JPH07147621A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光体に画像品質の高い潜像を形成することが
できる画像形成装置を提供することにある。 【構成】レンズ部材２と、透明基板３上に多数の画像素
子アレイ４を直線状に配列搭載させた画像素子部材１と
を、間に間隔をあけて併設させて成る画像形成装置であ
って、前記画像素子部材１は各画像素子アレイ４の一主
面に設けた個別電極４ａを透明基板３の一主面に被着さ
せた個別電極配線３ａにフェースダウンボンデングによ
り接合させ、各画像素子アレイ４の他主面に設けた共通
電極４ｃを透明基板３の他主面に被着させた共通電極配
線３ｂに金属材料から成り、一部に放熱部材５ａが取着
されたクリップ端子５で接続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真式プリンタの光
源として使用される画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、情報処理装置技術並びに通信技術
の進展に伴い普通紙に任意の漢字や図形を高速度、高品
質で大量に出力することができる小型で、且つ安価な電
子写真式プリンタが要求されている。そのためこの要求
に対処すべくプリンタの光源として複数個の発光ダイオ
ード素子等の画像素子を直線状に配列搭載してなる画像
形成装置を使用した電子写真式プリンタが小型、高解像
度のものとして提案されている。

【０００３】この従来の電子写真式プリンタに使用され
ている画像形成装置は通常、図３に示すように複数個の
レンズ22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21と、多数の
発光ダイオード素子アレイ23が直線状に配列搭載された
ガラスエポキシ等から成るベースペレート24とを各レン
ズ22と各発光ダイオード素子アレイ23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23の各発光ダイオード素子23a 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23a が発光した光をレンズ
22を介して外部の感光体25面に結像させ、感光体25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。

【０００４】尚、前記ベースプレート24上に直線状に配
列搭載される発光ダイオード素子アレイ23は一般にその
内部に64個の発光ダイオード素子23a 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23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24上に搭載されることとなる。

【０００５】また前記発光ダイオード素子アレイ23はそ
の下面に共通電極を有しており、該共通電極をベースプ
レート24の上面に予め被着形成させておいた共通電極配
線に例えば、エポキシ樹脂に銀粉末等を添加した導電性
樹脂接着剤を介し接着することによって共通電極を共通
電極配線に電気的接続させつつベースプレート24上に搭
載される。

【０００６】更に前記ベースプレート24の上面に実装さ
れている各発光ダイオード素子アレイ23はその個別電極
がベースプレート24の上面に被着形成されている個別電
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24上面の共通電極配線及び個別
電極配線を外部電気回路に接続することによって発光ダ
イオード素子アレイ23の各発光ダイオード素子23a は外
部電気回路と電気的に接続されるようなっている。

【０００７】また更に前記レンズプレート21に支持され
た各レンズ22とベースプレート24に載置された各発光ダ
イオード素子アレイ23はその両者の位置にズレが発生す
ると感光体26面に結像される像ににじみや白スジ、黒ス
ジ等を発生して鮮明で、正確な潜像を形成することが不
可となることから各レンズ22と各発光ダイオード素子ア
レイ23とは極めて高精度に位置合わせされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像形成装置においては、発光ダイオード素子アレ
イ23に設けた個別電極がベースプレート24の個別電極配
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23の個別電極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23の個別電極をベー
スプレート24の個別電極配線に電気的接続するのに長時
間が必要で、画像形成装置の製造作業性が悪く、製品と
しての画像形成装置を高価とする欠点を有してた。

【０００９】また各発光ダイオード素子23a はその発光
出力が発光ダイオード素子アレイ23の温度によって大き
な影響を受け、長時間の使用に供し発光ダイオード素子
アレイ23の温度が上昇すると発光ダイオード素子23a の
発光出力が大きく低下するとともにバラツキを発生し、
その結果、感光体25に鮮明な潜像を形成することが不可
となる欠点も有していた。

