JPH10129036A - 光プリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発光部材を位置決めするのにＣＣＤカメラやコ
ンピュータ等により構成される高価なチップ実装装置が
必要であった。 【解決手段】配線導体３が形成された絶縁基板１の上面
に、多数の発光素子２ａが直線状に配列された発光部材
２を複数個、一列状に搭載して成る光プリンタヘッドに
おいて、前記各発光部材２は、対向距離が漸次狭くなる
２つの側面ｎ，ｍを有しており、かつ該２つの側面ｎ，
ｍの各々に前記配線導体３の一部に設けた突起部３ａを
当接させる。また前記突起部３ａを、複数個の発光部材
２に共通接続されるグランド電極配線の一部で形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プリンタ等
の露光装置として組み込まれる光プリンタヘッドの改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタ等の露光装置と
して組み込まれる光プリンタヘッドは、所定パターンの
配線導体が形成された絶縁基板の上面に、多数の発光素
子が直線状に配列された発光部材を複数個、一列状に搭
載させた構造を有しており、各発光部材の発光素子を外
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、該発光した光をその上部に配置されるレンズ部材
を介して外部の感光体面に結像させ、感光体に所定の潜
像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能
する。

【０００３】尚、前記発光部材はその各々が例えば、縦
０．３ｍｍ、横５．４ｍｍの長方形状を成しており、一
般に、その一主面には６４個の発光素子が直線状に配列
されている。かかる発光部材を用いてＡ４サイズ、３０
０ｄｐｉの光プリンタヘッドを形成する場合には、４０
個の発光部材を各々の発光素子列の間に約８４．６μｍ
のピッチで直線状に配置されるようにして絶縁基板上に
載置され、各発光部材の各電極を絶縁基板上の配線導体
にＡｕワイヤー等でボンディングすることにより絶縁基
板上に実装される。

【０００４】またこのような発光部材は、その各々を±
５〜１０μｍの搭載精度で位置合わせする必要があり、
このため、発光部材の位置合わせには、光学的にパター
ン認識して位置合わせを行う画像認識機能を有したチッ
プ実装装置が一般に用いられている。具体的には、Ｘ−
Ｙテーブルの所定位置に絶縁基板を配置させるととも
に、真空吸着コレット等を用いてトレイより発光部材を
１個取り出し、この両者の外形もしくはこれらの表面に
予め形成したマーカーの位置をＣＣＤカメラ等で読み取
ったうえ、画像処理、パターン認識を行い、これらが所
定の位置関係となるようにＸ−Ｙテーブルの動作をコン
ピュータによって自動的に制御し、しかる後、真空吸着
コレットを動作させて発光部材を絶縁基板上面の所定位
置に載置させることにより発光部材の位置決めがなさ
れ、このような一連の動作を全ての発光部材について繰
り返すことによって発光部材の実装作業が完了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光プ
リンタヘッドにおいては、各発光部材を±５〜１０μｍ
の搭載精度で位置合わせする必要があることから、上述
のような画像認識の手法を用いて各発光部材を個々に実
装せざるを得ず、このため、ＣＣＤカメラやコンピュー
タ等により構成される非常に高価なチップ実装装置が必
要となり、その結果、製品としての光プリンタヘッドが
高価なものとなる欠点を有していた。

【０００６】また４０個もの多数の発光部材を上述の方
法によって位置合わせする場合、全ての発光部材を位置
決めするのに長時間（約２分間）を要し、量産性の面に
おいてもあまり適していなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、配線導体が形成された絶縁基板の上
面に、多数の発光素子が直線状に配列された発光部材を
複数個、一列状に搭載して成る光プリンタヘッドにおい
て、前記各発光部材は、対向距離が漸次狭くなる２つの
側面を有しており、かつ該２つの側面の各々に前記配線
導体の一部に設けた突起部が当接することを特徴とす
る。

【０００８】また本発明の光プリンタヘッドは、前記突
起部が、複数個の発光部材に共通接続されるグランド電
極配線の一部で形成されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。 （第１形態）図１は本発明の光プリンタヘッドの第１形
態を示す縦断面図、図２は図１の光プリンタヘッドを部
分的に示す平面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図であ
り、１は絶縁基板、２は発光部材、２ａは発光素子、３
は配線導体、３ａは突起部、ｎ及びｍは発光素子列の両
側に位置する発光部材の側面である。

【００１０】前記絶縁基板１はアルミナセラミックスや
石英、サファイア、結晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス等
の電気絶縁性材料から成り、その上面に銅等の金属材料
から成る所定パターンの配線導体３と複数個の発光部材
２とをそれぞれ取着させている。

【００１１】前記配線導体３は発光部材２の各電極を外
部電気回路に電気的に接続するためのものであり、例え
ば銅、銀等の良導電性の金属材料により５〜１０μｍの
厚みをもって形成される。

