JP2022075327A - 光プリントヘッドおよび光プリントヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の電子部品が実装された領域がワイヤーボンディング実施時の押圧力により撓むのを抑制する。【解決手段】一方の面に複数の発光素子が実装され、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣを含む複数の電子部品が実装された基板と、前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ感光ドラムに集光する複数のレンズを有するレンズアレイと、を備えた光プリントヘッドであって、前記基板は、他の基板との連結部が切断された連結片を基板の長手方向に複数有し、前記連結片のうち、少なくとも１つの連結片を、前記基板の長手方向において、前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置に有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光素子から出射された光をそれぞれ複数のレンズを通して集光する光プリントヘッドおよび光プリントヘッドの製造方法に関する。

従来、発光素子が実装された基板を備えた光プリントヘッドを製造する際に、基板と、基板に実装された発光素子との間を、ーにより結線するワイヤーボンディング方法が用いられている。

特許文献１には、基板に形成されたパッドと、基板に実装された発光素子の表面に形成された素子パッドとの間を、キャピラリの先端から突出したワイヤーにより結線するワイヤーボンディング方法が開示されている。

そして光プリントヘッドを製造する際に、量産効率の観点から、複数枚の基板が連結部によって接続された状態を初期形状とし、その連結された複数枚の基板に対して前述のワイヤーボンディングを実施している。

また、前記基板は、基板表面に発光素子が実装され、基板裏面に前記発光素子を駆動するドライバＩＣなどの電子部品が実装される。しかし、基板表面に発光素子のワイヤーボンディングを実施した後に、基板裏面に電子部品を実装すると、その電子部品の実装時に半田に含まれているフラックス成分などが揮発して、基板表面の発光素子の表面を曇らせてしまう可能性がある。

よって、光プリントヘッドを製造する際に、まず基板裏面に電子部品を実装した後に、基板表面に発光素子のワイヤーボンディングを実施する方が望ましい。

特許第４５３０２３０号公報

しかし、裏面に電子部品が実装された基板の表面にワイヤーボンディングを実施する場合、基板に対してキャピラリから１００ｇｆ前後の押圧力が加えられる。そのため、基板自身の剛性だけではキャピラリの押圧力に耐えられず、基板はキャピラリからの押圧力を受けて撓んでしまう。

そこで、キャピラリの押圧力を受けても基板が撓まないように、基板表面にワイヤーボンディングを実施する際に、基板裏面を治具で支持することが考えられる。

しかし、基板裏面のうち、前述のドライバＩＣが実装された領域は、治具による支持を避けなければならない。さらに、基板の長手方向と直交する短手方向において、ドライバＩＣの実装領域が基板裏面の端部近くまである場合、前述のワイヤーボンディングを実施する際に、基板裏面のドライバＩＣ実装領域を治具で支持することは困難である。

そこで、本発明の目的は、基板の電子部品が実装された領域がワイヤーボンディング実施時の押圧力により撓むのを抑制することある。

上記目的を達成するため、本発明は、一方の面に複数の発光素子が実装され、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣを含む複数の電子部品が実装された基板と、前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ集光する複数のレンズを有するレンズアレイと、を備えた光プリントヘッドであって、前記基板は、他の基板との連結部が切断された連結片を基板の長手方向に複数有し、前記連結片のうち、少なくとも１つの連結片を、前記基板の長手方向において、前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置に有することを特徴とする。

また、一方の面に複数の発光素子が実装され、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣを含む複数の電子部品が実装された基板と、前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ集光する複数のレンズを有するレンズアレイと、を備えた光プリントヘッドの製造方法であって、前記基板は、複数の基板が複数の連結部により連結された集合体となっており、前記集合体における各基板の前記他方の面に前記ドライバＩＣを実装する工程、前記集合体における各基板の前記一方の面に前記複数の発光素子を実装する工程、前記集合体における各基板の前記ドライバＩＣが実装された面の短手方向の両側を長手方向に沿って治具で支持した状態で、前記各基板の複数の発光素子にワイヤーボンディングを施す工程、前記複数の連結部を切断する工程、を経て前記集合体から得たものであり、前記基板は、他の基板との連結部が切断された連結片を基板の長手方向に複数有し、前記連結片のうち、少なくとも１つの連結片を、前記基板の長手方向において、前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置に有することを特徴とする。

本発明によれば、基板の電子部品が実装された領域がワイヤーボンディング実施時の押圧力により撓むのを抑制することができる。

光プリントヘッドにおける基板の断面図 画像形成装置の概略構成を示す断面図 光プリントヘッドの斜視図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は光プリントヘッドにおける基板を示す図、（ｄ）、（ｅ）はレンズアレイを示す図 光プリントヘッドにおける基板の斜視図 基板が保持体に保持された様子を示す斜視図 光プリントヘッドの断面図 光プリントヘッドにおける基板の斜視図 光プリントヘッドにおける基板の斜視図 複数の基板が連結された集合体の斜視図 複数の基板が連結された集合体の一部を拡大した斜視図 集合体を支持する治具の斜視図 集合体を支持する治具の一部を拡大した斜視図 複数の基板が連結された集合体と集合体を支持する治具の斜視図 集合体と治具の要部拡大図 光プリントヘッドにおける基板の断面図 （ａ）、（ｂ）はワイヤーボンディングの工程を説明する図 （ａ）、（ｂ）はワイヤーボンディングの工程を説明する図 （ａ）～（ｅ）はワイヤーボンディングの工程を説明する図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、以下の説明に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定するものではない。

