinders 30 besteht aus drei Öffnungen 57a, 57b und 57c, die an den entgegengesetzten Enden und im mittleren Abschnitt an einer Seite des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 ausgebildet sind, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, drei Öffnungen 58a, 58b und 58c, die an der Unterseite des Gehäuses 31 ausgebildet sind, drei Öffnungen 59a, 59b und 59c, die an der unteren Wand 21a des abschirmenden Gehäuses 21 ausgebildet sind, und (nicht dargestellten) Schrauben, die durch die Öffnungen 57a - 59c passen, um die drei Teile zu fixieren. Die Öffnung 57a in der Mitte des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 hat Kreisform, während die Öffnungen 57b, 57c an seinen entgegengesetzten Enden elliptisch sind, mit in Richtung der y-Achse langgestreckter Form, wie es in Fig. 11 dargestellt ist.
Die Faserarrayplatte 33 besteht aus einem Faserarray 33a vom CLEAR-Typ ohne Absorber und aus einem Faserarray 33b vom EMA-Typ, das an dessen Unterseite angebracht ist und einen Absorber enthält, wie es wohlbekannt ist.
In der Fig. 14 bezeichnet die Bezugszahl 61 einen Verbinderabschnitt des Bildsensors 20 vom Kontakttyp.
Dieser Bildsensor 20 vom Kontakttyp wird z.B. für eine Leseeinheit 62 in einer Informationsübertragungs-Ausrüstung wie einem Faksimilegerät und dergleichen verwendet, wie in Fig. 15 dargestellt. Gemäß Fig. 15 ist eine Walze 63 dem Bildsensor 20 vom Kontakttyp über einen Vorlagendurchlaufpfad hinweg gegenüberstehend angeordnet, und die Walze 63 befindet sich unter Antriebssteuerung durch einen Schrittmotor. Ein Bildsignal vom Bildsensor 20 wird synchron mit dem Signal an den Schrittmotor in eine Bildverarbeitungsschaltung aufgenommen. Die Bezugszahl 64 bezeichnet einen Thermokopf zum thermischen Übertragen gesendeter Information an Thermopapier 65. In der Fig. 10 bezeichnet die Zahl 66 eine Vorlage.
Nun wird für den oben angegebenen Aufbau ein Vorgang zum Zusammenbauen des Bildsensors 20 vom Kontakttyp erläutert.
Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, wird die Faserarrayplatte 33 mit dem isolierenden Lichtempfangssubstrat 27 ausgerichtet und mit diesem mittels Harz oder dergleichen verbunden. Dann werden die Bezugsfläche der Faserarrayplatte 33 und die Bezugsfläche 43 des lichtsperrenden Fixierhalters 25 ausgerichtet und miteinander verbunden.
Das Positionieren der Lichtempfangselemente kann leicht dadurch erfolgen, daß die Positionierführungen 46 des Halters 25 in die Nuten 47 des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 eingeführt werden und nach dem Abschließen des Positionierens Schrauben 68, die durch die Öffnungen 68 im Halter 25 und die Öffnungen 49 im ansteuernden, isolierenden Substrat 23 passen, sowie Muttern 67 dazu verwendet werden, das Substrat 23 am Halter 25 zu befestigen.
Dann wird das abschirmende Gehäuse 21 an derjenigen Oberfläche angebracht, an der die ICs am ansteuernden, isolierenden Substrat 23 montiert sind. Danach wird der L-förmige, elastische Verbinder 30 zeitweilig angebracht, der aus einer Kombination aus leitendem Material und isolierendem Material auf dem Leitungsabschnitt 28 im isolierenden Lichtempfangssubstrat 27 und dem Leitungsabschnitt 29 im ansteuernden, isolierenden Substrat 23 gebildet ist. D.h., daß eine Abdekkung durch das andrückende und fixierende Gehäuse 31 erfolgt.
Dann wird eine Schraube von der Unterseite des abschirmenden Gehäuses 21 durch dessen Öffnung 59a, die Öffnung 57a in der Mitte des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 und die Öffnung 58a in der Mitte des Gehäuses 31 gesteckt, um diese Teile zeitweilig zu fixieren. Die Öffnung 57a in der Mitte hat Kreisform, und dabei werden Bezugspunkte für die x- und die y-Achse der Einheit festgelegt, wie es in Fig. 11 darge stellt ist.
