JP2891387B2 - 背面露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光体ドラム内に露光手
段を内装した背面露光装置に係り、特に感光体ドラムの
一層の小径化を図った背面露光装置を提供する事にあ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より透光性支持体上に透光性導電層
と光導電体層を積層してなる感光体ドラム内に、画像情
報に対応した光出力を生成する露光ヘッドを内挿し、該
露光ヘッドの光出力を集束化して前記光導電体層に潜像
を結像すると同時若しくはその直後に前記感光体ドラム
と対面配置させた現像手段を介して前記潜像を可視像
（トナー像）化した後、該トナー像を転写ローラその他
の転写手段を介して普通紙に転写可能に構成した画像形
成装置は公知である。（特開昭58-153957号他、以下背
面露光装置という）

【０００３】この種の背面露光装置においては、露光手
段を感光体ドラム外周面上に配置した公知の電子写真装
置と異なり、露光手段を感光体ドラム内に挿入固定した
状態で該感光体ドラムを回転させる構成を取る為に、感
光体ドラムと露光手段間の焦点距離設定が極めて面倒で
あり、而も前記露光手段はＬＥＤヘッドと集束レンズと
いう複数の部材の組合せからなる為に、ＬＥＤヘッドと
集束レンズ間及び集束レンズとドラム表面側の光導電体
層間夫々において位置精度を設定せねばならず、必然的
に組み立ての煩雑化と組み立て誤差が生じ易い。

【０００４】この為例えば特開平２−１４１７７４号に
示すように、前記ＬＥＤヘッドと集束レンズとを一体的
に組込んで露光ユニットを構成しつつ、該ユニットにド
ラム内周面に内接可能に３個の支持ローラを取り付け間
隔調整を行なっているが、必然的に露光ユニットと共
に、これらの支持ローラの収納空間を確保する為に、ド
ラム内径を大きくせねばならず、背面露光装置の最も重
要なメリットである装置小型化が滅失してしまう。

【０００５】かかる欠点を解消する為に、本出願人は先
にモータのステータとロータを効果的に利用してステー
タを露光手段に、ロータを感光体ドラムに夫々固設した
技術を提案している。（特願平２−４１６７７９）

【０００６】 「発明が解決しようとする技術的課題」 しかしながらかかる先願技術においても露光ユニットを
構成するＬＥＤヘッドアレイと集束レンズアレイが円筒
状のドラム内径に対し平板であり、而も該露光ユニット
はアレイ状のＬＥＤヘッド上に立設する集束レンズとし
て、多数本の筒体がドラム軸線方向に連設する如く構成
されたセルフォックレンズ（商品名）を用いている為
に、該露光ユニット１を感光体ドラム２内に組込んだ場
合に前記露光ユニットがドラムの中心域をほぼ占領する
凸形状となり、前記ＬＥＤ列に信号を送信する為のリー
ド線群や駆動制御回路等を配設する為の空隙スペースが
狭小化し、逆にいえばその分ドラム内径を大きくしなけ
ればドラムとこれらの制御回路等が誤って接触してしま
い、電気故障の原因となり易く、この面でも尚ドラム小
径化の制約につながる。

【０００７】さて前記いずれの技術も、表面に配線パタ
ーンを形成した非透光性の絶縁材からなる基板上に、Ｌ
ＥＤ素子を例えば６４ビット単位でチップ化したＬＥＤ
チップを一列状に搭載し、該ＬＥＤチップ下面側に位置
する電極（共通電極）を半田バンプ等を介して基板上の
配線パターンと直接接続し、又チップ上面側に位置する
個別電極をワイヤーボンディングによって前記配線パタ
ーン上の電極に接続しＬＥＤヘッドアレイを構成するも
のであるが、かかる技術においてはいずれも発光面側を
上にして基板上に夫々ＬＥＤチップを載置する構成を取
るために、各ＬＥＤチップ毎の背高のバラツキにより各
チップ間の焦点距離の変動が生じ、印字品質の低下につ
ながるという問題が生じていた。

【０００８】又前記いずれの技術においても、チップの
片側にのみ基板が存在するために、チップ一側の電極、
より具体的には個別電極との接合は必ずワイヤボンディ
ングにて行なわなければならないが、各チップの細密間
隔で配列した多数の個別電極をワイヤボンディングで接
続することは、ボンディング作業時間が大となるのみな
らず、接合歩留りの低下、ボンディング用の金ワイヤの
浪費等につながり、製造品質及び製造コスト上の種々の
問題が生じる。

