JP4821282B2

JP4821282B2 - Ｌｅｄアレイヘッド及び画像記録装置

Info

Publication number: JP4821282B2
Application number: JP2005330306A
Authority: JP
Inventors: 陽一渡辺
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: JP2007136721A

Description

本発明は、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤアレイヘッド及び画像記録装置に関する。

従来より、発光装置としてのＬＥＤアレイヘッド等に用いられるＬＥＤアレイとプリント基板との接続は、ボンディングワイヤにより行われている。このボンディングワイヤのＬＥＤアレイ上の接合部分では、ＬＥＤの発光点からの光が、ボンディングワイヤのボールやワイヤなどに反射して、散乱光や迷光が発生しやすくなる。

この散乱光や迷光により、本来の露光量以上の露光量で感光体が露光されるため、画像筋が生じ、画質が低下するといった問題が生じる。

このため、例えば、特許文献１では、ＬＥＤアレイ上のパッドにセカンドボンドを行ない、ＬＥＤアレイ搭載基板にファーストボンドを行う、いわゆるスティッチボンドによってワイヤのループ高さを低くして、迷光の問題が生じないようにしているが、スティッチボンドでは広いパッド面積やパッド面の強度を必要とするため、ＬＥＤアレイの幅や長さを大きくしたり、パッドの強度を強くする必要がある。したがって、ＬＥＤアレイの幅が約１２５μｍしかない場合、パッド面積が小さく、ボンディング時にボンディング部がパッドからはみ出して電気的なショートが発生したりパッドが割れてしまう。

また、特許文献２では、現像により画像情報が顕在化されるマイクロカプセルとＬＥＤとの間にピンホールを有するマスクを配置して、ＬＥＤからの出力光がピンホールを通過してマイクロカプセルに照射されるようにして迷光を防止しているが、機構も複雑でかつ高い組立て精度が必要で製造工数もかかる。
特開平５−１８３１９１号公報特開平１０−１０７４７号公報

本発明は、上記事実を考慮して、迷光を防止すると共に、小型のＬＥＤアレイヘッド及び画像記録装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、長尺状のプリント基板と、前記プリント基板上に配置され、複数のＬＥＤが設けられたＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤアレイの上面に配設された第１電極パッドと、前記プリント基板上に配設された第２電極パッドと、前記第１電極パッドと前記第２電気パッドとの間に配置され、前記プリント基板上に装着される絶縁性の接続部材と、前記接続部材の内部に埋め込まれ、前記第１電極パッドに接続される一端部及び前記第２電極パッドに接続される他端部は、前記接続部材から突出して形成された、弾性力を有する導通体と、を備え、前記接続部材を前記プリント基板に取付けたとき、前記導通体の一端部は、前記第１電極パッドを押圧して前記第１電極パッドに当接し、前記導通体の他端部は、前記第２電極パッドを押圧して前記第２電極パッドに当接することを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、第１電極パッドと第２電気パッドの間に絶縁性の接続部材を配置し、この接続部材内に導通体を埋め込み、該接続部材から突出する導通体の端部を第１電極パッドと第２電気パッドにそれぞれ当接させることで、第１電極パッドと第２電気パッドを電気的に接続することができる。また、導通体がバネ性を有し、導通体の端部を、第１電極パッド或いは第２電極パッドを押圧した状態で第１電極パッド或いは第２電極パッドに当接させるようにすることで、基板に中継部材を装着するだけで簡単に第１電極パッドと第２電極パッドとを導通させることができる。

請求項２に記載の発明は、前記プリント基板には複数の孔部が形成され、前記接続部材の下面には、前記孔部へ嵌合される複数の突部が設けられたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、接続部材の突起をプリント基板の孔部に嵌合させるだけで、接続部材がプリント基板に取付けられる。また、導通体と第１電極パッド及び第２電極パッドとの位置決めを行う必要がないので、作業性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＬＥＤアレイヘッドにおいて、前記ＬＥＤアレイが前記基板上に千鳥配置され、隣接するＬＥＤアレイに配置されたＬＥＤと前記第１電極パッドが対向することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、ＬＥＤアレイが基板上に千鳥配置され、隣接するＬＥＤアレイに配置されたＬＥＤと第１電極パッドが対向しているため、ＬＥＤと第１電極パッドはより近接した位置に配置されることとなる。このため、請求項１又は２に記載の発明の効果をより効果的に得ることができる。

