JP3692247B2 - Optical printer head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プリンタ等の露光手段として組み込まれるLEDプリンタヘッド等の光プリンタヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の光プリンタヘッドは、所定パターンの回路配線が被着されている回路基板の一主面上に、多数の発光素子が直線状に配列されている発光素子アレイチップと、スイッチングトランジスタやラッチ,シフトレジスタ等が集積化されているドライバーICとをそれぞれ搭載し、これを上部にセルフフォーカシングレンズアレイ等の光学系が取着されているハウジングの内部に収納した構造を有しており、前記発光素子アレイチップの発光素子を外部からの印画データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに該発光した光を前記光学系を介して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定の潜像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能する。
【0003】
尚、前記ドライバーICは前記発光素子の発光を制御するためのものであり、該ドライバーICや前述の発光素子アレイチップ等はダイマウンター等によって回路基板の一主面上に搭載される。この搭載は従来周知の画像処理技術を利用したもので、回路基板や発光素子アレイチップ,ドライバーIC等の表面に設けておいたマーカー等を基準に位置認識しながら発光素子アレイチップ及びドライバーICを位置決めするようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時の印画速度の高速化等に伴い、印画データの転送周波数が極めて高くなってきており、ドライバーICや信号配線より発生する放射ノイズが大きな問題となっている。この放射ノイズは光プリンタヘッドの周囲に配される他の電子デバイス等に電波障害をもたらす恐れがあることから、この放射ノイズを所定強度以下に抑えることが義務づけられており、そこで従来は、前記ハウジングを例えばSUS等の導電性材料により形成するとともに、該ハウジングを接地電位に接続しておくことにより放射ノイズが外部に漏れるのを防止するようにしていた。
【0005】
しかしながら、この従来の光プリンタヘッドにおいては、ハウジング全体を前述の導電材料で形成する必要があることから、製品の著しいコスト上昇を招き、量産に適さないという欠点を有していた。
【0006】
また上述した従来の光プリンタヘッドにおいては隣接配線からのクロストークノイズ等がドライバーIC内に侵入することがあり、その場合、ドライバーICの誤動作が誘発されて感光体等に所定の潜像を形成することが不可となる欠点を有していた。
【0007】
更に従来の光プリンタヘッドにおいては発光素子アレイチップやドライバーICをダイマウンター等によって回路基板上に搭載するようにしていることから、該搭載に高い位置精度が求められる場合にはその作業に長時間を要するとともに、分解能の高い高価な画像処理装置等が必要となり、その結果、光プリンタヘッドの生産性が著しく低下する欠点を有していた。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明の光プリンタヘッドは、一主面に多数の発光素子が直線状に配列された発光素子アレイチップ及び前記発光素子の発光を制御するドライバーICを透明基板の一主面にフェースダウンボンディングにより搭載したヘッド基板と、前記ドライバーICの外形に対応する穴部を設けるとともに奥側の一端面に前記発光素子アレイチップの側面が当接するように櫛歯状に加工された金属プレートとから成り、該金属プレートを前記透明基板の一主面上に、前記ドライバーICが前記穴部内に配設され、前記発光素子アレイチップの側面が前記一端面に当接するようにして載置させたことを特徴とするものである。
【0009】
また本発明の光プリンタヘッドは、前記ヘッド基板及び前記金属プレートをハウジングの内部に収納するとともに前記金属プレートの前記一端面と対向する他端面を前記ハウジングの内壁に当接させたことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの縦断面図、図2は図1の光プリンタヘッドの横断面図であり、1はヘッド基板、3は発光素子アレイチップ、4はドライバーIC、5は金属プレート、5aは穴部、6,7はハウジング、8はレンズである。
【0011】
前記ヘッド基板1は、複数個の給電配線や信号配線(図示せず)が所定パターンに被着されている透明基板2の一主面(下面)に、複数個の発光素子アレイチップ3と、ドライバーIC4とを搭載した構造を有している。
【0012】
前記透明基板2は、例えばホウ珪酸ガラスやソーダガラス,石英,サファイア,結晶化ガラス等の透光性を有した電気絶縁材料から成り、その一主面で回路配線や発光素子アレイチップ3,ドライバーIC4等を支持するための支持母材として機能する。尚、この基板2を透明材料により形成するのは発光素子アレイチップ3の発光素子の光を該基板2の厚み方向に透過させて外部の感光体側に導くためである。
