JP2005014321A - 光プリンタヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】画像データに対応した所定の画像を得ることが可能で、生産性に優れ、環境温度変化に対しても高信頼性の光プリンタヘッドを提供する。
【解決手段】ベースプレート1上に多数の回路導体2を設け、これらの上に絶縁層3を被覆してなる回路基板上に発光素子アレイチップ5を搭載し、回路導体2を接続パッド6に電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、ベースプレート1の上面に発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11を形成するとともにこの凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に接着剤8を充填し、回路導体2の一端と接続パッド6とを他の回路導体9により電気的に接続せしめるとともに、凹部11を、発光素子アレイチップ5が配置された第1の凹部11aと、その両側に連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなるものとする。
【選択図】 図1
【解決手段】ベースプレート1上に多数の回路導体2を設け、これらの上に絶縁層3を被覆してなる回路基板上に発光素子アレイチップ5を搭載し、回路導体2を接続パッド6に電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、ベースプレート1の上面に発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11を形成するとともにこの凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に接着剤8を充填し、回路導体2の一端と接続パッド6とを他の回路導体9により電気的に接続せしめるとともに、凹部11を、発光素子アレイチップ5が配置された第1の凹部11aと、その両側に連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなるものとする。
【選択図】 図1
Description
【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光書込み手段として用いられる光プリンタヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真プリンタ等の光書込み手段として、LEDアレイヘッドに代表される光プリンタヘッドが用いられている。
【0003】
かかる従来の光プリンタヘッドとしては、例えば図3に断面図で示す如く、多数の回路導体22が所定パターンに被着されている回路基板21の上面に、多数の発光素子27および多数の接続パッド33を有する複数個の発光素子アレイチップ35を全ての発光素子27が直線状に配列されるようにして一列に並べて搭載し、各発光素子アレイチップ25の接続パッド33とこの接続パッド33に対応する回路導体22とをボンディングワイヤ34等で電気的に接続した構造のものが知られている。これによれば、外部からの画像データに基づいて発光素子27を個々に選択的に発光させるとともに、この発光した光を図示しないロッドレンズアレイ等の光学系を介して外部の感光体に照射して結像させ、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。
【0004】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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し定着することによって記録紙に所定の印画が形成される。
【0005】
しかしながら、上述した従来の光プリンタヘッドを例えばA3サイズ,600dpi(dot per inch)の製品仕様にて構成した場合には、接続パッド33と回路導体22との接続箇所は約15000箇所にも及び、両者は約15000本もの多数のボンディングワイヤ34で個々に接続されることとなる。それゆえ、これらのボンディングワイヤ34を従来周知のワイヤボンディング法によってボンディングすると、その接続作業には極めて長時間を要するため、光プリンタヘッドの生産性の向上を図ることができないという問題点があった。
【0006】
また、上述した従来の光プリンタヘッドによれば、ボンディングワイヤ34を発光素子アレイチップ25の接続パッド33に接続するためには、ボンディングワイヤ34のボール状のネイルヘッドを接続させるが、そのためには接続パッド33の大きさが80μm×80μm以上必要であるので、発光素子アレイチップ25の小型化が図れず、1枚のウエハ基板から多数個のチップを作製する際の取り数が少ないものとなってしまうため、多数の発光素子アレイチップ25を使用する光プリンタヘッドの低価格化が図れないという問題点もあった。
【0007】
そこで、これらの問題点を解決するために、ワイヤボンディングを使わない、一括配線型の光プリンタヘッドが提案されている。
【0008】
このような一括配線型の光プリンタヘッドについて、本願出願人は、特願2002−167044号において新規な構成を提案している。その内容について、図4に示す断面図を用いて説明する。
【0009】
図4において、41は回路基板のベースプレート、42は回路導体、43は絶縁層、44は接着剤、45は発光素子アレイチップである。また、46は発光素子アレイチップ45の接続パッド、47は発光素子、48は他の接着剤、49は回路導体42と発光素子アレイチップ45の接続パッド46とを電気的に接続する回路導体である第2の回路導体、50は保護膜である。図4に示す光プリンタヘッドによれば、ベースプレート41の上面に発光素子アレイチップ45が埋設される凹部51を形成し、この凹部51の底部に発光素子アレイチップ45を接着剤44により固定し、さらに凹部51の内面と発光素子アレイチップ45の側面との間隙に他の接着剤48を充填し、ベースプレート41の絶縁層43の上面および他の接着剤48の上面を介して、絶縁層43の開口部43aより露出した回路導体42上から発光素子アレイチップ45の接続パッド46上まで第2の回路導体49により電気的に接続し、第2の回路導体49の上面に保護膜50を形成している。これにより、第2の回路導体49をパターン形成する際に、これらを発光素子アレイチップ45の接続パッド46に対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比べ、接続作業に要する時間を短縮するものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような一括配線型の光プリンタヘッドにおいても、凹部51に充填される他の接着剤48の熱膨張率が、通常は発光素子アレイチップ45およびベースプレート41の熱膨張率よりも大きいため、環境温度の変化が生じると、発光素子アレイチップ45およびベースプレート41に対する他の接着剤48との寸法差が大きくなってしまい、その結果、第2の回路導体49に高い応力が発生して、場合によっては破断することがあるという、改善が望まれる問題点があった。
【0011】
本発明は上記のような問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、画像データに対応した所定の画像が得られ、しかも、生産性に優れ、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもった光プリンタヘッド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、ベースプレート上に多数の回路導体を設け、これら多数の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記ベースプレートの上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、前記回路導体の一端を前記回路基板の上面より前記絶縁層上および前記接着剤上を介して前記発光素子アレイチップの前記接続パッド上まで延在させた他の回路導体を形成して前記接続パッドに電気的に接続せしめるとともに、前記凹部は、前記発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、前記発光素子アレイチップの側面と前記回路導体との間に前記第1の凹部に連続して形成された、この第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記第2の凹部となる浅い溝と、その中央部に形成された前記第1の凹部となる深い溝とからなることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記発光素子アレイチップが埋設される凹所に、前記発光素子アレイチップの両側に前記凹所の深さおよび前記発光素子アレイチップの高さより低い段差形成部材をそれぞれ配置することによって、この段差形成部材間に形成された前記第1の凹部と、前記段差形成部材上に形成された前記第2の凹部とからなることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の光プリンタヘッドによれば、回路基板のベースプレートの上面に発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、ベースプレートの上面に設けられる回路導体の一端を、例えば絶縁層に形成した開口部より露出した状態でもって、絶縁層上および接着剤上を介して発光素子アレイチップの接続パッド上まで延在させることにより、回路導体を対応する接続パッドに電気的に接続せしめるようにしたことから、回路導体をパターン形成する際に、コレラを発光素子アレイチップの接続パッドに対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比して接続作業に要する時間を大幅に短縮して、光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。