JP2007090721A - Ｌｅｄプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 印字品質を高めることが可能な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１ａ上に直線状に実装される複数のＬＥＤアレイ１ｂを有するＬＥＤモジュール基板１と、ＬＥＤモジュール基板１を収納する枠体３と、ＬＥＤモジュール基板１における両中央側面部１ｄに対応するように枠体３に設けられ、各中央側面部１ｄをそれぞれ外部に臨ませる一対の切欠部３ｇと、これら切欠部３ｇに設けられる一対のネジ螺合部３ｈと、各切欠部３ｇに設けられ、ネジ螺合部３ｈに連通する貫通孔部７ａを貫通するネジ８のネジ螺合部３ｈへの螺合度合いに応じてＬＥＤモジュール基板１の中央側面部１ｄを変位させる押圧部材７と、を備えてなる。
【選択図】 図５

Description

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。

従来、この種のＬＥＤプリントヘッドにあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載のＬＥＤプリントヘッドは、複数個のＬＥＤアレイが直線状に配列された矩形状のＬＥＤモジュール基板と、前記ＬＥＤアレイの真上に配設されるレンズアレイと、前記ＬＥＤモジュール基板及び前記レンズアレイを配設するためのハウジングとを備え、前記ハウジングが、周壁部と底壁部とこの底壁部に対応する開口段部とを有する断面略凹部形状からなり、前記底壁部には感光体側に突出する枠状突出部が一体形成されるとともに前記底壁部に前記枠状突出部の貫通孔部に連通する孔部を設け、前記貫通孔部及び前記孔部に前記レンズアレイを配設し、前記開口段部側に前記ＬＥＤアレイが前記レンズアレイと対向するように前記ＬＥＤモジュール基板を載置してなるものである。

かかるＬＥＤプリントヘッドは、外部からの画像（印字）データに基づいて個々の前記ＬＥＤアレイを選択的に発光させるとともに、この発光を前記レンズアレイを介して前記感光体側に照射・結像させ、前記感光体に所定の潜象を形成することによってＬＥＤプリントヘッドとして機能する。そして、前記潜象は、その後、現像等の所定の工程を経てトナー象となり、このトナー象を用紙に転写・定着させることによって前記用紙に所定の画像（印字）が記録される。また、下記特許文献１に記載のＬＥＤプリントヘッドの構成部品である前記枠状突出部には、その長手方向における一側面にネジ孔が一定間隔で複数個、貫通形成されており、前記各ネジ孔に前記レンズアレイの側面を押圧する調整ネジをそれぞれ螺入し、前記各調整ネジの螺入度合いを調整することで前記レンズアレイの位置を可変させる点が記載されている。
特開２００２−２２５３３９号公報

一方、下記特許文献２には、ＬＥＤ等の発光素子の搭載された基板の一側面にケースの貫通孔に挿通されるネジの先端（ネジ部底面）を接触させて、ネジを操作することにより発光素子の搭載された基板の位置を移動させる点が記載されている。
特開平１０−５４９２６号公報

ところで、特許文献１に記載の前記ＬＥＤモジュール基板は、前記ＬＥＤアレイ搭載後に熱硬化させる工程が必要があり、かかる熱硬化工程によって前記ＬＥＤモジュール基板がその長手方向に沿って僅かに湾曲（撓み変形）してしまう場合があった。そこで、特許文献２に記載の基板位置移動構成を特許文献１に記載のＬＥＤプリントヘッドに適用すれば、前記ＬＥＤモジュール基板の一側面にネジのネジ部底面を接触させて、前記ネジを操作することにより、前記熱硬化工程により生じた前記ＬＥＤモジュール基板の前記撓み変形を抑制することができる。