請求項４に記載の発明は、画像記録装置において、請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤアレイヘッドを備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤアレイヘッドを備えることで、請求項１〜３の何れか１項に記載の効果と略同一の効果を得ることができる。

本発明は上記構成としたので、散乱光や迷光の発生を防止することができる。また、迷光対策として第１電極パッドにスティッチボンドを行なわなくてすむため、ＬＥＤアレイ上の第１電極パッドのパッド強度を低くすることができ、第１電極パッドのサイズを小さくすることができる。このため、ＬＥＤチップが小さくなり１ウェハー当りの取れ個数が増えるためにＬＥＤチップのコストの低減が図れ、かつ小型のＬＥＤアレイを製造することができ、画像記録装置の小型化を実現することができる。さらに、迷光対策として第１電極パッドにスティッチボンドを行なわなくてすむため、生産直行率が向上する。つまり、第１電極パッドへのボンディング力が小さくなるため、ＬＥＤアレイへのクラック等のダメージが少なくなり製品歩留りの向上が期待できる。

図１には、本発明の実施の形態に係るＬＥＤアレイヘッド２０が適用される画像記録装置１０が示されており、この画像記録装置１０は、いわゆるタンデム式の画像記録装置とされている。画像記録装置１０は、略水平に掛け渡された中間転写ベルト１２を備えており、中間転写ベルト１２の下方には、それぞれ異なる現像色に対応した４個の画像記録部１４が配置されている。

この画像記録部１４の下方には、用紙トレイ１１が設けられ、用紙トレイ１１の給紙側から上方に延びる搬送路１３は、中間転写ベルト１２に接する二次転写部１５、定着器を備えた定着部１７を経て、排出口に至っており、排出口の外側が排紙トレイ１９となっている。

そして、各画像記録部１４は、感光体１６、帯電器１８、ＬＥＤアレイヘッド２０、現像器４０、及びクリーナ４２を備えている。

感光体１６は、その外周面が円筒状とされた受光面１６Ａとされており、この受光面１６Ａに、静電潜像を形成可能とされている。受光面１６Ａは、現像器４０よりも感光体回転方向（矢印Ｒ方向）の下流側（以下、単に「下流側」という）で中間転写ベルト１２に接触している。

また、帯電器１８は、導電性のローラであって金属製の芯金が合成樹脂製の弾性層によって被覆されており、芯金には図示しない電源により負極性の電圧が印加されるようになっている。この帯電器１８より下流側には、ＬＥＤアレイヘッド２０が配置されており、感光体１６の受光面１６Ａ（感光層）に光像を照射する。これにより、帯電器１８により帯電された感光体１６を露光して静電潜像を形成するようになっている。

さらに、ＬＥＤアレイヘッド２０より下流側には、現像器４０が配置されている。現像器４０内にはトナーとキャリアとを混合した二成分現像剤が充填されており、現像器４０内に充填されたトナーとキャリアとは攪拌され摩擦帯電して、ムラ無く混合するようになっている。これにより、キャリアにトナーを静電的に付着させている。

そして、感光体１６に対向して配置されたマグネットローラ４４の磁気力によって磁性粉末のキャリアが吸着される。このマグネットローラ４４上のキャリアに付着したトナーは、感光体１６が露光された電位（−２００Ｖ）と現像バイアス電位（−５５０Ｖ）との電位差（現像電位）によって、感光体１６に静電的に付着されるようになっている。

これにより、現像器４０は、感光体１６に形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する。そして、中間転写ベルト１２上に転写し、中間転写ベルト１２上には最終的に全色のトナー像が重ね合わされることとなる。

