JP2007160656A - Ｌｅｄプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁基板並びに支持部材に熱膨張による変形が生じた場合であっても、良好な印字性能を得ることが可能な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２Ａ上に複数のＬＥＤアレイ２Ｂを直線状に実装し、絶縁基板２Ａを放熱部材３上に載置するとともにＬＥＤアレイ２Ｂから発せられる光を透過するレンズアレイ４を備えたレンズホルダ（支持部材）５をＬＥＤアレイ２Ｂとレンズアレイ４とが対向するように絶縁基板２Ａ上に載置し、レンズホルダ５と絶縁基板２Ａ（ＬＥＤモジュール基板２）とを放熱部材３に対してボルト５Ｇで固定してなるＬＥＤプリントヘッド１において、レンズホルダ５が絶縁基板２Ａの長手方向に対応して設けられる壁部５Ｆを備え、壁部５ＦとＬＥＤアレイ２Ｂの実装されるＬＥＤモジュール基板２の実装面とを接着剤Ｇにて固定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光プリンタ装置に備えられ、複数のＬＥＤアレイ（発光ダイオードアレイ）が直線状に実装された絶縁基板を放熱部材上に載置するとともに、前記絶縁基板上にレンズアレイを備えた支持体をさらに載置してなるＬＥＤプリントヘッドに関するものである。

従来、この種のＬＥＤプリントヘッドとしては、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、所定の配線パターンが施されたガラスエポキシ樹脂材等からなる絶縁基板上に複数のＬＥＤアレイを直線状に実装し、前記絶縁基板をアルミ材等からなる放熱部材上に載置するとともに前記ＬＥＤアレイから発せられる光を感光体に照射させるためのレンズアレイの固着されたアルミ材等からなるレンズホルダ（支持部材）を前記絶縁基板上にさらに載置し、前記レンズアレイが前記ＬＥＤアレイと対向するように、前記レンズホルダ及び前記絶縁基板を前記放熱部材に対してボルトで固定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。
特開２００４−１４８６９８号公報

ところで、特許文献１に記載のＬＥＤプリントヘッドの場合、絶縁基板がガラスエポキシ樹脂材により形成されるとともに、前記絶縁基板上に載置されるレンズホルダである支持部材がアルミからなる金属材により形成されていることで、光プリンタ装置を使用することにより、前記レンズホルダが例えば略６０度に加熱されると、前記レンズホルダには熱膨張という物理的変化が発生する。かかる熱膨張という物理的変化は、前記レンズホルダだけではなく前記絶縁基板にも同時に発生するが、前記絶縁基板の熱膨張係数と前記レンズホルダの熱膨張係数とは同じではない。

この結果、前記絶縁基板と前記レンズホルダとが放熱部材に対してボルトで固定されてたとしても、前記絶縁基板や前記レンズホルダに生じる熱による熱膨張等の変形がＬＥＤプリントヘッドを構成する各部材に影響を及ぼし、前記絶縁基板と前記レンズホルダは、両者が接触している部分に両者の熱膨張係数の違いによる力が生じ、これにより前記絶縁基板と前記レンズホルダとが別々の動きをなしていた。従って、前記絶縁基板に実装されたＬＥＤアレイと前記レンズホルダ（前記支持部材）に固着された前記レンズアレイとの位置関係に僅かなズレが生じることで、前記レンズアレイを介して感光体に照射される発光像の結像状態が変化し、これにより印字性能に悪影響を与え、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、絶縁基板並びに支持部材に熱膨張による変形が生じた場合であっても、良好な印字性能を得ることが可能な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複数のＬＥＤアレイを直線状に実装し、前記絶縁基板を放熱部材上に載置するとともに前記ＬＥＤアレイから発せられる光を透過するレンズアレイを備えた支持部材を前記ＬＥＤアレイと前記レンズアレイとが対向するように前記絶縁基板上に載置し、前記支持部材と前記絶縁基板とを前記放熱部材に対して所定の固定部材で固定してなるＬＥＤプリントヘッドにおいて、前記支持部材と前記絶縁基板とを接着剤にてさらに固定してなることを特徴とする。

また本発明は、前記支持部材が前記絶縁基板の長手方向に対応して設けられる壁部を少なくとも備え、前記壁部と前記ＬＥＤアレイの実装される実装面とを前記接着剤にて固定してなることを特徴とする。