Die Öffnungen 57b, 57c an den entgegengesetzten Enden des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 haben elliptische Form, und selbst dann, wenn für das isolierende Lichtempfangssubstrat 27 wegen Verwindung etwas Abweichung besteht wird Druck gleichmäßig auf den elastischen Verbinder 30 ausgeübt. Das ansteuernde, isolierende Substrat 23 wird schließlich erneut an den drei Positionen angeschraubt, wodurch das Andrücken und Fixieren abgeschlossen werden. Der elastische Verbinder 30 wird durch Schrauben fixiert, die von oben her von der Unterwand 21a des abschirmenden Gehäuses 21 eingeführt werden.
Die Außenabmessungen des auf diese Weise zusammengebauten Bildsensors vom Kontakttyp sind L 240 x B 18 x H 8,5 mm, so daß, im Vergleich mit den Abmessungen von ungefähr L 240 x B 27 x H 10 mm einer herkömmlichen Einheit die Breite (B) um 9 mm verringert ist, während die Höhe (H) um 1,5 mm verringert ist. Auf diese Weise ist der Wirkungsgrad beim Zusammenbauen der Einheit beträchtlich verbessert.
Die Breite (B) kann verringert werden, da, abweichend vom Fall bei der herkömmlichen Einheit, das isolierende Lichtempfangssubstrat 27 auf das ansteuernde, isolierende Substrat 23 gelegt ist, während die Höhe (H) verringert werden kann, da für die lichtemittierenden Elemente keine herkömmliche Lichtkonvergenzlinse verwendet ist, weswegen die Leseeinheit 32 und das lichtemittierende Element dichter aneinander angesetzt werden können, und da das abschirmende Gehäuse 21 mit U-Form verwendet ist und ICs wie die Treiberelemente 22 und dergleichen an der Unterseite des ansteuernden, isolierenden Substrats 23 angeordnet sind.
Ferner ist, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, das Gehäuse 21 mit der Unterseite des LED-Chips zu Z-Form verarbeitet, was es ermöglicht, daß das gesamte um die lichtemittierenden Elemente 24 gestreute Licht in der Vorlagenleseeinheit 32 gesammelt wird, mit Ausnahme des Lichts, das durch die Innenwand des Gehäuses geschwächt und absorbiert wird; demgemäß kann die Beleuchtung der Oberfläche einer Vorlage um 5 % verbessert werden. In Fig. 10 ist mit gestrichelter Linie nur das auf die Vorlagenleseeinheit 32 gerichtete Streulicht dargestellt.
Herkömmlicherweise ist die Beleuchtung zwischen den LED- Chips niedrig. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch, da die Reflexion von Streulicht verwendet wird, das Licht über eine einzelne Linie durchgehend vergleichmäßigt und die Lichtmengenabweichung ist auf ungefähr 5 % verringert.
Die Lichtmengenabweichung ist hier in Fig. 16 durch die folgende Formel wiedergegeben, wobei angenommen ist, daß der Maximalwert für die Beleuchtung der Vorderseite einer Vorlage den Wert Max hat, und daß der Minimalwert der Wert Min ist:
Lichtmengenabweichung (ΔEH) = [(Max - Min)/(Max + Min)] x 100.
In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen L die effektive Beleuchtungslänge.
Im Vergleich mit dem Obigen bewirkt das Befestigen des weißen Abdichtungsmaterials 39 an der Innenwand des Gehäuses, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, eine weitere Erhöhung der Beleuchtung der Vorderseite der Vorlage, und schließlich ist die Lichtmengenabweichung auf 5 % verringert.
Die Erfindung soll nicht auf die genaue Form des oben angegebenen Ausführungsbeispiels beschränkt sein, da viele Modifizierungen und Variationen existieren können, ohne vom wahren Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Z.B. kann anstelle des lichtemittierenden Elements vom Streuungstyp ein gewöhnliches lichtemittierendes Element verwendet werden, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet ist.