一方、現像器４０より下流側に配置されたクリーナ４２は、感光体１６の受光面１６Ａに当接して感光体１６に付着した付着物（廃トナー、廃キャリア等）を取り除くようになっている。

本発明の第１実施の形態に係るＬＥＤアレイヘッドについて説明する。

図２に示すように、ＬＥＤアレイヘッド２０は、長尺状のプリント基板２２を備えている。このプリント基板２２には、ＬＥＤアレイヘッド２０（各ＬＥＤ２８）の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されており、１ライン分の画像データを順次処理できるようになっている。

また、プリント基板２２上には、ＬＥＤアレイ（ＬＥＤチップともいう）２６、２７が長手方向の端部が一部重なり合うようにして、互い違いに２列で配列されている。また、ＬＥＤアレイ２６、２７の上面には、ＬＥＤアレイ２６、２７の長手方向に沿って１次元配列された複数個のＬＥＤ２８を備えており、解像度に応じた画素数（ドット数）の数だけ設けられている。

一方、プリント基板２２の対向位置には、レンズホルダ２３が設けられており、プリント基板２２の長手方向と同方向に沿って、集光レンズ（光学系）としてのロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）３０が配列されている。このロッドレンズアレイ３０によって、ＬＥＤアレイ２６、２７のＬＥＤ２８からの光が、感光体１６に結像されるようになっている。

ここで、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ２６、２７として自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥＤ：Ｓｅｌｆ−ｓｃａｎｎｉｎｇＬＥＤ）アレイを使用する。ＳＬＥＤアレイは、スイッチのオン・オフタイミングを二本の信号線によって、選択的に発光させることができるため、データ線を共通化することができ、配線の簡素化が可能となる。ＳＬＥＤアレイについては、例えば、特開平８−２１６４４８号公報に開示されたものを適用することができる。

この自己走査型ＬＥＤでは、ＬＥＤアレイ２６、２７をプリント基板２２と電気的に接続させる第１電極パッド３２（図３参照）の数を従来のＬＥＤアレイより大幅に少なくすることが可能となる。このため、第１電極パッド３２をＬＥＤアレイ２６、２７におけるＬＥＤ２８の配列方向の端部に集中させることができる。

したがって、図３に示すように、ＬＥＤアレイ２６、２７の長手方向の両端側には、第１電極パッド３２が配設され、プリント基板２２上には第１電極パッド３２に対応する位置に第２電極パッド２４が配設されている。

このように、第１電極パッド３２の数を従来のＬＥＤアレイより大幅に少なくすることで、ＬＥＤアレイ２６、２７の小型化が可能となるので、１ウエハから採れるチップの数を大幅に増加させて、１チップ当たりのコストを下げることができる。

ここで、図３及び図４に示すように、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４との間には、断面が四角形状を成す樹脂製の中継部材５０がプリント基板２２上に接着剤などで固着されている。そして、中継部材５０の縦面５０Ａは、ＬＥＤアレイ２７の側面２７Ａに面接触可能となっており、該縦面５０Ａに対向する縦面５０Ｂは、第２電極パッド２４の側面に面接触可能となっている。

また、中継部材５０の縦面５０Ａと縦面５０Ｂの間は、斜面部５０Ｃで結ばれている。この斜面部５０Ｃの一端部は、第１電極パッド３２の高さと略同一となっており、他端部は第２電極パッド２４の高さと略同一となって、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４を連続した面で繋げている。

そして、この中継部材５０がプリント基板２２上に固着された状態で、中継部材５０の斜面部５０Ｃに沿って、ペースト状の金属５２（金、銀等）を平面状に塗布し、該金属５２を第１電極パッド３２及び第２電極パッド２４まで延出させて、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４とを電気的に接続する。