また本発明は、前記接着剤は、前記壁部と前記実装面との接触部分を覆うように塗布されてなることを特徴とする。

また本発明は、前記接着剤は、シリコーン系接着剤またはエポキシ系接着剤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、絶縁基板並びに支持部材に熱膨張による変形が生じた場合であっても、良好な印字性能を得ることが可能な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（支持部材）５と、回路基板６とから主に構成され、感光体Ａ（一部を図１に示す）に発光像を照射するものである。

ＬＥＤモジュール基板２は、矩形状の絶縁基板２Ａ上にＬＥＤアレイ２Ｂや駆動用半導体（駆動ドライバＩＣ）２Ｃが絶縁基板２Ａ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。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からなり、その表面（ＬＥＤアレイ２Ｂや駆動用半導体２Ｃの実装面）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２Ｂ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４（感光体Ａ）側を向くように絶縁基板２Ａの前記実装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の前記実装面に取り付けられた各ＬＥＤアレイ２Ｂ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２Ｂと駆動用半導体２Ｃ並びに駆動用半導体２Ｃ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。

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。なお、２Ｅは、ＬＥＤモジュール基板２（絶縁基板２Ａ）の長手方向に沿って、所定箇所に複数個設けられた略円形の貫通孔部であり、これら貫通孔部２Ｅは、レンズホルダ５の後述する各孔部５Ａに対応した位置に各々形成される。

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からなり、押し出し成形によって中空形状に形成され、ＬＥＤモジュール基板２を載置するための基板載置面３Ａと、回路基板６を固定配設するための支持部３Ｂとを備えている。基板載置面３Ａは、平滑面（平坦面）からなり、その所定箇所にはＬＥＤモジュール基板２の各貫通孔部２Ｅに対応した位置に複数の螺着部３Ｃが各々形成されている。支持部３Ｂは、基板配設面３Ａとは異なる面に設けられ、ＬＥＤモジュール基板２のコネクタ２Ｄ側に位置する回路基板６の一端面を固定支持するための凹形状の溝部３Ｄと、前記一端面とは相対する位置関係となる回路基板６の他端面側を支持するための平面３Ｅとを備えている。従って、回路基板６の前記一端面を溝部３Ｄに挿入した後、平面３Ｅ箇所で回路基板６の前記他端面側を図示しないボルトによって固定することで、回路基板６が放熱部材３に対して固定されるようになっている。

レンズアレイ４は、ＬＥＤモジュール基板２の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、ＬＥＤアレイ２Ｂから照射対象となる感光体Ａに至る照明経路中に配設され、ＬＥＤアレイ２Ｂの配設位置に対応（対向）するようにＬＥＤアレイ２Ｂの真上に位置し、レンズホルダ５に固着され、ＬＥＤアレイ２Ｂから発せられる光を感光体Ａに照射させるための光学部材である。

レンズホルダ５は、熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材からなり、断面略「Ｌ」字形状に形成され、ＬＥＤモジュール基板２上に載置されている。レンズホルダ５は、ＬＥＤモジュール基板２の各貫通孔部２Ｅ並びに放熱部材３の各螺着部３Ｃに対応した位置に各々設けられた複数の孔部５Ａを有する基部５Ｂと、ＬＥＤモジュール基板２とは所定距離を隔てるようにＬＥＤアレイ２Ｂ（駆動用半導体２Ｃ）側に延在する鍔部５Ｃとを備え、この鍔部５Ｃの側面５Ｄにて接着剤等によりレンズアレイ４が固着され、これによりＬＥＤアレイ２とレンズアレイ４とが所定距離を隔てて対向するように配設される。

基部５Ｂには、ＬＥＤモジュール基板２の前記実装面と当接する当接部（底面部）５Ｅと、ＬＥＤモジュール基板２の長手方向に対応して設けられ底面部５Ｅから連続形成される一対の壁部５Ｆとが形成され、この場合、各壁部５Ｆは、レンズホルダ５の表裏を貫通する孔部５Ａの形成された方向と略同一方向に延びる立壁部として形成されている。なお、底面部５ＥとＬＥＤモジュール基板２との間には、レンズホルダ５と前記導体との絶縁を確保するための図示しない絶縁シートが配設されている。かかるレンズホルダ５をＬＥＤモジュール基板２を載置した放熱部材３上に対して組み付けるにあたっては、固定手段であるボルト５Ｇが、レンズホルダ５の孔部５Ａ並びに絶縁基板２Ａの貫通孔部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の固着されたレンズホルダ５とが組み付けられる。