しかしながら、この場合、前記ネジ部底面を前記ＬＥＤモジュール基板の一側面に接触させながら前記ネジを操作する、つまりネジ頂部の十字溝にドライバー（ネジ回し）の十字先端部を嵌合させて、前記十字先端部に回転トルクを加えて前記ネジを回動操作することになる。従って、かかる回動操作力（前記回転トルク）が、前記ＬＥＤモジュール基板の一側面に直接、作用することで、前記ネジ部底面が前記ＬＥＤモジュール基板の一側面の一部を切り欠きながら前記ＬＥＤモジュール基板の内部に螺入されることになる。この際、前記ＬＥＤモジュール基板の一側面の一部が切り欠かれたことにより生じる切り欠き片が、基板屑等として前記ＬＥＤアレイの発光部表面に付着する場合があり、この発光部表面に付着した前記基板屑等により個々のＬＥＤアレイから発せられる光量が変化することによる印字の濃度ムラが発生し、印字品質が低下してしまうという問題があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、印字品質を高めることが可能なＬＥＤプリントヘッドの提供を目的とするものである。

本発明は、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複数のＬＥＤアレイを有するＬＥＤモジュール基板と、前記ＬＥＤモジュール基板を収納する枠体と、前記ＬＥＤモジュール基板における少なくとも一方の側面の所定箇所に対応するように前記枠体に設けられ、前記所定箇所を外部に臨ませる切欠部と、前記切欠部に設けられるネジ螺合部と、前記切欠部に設けられ、前記ネジ螺合部に連通する貫通孔部を貫通するネジの前記ネジ螺合部への螺合度合いに応じて前記ＬＥＤモジュール基板の前記側面を変位させる押圧部材と、を備えてなることを特徴とする。

また本発明は、前記切欠部は、前記ＬＥＤモジュール基板の長手方向における略中央部の少なくとも一方の側面に対応する位置に設けられてなることを特徴とする。

また本発明は、前記切欠部は、前記ＬＥＤモジュール基板の長手方向における両側面の所定箇所に対応するように一対に設けられてなることを特徴とする。

また本発明は、前記押圧部材が、座金からなることを特徴とする。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、印字品質を高めることが可能なＬＥＤプリントヘッドを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。

図１，図２において、ＬＥＤプリントヘッドＡは、ＬＥＤモジュール基板１と、レンズアレイ２と、レンズホルダ（枠体）３と、放熱部材４と、クランプ５とから主に構成され、感光体６（図２に一部を示す）に発光像を照射するものである。

ＬＥＤモジュール基板１は、矩形状の絶縁基板１ａ上にＬＥＤアレイ１ｂや駆動ドライバＩＣ１ｃが絶縁基板１ａの長手方向に沿って直線状に連設されてなるものである（図３参照）。絶縁基板１ａ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からなり、ＬＥＤアレイ１ｂや駆動ドライバＩＣ１ｃの搭載（実装）面に導体により所定の配線パターンが施されている。ＬＥＤアレイ１ｂは、複数のＬＥＤ素子がアレイ状に形成されてなるものを適応することができ、発光部がレンズアレイ２（感光体６）側を向くように絶縁基板１ａの前記載置面に絶縁性接着剤やＡｇエポキシ接着剤等を用いて直線状に取り付けられる。駆動ドライバＩＣ１ｃは、ＬＥＤアレイ１ｂ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１ａの前記搭載面に取り付けられた各ＬＥＤアレイ１ｂの列に沿うようにして前記絶縁性接着剤や前記Ａｇエポキシ接着剤等によって連設される。なお、ＬＥＤアレイ１ｂと駆動ドライバＩＣ１ｃ並びに駆動ドライバＩＣ１ｃと前記配線パターンとは、図示しない金等の導電性材料によって電気的にそれぞれワイヤ接続される。なお、Ｈ１，Ｈ２は、ＬＥＤモジュール基板１をレンズホルダ３に対して位置決めするために形成された第１，第２の位置決め孔部であり、各位置決め孔部Ｈ１，Ｈ２は絶縁基板１ａの両端側に形成され、この場合、第１の位置決め孔部Ｈ１は円形貫通孔からなり、第２の位置決め孔部Ｈ２は略半円状の切り欠き孔からなる。