（画像形成装置）
まず、図２を用いて画像形成装置１の概略構成を説明する。図２は画像形成装置１の概略断面図である。図２に示す画像形成装置１は読取装置を備えたカラープリンタ（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）であるが、実施の形態は読取装置を備えていないプリンタであってもよい。また、実施の形態は、図２に示すような複数の感光ドラム１０３を備える所謂タンデム方式のカラー画像形成装置に限られず、１つの感光ドラム１０３を備えるカラー画像形成装置やモノクロ画像を形成する画像形成装置でも良い。

図２に示す画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する４基の画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ（以下、総称して単に「画像形成部１０２」とも称する）を備える。また、画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋは、それぞれ感光ドラム１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋ（以下、総称して単に「感光ドラム１０３」とも称する）を備える。これらの感光ドラム１０３は、それぞれ離間して配列されている。また、画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋは、感光ドラム１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋをそれぞれ帯電させる帯電器１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ（以下、総称して単に「帯電器１０４」とも称する）を備える。また、画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋは、感光ドラム１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋを露光する光を出射する露光光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと記載）露光ユニット５００Ｙ，５００Ｍ，５００Ｃ，５００Ｋ（以下、総称して単に「露光ユニット５００」とも称する）を備える。さらに、画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋは、感光ドラム１０３上の静電潜像をトナーによって現像し、感光ドラム１０３上に各色のトナー像を現像する現像器１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋ（以下、総称して単に「現像器１０６」とも称する）を備える。なお、符号に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはトナーの色を示している。

図２に示す画像形成装置１は、感光ドラム１０３を下方から露光する所謂「下面露光方式」を採用する画像形成装置である。以下、下面露光方式を採用する画像形成装置を前提として説明を進めるが、実施の形態としては感光ドラムを上方から露光する「上面露光方式」を採用する画像形成装置でも構わない。

画像形成装置１は、感光ドラム１０３に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト１０７と、感光ドラム１０３に形成されたトナー像を当該中間転写ベルト１０７に順次転写させる一次転写ローラ１０８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。また、画像形成装置１は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を給紙部１０１から搬送されてきた記録材Ｓに転写させる二次転写ローラ１０９と、二次転写された画像を記録材Ｓに定着させる定着器１００を備える。

一次転写後の感光ドラム１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋの表面にはトナーが残留している。これら残留トナーはドラムクリーニング装置（第１清掃装置）８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ（以下、総称して単に「ドラムクリーニング装置８」とも称する）によって除去され、回収トナー容器５に回収される。

また、二次転写後の中間転写ベルト１０７の表面にもトナーが残留している。この残留トナーはベルトクリーニング装置（第２清掃装置）７によって除去され、回収トナー容器５に回収される。

（画像形成プロセス）
次に上記画像形成装置の画像形成プロセスについて簡単に説明する。帯電器１０４Ｙは、感光ドラム１０３Ｙの表面を帯電する。露光ユニット５００Ｙは帯電器１０４Ｙによって帯電された感光ドラム１０３Ｙの表面を露光する。これにより、感光ドラム１０３Ｙには静電潜像が形成される。次に、現像器１０６Ｙは感光ドラム１０３Ｙに形成された静電潜像をイエローのトナーによって現像する。感光ドラム１０３Ｙの表面に現像されたイエローのトナー像は、一次転写ローラ１０８Ｙによって中間転写ベルト１０７上に転写される。マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像も同様の画像形成プロセスで形成され、中間転写ベルト１０７に重ね合わせるように転写される。

中間転写ベルト１０７上に転写された各色のトナー像は、中間転写ベルト１０７によって二次転写部Ｔ２まで搬送される。二次転写部Ｔ２に配置された二次転写ローラ１０９にはトナー像を記録材Ｓに転写するための転写バイアスが印加されている。二次転写部Ｔ２まで搬送されたトナー像は、二次転写ローラ１０９の転写バイアスによって、給紙部（給紙カセット）１０１から搬送されてきた記録材Ｓに転写される。

記録材Ｓは給紙部１０１内に積載される形で収納されており、画像形成タイミングに合わせて搬送路２０へと給紙される。給紙方法は、まず給紙ローラ２の摩擦で記録材Ｓの先端が跳ね上げられ、記録材Ｓの二重送りを防止するための用紙分離用搬送ローラ対３により記録材Ｓが１枚のみ搬送路２０へ搬送される。その後、搬送ローラ対６で引き抜かれた記録材Ｓは、搬送路２０を通りレジストローラ対７まで搬送され一旦停止される。なお、記録材Ｓは、レジストローラ対７にて斜行補正やタイミング補正が行われた後、二次転写部Ｔ２へと搬送される。

