JP2004148698A

JP2004148698A - Ｌｅｄプリントヘッド

Info

Publication number: JP2004148698A
Application number: JP2002317102A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kondo; 昭一近藤
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】ＬＥＤが直線的に配設されたＬＥＤモジュール基板を有するＬＥＤプリントヘッドに関し、変形量の少ない放熱部材を備えることによって、良好な印字性能を得ることができるとともに、充分な放熱効果を有するＬＥＤプリントヘッドを提供する。
【解決手段】所定の配線パターンが施された絶縁基板２Ａ上に、直線状に実装される複数のＬＥＤアレイ２ＢとこのＬＥＤアレイ２Ｂに対する駆動用半導体２Ｃとを搭載したＬＥＤモジュール基板２と、ＬＥＤモジュール基板２を配設するための基板配設面３Ａを有する中空形状の放熱部材３とを備えてなる。また、放熱部材３は、ＬＥＤモジュール基板２が配設される基板配設面３Ａとは別の箇所に、電子部品６Ａを搭載した回路基板６を固定支持してなるとともに、回路基板６とＬＥＤモジュール基板２とが電気的に接続されてなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光プリンタに備えられ、ＬＥＤアレイ（発光ダイオードアレイ）が直線的に配設されたＬＥＤモジュール基板を有するＬＥＤプリントヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤ光源は、高出力，高速応答，高密度化が可能であることから光プリンタの光学記録ヘッドとして利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、最近のＯＡ機器の発展，多様化が進み、光プリンタ装置においても使いやすさと小型化が要求されており、前記光プリンタ装置の光学記録ヘッドであるＬＥＤプリントヘッドにも同様なことが要求されている。したがって、ＬＥＤプリントヘッドの開発に際しては、性能面と同時に小型化などの面からの検討が必要である。
【０００４】
また、ＬＥＤを用いた発光素子アセンブリは、特許文献１に開示されるようなものがある。これは所定の配線パターンが施され、共通電極（導体）上にアレイ状の複数ＬＥＤ素子から形成されるＬＥＤアレイ及び前記ＬＥＤアレイを駆動させるための駆動回路としての駆動ドライバＩＣ（駆動用半導体）等を搭載したＬＥＤモジュール基板を複数用意し、前記ＬＥＤアレイが前記ＬＥＤモジュール基板の整列方向に対し一直線状に並ぶようにＬＥＤモジュール基板を長尺の放熱部材上に連設させて、所定の発光領域を有したＬＥＤプリントヘッドを得るものである。
【０００５】
【特許文献１】
特公平３−４２１８８号公報に開示
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような、ＬＥＤプリントヘッドを用いる場合、高密度に配設されたＬＥＤが配設されてなる複数のＬＥＤアレイの発する熱によってＬＥＤモジュール基板を構成する各部品が熱膨張して、前記ＬＥＤアレイの直線実装精度が損なわれたり、前記ＬＥＤアレイから光の照射対象となる感光体までの距離や照射角度が変化することにより、光学的な精度が損なわれ、印字品質に支障をきたす可能性があり問題となっていた。
【０００７】
また、放熱部材は、各部品を固定するための機構部の中心部材となるため、特にＬＥＤモジュール基板の取り付け固定精度が要求されている。しかしながら、ＬＥＤプリントヘッドのプリンタ装置への取り付け構造上、長さ方向に対して両端部分が支持されるため放熱部材等の重量による撓みは避けられず、前記ＬＥＤアレイの発光面から前記感光体までの距離や照射角度が変化してしまい、印字性能に影響を与えるといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上述の問題点に着目してなされたものであり、変形量の少ない放熱部材を備えることによって、良好な印字性能を得ることができるとともに、充分な放熱効果を有するＬＥＤプリントヘッドを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤプリントヘッドは、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、所定の配線パターンが施された絶縁基板上に、直線状に実装されるＬＥＤアレイと前記ＬＥＤアレイに対する駆動用半導体とを搭載したＬＥＤモジュール基板と、前記ＬＥＤモジュール基板を配設するための基板配設部を有する中空形状の放熱部材とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載したように、請求項１に記載のＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記基板配設部は、複数の前記ＬＥＤモジュール基板を配設することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載したように、請求項１または請求項２に記載のＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記放熱部材は、前記ＬＥＤモジュール基板が配設される前記基板配設部とは別の箇所に、電子部品を搭載した回路基板を配設するための他の基板配設部を備え、前記回路基板と前記ＬＥＤモジュール基板とが電気的に接続されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載したように、請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記ＬＥＤアレイに対向して設けられ、前記ＬＥＤアレイから発する光を透過するレンズアレイと、前記レンズアレイを前記放熱部材に対して固定支持する支持体と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５に記載したように、請求項４に記載のＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記支持体は、前記放熱部材と同じ材質にて形成されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６に記載したように、請求項５に記載のＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記支持体は、前記ＬＥＤモジュール基板に接するように配設してなることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
【００１６】
図１，２において、ＬＥＤプリントヘッド１は、ＬＥＤモジュール基板２と、放熱部材３と、レンズアレイ４と、レンズホルダ（支持体）５と、回路基板６とから主に構成され、感光体（一部を図１に示す）Ａに発光像を照射するものである。
【００１７】
ＬＥＤモジュール基板２は、絶縁基板２Ａ上にＬＥＤアレイ２Ｂや駆動用半導体２Ｃを搭載するものであり、同様のものが複数用意される。絶縁基板２Ａは、低熱膨張係数のガラスエポキシ樹脂材あるいは放熱性の良好な多孔質セラミック材にてなる基板が用いらる。また、絶縁基板２Ａは、その表面に導体がパターン形成させており、裏面にシリコーン系樹脂の印刷がなされている。ＬＥＤアレイ２Ｂは、複数のＬＥＤ素子がアレイ状に形成されてなる（直線状に形成されてなる）ものを適応することができ、発光部が感光体Ａ側に対向するように、絶縁基板の表面にＡｇエポキシ接着剤を用いて直線状に取り付けられる。駆動用半導体２Ｃは、ＬＥＤアレイ２Ｂの各ＬＥＤ素子を駆動させるための駆動回路であり、絶縁基板２Ａに取り付けられた各ＬＥＤアレイ２Ｂの列に沿うようにしてＡｇエポキシ接着剤によって連設される。ＬＥＤアレイ２Ｂと駆動用半導体２Ｃとは、図示しない金等の導電性材料によって電気的にワイヤ接続される。
【００１８】
また、ＬＥＤモジュール基板２は、絶縁基板２Ａの一端に設けられるコネクタ２Ｄを介して、回路基板６と電気的に接続されている。また、各ＬＥＤモジュール基板２には、レンズアレイ３を備えたレンズホルダ４に対する位置決め用の孔部２Ｅが絶縁基板２Ａの長手方向の所定個所に少なくとも２個所ずつ設けられる。
【００１９】
放熱部材３は、軽量でかつ熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材が用いられ、押し出し成形によって中空形状に形成される。また、放熱部材３は、ＬＥＤモジュール基板２を固定配設するための基板配設面（基板配設部）３Ａと、回路基板６を固定配設するための支持部（他の基板配設部）３Ｂとが設けられている。基板配設面３Ａは、平滑な面にてなり、所定箇所にはＬＥＤモジュール基板２の孔部２Ｅに対応した位置に設けられる螺着部３Ｃが形成されている。支持部３Ｂは、基板配設面３Ａと別の面側に設けられ、ＬＥＤモジュール基板２のコネクタ２Ｄ側に回路基板６を固定支持するための凹部３Ｄと平面３Ｅとから構成される。回路基板６を組み付ける際には、回路基板６の一辺が凹部３Ｄに挿入された後、平面３Ｅ箇所で図示しないボルトによって固定することができる。