【００１２】尚、前記配線導体３は、銅等の金属粉末に
適当な有機溶媒、有機溶剤を添加混合して得た導電ペー
ストを従来周知のスクリーン印刷法等を採用することに
よって絶縁基板１の上面に所定パターン、所定厚みに印
刷・塗布するとともに、これを高温で焼き付けることに
よって形成される。

【００１３】また前記配線導体３には発光部材２の各電
極が半田４を介してフリップチップ接続、具体的には配
線導体３の端子部上に各発光部材２の各電極を、該配線
導体３と発光部材２の各電極とが間に半田４を挟み対向
するようにして載置させ、しかる後、前記半田４を加熱
溶融させ、配線導体３と発光部材２の各電極とを半田接
合させることによって各発光部材２が絶縁基板１の上面
に実装される。このとき、各発光部材２の各電極はその
全てが絶縁基板１の上面に形成されている配線導体３に
半田４を介して一度に、且つ強固に電気的に接続される
ことから、発光部材２の各電極と配線導体３との電気的
接続が極めて短時間のうちに行われる。前記発光部材２
は、四辺形状を成した上面に複数個の発光素子２ａを直
線状に配列させて構成されており、これらの発光素子２
ａを外部電気信号に対応させて個々に選択的に発光さ
せ、該発光した光を後述するレンズ６を介して外部の感
光体Ｐに照射させることによって感光体Ｐに所定の潜像
を形成する。

【００１４】尚、前記発光素子２ａはＡ４サイズの光プ
リンタヘッドの場合、２５６０個が直線状に配列されて
おり、具体的には６４個の発光素子２ａを一単位とした
発光部材２を４０個、直線状に配列することによって２
５６０個の発光素子２ａが絶縁基板１に配列実装され、
また発光素子２ａとしてはＧａＡｓＰ系、ＧａＰ系の発
光ダイオード等が使用される。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ＡｓＨ₃ （アルシン）とＰＨ
₃ （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−砒素−リン）の単結晶を成長させ、次にＧａＡｓＰ
単結晶表面にＳｉ₃ Ｎ₄ （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。

【００１５】そして、このような各発光部材２は、発光
素子列の両側に、対向距離が漸次狭くなる２つの側面
ｎ，ｍを有しており、相互に傾斜（傾斜角：発光素子列
に対して２〜５°の角度）させて配置しており、該２つ
の側面ｎ，ｍの各々には前記配線導体３の一部に設けた
複数個の突起部３ａが当接されている。

【００１６】前記突起部３ａは、発光部材２の厚みが２
５〜４００μｍ、配線導体３の厚みが５μｍ、半田４の
厚みが３０μｍである場合、５０〜１００μｍの厚みを
もって形成されており、これらの突起部３ａは発光部材
２の側面ｎ，ｍに当接されて各発光部材２の位置を正確
に規定する作用を為す。

【００１７】このため、図４に示す如く、発光部材２を
真空吸着コレットを用いて図中の矢印方向に付勢し、発
光部材２の側面ｎ，ｍを突起部３ａに当接させるという
極めて簡単な作業により発光部材２をＸ−Ｙ方向に高精
度に位置決めすることができるようになる。この結果、
ＣＣＤカメラやコンピュータ等で構成される高価なチッ
プ実装装置は不要となり、製品としての光プリンタヘッ
ドを安価になすことができる。

【００１８】またこのような突起部３ａを用いて発光部
材２の位置決めを行う場合、全ての発光部材２を絶縁基
板１上に仮置きし、これらを同時にスライドさせるよう
にすれば全ての発光部材２を一度に位置合わせすること
ができる。よって、発光部材２の搭載に要する時間を大
幅に短縮し、光プリンタヘッドの量産性を飛躍的に向上
させることも可能となる。

【００１９】尚、このような突起部３ａはスクリーン印
刷、無電解めっき等によって配線導体３の所定箇所に所
定の厚みをもって形成される。

【００２０】また一方、発光部材２が搭載された絶縁基
板１の上部には、液晶ポリマー製のレンズプレートによ
って支持された複数個のレンズ６が配置されており、こ
れらのレンズ６によって各発光素子２ａが発する光を感
光体Ｐ面に照射させるようにしている。尚、前記レンズ
６は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹
脂を射出成形したり、或いはガラス等の透明無機物等を
加熱プレス成形することによって所定形状に加工され
る。

【００２１】かくして上述した光プリンタヘッドは、絶
縁基板１上に実装されている発光部材２の各発光素子２
ａに配線導体３等を介して所定の電力を印加し、各発光
素子２ａ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、該各発光素子２ａが発光した光をレ
ンズ６を介して外部の感光体面Ｐ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光プリンタヘッド
として機能する。

【００２２】（第２形態）次に本発明の光プリンタヘッ
ドの第２形態について図５を用いて説明する。尚、第１
形態の光プリンタヘッドと同様の機能をもった部材には
同一の符号を付し、重複説明を省略する。