【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
高い潜像を形成することができる生産性の良い画像形成
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】本発明はレンズ部材と、
透明基板上に多数の画像素子アレイを直線状に配列搭載
させた画像素子部材とを、間に間隔をあけて併設させて
成る画像形成装置であって、前記画像素子部材は各画像
素子アレイの一主面に設けた個別電極を透明基板の一主
面に被着させた個別電極配線にフェースダウンボンデン
グにより接合させ、各画像素子アレイの他主面に設けた
共通電極を透明基板の他主面に被着させた共通電極配線
に金属材料から成り、一部に放熱部材が取着されたクリ
ップ端子で接続させることによって形成されていること
を特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の画像形成装置によれば、各画像素子ア
レイの個別電極を透明基板に被着させた個別電極配線に
フェースダウンボンデングにより接合させたことから各
画像素子アレイの個別電極が数千あるとしてもその全て
が透明基板の個別電極配線に一度に、且つ強固に電気的
接続することが可能となり、その結果、画像形成装置の
生産性及び信頼性が極めて優れたものとなる。

【００１３】また本発明の画像形成装置によれば、画像
素子アレイの共通電極と透明基板の共通電極配線とを接
続するクリップ端子に放熱部材を取着させておいたこと
から電子写真式プリンタの光源として長時間の使用に供
したとしても画像素子アレイが高温となって画像素子の
発光出力に低下やバラツキを発生することは殆どなく、
その結果、感光体に鮮明で、かつ正確な潜像を形成する
ことが可能となる。

【００１４】

【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２は本発明の画像形成装置の一実施例を
示し、1 は画像素子部材、2 はレンズ部材である。

【００１５】前記画像素子部材１は透明基板3 と複数個
の発光ダイオード素子アレイ4 とから構成されており、
該透明基板3 は結晶化ガラスや石英等の透明で電気絶縁
性のガラス板から成り、その一主面に複数個の発光ダイ
オード素子アレイ4 が直線状に配列搭載されている。

【００１６】前記透明基板3 は発光ダイオード素子アレ
イ4 を支持する支持部材として作用し、図2 に示すよう
に透明基板3 の一主面に予め所定パターンの個別電極配
線3aを被着させておくとともに該個別電極配線3aに発光
ダイオード素子アレイ4 の一主面に設けた個別電極4aを
半田バンプを介しフェースダウンボンディングにより接
合させることによって発光ダイオード素子アレイ4 は透
明基板3 の一主面に搭載される。この場合、発光ダイオ
ード素子アレイ4 の一主面に設けた個別電極4aはその全
てが透明基板3 の一主面に被着させた個別電極配線3aに
半田バンプを介して一度に接合されることから発光ダイ
オード素子アレイ4 の個別電極4aと透明基板3 の個別電
極配線3aとの接続が極めて短時間となり、作業性、生産
性を大きく向上させることができる。

【００１７】尚、前記透明基板3 の一主面に被着されて
いる個別電極配線3aは発光ダイオード素子アレイ4 の個
別電極4aを外部電気回路に接続する作用を為し、透明基
板3の一主面にアルミニウム(Al)等の導電性材料を蒸着
法や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
すことによって透明基板3 の一主面に被着される。

【００１８】また前記透明基板3 に配列搭載されている
発光ダイオード素子アレイ4 は複数個の発光ダイオード
素子4bから成り、該発光ダイオード素子4b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。

【００１９】前記発光ダイオード素子4b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。

【００２０】前記発光ダイオード素子4bはＢ４サイズの
画像形成装置の場合、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４ｂを一単位とした発光ダイオード素子アレイ４ 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4bが透明基板3 の一主面に配列されている。

【００２１】また前記透明基板3 の一主面に搭載された
発光ダイオード素子アレイ4 は更に個別電極4aが設けら
れている面とは反対の他主面に共通電極4cが設けられて
おり、該共通電極4cは金属材料から成るクリップ端子5
を介して透明基板3 の他主面に被着されている共通電極
配線3bに電気的に接続されている。

【００２２】前記透明基板3 の他主面に被着されている
共通電極配線3bは各発光ダイオード素子アレイ4 の共通
電極4cを外部電気回路に接続する作用を為し、個別電極
配線3aと同じ材料、同じ方法によって透明基板3 の他主
面に被着される。

【００２３】更に前記透明基板3 の共通電極配線3bと発
光ダイオード素子アレイ4 の共通電極4cとを電気的に接
続するクリップ端子5 はリン青銅や鉄等の金属材から成
り、発光ダイオード素子アレイ4 を透明基板3 側に押圧
するとともに発光ダイオード素子アレイ4 の共通電極4c
を透明基板3 の共通電極配線3bに電気的に接続する作用
を為す。

