JP3609822B2 - Ｌｅｄプリントヘッド - Google Patents

Description

本発明は、光学式プリンタ等の印字用ヘッドに好適なＬＥＤプリントヘッドに関する。

この種のＬＥＤプリントヘッドは、複数のＬＥＤ発光部を備えるＬＥＤアレイとその駆動用のＩＣを、基板の上に基板の長手方向に沿って複数個配置し、ＬＥＤアレイの上方に、ＬＥＤアレイの配列長さよりも長いセルフォックレンズ（商品名）等の棒状レンズを、ホルダを介して保持している。そして、ＬＥＤプリントヘッドは、記録用紙のサイズ（Ａ４〜Ａ０）に適合した種々の長さのものが開発されてはいるが、その棒状レンズは、印字品位を良好に保つために、ヘッドの長さに係わらず、つなぎ目がない一本の棒状レンズを用いている。ところが、棒状レンズは、寸法が長くなるに従い製造コストが急激に上昇するため高価になる。例えばＡ０サイズに適合する棒状レンズは、Ａ４サイズに適合する棒状レンズに比べて１０倍以上の価格となる。そのため、ヘッドの長さが長くなればなるほど、コストにおいて棒状レンズが占める割合が多くなる。

また、プリントヘッドの長さが長くなるにしたがい、棒状レンズとそれを支えるホルダや放熱板との間の熱膨張率差が積算され易くなり、ヘッドの温度上昇によって棒状レンズに反りが発生し易くなる。このレンズの反りに起因して印字精度が低下し易くなる。

そこで、例えば特許文献１等に示されているように、Ａ４サイズ程度の汎用サイズで、既存のＬＥＤプリントヘッドを複数個用いてＡ０程度の幅広プリントヘッドを組み立てることが提案されている。しかしながら、このような構成では、棒状レンズに注目すると、汎用サイズのプリントヘッドに組み立てるためのレンズホルダに加えて、幅広プリントヘッドに組み立てるためのホルダも必要になるので、棒状レンズを保持するための構成部品を含めて、部品点数が増加し易く、形状の大型化や組立て工数の増加要因になり易い。また、汎用サイズの各々のＬＥＤプリントヘッドの光学的な調整を行った上、それらを組み立てた後にも、全体的な調整を行う必要があり、光学的な調整作業工数が増加し易い。さらにまた、ＬＥＤアレイは、そのつなぎ目においてもＬＥＤ発光部のピッチを一定に維持するように、精度良く配置する必要があるが、上述のように既存のものを複数組み合わせて構成すると、ＬＥＤアレイを配置する基板が複数に分割されることになるので、ＬＥＤアレイとＬＥＤアレイの間における発光部のピッチを精度良く保つことが難しく、印字精度の低下の要因になり易い。
特開平７−６１０３５号公報

そこで本発明は、幅広印字に適合するＬＥＤプリントヘッドを提供することを主な目的とする。また、このようなプリントヘッドを、低価格で組立や光学的な調整の作業性を良好に保って提供することを課題の１つとする。また、プリントヘッドの印字精度を良好に保つことを課題の１つとする。

本発明のＬＥＤプリントヘッドは、複数のＬＥＤアレイを走査方向に配列して構成した発光グループを基板上に複数配置した基板ユニットと、前記発光グループの長さよりも長くＬＥＤプリントヘッドの長さよりも短い複数の棒状レンズを保持部材によって保持した光学ユニットと、放熱ユニットを備え、前記放熱ユニットの上に前記基板ユニットと前記光学ユニットを配置したことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、千鳥状に配置した複数の棒状レンズを保持部材によって保持しているので、幅広印字に適合するＬＥＤプリントヘッドを、低価格で組立や光学的な調整の作業性を良好に保って提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係わるＬＥＤプリントヘッド１を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）はそのｃ−ｃ断面図である。図２は、同実施例の基板ユニット２の概略構成を示す平面図である。