【０００９】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、リ
ード線群や駆動ＩＣ等の配設空間を十分に確保しつつ、
ドラム小径化を容易に達成し得る背面露光装置を提供す
ることを目的とする。本発明の他の目的は、基板に搭載
すべき各ＬＥＤチップに背高のバラツキが生じていても
焦点位置精度を精度よく維持し得、これにより印字品質
を大幅に向上し得る背面露光装置を提供することであ
る。本発明の他の目的は、ワイヤボンディングを用いる
ことなく基板との接合を可能にし、これにより製造品質
及び製造コスト上の種々の問題を解決し得る背面露光装
置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】従来装置の場合は、ＬＥＤ
チップをほぼ列状に配してなるアレイ状のＬＥＤチップ
群（以下ＬＥＤアレイという）を基板上に載置する構
成、言換えればチップ取付けの基準面がチップ下面側に
位置する構成を取るために、チップの背高のバラツキが
即焦点距離（チップ発光面から光導電層までの距離）精
度のバラツキにつながる。

【００１１】そこで本発明は前記ＬＥＤアレイの発光面
側を透明フレキシブル基板に接合して焦点距離精度の基
準となる基準面をチップ上面側に設定したものである。
この結果基準面が発光面側に位置するために、各チップ
毎に背高のバラツキが生じていてもこれと無関係に焦点
距離精度を高精度に維持できる。

【００１２】又、感光体ドラム内周面と前記透明フレキ
シブル基板とを接触させると、前記透明フレキシブル基
板がスペーサとして機能する為に、ドラム内周面とＬＥ
Ｄ列間の間隔保持が容易である。 そして、特に露光手段
を感光体ドラム曲率とほぼ同心状に湾曲させた状態で前
記感光体ドラムの内周面側に沿って接触若しくは近接配
置させることにより、ＬＥＤ列とドラム側の光導電層間
が近接し、レンズ等の集束化手段を用いなくても鮮明露
光が可能となる。

【００１３】又前記露光手段をドラム内周面側に沿って
配設させる事は、前記露光手段の背面側のドラム中心域
が大きな空間となって存在する事となり、この結果、ド
ラムを小径化しても前記ＬＥＤ列に信号を送信する為の
リード線群や駆動制御回路等を配設する為の空隙スペー
スを十分確保出来る。

【００１４】更に本発明においては個別電極の存在する
発光面側が直接透明基板と接触するためにワイヤボンデ
ィング等を用いる事なく半田バンプ等を介して個別電極
を基板上の配線パターンに接合させることが出来る。特
に、各チップの細密間隔で配列した多数の個別電極をワ
イヤボンディングで接続する必要がない事は、ボンディ
ング作業時間、接合歩留り、金ワイヤ削減等につなが
り、製造品質の向上と製造コストの大幅低減が図れる。

【００１５】又請求項４及び図３に記載のように、ＬＥ
Ｄアレイの発光面側に透明フレキシブル基板を、前記Ｌ
ＥＤアレイの背面側に他のフレキシブル基板を配し、該
ＬＥＤアレイを両基板に挟持させてもよく、これにより
ＬＥＤチップ下面側の共通電極もボンディングワイヤを
用いる必要がないために、前記効果が一層向上すると共
に、ＬＥＤアレイの表裏両面側が基板にて挟持されるた
めに、塵埃や湿気等がＬＥＤアレイ上に付着する恐れが
なくなり、これらの電気的事故や光劣化等を防止出来
る。

【００１６】尚、前記露光手段の湾曲は例えば感光体ド
ラム曲率とほぼ同心状に湾曲させた絶縁性固定枠を用
い、該固定枠を介して前記フレキシブル基板を湾曲させ
る事により湾曲精度を高精度に維持出来、好ましいのみ
ならず、前記固定枠の背面側には大きなドラム内径とほ
ぼ同等の空間域が形成できる為に、該固定枠にコネクタ
を取付け、該コネクタに接続されたリード線群がドラム
中心域を通ってドラム外に導出可能に構成したり、該固
定枠の背面側に外付け駆動ＩＣ等を取付ける事が出来、
装置構成の一層の小型化が達成し得る。

【００１７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図２
は本発明の実施例に係る背面露光装置に組込まれる露光
ヘッドの構成を示す。図中１１は所定形状に湾曲可能な
フレキシブル基板で、その背面側を、四方の側縁を残し
てほぼ方形状に凹設し該凹設面１１１に後記するＬＥＤ
アレイ１２の個別電極と接続可能な基板電極１１２その
他の回路パターンを印刷する。

【００１８】１２は多数のＬＥＤチップ１２ａを列状に
配列したＬＥＤアレイ、１３は前記フレキシブル基板１
１の側縁に当接し、該基板１１を強制的にドラム内周径
と相似形に湾曲させる固定枠で、前記凹設面１１１に対
応する箇所を空所となすように方形キール状に形成して
いる。１４及び１５は前記固定枠１３の背面側に取付け
られたコネクタと外付け駆動回路である。

【００１９】次に、前記露光ヘッド１の詳細構成につい
て図３及び図４に基づいて詳細に説明する。前記したよ
うにＬＥＤアレイ１２を構成する各チップ１２ａは図３
に示すように、上面中央域に設けた発光部１２１の短手
方向両側に、長手方向に沿って多数の個別電極１２２が
設けられており、該個別電極１２２と基板１１側の電極
部１１２を半田バンプ１６を介して電気的に接合固着す
る。

【００２０】この結果前記ＬＥＤチップ１２ａと基板電
極１１２は半田バンプ１６により長手方向に沿って点線
状に接合される為に、特別な固着手段が不用となるのみ
ならず、発光面側が基板１１に直接接着される為に、基
板１１との間の発光面高さは各チップ１２ａ間で均一と
なる。尚前記半田バンプ１６を介したチップ搭載方式
は、フリップチップ方式として既に公知な接合方式を使
用することが出来、これによりローコスト化が可能であ
る。

【００２１】そして前記の構成を取った場合チップ間の
バラツキに対応して共通電極１２３側に凹凸が生じてし
まう。そしてこの場合銀ペースト１７等の段差を吸収し
得る接合剤を用いて共通電極用フレキシブル基板１８に
接合してもよく、これによりＬＥＤチップ１２ａ下面側
の共通電極もボンディングワイヤを用いる必要がなく、
而もＬＥＤアレイ１２の表裏両面側が基板１１、１８に
て挟持されるために、塵埃や湿気等がＬＥＤアレイ上に
付着する恐れがなくなり、これらの電気的事故や光劣化
等を防止出来る。又図５に示すように、透明フレキシブ
ル基板１１の凹設面１１１に個別電極パターン１１２と
共に、共通電極パターン１１３を印刷し、該共通パター
ン１１３の電極部１１３ａとチップ側の共通電極部１２
４をフレキシブルケーブル１９を介して接合するように
構成してもよい。

【００２２】かかる実施例によれば、前記従来技術の様
に多数の個別電極１２２の接合ではなく各ＩＣに夫々一
つづつの共通電極の接合である為に、特にボンディング
ワイヤを用いる必要がなくフラットケーブルで足りこの
結果接合作業が容易であり且つ歩留りが低下する事はな
い。尚、前記基板１１側の共通電極パターン１１２及び
及び個別電極パターン１１３は夫々固定枠１３背面側に
取付けたコネクタ１４や駆動回路１５と接続され、電源
供給及び所定の信号授受を行なうように配線される。

【００２３】次にかかる露光ヘッドが取付けられたプリ
ンタの構成について、図１に基づいて説明する。２は感
光体ドラムで、ドラム状の透光性支持体２ａ上に透光性
導電層２ｂと光導電体層２ｃを積層して形成するととも
に、前記透光性導電層２ｂを接地させた状態で不図示の
駆動モ−タにより矢印方向に回転可能に構成している。
３は現像器で、感光体ドラム２と対面させて固定磁石集
成体３１を内包する現像スリーブ３０を有し、該スリー
ブ３０を矢印方向に回転させることにより、トナー容器
３２側より供給された導電性トナー層３３を現像位置に
導くと共に、該現像位置のドラム回転方向上流側に磁石
集成体３１内の固定磁極３１ａを利用してトナー溜まり
を形成し、現像スリーブ３０に印加されたバイアスを利
用して現像位置直前でドラム帯電を行なうように構成し
ている。

【００２４】４は転写バイアスＶが印加された導電性の
ゴムローラからなる転写ローラで、前記現像器３により
現像されたトナー像をドラム２の回転に従って転写位置
側に導き、該転写位置で不図示のレジストローラにより
タイミングを採って挿通された普通紙５上に前記トナー
像を転写可能に構成されている。

【００２５】そして前記ドラム２を挟んで現像位置と対
面するドラム２内周面側に露光ヘッド１が摺接可能に固
定配置されている。露光ヘッド１は、前記したように固
定枠１３によりドラム内径と同径に湾曲されその表面側
が該内径に摺接可能に構成された透明フレキシブル基板
１１の背面側凹設面１１１に長手方向に沿ってＬＥＤア
レイ１２を接合固定すると共に、前記固定枠１３の背面
側に取付けられたコネクタ１４を介して信号線２０をド
ラム軸線方向に沿ってドラム２外に導き、信号源２９と
接続させている。

【００２６】なお、円筒状に形成された感光体ドラム２
を周方向に回転可能に支持するには、円筒体の端部のフ
ランジ部分を外側もしくは内側からドーナッツ状に形成
された支持部材で保持するのが一般的であり、この構成
は当業者が自明部分であり、詳細な説明をせず、図１に
おいて、信号線２０が図上左方向に引き出されて信号源
２９に接続されるように示したが、回転する感光体ドラ
ム２に対して内部固定された露光ヘッド１から引き出さ
れた信号線２０は、例えば、内側からドーナッツ状に形
成された支持部材で保持する場合は、ドーナッツ状の内
側部分から、また、外側を保持する場合は、感光体ドラ
ム２端部のフランジ部分中央の開口部から、引き出すよ
うにし、感光体ドラム２の回転に干渉しないように、感
光体ドラム２の回動部分から離間した位置に張設されて
いる。

【００２７】尚、前記フレキシブル基板１１は必ずしも
ドラム２内周面に接触させる必要はなく、近接させても
よいが、摺接させることにより前記フレキシブル基板１
１がスペーサとして機能し位置精度やドラム周方向にお
ける角度調整が容易になる。又かかる実施例によれば例
えば前記フレキシブル基板１１の凹設面１１１の肉厚を
１０〜１００μｍ程度に薄肉に設定する事によりＬＥＤ
素子の拡散を実質的に無視することが出来、これにより
特段に集束レンズを設けなくても鮮明な露光が可能とな
り、前記した本発明の作用を円滑に達成し得る。

【００２８】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、露光
手段をドラム内周面に沿って配設する事が出来るため
に、而もセルフォックその他の集束レンズを省略できる
ために、感光体ドラムの小径化が容易に達成される。又
ＬＥＤチップ１２ａの基板搭載面が発光面側に位置する
ために、チップ背高のバラツキと無関係に各チップの基
準面を揃えることが出来、結果として焦点距離精度を高
精度に維持でき、画像品質の向上につながる。又実質的
に製造作業が煩雑なボンディング作業が不用となる為に
製造コストとともに、歩留りや製造時間が大幅に短縮し
コスト低減につながる。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプリンタの断面構成を示
す。

【図２】図１に組込まれる露光ヘッドの斜視図

【図３】図２に示す露光ヘッドの横断面拡大図

【図４】図２に示す露光ヘッドの縦断面拡大図

【図５】図２に示す露光ヘッドの変形例を示す拡大図

【符号の説明】

２ 感光体ドラム ３ 現像手段 １ 露光ヘッド １１ 透明フレキシブル基板 １２ ＬＥＤアレイ １３ 固定枠 ４ トナー搬送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/05 B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 H04N 1/024

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体ドラム内に内挿した露光手段によ
   り前記感光体ドラム外周上に画像形成する背面露光装置
   において、 ＬＥＤアレイの発光面側を透明フレキシブル基板に接合
   して焦点距離精度の基準となる基準面をチップ上面側に
   設定して露光手段を形成すると共に、前記透明フレキシブル基板が、 感光体ドラム曲率とほぼ
   同心状に湾曲させた状態で前記感光体ドラムの内周面側
   に沿って近接若しくは接触するように前記露光手段を配
   置したことを特徴とする背面露光装置。
2. 【請求項２】 前記露光手段の背面側に、感光体ドラム
   曲率とほぼ同心状に湾曲させた絶縁性固定枠を配し、該
   固定枠を介して前記フレキシブル基板を湾曲させた請求
   項１記載の背面露光装置。
3. 【請求項３】 前記固定枠の背面側にコネクタを取付
   け、該コネクタにＬＥＤアレイに信号を送信するリード
   線群を接続させると共に、該リード線群がドラム中心域
   を通ってドラム外に導出可能に構成した請求項２記載の
   背面露光装置。
4. 【請求項４】 前記ＬＥＤアレイの発光面側に透明フレ
   キシブル基板を、背面側に他のフレキシブル基板を夫々
   配し該ＬＥＤアレイを両基板に挟持させて露光手段を形
   成した請求項１記載の背面露光装置。