二次転写部Ｔ２にてトナー像が転写された記録材Ｓは定着器１００に搬送される。定着器１００は、熱と圧力によって記録材Ｓにトナー像を定着させる。定着器１００によって定着処理がなされた記録材Ｓは、排紙部１１１に排出される。

また、図２に示すように画像形成装置１はトナー容器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、総称して単に「トナー容器４」とも称する）を備える。画像形成を行うことにより、現像ユニット６４１（後述）内のトナー量が減少する。その際には、トナーが、各画像形成部１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋに対応して設けられたトナー容器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋから不図示のパイプを介して現像ユニット６４１（後述）に供給される。すなわち、本実施例に記載の画像形成装置１が備える現像ユニット６４１（後述）では、トナー容器４から新たなトナーを補給しつつ、過剰となったトナーの一部は残留トナーとして回収トナー容器５へ搬送する。

（ドラムユニットおよび現像ユニット）
本実施例の画像形成装置における交換可能なドラムユニットについて例示して説明する。前述した感光ドラム１０３と帯電器１０４とは、ドラムクリーニング装置８と共に、一体的にユニット化（ドラムユニット、ドラムカートリッジ）されていても構わない。

本実施例の画像形成装置１には、感光ドラム１０３を備えるドラムユニット５１８が取り付けられる。ドラムユニット５１８は、ユーザやメンテナンス者等の作業者によって交換されるカートリッジである。本実施例のドラムユニット５１８は感光ドラム１０３を回転可能に支持している。具体的には、感光ドラム１０３は、ドラムユニット５１８の枠体によって回転可能に支持されている。

また、本実施例の画像形成装置１には、ドラムユニット５１８とは別体の現像ユニット６４１が取り付けられる。本実施例の現像ユニット６４１は、図２に示す現像器１０６とトナー収容部とが一体化されたカートリッジである。現像器１０６は、現像剤を担持する現像剤担持体である現像スリーブを備える。現像ユニット６４１にはトナーとキャリアを攪拌するためのスクリューを回転させるためのギアが複数設けられている。これらのギアが経年劣化等した際には、作業者が現像ユニット６４１を画像形成装置１の装置本体から取り外して交換する。また、現像ユニット６４１からは一定数のトナーが残留トナーとして除去され、回収トナー容器５へと搬送されている。なお、ドラムユニット５１８および現像ユニット６４１の実施の形態は、上記ドラムユニット５１８と現像ユニット６４１が一体化されたプロセスカートリッジでも構わない。

（光プリントヘッドの基本構成）
次に図３を用いて、露光ユニット５００が備える光プリントヘッド１０５（図３参照）について説明する。図３は、本実施例の画像形成装置１が備える光プリントヘッド１０５の概略斜視図である。

ここで、電子写真方式の画像形成装置に採用される露光方式の一例として、半導体レーザの照射ビームを回転するポリゴンミラーなどで走査しｆ－θレンズ等を介して感光ドラムを露光するレーザビーム走査露光方式がある。本実施例で説明する「光プリントヘッド１０５」は、感光ドラム１０３の回転軸線方向に沿って配列されたＬＥＤ等の発光素子を用いて感光ドラム１０３を露光するＬＥＤ露光方式に用いられるものであって、上記に言うレーザビーム走査露光方式には用いられない。

本実施例で説明する光プリントヘッド１０５（露光ユニット５００）は、感光ドラム１０３の回転軸線よりも鉛直方向下側に設けられており、光プリントヘッド１０５が感光ドラム１０３を下方から露光する。

図３に示すように、光プリントヘッド１０５は感光ドラム１０３の回転軸線方向に延びる長手形状をなす。また、光プリントヘッド１０５は、保持体５０５と、レンズアレイ５０６と、基板５０２（図４参照）と、を備える。レンズアレイ５０６と基板５０２は保持体５０５によって保持されている。保持体５０５は、例えば、亜鉛メッキ鋼板や冷間圧延鋼板にメッキ処理が施された板材を折り曲げて形成した金属製の部材である。ここで本実施例における保持体５０５は金属製の厚み１ｍｍ程度の薄板であり、電気亜鉛メッキ鋼板をプレス型で加工した部材である。

次に図４を用いて、光プリントヘッド１０５の保持体５０５が保持する基板５０２とレンズアレイ５０６について説明する。まず、基板５０２について説明する。図４（ａ）は基板５０２の概略斜視図である。図４（ｂ）は基板５０２に設けられた複数のＬＥＤ５０３の配列を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）の拡大図を示している。

基板５０２にはＬＥＤチップ６３９が実装されている。図４（ａ）に示すように、基板５０２の一方の面にはＬＥＤチップ６３９が設けられ、前記一方の面とは反対側の面である他方の面には長尺のＦＦＣコネクタ５０４が設けられている。ＦＦＣコネクタ５０４は、その長手方向が基板５０２の長手方向に沿うように基板５０２の他方の面に取り付けられている。基板５０２には各ＬＥＤチップ６３９に信号を供給するための配線が設けられている。コネクタ５０４には、ケーブルの一例としてのフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）（不図示）の一端が接続される。

