JP3692249B2

JP3692249B2 - 光プリンタヘッド

Info

Publication number: JP3692249B2
Application number: JP33812898A
Authority: JP
Inventors: 良二竺原; 真二郎岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: JP2000158704A

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用いられる光プリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真プリンタ等の露光手段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが用いられている。
【０００３】
このような従来の光プリンタヘッドとしては、透明基板上に所定パターンの回路配線を被着・形成したヘッド基板の上面に、発光ダイオード素子アレイチップ（以下、ＬＥＤアレイチップと略記する）等の発光素子アレイチップを所定個数搭載したものが知られており、前記発光素子アレイチップ下面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、該発光した光を透明基板や該基板の下方に配されるレンズ等の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。
【０００４】
尚、前記発光素子アレイチップは従来周知のフェースダウンボンディング等によってヘッド基板上面の所定位置に搭載される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光プリンタヘッドによれば、各発光素子の発した光はその各々が僅かずつ放射状に広がりながら感光体に到達する。そのため、発光素子の発した光（ビーム）を何ら規制することなく感光体に照射させると、個々のビームの径に広がりが生じ、その結果、感光体に形成される潜像が不鮮明なものとなる欠点を有していた。
【０００６】
【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、光透過率５０％以下の、ガラス中に金属の微粒子を混合させ、或いは、金属を絶縁材料でコートして成る一対の帯状枕木層が略平行に被着されている透明基板の上面に複数の回路配線を該配線の一端及び／又は他端が前記帯状枕木層上まで延在するようにして被着させたヘッド基板と、下面に直線状に配列した複数の発光素子と該各発光素子に電気的に接続されている複数の端子電極とを有する発光素子アレイチップとから成り、前記発光素子アレイチップを前記複数の発光素子を前記透明基板側にして前記ヘッド基板上に、前記複数の発光素子の配列が前記一対の帯状枕木層間に該帯状枕木層よりも上に位置し、且つ端子電極が前記回路配線に帯状枕木層上で電気的に接続されるようにして取着させたことを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記帯状枕木層が前記金属を絶縁材料でコートしたものから成り、前記光反射率が２０％以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
更に本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記帯状枕木層上の前記回路配線と前記端子電極とが黒色顔料を混合せしめた異方性導電接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また更に本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記帯状枕木層が断面円弧状をなしている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断面図、図２は図１の光プリンタヘッドに使用される透明基板の上面図であり、1 はヘッド基板、2 は透明基板、3,3 は一対の帯状枕木層、4 は回路配線、5 は発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ、6 は発光素子としての発光ダイオード素子、7 は端子電極、8 は異方性導電接着剤である。
【００１１】
前記ヘッド基板1 は、一対の帯状枕木層3,3 が略平行に被着されている透明基板2 の上面に複数の回路配線4 を所定パターンに被着・形成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、その上面で一対の帯状枕木層3,3 や回路配線4 ，ＬＥＤアレイチップ5 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 を透明な材質で形成するのはＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 の光を該基板2 の厚み方向に透過させて基板2 の下面側、即ち、感光体側に導くためである。