【0013】
尚、前記透明基板2の一主面に被着されている給電配線は後述する発光素子アレイチップ3やドライバーIC4に外部からの電力を供給する作用を、また前記信号配線は外部からの印画データ等をドライバーIC4に供給する作用を為す。
【0014】
また前記透明基板2の一主面に搭載されている複数個の発光素子アレイチップ3は、各々の下面に直線状に配列されている多数の発光素子、例えば64個〜128個の発光素子と、該各発光素子に電気的に接続される多数の端子とを有しており、該発光素子アレイチップ3は従来周知のフェースダウンボンディング、即ち前記端子を異方性導電接着剤や半田等の導電性接着剤を介して前記給電配線に電気的に接続させることにより透明基板2の一主面に搭載される。
【0015】
前記発光素子アレイチップ3の発光素子は、前記回路配線や発光素子アレイチップ3の端子を介して外部からの電力が供給されると、印画データに基づいて個々に選択的に発光する作用を為し、該発光した光を透明基板2や後述するレンズ8を介して外部の感光体Pに照射させることにより感光体Pに所定の潜像を形成するようになっている。
【0016】
尚、このような発光素子アレイチップ3の発光素子としては、例えばGaAsP系の発光ダイオード素子やGaP系の発光ダイオード素子等が使用され、これらは従来周知の半導体製造技術を採用することによって製作される。
【0017】
また一方、前記透明基板2の一主面に前記発光素子アレイチップ3と共に搭載されているドライバーIC4は、その上面にスイッチングトランジスタやラッチ,シフトレジスタ等が集積化されるとともに該上面に複数個の入出力端子を有しており、前記発光素子の発光を外部からの印画データに基づいて個々に制御する作用を為す。
【0018】
このドライバーIC4もまた、前述の発光素子アレイチップ3と同様に、従来周知のフェースダウンボンディング、即ちドライバーIC4上面の入出力端子を異方性導電接着剤や半田等の導電性接着剤を介して前記給電配線や前記信号配線に電気的に接続させることにより透明基板2の一主面に搭載される。
【0019】
そして前記ヘッド基板1の一主面には、該主面上の信号配線を覆うようにして、接地電位(GND)に接続された金属プレート5が載置される。
【0020】
前記金属プレート5は、ドライバーIC4の外形に対応する矩形状の穴部5aを有しており、該穴部5a内に前記ドライバーIC4を配設するようになっている。
【0021】
このため、前記ドライバーIC4は、接地された金属プレート5によって囲繞された形となる。
【0023】
また前記金属プレート5はヘッド基板1の一主面に前記信号配線等を覆うようにして載置されている。
【0024】
更にこの場合、前記金属プレート5はヘッド基板1の一主面のドライバーIC4搭載部付近に載置されているため、この領域の熱を前記金属プレート5によって良好に吸収して大気中に放散させることができる。従ってヘッド基板1の温度状態は良好に維持され、これによって発光素子アレイチップ3の発光輝度を安定化させることが可能となる。
【0025】
また更に前記金属プレート5を図3に示す如く櫛歯状に加工するとともに該金属プレート5の一端面5cを発光素子アレイチップ3の側面に、他端面5dを後述するハウジング7の内壁に当接させるようになしておけば、ハウジング7の内壁から一定の間隔を隔てたライン上に複数個の発光素子アレイチップ3を一列状に搭載することができ、これによって各発光素子アレイチップ3の位置決めが正確、且つ簡単になって光プリンタヘッドの生産性向上に大きく供することができる。従って前記金属プレート5の一端面5cを発光素子アレイチップ3の側面に、他端面5dをハウジング7の内壁に当接させるようにしておくことが好ましい。
【0026】
尚、前記金属プレート5は、例えば厚み0.05mm〜0.2mm程度のSUSやリン青銅、鉄等から成り、これらの金属から成る板体を従来周知のエッチング技術等によって所定形状と成すことにより±5μmの寸法精度で形成される。
【0027】
また前記金属プレート5のヘッド基板1への固定には接着剤(エポキシ系、シリコン系が望ましい)や両面テープ等が使用され、該金属プレート5の穴部5a内にドライバーIC4が配設されるようにして位置決めし、しかる後、両者を前記接着剤でもって接着することにより金属プレート5のヘッド基板1への固定が行なわれる。
【0028】
この場合、前記ヘッド基板1の一主面に前記回路配線や前記信号配線と同一の材料から成る位置決め突起を設けるとともに、前記金属プレート5に前記位置決め突起に対応する位置決め穴を設けておくようにすれば、両者の位置合わせをより簡単に行なうことができるようになる。
【0029】
そして前記金属プレート5はヘッド基板1と共にハウジング6,7の内部に収納される。
【0030】
前記ハウジング6,7は、前記ヘッド基板1及び金属プレート5が載置される下部領域6と、複数個のレンズ8が取着される上部領域7とで構成されており、下部領域6と上部領域7との間に形成された空間にヘッド基板1及び金属プレート5を収納するようになっている。
【0031】
前記ハウジング6,7は比較的安価なプラスチック材料等から成り、該ハウジング6,7はヘッド基板1及び金属プレート5を内部に収納して外部からの光を遮蔽する遮光部材としての作用を為す。
【0032】
また前記ハウジングの上部領域7に取着されているレンズ8は、その各々が単眼レンズから成り、該レンズ8は各発光素子アレイチップ3に1対1に対応して配置される。
【0033】
前記レンズ8はプラスチックやガラス等から成り、対応する発光素子アレイチップ3の発光素子の光を外部の感光体Pに照射・結像させる作用を為す。
【0034】
尚、前記ハウジングは、その上部領域7に所定の位置決めピン7aと、下部領域6に所定の位置決め穴6aとを有しており、前記ヘッド基板1及び金属プレート5をハウジングの下部領域6上に載置させた後、複数個のレンズ8が取着されたハウジングの上部領域7を前記位置決めピン7aが前記位置決め穴6aに嵌挿されるようにして両者を一体化し、ヘッド基板1及び金属プレート5をハウジング6,7の内部に収納させることによって製品としての光プリンタヘッドが完成する。
【0035】
このとき、前記金属プレート5の端部に前記位置決めピン7aが挿入される基準穴5bを設けておけば、光プリンタヘッドの組み立て時、ハウジングの上部領域7に取着されるレンズ8と金属プレート5に固定されるヘッド基板1とをその長手方向にも容易に位置合わせすることができる。尚、この基準穴5bは発光素子アレイ3の中心ライン上に位置させておくことが好ましく、該基準穴5bを発光素子アレイ3の中心ライン上に位置させておくことにより発光素子アレイチップ3の発光素子のラインとレンズ8の中心線とを比較的簡単に一致させることができ、発光素子アレイチップ3及びレンズ8の位置精度を飛躍的に向上させることが可能となる。従って金属プレート5の基準穴5bは発光素子アレイ3の中心ライン上に位置させておくことが好ましい。
【0036】
そして上述の方法によって光プリンタヘッドを組み立てた場合、発光素子アレイチップ3の中心とレンズ8の中心とを±10μmの位置精度で位置決めすることが可能となる。
【0037】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【0038】
例えば上述の形態においてはハウジングの上部領域7に取着されるレンズ8として複数個の単眼レンズを使用したが、これに代えて多数の棒状レンズを2列状に配列させたセルフフォーカシングレンズアレイ等を使用しても構わない。
【0039】
また上述の形態においては発光素子アレイチップ3の発光素子として発光ダイオード素子を適用することによりLEDプリンタヘッドを構成したが、その他の光プリンタヘッド、例えば、ELヘッド、プラズマドットヘッド、液晶シャッタヘッド、蛍光ヘッド、PLZT等にも本発明は適用可能である。
【0040】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、ドライバーICは、その周囲に配されている接地された金属プレートによって囲繞された形となり、金属プレートはヘッド基板の一主面のドライバーIC搭載部付近に載置されているため、この領域の熱を金属プレートによって良好に吸収して大気中に放散させることができる。従ってヘッド基板の温度状態は良好に維持され、これによって発光素子アレイチップの発光輝度を安定化させることが可能となる。
【0042】
更に本発明の光プリンタヘッドによれば、金属プレートを櫛歯状に加工するとともに該金属プレートの奥側の一端面を発光素子アレイチップの側面に当接させるようになしたことから、ドライバーICとともに複数個の発光素子アレイチップを一列状に搭載することができ、これによって各発光素子アレイチップの位置決めが正確、且つ簡単になって光プリンタヘッドの生産性向上に大きく供することができる。
【0043】
また更に本発明の光プリンタヘッドによれば、前記ヘッド基板及び前記金属プレートをハウジングの内部に収納するとともに前記金属プレートの前記一端面を発光素子アレイチップの側面に、その一端面と対向する他端面を前記ハウジングの内壁に当接させておくことにより、ハウジングの内壁から一定の間隔を隔てたライン上にドライバーICとともに複数個の発光素子アレイチップを一列状に搭載することができ、これによって各発光素子アレイチップの位置決めが正確、且つ簡単になって光プリンタヘッドの生産性向上に大きく供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの縦断面図である。
【図2】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの横断面図である。
【図3】図1,図2の光プリンタヘッドに使用される金属プレート及びヘッド基板の斜視図である。
【符号の説明】
1・・・ヘッド基板、3・・・発光素子アレイチップ、4・・・ドライバーIC、5・・・金属プレート、5a・・・穴部、6,7・・・ハウジング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical printer head such as an LED printer head incorporated as exposure means for an electrophotographic printer or the like.
[0002]
[Prior art]
A conventional optical printer head includes a light emitting element array chip in which a large number of light emitting elements are linearly arranged on one main surface of a circuit board to which circuit wiring of a predetermined pattern is attached, a switching transistor, a latch, A driver IC in which a shift register or the like is integrated is mounted, and the driver IC is housed in a housing in which an optical system such as a self-focusing lens array is attached. The light emitting elements of the element array chip are selectively made to emit light individually based on the printing data from the outside, and the emitted light is irradiated and imaged on the external photoconductor via the optical system, so that the photoconductor It functions as an optical printer head by forming a latent image.
[0003]
The driver IC is for controlling the light emission of the light emitting element, and the driver IC, the light emitting element array chip and the like are mounted on one main surface of the circuit board by a die mounter or the like. This mounting uses a well-known image processing technique. The light emitting element array chip and the driver IC are mounted while recognizing the position with reference to a marker provided on the surface of the circuit board, the light emitting element array chip, and the driver IC. I was trying to position it.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the recent increase in printing speed and the like, the transfer frequency of printing data has become extremely high, and radiation noise generated from driver ICs and signal wiring has become a big problem. Since this radiation noise may cause radio interference in other electronic devices arranged around the optical printer head, it is obliged to suppress this radiation noise to a predetermined intensity or less. The housing is made of a conductive material such as SUS, and the housing is connected to the ground potential to prevent radiation noise from leaking outside.
[0005]
However, this conventional optical printer head has the disadvantage that it is not suitable for mass production because the entire housing needs to be formed of the above-mentioned conductive material, resulting in a significant increase in cost of the product.
[0006]
In the conventional optical printer head described above, crosstalk noise or the like from adjacent wiring may enter the driver IC. In such a case, a malfunction of the driver IC is induced and a predetermined latent image is formed on the photoconductor. It had the disadvantage that it was impossible to do.
[0007]
Furthermore, in the conventional optical printer head, the light emitting element array chip and the driver IC are mounted on the circuit board by a die mounter or the like. In addition, an expensive image processing apparatus with high resolution is required, and as a result, the productivity of the optical printer head is significantly reduced.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the above disadvantages. An optical printer head according to the present invention controls a light emitting element array chip in which a large number of light emitting elements are linearly arranged on one main surface and light emission of the light emitting elements. A head substrate on which a driver IC is mounted on one main surface of the transparent substrate by face-down bonding, a hole corresponding to the outer shape of the driver IC, and a side surface of the light emitting element array chip abuts on one end surface on the back side. A metal plate processed into a comb-like shape, the metal plate is disposed on one main surface of the transparent substrate, the driver IC is disposed in the hole, and the side surface of the light emitting element array chip is the one side It is characterized by being placed so as to be in contact with the end face.
[0009]
The optical printer head of the present invention is characterized in that the head substrate and the metal plate are housed in a housing and the other end surface of the metal plate facing the one end surface is brought into contact with the inner wall of the housing. To do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a longitudinal sectional view of an optical printer head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view of the optical printer head of FIG. 1, 1 is a head substrate, 3 is a light emitting element array chip, and 4 is a driver IC. 5 is a metal plate, 5a is a hole, 6, 7 is a housing, and 8 is a lens.