ところで、第１電極パッド３２が配置された位置にはＬＥＤ２８がないため、感光体１６（図１参照）の軸方向に沿って隙間なく露光を行なうためには、ＬＥＤアレイ２７（或いはＬＥＤアレイ２６）の第１電極パッド３２が配置された部分を、対向するＬＥＤアレイ２６（或いはＬＥＤアレイ２７）のＬＥＤ２８と対向させて配置する必要がある。

このため、ＬＥＤアレイ２７の第１電極パッド３２が、隣接するＬＥＤアレイ２６のＬＥＤ２８と近接位置に配置されることになり、例えば、図９に示すように、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４をボンディングワイヤ３５で接続した場合、ボンディングワイヤ３５のＬＥＤアレイ２７上の第１電極パッド３２との接合部分において、ＬＥＤアレイ２６のＬＥＤ２８の発光点からの光が、ボンディングワイヤ３５のワイヤ３５Ａ等に反射して、散乱光や迷光が発生しやすくなる（なお、ＬＥＤアレイ２６の第１電極パッド３２に対してもＬＥＤアレイ２７と同様であるが、便宜上、ＬＥＤアレイ２７側についてのみ説明を行う）。

しかし、本形態では、図３及び図４に示すように、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４との間に中継部材５０を配置し、該中継部材５０の斜面部５０Ｃに沿って、ペースト状の金属５２を平面状に塗布して、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４とを電気的に接続するため、ボンディングワイヤ３５による接続の場合と比較して、第１電極パッド３２の上面からの突出量は低くなる。

このため、ペースト状の金属５２は、ＬＥＤアレイ２６に配置されたＬＥＤ２８の発光領域（いわゆる指向角度θ（ＬＥＤの光軸に対する光の広がり角度）で示される領域）外となり、該金属５２によってＬＥＤ２８の発光点からの光が反射されることはなく、ＬＥＤ２８の発光点からの光による散乱光や迷光の発生を防止することができる。

ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）は、ＬＥＤ２８を発光させロッドレンズアレイ３０を通過後の光についてＣＣＤを通して写真撮影した実験結果を模式的に図示したものであり、比較例では、図５（Ａ）に示されるように、迷光（白い楕円状の点）が発生しているのに対して、本形態の実施例では、図５（Ｂ）に示されるように、迷光が発生していないことが確認できた。

つまり、迷光対策のため、第１電極パッド３２にＳＴＣＢ、いわゆるスティッチボンドを行なわなくてすむ。スティッチボンドでは、第１電極パッド３２へのボンディング力が他のボンディング方法と比較して大きいため、パッド強度を高くする必要があり、パッド面積が大きくなってしまうという問題がある。

このため、本形態のように、中継部材５０の斜面部５０Ｃに沿って、ペースト状の金属５２を平面状に塗布して、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４とを電気的に接続することで、ＬＥＤアレイ２７上の第１電極パッド３２のパッド強度を低くすることができ、第１電極パッド３２のサイズを小さくすることができる。

したがって、小型のＬＥＤアレイ２６、２７を製造することができ、画像記録装置１０の小型化を実現することができる。具体的には、ＬＥＤアレイ２６、２７の短手方向の寸法を１３０μｍ（一般的には３００μｍ）以下とすることが可能となる。

また、迷光対策として第１電極パッド３２にスティッチボンドを行なわなくてすむため、生産直行率が向上する。つまり、ＬＥＤアレイ２６、２７へのボンディングによるクラック等のダメージは生じないため、製品歩留りの向上が期待できる。

なお、本形態では、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４との間に中継部材５０を配置し、該中継部材５０の斜面部５０Ｃに沿って、ペースト状の金属５２を塗布して、ＬＥＤアレイ２６に配置されたＬＥＤ２８の発光領域外となるようにしているが、第１電極パッド３２側にはさらに、遮光絶縁体６０を覆っても良い。

また、ここでは、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４との間に、樹脂製の中継部材５０を配置したが、必ずしも該中継部材５０は必要ではなく、ＬＥＤアレイ２７の側壁２７Ａ及びプリント基板２２の上面に沿ってペースト状の金属５２を直接塗布して、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４とを接続するようにしても良いのは勿論のことである。