【００１３】
また前記一対の帯状枕木層3,3 は透明基板2 上面の長手方向にわたって略平行（±３°以内）に、且つ断面円弧状をなすように被着・形成される。
【００１４】
前記一対の帯状枕木層3,3 は、光透過率が５０％以下の材質、例えばガラス中にコバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）等の微粒子を１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍだけ添加・混合させたもの、或いは、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），Ｎｉ等の金属をガラス等の絶縁材料でコートしたもの等から成り、例えば３０〜２００μｍの幅、５〜２０μｍの厚みをもって曲率半径０．０２０ｍｍ〜０．３００ｍｍの断面円弧状をなすように形成される。
【００１５】
また、この２つの帯状枕木層間3-3 には、例えば後述する発光ダイオード素子6 の幅の１．５倍〜３倍の長さに相当する間隔が設けられ、該領域上に発光ダイオード素子6 の配列が位置するようになっている。
【００１６】
前記一対の帯状枕木層3,3 は、発光ダイオード素子6 を発光させた際、該素子6 の発する光（ビーム）がその両側に配されている帯状枕木層3,3 を越えて広がることのないように規制する作用を為し、これによって個々のビーム径が過度に大きくなるのを有効に防止するとともに、感光体に鮮明で且つ良好な潜像を形成することが可能となる。尚、前記帯状枕木層3,3 の光透過率が５０％よりも大きいと、帯状枕木層3,3 を越えて広がる発光ダイオード素子6 の光が多くなってビーム径が過度に大きくなる恐れがある。従って帯状枕木層3,3 の光透過率は５０％以下に設定しておく必要がある。
【００１７】
また前記帯状枕木層3,3 を光反射率が２０％以上の材質、即ち、ＡｇやＡｌ，Ａｕ，Ｎｉ等の金属をガラス等の絶縁材料でコートする等して形成するようにすれば、これら帯状枕木層3,3 の周面に当たる光の一部を感光体側に反射させて潜像の形成に寄与させることができる。即ち、発光ダイオード素子6 の発する光は、その強度を殆ど低下させることなく、所定の大きさに規制されるようになり、これによって感光体により鮮明な潜像を形成することが可能となる。従って前記帯状枕木層3,3 の光反射率は２０％以上に設定しておくことが好ましい。
【００１８】
この帯状枕木層3,3 は、例えばガラスから成る場合、ガラス粉末及びＣｏ粉末等を所定の比率で混合したものに有機溶媒、溶剤を添加してガラスペーストを作製し、これを従来周知のスクリーン印刷等によって所定厚み、所定パターンに印刷・塗布し、しかる後、塗布したガラスペーストを４００℃〜８００℃の温度で焼き付けることによって透明基板2 の上面に被着・形成される。
【００１９】
ここで帯状枕木層3,3 の断面形状を円弧状になしておくのは、後述する回路配線4 を透明基板1 の上面から帯状枕木層3,3 の表面にかけて良好な連続膜として形成し得るようになすとともに、該帯状枕木層3 上の回路配線4 を後述するＬＥＤアレイチップ5 の端子電極7 に異方性導電接着剤8 を介して接続する際に両者間の圧力を有効に高めるためである。
【００２０】
また前記複数の回路配線4 は、各々の一端及び／又は他端が前記帯状枕木層3 上まで延在するようにして被着・形成されており、その各々が前記帯状枕木層3 上でＬＥＤアレイチップ5 の対応する端子電極7 に電気的に接続されるようになっている。
【００２１】
前記複数の回路配線4 は、ＬＥＤアレイチップ5 の各発光ダイオード素子6 に外部電源からの電力を供給するための給電配線として機能するものであり、例えば銅（Ｃｕ）やＡｇ，Ａｕ，Ａｌ等の導電材料により所定厚み、所定パターンをなすように被着・形成される。
【００２２】
尚、前記回路配線4 は、例えばＣｕペースト等を従来周知のスクリーン印刷等によって帯状枕木層3,3 が被着されている透明基板2 の上面に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けたり、或いは、Ａｌを従来周知の薄膜手法、具体的には、スパッタリングやフォトリソグラフィー技術，エッチング技術等を採用し、所定厚み、所定パターンに加工することによって被着・形成される。
【００２３】
そして上記のようなヘッド基板1 上には、複数のＬＥＤアレイチップ5 が従来周知のフェースダウンボンディング等によって一列状に取着・搭載される。
【００２４】