そして、本実施形態では、このようにボルト５Ｇを通じてＬＥＤモジュール基板２並びにレンズホルダ５が放熱部材３に対して組み付け固定された後に、さらに各壁部５ＦのうちＬＥＤモジュール基板２のコネクタ２Ｄ側に位置する壁部５ＦとＬＥＤモジュール基板２の前記実装面との接触部分を覆うようにエポキシ系接着剤や弾力性の有るシリコーン系接着剤等からなる接着剤Ｇが塗布されている。かかる接着剤Ｇは、ＬＥＤモジュール基板２の長手方向に沿って延びる壁部５Ｆと前記実装面の接触する前記接触部分の全ての領域を覆うように接着剤Ｇを塗布することが望ましいが、前記接触部分の全領域のうち部分的に接着剤Ｇを塗布することも可能である。

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とを備えている。

また、ＬＥＤプリントヘッド１は、熱伝導率の高いアルミニウム等の金属材からなるカバー７を備えており、このカバー７は放熱部材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に対して気密性を確保するためのものである。

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。

以上のように本実施形態では、所定の配線パターンが施された絶縁基板２Ａ上に複数のＬＥＤアレイ２Ｂを直線状に実装し、絶縁基板２Ａを放熱部材３上に載置するとともにＬＥＤアレイ２Ｂから発せられる光を透過するレンズアレイ４を備えたレンズホルダ５をＬＥＤアレイ２Ｂとレンズアレイ４とが対向するように絶縁基板２Ａ上に載置し、レンズホルダ５と絶縁基板２Ａ（ＬＥＤモジュール基板２）とを放熱部材３に対してボルト５Ｇで固定してなるＬＥＤプリントヘッド１において、レンズホルダ５が絶縁基板２Ａの長手方向に対応して設けられる壁部５Ｆを備え、壁部５ＦとＬＥＤアレイ２Ｂの実装されるＬＥＤモジュール基板２の前記実装面とを接着剤Ｇにて固定してなるものである。

従って、レンズホルダ５と絶縁基板２Ａとを放熱部材３に対してボルト５Ｇで固定してなるＬＥＤプリントヘッド１を前記光プリンタ装置に搭載して、前記光プリンタ装置を使用することにより、ＬＥＤプリントヘッド１を構成する各部、特にガラスエポキシ樹脂材からなる絶縁基板２Ａを母材とするＬＥＤモジュール基板２やＬＥＤモジュール基板２上に載置される金属材からなるレンズホルダ５が高温（例えば略６０度）に加熱され、このように異なる熱膨張係数を有するＬＥＤモジュール基板２とレンズホルダ５の両者に熱膨張がそれぞれ生じ、これにより前記両者が接触している部分に前記両者の前記熱膨張係数の違いによる力が生じたとしても、ＬＥＤモジュール基板２とレンズホルダ５（前記両者）は、ボルト５Ｇだけではなく接着剤Ｇで固着されているため、前記両者がそれぞれ別々の動きをなすことがより抑制され、前記両者の位置関係が常時、維持される。つまり、ＬＥＤモジュール基板２とレンズホルダ５の位置関係が常時、維持されることに伴い、ＬＥＤモジュール基板２に搭載（固着）されるＬＥＤアレイ２Ｂと、レンズホルダ５に固着されるレンズアレイ４との位置関係も常時、維持されることから、感光体Ａに照射される発光像の結像状態がピンぼけ状態となることが防止され、良好な印字性能を得ることが可能となる。

また本実施形態では、接着剤Ｇが、レンズホルダ５の壁部５ＦとＬＥＤモジュール基板２の前記実装面との接触部分を覆うように塗布（被着）されてなることにより、熱膨張によって生じるレンズホルダ５とＬＥＤモジュール基板２との僅かな位置ズレが接着剤Ｇを塗布するだけで確実に防止されるため、商品性の高いＬＥＤプリントヘッドを提供することができる。