Eine andere Form einer Lichtquelle ist in den Fig. 17 und 18 veranschaulicht. Bei diesem Aufbau ist ein Array aus lichtemittierenden Elementen (lichtemittierenden Dioden) 2 auf einem Substrat 1 montiert, das an einer Leiste gehalten wird, die an einer vertikalen Wand 4 eines Gehäuses der Vorrichtung ausgebildet ist. Eine halbzylindrische Abschirmungseinrichtung 3 ist über den lichtemittierenden Elementen 2 angebracht, und sie ist mit einer reflektierenden Innenfläche und mit einem langgestreckten Lichtaustrittsschlitz 6 versehen, durch den gestreutes und reflektiertes Licht austritt, um die Oberfläche eines Papiers zu beleuchten, das über die Oberseite einer Faserplatte 5 läuft, die die Oberseite des Gehäuses bedeckt.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen ist ein Bildsensor vom Kontakttyp beschrieben, jedoch soll die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel eines derartigen Bildsensors vom Kontakttyp beschränkt sein.
Das isolierende Lichtempfangs substrat und das ansteuernde, isolierende Substrat können auseinandergebaut werden; wenn eines der Substrate fehlerhaft ist, wird nur dieses fehlerhafte Substrat durch ein neues ersetzt, und die Einheit kann wieder zusammengebaut werden. So können die Kosten für nutzloses Material auf die Minimalausgaben beschränkt werden.
Obwohl Gießharz dazu erforderlich ist, einen elastischen Verbinder zu positionieren und die Andrückkraft einzustellen, wenn Substrate durch den elastischen Verbinder verbunden werden, wird bei der Erfindung zu diesem Zweck ein Gehäuse verwendet; daher können die Ausgaben für erforderliches Material in vorteilhafter Weise begrenzt werden.
Zusätzlich dient eine Positioniereinrichtung dazu, das isolierende Lichtempfangssubstrat am ansteuernden, isolierenden Substrat zu positionieren, und demgemäß ist der Wirkungsgrad beim Zusammenbauen der Einheit verbessert.
Darüber hinaus kann, da ein lichtemittierendes Element vom Streulichttyp verwendet ist und die Wand des Gehäuses zum Halten des lichtemittierenden Elements schräg steht, um eine Lichtreflexions- und Führungsfläche zu bilden, das Streulicht vom lichtemittierenden Element wirkungsvoll genutzt werden, und die Lichtmengenabweichung kann gleichzeitig verbessert werden. Ferner können Kosten für erforderliches Material eingegrenzt werden, da das Gehäuse dazu verwendet wird, Licht zu führen.
Ferner bewirkt das Befestigen einer weißen Abdichtung an einer Innenwand des Gehäuses, daß die Beleuchtung der Fläche einer Vorlage verbessert ist und die Lichtmengenabweichung verringert ist. Schließlich ist eine minimale Anzahl von LED-Chips dazu erforderlich, die erforderliche Beleuchtung der Vorlagenseite zu erzielen.
Die Erfindung kann durch andere spezielle Formen realisiert werden, ohne von ihrem Schutzbereich abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Bildsensor mit einem ersten isolierenden Substrat (13) mit einer Reihe von Lichtempfangselementen und einem mit diesen verbundenen ersten Leitungsabschnitt (16); einem zweiten isolierenden Substrat (15) mit Ansteuerelementen (14) für die Lichtempfangselemente und einem mit diesen Ansteuerelementen verbundenen zweiten Leitungsabschnitt (16); wobei das erste und zweite isolierende Substrat (13, 15) übereinanderliegen; einem Druckkontaktverbinder (17) zum elektrischen Verbinden der Leitungsabschnitte (16) des ersten und zweiten isolierenden Substrats (13, 15); und einer Eingriffseinrichtung (35 : 36, 37), die dicht an mindestens einem der Leitungsabschnitte (16) des ersten und zweiten isolierenden Substrats (13, 15) angeordnet ist und die auch im Druckkontaktverbinder (17) vorhanden ist, um die mechanische Haltefestigkeit des Druckkontaktverbinders an den isolierenden Substraten (13, 15) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkontaktverbinder (17) die nach innen zeigenden Oberflächen des ersten und zweiten isolierenden Substrats (13, 15) in direktem Kontakt miteinander hält, wobei ihre jeweiligen Leitungsabschnitte (16) Rücken an Rücken liegen.