前記ＬＥＤアレイチップ5 は、各々の下面に直線状に配列された複数個の発光ダイオード素子6 と、該各発光ダイオード素子6 に電気的に接続される複数個の端子電極7 とを有しており、これら各々の端子電極7 と前記枕木層3 上の対応する回路配線4 との間に異方性導電接着剤8 等の導電性接着剤を介在させておくことにより両者を電気的に接続させている。
【００２５】
前記ＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 は、ヘッド基板1 の回路配線4 や前記端子電極7 を介して外部電源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 や該基板2 の下方に配される図示しないレンズ等の光学系を介して外部の感光体に照射させることにより感光体に所定の潜像が形成されることとなる。
【００２６】
この場合、ＬＥＤアレイチップ下面に設けられている複数の発光ダイオード素子6 は、前述した如く、光透過率５０％以下の材質で形成された一対の帯状枕木層3,3 間の領域に位置しているため、発光ダイオード素子6 の発した光が帯状枕木層3,3 を越えて広がることは少なく、感光体に照射されるビームの径が過度に大となるのが有効に防止される。
【００２７】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 はメサエッチングによって、図３に示す如く、ＬＥＤアレイチップ5 の下面より１〜１０μｍだけ突設されている。かかるＬＥＤアレイチップ5 を例えばＡｌＧａＡｓの発光ダイオード素子で形成する場合、従来周知の半導体製造技術、具体的には、まずＳｉ基板を炉中にて高温に加熱するとともにＴＭＧ（トリメチルガリウム）とＡｓＨ₃（アルシン）とＴＭＡ（トリメチルアルミ）を適量に含むガスにＳｉＨ₄（シラン）を加えてこれをＳｉ基板に接触させることによりＳｉ基板表面にｎ型半導体のＡｌＧａＡｓ（アルミ−ガリウム−砒素）の単結晶を成長させ、次にＴＭＧとＡｓＨ₃とＴＭＡを適量に含むガスにＤＭＺ（ジメチルジンク）を加えてこれを前記ＡｌＧａＡｓ単結晶に接触させ、ＡｌＧａＡｓ単結晶の表面にｐ型半導体のＡｌＧａＡｓ（アルミ−ガリウム−砒素）の単結晶を成長させることによってｎ型半導体のＡｌＧａＡｓ単結晶との間にｐｎ接合を形成し、このｐｎ接合部を従来周知のエッチング技術やリフトオフ法等によってパターニングし、ｐｎ接合部をＳｉ基板表面に部分的に残すことで複数個の発光素子２が突設した状態となり、これを複数個の発光ダイオード素子、例えば６４個の発光ダイオード素子を一単位とした発光ダイオード素子群毎にダイシングすることにより製作される。
【００２８】
また一方、前記ＬＥＤアレイチップ5 の端子電極7 とヘッド基板1 の回路配線4 とを電気的に接続する異方性導電接着剤8 は、例えばエポキシ樹脂等の接着剤中にＡｕやＮｉ等の金属微粒子（粒径：３〜１０μｍ）を所定の割合で添加・混合してなり、かかる異方性導電接着剤8 の液状体をヘッド基板上面の所定領域、具体的には帯状枕木層3,3 上の領域に沿って帯状に塗布するとともに、該塗布面にＬＥＤアレイチップ5 の下面を押圧し、異方性導電接着剤8 中の金属微粒子を端子電極7 及び回路配線4 間で挟持させた状態のまま前記エポキシ樹脂等の接着剤成分を熱硬化させることによってＬＥＤアレイチップ5 のヘッド基板1 上への取着、並びに回路配線4 と端子電極7 との電気的接続が同時に行われる。
【００２９】
この場合、回路配線4 及び端子電極7 間に印加される圧力は、断面円弧状の帯状枕木層3,3 によって中央部で極大となることから、両者間の電気的接続がより確実なものとなる利点もある。
【００３０】
またこのとき、前記異方性導電接着剤8 中にカーボン、酸化鉄粉などの黒色顔料を１〜５０重量％の割合で添加・混合せしめて異方性導電接着剤8 の光透過率を５〜３０％の範囲内に設定しておけば、ＬＥＤアレイチップ5 とヘッド基板1 との間から光が外部に漏洩しようとしても、その漏洩を前述の黒色顔料で良好に吸収することができる。従って異方性導電接着剤8 にはカーボン、酸化鉄粉などの黒色顔料を１〜５０重量％の割合で添加・混合せしめて異方性導電接着剤8 の光透過率を５〜３０％の範囲内に設定しておくことが好ましい。
【００３１】
かくして上述した光プリンタヘッドは、ヘッド基板1 の上面に取着したＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 に回路配線4 や端子電極7 等を介して外部電源からの電力を供給し、発光ダイオード素子6 を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、該発光した光を図示しないレンズ等の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。