画像形成装置１の装置本体には基板が設けられている。基板は制御部とコネクタとを備える。ＦＦＣの他端は、当該コネクタに接続されている。すなわち、ＦＦＣは装置本体の制御部と光プリントヘッド１０５の基板５０２とを電気的に接続している。基板５０２には、画像形成装置１の装置本体の制御部からＦＦＣおよびコネクタ５０４を介して制御信号（駆動信号）が入力される。基板５０２に実装されたＬＥＤチップ６３９は、基板５０２に入力された制御信号によって駆動される。

基板５０２に実装されたＬＥＤチップ６３９についてさらに詳しく説明する。図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、基板５０２の一方の面には複数のＬＥＤ５０３（発光素子の一例）が配置された複数のＬＥＤチップ６３９－１～６３９－２９（２９個）が配列されている。各ＬＥＤチップ６３９－１～６３９－２９はそれぞれ、その長手方向に５１６個のＬＥＤ５０３が一列に配列されている。ＬＥＤチップ６３９の長手方向において、隣り合うＬＥＤ５０３の中心間距離ｋ２は画像形成装置１の解像度に対応している。本実施例の画像形成装置１の解像度は１２００ｄｐｉであるので、ＬＥＤチップ６３９－１～６３９－２９のＬＥＤチップ６３９の長手方向において、ＬＥＤ５０３は隣接するＬＥＤ５０３の中心間距離が２１．１６μｍとなるように一列に配列されている。そのため、本実施例の光プリントヘッド１０５の露光範囲は約３１４ｍｍとなる。感光ドラム１０３の感光層は３１４ｍｍ以上の幅で形成されている。Ａ４サイズの記録紙の長辺の長さおよびＡ３サイズの記録紙の短辺の長さは２９７ｍｍであるため、本実施例の光プリントヘッド１０５は、Ａ４サイズの記録紙およびＡ３サイズの記録紙に画像形成可能な露光範囲を有している。

ＬＥＤチップ６３９－１～６３９－２９は、感光ドラム１０３の回転軸線方向に沿って二列となるよう交互に配置されている。すなわち、図４（ｂ）に示すように、左側から数えて奇数番目のＬＥＤチップ６３９－１、６３９－３、・・・６３９－２９が基板５０２の長手方向に一列に実装され、偶数番目のＬＥＤチップ６３９－２、６３９－４、・・・６３９－２８が基板５０２の長手方向に一列に実装されている。ＬＥＤチップ６３９をこのように配置することで、図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ６３９の長手方向において、隣り合う異なるＬＥＤチップ６３９における一方のＬＥＤチップ６３９の一端と他方のＬＥＤチップ６３９の他端とに配置されたＬＥＤ５０３の中心間距離ｋ１を一つのＬＥＤチップ６３９上における隣り合うＬＥＤ５０３の中心間距離ｋ２と等しくすることができる。

なお、本実施例では露光光源（発光素子）にＬＥＤ５０３を用いる構成を例示するが、露光光源として有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を用いても構わない。

次に、レンズアレイ５０６について説明する。図４（ｄ）はレンズアレイ５０６を感光ドラム１０３側から見た時の概略図である。また、図４（ｅ）はレンズアレイ５０６の概略斜視図である。図４（ｄ）に示すように、レンズアレイ５０６は、発光素子であるＬＥＤ５０３から出射された光を感光ドラム１０３に集光するレンズを複数有する。これら複数のレンズは複数のＬＥＤ５０３の配列方向に沿って二列に並べられている。各レンズは、一方の列のレンズの配列方向において隣り合うレンズの両方に接するように他方の列のレンズの一つが配置されるよう交互に配置されている。各レンズは、円柱状の硝子製のロッドレンズである。各レンズは、ＬＥＤ５０３から出射された光が入射する光入射面と、光入射面から入射した光が出射する光出射面とを有する。なお、レンズの材質は硝子製に限らず、プラスチック製でも構わない。レンズの形状についても円柱状に限らず、例えば六角柱等の多角柱でも構わない。

図４（ｅ）に示す点線Ｚはレンズの光軸を示す。光プリントヘッド１０５は不図示の移動機構によって点線Ｚで示すレンズの光軸に概ね沿った方向（上下方向）に移動可能である。ここで言うレンズの光軸とは、レンズの光出射面の中心と当該レンズの焦点とを結ぶ線を意味する。ＬＥＤ５０３から出射された放射光はそれぞれレンズアレイ５０６が備えるレンズに入射する。レンズアレイ５０６が備えるレンズは入射した放射光を感光ドラム１０３の表面上に集光させる機能を有する。レンズアレイ５０６は、光プリントヘッド１０５の組み立て時において、光プリントヘッド１０５のレンズ取付部７０１（図３参照）に対する取付位置が調整される。これにより、レンズアレイ５０６は、ＬＥＤ５０３の発光面からレンズの光入射面までの距離と、レンズの光出射面から感光ドラム１０３の表面までの距離とが略等しくなる。