[0011]
The head substrate 1 includes a plurality of light emitting
[0012]
The
[0013]
The power supply wiring attached to one main surface of the
[0014]
The plurality of light emitting
[0015]
The light emitting elements of the light emitting
[0016]
As the light emitting element of the light emitting
[0017]
On the other hand, the driver IC 4 mounted together with the light emitting
[0018]
This driver IC 4 also has a well-known face-down bonding, that is, the input / output terminals on the upper surface of the driver IC 4 via a conductive adhesive such as an anisotropic conductive adhesive or solder, similarly to the light emitting
[0019]
A
[0020]
The
[0021]
Therefore, the driver IC 4 is surrounded by a grounded
[0023]
The
[0024]
Further, in this case, since the
[0025]
Further, the
[0026]
The
[0027]
Further, an adhesive (preferably epoxy type or silicon type), double-sided tape or the like is used for fixing the
[0028]
In this case, a positioning projection made of the same material as the circuit wiring and the signal wiring is provided on one main surface of the head substrate 1, and a positioning hole corresponding to the positioning projection is provided in the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Each of the lenses 8 attached to the upper region 7 of the housing is a monocular lens, and the lenses 8 are arranged on the respective light emitting
[0033]
The lens 8 is made of plastic, glass, or the like, and functions to irradiate and image the light of the light emitting element of the corresponding light emitting
[0034]
The housing has a predetermined positioning pin 7a in the upper region 7 and a predetermined positioning hole 6a in the
[0035]
At this time, if a reference hole 5b into which the positioning pin 7a is inserted is provided at the end of the
[0036]
When the optical printer head is assembled by the above-described method, the center of the light emitting
[0037]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0038]
For example, in the above-described embodiment, a plurality of monocular lenses are used as the lenses 8 attached to the upper region 7 of the housing, but instead of this, a self-focusing lens array in which a large number of rod lenses are arranged in two rows, etc. May be used.
[0039]
In the above embodiment, the LED printer head is configured by applying the light emitting diode element as the light emitting element of the light emitting
[0040]
【The invention's effect】
According to the optical printer head of the present invention, the driver IC is surrounded by a grounded metal plate disposed around the driver IC, and the metal plate is mounted near the driver IC mounting portion on one main surface of the head substrate. Therefore, the heat in this region can be absorbed well by the metal plate and dissipated into the atmosphere. Therefore, the temperature state of the head substrate is maintained satisfactorily, whereby the light emission luminance of the light emitting element array chip can be stabilized.
[0042]
Furthermore, according to the optical printer head of the present invention, the metal plate is processed into a comb-like shape, and one end surface on the back side of the metal plate is brought into contact with the side surface of the light emitting element array chip. At the same time, a plurality of light emitting element array chips can be mounted in a line, which makes it possible to position each light emitting element array chip accurately and easily, greatly contributing to the improvement in productivity of the optical printer head.
[0043]
Further, according to the optical printer head of the present invention, the head substrate and the metal plate are accommodated in the housing, and the one end surface of the metal plate is opposed to the one end surface of the light emitting element array chip. By bringing the end face into contact with the inner wall of the housing, a plurality of light emitting element array chips can be mounted in a line along with a driver IC on a line spaced apart from the inner wall of the housing. Positioning of each light emitting element array chip is accurate and simple, and can greatly contribute to the productivity improvement of the optical printer head.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an optical printer head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical printer head according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a metal plate and a head substrate used in the optical printer head of FIGS. 1 and 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head substrate, 3 ... Light emitting element array chip, 4 ... Driver IC, 5 ... Metal plate, 5a ... Hole part, 6, 7 ... Housing
Claims (2)
該金属プレートを前記透明基板の一主面上に、前記ドライバーICが前記穴部内に配設され、前記発光素子アレイチップの側面が前記一端面に当接するようにして載置させたことを特徴とする光プリンタヘッド。A head substrate having a light emitting element array chip in which a large number of light emitting elements are linearly arranged on one main surface and a driver IC for controlling light emission of the light emitting elements mounted on one main surface of the transparent substrate by face-down bonding, and the driver side surface of the light emitting element array chip to one end face of Rutotomoni rear side provided with a hole corresponding to the outer shape of the IC consists of a machined metal plates in a tooth shape as to abut,
The metal plate on one principal surface of the transparent substrate, wherein the driver IC is disposed within the bore, the side surface of the light emitting element array chips were placed in the so that to contact the one end surface An optical printer head characterized by that.
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