2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem der Druckkontaktverbinder (17) eine Führungseinrichtung (40 : 41, 42) aufweist, um den Verbinder zu führen, wenn er am ersten und zweiten isolierenden Substrat (13, 15) befestigt wird.

3. Bildsensor nach Anspruch 2, bei dem die Führungseinrichtung (40) eine Nut, die im ersten und/oder zweiten isolierenden Substrat (13, 15) ausgebildet ist, und ein Führungsteil (41) aufweist, das im Druckkontaktverbinder (17) ausgebildet ist und in die Nut paßt.

4. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Eingriffseinrichtung (35) eine oder mehrere Öffnungen (36), die im ersten und/oder zweiten isolierenden Substrat (13, 15) ausgebildet sind, und Eingriffsstifte (37) aufweist, die im Druckkontaktverbinder (17) ausgebildet sind und die in die Öffnungen (36) in einem Zustand passen, in dem sie entweder in Eingriff gebracht oder gelöst werden können.

5. Bildsensor mit einem ersten isolierenden Substrat (27) mit einer Reihe von Lichtempfangselementen (27) und einem mit diesen verbundenen ersten Leitungsabschnitt (28); einem zweiten isolierenden Substrat (23) mit Ansteuerelementen (22) für die Lichtempfangselemente und einem mit diesen Ansteuerelementen verbundenen zweiten Leitungsabschnitt (29); wobei das erste und zweite isolierende Substrat (27, 23) übereinanderliegen; gekennzeichnet durch einen L-förmigen elastischen Verbinder (30) zum elektrischen Verbinden des ersten und zweiten Leitungsabschnitts (28, 29) entlang benachbarten Kanten des ersten und zweiten isolierenden Substrats, und eine Andrückeinrichtung (31) zum Andrücken des L-förmigen, elastischen Verbinders (30) an das erste isolierende Substrat (27) und das zweite isolierende Substrat (23).

6. Bildsensor nach Anspruch 5, bei dem der L-förmige, elastische Verbinder (30) leitende Schichten (51) aus elektrisch leitendem Gummi zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Leitungsabschnitte aufweist, wobei diese leitenden Schichten (51) mit isolierenden Schichten (52) aus isolierendem Gummi abwechseln.

7. Bildsensor nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, ferner mit einer Positioniereinrichtung (25, 45 : 46, 47) zum Positionieren des ersten isolierenden Substrats (27) auf dem zweiten isolierenden Substrat (23).

8. Bildsensor nach Anspruch 7, bei dem die Positioniereinrichtung (45) einen Einschnitt (47), der im zweiten isolierenden Substrat (23) entlang der Richtung der Anordnung der ansteuernden Elemente (26) ausgebildet ist, und eine positionierende Führung (46) aufweist, die in den Einschnitt paßt und an einem Halter (25) vorhanden ist, der das erste isolierende Substrat (27) am zweiten isolierenden Substrat (23) fixiert.