また本実施形態では、一対の壁部５ＦのうちＬＥＤモジュール基板２のコネクタ２Ｄ側に位置する壁部５ＦとＬＥＤモジュール基板２の前記実装面との接触部分を覆うように接着剤Ｇが塗布されている例について説明したが、例えばＬＥＤモジュール基板２のＬＥＤアレイ２Ｂ（駆動用半導体２Ｃ）側、つまり鍔部５Ｃ側に位置する他方の壁部５Ｆと前記実装面との接触部分を覆うように接着剤Ｇを塗布してもよいし、一対の壁部５Ｆの両方（つまり、コネクタ２Ｄ側に位置する壁部５Ｆと鍔部５Ｃ側に位置する他方の壁部５Ｆ）と前記実装面との接触部分を覆うように接着剤Ｇをそれぞれ塗布してもよい。

また本実施形態では、レンズホルダ５の基部５Ｂに設けた立壁部からなる壁部５Ｆと前記実装面とを接着剤Ｇにて固定した例について説明したが、壁部５Ｆの形状は前記実装面と接着剤Ｇで接着可能な形状であれば任意の構成を採用することができ、例えば壁部５ＦをＬＥＤモジュール基板２の板厚方向に対して所定角度傾けたを傾斜壁（傾斜面）としてもよいし、壁部５Ｆにおける前記実装面との接触部分に段差部からなる切り欠き溝を形成してもよい。このことは、前記傾斜壁と前記実装面との接触部分または前記切り欠き溝に接着剤Ｇを塗布して、レンズホルダ５とＬＥＤモジュール基板２とを接着固定することを意味している。

また本実施形態では、レンズホルダ５の孔部５Ａと、この孔部５Ａに連通するＬＥＤモジュール基板２の貫通孔部２Ｅにボルト５Ｇを貫通させて、貫通孔部２Ｅを貫通するボルト５Ｇの端部を放熱部材３の螺着部３Ｃに螺着することで、レンズホルダ５及びＬＥＤモジュール基板２が放熱部材３に対して固定され、さらにレンズホルダ５の壁部５ＦとＬＥＤモジュール基板２の前記実装面とを接着剤Ｇにて固定した場合について説明したが、例えば孔部５Ａを除く底面部５Ｅに接着剤Ｇが一様に塗布されてなるレンズホルダ５を用意し、かかるレンズホルダ５を孔部５Ａと貫通孔部２Ｅとが連通する（つまり、レンズホルダ４とＬＥＤアレイ２とが対向する）ようにＬＥＤモジュール基板２上に予め固着させた後、ボルト５Ｇにてレンズホルダ５の固着されたＬＥＤモジュール基板２を放熱部材３に対して固定する構成を採用することも可能である。

なお本実施形態では、放熱部材３上に単一のＬＥＤモジュール基板２を配設した例について説明したが、例えば放熱部材３上に複数個のＬＥＤモジュール基板２を配設してもよい。

本発明の実施形態によるＬＥＤプリントヘッドの要部断面図である。 同実施形態によるＬＥＤプリントヘッドの要部斜視図である。

符号の説明

１ ＬＥＤプリントヘッド
２ ＬＥＤモジュール基板
２Ａ 絶縁基板
２Ｂ ＬＥＤアレイ
３ 放熱部材
４ レンズアレイ
５ レンズホルダ（支持部材）
５Ｂ 基部
５Ｃ 鍔部
５Ｅ 当接部（底面部）
５Ｆ 壁部
５Ｇ 固定手段（ボルト）
６ 回路基板
７ カバー
Ａ 感光体
Ｇ 接着剤

Claims (4)

1. 所定の配線パターンが施された絶縁基板上に複数のＬＥＤアレイを直線状に実装し、前記絶縁基板を放熱部材上に載置するとともに前記ＬＥＤアレイから発せられる光を透過するレンズアレイを備えた支持部材を前記ＬＥＤアレイと前記レンズアレイとが対向するように前記絶縁基板上に載置し、前記支持部材と前記絶縁基板とを前記放熱部材に対して所定の固定部材で固定してなるＬＥＤプリントヘッドにおいて、
   前記支持部材と前記絶縁基板とを接着剤にてさらに固定してなることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
2. 前記支持部材が前記絶縁基板の長手方向に対応して設けられる壁部を少なくとも備え、前記壁部と前記ＬＥＤアレイの実装される実装面とを前記接着剤にて固定し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. 前記接着剤は、前記壁部と前記実装面との接触部分を覆うように塗布されてなることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤプリントヘッド。
4. 前記接着剤は、シリコーン系接着剤またはエポキシ系接着剤からなることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１つに記載のＬＥＤプリントヘッド。

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