【００２３】第２形態の光プリンタヘッドにおいては、
発光部材２を絶縁基板１の上面に直に載置させて発光部
材２の各電極と配線導体３とをボンディングワイヤー
４’によって接続させたうえ、発光素子列の両側に位置
する発光部材２の２つの側面ｎ，ｍに、複数個の発光部
材２に共通接続されるグランド電極配線５を当接させ、
該グランド電極配線５によって発光部材２を位置決めし
ている。

【００２４】前記グランド電極配線５は全ての発光部材
２を基準電位（例えば接地電位）に接続させるためのも
のであり、銅、銀等の金属によって５０〜１００μｍの
厚みに形成され、各発光部材２のグランド端子にボンデ
ィングワイヤー（図示せず）を介して電気的に接続され
る。

【００２５】このような第２形態の光プリンタヘッドに
おいても、各発光部材２の２つの側面ｎ，ｍが対向距離
を漸次狭くなすように設けられており、これらの側面
ｎ，ｍにグランド電極配線５を当接させていることか
ら、各発光部材２はグランド電極配線５によって正確に
位置決めされ、発光部材２の位置決め作業を簡単に行う
ことができる。これによって製品としての光プリンタヘ
ッドを安価になし、発光部材２の実装作業に要する時間
を大幅に短縮することができる。

【００２６】以上のような本発明は上述の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更、改良等が可能であり、例えば図６に示
すように、発光部材２の側面ｎ，ｍに当接されるグラン
ド電極配線５と個別電極配線３とをそれぞれ別個の絶縁
基板１Ａ，１Ｂ上に取着させ、これらを重ね合わせるこ
とによって光プリンタヘッドを構成したり、或いは、発
光部材の発光面を絶縁基板と対向させて配置させる等し
て光プリンタヘッドを構成しても構わない。このような
場合、発光部材の発光面側には絶縁基板が位置すること
となるので、該基板中を発光部材からのビームが良好に
透過し得るように前記絶縁基板を石英やサファイア、結
晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス等の透光性材料によって
形成しなければならない。

【００２７】また上述の形態において隣接する発光部材
２間に光遮光板７を配置させておくと、該光遮光板７に
よって発光部材２の各発光素子２ａが発した光は隣接す
る発光部材２側に広がることはなく、その結果、各発光
素子２ａが発した光はそれに対向するレンズ６のみを介
して外部の感光体Ｐ面に照射結像され、感光体Ｐに鮮明
で、且つ正確な潜像を形成することが可能となる。従っ
て、隣接する発光部材２間には光遮光板７を配置させて
おくことが好ましい。

【００２８】尚、上述した形態においては発光素子アレ
イにＬＥＤアレイを用いてＬＥＤプリンタヘッドを形成
する場合を例に説明したが、ＥＬヘッド、プラズマドッ
トヘッド、液晶シャッタヘッド、蛍光ヘッド、ＰＬＺＴ
等の光プリンタヘッドにも適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の光プリンタヘッドによれば、各
発光部材に、対向距離が漸次狭くなる２つの側面を設
け、該各側面に配線導体の一部に設けた突起部を当接さ
せるようにしたことから、真空吸着コレット等を用いて
発光部材を所定の方向に付勢し、発光部材の側面に突起
部を当接させるという極めて簡単な作業により発光部材
をＸ−Ｙ方向に高精度に位置決めすることができるよう
になる。この結果、画像認識機能を有した高価なチップ
実装装置は不要となり、製品としての光プリンタヘッド
を安価になすことができる。

【００３０】また本発明の光プリンタヘッドにおいて
は、発光部材を絶縁基板上に搭載する際、全ての発光部
材を絶縁基板上に仮置きし、これらを同時にスライドさ
せるようにすれば全ての発光部材を一度に位置合わせす
ることができる。よって、発光部材の搭載に要する時間
を大幅に短縮し、光プリンタヘッドの量産性を飛躍的に
向上させることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光プリンタヘッドの第１形態を示す縦
断面図である。

【図２】図１の光プリンタヘッドを部分的に示す平面図
である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】発光部材の位置合わせ作業を模式的に示す平面
図である。

【図５】本発明の光プリンタヘッドの第２形態を示す断
面図である。

【図６】本発明の光プリンタヘッドの他の形態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基板 ２・・・・・・発光部材 ２ａ・・・・・発光素子 ３，５・・・・配線導体 ３ａ，５・・・突起部 Ｐ・・・・・・感光体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配線導体が形成された絶縁基板の上面に、
   多数の発光素子が直線状に配列された発光部材を複数
   個、一列状に搭載して成る光プリンタヘッドにおいて、 前記各発光部材は、対向距離が漸次狭くなる２つの側面
   を有しており、かつ該２つの側面の各々に前記配線導体
   の一部に設けた突起部が当接することを特徴とする光プ
   リンタヘッド。
2. 【請求項２】前記突起部が、複数個の発光部材に共通接
   続されるグランド電極配線の一部で形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。