図１（ｂ）（ｃ）に示すように、ＬＥＤプリントヘッド１は、基板ユニット２と光学ユニット３を支持部材を兼ねる放熱ユニット４の上に配置し、基板ユニット２を光学ユニット３と放熱ユニット４で挟持して構成している。

基板ユニット２は、図２に示すように、セラミック製あるいはガラスエポキシ製等の長尺（Ａ０あるいはＡ１サイズに対応）の回路基板２１の上に、第１，第２の発光グループ２２，２３を基板２１の長手方向（以下走査方向という）に沿って千鳥状に交互に配置している。

第１，第２の発光グループ２２，２３の各々は、走査方向に沿って配列した複数のＬＥＤアレイ２４と、このＬＥＤアレイ２４と対を成すように走査方向に沿って配列した複数の駆動用ＩＣ２５を備えている。これらの駆動用ＩＣ２５は、走査方向に沿って１列に配置し、この駆動用ＩＣ２５の列の両側に、第１の発光グループ２２に属するＬＥＤアレイ２４と第２の発光グループ２３に属するＬＥＤアレイ２４を振り分けて千鳥状に交互に配置している。

このように、１つの基板２１に複数のＬＥＤアレイ２４と、複数の駆動用ＩＣ２５を配列するので、その配置を通常用いる自動ボンディング装置を利用して行う場合、その位置決めに際して一度設定した絶対座標を利用することができ、複数の基板に分割して配列する場合に比べて、ＬＥＤアレイ２４や駆動用ＩＣ２５の位置精度を極めて高く保つことができる。特に、駆動用ＩＣ２５は、一列に配置するので、その配置作業性並びに配列精度を高めることができる。

ＬＥＤアレイ２４は、図２中に拡大して示すように、例えば化合物半導体基板の表面に選択的拡散法等によって複数のＬＥＤ発光部２４ａを形成し、これらのＬＥＤ発光部２４ａを所定ピッチで走査方向（アレイ２４の長手方向）に沿って一列に配列している。そして、各々のＬＥＤアレイ２４は、同一の発光グループに属するＬＥＤアレイ２４の間、並びに異なる発光グループに属するＬＥＤアレイ２４の間においても、前記ＬＥＤ発光部２４ａの配列ピッチが保たれるように、基板２１上に配置固定される。尚、異なる発光グループに属するＬＥＤアレイ２４の間においては、いくつかのＬＥＤ発光部２４ａが、基板２１の幅方向（以下副走査方向という）に間隔を持ったまま走査方向に重なりを持つように配置してもよい。

ＬＥＤアレイ２４の表面には、ＬＥＤ発光部２４ａが一方の側に片寄って配列され、ＬＥＤ発光部２４ａと接続されたワイヤボンド用の個別電極２４ｂが他方の側に片寄って配列されている。

駆動用ＩＣ２５は、１列に配列してはいるが、図２中に拡大して示すように、第１の発光グループ２２に属する駆動用ＩＣ２５と第２の発光グループ２３に属する駆動用ＩＣ２５が互いに反対向きになるように配置し、その出力端子部２５ａがＬＥＤアレイ２４の個別電極２４ｂに対向するようにしている。この出力端子部２５ａと個別電極２４ｂは、ワイヤボンド線（図示せず）によって接続される。

光学ユニット３は、図１に示すように、セルフォックレンズ（商品名）等からなる複数の棒状レンズ３１を、走査方向に沿って１対のホルダ３２，３３（保持部材）によって保持している。棒状レンズ３１は、１対のホルダ３２，３３に着脱可能に固定されるが、その固定に剥離可能な接着剤や両面接着テープ等を用いることもできる。そして、この光学ユニット３は、前記放熱ユニット４にネジ３４等によって着脱自在に固定される。前記棒状レンズ３１は、走査方向においてその一部が重なるように、前記第１，第２の発光グループの長さよりも若干長く形成され、ホルダ３２，３３によって、前記第１，第２の発光グループ２２，２３に対応して千鳥状に交互に保持されている。すなわち、前記各々の棒状レンズ３１は、前記第１，第２の発光グループ２２，２３のＬＥＤアレイ２４の配列に沿って、そのほぼ真上に位置するように保持されている。

このように、各棒状レンズ３１は、プリントヘッド１の長さに比べて十分短く、しかも千鳥状に配置しているので、ホルダ３２，３３等との間の熱膨張率差に起因する伸縮が生じても、その伸縮を棒状レンズ３１単位に吸収することができ、１つの棒状レンズを用いる場合のような伸縮の積算を防止することができる。

放熱ユニット４は、アルミニウム等の熱伝導性が良く長尺寸法の金属製で、上面には基板ユニット２を配置するための平坦面が形成され、下面には放熱用のフィンが一体的に形成されている。

上記の構成において、第１の発光グループ２２に属する駆動用ＩＣ２５によって、対応するＬＥＤアレイ２４を駆動させると、そのＬＥＤ発光部２４ａから出射した光は、第１の発光グループ２２の上方に位置する棒状レンズ３１を介して記録対象物（感光ドラム）に照射される。同様に、第２の発光グループ２３に属する駆動用ＩＣ２５によって、対応するＬＥＤアレイ２４を駆動させると、そのＬＥＤ発光部２４ａから出射した光は、第２の発光グループ２３の上方に位置する棒状レンズ３１を介して記録対象物（感光ドラム）に照射される。

ここで、第１，第２の発光グループ２２，２３のＬＥＤアレイ２４は、基板２１の副走査方向に間隔をおいて配列されているので、第１，第２の発光グループ２２，２３を同時に駆動すると、走査方向に照射の段差が生じる。そこで、このＬＥＤプリントヘッド１は、ダイナミック（時分割）駆動方式によって駆動することが望ましい。また、第１，第２の発光グループ２２，２３に対するデータを副走査方向の間隔に応じて適正なものに加工するための処理回路を、ＬＥＤプリントヘッド１の内部あるいは外部に設けることが望ましい。

尚、基板ユニット２は、ＬＥＤアレイと駆動用ＩＣを副走査方向に一定の間隔を保って走査方向に配列する従来慣用の構造をベースにし、それに若干の変更を加えて図３に示すように構成することもできる。すなわち、第１，第２の発光グループ２６，２７内の各々のＬＥＤアレイ２４と駆動用ＩＣ２５の配列は同じに保ったまま、第１，第２の発光グループ２６，２７を、副走査方向に所定の間隔をおくように、千鳥状に交互に配置した形態とすることもできる。

上記のように、このＬＥＤプリントヘッド１は、低コストで入手できる短尺の棒状レンズ３１を複数個用いて光学ユニット３を構成しているので、ＬＥＤプリントヘッド１と同等の長さの棒状レンズを用いる場合に比べて、光学ユニット３のコスト低減を図ることができるとともに、レンズ３１の歪みを抑制して光学精度を高めることもできる。また、レンズ３１を保持するための構成部品も少なくして部品点数の削減や、組立て作業性の向上を図ることもできる。

長尺（Ａ０あるいはＡ１サイズに対応）のＬＥＤプリントヘッドに好適な構造であるが、基板ユニット、光学ユニットとしての利用も可能である。

本発明のＬＥＤプリントヘッドの一実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図、（ｃ）はそのｃ−ｃ断面図である。 同実施例の基板ユニットの概略構成を示す平面図である。 同実施例の基板ユニットの他の構成例を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤプリントヘッド
２ 基板ユニット
２１ 回路基板
２２ 第１の発光グループ
２３ 第２の発光グループ
２４ ＬＥＤアレイ
２５ 駆動用ＩＣ
３ 光学ユニット
３１ 棒状レンズ
３２ ホルダ
３３ ホルダ
４ 放熱ユニット

Claims (1)

1. 複数のＬＥＤアレイを走査方向に配列して構成した発光グループを基板上に複数配置した基板ユニットと、前記発光グループの長さよりも長くＬＥＤプリントヘッドの長さよりも短い複数の棒状レンズを保持部材によって保持した光学ユニットと、放熱ユニットを備え、前記放熱ユニットの上に前記基板ユニットと前記光学ユニットを配置したことを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。

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