また、それとともに、その発光素子アレイチップが埋設される凹部を、発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、その発光素子アレイチップの側面と回路導体との間に第1の凹部に連続して形成された、第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなるものとしたことから、ベースプレートに形成する凹部の形状に関し、発光素子アレイチップの側方に位置する第2の凹部の深さを、発光素子アレイチップの搭載位置である第1の凹部の深さに比較して浅くすることで、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光プリンタヘッドを図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図であり、また、図2は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【0017】
図1および図2において同様の箇所には同じ符号を付してあり、1は回路基板のベースプレート、2は回路導体、3は絶縁層、4は固定用接着剤、5は発光素子アレイチップである。また、11はベースプレート1の上面に形成された、発光素子アレイチップ5を埋設するための凹部である。
【0018】
なお、固定用接着剤4は、発光素子アレイチップ5を凹部11の底部に対し固定するものである。
【0019】
この固定用接着剤4として使用できるものは、硬化方式別の材料名にて、熱硬化性樹脂,光硬化性樹脂,光・熱併用硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂がある。また、成分別の材料名にて、エポキシ樹脂,フィラー入りエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂,アクリレート樹脂,フェノール樹脂,シリコーン樹脂等がある。
【0020】
さらにまた、6は発光素子アレイチップ5の上面の接続パッド、7は発光素子、8は凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間に充填された接着剤、9は回路導体2と発光素子アレイチップ5の接続パッド6とを電気的に接続する他の回路導体である第2の回路導体、10は保護膜である。
【0021】
ベースプレート1は、絶縁性の基板であり、例えばガラス布基材エポキシ樹脂等から成る。
【0022】
このベースプレート1の上面には、発光素子アレイチップ5上の発光素子7に電源電力を供給するための給電配線として機能する回路導体2が形成される。この回路導体2は、例えば銅等の金属により形成される。
【0023】
次に、この回路導体2と後に形成される第2の回路導体9とを絶縁し、さらに回路導体2の腐食を抑制するための絶縁層3を、回路導体2を覆うように形成するとともに、その一部に所望の回路導体2を露出させるための開口部3aを形成する。
【0024】
このような絶縁層3は、例えばエポキシ樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂等から成る。
【0025】
次に、この絶縁層3の開口部3aに露出している回路導体2に対し、その表面にニッケルおよび金等の金属層2aを形成する。
【0026】
このような金属層2aを形成することにより、回路導体2の腐食を防止することができるとともに、第2の回路導体9との電気的な接続を良好なものとすることができる。
【0027】
そして、ベースプレート1の上面中央部には発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11が形成されており、この凹部11は、発光素子アレイチップ5が配置された第1の凹部11aと、発光素子アレイチップ5の側面と回路導体2との間に第1の凹部11aに連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなる。このような凹部11としては、発光素子アレイチップ5と固定用接着剤4との各厚みを加えた厚みp(図示せず)に対応する深さに、すなわちp±0.1mm程度の深さになるように第1の凹部11aが形成されている。また、第1の凹部11aの側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隔は、狭いほど環境温度の変化に対する信頼性が向上するが、発光素子アレイチップ5を問題なく設置できる観点から10μm程度以上を確保できればよい。
【0028】
このようにして、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とがほぼ同じ高さになるように第1の凹部11aの深さを決定して第1の凹部11aを形成した後、第1の凹部11aの両側の発光素子アレイチップ5の側面と回路導体2との間に、第1の凹部11aに連続して、第1の凹部11aよりも浅い深さで第2の凹部11bを形成する。この第2の凹部11bは、その深さが浅い程、環境温度変化に対する光プリンタヘッドの信頼性は向上することとなるが、接着剤8を均一に充填するためには、深さを50μm程度以上とすることが好ましい。また、第2の凹部11bの幅(第2の凹部11bの底面の幅)は、狭すぎると接着剤8の上面形状が水平でなくなり、第2の回路導体9を配線するのが容易でなくなるため、少なくとも500μm以上を確保することが好ましい。
【0029】
このような凹部11が形成されたベースプレート1は、その上面に回路導体2等が形成され、また、凹部11内に発光素子アレイチップ5が、その底面が第1の凹部11aの底部に固定用接着剤4で固定されるとともに、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間、すなわち発光素子アレイチップ5の側面と第1の凹部11aの側面との間および第2の凹部11b内が接着剤8で充填されることによって固定され、これらを支持する支持母材として機能する。
【0030】
このような凹部11は、ベースプレート1がガラス布基材エポキシ樹脂から成る場合であれば、ガラス繊維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させて硬化させ、これを所定形状に切断して外形加工することにより得られたベースプレート1の上面に、例えばダイサー等を用いて所定の幅のブレードによりハーフダイシングすることによって、第2の凹部11bとなる浅い溝と、その中央部に第1の凹部11aとなる深い溝とを形成することによって形成される。このように、第1および第2の凹部11a・11bを、ベースプレート1の上面に浅い溝と深い溝とを形成することによって形成するようにすると、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤8の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、第2の回路導体9に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0031】
なお、第1および第2の凹部11a・11bからなる凹部11は、ベースプレート1の上面に第1および第2の凹部11a・11bに対応した形状の金型をプレスすることによって形成してもよい。
【0032】
凹部1aに埋設される発光素子アレイチップ5は、その上面に多数の発光素子7とこれら発光素子7に電気的に接続されている接続パッド6とを有しており、凹部11の第1の凹部11aの底面と発光素子アレイチップ5の底面との間に固定用接着剤4を介在させて第1の凹部11a内の所定位置に固定されるとともに、その側面と凹部11の内面との間に接着剤8が充填されて固定されている。
【0033】
そして、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間に接着剤8を充填することにより、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とを、例えば±0.1mm以内で良好に平坦化することができる。
【0034】
発光素子アレイチップ5の上面に設けられている多数の発光素子7は、例えば600dpiの密度で主走査方向に直線状に配列されており、この発光素子7は、AlGaAsやGaAsP等から成るp型半導体とn型半導体とを積層して両者をpn接合させた構造を有しているため、接続パッド6に電気的に接続される第2の回路導体9および回路導体2等を介して外部からの電源電力が印加されると、発光素子7のp型半導体中に電子が、n型半導体中に正孔がそれぞれ注入され、これらをpn接合部付近で再結合させてこの結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって、発光素子7が所定の波長および輝度で発光する。 なお、発光素子アレイチップ5は、従来周知の半導体製造技術、具体的にはMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等を採用し、上述の化合物半導体を単結晶のGaAsやSi等から成る基板の上面にエピタキシャル成長させて発光素子7を形成した後、従来周知の薄膜形成技術により接続パッド6等を所定パターンに被着させることにより製作される。
【0035】
また、得られた発光素子アレイチップ5をベースプレート1の凹部11の第1の凹部11a内への固定は、まず発光素子アレイチップ5を、第1の凹部11aの底部に固定用接着剤4を用いて固定した後、第1の凹部11aおよび第2の凹部11bと発光素子アレイチップ5の側面との間隙にディスペンサや印刷機等を用いてエポキシ樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂,シリコーン樹脂等を主成分とする接着剤8を充填し、これを約150℃の温度で重合・硬化させることによって行なわれる。
【0036】
このとき、接着剤8をディスペンサにより充填する場合であれば、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙の形状に合わせてディスペンサからの接着剤8の吐出量を制御し、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とが同一平面をなすようにその間隙に接着剤8を充填する。また、接着剤8の吐出量は、ディスペンサの吐出圧力あるいはディスペンサと凹部11との相対走査速度を変化させることにより変化させる。また、印刷機により接着剤8を充填する場合であれば、スクリーン印刷法等により、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に接着剤8を埋め込むことにより充填すればよい。
【0037】
これによって、発光素子アレイチップ5の上面,ベースプレート1の上面および接着剤8の上面8aはほぼ同一平面内に配置されることとなる。ここで、接着剤8の中には、その熱膨張係数を発光素子アレイチップ5やベースプレート1の熱膨張係数に近づけるために、シリカやアルミナ等の無機質フィラーが所定量(例えば40質量%〜90質量%)添加しておくとよく、また、接着剤8の粘度は、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙の奥深くまで良好に浸透し、発光素子アレイチップ5の上面およびベースプレート1の上面ににじまないように、例えば1P(ポアズ)〜100Pに調整されていることが好ましい。
【0038】
絶縁層3上に形成した第2の回路導体9は、先に述べた発光素子アレイチップ5の発光素子7に電源電力を供給するための給電配線として機能するものであり、アルミニウム,銅,金,ニッケル等の金属あるいは銀,銅等のフィラーが含まれた導電性樹脂により形成され、その一端側はベースプレート1上の回路導体2に接続され、他端側は接着剤8上を介して発光素子アレイチップ5の接続パッド6上まで延在され、この延在部で対応する接続パッド6と電気的に接続されている。
【0039】
次に、発光素子7の周辺に開口部10aを設けた状態で、第2の回路導体9の腐食やマイグレーションを抑制するための保護膜10を形成する。
【0040】
以上のような工程を経ることで、多数の第2の回路導体9は絶縁層3および発光素子アレイチップ5の上面に直接被着させてあるため、光プリンタヘッドの使用時等に外部からの振動や衝撃が印加されても、隣り合う第2の回路導体9同士が短絡するといった不具合が発生することはなく、光プリンタヘッドの信頼性を向上させることができる。また、接続パッド6上まで延在させた第2の回路導体9はその全体が導体層として形成されていることから、発光素子アレイチップ5上には従来のボンディングワイヤのネイルヘッドのような光を反射する大きな物体が存在することがないので、解像度が低下するようなこともない。
【0041】
また、発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11を、発光素子アレイチップ5が配置される第1の凹部11aと、発光素子アレイチップ5の側面とベースプレート1の上面の回路導体2との間に第1の凹部11aに連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなるものとしたことから、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤8の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、第2の回路導体9に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0042】
かくして、使用に際して反射光等の不要な光が外部の感光体に照射されて改造度が低下したり不要な潜像が形成されたりするのを有効に防止することができ、画像データに対応した良好な画像を得ることができるとともに、環境温度の変化に対しても高い信頼性を有する本発明の光プリンタヘッドを得ることができた。
【0043】
なお、第2の回路導体9は、めっき法や薄膜形成法,印刷法,例えばスクリーン印刷法等を採用して、前述の導電材料を絶縁層3の開口部3aに露出した回路導体2,絶縁層3および接続パッド6の上面に、例えば10μm〜20μmの厚みに被着させ、所定のパターンで形成される。このとき、絶縁層3の開口部3aの底部と絶縁層3の上面との段差が大きいため、まず絶縁層3の開口部3aのみに選択的に第2の回路導体9を埋め込み、次いで所定の配線パターンの第2の回路導体9を被着することにより形成してもよい。
【0044】
このような第2の回路導体9は、それ自体をパターン形成する際に、発光素子アレイチップ5の上面に設けた多数の接続パッド6に対しても同様に、かつ一括的に接続されるため、従来のようにこれらをワイヤボンディング等で接続する場合に比べて、接続作業に要する時間を大幅に短縮して光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。
【0045】
また、第2の回路導体9と発光素子アレイチップ5の上面に設けた接続パッド6との接続は、接続パッド6の大きさが例えば数十μm角程度あれば可能であるので、従来のようにワイヤボンディング等で接続する場合に比べて、発光素子アレイチップ5を小型にすることができ、多数の発光素子アレイチップ5を使用した光プリンタヘッドを低コスト化することもできる。
【0046】
以上のような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5の発光素子7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、この発光した光を図示しないロッドレンズ等の光学系を介して感光体に照射して結像させ、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。
【0047】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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して定着することによって、記録紙に所定の画像が記録されることとなる。
【0048】
次に、本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例について、図2に図1と同様の断面図で示す。なお、図2において、図1と同様の箇所には同じ符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【0049】
図2に示す例の本発明の光プリンタヘッドによれば、凹部11は、ベースプレート1の上面に形成された、発光素子アレイチップ5が埋設される凹所12に、発光素子アレイチップ5の両側に凹所12の深さおよび発光素子アレイチップ5の高さより低い段差形成部材13をそれぞれ配置することによって、段差形成部材13間に形成された第1の凹部11aと、段差形成部材13上に形成された第2の凹部11bとからなるものとされている。その第1の凹部11aとなる凹所12の深さは、図1に示した本発明の光プリンタヘッドにおける凹部11の深さと同様に設定すればよい。そして、固定用接着剤4により発光素子アレイチップ5を凹所12(第1の凹部11a)の底部に固定して搭載した後、例えば42アロイ等の低熱膨張率の材料から成る段差形成部材13を、凹所12の側壁と発光素子アレイチップ5の側面との間隙を埋めて発光素子アレイチップ5の両側に第2の凹部11bが形成されるようにそれぞれ配置する。その後、接着剤8を段差形成部材13の上方の空間および必要に応じて段差形成部材13の側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に充填する。
【0050】
このとき、段差形成部材13の上面の位置(高さ)は発光素子アレイチップ5の上面より低くする必要があるが、段差固定部材13の上面から発光素子アレイチップ5の上面までの距離は短い程、環境温度変化に対する光プリンタヘッドの信頼性は向上するものの、接着剤8を均一に充填するためには、段差形成部材13の上面の位置は発光素子アレイチップ5の上面より50μm程度以上低い位置となるように設定することが好ましい。
【0051】
また、凹所12の側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隔は、500μm以上を確保することが好ましい。これにより、接着剤8の上面形状を水平に近づけることが容易になり、第2の回路導体9を配線するのが容易になる。
【0052】
また、段差形成部材13の大きさとしては、凹所12の側面と発光素子チップアレイ5の側面との間隔を可能な限り狭くすることができる大きさとするのが好ましい。このようにすれば、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0053】
また、段差形成部材13の形状としては、断面方向の長さが発光素子アレイチップ5の並ぶ範囲全域に及ぶような、一体構造のものが好ましく、こうすることで、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を可能な限り少なくでき、環境温度の変化等に対する信頼性を効果的に向上できる。ただし、段差形成部材13の長さが、発光素子アレイチップ5が並ぶ全域に及ばない場合においても、例えば段差形成部材13を複数個用い、それぞれの段差形成部材13の端部間の間隔を可能な限り狭くするようにしても、全域に及ぶ一体構造の段差形成部材13と同様の効果が得られる。
【0054】
さらに、段差形成部材13には、その熱膨張率が発光素子アレイチップ5の熱膨張率に近い材料、例えば42アロイ等を用いると、環境温度の変化により第2の回路導体9に生じる応力を効果的に抑制できるため、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0055】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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。
【0056】
例えば、以上の実施の形態の例において、ベースプレート1の上面に発光素子7の発光を制御するためのドライバーICを搭載してもよい。
【0057】
また、以上の実施の形態の例においては、発光素子アレイチップ5を凹部11の底部に対して固定用接着剤4を用いて固定したが、固定用接着剤4を用いないで機械的に固定するようにしてもよい。
【0058】
また、以上の実施の形態の例においては、段差形成部材13の凹所12に対する設置は、接着剤8のみによるものであったが、予め凹所12の底部と段差形成部材13の底部との間に別の接着剤を介して設置してもよい。この別の接着剤の材料としては制限はないが、例えば接着剤4と同様のものを用いればよい。
【0059】
また、以上の実施の形態の例においては、本発明の光プリンタヘッドについて発光ダイオードを発光素子7として用いたLEDアレイヘッドを例に説明したが、それ以外の発光素子を用いた光プリンタヘッド、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ヘッド等にも本発明は適用可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、ベースプレート上に多数の回路導体を設け、これら多数の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記ベースプレートの上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、前記回路導体の一端を前記回路基板の上面より前記絶縁層上および前記接着剤上を介して前記発光素子アレイチップの前記接続パッド上まで延在させた他の回路導体を形成して前記接続パッドに電気的に接続せしめるとともに、前記凹部は、前記発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、前記発光素子アレイチップの側面と前記回路導体との間に前記第1の凹部に連続して形成された、該第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなることにより、回路基板のベースプレートの上面に発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、ベースプレートの上面に設けられる回路導体の一端を、例えば絶縁層に形成した開口部より露出した状態でもって、絶縁層上および接着剤上を介して発光素子アレイチップの接続パッド上まで延在させることにより、回路導体を対応する接続パッドに電気的に接続せしめるようにしたことから、回路導体をパターン形成する際に、コレラを発光素子アレイチップの接続パッドに対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比して接続作業に要する時間を大幅に短縮して、光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。また、それとともに、その発光素子アレイチップが埋設される凹部を、発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、その発光素子アレイチップの側面と回路導体との間に第1の凹部に連続して形成された、第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなるものとしたことから、ベースプレートに形成する凹部の形状に関し、発光素子アレイチップの側方に位置する第2の凹部の深さを、発光素子アレイチップの搭載位置である第1の凹部の深さに比較して浅くすることで、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、接着剤の上部に位置する他の回路導体に生じる応力を抑制して他の回路導体に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0061】
また、本発明の光プリンタヘッドによれば、前記凹部を、前記ベースプレートの上面に形成された、前記第2の凹部となる浅い溝と、その中央部に形成された前記第1の凹部となる深い溝とからなるものとしたときには、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0062】
また、本発明の光プリンタヘッドによれば、前記凹部を、前記ベースプレートの上面に形成された、前記発光素子アレイチップが埋設される凹所に、前記発光素子アレイチップの両側に前記凹所の深さおよび前記発光素子アレイチップの高さより低い段差形成部材をそれぞれ配置することによって、該段差形成部材間に形成された前記第1の凹部と、前記段差形成部材上に形成された前記第2の凹部とからなるものとしたときには、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0063】
以上により、本発明によれば、画像データに対応した所定の画像が得られ、しかも、生産性に優れ、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもった光プリンタヘッドを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図3】従来の光プリンタヘッドの断面図である。
【図4】本出願人が先に提案した光プリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1・・・ベースプレート
2・・・回路導体
3・・・絶縁層
3a・・・開口部
4・・・固定用接着剤
5・・・発光素子アレイチップ
6・・・接続パッド
7・・・発光素子
8・・・接着剤
8a・・・接着剤8の上面
9・・・第2の回路導体(他の回路導体)
10・・・保護膜
10a・・・保護膜の開口部
11・・・凹部
11a・・・第1の凹部
11b・・・第2の凹部
12・・・凹所
13・・・段差形成部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プリンタ等の光書込み手段として用いられる光プリンタヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真プリンタ等の光書込み手段として、LEDアレイヘッドに代表される光プリンタヘッドが用いられている。
【0003】
かかる従来の光プリンタヘッドとしては、例えば図3に断面図で示す如く、多数の回路導体22が所定パターンに被着されている回路基板21の上面に、多数の発光素子27および多数の接続パッド33を有する複数個の発光素子アレイチップ35を全ての発光素子27が直線状に配列されるようにして一列に並べて搭載し、各発光素子アレイチップ25の接続パッド33とこの接続パッド33に対応する回路導体22とをボンディングワイヤ34等で電気的に接続した構造のものが知られている。これによれば、外部からの画像データに基づいて発光素子27を個々に選択的に発光させるとともに、この発光した光を図示しないロッドレンズアレイ等の光学系を介して外部の感光体に照射して結像させ、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。
【0004】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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し定着することによって記録紙に所定の印画が形成される。
【0005】
しかしながら、上述した従来の光プリンタヘッドを例えばA3サイズ,600dpi(dot per inch)の製品仕様にて構成した場合には、接続パッド33と回路導体22との接続箇所は約15000箇所にも及び、両者は約15000本もの多数のボンディングワイヤ34で個々に接続されることとなる。それゆえ、これらのボンディングワイヤ34を従来周知のワイヤボンディング法によってボンディングすると、その接続作業には極めて長時間を要するため、光プリンタヘッドの生産性の向上を図ることができないという問題点があった。
【0006】
また、上述した従来の光プリンタヘッドによれば、ボンディングワイヤ34を発光素子アレイチップ25の接続パッド33に接続するためには、ボンディングワイヤ34のボール状のネイルヘッドを接続させるが、そのためには接続パッド33の大きさが80μm×80μm以上必要であるので、発光素子アレイチップ25の小型化が図れず、1枚のウエハ基板から多数個のチップを作製する際の取り数が少ないものとなってしまうため、多数の発光素子アレイチップ25を使用する光プリンタヘッドの低価格化が図れないという問題点もあった。
【0007】
そこで、これらの問題点を解決するために、ワイヤボンディングを使わない、一括配線型の光プリンタヘッドが提案されている。
【0008】
このような一括配線型の光プリンタヘッドについて、本願出願人は、特願2002−167044号において新規な構成を提案している。その内容について、図4に示す断面図を用いて説明する。
【0009】
図4において、41は回路基板のベースプレート、42は回路導体、43は絶縁層、44は接着剤、45は発光素子アレイチップである。また、46は発光素子アレイチップ45の接続パッド、47は発光素子、48は他の接着剤、49は回路導体42と発光素子アレイチップ45の接続パッド46とを電気的に接続する回路導体である第2の回路導体、50は保護膜である。図4に示す光プリンタヘッドによれば、ベースプレート41の上面に発光素子アレイチップ45が埋設される凹部51を形成し、この凹部51の底部に発光素子アレイチップ45を接着剤44により固定し、さらに凹部51の内面と発光素子アレイチップ45の側面との間隙に他の接着剤48を充填し、ベースプレート41の絶縁層43の上面および他の接着剤48の上面を介して、絶縁層43の開口部43aより露出した回路導体42上から発光素子アレイチップ45の接続パッド46上まで第2の回路導体49により電気的に接続し、第2の回路導体49の上面に保護膜50を形成している。これにより、第2の回路導体49をパターン形成する際に、これらを発光素子アレイチップ45の接続パッド46に対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比べ、接続作業に要する時間を短縮するものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような一括配線型の光プリンタヘッドにおいても、凹部51に充填される他の接着剤48の熱膨張率が、通常は発光素子アレイチップ45およびベースプレート41の熱膨張率よりも大きいため、環境温度の変化が生じると、発光素子アレイチップ45およびベースプレート41に対する他の接着剤48との寸法差が大きくなってしまい、その結果、第2の回路導体49に高い応力が発生して、場合によっては破断することがあるという、改善が望まれる問題点があった。
【0011】
本発明は上記のような問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、画像データに対応した所定の画像が得られ、しかも、生産性に優れ、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもった光プリンタヘッド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、ベースプレート上に多数の回路導体を設け、これら多数の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記ベースプレートの上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、前記回路導体の一端を前記回路基板の上面より前記絶縁層上および前記接着剤上を介して前記発光素子アレイチップの前記接続パッド上まで延在させた他の回路導体を形成して前記接続パッドに電気的に接続せしめるとともに、前記凹部は、前記発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、前記発光素子アレイチップの側面と前記回路導体との間に前記第1の凹部に連続して形成された、この第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記第2の凹部となる浅い溝と、その中央部に形成された前記第1の凹部となる深い溝とからなることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記発光素子アレイチップが埋設される凹所に、前記発光素子アレイチップの両側に前記凹所の深さおよび前記発光素子アレイチップの高さより低い段差形成部材をそれぞれ配置することによって、この段差形成部材間に形成された前記第1の凹部と、前記段差形成部材上に形成された前記第2の凹部とからなることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の光プリンタヘッドによれば、回路基板のベースプレートの上面に発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、ベースプレートの上面に設けられる回路導体の一端を、例えば絶縁層に形成した開口部より露出した状態でもって、絶縁層上および接着剤上を介して発光素子アレイチップの接続パッド上まで延在させることにより、回路導体を対応する接続パッドに電気的に接続せしめるようにしたことから、回路導体をパターン形成する際に、コレラを発光素子アレイチップの接続パッドに対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比して接続作業に要する時間を大幅に短縮して、光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。また、それとともに、その発光素子アレイチップが埋設される凹部を、発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、その発光素子アレイチップの側面と回路導体との間に第1の凹部に連続して形成された、第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなるものとしたことから、ベースプレートに形成する凹部の形状に関し、発光素子アレイチップの側方に位置する第2の凹部の深さを、発光素子アレイチップの搭載位置である第1の凹部の深さに比較して浅くすることで、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光プリンタヘッドを図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図であり、また、図2は本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【0017】
図1および図2において同様の箇所には同じ符号を付してあり、1は回路基板のベースプレート、2は回路導体、3は絶縁層、4は固定用接着剤、5は発光素子アレイチップである。また、11はベースプレート1の上面に形成された、発光素子アレイチップ5を埋設するための凹部である。
【0018】
なお、固定用接着剤4は、発光素子アレイチップ5を凹部11の底部に対し固定するものである。
【0019】
この固定用接着剤4として使用できるものは、硬化方式別の材料名にて、熱硬化性樹脂,光硬化性樹脂,光・熱併用硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂がある。また、成分別の材料名にて、エポキシ樹脂,フィラー入りエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂,アクリレート樹脂,フェノール樹脂,シリコーン樹脂等がある。
【0020】
さらにまた、6は発光素子アレイチップ5の上面の接続パッド、7は発光素子、8は凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間に充填された接着剤、9は回路導体2と発光素子アレイチップ5の接続パッド6とを電気的に接続する他の回路導体である第2の回路導体、10は保護膜である。
【0021】
ベースプレート1は、絶縁性の基板であり、例えばガラス布基材エポキシ樹脂等から成る。
【0022】
このベースプレート1の上面には、発光素子アレイチップ5上の発光素子7に電源電力を供給するための給電配線として機能する回路導体2が形成される。この回路導体2は、例えば銅等の金属により形成される。
【0023】
次に、この回路導体2と後に形成される第2の回路導体9とを絶縁し、さらに回路導体2の腐食を抑制するための絶縁層3を、回路導体2を覆うように形成するとともに、その一部に所望の回路導体2を露出させるための開口部3aを形成する。
【0024】
このような絶縁層3は、例えばエポキシ樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂等から成る。
【0025】
次に、この絶縁層3の開口部3aに露出している回路導体2に対し、その表面にニッケルおよび金等の金属層2aを形成する。
【0026】
このような金属層2aを形成することにより、回路導体2の腐食を防止することができるとともに、第2の回路導体9との電気的な接続を良好なものとすることができる。
【0027】
そして、ベースプレート1の上面中央部には発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11が形成されており、この凹部11は、発光素子アレイチップ5が配置された第1の凹部11aと、発光素子アレイチップ5の側面と回路導体2との間に第1の凹部11aに連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなる。このような凹部11としては、発光素子アレイチップ5と固定用接着剤4との各厚みを加えた厚みp(図示せず)に対応する深さに、すなわちp±0.1mm程度の深さになるように第1の凹部11aが形成されている。また、第1の凹部11aの側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隔は、狭いほど環境温度の変化に対する信頼性が向上するが、発光素子アレイチップ5を問題なく設置できる観点から10μm程度以上を確保できればよい。
【0028】
このようにして、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とがほぼ同じ高さになるように第1の凹部11aの深さを決定して第1の凹部11aを形成した後、第1の凹部11aの両側の発光素子アレイチップ5の側面と回路導体2との間に、第1の凹部11aに連続して、第1の凹部11aよりも浅い深さで第2の凹部11bを形成する。この第2の凹部11bは、その深さが浅い程、環境温度変化に対する光プリンタヘッドの信頼性は向上することとなるが、接着剤8を均一に充填するためには、深さを50μm程度以上とすることが好ましい。また、第2の凹部11bの幅(第2の凹部11bの底面の幅)は、狭すぎると接着剤8の上面形状が水平でなくなり、第2の回路導体9を配線するのが容易でなくなるため、少なくとも500μm以上を確保することが好ましい。
【0029】
このような凹部11が形成されたベースプレート1は、その上面に回路導体2等が形成され、また、凹部11内に発光素子アレイチップ5が、その底面が第1の凹部11aの底部に固定用接着剤4で固定されるとともに、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間、すなわち発光素子アレイチップ5の側面と第1の凹部11aの側面との間および第2の凹部11b内が接着剤8で充填されることによって固定され、これらを支持する支持母材として機能する。
【0030】
このような凹部11は、ベースプレート1がガラス布基材エポキシ樹脂から成る場合であれば、ガラス繊維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させて硬化させ、これを所定形状に切断して外形加工することにより得られたベースプレート1の上面に、例えばダイサー等を用いて所定の幅のブレードによりハーフダイシングすることによって、第2の凹部11bとなる浅い溝と、その中央部に第1の凹部11aとなる深い溝とを形成することによって形成される。このように、第1および第2の凹部11a・11bを、ベースプレート1の上面に浅い溝と深い溝とを形成することによって形成するようにすると、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤8の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、第2の回路導体9に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0031】
なお、第1および第2の凹部11a・11bからなる凹部11は、ベースプレート1の上面に第1および第2の凹部11a・11bに対応した形状の金型をプレスすることによって形成してもよい。
【0032】
凹部1aに埋設される発光素子アレイチップ5は、その上面に多数の発光素子7とこれら発光素子7に電気的に接続されている接続パッド6とを有しており、凹部11の第1の凹部11aの底面と発光素子アレイチップ5の底面との間に固定用接着剤4を介在させて第1の凹部11a内の所定位置に固定されるとともに、その側面と凹部11の内面との間に接着剤8が充填されて固定されている。
【0033】
そして、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間に接着剤8を充填することにより、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とを、例えば±0.1mm以内で良好に平坦化することができる。
【0034】
発光素子アレイチップ5の上面に設けられている多数の発光素子7は、例えば600dpiの密度で主走査方向に直線状に配列されており、この発光素子7は、AlGaAsやGaAsP等から成るp型半導体とn型半導体とを積層して両者をpn接合させた構造を有しているため、接続パッド6に電気的に接続される第2の回路導体9および回路導体2等を介して外部からの電源電力が印加されると、発光素子7のp型半導体中に電子が、n型半導体中に正孔がそれぞれ注入され、これらをpn接合部付近で再結合させてこの結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって、発光素子7が所定の波長および輝度で発光する。 なお、発光素子アレイチップ5は、従来周知の半導体製造技術、具体的にはMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等を採用し、上述の化合物半導体を単結晶のGaAsやSi等から成る基板の上面にエピタキシャル成長させて発光素子7を形成した後、従来周知の薄膜形成技術により接続パッド6等を所定パターンに被着させることにより製作される。
【0035】
また、得られた発光素子アレイチップ5をベースプレート1の凹部11の第1の凹部11a内への固定は、まず発光素子アレイチップ5を、第1の凹部11aの底部に固定用接着剤4を用いて固定した後、第1の凹部11aおよび第2の凹部11bと発光素子アレイチップ5の側面との間隙にディスペンサや印刷機等を用いてエポキシ樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂,シリコーン樹脂等を主成分とする接着剤8を充填し、これを約150℃の温度で重合・硬化させることによって行なわれる。
【0036】
このとき、接着剤8をディスペンサにより充填する場合であれば、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙の形状に合わせてディスペンサからの接着剤8の吐出量を制御し、ベースプレート1の上面と発光素子アレイチップ5の上面とが同一平面をなすようにその間隙に接着剤8を充填する。また、接着剤8の吐出量は、ディスペンサの吐出圧力あるいはディスペンサと凹部11との相対走査速度を変化させることにより変化させる。また、印刷機により接着剤8を充填する場合であれば、スクリーン印刷法等により、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に接着剤8を埋め込むことにより充填すればよい。
【0037】
これによって、発光素子アレイチップ5の上面,ベースプレート1の上面および接着剤8の上面8aはほぼ同一平面内に配置されることとなる。ここで、接着剤8の中には、その熱膨張係数を発光素子アレイチップ5やベースプレート1の熱膨張係数に近づけるために、シリカやアルミナ等の無機質フィラーが所定量(例えば40質量%〜90質量%)添加しておくとよく、また、接着剤8の粘度は、凹部11の内面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙の奥深くまで良好に浸透し、発光素子アレイチップ5の上面およびベースプレート1の上面ににじまないように、例えば1P(ポアズ)〜100Pに調整されていることが好ましい。
【0038】
絶縁層3上に形成した第2の回路導体9は、先に述べた発光素子アレイチップ5の発光素子7に電源電力を供給するための給電配線として機能するものであり、アルミニウム,銅,金,ニッケル等の金属あるいは銀,銅等のフィラーが含まれた導電性樹脂により形成され、その一端側はベースプレート1上の回路導体2に接続され、他端側は接着剤8上を介して発光素子アレイチップ5の接続パッド6上まで延在され、この延在部で対応する接続パッド6と電気的に接続されている。
【0039】
次に、発光素子7の周辺に開口部10aを設けた状態で、第2の回路導体9の腐食やマイグレーションを抑制するための保護膜10を形成する。
【0040】
以上のような工程を経ることで、多数の第2の回路導体9は絶縁層3および発光素子アレイチップ5の上面に直接被着させてあるため、光プリンタヘッドの使用時等に外部からの振動や衝撃が印加されても、隣り合う第2の回路導体9同士が短絡するといった不具合が発生することはなく、光プリンタヘッドの信頼性を向上させることができる。また、接続パッド6上まで延在させた第2の回路導体9はその全体が導体層として形成されていることから、発光素子アレイチップ5上には従来のボンディングワイヤのネイルヘッドのような光を反射する大きな物体が存在することがないので、解像度が低下するようなこともない。
【0041】
また、発光素子アレイチップ5が埋設される凹部11を、発光素子アレイチップ5が配置される第1の凹部11aと、発光素子アレイチップ5の側面とベースプレート1の上面の回路導体2との間に第1の凹部11aに連続して形成された、第1の凹部11aよりも浅い第2の凹部11bとからなるものとしたことから、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤8の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、第2の回路導体9に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0042】
かくして、使用に際して反射光等の不要な光が外部の感光体に照射されて改造度が低下したり不要な潜像が形成されたりするのを有効に防止することができ、画像データに対応した良好な画像を得ることができるとともに、環境温度の変化に対しても高い信頼性を有する本発明の光プリンタヘッドを得ることができた。
【0043】
なお、第2の回路導体9は、めっき法や薄膜形成法,印刷法,例えばスクリーン印刷法等を採用して、前述の導電材料を絶縁層3の開口部3aに露出した回路導体2,絶縁層3および接続パッド6の上面に、例えば10μm〜20μmの厚みに被着させ、所定のパターンで形成される。このとき、絶縁層3の開口部3aの底部と絶縁層3の上面との段差が大きいため、まず絶縁層3の開口部3aのみに選択的に第2の回路導体9を埋め込み、次いで所定の配線パターンの第2の回路導体9を被着することにより形成してもよい。
【0044】
このような第2の回路導体9は、それ自体をパターン形成する際に、発光素子アレイチップ5の上面に設けた多数の接続パッド6に対しても同様に、かつ一括的に接続されるため、従来のようにこれらをワイヤボンディング等で接続する場合に比べて、接続作業に要する時間を大幅に短縮して光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。
【0045】
また、第2の回路導体9と発光素子アレイチップ5の上面に設けた接続パッド6との接続は、接続パッド6の大きさが例えば数十μm角程度あれば可能であるので、従来のようにワイヤボンディング等で接続する場合に比べて、発光素子アレイチップ5を小型にすることができ、多数の発光素子アレイチップ5を使用した光プリンタヘッドを低コスト化することもできる。
【0046】
以上のような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5の発光素子7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、この発光した光を図示しないロッドレンズ等の光学系を介して感光体に照射して結像させ、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。
【0047】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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して定着することによって、記録紙に所定の画像が記録されることとなる。
【0048】
次に、本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例について、図2に図1と同様の断面図で示す。なお、図2において、図1と同様の箇所には同じ符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【0049】
図2に示す例の本発明の光プリンタヘッドによれば、凹部11は、ベースプレート1の上面に形成された、発光素子アレイチップ5が埋設される凹所12に、発光素子アレイチップ5の両側に凹所12の深さおよび発光素子アレイチップ5の高さより低い段差形成部材13をそれぞれ配置することによって、段差形成部材13間に形成された第1の凹部11aと、段差形成部材13上に形成された第2の凹部11bとからなるものとされている。その第1の凹部11aとなる凹所12の深さは、図1に示した本発明の光プリンタヘッドにおける凹部11の深さと同様に設定すればよい。そして、固定用接着剤4により発光素子アレイチップ5を凹所12(第1の凹部11a)の底部に固定して搭載した後、例えば42アロイ等の低熱膨張率の材料から成る段差形成部材13を、凹所12の側壁と発光素子アレイチップ5の側面との間隙を埋めて発光素子アレイチップ5の両側に第2の凹部11bが形成されるようにそれぞれ配置する。その後、接着剤8を段差形成部材13の上方の空間および必要に応じて段差形成部材13の側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隙に充填する。
【0050】
このとき、段差形成部材13の上面の位置(高さ)は発光素子アレイチップ5の上面より低くする必要があるが、段差固定部材13の上面から発光素子アレイチップ5の上面までの距離は短い程、環境温度変化に対する光プリンタヘッドの信頼性は向上するものの、接着剤8を均一に充填するためには、段差形成部材13の上面の位置は発光素子アレイチップ5の上面より50μm程度以上低い位置となるように設定することが好ましい。
【0051】
また、凹所12の側面と発光素子アレイチップ5の側面との間隔は、500μm以上を確保することが好ましい。これにより、接着剤8の上面形状を水平に近づけることが容易になり、第2の回路導体9を配線するのが容易になる。
【0052】
また、段差形成部材13の大きさとしては、凹所12の側面と発光素子チップアレイ5の側面との間隔を可能な限り狭くすることができる大きさとするのが好ましい。このようにすれば、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を少なくすることができるため、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0053】
また、段差形成部材13の形状としては、断面方向の長さが発光素子アレイチップ5の並ぶ範囲全域に及ぶような、一体構造のものが好ましく、こうすることで、発光素子アレイチップ5の側方に充填する接着剤8の量を可能な限り少なくでき、環境温度の変化等に対する信頼性を効果的に向上できる。ただし、段差形成部材13の長さが、発光素子アレイチップ5が並ぶ全域に及ばない場合においても、例えば段差形成部材13を複数個用い、それぞれの段差形成部材13の端部間の間隔を可能な限り狭くするようにしても、全域に及ぶ一体構造の段差形成部材13と同様の効果が得られる。
【0054】
さらに、段差形成部材13には、その熱膨張率が発光素子アレイチップ5の熱膨張率に近い材料、例えば42アロイ等を用いると、環境温度の変化により第2の回路導体9に生じる応力を効果的に抑制できるため、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0055】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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。