【００３２】
尚、本発明は上述した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。
【００３３】
例えば上述の形態においては一対の帯状枕木層3,3 を隣合うＬＥＤアレイチップ5,5 間の領域においても連続的に被着させたが、これに代えて図４に示す如く発光ダイオード素子6 の配列を帯状枕木層3aでＬＥＤアレイチップ毎に囲繞するようにしても構わない。
【００３４】
また上述の形態においては回路配線4 と端子電極7 との電気的接続に異方性導電接着剤8 を使用したが、これに代えて半田等の他の導電性接着剤を使用しても構わない。
【００３５】
更に上述の形態においては発光素子アレイとしてＬＥＤアレイチップ5 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。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、各発光素子の発した光（ビーム）が透明基板内で放射状に広がろうとしても、その広がりを発光素子の配列の両側に複数の発光素子の配列がその上に位置するように配される、ガラス中に金属の微粒子を混合させ、或いは、金属を絶縁材料でコートして成る一対の帯状枕木層でもって良好に規制し、個々のビーム径が過度に大きくなるのを有効に防止することができる。従って、外部の感光体に鮮明で良好な潜像を形成することが可能となる。また本発明の光プリンタヘッドによれば、前記帯状枕木層が金属を絶縁材料でコートしたものから成るものとし、光反射率を２０％以上になしておくことで、発光素子の発する光の一部が帯状反射層の周面に当たる光の一部を感光体側に反射させて潜像の形成に寄与させることができる。従って、発光素子の発する光は、その強度をあまり低下させることなく、所定の大きさに規制されるようになり、これによって感光体により鮮明な潜像を形成することが可能となる。
【００３７】
また本発明の光プリンタヘッドによれば、前記帯状枕木層上の前記回路配線と前記端子電極と黒色顔料を混合せしめた異方性導電接着剤を介して電気的に接続することで、発光素子アレイチップとヘッド基板との間から光が外部に漏洩しようとしても、その漏洩をその黒色顔料で良好に吸収することができる。更に本発明の光プリンタヘッドによれば、前記帯状枕木層を断面円弧状になしておくことで、回路配線を透明基板の上面から帯状枕木層の表面にかけて良好な連続膜として形成し得るようになすことができるとともに、該帯状枕木層上の回路配線を発光素子アレイチップの端子電極に異方性導電接着剤を介して接続する際に回路配線−端子電極間の押圧力を有効に高めて両者の電気的接続をより確実になすことができる。
【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断面図である。
【図２】図１の光プリンタヘッドに使用されるヘッド基板の上面図である。
【図３】図１の光プリンタヘッドに使用されるＬＥＤアレイチップの要部拡大断面図である。
【図４】本発明の他の形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・ヘッド基板、2 ・・・透明基板、3,3a・・・帯状枕木層、4 ・・・回路配線、5 ・・・ＬＥＤアレイチップ（発光素子アレイチップ）、6 ・・・発光ダイオード素子（発光素子）、7 ・・・端子電極、8 ・・・異方性導電接着剤

Claims

光透過率５０％以下の、ガラス中に金属の微粒子を混合させ、或いは、金属を絶縁材料でコートして成る一対の帯状枕木層が略平行に被着されている透明基板の上面に複数の回路配線を該配線の一端及び／又は他端が前記帯状枕木層上まで延在するようにして被着させたヘッド基板と、
下面に直線状に配列した複数の発光素子と該各発光素子に電気的に接続されている複数の端子電極とを有する発光素子アレイチップとから成り、
前記発光素子アレイチップを前記複数の発光素子を前記透明基板側にして前記ヘッド基板上に、前記複数の発光素子の配列が前記一対の帯状枕木層間に該帯状枕木層よりも上に位置し、且つ端子電極が前記回路配線に帯状枕木層上で電気的に接続されるようにして取着させたことを特徴とする光プリンタヘッド。
前記帯状枕木層が前記金属を絶縁材料でコートしたものから成り、前記光反射率が２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記帯状枕木層上の前記回路配線と前記端子電極とが黒色顔料を混合せしめた異方性導電接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記帯状枕木層が断面円弧状をなしていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の光プリンタヘッド。