レンズアレイ２は、ＬＥＤアレイ１ｂ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（日本板硝子社の商標）が適応される。また、レンズアレイ２は、ＬＥＤモジュール基板１のＬＥＤアレイ１ｂから照射対象となる感光体６に至る照明経路中に配設され、ＬＥＤアレイ１ｂの配設位置に対応（対向）するようにＬＥＤアレイ１ｂの真上に位置し、レンズホルダ３の後述するレンズ固定部に固着され、ＬＥＤアレイ１ｂから発せられる光を感光体６に照射させるための光学部材である。

レンズホルダ３は、熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材料からなり、断面略凹部形状に形成され、ＬＥＤモジュール基板１における絶縁基板１ａの外形形状に対応する略矩形状の基部（底壁部）３ａと、この底壁部３ａの外周からＬＥＤモジュール基板１の板厚方向（図２中、矢印Ｚ方向）に沿って延在する周壁部３ｂと、この周壁部３ｂの底壁部３ａとは反対側に開口形成される開口部３ｃとを備え、底壁部３ａから一段低くなった位置（つまり、底壁部３ａから感光体６側に膨出する断面略凹部形状を有する膨出部分３ａ１）には、その略中央部にレンズアレイ２を接着剤等にて固着（保持）するための貫通孔からなるレンズ固定部３ｄが設けられている。これによりレンズ固定部３ｄにて固着されるレンズアレイ２とＬＥＤモジュール基板１上に搭載されるＬＥＤアレイ１ｂとが所定間隔を有するように隔てて配設される。

また周壁部３ｂの内壁面には、ＬＥＤモジュール基板１の前記搭載面外縁を受けるための段差形状からなる受部３ｅが形成されており、この受部３ｅと前記搭載面外縁との間には、レンズホルダ３と前記導体との絶縁を確保するための枠状絶縁板３ｅ１が配設されている。また、レンズホルダ３には、ＬＥＤモジュール基板１の第１，第２の位置決め孔部Ｈ１，Ｈ２に対応（連通）する底壁部３ａ箇所に円形貫通孔からなる第１，第２の貫通孔Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ形成されており、互いに連通している第１の貫通孔Ｌ１と第１の位置決め孔部Ｈ１、並びに第２の貫通孔Ｌ２と第２の位置決め孔部Ｈ２には位置決めピンＰがそれぞれ圧入される。これによりＬＥＤモジュール基板１が周壁部３ｂ内壁面と微小の空間部Ｓを有するようにレンズホルダ３内部に位置決めされる構成（つまり図１中、矢印Ｘ，Ｙ方向に対して位置決めされる構成）となり、この微小の空間部Ｓ内において後述するネジと押圧部材によりＬＥＤモジュール基板１側面を変位させることができる。

なお、３ｆは、クランプ５の後述する折曲端部を係止させるための係止部であり、この係止部３ｆは、底壁部３ａの外壁面と周壁部３ｂの外壁面とが交差する角部箇所を断面「Ｌ」字状に切り欠くことで形成される切り欠き溝からなり、本実施形態の場合、図１に示すように底壁部３ａにおける前記外壁面の長手方向両端面に沿って一定間隔で向かい合うように４組形成される。なお、これら４組の係止部３ｆを図１において、左から順番に係止部３ｆ１、係止部３ｆ２、係止部３ｆ３、係止部３ｆ４とする。

そして、これら４組の係止部３ｆのうち、図１中、左から２番目に位置する一対の係止部３ｆ２と左から３番目に位置する一対の係止部３ｆ３との略中間部には、周壁部３ｂを図示する図４に示すように略半円板状の薄い金属板からなる座金（ワッシャー）等からなる後述する押圧部材の外形形状に対応する溝部（切欠部）３ｇが係止部３ｆと同様にそれぞれ切り欠き形成されている。かかる一対の溝部３ｇは、底壁部３ａの外壁面と周壁部３ｂの外壁面とが交差する前記角部箇所を周壁部３ｂ側が前記押圧部材の外形形状よりも若干大きめとなるように略半円形状に切り欠くことで形成される切り欠き溝からなる。