また、たとえばＬＥＤアレイ２７上の第１電極パッド３２と対向するＬＥＤアレイ２６上の発光点の高さに段差をつけることにより当発明の効果がより大きくなるのは勿論のことである。

また、ディスペンサ等でエポキシやシリコン等を射出して固化させ中継部材５０のような形状を形成しても良い。このようにディスペンサ等によって中継部材５０を形成することで、第１電極パッド３２と第２電極パッド２４の隙間が小さくても注入することができるため、小型のＬＥＤアレイ２６，２７でも製造することができる。

さらに、図６〜図８に示す接続部材５４を用いても良い。この接続部材５４は中継部材５０と略同一の形状を成し、中継部材５０よりも少し高くなるようにする。この接続部材５４の下部には突部５６を突設し、プリント基板２２にはこの突部５６が嵌合可能な孔部５８を形成する。これにより、接続部材５４の突部５６をプリント基板２２の孔部５８に嵌合させるだけで、接続部材５４がプリント基板２２に取付けられることとなり、作業性がよい。

そして、接続部材５４の内部にはワイヤ５５を埋め込み、このワイヤ５５の端部が、接続部材５４から露出し、第１電極パッド３２及び第２電極パッド２４にそれぞれ当接可能となるようにする。

ここで、ワイヤ５５は、金、銀、ステンレス、タングステンやベリリウム鋼など弾性力を有する材料とし、第１電極パッド３２及び第２電極パッド２４を押圧した状態で第１電極パッド３２或いは第２電極パッド２４に当接させるようにする。

これにより、プリント基板２２に接続部材５４を装着するだけで簡単に第１電極パッド３２と第２電極パッド２４とを導通させることができ、ワイヤ５５の両端部を半田付けする必要が無く、さらに作業性が良くなる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドが適用された画像記録装置の構成を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドと感光体の関係を説明する斜視図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドを示す平面図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイとプリント基板の接続方法を示す断面図である。（Ａ）は、ＬＥＤの発光点からの光による迷光が生じている状態を示す模式図であり、（Ｂ）は、実施例の結果を示す（Ａ）に対応する模式図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイとプリント基板の他の接続方法を示す斜視図である。図６の断面図である。図６の平面図である。図４の比較例を示す断面図である。

符号の説明

１０画像記録装置
２０ＬＥＤアレイヘッド
２４第２電極パッド
２６ＬＥＤアレイ
２７ＬＥＤアレイ
３２第１電極パッド
５０中継部材
５２金属
５４接続部材
５５ワイヤ（導通体）
６０遮光絶縁体

Claims

長尺状のプリント基板と、
前記プリント基板上に配置され、複数のＬＥＤが設けられたＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイの上面に配設された第１電極パッドと、
前記プリント基板上に配設された第２電極パッドと、
前記第１電極パッドと前記第２電気パッドとの間に配置され、前記プリント基板上に装着される絶縁性の接続部材と、
前記接続部材の内部に埋め込まれ、前記第１電極パッドに接続される一端部及び前記第２電極パッドに接続される他端部は、前記接続部材から突出して形成された、弾性力を有する導通体と、
を備え、
前記接続部材を前記プリント基板に取付けたとき、前記導通体の一端部は、前記第１電極パッドを押圧して前記第１電極パッドに当接し、前記導通体の他端部は、前記第２電極パッドを押圧して前記第２電極パッドに当接するＬＥＤアレイヘッド。
前記プリント基板には複数の孔部が形成され、前記接続部材の下面には、前記孔部へ嵌合される複数の突部が設けられた請求項１に記載のＬＥＤアレイヘッド。
前記ＬＥＤアレイが前記基板上に千鳥配置され、隣接するＬＥＤアレイに配置されたＬＥＤと前記第１電極パッドが対向することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤアレイヘッド。
請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤアレイヘッドを備えたことを特徴とする画像記録装置。