JP2004230676A

JP2004230676A - 光プリンタヘッド及びその製造方法並びにタンデム画像形成装置

Info

Publication number: JP2004230676A
Application number: JP2003021203A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uchida; 信也内田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】タンデム型画像形成装置に用いられる光プリンタヘッドの改善。
【解決手段】直線状に配列した複数個の発光素子アレイチップと、これら発光素子アレイチップを時分割駆動する回路素子、及び発光素子のＯＮ、ＯＦＦ制御回路素子を実装した素子実装用基板をベースプレートに固定し、さらに上記発光素子アレイチップの上方に、これらと１対１に対応するように配設したレンズアレイを保持するレンズホルダーを配設するとともに、前記ベースプレートに発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと、この実装用認識マーカーから所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴とを、それぞれ２つ以上設けたことを特徴とする光プリンタヘッド及びその製造方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の光プリンタヘッドを使用するタンデム型カラープリンタなどに用いられる光プリンタヘッド及びその製造方法、さらに本発明の光プリンタヘッドを搭載したタンデム型画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式プリンタ等の露光手段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが用いられている。
【０００３】
従来技術における光プリンタヘッドの概略を図３と図４により説明する。
図３は光プリンタヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図４はその概略断面図である。
【０００４】
図３と図４に示す光プリンタヘッド２１において、複数個の発光素子アレイチップ２を一列状に搭載して成るヘッド基板１の上方に、レンズアレイ４が保持されているレンズホルダー５を、下方にベースプレート６を配設するとともに、これらヘッド基板１、レンズホルダー５及びベースプレート６を、複数個のクリップ７で一体的に保持した構造を有しており、前記発光素子アレイチップ２の上面に設けられている多数の発光素子３を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光された光をレンズアレイ４を介して外部に配される感光体（図示せず）に照射・結像させ、この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。
【０００５】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像等のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が記録される。
【０００６】
尚、前記ヘッド基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料により矩形状に形成されている事が一般的である。そして、このようなヘッド基板１の両端部に２つの基準穴１７が設けられ、レンズホルダー５の両端部に設けた２つの凸部１６を基準穴１７に貫通し、さらにベースプレート６の両端部に設けた２つの凹部１８に挿入することで、ヘッド基板１の位置が決められ、クリップ７の両端をレンズホルダー５の上面に係止させることによってベースプレート６、ヘッド基板１、レンズホルダー５を挟持し、これらを一体的に保持するようにしていた。
【０００７】
また、上述した構造を有する従来の光プリンタヘッド２１の組立方法としては、複数個の発光素子アレイチップ２をまずヘッド基板１上の位置基準を参照しながらヘッド基板１上に一列状に搭載した後、発光素子アレイチップ２が搭載されたヘッド基板１の基準穴１７にレンズアレイ４が保持されたレンズホルダー５の凸部１６を貫通し、続けてレンズホルダー５の凸部１６をベースプレート６の凹部１８に挿入した後、クリップ７を用いてベースプレート６、ヘッド基板１、レンズホルダー５を挟持するようになっていた。
【０００８】
【先行技術文献】
本発明の先行技術と一致する先行技術文献は見当たらない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光プリンタヘッド２１においては、発光素子アレイチップ２が搭載されたヘッド基板１の基準穴１７とベースプレート６の凹部１８にレンズアレイ４が保持されたレンズホルダー５の凸部１６を挿入して実装するため、発光素子アレイチップ２をヘッド基板１に搭載するときに発生する発光素子アレイチップ２の基板基準穴１７に対する位置ずれによる誤差とヘッド基板１、レンズホルダー５をベースプレート６に実装するときに発生するヘッド基板１上にある基板基準穴１７のベースプレート６の凹部１８に対する位置ずれによる誤差、いわゆる累積誤差が生じ、発光素子アレイチップ２とベースプレート６の実機取付基準ピン用タップ穴との位置関係が崩れ、図５に示す４個の光プリンタヘッドを一列に並べたタンデム方式のカラープリンタを構成するような場合において、４色のカラートナーを重ね合わせる際に位置ずれが生じ、良好なカラー画像が得られない欠点を有している。
【００１０】