【００２０】
レンズアレイ４は、ＬＥＤアレイ２Ｂから照射される光を調整して均質な解像力と光量を得るためのもので、屈折率分布型レンズを多数配列してなるセルフォックレンズアレイが適応される。また、レンズアレイ４は、照射対象となる感光体Ａに対向する各ＬＥＤアレイ２Ｂの配設位置に対応して設けられている。
【００２１】
レンズホルダ５は、レンズアレイ４とＬＥＤアレイ２Ｂとの所定の間隔を保持するためのものであり、レンズアレイ４を接着剤にて固定保持するとともに、絶縁基板２Ａに当接して固定支持される。また、レンズホルダ５には、ＬＥＤモジュール基板２の孔部２Ｅおよび放熱部材３の螺着部３Ｃに対応して設けられる孔部５Ｂが備えられている。レンズホルダ５を組み付ける際には、ボルト５Ａがレンズホルダ５の孔部５Ｂおよび絶縁基板２Ａの孔部２Ｅを貫通し、放熱部材３の螺着部３Ｃに螺着されることによって、ＬＥＤモジュール基板２と、放熱部材３と、レンズアレイ４とが位置決めされた状態で配設される。
【００２２】
また、レンズホルダ５は、絶縁基板２Ａを放熱部材３との間に挟み込むようにして固定支持されることにより、絶縁基板２Ａの裏面に印刷されたシリコーン系樹脂が圧着されて弾性変形し、絶縁基板２Ａと放熱部材３とを接触面積を広く確保した状態にて配設できる。したがって、ＬＥＤモジュール基板２と放熱部材３との間において良好な熱伝達が行われることになる。また、レンズホルダ４は、熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材にて形成され、ＬＥＤモジュール基板２から発せられる熱を伝達し、ＬＥＤプリントヘッド１の外部雰囲気へ放熱する効果もある。
【００２３】
回路基板６は、外部入力用インタフェース回路を備える基板であり、コンデンサやインタフェース用半導体等の電子部品６Ａと、ＬＥＤモジュール基板２や図示しない外部装置に対して電気的に接続するためのコネクタ部６Ｂを搭載するものである。
【００２４】
また、ＬＥＤプリントヘッド１は、カバー７が設けられ、放熱部材３にボルト７Ａによって固定される。カバー７は、レンズアレイ４の側面にシリコーン樹脂材を用いて密閉状態にして設けられ、ＬＥＤアレイ２Ｂに対して機密性を確保するものである。また、カバー７は熱伝導率の高いアルミニウム等の金属にて形成され、ＬＥＤモジュール基板２から発せられる熱を伝達し、ＬＥＤプリントヘッド１の外部雰囲気へ放熱する効果もある。
【００２５】
上述した構成により、光プリンタ装置に適応可能なＬＥＤプリントヘッド１を得ることができる。また、光プリンタ装置に搭載する際には、感光体Ａ面とＬＥＤアレイ２Ｂの発光面とが所定距離を保つようにギャップローラなる部材（図示しない）が設けられるとともに、ＬＥＤプリントヘッド１の両端部分が光プリンタ装置に対して支持されている。
【００２６】
かかるＬＥＤプリントヘッド１は、所定の配線パターンが施された絶縁基板２Ａ上に、直線状に実装される複数のＬＥＤアレイ２ＢとこのＬＥＤアレイ２Ｂに対する駆動用半導体２Ｃとを搭載したＬＥＤモジュール基板２と、ＬＥＤモジュール基板２を配設するための基板配設面３Ａを有する中空形状の放熱部材３とを備えてなることによって、中空形状で従来よりも軽量な放熱部材３となるため、両端で支持した際に撓んでしまうことを抑えることができる。したがって、放熱部材３に対して各部品の取り付け固定精度が良好で安定した状態にて配設されるため、ＬＥＤプリントヘッド１全体としても、変形量の少ないものとなる。このためＬＥＤアレイ２Ｂの発光面から感光体までの距離や照射角度が変化しにくい状態で構成できるため、良好な印字性能を安定して提供することができる。
【００２７】
また、中空形状の放熱部材３を用いることによって、ねじれや歪みが生じにくい剛性の高い形状を得ることができるだけでなく、表面積の大きな形状となるため、ＬＥＤモジュール基板２から発する熱に対する充分な放熱効果を得ることができる。
【００２８】
また、放熱部材３に複数のＬＥＤモジュール基板２を配設する長尺なＬＥＤモジュール基板２に適応した場合、軽量で剛性の高い形状の放熱部材３の基板配設面３Ａにおいて、ねじれや歪みが生じにくい安定した平滑面を得ることができる。したがって、精度よく放熱部材３上に各ＬＥＤモジュール基板２を整列配置することができ、良好なＬＥＤアレイ２Ｂの直線実装精度を得ることができるため、良好な印字性能を安定して提供することができる。