【００２４】尚、前記クリップ端子5 はその一端を発光
ダイオード素子アレイ4 の他主面側に密着させればクリ
ップ端子5 自体を発光ダイオード素子アレイ4 の共通電
極4cとして使用するこができ、発光ダイオード素子アレ
イ4 の他主面にわざわざ共通電極4cを設ける必要はなく
なる。従って、発光ダイオード素子アレイ4 の共通電極
4cの形成工程を省きたい時にはクリップ端子5 の一端を
発光ダイオード素子アレイ4 の他主面側に密着させ、ク
リップ端子5 に共通電極4cの機能を兼用させればよい。

【００２５】前記クリップ端子5 はまたその一部に放熱
部材5aが取着されており、該放熱部材5aは発光ダイオー
ド素子アレイ4 の熱を吸収するとともに大気中に放出さ
せる作用を為す。

【００２６】前記クリップ端子5 はその一部に放熱部材
5aが取着されていることから電子写真式プリンタの光源
として長時間の使用に供し、発光ダイオード素子アレイ
4 の温度が上昇しようとしてもその温度は放熱部材5aが
発光ダイオード素子アレイ4の熱を吸収することによっ
て常に低温となり、その結果、発光ダイオード素子4bの
発光出力を常に一定で、且つ大きな値となすことがで
き、感光体P に鮮明で正確な潜像を形成することが可能
となる。

【００２７】前記放熱部材5aは例えば、リン青銅や鉄、
銅等の熱を伝導し易い金属材料から成り、発光ダイオー
ド素子アレイ4 から吸収した熱を大気中に良好に放出す
るためフィン状となっており、クリップ端子5 にロウ付
けや溶接により取着されている。

【００２８】更に前記透明基板3 や発光ダイオード素子
アレイ4 等から成る画像素子部材1はその上部に一定距
離を隔ててレンズ部材2 が併設されている。

【００２９】前記レンズ部材2 は複数個の穴6aが直線状
に配列形成されているレンズプレート6 と複数個のレン
ズ7 とから成り、レンズプレート6 に設けた穴6aにレン
ズ7を当接させるとともに接着剤を介し接着固定するこ
とによって形成されている。

【００３０】前記レンズ部材2 のレンズプレート6 は上
面に複数個のレンズ7 を所定の間隔で支持する支持部材
として作用し、また穴6aは発光ダイオード素子アレイ4
の各発光ダイオード素子4bが発する光をレンズ7 へ透過
させる作用を為す。

【００３１】前記レンズプレート6 は、例えば結晶化ガ
ラスや石英等の発光ダイオード素子アレイ3 が実装され
る第１の基板2 と同じ材質で形成されており、レンズプ
レート6 を透明基板3 と同じ材質で形成しておくと画像
形成装置として使用に供した際、レンズプレート6 と透
明基板3 の両者に熱が印加されてもレンズプレート6と
透明基板3 とは略同一の量だけ熱膨張してレンズプレー
ト6 に支持されている各レンズ7 と透明基板3 に搭載さ
れている各発光ダイオード素子アレイ4 との間に位置ズ
レが発生することはなく、その結果、各発光ダイオード
素子4bが発する光はレンズ7 を介して感光体P 面に正
確、且つ鮮明に結像し、感光体P により高品質の潜像を
形成させることが可能となる。

【００３２】また前記レンズプレート6 に支持された各
レンズ7 は各発光ダイオード素子4b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。

【００３３】尚、前記各レンズ7 はその外表面の一部を
レンズプレート6 にエポキシ樹脂系の弾性接着剤を介し
接着することによってレンズプレート6 に所定間隔で直
線状に接着される。

【００３４】かくして、本発明の画像形成装置によれば
画像素子部材1 の各発光ダイオード素子4bに所定の電力
を印加して各発光ダイオード素子4bを個別に選択的に発
光させ、該各発光ダイオード素子4bが発光した光を透明
基板3 を透過させるとともにレンズ部材2 のレンズ7 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。

【００３５】尚、本発明は上述の実施例に限定されもの
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、例えば画像素子部材1 とレンズ部
材2との間で、且つ隣接する発光ダイオード素子アレイ4
間に遮光板を配しておくと、各発光ダイオード素子ア
レイ4 の発光ダイオード素子4bが発する光は隣接する発
光ダイオード素子アレイ4 側に漏れようとしてもその漏
れは前記遮光板で完全に遮断され、その結果、各発光ダ
イオード素子アレイ4 の発光ダイオード素子4bが発する
光はそれに1 対1 で対応するレンズ7 を介してのみ感光
体P に照射結像され、感光体P には不要な光の照射によ
るにじみ等が皆無となって、極めて鮮明な潜像を形成す
ることが可能となる。従って、前記画像素子部材1 とレ
ンズ部材2 との間で、且つ隣接する発光ダイオード素子
アレイ4 間には遮光板を配しておくことが好ましい。