次に図５、図６、図７を用いて、本実施例の光プリントヘッド１０５における基板５０２の構成について更に詳しく説明する。図５は光プリントヘッド１０５における基板５０２を示す斜視図である。図５はＦＦＣコネクタ５０４が実装されている方向から視た基板５０２の斜視図である。図６は基板５０２が保持体５０５に保持された様子を示す斜視図である。図７は、図６におけるドライバＩＣ５０７上（図中の矢印Ｃの箇所）で切断した際の断面斜視図である。

前述したように、基板５０２の一方の面には、複数の発光素子であるＬＥＤ５０３（ＬＥＤチップ６３９）が実装されている（図４参照）。

また図５に示すように、基板５０２の一方の面とは反対側の他方の面には、電子部品としての前記ＦＦＣコネクタ５０４や、ＬＥＤ５０３を発光、制御するためのドライバＩＣ５０７が実装されている。

ＦＦＣコネクタ５０４は、基板５０２の他方の面において、長手方向の中央に設けられている。ドライバＩＣ５０７は、基板５０２の他方の面において、ＦＦＣコネクタ５０４の両側にそれぞれ設けられている。ドライバＩＣ５０７は、ＬＥＤ５０３を発光、制御させる際に発熱する能動素子または受動素子である。尚、説明を簡略化するため、基板５０２の他方の面に実装した電子部品のうち、ドライバＩＣ５０７とＦＦＣコネクタ５０４以外のその他の、抵抗、コンデンサなどの電子部品は図示しない。本実施例で用いるドライバＩＣ５０７は８ｍｍ角、厚さ０．８５ｍｍのＩＣチップであり、ＩＣチップ裏面の複数の電極パッドと基板５０２上の電極間が半田によって導通されている。

図６、図７に示すように、基板５０２とレンズアレイ５０６は、所定の位置に調整された後、接着剤によって保持体５０５に固定される。その際に、基板５０２は、基板５０２の両側にある保持体５０５の壁面５０５ａに、複数点接着によって固定される。基板５０２のドライバＩＣ５０７の両側には保持体５０５の壁面５０５ａが位置している。

このように基板５０２とレンズアレイ５０６を保持体５０５に固定することで光プリントヘッド１０５が製造される。この光プリントヘッド１０５の製造方法において、前記保持体５０５に固定する基板５０２の形状および製造工程について説明する。

（基板の詳細形状）
まず図８、図９を用いて、本実施例の基板５０２の詳細形状について説明する。図８、図９に示す基板５０２は、以下に説明する基板５０２の製造工程を経て得たものである。

図８はＬＥＤチップ６３９が実装されている基板５０２の表面を上方から見た斜視図、図９は基板５０２の裏面を下方から見た斜視図である。尚、図９では、基板裏面に実装される、抵抗、コンデンサ、コネクタなどの電子部品は省略している。図９に示すように、基板５０２の裏面にはドライバＩＣ５０７が２か所実装されている。

図８に示すように、基板５０２は、一方の面に複数の発光素子を有するＬＥＤチップ６３９が基板５０２の長手方向にわたって複数実装されている。また図９に示すように、基板５０２は、前記一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣ５０７が２か所実装されている。

図９に示すように、基板５０２は、隣り合う他の基板との連結部９０６（図１０参照）が切断された連結片９０７を基板５０２の長手方向に複数有している。基板５０２は、前記連結片９０７のうち、少なくとも１つの連結片９０７を、基板５０２の長手方向において、基板５０２のドライバＩＣ５０７を実装する領域に対応する位置に有している。

また、基板５０２の他方の面において、ドライバＩＣ５０７の実装位置を除く領域においては、基板５０２の長手方向と直交する短手方向の両端より少なくとも１．５ｍｍは、ドライバＩＣを除く他の電子部品を実装しない領域と設定する。

また、基板５０２の一方の面において、すなわち基板５０２の複数の発光素子が実装された面において、前記ドライバＩＣ５０７が実装された領域に発光素子を有するＬＥＤチップ６３９が実装されている。

次に図１、図１０～図１６を用いて、本実施例の基板の製造工程について説明する。図１０は基板５０２を製造する過程において、基板５０２が複数枚連結されている状態の斜視図であり、図１１はその一部分の拡大図である。

図１０、図１１に示すように、基板５０２は、複数の基板５０２が複数の連結部９０６により連結された集合体９００となっている。基板５０２は、基板５０２の長手方向の複数の箇所において連結部９０６により連結されている。また連結部９０６により連結された複数の基板５０２の短手方向の両外側にはそれぞれ外側片９０１が配置されている。外側片９０１は、複数の基板５０２と同様に長手方向に渡って設けられている。短手方向の一方の外側片９０１とそれに隣り合う基板５０２、および他方の外側片９０１とそれに隣り合う基板５０２は、他の基板５０２と同様に、基板５０２の長手方向の複数の箇所において連結部９０６により連結されている。また、連結部９０６により連結された複数の基板５０２と外側片９０１の長手方向の両外側にはそれぞれ外側片９０２が配置されている。連結部９０６により連結された複数の基板５０２と外側片９０１の長手方向端部は、外側片９０２とそれぞれ接続されている。基板５０２と外側片９０２の境界部には、後の工程で切断しやすいように、Ｖ字形状のＶ溝９０３が設けられている。