【００２９】
また、放熱部材３は、ＬＥＤモジュール基板２が配設される基板配設面３Ａとは別の箇所に、電子部品６Ａを搭載した回路基板６を配設するための支持部６Ｂを備え、回路基板６とＬＥＤモジュール基板２とが電気的に接続されてなることによって、ＬＥＤアレイ２Ｂを搭載したＬＥＤモジュール基板２を最小の形状に抑えることができ、熱膨張による大きな変形を防止することができる。また、機密性の必要なＬＥＤアレイ２Ｂを搭載したＬＥＤモジュール基板２と、外部入力を行うための開放したコネクタ部６Ｂを搭載した回路基板６とを区分けすることができるため、外部機器との接続を容易なものとする。
【００３０】
また、複数のＬＥＤアレイ２Ｂに対向して設けられ、このＬＥＤアレイ２Ｂから発する光を透過するレンズアレイ４と、レンズアレイ４を放熱部材３に対して固定支持するレンズホルダ５と、を備えてなり、レンズホルダ５は、放熱部材３と同じアルミニウム等の金属材にて形成されてなることによって、放熱部材３のみならずレンズホルダ５においても放熱効果を得ることができる。また、レンズホルダ５を、ＬＥＤモジュール基板２に接するように配設することによって、ＬＥＤモジュール基板２が発する熱を効率よく放熱することができる。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態では、中空形状の放熱部材３を備えることによって、表面積の大きな放熱部材３を得ることができたが、放熱部材３の表面の所定箇所に細かな凹凸形状を形成することによって、外部雰囲気と接触するためのより大きな表面積を得ることができ、さらに放熱効果を高めることができる。
【００３２】
また、放熱部材３に通気用の孔を複数形成し、中空部分の空気を通気させることによって、さらに放熱効果を高めることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、ＬＥＤが直線的に配設されたＬＥＤモジュール基板を有するＬＥＤプリントヘッドに関し、変形量の少ない放熱部材を備えることによって、良好な印字性能を得ることができるとともに、充分な放熱効果を有するＬＥＤプリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すＬＥＤプリントヘッドの要部断面図。
【図２】同上ＬＥＤプリントヘッドの要部斜視図。
【符号の説明】
１ＬＥＤプリントヘッド
２ＬＥＤモジュール基板
２Ａ絶縁基板
２ＢＬＥＤアレイ
２Ｃ駆動用半導体
３放熱部材
３Ａ基板配設面（基板配設部）
３Ｂ支持部（他の基板配設部）
４レンズアレイ
５レンズホルダ（支持体）
６回路基板

Claims

所定の配線パターンが施された絶縁基板上に、直線状に実装されるＬＥＤアレイと前記ＬＥＤアレイに対する駆動用半導体とを搭載したＬＥＤモジュール基板と、
前記ＬＥＤモジュール基板を配設するための基板配設部を有する中空形状の放熱部材とを備えてなることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
前記基板配設部は、複数の前記ＬＥＤモジュール基板を配設することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤプリントヘッド。
前記放熱部材は、前記ＬＥＤモジュール基板が配設される前記基板配設部とは別の箇所に、電子部品を搭載した回路基板を配設するための他の基板配設部を備え、前記回路基板と前記ＬＥＤモジュール基板とが電気的に接続されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤプリントヘッド。
前記ＬＥＤアレイに対向して設けられ、前記ＬＥＤアレイから発する光を透過するレンズアレイと、前記レンズアレイを前記放熱部材に対して固定支持する支持体と、を備えてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤプリントヘッド。
前記支持体は、前記放熱部材と同じ材質にて形成されてなることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤプリントヘッド。
前記支持体は、前記ＬＥＤモジュール基板に接するように配設してなることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤプリントヘッド。