JP2006289843A - Led print head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ、FAX等に使用されるLEDプリントヘッドに関する。 The present invention relates to an LED print head used for an electrophotographic copying machine, a printer, a FAX, and the like.
複数の発光素子(例えば、LEDアレイチップ等)を略直線状に実装した長尺の基板を、長尺のアルミニウム製等のベースに配設したLEDプリントヘッドが画像形成装置等において使用されている。
このLEDプリントヘッドは、発光素子から出射された光を、レンズアレイにより感光体上に直線状に結像させるものである。このため、基板を配設するベースは、高い平面度および真直度が要求される。
An LED print head in which a long substrate on which a plurality of light emitting elements (for example, an LED array chip) are mounted in a substantially linear shape is arranged on a long base made of aluminum or the like is used in an image forming apparatus or the like. .
In this LED print head, light emitted from a light emitting element is linearly imaged on a photosensitive member by a lens array. For this reason, the base on which the substrate is disposed is required to have high flatness and straightness.
また、発光素子は、発光すると発熱するため、ベースは、放熱効率が高いものなければならない。ベースの放熱効率が低いと、ベースの温度が上昇し、ベースと基板にソリが生じるからである。
このため、従来は、高い平面度と真直度を有し、かつ放熱効率の高い金属(例えば、アルミニウム等)の加工部材をベースとして用いるのが一般的であった。
For this reason, conventionally, it has been common to use a metal (for example, aluminum) processed member having high flatness and straightness and high heat dissipation efficiency as a base.
しかし、フライス等で金属を加工して製造した、いわゆる削り出しのベースは、前記した所望の性能を出すことができるが、ベースの製造に多くの工数を要するため、ベースのコストが高くなり、ひいては、LEDプリントヘッドのコストを高くするという問題がある。 However, the so-called machined base manufactured by processing a metal with a milling machine or the like can produce the desired performance as described above, but it requires a lot of man-hours to manufacture the base, which increases the cost of the base, As a result, there is a problem of increasing the cost of the LED print head.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、削り出しのベースと同等の性能を有するベースを、樹脂を用いて安価に製造することにより、安価なLEDプリントヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides an inexpensive LED print head by manufacturing a base having the same performance as a machined base at low cost using a resin. For the purpose.
請求項1に記載のLEDプリントヘッドは、複数の発光素子を実装した基板と、基板を配設したベースと、ベースに固定されたカバーと、発光素子に対向した位置で、カバーに固定されたレンズアレイとを有するLEDプリントヘッドにおいて、ベースは、多角形の金属棒と、基板とを樹脂により一体的に成形したものであり、金属棒のいずれかの稜線が、基板の裏面と対向しているため、基板の裏面と金属棒の間に樹脂が入り込み易いので、基板の裏面と金属棒の間に空気の気泡が形成されることがない。また、発光素子から生じた熱は、金属棒に伝えやすいため、ベースの放熱効率が損なわれることはない。さらに、金属棒により、ベースの剛性、真直度および平面度を保つことができる。すなわち、安価なベースを用いることにより安価なLEDプリントヘッドを提供することができる。
The LED print head according to
請求項2に記載のLEDプリントヘッドは、請求項1において、金属棒のいずれかの稜線の全部または一部が、基板の裏面と接触しているので、基板の熱を金属棒に伝え易くなっており、前記した効果に加えて、より放熱効率の高いLEDプリントヘッドを提供することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the LED print head according to the first aspect, since all or part of the ridge line of any of the metal bars is in contact with the back surface of the board, the heat of the board can be easily transmitted to the metal bar. In addition to the effects described above, an LED print head with higher heat dissipation efficiency can be provided.
請求項3に記載のLEDプリントヘッドは、請求項1または請求項2において、金属棒は、ベースの長手方向の一端または両端から突出しているので、前記した効果に加えて、より放熱効率の高いLEDプリントヘッドを提供することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal bar protrudes from one end or both ends in the longitudinal direction of the base. An LED print head can be provided.
請求項4に記載のLEDプリントヘッドは、請求項1〜3において、樹脂が液晶ポリマーであるので、ベースの樹脂部分の肉厚が薄くても成形ができ、長手方向の成形収縮率を小さくできるため、発光素子の発熱により基板の温度が上昇しても、変形しにくいLEDプリントヘッドを提供することができる。
The LED print head according to
本発明は、ベースの高精度な削り出し加工や、ベースへの基板の高精度な位置決め配設を不要にし、基板と金属棒と樹脂からなるベースを一体成形することにより、LEDプリントヘッドを安価にできるという効果を奏する。 The present invention eliminates the need for high-precision cutting of the base and high-precision positioning of the substrate to the base, and makes the LED print head inexpensive by integrally forming the base made of the substrate, the metal rod, and the resin. There is an effect that can be made.
本発明を図面を用いて以下に詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1〜図3に、本発明に係るLEDプリントヘッドの一実施例を示す。
図1はLEDプリントヘッド7の側面図であり、図2はベース1の平面図、図3は図2におけるベース1の断面AAを示した断面図である。
1 to 3 show an embodiment of an LED print head according to the present invention.
1 is a side view of the
図1に示すように、LEDプリントヘッド7は、基板2と多角形の金属棒4が樹脂10により一体成形されたベース1と、レンズアレイ8(レンズ2列、レンズ長349mm)が樹脂により一体成形されたカバー9とからなる。
As shown in FIG. 1, the
カバー9およびベース1に用いられている樹脂は、共に液晶ポリマー(ユニチカ社製 ロッドラン LC−5000)である。かかる樹脂を用いることにより、肉厚が薄くても成形することができるため、カバー9およびベース1の小型化を実現することができる。
また、カバー9およびベース1は、成形する際に、長手方向の両端部から溶融樹脂を金型内に射出するため、長手方向の成形収縮率を小さくすることができる。このため、発光素子3の発熱によりベース1の温度が上昇しても、ベース1が長手方向に延びにくくなっている。
The resin used for the
Further, when the
さらに、ベース1は、図2及び図3に示すように、370mmの長さのガラエポからなる基板2と、多角形の金属棒4(400mmの長さのアルミニウム合金、例えば、A6063等)とを前記した樹脂10により一体的に成形したものであるので、樹脂10は、基板2を構成するガラエポと線膨張係数が等しいことが望ましい。なぜなら、発光素子(例えば、LED等)の発熱により、基板2とベース1が同じ寸法だけ膨張させることができ、基板2のソリを防止できるからである。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the
尚、図1および図3に示すように、ベース1は、六角形の金属棒4の6つの角部に存在する6つの稜線の内の1つの稜線11と、基板2の裏面12が対向するように構成されている。これは、基板2の裏面12と金属棒4の間に樹脂10が入り込み易くし、裏面12と金属棒4の間に気泡ができないようにするためである。もし、裏面12と金属棒4の間に樹脂10が入りにくい場合は、この場所に気泡ができ、かかる気泡が断熱層の働きをするため、発光素子3の発光により生じた熱を基板2から金属棒4に伝えにくくなるので、ベース1の放熱効率が低くなるのである。
As shown in FIGS. 1 and 3, in the
以下に、ベース1の製造方法について説明する。
まず、射出成形用の金型のキャビティ内に発光素子3が実装されていない基板2(ベアボード)の表面(上面)を、キャビティを構成する基板吸着面にセットし、この基板吸着面の複数箇所からバキューム装置にて基板を吸引吸着する。こうすることにより、長尺の基板2は、金型キャビティ内で高い真直度及び平面度を出すことができる。
Below, the manufacturing method of the
First, the surface (upper surface) of the substrate 2 (bare board) on which the
次に、六角形の金属棒4を、その両端がキャビティ内で固定されるようにセットする。このとき、金属棒4の1つの稜線11は、基板2の裏面12に対向するように位置決めする。
Next, the
そして、金型を閉じて、キャビティ内に溶融樹脂を、金型の長手方向の両側から射出し、溶融樹脂がキャビティ内に満ちた後、金型を冷却して溶融樹脂を硬化させる。そうすると、基板2と金属棒4と樹脂10が一体的に成形されたベース1の成形が完了する。
Then, the mold is closed and molten resin is injected into the cavity from both sides in the longitudinal direction of the mold. After the molten resin fills the cavity, the mold is cooled to cure the molten resin. Then, the molding of the
そして、金型を開き、ベース1を取り出して、発光素子3を公知の実装装置により実装すると、ベース1の製造が完了する。
発光素子3の実装は、ベース1の長手方向の端面6を基準として、基板2に発光素子3を42.3μm間隔で7424個実装し、その後ワイヤボンディングすることにより行う。
Then, when the mold is opened, the
The
このようにして製造されたベース1は、図3に示したように、基板2の表面にも一部の樹脂5が存在するため、成形後に基板2が剥がれることがない。
また、金属棒4の稜線11と基板2の裏面12が対向しているので、金属棒4と基板2の裏面12の間に溶融樹脂が入り込み易いため、金属棒4と基板2の裏面12の間に空気層(気泡)ができることがない。このため、ベース1は、発光素子3の発光により生じた熱を基板2の裏面12から金属棒4に伝え易いので、放熱効率を高くすることができる。
As shown in FIG. 3, the
In addition, since the
さらに、図2に示したように、金属棒4は、ベース1の長手方向の一端6および他端15から突出しているので、発光素子3の熱を基板4および金属棒4を介して放熱し易い構造になっている。具体的には、ベース1の長手方向の両端から突出している金属棒4の突出部13および突出部14を、画像形成装置にセットする際に、画像形成装置の金属部材に接触させる等することにより、放熱効率をさらに向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 2, since the
前記した基板1に、レンズアレイ8が配設された長尺のカバー9を、一端6を基準としてベース1上に紫外線硬化型接着剤(独立ア化学産業製 No838A/B)及びシリコン系接着剤(信越化学工業製 KE3494)を併用して固定し、600dpiの解像力を有するLEDプリントヘッドを製造することができる。
本実施例においては、カバー9として、レンズアレイ8と液晶ポリマーからなる樹脂を一体成形するものを示したが、液晶ポリマーからなる成形品に、接着剤等を用いてレンズアレイ8を固定しても良い。
A
In this embodiment, the
図4〜図6に、本発明に係るLEDプリントヘッドの別の実施例を示す。
尚、実施例1に係るLEDプリントヘッドと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例2との主な相違点についてのみ詳細に説明する。
4 to 6 show another embodiment of the LED print head according to the present invention.
The same parts as those of the LED print head according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only main differences from the second embodiment will be described in detail.
図4は、LEDプリントヘッド7のベース1の側面図であり、図5はベース1の平面図、図6はベース1の正面図である。図4〜図6に示すように、実施例1との相違点は、金属棒4を5角形にした点と、この金属棒4の稜線の一部を基板2の裏面12に接触させた点と、ベース1に複数の切り欠き42を設けた点である。
図示を省略するが、かかる切り欠き42を設けたベース1に、図1で示したカバー9を接着剤等で取り付けることにより、図1に示すようなLEDプリントヘッド7を構成することができる。
4 is a side view of the
Although not shown, the
切り欠き42は、図6に示すように、一定の間隔Cごとに長さDで設けられている。すなわち、一定の長さCを有する樹脂41は、同じ材質からなる樹脂により連結部43で各々連結されている。
As shown in FIG. 6, the
このような構成をとることにより、基板2、金属棒4及びベース1の収縮率の相違によるベース1のソリを少なくすることができるだけでなく、基板2及び金属棒4の露出により、ベース1の放熱効率を向上させることができる。
By adopting such a configuration, not only the warping of the
また、金属棒4の稜線11の一部が、基板2の裏面12に接触しているので、発光素子3の熱を基板2を介して直接金属棒4に伝えることができる。このため、ベース1の放熱効率を向上させることができる。
Further, since a part of the
前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。 The above-described embodiments are illustrated for explanation, and the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention, and the description of the drawings. Modifications and additions are possible without departing from the technical idea of the present invention.
ベース1を構成する樹脂は、他に難燃HIPS(PSジャパン製 PSJ-ポリスチレン VS142)、ABS(UMGABS製 サイコラック EX114)、難燃ABS(UMGABS製 サイコラック EX520)、硝子繊維20質量%入りABS(旭化成工業製 スタイラック R240A)、変性PPE(旭化成工業製 Xyron 100Z)、硝子繊維20質量%入り変性のPPE(旭化成工業製 Xyron AG512)、ポリカーボネート(日本ジーイープラスチックス製 レキサン 141R,レキサン241R)、硝子繊維10、及び20質量%入りPC、PC/ABS(日本ジーイープラスチックス製 レキサン500R 3412)、硝子繊維入りPC/ABS(日本エイアンドエル製 テクニエース F760)を用いても良い。
Resin which comprises
いずれの樹脂を用いてもベースとしての機能上は問題ない。樹脂の色は、光の乱反射を防止する目的でいずれも黒色にすることが望ましい。 Even if any resin is used, there is no problem in the function as a base. The resin color is desirably black for the purpose of preventing irregular reflection of light.
また、前記カバーを構成する樹脂は、他にPSJ-ポリスチレン VS142、サイコラック EX114、サイコラック EX520、スタイラック R240A、Xyron 100Z、レキサン 141R,レキサン241R、レキサン500R、3412、テクニエース F760を用いても良い。 The resin constituting the cover may also be PSJ-polystyrene VS142, Psycolac EX114, Psycolac EX520, Stylac R240A, Xylon 100Z, Lexan 141R, Lexan 241R, Lexan 500R, 3412, Techniace F760. good.
いずれの樹脂を用いても機能上は問題ない。樹脂の色は、樹脂の色は、光の乱反射を防止する目的でいずれも黒色にすることが望ましい。 There is no problem in function even if any resin is used. The resin color is preferably black for the purpose of preventing irregular reflection of light.
また、金属棒4として、例えばSUSや、防食を目的に電気、或いは化学Ni鍍金された鉄を主成分とする合金、真鍮などに代表される銅合金等を用いても良い。曲げ強度等が要求される場合であって、アルミニウム合金や銅だけでは不足する場合は、高強度であるSUSや鉄合金とのサンドイッチ構造や、2層構造等で複合化してもよい。
Further, as the
さらに、カバーを製造するにあたり、最初にレンズアレイに部分的に熱可塑性樹脂を成形接着させ、其々の樹脂の収縮の影響を少なくさせ、次に金型の一部(固定側金型)変更し続いて再び同じ、又は異種の樹脂を射出成形して、樹脂未充填の部分に充填してもよい。 Furthermore, when manufacturing the cover, the thermoplastic resin is first partially molded and bonded to the lens array to reduce the effects of shrinkage of each resin, and then a part of the mold (fixed side mold) is changed. Subsequently, the same or different resin may be injection-molded again to fill the resin-unfilled portion.
また、本発明で用いる成形方法は、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、射出圧縮成形機が一般的であり、旭化成工業のAGI,GPI,CGM、出光石油化学のGIM、新日鉄化学のPFP、英国のシンプレス社、米国のGAIN Technology 独国のエアーモールド,コンツールなどに代表されるガスアシスト成形法(中空射出成形法)、及び米国のUCC法、USM法、或いは、東芝機械と旭ダウのTAF法、EX−CELL-O社法、ヘッティンガーの発泡成形や、New−SF、GCP法、アライドケミカル社の技法等、更に超臨界状態の気態(体)を用いた米国 トレクセル社のMuCell(ミューセル)や旭化成工業のAMOTECに代表される発泡成形法(発泡射出成形法)や、発泡成形法と前記ガスアシスト成形法と融合された方法、更には住友化学のSPモールド、射出圧縮成形法との前記ガスアシスト成形法及び/又は発泡成形法とを融合させた方法を用いることもできる。 The molding method used in the present invention is generally compression molding method, transfer molding method, injection molding method, injection compression molding machine, AGI, GPI, CGM of Asahi Kasei Kogyo, GIM of Idemitsu Petrochemical, Nippon Steel Chemical PFP, UK-based Simpress, US GAIN Technology Gas-assisted molding method (hollow injection molding method) represented by Germany's air mold, contool, etc., U.S. UCC method, USM method, or Toshiba Machine Asahi Dow's TAF method, EX-CELL-O method, Hettinger's foam molding, New-SF, GCP method, Allied Chemical's technique, etc. The foam molding method (foam injection molding method) represented by MuCell (Mucell) of Asahi Kasei Co., Ltd. It is also possible to use a method fused with the assist molding method, or a method in which the gas assist molding method and / or the foam molding method with Sumitomo Chemical's SP mold and injection compression molding method are fused.
LEDプリントヘッドを安価に製造することができるため、画像形成装置を安価に製造することができる。 Since the LED print head can be manufactured at low cost, the image forming apparatus can be manufactured at low cost.
1 ベース
2 基板
3 発光素子
4 金属棒
7 LEDプリントヘッド
8 レンズアレイ
9 カバー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該基板を配設したベースと、
該ベースに固定されたカバーと、
前記発光素子に対向した位置で、前記カバーに固定されたレンズアレイとを有するLEDプリントヘッドにおいて、
前記ベースは、多角形の金属棒と、前記基板とを樹脂により一体的に成形したものであり、前記金属棒のいずれかの稜線が、前記基板の裏面と対向していることを特徴とするLEDプリントヘッド A substrate on which a plurality of light emitting elements are mounted;
A base on which the substrate is disposed;
A cover fixed to the base;
In an LED print head having a lens array fixed to the cover at a position facing the light emitting element,
The base is formed by integrally forming a polygonal metal rod and the substrate with a resin, and any one of the ridge lines of the metal rod faces the back surface of the substrate. LED print head
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