【0056】
例えば、以上の実施の形態の例において、ベースプレート1の上面に発光素子7の発光を制御するためのドライバーICを搭載してもよい。
【0057】
また、以上の実施の形態の例においては、発光素子アレイチップ5を凹部11の底部に対して固定用接着剤4を用いて固定したが、固定用接着剤4を用いないで機械的に固定するようにしてもよい。
【0058】
また、以上の実施の形態の例においては、段差形成部材13の凹所12に対する設置は、接着剤8のみによるものであったが、予め凹所12の底部と段差形成部材13の底部との間に別の接着剤を介して設置してもよい。この別の接着剤の材料としては制限はないが、例えば接着剤4と同様のものを用いればよい。
【0059】
また、以上の実施の形態の例においては、本発明の光プリンタヘッドについて発光ダイオードを発光素子7として用いたLEDアレイヘッドを例に説明したが、それ以外の発光素子を用いた光プリンタヘッド、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ヘッド等にも本発明は適用可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、ベースプレート上に多数の回路導体を設け、これら多数の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記ベースプレートの上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、前記回路導体の一端を前記回路基板の上面より前記絶縁層上および前記接着剤上を介して前記発光素子アレイチップの前記接続パッド上まで延在させた他の回路導体を形成して前記接続パッドに電気的に接続せしめるとともに、前記凹部は、前記発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、前記発光素子アレイチップの側面と前記回路導体との間に前記第1の凹部に連続して形成された、該第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなることにより、回路基板のベースプレートの上面に発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、ベースプレートの上面に設けられる回路導体の一端を、例えば絶縁層に形成した開口部より露出した状態でもって、絶縁層上および接着剤上を介して発光素子アレイチップの接続パッド上まで延在させることにより、回路導体を対応する接続パッドに電気的に接続せしめるようにしたことから、回路導体をパターン形成する際に、コレラを発光素子アレイチップの接続パッドに対しても同時に、かつ一括的に接続することができ、これらをワイヤボンディング等で接続する場合に比して接続作業に要する時間を大幅に短縮して、光プリンタヘッドの生産性を向上させることができる。また、それとともに、その発光素子アレイチップが埋設される凹部を、発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、その発光素子アレイチップの側面と回路導体との間に第1の凹部に連続して形成された、第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなるものとしたことから、ベースプレートに形成する凹部の形状に関し、発光素子アレイチップの側方に位置する第2の凹部の深さを、発光素子アレイチップの搭載位置である第1の凹部の深さに比較して浅くすることで、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、接着剤の上部に位置する他の回路導体に生じる応力を抑制して他の回路導体に対するダメージを抑制することができるので、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもつ光プリンタヘッドとすることができる。
【0061】
また、本発明の光プリンタヘッドによれば、前記凹部を、前記ベースプレートの上面に形成された、前記第2の凹部となる浅い溝と、その中央部に形成された前記第1の凹部となる深い溝とからなるものとしたときには、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0062】
また、本発明の光プリンタヘッドによれば、前記凹部を、前記ベースプレートの上面に形成された、前記発光素子アレイチップが埋設される凹所に、前記発光素子アレイチップの両側に前記凹所の深さおよび前記発光素子アレイチップの高さより低い段差形成部材をそれぞれ配置することによって、該段差形成部材間に形成された前記第1の凹部と、前記段差形成部材上に形成された前記第2の凹部とからなるものとしたときには、発光素子アレイチップの側方に充填する接着剤の量を少なくすることができるため、環境温度の変化に対する接着剤の膨張収縮の影響を問題ない程度に少なくすることができ、他の回路導体に対するダメージを抑制することができ、環境温度の変化等に対しても信頼性の高い光プリンタヘッドとすることができる。
【0063】
以上により、本発明によれば、画像データに対応した所定の画像が得られ、しかも、生産性に優れ、環境温度の変化に対しても高い信頼性をもった光プリンタヘッドを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の光プリンタヘッドの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図3】従来の光プリンタヘッドの断面図である。
【図4】本出願人が先に提案した光プリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1・・・ベースプレート
2・・・回路導体
3・・・絶縁層
3a・・・開口部
4・・・固定用接着剤
5・・・発光素子アレイチップ
6・・・接続パッド
7・・・発光素子
8・・・接着剤
8a・・・接着剤8の上面
9・・・第2の回路導体(他の回路導体)
10・・・保護膜
10a・・・保護膜の開口部
11・・・凹部
11a・・・第1の凹部
11b・・・第2の凹部
12・・・凹所
13・・・段差形成部材
Claims (3)
- ベースプレート上に多数の回路導体を設け、これら多数の回路導体の上に絶縁層を被覆してなる回路基板上に、上面に多数の発光素子および接続パッドを有する発光素子アレイチップを搭載し、前記回路導体を前記接続パッドに電気的に接続してなる光プリンタヘッドであって、前記ベースプレートの上面に前記発光素子アレイチップが埋設される凹部を形成するとともにこの凹部の内面と前記発光素子アレイチップの側面との間隙に接着剤を充填し、前記回路導体の一端を前記回路基板の上面より前記絶縁層上および前記接着剤上を介して前記発光素子アレイチップの前記接続パッド上まで延在させた他の回路導体を形成して前記接続パッドに電気的に接続せしめるとともに、前記凹部は、前記発光素子アレイチップが配置された第1の凹部と、前記発光素子アレイチップの側面と前記回路導体との間に前記第1の凹部に連続して形成された、該第1の凹部よりも浅い第2の凹部とからなることを特徴とする光プリンタヘッド。
- 前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記第2の凹部となる浅い溝と、その中央部に形成された前記第1の凹部となる深い溝とからなることを特徴とする請求項1記載の光プリンタヘッド。
- 前記凹部は、前記ベースプレートの上面に形成された、前記発光素子アレイチップが埋設される凹所に、前記発光素子アレイチップの両側に前記凹所の深さおよび前記発光素子アレイチップの高さより低い段差形成部材をそれぞれ配置することによって、該段差形成部材間に形成された前記第1の凹部と、前記段差形成部材上に形成された前記第2の凹部とからなることを特徴とする請求項1記載の光プリンタヘッド。
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JP2003180231A JP2005014321A (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 光プリンタヘッド |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007104458A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Ube Ind Ltd | 薄膜圧電共振子デバイスおよびその製造方法 |
JP2015525001A (ja) * | 2012-08-15 | 2015-08-27 | 晶元光▲電▼股▲ふん▼有限公司 | 発光部品 |
-
2003
- 2003-06-24 JP JP2003180231A patent/JP2005014321A/ja active Pending
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