JP2000310741A - 画像記録装置の光源 - Google Patents

画像記録装置の光源

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JP2000310741A
JP2000310741A JP12167799A JP12167799A JP2000310741A JP 2000310741 A JP2000310741 A JP 2000310741A JP 12167799 A JP12167799 A JP 12167799A JP 12167799 A JP12167799 A JP 12167799A JP 2000310741 A JP2000310741 A JP 2000310741A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個の半導体発光素子から出射される光を
利用して画像を記録する画像記録装置において、各半導
体発光素子間の熱的、電気的な影響を防止することがで
きる光源を提供することを目的とする。 【解決手段】 光源ユニット8は、その表面に導電パタ
ーン55、63が形成されたセラミック製の配線基板5
2と、この配線基板52の端面50に列設された複数個
のLED素子2とを備える。なお、配線基板52の表面
の面積は、その端面50の面積に比べて十分に大きくな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数個の半導体
発光素子から出射される光を利用して画像を記録する画
像記録装置に使用される光源に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、カラープリンターやイメージセ
ッター等のラスター走査型の画像記録装置においては、
光学系を簡易化および小型化する目的からLED(li
ght−emitting diode/発光ダイオー
ド)素子やLD(laserdiode/半導体レー
ザ)等の半導体発光素子が使用されている。また、これ
らの画像記録装置においては、画像の記録に要する時間
を短縮する目的から、半導体発光素子における発光点を
1次元または2次元状に配列し、これらの発光点から出
射される1次元または2次元配列の光ビームを利用して
画像を記録する構成が採用されている。
【0003】ところで、このように半導体発光素子にお
ける発光点を1次元または2次元状に配列するために
は、半導体発光素子自体を支持体上に列設することによ
り半導体発光素子の発光点を1次元に配列させたり、ま
た、その表面に半導体発光素子を列設された支持体を半
導体発光素子の列設方向と直交する方向に複数枚互いに
平行に配置することにより半導体発光素子の発光点を2
次元に配列する構成が採用されている。
【0004】また、例えば特開平2−264494号公
報には、1枚のシリコン基板上に、半導体プロセスによ
り独立して変調可能な複数個の発光点を1次元または2
次元に配置した、いわゆるモノリシック素子を利用した
平面発光型のLDが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】LEDやLD等の半導
体発光素子は、それ自体が発熱源となる。このため、半
導体発光素子を互いに近接配置した場合には、各半導体
発光素子の温度が上昇し、半導体発光素子からの光出力
が低下するという問題が発生する。また、半導体発光素
子を互いに近接配置した場合には、電気的なクロストー
クも発生しやすい。
【0006】さらに、モノリシック素子を利用した平面
発光型のLDは、上述した問題に加え、半導体プロセス
における歩留まりが低く、素子自体が高価になるという
問題が生ずる。
【0007】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、複数個の半導体発光素子から出射され
る光を利用して画像を記録する画像記録装置において、
各半導体発光素子間の熱的、電気的な影響を防止するこ
とができる光源を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、複数個の半導体発光素子から出射される光を利用し
て画像を記録する画像記録装置の光源であって、その表
面に導電パターンが形成された配線基板と、前記配線基
板の端面に列設された複数個の半導体発光素子とを備え
たことを特徴とする。
【0009】請求項2に記載の発明は、複数個の半導体
発光素子から出射される光を利用して画像を記録する画
像記録装置の光源であって、その表面に導電パターンが