放熱部材４は、軽量で且つ熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材料からなり、ＬＥＤモジュール基板１の外形形状に対応する略矩形状に形成され、ＬＥＤモジュール基板１の背面に位置し、各ＬＥＤアレイ１ｂの発光時に各ＬＥＤアレイ１ｂから発せられる熱をレンズホルダ３の開口部３ｃ側に放熱させるものである。

クランプ５は、薄板状の金属材料からなり、略「Ｍ」字状に折り曲げ加工され、その両端には互いに中央部側に延在するように９０度折り曲げられた折曲端部５ａがそれぞれ設けられ、かかる一対の折曲端部５ａはレンズホルダ３の各係止部３ｆに係止される。また、５ｂは、各係止部３ｆに係止される各折曲端部５ａからレンズホルダ３の一対の周壁部３ｂ外表面に沿うように配設される一対の平坦部であり、この一対の平坦部５ｂ間に位置するクランプ５箇所はレンズホルダ３の開口部３ｃを通って底壁部３ａ側に折り曲げられた略「く」の字状の折曲部５ｃを構成する。

そして、本実施形態の場合、折曲部５ｃの略中央部に位置する頂上部５ｄが放熱部材４を保持することで、放熱部材４とレンズホルダ３の受部３ｅとの間にはＬＥＤモジュール基板１が確実に狭持される構成となるため、ＬＥＤモジュール基板１の前記板面方向における平坦度を良好に維持することができる。なお、本実施形態の場合、クランプ５は、底壁部３ａの長手方向に沿って４組設けられる一対の係止部３ｆに対応して４個配設される。

以上の各部によりＬＥＤプリントヘッドＡが構成される。次に、図５を用いてＬＥＤモジュール基板１の矢印Ｚ方向とは直交する方向（図１中、矢印Ｙ方向）における位置調整について説明する。ＬＥＤプリントヘッドＡの構成部品であるレンズホルダ３には、前述したような一対の溝部３ｇが切り欠きにより形成されることで、各溝部３ｇの形成箇所に対応するＬＥＤモジュール基板１のＬＥＤアレイ１ｂ実装方向における（両）中央側面部１ｄ箇所が外部に露出する（臨む）構成となる。また、図５中、３ｈは、レンズホルダ３に形成されネジ８のネジ部８ａが螺合される螺合部であり、この螺合部３ｈは、一対の溝部３ｇの略中央部からＬＥＤモジュール基板１の前記板面方向に沿い形成されるネジ孔をそれぞれ構成し、溝部３ｇと連通している。なお、本実施形態における螺合部３ｈは、断面略凹部形状からなる膨出部分３ａ１の内壁面に連なる（連続する）面を貫通していないものとする。

そして、ＬＥＤモジュール基板１の前記位置調整は、略中央部に形成される貫通孔部７ａとこの貫通孔部７ａの周囲に位置する略半円環状の平板部７ｂ（図４参照）とを有する平座金からなる押圧部材７と、貫通孔部７ａに挿通されるネジ部８ａと十字溝８ｂを有するネジ頂部８ｃとからなるネジ８とを２組用意し、各押圧部材７（各平板部７ｂ）を各溝部３ｇ内に嵌め込んだ状態で（図４参照）、各ネジ部８ａを貫通孔部７ａに貫通させるとともに貫通孔部７ａに連通する螺合部３ｈに螺合させて、各ネジ部８ａの各螺合部３ｈへの螺合度合いを微調整することで行われる。なお、本実施形態における押圧部材７（平板部７ｂ）は、その材質が鉄からなり、所定の厚さ（例えば０．５ミリ〜１ミリの板厚）を有し、ある程度の剛性を持っているものとする。