【００３６】また上述の実施例では放熱部材5aをクリッ
プ端子5 にロウ付けや溶接により取着するとしたがクリ
ップ端子5 の一部に従来周知の金属加工法を施し、クリ
ップ端子5 の一部にフィンを設けることによって放熱部
材としてもよい。

【００３７】更に上述の実施例ではレンズ部材2 として
複数個の穴6aが直線状に配列形成されているレンズプレ
ート6 に複数個のレンズ7 を接着固定させたものを使用
したが、これを棒状セルフフォーカシングレンズを多数
配列させた、所謂、セルフォックレンズに変えてもよ
い。

【００３８】また更に透明基板3 に発光ダイオード素子
アレイ4 の各発光ダイオード素子4bを個々に選択的に発
光させるための駆動用ＩＣを共に搭載させる場合、透明
基板3 に被着させた所定の電極配線に駆動用ＩＣを発光
ダイオード素子アレイ4 と同様のフェースダウンボンデ
ングにより接合させれば駆動用ＩＣの電極の数が多くて
もその電極の全てを一度に所定の電極配線に接合させて
駆動用ＩＣと所定電極配線の接続が短時間で行える。従
って、透明基板3 に駆動用ＩＣを共に搭載させる場合に
は駆動用ＩＣの電極と透明基板3 に被着させた電極配線
とをフェースダウンボンデングにより接合させることが
好ましい。

【００３９】更にまた透明基板3 に駆動用ＩＣを共に搭
載させる場合、発光ダイオード素子アレイ4 と同様、駆
動用ＩＣの一主面に放熱部材を取着したクリップ端子を
当接させておくと駆動用ＩＣが作動時に多量の熱を発
し、熱破壊を起こしたり特性に熱変化を招来したりしよ
うとするのを有効に防止することができる。従って、透
明基板3 に駆動用ＩＣを共に搭載させる場合、駆動用Ｉ
Ｃに熱破壊や特性に熱変化を招来するのを皆無として長
期間にわたり正常、且つ安定に作動させるために駆動用
ＩＣの一主面に放熱部材を取着したクリップ端子を当接
させておくことが好ましい。

【００４０】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、各画像
素子アレイの個別電極を透明基板に被着させた個別電極
配線にフェースダウンボンデングにより接合させたこと
から各画像素子アレイの個別電極が数千あるとしてもそ
の全てが透明基板の個別電極配線に一度に、且つ強固に
電気的接続することが可能となり、その結果、画像形成
装置の生産性及び信頼性が極めて優れたものとなる。

【００４１】また本発明の画像形成装置によれば、画像
素子アレイの共通電極と透明基板の共通電極配線とを接
続するクリップ端子に放熱部材を取着させておいたこと
から電子写真式プリンタの光源として長時間の使用に供
したとしても画像素子アレイが高温となって画像素子の
発光出力に低下やバラツキを発生することは殆どなく、
その結果、感光体に鮮明で、かつ正確な潜像を形成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置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】従来の画像形成装置の断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・画像素子部材 ２・・・・・・・・レンズ部材 ３・・・・・・・・透明基板 ３ａ・・・・・・・個別電極配線 ３ｂ・・・・・・・共通電極配線 ４・・・・・・・・発光ダイオード素子アレイ ４ａ・・・・・・・個別電極 ４ｃ・・・・・・・共通電極 ５・・・・・・・・クリップ端子 ５ａ・・・・・・・放熱部材 ７・・・・・・・・レンズ

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 29/377

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズ部材と、透明基板上に多数の画像素
   子アレイを直線状に配列搭載させた画像素子部材とを、
   間に間隔をあけて併設させて成る画像形成装置であっ
   て、前記画像素子部材は各画像素子アレイの一主面に設
   けた個別電極を透明基板の一主面に被着させた個別電極
   配線にフェースダウンボンデングにより接合させ、各画
   像素子アレイの他主面に設けた共通電極を透明基板の他
   主面に被着させた共通電極配線に金属材料から成り、一
   部に放熱部材が取着されたクリップ端子で接続させるこ
   とによって形成されていることを特徴とする画像形成装
   置。