また基板５０２の長手方向の両端部に位置する外側片９０２には、後述する治具に対する位置決め用の丸穴９０４と長丸穴９０５が設けられている。一方の外側片９０２に丸穴９０４が設けられ、他方の外側片９０２に長丸穴９０５が設けられている。

図８、図９に示す基板５０２を製造する工程において、複数の基板５０２が複数の連結部９０６により連結された集合体９００が初期状態（初期形状）である。この状態でまず、集合体９００をなす各基板５０２の他方の面に、抵抗やコンデンサ、ドライバＩＣ５０７等の電子部品がまとめて実装される。すなわち、前記集合体９００における各基板５０２の一方の面とは反対側の他方の面に前記ドライバＩＣ５０７を実装する工程が行われる。

次に、集合体９００をなす各基板５０２の一方の面に、複数の発光素子（ＬＥＤ）を有するＬＥＤチップ６３９が長手方向に渡って複数実装される。すなわち、前記集合体９００における各基板５０２の一方の面に前記複数の発光素子（ＬＥＤ）を実装する工程が行われる。

その後、基板５０２に実装されたＬＥＤチップ６３９にワイヤーボンディングが施される。すなわち、各基板５０２の複数の発光素子（ＬＥＤ）にワイヤーボンディングを施す工程が行われる。

最後に集合体９００をなす基板５０２が１本ずつ切断される。すなわち、複数の連結部９０６を切断する工程が行われる。さらに外側片９０２と、複数の基板５０２および外側片９０１との切断が行われる。尚、連結部９０６の切断方法は、ルーター加工や、レーザーカット加工などである。また、基板５０２と外側片９０２の境界部のＶ溝９０３の切断に関しては、Ｖ溝９０３に金属製の鋭利な治具などを押し付け破断させるＶカット加工である。

このような工程を経て、初期状態の集合体９００から、発光素子やドライバＩＣが実装された単品の基板５０２（図８、図９参照）が得られる。

前述の工程を経て得られた単品の基板５０２は、図８、図９に示すように、隣り合う他の基板５０２との連結部９０６が切断された連結片９０７を基板５０２の長手方向に複数有している。この連結片９０７のうち、少なくとも１つの連結片９０７を、基板５０２の長手方向において、基板５０２のドライバＩＣ５０７を実装する領域に対応する位置に有している。

ここで図１７から図１９を用いて、基板と、基板に実装された発光素子との間を、キャピラリの先端から突出したワイヤーにより結線するワイヤーボンディング方法について説明する。

図１７～図１９は、本実施例におけるワイヤーボンディングの工程を説明するための図である。なお、ワイヤー１６は、直径１０～１５０μｍ程度の細い導線であるが、説明を分かりやすくするため、各図においてワイヤー１６を太く図示している。

図１７（ａ）に示すように、本実施例におけるキャピラリ１１は、中心部にワイヤーを供給するための貫通穴１２が形成されている。キャピラリの材質は、セラミック、ルビー、酸化ジルコニウム等を用いることができる。まず、図１７（ｂ）に示すように、キャピラリ１１の先端１３から所定量のワイヤー１６が供給される。そして、図１８（ａ）に示すように、ワイヤーボンディング装置の一部を構成するトーチ１７が、キャピラリ１１の先端１３から突出したワイヤー１６の近傍に位置決めされ、ワイヤー１６とトーチ１７間に電圧が印加される。その結果生じたスパークによって、キャピラリ１１の先端１３から突出したワイヤー１６が溶融し、図１８（ｂ）に示すように、ボール１８が形成される。

図１９は、基板５０２上に配線パターン５０８が形成され、電子部品としての発光素子アレイチップ６３９が実装された基板５０２を側面から見た模式図である。図１９では電子部品として発光素子アレイチップ６３９を例示しているが、電子部品はこれに限定されるものではない。図１９（ａ）に示すように、ボール１８が形成されたキャピラリ１１を、不図示のワイヤーボンディング装置を用いて、配線パターン５０８の真上に移動させる。

そして、図１９（ｂ）に示すように、不図示のワイヤーボンディング装置を用いてキャピラリ１１を下降させ、キャピラリ１１により溶融したボール１８を配線パターン５０８に押し付けて、ワイヤー１６と配線パターン５０８とを例えば超音波併用熱圧着方式で接続させる。その後、図１９（ｃ）に示すように、不図示のワイヤーボンディング装置を用いてワイヤー１６をキャピラリ１１の先端１３から引き出しながら、発光素子アレイチップ６３９の素子パッド５０９に向けて移動させる。そして、図１９（ｄ）および図１９（ｅ）に示すように、不図示のワイヤーボンディング装置を用いてキャピラリ１１を素子パッド５０９に押し付けて、ワイヤー１６を素子パッド５０９に超音波併用熱圧着方式で接続させると同時に、ワイヤー１６を切断する。