具体的には、前記位置調整を行う作業者は、ネジ頂部８ｃの十字溝８ｂに図示しないドライバー（ネジ回し）の十字先端部を嵌合させて、前記十字先端部に回転トルクを加えることで、押圧部材７の貫通孔部７ａを貫通した状態のネジ部８ａを螺合部３ｈに螺合させることが可能となる。この際、各押圧部材７（各平板部７ｂ）が、溝部３ｇの形成に伴い外部に露出するＬＥＤモジュール基板１の（両）中央側面部１ｄと部分的に接触する状態となるため、ＬＥＤモジュール基板１の長手方向（図１中、矢印Ｘ方向）における略中央部（中央側面部１ｄ）が、図１中、矢印Ｙ方向に対して僅かに撓み変形していたとしても、かかるＬＥＤモジュール基板１の撓み変形は、ネジ部８ａの螺合部３ｈへの螺合度合い（つまり、前記十字先端部の十字溝８ｂへの回転トルク量）を調整することで規制することができる。

すなわち、前記十字先端部による前記回転トルクが十字溝８ｂに作用すると、かかる回転トルクは、ネジ部８ａに伝達しネジ部８ａを螺合部３ｈに螺合させるべく作用すると同時に、ネジ部８ａの螺合部３ｈへの螺合に伴いネジ部８ａに装着されている押圧部材７にも伝達し押圧部材７の平板部７ｂと部分的に接触する中央側面部１ｄに前記撓み変形力に抗する押圧力を与えるべく作用し、この平板部７ｂからの前記押圧力により空間部Ｓ内においてＬＥＤモジュール基板１側面を変位させることができる。

ところで、ＬＥＤモジュール基板１は、ＬＥＤアレイ１ｂ実装後に熱硬化されることから、前記撓み変形はＬＥＤモジュール基板１の長手方向における略中央部に特に発生し易いことが想定されるが、例えばＬＥＤモジュール基板１の長手方向における略中央部が、図１中、下方に僅かに撓み変形していた場合には、図５中、下方に位置するネジ８（ネジ頂部８ｃの十字溝８ｂ）に所定量の前記回転トルクを与えて、前記回転トルクに応じて押圧部材７の平板部７ｂが図５中、下方に位置する中央側面部１ｄを上方に押圧することで、ＬＥＤモジュール基板１の撓み変形を規制することができる。一方、ＬＥＤモジュール基板１の長手方向における略中央部が、図１中、上方に僅かに撓み変形していた場合には、図５中、上方に位置するネジ８（十字溝８ｂ）に所定量の前記回転トルクを与えて、前記回転トルクに応じて平板部７ｂが図５中、上方に位置する中央側面部１ｄを下方に押圧することで、ＬＥＤモジュール基板１の撓み変形を規制することができる。

従って、前記回転トルク量を調整するだけの作業で、略半円環状の平板座金からなる押圧部材７による中央側面部１ｄへの押圧力を微妙に変化させることができ、これによりＬＥＤモジュール基板１の中央側面部１ｄから基板屑等を発生させずにＬＥＤモジュール基板１の位置微調整を空間部Ｓ内部において容易に行うことができる。換言すると、ネジ部８ａに嵌挿される押圧部材７の押圧力をネジ８の締め付け力に応じて間接的に作用させるだけで、最も撓み変形し易いと想定される中央側面部１ｄの位置を前記矢印Ｙ方向に対し容易に微調整することができるため、従来のようにＬＥＤモジュール基板の長手方向における中央側面部にネジ部（ネジ部底面）からの回転トルクを直接、作用させたことにより発生していた前記基板屑等がＬＥＤアレイへ付着することがなくなり、これにより各ＬＥＤアレイから発せられる光量の変化に伴う印字の濃度ムラを抑制することができ、印字品質の良好なＬＥＤプリントヘッドを提供することができる。さらに、かかるＬＥＤモジュール基板の側面位置微調整に伴い、ＬＥＤモジュール基板上に直線状に連設される各ＬＥＤアレイの直線性精度を同時に向上させることも可能となる。

また本実施形態では、切欠部３ｇが、ＬＥＤアレイ１ｂ実装方向であるＬＥＤモジュール基板１の長手方向における略中央部の側面に対応する位置に形成されてなることにより、前述した熱硬化後においてＬＥＤモジュール基板１の側面中央部における撓み変形を考慮した場合に有利な構成となる。