本発明の目的は、上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は複数個の光プリンタヘッドを使用するタンデム型画像形成装置等の印画品質を上げることができる高性能の光プリンタヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、印画品質を高めたタンデム型画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光プリンタヘッドは、直線状に配列した複数個の発光素子アレイチップと、これら発光素子アレイチップを時分割駆動する回路素子、及び発光素子のＯＮ、ＯＦＦ制御回路素子を実装した素子実装用基板をベースプレートに固定し、さらに上記発光素子アレイチップの上方に、これらと１対１に対応するように配設したレンズアレイを保持するレンズホルダーを配設するとともに、前記ベースプレートに発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと、この実装用認識マーカーから所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴とを、それぞれ２つ以上設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によれば、前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと実機取付基準ピン用タップ穴との間隔の公差が±２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によれば、前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーが円柱状の貫通穴であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によれば、前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーの内径２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の光プリンタヘッドの製造方法は、複数個の発光素子アレイチップと複数個のレンズを１対１に対応するように配設した本発明の光プリンタヘッドを製造するに当たり、少なくとも、順次下記（１）及び（２）の各工程を経ることを特徴とする。
（１）前記素子実装用基板をベースプレート上に固定する。
（２）前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーを基準位置として認識して、素子実装用基板上に複数個の発光素子アレイチップを直線状に配列し工程せしめる。
【００１７】
【作用】
本発明の光プリンタヘッドによれば、上記構成のように、ベースプレートに発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと前記マーカーから所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴を２つ以上設け、ヘッド基板をベースプレートに固定した後に、ベースプレート上に設けられた発光素子アレイチップ実装用認識マーカーを基準位置として参照しながら、ヘッド基板に複数個の発光素子アレイチップを一列状に搭載したことで、前記発光素子アレイチップと実機取付基準ピン用タップ穴の位置関係を良好に設定することができる。従って、タンデム型カラープリンタ等複数の露光光源の位置を合わせて使用する用途において、感光体上に結像する位置のずれが小さくなり、色ずれやムラや歪みの少ない良好な画像を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光プリンタヘッドを図面により詳述する。
【００１９】
図１は本発明の光プリンタヘッドの分解斜視図、図２はその断面図である。
【００２０】
図１と図２に示す光プリンタヘッド２０において、ベースプレート６上にヘッド基板１が接着などの手段で固定されており、また、ヘッド基板１上に発光素子アレイチップ２（例えばＬＥＤアレイチップ）が搭載され、さらにレンズアレイ４（例えばセルフォックレンズアレイ、ロッドレンズアレイなど）を発光素子アレイチップ２の上方に保持するためのレンズホルダー５はクリップ７によってベースプレート６に固定されている。
【００２１】
前記発光素子アレイチップ２の上面に設けられている多数の発光素子３を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光された光をレンズアレイ４を介して外部に配される感光体（図示せず）に照射・結像させ、この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。
【００２２】
そして、タンデム型画像形成装置（例えばタンデム型カラープリンタ）等複数の露光光源位置を合わせて使用する用途において、それぞれの実機取付基準ピン用タップ穴を位置基準として実機に実装した４つの光プリンタヘッドが並列に並べられた状態でそれぞれ感光体に所定色の潜像を形成し、その後、現像等のプロセスを経てトナー像となり、この所定色のトナー像を同一の記録紙に重ねて写したことでカラー画像が出来上がる。
【００２３】
本発明の光プリンタヘッド２０によれば、ベースプレート６に発光素子アレイチップ２の実装用認識マーカー１０と前記マーカー１０から所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴１１がそれぞれ２つ以上設けられている。また、ヘッド基板１、レンズホルダー５をベースプレート６へより実装しやすくするために、この発光素子アレイチップ２の実装用認識マーカー１０と前記マーカー１０から所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴１１をそれぞれベースプレート６の両端部に設けるのが望ましい。
【００２４】
上述の実装用認識マーカー１０により、発光素子アレイチップ２が搭載される前のヘッド基板１を先にベースプレート６に接着などの手段で固定する工程（１）を実施してから、実装用認識マーカー１０を基準位置として認識しながら、ヘッド基板１に複数個の発光素子アレイチップ２を直線状に搭載する工程（２）を実施することで、従来技術における発光素子アレイチップ２とベースプレート６の実機取付基準ピン用タップ穴１１との間に生じていた累積誤差を減らすことができ、画質を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明の光プリンタヘッドによれば、発光素子アレイチップ２の実装用認識マーカー１０を円柱状の貫通穴にすることにより、画像認識で実装用認識マーカー１０の中心位置を容易に認識することができ、その中心位置を基準位置として使用できる。
【００２６】
さらに、一度に取り込める画像の大きさが画像認識装置の開口寸法などの制約を受け、２回以上の画像の取り込みでは、処理タクトがかかってしまうため、貫通穴の径はΦ２ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２７】
本発明者らが繰り返して実験した結果によると、ベースプレート６上の発光素子アレイチップ２の実装用認識マーカー１０と実機取付基準ピン用タップ穴１１との位置間隔の公差を±２０μｍ以下にしたことで、タンデム型カラープリンタの色ずれや、ムラや歪みなどの非常に少ない良好な画像を形成できることがわかった。
【００２８】
以下に本発明の光プリンタヘッドの各構成及び製造方法をより詳細に述べる。
【００２９】
ヘッド基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料により矩形状に形成されており、その上面に発光素子アレイチップ２、図示しない電極、発光素子アレイチップ２を時分割駆動する回路素子及び発光素子のＯＮ、ＯＦＦ制御回路素子等が実装され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００３０】
また、ヘッド基板１の両端部にそれぞれ、ヘッド基板１をベースプレート６に固定するとき使用する実装用の穴１７が設けられている。
【００３１】
尚、前記ヘッド基板１は、例えばガラス布基材エポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸・硬化させ、これを矩形状に切断することによって製作される。
【００３２】
また、前記ヘッド基板１の上面に搭載される複数個の発光素子アレイチップ２は、ヘッド基板１の長手方向（主走査方向）に一列状に配列されており、各発光素子アレイチップ２の上面には、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の密度で主走査方向に直線状に配列した多数の発光素子３が設けられている。
【００３３】
前記発光素子３としては、例えばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の化合物半導体を用いて形成された発光ダイオード等が好適に使用され、かかる発光ダイオードの内部にはｐｎ接合が設けられているため、図示しない電極等を介して電源電力が供給されると、ｐｎ接合付近で電子と正孔とが再結合し、発光素子３が所定の輝度で発光するようになっている。
【００３４】
尚、このような発光ダイオードを有する発光素子アレイチップ２は、従来周知の半導体製造技術、具体的には、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を採用し、上述の化合物半導体を単結晶シリコンウエハの上面にエピタキシャル成長させることによって形成され、得られた発光素子アレイチップ２をヘッド基板１の上面の所定位置に載置させた上、発光素子アレイチップ２上に設けられる図示しないパッドと対応する電極とを金属細線等で個々にボンディングすることにより発光素子アレイチップ２がヘッド基板１上に搭載される。
【００３５】
更に、前記ヘッド基板１の上方にはポリカーボネイトや液晶ポリマー等の樹脂から成るレンズホルダー５が、下方にはアルミニウムやＳＵＳ等の金属材料から成るベースプレート６が配設されている。
【００３６】
前記レンズホルダー５は、その上部にレンズアレイ４が挿着される帯状の開口部と、該開口部の両側に配され、クリップ７の一部で押圧される角部とを有しており、レンズホルダー５の下部領域をヘッド基板１の外周に沿ってヘッド基板１の上面に密着させることによりレンズアレイ４と発光素子アレイチップ２との間に密閉空間を形成している。
【００３７】
また、前記レンズホルダー５の開口部に挿着されるレンズアレイ４は、直線状、もしくは千鳥状に配列された多数の棒状レンズを一対の側板で挟持した構造を有しており、先に述べた発光素子の光をレンズアレイ４の上方に配設される感光体に等倍で照射・結像させる正立等倍型の光学系として機能する。
【００３８】
尚、前記レンズホルダー５は、例えば液晶ポリマー等のプラスチック材料から成る場合、従来周知の射出成形法にて所定形状に加工することによって製作され、得られたレンズホルダー５の開口部にレンズアレイ４を嵌挿し、両者を接着させることによりレンズアレイ４がレンズホルダー５に取着・固定される。
【００３９】
一方、前記ヘッド基板１の下方に配されるベースプレート６は、アルミニウムから成る場合、例えば、アルミニウムのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法等により所定形状に加工することによって製作される。
【００４０】
そして、このレンズホルダー５、ヘッド基板１及びベースプレート６は、主走査方向に沿って配列される複数個のクリップ７で一体的に保持される。
【００４１】
前記クリップ７は、例えば、ステンレス鋼等からなる金属製の板バネを板金加工することにより、底面部と該底面部の両端に立設される一対の側面部とを備えた断面略コ字状をなすように成形されている。
【００４２】
また前記クリップ７は、底面部や側面部の一部がレンズホルダー５の外表面及びベースプレート６の下面に配されるようにベースプレート６側より取着されており、かかるクリップ７の一部、具体的には側面部の両端域がベースプレート６の下面角部、レンズホルダー５の角部に対して押圧され、この状態でレンズホルダー５とべースプレート６とを挟持して、レンズホルダー５とベースプレート６を一体的に保持している。
【００４３】
かくして上述した光プリンタヘッドは、発光素子アレイチップ２の発光素子３を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させると共に、該発光された光をレンズアレイ４を介して外部に配される感光体に照射・結像させ、この感光体に所定の潜像を形成する事によって光プリンタヘッドとして機能する。
【００４４】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像等のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録し所定の印画が形成される。
【００４５】
図５は本発明の光プリンタヘッドを４つ搭載したタンデム型カラープリンタの簡略図を示す。入力側により送入された記録紙が４つの色の画像で順次印刷され、重ねられたことより、１枚のカラー像として出力側に出力される。
【００４６】
尚、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、改良等が可能である。
【００４７】
また、上述の形態においては、ＬＥＤヘッドを例にとって説明したが、それ以外の光プリンタヘッド、例えば、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等にも本発明は適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、ヘッド基板をベースプレートに接着した後に、ベースプレート上に設けられた２つ以上の発光素子アレイ実装用認識マーカーを基準位置として認識しながら、ヘッド基板に複数個の発光素子アレイチップを一列状に搭載する事により、前記発光素子アレイチップとベースプレートの実機取付基準ピン用タップ穴との位置精度を良好に設定することができ、タンデム型画像形成装置等複数の露光光源の位置を合わせて使用する用途において、感光体上に結像する位置のずれが小さくなり、色ずれやムラや歪みの少ない良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【図３】従来技術における光プリンタヘッドの分解斜視図である。
【図４】従来技術における光プリンタヘッドの断面図である。
【図５】本発明の光プリンタヘッドを搭載したタンデムが画像形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１・・・ヘッド基板
２・・・発光素子アレイチップ
４・・・レンズアレイ
５・・・レンズホルダー
６・・・ベースプレート
７・・・クリップ
１０・・・発光素子アレイチップ実装用基準マーカー
１１・・・実機取付基準ピン用タップ穴

Claims

直線状に配列した複数個の発光素子アレイチップと、これら発光素子アレイチップを時分割駆動する回路素子、及び発光素子のＯＮ、ＯＦＦ制御回路素子を実装した素子実装用基板をベースプレートに固定し、さらに上記発光素子アレイチップの上方に、これらと１対１に対応するように配設したレンズアレイを保持するレンズホルダーを配設するとともに、前記ベースプレートに発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと、この実装用認識マーカーから所定の間隔に規定した部位に設けた実機取付基準ピン用タップ穴とを、それぞれ２つ以上設けたことを特徴とする光プリンタヘッド。
前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーと実機取付基準ピン用タップ穴との間隔の公差が±２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光プリンタヘッド。
前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーが円柱状の貫通穴であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光プリンタヘッド。
前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーの内径２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の光プリンタヘッド。
請求項１記載の光プリンタヘッドの製造方法において、少なくとも、順次下記（１）及び（２）の各工程を経ることを特徴とする光プリンタヘッドの製造方法。
（１）前記素子実装用基板をベースプレート上に固定する。
（２）前記発光素子アレイチップの実装用認識マーカーを基準位置として認識して、素子実装用基板上に複数個の発光素子アレイチップを直線状に配列し工程せしめる。
請求項１から４までのいずれか記載の光プリンタヘッドを複数個搭載したことを特徴とするタンデム型画像形成装置。