このワイヤーボンディング方法を用いて、各基板５０２の複数の発光素子にワイヤーボンディングを実施する。

次に図１、図１２～図１６を用いて、連結された状態の各基板に実装されたＬＥＤチップ６３９にワイヤーボンディングを実施する工程について詳しく説明する。図１２はこのワイヤーボンディング工程に用いる治具９１０の斜視図であり、図１３はその一部分の拡大図である。

各基板５０２の複数の発光素子にワイヤーボンディングを施す工程は、集合体９００における各基板５０２の前記ドライバＩＣ５０７が実装された面の短手方向の両側を長手方向に沿って治具９１０で支持した状態で行われる。

図１２に示すように、治具９１０の長手方向の両端部には、位置決めボス９１１，９１２が突出している。また治具９１０には、集合体９００における各基板５０２の短手方向の両端を、長手方向に渡って基板裏面から支持するためのバックアップ９１３が複数列配置されている。

図１３に示すように、バックアップ９１３には凹部９１４が設けられている。凹部９１４は、集合体９００における各基板５０２のドライバＩＣ５０７の実装位置に対応する位置に設けられている。これにより、治具９１０によって基板裏面を支持する際に、ドライバＩＣ５０７の実装位置を避けつつ、各基板５０２を支持することができる。

図１４は、前記連結された複数の基板５０２からなる集合体９００を前記治具９１０に設置した状態を示す斜視図である。治具９１０の位置決めボス９１１，９１２に、集合体９００の丸穴９０４、長丸穴９０５がそれぞれ嵌合して相対的な位置が決まる。尚、図１４には、図示していないが、治具９１０上で連結された基板５０２が、ワイヤーボンディング工程で動かぬよう、外周がクランプされている。

図１５は、図１４の一部分の拡大図であり、説明のため背面にある形状は点線で示している。また図１６は、図１４の切断線Ａの部分を示す断面図である。図１５、図１６に示すように、集合体９００をなす各基板５０２は、基板５０２の長手方向においてドライバＩＣ５０７が無い位置においては、治具９１０の各バックアップ９１３が集合体９００の各基板５０２の短手方向の両端を支持している。この基板５０２の支持領域に電子部品の実装をしなければ、治具９１０により基板５０２をがたつきなく支持することが可能である。例えば、基板５０２は、基板５０２の長手方向において、ドライバＩＣ５０７の実装位置を除く領域においては、基板５０２の長手方向と直交する短手方向の両端より少なくとも１．５ｍｍは、ドライバＩＣを除く他の電子部品を実装しない領域と設定する。このようにすることで、治具９１０の各バックアップ９１３により、集合体９００の各基板５０２の短手方向の両端を、がたつきなく確実に支持することができる。

一方、基板５０２の他方の面において、ドライバＩＣ５０７が実装された領域は、ドライバＩＣ５０７の実装位置を除く領域に比べて、ドライバＩＣ５０７が基板５０２の短手方向に占める割合は大きい（図９参照）。そのため、基板５０２の長手方向においてドライバＩＣ５０７の実装位置では、治具９１０のバックアップ９１３があると、基板５０２に実装されたドライバＩＣ５０７と干渉してしまう。

そこで本実施例では、治具９１０は、基板５０２のドライバＩＣ５０７の実装位置に対応する領域において、各バックアップ９１３にドライバＩＣ５０７を避けるための凹部９１４を設けている（図１２、図１３参照）。この凹部９１４は、治具９１０の位置決めボス９１１，９１２に、集合体９００の丸穴９０４、長丸穴９０５を嵌合させて相対的な位置を決めた際に、各ドライバＩＣ５０７との位置も決まる。これにより、図１に示すように、凹部９１４によって各基板５０２のドライバＩＣ５０７と治具９１０の各バックアップ９１３は干渉していないことが分かる。図１は、図１４の切断線Ｂの部分を示す断面図である。

一方で、凹部９１４によって各基板５０２のドライバＩＣ５０７の実装位置を避けると、基板５０２の長手方向に渡って全域を基板裏面から支持することができないこととなる。ここでワイヤーボンディング工程では、基板に対してキャピラリから１００ｇｆ前後の押圧力が加えられる。そのため、治具９１０のバックアップ９１３により支持ができない箇所は、前述の押圧力により基板５０２が撓み、ワイヤーとＬＥＤチップ６３９、ワイヤーと基板５０２の接合強度が低下してしまう可能性がある。この場合、基板５０２に衝撃などが加わると、場合によってはワイヤーとの接続が切れ、導通不良となる恐れがある。

そこで本実施例においては、図１５に示すように、複数の基板５０２を連結してなる集合体９００において、ドライバＩＣ５０７が実装される位置に連結部９０６を設けて複数の基板５０２を連結している。そして、各基板５０２のドライバＩＣ５０７の実装位置では、各基板５０２の短手方向の端部ではなく、基板５０２と基板５０２を連結している各連結部９０６を基板裏面から治具９１０によって支持する。これにより、ワイヤーボンディング工程で基板５０２に押圧力が加わった際に、基板５０２が撓むことを抑制している。

図１に示すように、凹部９１４に位置するバックアップ９１３は、連結部９０６を下方から支持することにより、ドライバＩＣ５０７の存在する位置でもワイヤーボンディングの強度が低下しない。