また本実施形態では、押圧部材７とネジ８とからなるＬＥＤモジュール基板１側面の位置調整機構が、ＬＥＤモジュール基板１の両側面における略中央部に対応する位置にそれぞれ形成されてなるものであったが、例えばＬＥＤモジュール基板１の一方の側面にのみ単一の前記位置調整機構を配設してもよい。

また本実施形態では、押圧部材７が、略半円環状の平座金からなる場合について説明したが、押圧部材７はＬＥＤモジュール基板１の撓み変形を規制できるものであれば任意の材料を適用することができ、例えば押圧部材７を略中央部に貫通孔部を有する合成樹脂製の板状部材（スペーサ部材）により構成してもよい。

また本実施形態では、押圧部材７の外形形状が、略半円環状からなる場合について説明したが、押圧部材７の外形形状は、溝部３ｇの溝形状に対応して設定されていればよく、例えば溝部３ｇの溝形状が略四角形状であれば、押圧部材７の外形形状を溝部３ｇに嵌り込むような略四角形状に設定すればよい。

なお本実施形態では、ＬＥＤモジュール基板１の長手方向における中央側面部１ｄのみにおいて、ネジ８の締め付け力に応じた押圧部材７からの押圧力を間接的に作用させた場合について説明したが、例えば図１中、左から１番目に位置する一対の係止部３ｆ１と左から２番目に位置する一対の係止部３ｆ２との略中間部に一対の溝部と一対の螺合部を形成するとともに、左から３番目に位置する一対の係止部３ｆ３と左から４番目に位置する一対の係止部３ｆ４との略中間部にも一対の溝部と一対の螺合部を形成し、これら各溝部に貫通孔部を有する押圧部材をそれぞれ嵌め込み、ネジを前記各貫通孔部に貫通させ前記各螺合部に螺合させることで、ＬＥＤモジュール基板の片側側面において、複数箇所に配設される押圧部材からの押圧力を間接的に作用させるようにしてもよい。このように構成することで、ＬＥＤアレイに前記基板屑等を付着させることなく、空間部内においてＬＥＤモジュール基板の前記矢印Ｙ方向における側面の位置調整の精度をより向上させることができる。

本発明の実施形態によるＬＥＤプリントヘッドの正面図である。 図１中、Ａ−Ａ断面図である。 同実施形態によるＬＥＤモジュール基板の正面図である。 同実施形態によるＬＥＤプリントヘッドの側面図である。 図１中、Ｂ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤモジュール基板
１ｂ ＬＥＤアレイ
１ｄ 中央側面部
２ レンズアレイ
３ レンズホルダ
３ａ 底壁部（基部）
３ｂ 周壁部
３ｇ 溝部
３ｈ ネジ螺合部
４ 放熱部材
５ クランプ
６ 感光体
７ 押圧部材
７ａ 貫通孔部
７ｂ 平板部
８ ネジ
８ａ ネジ部
Ａ ＬＥＤプリントヘッド

Claims (4)

1. 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複数のＬＥＤアレイを有するＬＥＤモジュール基板と、
   前記ＬＥＤモジュール基板を収納する枠体と、
   前記ＬＥＤモジュール基板における少なくとも一方の側面の所定箇所に対応するように前記枠体に設けられ、前記所定箇所を外部に臨ませる切欠部と、
   前記切欠部に設けられるネジ螺合部と、
   前記切欠部に設けられ、前記ネジ螺合部に連通する貫通孔部を貫通するネジの前記ネジ螺合部への螺合度合いに応じて前記ＬＥＤモジュール基板の前記側面を変位させる押圧部材と、
   を備えてなることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
2. 前記切欠部は、前記ＬＥＤモジュール基板の長手方向における略中央部の少なくとも一方の側面に対応する位置に設けられてな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。
3. 前記切欠部は、前記ＬＥＤモジュール基板の長手方向における両側面の所定箇所に対応するように一対に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤプリンタヘッド。
4. 前記押圧部材が、座金からな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。

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