形成されその端面に複数個の半導体発光素子を列設され
た配線基板を、前記半導体発光素子の列設方向と直交す
る方向に複数個互いに平行に配設したことを特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1はこの発明に係る光源とし
ての光源ユニット8を適用する画像記録装置の斜視図で
ある。
【0011】この画像記録装置は、光源ユニット8と結
像光学系4とからなる記録ヘッド5と、その外周部に感
光材料6を巻回した記録ドラム7とを備える。この画像
記録装置においては、後述する光源ユニット8から、結
像光学系4を介して、記録ドラム7に巻回された状態で
回転する感光材料6に光ビームを照射するとともに、記
録ヘッド5を記録ドラム7の軸線方向に移動させること
により、感光材料6に対して必要な画像を記録する構成
となっている。
【0012】次に、上述した光源ユニット8の構成につ
いて説明する。図2は光源ユニット8の構成を示す斜視
図である。
【0013】この光源ユニット8は、その表面に導電パ
ターン55、63が形成されたセラミック製の配線基板
52と、この配線基板52の端面50に列設された複数
個の半導体発光素子としてのLED素子2とを備える。
なお、配線基板52の表面の面積は、その端面50の面
積に比べて十分に大きくなっている。
【0014】このLED素子2は、図3に示すように、
基板21の表面上に発光層(活性層)22を含む形で半
導体の層を複数重ね合わせた半導体積層構造部26を形
成しており、この半導体積層構造部26の最上面に形成
されたP電極23と、基板21の裏面側に形成されたN
電極24とを備える。このLED素子2においては、基
板21に対して互いに逆側に形成されたP電極23とN
電極24との間に電流を流すことにより、半導体積層構
造部26の表面25または端面27から光が出射する構
成となっている。
【0015】このLED素子2のP電極23は、図2に
示すように、各々、ボンディングワイヤー54を介し
て、配線基板52の表面に形成された導電パターン55
とワイヤーボンディングされている。すなわち、各LE
D素子2は、配線としてのボンディングワイヤー54お
よび導電パターン55を介して、コネクタ51と電気的
に接続されている。また、このコネクタ51は、図示を
省略したLED素子2のドライバーと接続されている。
【0016】一方、このLED素子2のN電極24は、
配線基板52の端面50に印刷された電極61に対し
て、銀ペースト等の導電性の接着剤によりボンディング
されている。この電極61は、配線基板52に形成され
たビアホール62および配線基板52の表面に形成され
た導電パターン63を介してコネクタ51と電気的に接
続されている。
【0017】このような構成を有する光源ユニット8に
おいては、各LED素子2から発生する熱はセラミック
製の配線基板52全体に広がる。そして、この熱は、こ
の配線基板52の表面全体より大気中に放出される。こ
のとき、配線基板52の表面の面積は、その端面50の
面積に比べて十分に大きくなっていることから、各LE
D素子2から発生する熱は、十分大きな配線基板52の
表面より有効に放熱されることになる。
【0018】また、配線基板52の表面は十分大きな面
積を有することから、導電パターン55等の電気的な配
線密度を粗く設置することができる。このため、電気的
なクロストークの発生を防止することが可能となる。
【0019】次に、光源ユニット8の他の実施形態につ
いて説明する。図4はこの発明の第2実施形態に係る光
源ユニット8の構成を示す斜視図であり、図5はその要
部を示す正面図である。なお、上述した第1実施形態と
同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。
【0020】この第2実施形態に係る光源ユニット3
は、その表面に導電パターン55、63が形成され、そ
の端面50に複数個のLED素子2が列設された第1実
施形態と同様のセラミック製の配線基板52を、LED
素子2の列設方向と直交する方向に複数個互いに平行に
配設した構成を有する。
【0021】すなわち、図4に示すように、3個の配線
基板52の先端部は、左右一対の櫛歯状位置決め部材3
6に形成された凹部37内に挿入され、固定される。こ
のため、これらの配線基板52は、左右一対の櫛歯状位
置決め部材36により、互いに等間隔離隔した平行な姿
勢で精度よく位置決めされる。
【0022】また、図5に示すように、3個の配線基板
52は、各配線基板52の先端部に列設されたLED素
子2のピッチPの1/3の距離[P/3]だけ、LED
素子2の列設方向に互いにずれた位置に配置されてい
る。
【0023】この第2実施形態に係る光源ユニット8に
おいては、上述した第1実施形態に係る光源ユニット8
と同様、各LED素子2から発生する熱を有効に放熱す
ることが可能となり、また、電気的なクロストークの発
生を防止することが可能となる。
【0024】また、この第2実施形態に係る光源ユニッ
ト8においては、各配線基板52が左右一対の櫛歯状位
置決め部材36により互いに間隔をあけて配置されてい
ることから、例えば冷却ファン等を利用することで、各
配線基板52間に空気の流れを形成することができる。
このため、このため、LED素子2を2次元配置した場
合においても、各LED素子2から発生する熱を有効に
放熱することが可能となる。
【0025】さらに、この第2実施形態に係る光源ユニ
ット8においては、多数のLED素子2を2次元に配置
することにより、多チャンネルの光ビームを利用して画
像を記録することが可能となる。このとき、各LED素
子2については、左右一対の櫛歯状位置決め部材36に
おける凹部37を高精度に形成することにより、これら
を高精度に位置決めすることが可能となる。
【0026】このとき、この第2実施形態に係る光源ユ
ニット8においては、この光源ユニット8を構成する多
数のLED素子2のいずれかが点灯不可能となった場合
には、そのLED素子2を含む配線基板52のみを交換
すればよい。このため、メンテナンス性が向上する。ま
た、1枚のシリコン基板上に複数個の発光点を2次元に
配置したいわゆるモノリシック素子を使用した場合によ
うに、単一の発光点の動作不良により全体を交換する必
要が生ずることはない。
【0027】次に、光源ユニット8のさらに他の実施形
態について説明する。図6はこの発明の第3実施形態に
係る光源ユニット8の構成を示す斜視図である。なお、
上述した第1実施形態等と同一の部材については、同一
の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0028】この第3実施形態に係る光源ユニット8
は、上述した光源ユニット8における配線基板52に換
えて、その表面に導電パターン55、56が印刷された
フレキシブル基板59と、銅またはアルミニウム等の導
電性の金属板58とから成る配線基板60を採用した点
が上述した第1、第2実施形態に係る光源ユニットと異
なる。なお、この第3実施形態においても、配線基板6
0の表面の面積は、その端面64の面積に比べて十分に
大きくなっている。
【0029】この第3実施形態においては、LED素子
2のP電極23は、各々、ボンディングワイヤー54を
介して、フレキシブル基板59の表面に形成された導電
パターン55とワイヤーボンディングされている。すな
わち、各LED素子2は、配線としてのボンディングワ
イヤー54および導電パターン55を介して、コネクタ
51と電気的に接続されている。また、このコネクタ5
1は、図示を省略したLED素子2のドライバーと接続
されている。
【0030】一方、このLED素子2のN電極24は、
金属板58の端面64に対して、銀ペースト等の導電性
の接着剤によりボンディングされている。そして、この
金属板58は、ボンディングワイヤ57およびフレキシ
ブル基板59の表面に形成された導電パターン56を介
してコネクタ51と電気的に接続されている。
【0031】このような構成を有する光源ユニット8に
おいては、各LED素子2から発生する熱は金属板58
全体に広がる。そして、この熱は、この金属板58の表
面全体より大気中に放出される。このとき、金属板58
の表面の面積は、その端面64の面積に比べて十分に大
きくなっていることから、各LED素子2から発生する
熱は、十分大きな金属板58の表面より有効に放熱され
ることになる。
【0032】また、配線基板60におけるフレキシブル
基板59の表面は十分大きな面積を有することから、導
電パターン55等の電気的な配線密度を粗く設置するこ
とができる。このため、電気的なクロストークの発生を
防止することが可能となる。
【0033】なお、図4および図5に示す第2実施形態
の場合と同様、図6に示す配線基板60を、LED素子
2の列設方向と直交する方向に複数個互いに平行に配設
して光源ユニットを構成してもよい。
【0034】次に、光源ユニット8のさらに他の実施形
態について説明する。図7はこの発明の第4実施形態に
係る光源ユニット8の構成を示す図であり、図7(a)
はその平面図、また、図7(b)はその正面図である。
なお、上述した第1実施形態等と同一の部材について
は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0035】この第4実施形態においては、セラミック
製の配線基板に一列にビアホールを形成し、この配線基
板をビアホールに沿って割るいわゆるチョコレートブレ
イクにより配線基板68を形成したものである。そし
て、ビアホールの跡にタングステンペースト等の導電性
部材を注入して多数の電極65を形成している。なお、
この第4実施形態においても、配線基板68の表面の面
積は、その端面75の面積に比べて十分に大きくなって
いる。
【0036】この第4実施形態においては、配線基板6
8の端面75に列設されたLED素子2のP電極23
は、各々、ボンディングワイヤー69を介して上述した
電極65とワイヤーボンディングされている。また、こ
の電極65は、導電パターン67を介して、配線基板6
8の表面に配設されたLED素子2のドライバー66と
接続されている。
【0037】一方、このLED素子2のN電極24は、
上述した電極65のうちP電極23と接続されていない
電極65に対して、銀ペースト等の導電性の接着剤によ
りボンディングされている。そして、電極65は、導電
パターン67を介して、配線基板68の表面に配設され
たLED素子2のドライバー66と接続されている。
【0038】なお、図7においては、導電パターン67
は、その一部を省略して図示している。
【0039】このような構成を有する光源ユニット8に
おいては、各LED素子2から発生する熱は配線基板6
8全体に広がる。そして、この熱は、この配線基板68
の表面全体より大気中に放出される。このとき、配線基
板68の表面の面積は、その端面75の面積に比べて十
分に大きくなっていることから、各LED素子2から発
生する熱は、十分大きな配線基板68の表面より有効に
放熱されることになる。
【0040】なお、図4および図5に示す第2実施形態
の場合と同様、図7に示す配線基板68を、LED素子
2の列設方向と直交する方向に複数個互いに平行に配設
して光源ユニットを構成してもよい。
【0041】次に、光源ユニット8のさらに他の実施形
態について説明する。図8はこの発明の第5実施形態に
係る光源ユニット8の構成を示す図であり、図8(a)
はその平面図、また、図8(b)はその正面図である。
なお、上述した第1実施形態等と同一の部材について
は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0042】この光源ユニット8は、その表面に導電パ
ターン71、72が形成されたセラミック製の配線基板
73と、この配線基板73の端面80に列設されたLE
D素子2とを備える。なお、配線基板73の表面の面積
は、その端面80の面積に比べて十分に大きくなってい
る。
【0043】このLED素子2のP電極23は、各々、
ボンディングワイヤー74を介して、配線基板73表面
の導電パターン71に立設されたピン76とワイヤーボ
ンディングされている。すなわち、各LED素子2は、
配線としてのボンディングワイヤー74および導電パタ
ーン71を介して、フラットケーブル78と電気的に接
続されている。また、このフラットケーブル78は、図
示を省略したLED素子2のドライバーと接続されてい
る。
【0044】一方、このLED素子2のN電極24は、
配線基板73の端面80に印刷された電極に対して、銀
ペースト等の導電性の接着剤によりボンディングされて
いる。この電極は、配線基板73表面の導電パターン7
2に立設されたピン77とボンディングワイヤー75に
よりワイヤーボンディングされており、導電パターン7
3を介してフラットケーブル78と電気的に接続されて
いる。
【0045】このような配線基板73は、LED素子2
の列設方向と直交する方向に複数個(図8(b)におい
て3個のみを図示)互いに平行に配設されている。そし
て、これらの配線基板73は、LED素子2の列設方向
に互いにずれた位置に配置されている。なお、この配線
基板73は、左右一対の櫛歯状位置決め部材79に形成
された凹部により、互いに等間隔離隔した平行な姿勢で
所定の位置に精度よく位置決めされる。
【0046】このような構成を有する光源ユニット8に
おいては、各LED素子2から発生する熱は配線基板7
3全体に広がる。そして、この熱は、この配線基板73
の表面全体より大気中に放出される。このとき、配線基
板73の表面の面積は、その端面80の面積に比べて十
分に大きくなっていることから、各LED素子2から発
生する熱は、十分大きな配線基板73の表面より有効に
放熱されることになる。
【0047】次に、光源ユニット8のさらに他の実施形
態について説明する。図9はこの発明の第6実施形態に
係る光源ユニット8の構成を示す図であり、図9(a)
はその平面図、また、図9(b)はその正面図である。
なお、上述した第1実施形態等と同一の部材について
は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0048】この光源ユニット8は、その表面に導電パ
ターン83が形成されたセラミック製の配線基板81
と、この配線基板81の端面82に列設されたGaN系
LED素子1とを備える。なお、配線基板81の表面の
面積は、その端面82の面積に比べて十分に大きくなっ
ている。
【0049】この光源ユニット8においては、画像記録
時の主走査方向(図1に示す記録ドラム7の回転方向)
は、図9(a)においては紙面に垂直な方向、また、図
9(b)においてはその上下方向となっている。
【0050】なお、図9においては、導電パターン83
は、その一部を省略して図示している。
【0051】図11は上記GaN系LED素子1の斜視
図である。
【0052】このGaN系LED素子1は、例えば、特
開平4−100666号公報または特開平8−3165
28号公報に記載されているような、ガリウム(Ga)
とナイトライド(N)とを利用したガリウムナイトライ
ドLED素子や、インジウム(In)とガリウム(G
a)とナイトライド(N)とを利用したインジウムガリ
ウムナイトライドLED素子の総称である。
【0053】このGaN系LED素子1は、基板11の
表面上に形成された発光層(活性層)12を含む半導体
積層構造部16と、この半導体積層構造部16の表面上
に形成されたP電極13と、半導体積層構造部16の一
部をエッチングによって削ったその上面に形成されたN
電極14とを備える。そして、このLED素子1におい
ては、P電極13とN電極14との間に電流を流すこと
により、半導体積層構造部16の表面15または端面1
7から光が出射する構成となっている。なお、光が発生
するのは発光層12であるが、その光は半導体積層構造
部16へ広がり、そこから外部に出射されるのが一般的
である。
【0054】このGaN系LED素子1のP電極13
は、図9に示すように、各々、ボンディングワイヤー8
4を介して、配線基板81の表面に形成された導電パタ
ーン83とワイヤーボンディングされている。すなわ
ち、各GaN系LED素子1は、配線としてのボンディ
ングワイヤー84および導電パターン83を介して、コ
ネクタ51と電気的に接続されている。また、このコネ
クタ51は、図示を省略したGaN系LED素子1のド
ライバーと接続されている。
【0055】一方、このGaN系LED素子1のN電極
14は、ボンディングワイヤ85を介して、配線基板8
1の裏面に形成された図示しない導電パターンと接続さ
れており、この導電パターンはコネクタ51と電気的に
接続されている。
【0056】なお、図9(b)に示すように、各GaN
系LED素子1は、そのP電極13とN電極14とが同
一の直線上に配置される角度位置で配線基板81の端面
82に列設されている。これは、以下の理由による。
【0057】即ち、このGaN系LED素子1において
は、P電極13とN電極14とが基板11に対して同一
側に形成されていることから、半導体積層構造部16の
表面15から出射される光がこれらのP電極13および
N電極14によって遮られることになり、半導体積層構
造部16の表面15における光出射領域の形状が略8の
字状の形状となる。このため、矩形状のGaN系LED
素子1の一辺を配線基板81の表面と平行(副走査方向
と平行)に配置した場合には、各GaN系LED素子1
間のピッチ誤差が生じた場合に、この光源ユニット8か
ら出射される光の照度分布が大幅に劣化する。
【0058】このため、この光源ユニット8において
は、各GaN系LED素子1を、そのP電極13とN電
極14とが同一の直線上に配置される角度位置となるよ
うに列設しているのである。
【0059】このような構成を有する光源ユニット8に
おいては、各GaN系LED素子1から発生する熱は配
線基板81全体に広がる。そして、この熱は、この配線
基板81の表面全体より大気中に放出される。このと
き、配線基板81の表面の面積は、その端面82の面積
に比べて十分に大きくなっていることから、各GaN系
LED素子1から発生する熱は、十分大きな配線基板8
1の表面より有効に放熱されることになる。
【0060】なお、図4および図5に示す第2実施形態
の場合と同様、図9に示す配線基板81を、GaN系L
ED素子1の列設方向と直交する方向に複数個互いに平
行に配設して光源ユニットを構成してもよい。
【0061】上述した第1乃至第6実施形態において
は、半導体発光素子としてLED素子2またはGaN系
LED素子1を使用しているが、例えば、開平2−26
4494号公報に記載されているような平面発光型のL
Dを使用してもよい。即ち、この発明に使用する半導体
発光素子としては、その表面から面状に光を射出するよ
うな各種の素子を採用することができる。図10は、平
面発光型LD90を採用した光源ユニット8の構成を示
している。
【0062】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、その表
面に導電パターンが形成された配線基板と、この配線基
板の端面に列設された複数個の半導体発光素子とを備え
たことから、一次元状に配置された複数個の半導体発光
素子からの熱を配線基板を介して放熱することができ、
各半導体発光素子の温度が上昇して半導体発光素子から
の光出力が低下し、また、寿命が短縮化する等の問題の
発生を防止することができる。また、配線基板の表面に
形成された導電パターンを利用することにより電気的な
配線密度を粗く設置することができことから、電気的な
クロストークの発生を防止することが可能となる。
【0063】請求項2に記載の発明は、その表面に導電
パターンが形成されその端面に複数個の半導体発光素子
を列設された配線基板を半導体発光素子の列設方向と直
交する方向に複数個互いに平行に配設したことから、二
次元状に配置された複数個の半導体発光素子からの熱を
配線基板を介して解して放熱することができ、各半導体
発光素子の温度が上昇して半導体発光素子からの光出力
が低下するという問題の発生を防止することができる。
また、配線基板の表面に形成された導電パターンを利用
することにより電気的な配線密度を粗く設置することが
できことから、電気的なクロストークの発生を防止する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光源としての光源ユニット8を
適用する画像記録装置の斜視図である。
【図2】光源ユニット8の構成を示す斜視図である。
【図3】LED素子2の斜視図である
【図4】この発明の第2実施形態に係る光源ユニット8
の構成を示す斜視図である。
【図5】この発明の第2実施形態に係る光源ユニット8
の要部を示す正面図である。
【図6】この発明の第3実施形態に係る光源ユニット8
の構成を示す斜視図である。
【図7】この発明の第4実施形態に係る光源ユニット8
の構成を示す図である。
【図8】この発明の第5実施形態に係る光源ユニット8
の構成を示す図である。
【図9】この発明の第6実施形態に係る光源ユニット8
の構成を示す図である。
【図10】平面発光型LD90を採用した光源ユニット
8の構成を示す図である。
【図11】GaN系LED素子1の斜視図である。
【符号の説明】
1 GaN系LED素子 2 LED素子 4 結像光学系 5 記録ヘッド 6 感光材料 7 記録ドラム 8 光源ユニット 36 櫛歯状位置決め部材 37 凹部 50 端面 52 配線基板 55、56 導電パターン 58 金属板 59 フレキシブル基板 60 配線基板 63 導電パターン 64 端面 67 導電パターン 68 配線基板 71、72 導電パターン 73 配線基板 75 端面 79 櫛歯状位置決め部材 80 端面 81 配線基板 82 端面 83 導電パターン 90 平面発光型LD

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の半導体発光素子から出射される
    光を利用して画像を記録する画像記録装置の光源であっ
    て、 その表面に導電パターンが形成された配線基板と、 前記配線基板の端面に列設された複数個の半導体発光素
    子と、 を備えたことを特徴とする画像記録装置の光源。
  2. 【請求項2】 複数個の半導体発光素子から出射される
    光を利用して画像を記録する画像記録装置の光源であっ
    て、 その表面に導電パターンが形成されその端面に複数個の
    半導体発光素子を列設された配線基板を、前記半導体発
    光素子の列設方向と直交する方向に複数個互いに平行に
    配設したことを特徴とする画像記録装置の光源。
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