ここで、ドライバＩＣ５０７の実装位置に連結部９０６を持たない構成を比較例とし、この比較例と前述した本実施例とを比較する。比較例の場合、ドライバＩＣ５０７の実装位置に連結部がないため、ワイヤーボンディング実施時に基板５０２の撓みを抑制するには、ドライバＩＣ５０７との干渉を防ぎつつ、ドライバＩＣ５０７の実装位置に治具９１０による支持領域を設ける必要がある。すなわち、比較例の基板は、本実施例に比べて、各基板５０２の短手方向の長さを長くする必要がある。この場合、最終的に１枚に切断された基板５０２の短手方向の長さが長くなるため、光プリントヘッド１０５の大型化を招くこととなる。

これに対し本実施例によれば、光プリントヘッド１０５の大型化を招くことなく、基板の電子部品が実装された領域がワイヤーボンディング実施時の押圧力により撓むのを抑制することができる。

尚、本構成においては、基板の長手方向において、ドライバＩＣ５０７に位置する連結片９０７は、ドライバＩＣ５０７の中央部に１点としたが、これに限るものではない。例えば、ドライバＩＣ５０７の長さ全域に渡って形状があっても良いし、短い連結片が複数個あっても良い。つまり、キャピラリからの押圧力をバックアップ９１３で支えられれば良い。

前述した実施形態では、画像形成部を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いる光プリントヘッドに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１ …画像形成装置
１０２ …画像形成部
１０３ …感光ドラム
１０４ …帯電器
１０５ …光プリントヘッド
１０６ …現像器
１０７ …中間転写ベルト
１０８ …一次転写ローラ
１０９ …二次転写ローラ
５００ …露光ユニット
５０２ …基板
５０３ …ＬＥＤ
５０４ …ＦＦＣコネクタ
５０５ …保持体
５０５ａ …壁面
５０６ …レンズアレイ
５０７ …ドライバＩＣ
５１８ …ドラムユニット
６３９ …ＬＥＤチップ
６４１ …現像ユニット
９００ …集合体
９０１，９０２ …外側片
９０３ …Ｖ溝
９０４ …丸穴
９０５ …長丸穴
９０６ …連結部
９０７ …連結片
９１０ …治具
９１１，９１２ …位置決めボス
９１３ …バックアップ
９１４ …凹部

Claims (8)

1. 一方の面に複数の発光素子が実装され、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣを含む複数の電子部品が実装された基板と、
   前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ集光する複数のレンズを有するレンズアレイと、
   を備えた光プリントヘッドであって、
   前記基板は、他の基板との連結部が切断された連結片を基板の長手方向に複数有し、
   前記連結片のうち、少なくとも１つの連結片を、前記基板の長手方向において、前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置に有することを特徴とする光プリントヘッド。
2. 前記基板の長手方向においてドライバＩＣの実装位置を除く領域においては、前記基板の長手方向と直交する短手方向の両端より少なくとも１．５ｍｍは、前記電子部品を実装しない領域とすることを特徴とする請求項１に記載の光プリントヘッド。
3. 前記基板の前記複数の発光素子が実装された面において、前記ドライバＩＣが実装された領域に発光素子が実装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光プリントヘッド。
4. 一方の面に複数の発光素子が実装され、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記複数の発光素子を駆動するドライバＩＣを含む複数の電子部品が実装された基板と、
   前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ集光する複数のレンズを有するレンズアレイと、
   を備えた光プリントヘッドの製造方法であって、
   前記基板は、複数の基板が複数の連結部により連結された集合体となっており、
   前記集合体における各基板の前記他方の面に前記ドライバＩＣを実装する工程、
   前記集合体における各基板の前記一方の面に前記複数の発光素子を実装する工程、
   前記集合体における各基板の前記ドライバＩＣが実装された面の短手方向の両側を長手方向に沿って治具で支持した状態で、前記各基板の複数の発光素子にワイヤーボンディングを施す工程、
   前記複数の連結部を切断する工程、
   を経て前記集合体から得たものであり、
   前記基板は、他の基板との連結部が切断された連結片を基板の長手方向に複数有し、
   前記連結片のうち、少なくとも１つの連結片を、前記基板の長手方向において、前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置に有することを特徴とする光プリントヘッドの製造方法。
5. 前記基板の長手方向においてドライバＩＣの実装位置を除く領域においては、前記基板の長手方向と直交する短手方向の両端より少なくとも１．５ｍｍは、前記電子部品を実装しない領域とすることを特徴とする請求項４に記載の光プリントヘッドの製造方法。
6. 前記基板の前記複数の発光素子が実装された面において、前記ドライバＩＣが実装された領域に発光素子が実装されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光プリントヘッドの製造方法。
7. 前記治具は、前記基板の長手方向において、前記ドライバＩＣが実装されていない領域を支持していることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光プリントヘッドの製造方法。
8. 前記基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置にある連結片は、隣り合う他の基板の前記ドライバＩＣを実装する領域に対応する位置との連結部を切断したものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光プリントヘッドの製造方法。

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