JP4325934B2 - 光プリンタヘッド - Google Patents

Description

本発明は、電子写真式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。

従来より、電子写真式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。

かかる従来の光プリンタヘッドとしては、図６、図７に示す如く、長尺状のベースプレート５５と、ベースプレート５５上に載置され、上面に長手方向に沿って一列状若しくは千鳥状に配列された多数の発光素子５２を有する長尺状のヘッド基板５１と、上面にレンズアレイ５３を有し、且つ下面の一部がヘッド基板５１の上面に当接されてヘッド基板５１を被覆する長尺状のハウジング５４とを夫々配設した光プリンタヘッドが知られている。

これらヘッド基板５１、ハウジング５４及びベースプレート５５は、厚み方向に３者を挟持する複数個のクリップ５６で一体的に保持した構造を有している。

そして、多数の発光素子５２は、外部からの画像データに基づいて選択的に発光し、該発光された光は、レンズアレイ５３を介して外部に配される感光体ドラムに照射・結像し、この感光体ドラムに所定の情報に対応する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。

更に感光体ドラムに形成された潜像は、その後、現像等のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が記録される。
特開平６―１３５０５２号公報 特開２００２―３５６００６号公報

そして、上述した従来の光プリンタヘッドにおいては、ベースプレート５５上の所定位置にヘッド基板５１を搭載し、搭載されたヘッド基板５１とベースプレート５５とを一体保持するために、両者を樹脂接着剤５７により固定していた。

ところが、このように樹脂接着剤５７を用いると、樹脂接着剤５７の硬化中に外部からの衝撃や樹脂接着剤５７の硬化状態の変化により、ヘッド基板５１が位置ずれを生じてしまうことがあった。

このように、ヘッド基板５１がベースプレート５５上の所定位置からずれると、ヘッド基板５１上の発光素子５２からの光が、発光素子５２の直上に設けられるレンズアレイ５３を介して、外部に配される感光体ドラムに正確に照射・結像できなくなる。

また、樹脂接着剤５７が自然硬化型の場合には硬化に時間がかかり、熱硬化型の場合は、熱処理工程が必要となり、更にベースプレート５５とヘッド基板５１との熱膨張係数の差による位置ずれ等が発生する。したがって樹脂接着剤を用いると、製造コストや製造時間の短縮をはかり安定したヘッド基板51の実装を図ることが難しかった。

本発明は、上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、ベースプレート５５にヘッド基板５１を所定位置で固定する手段を具備させて、樹脂接着剤５７を不要と成し、製造時間及び製造コストの短縮が可能で位置ずれの少ない光プリンタヘッドを提供することにある。

本発明の光プリンタヘッドは、上部にレンズアレイが取着されているハウジングと、上面に多数の発光素子を有するヘッド基板と、該ヘッド基板が搭載される長尺状の基板搭載部及び該基板搭載部の長手方向に沿った両端部に一対の脚部が設けられるベースプレートとを有し、前記レンズアレイが前記発光素子の直上に配置される光プリンタヘッドにおいて、前記ベースプレートの脚部は、該脚部の下端部で金属平板が外側に折り返された多層構造であり、該折り返された金属平板の最外層の上端部で、前記ヘッド基板の長手方向に沿った両側面を挟持したことを特徴とするものである。

また本発明の光プリンタヘッドは、前記金属平板の最外層の上端部は、高さ方向において前記ヘッド基板の上面を実質的に超えないことを特徴とするものである。

更に本発明の光プリンタヘッドは、前記ヘッド基板の両側面を挟持する前記金属平板の最外層の上端部の両側に、前記脚部の下端方向に伸びる切り込み部を設けることを特徴とするものである。

本発明の光プリンタヘッドによれば、上部にレンズアレイが取着されているハウジングと、上面に多数の発光素子を有するヘッド基板と、該ヘッド基板が搭載される長尺状の基板搭載部及び該基板搭載部の長手方向に沿った両端部に一対の脚部が設けられるベースプレートとを有し、前記レンズアレイが前記発光素子の直上に配置される光プリンタヘッドにおいて、前記ベースプレートの脚部は、該脚部の下端部で金属平板が外側に折り返された多層構造であり、該折り返された金属平板の最外層の上端部で、前記ヘッド基板の長手方向に沿った両側面を挟持したことから、前記ヘッド基板を確実にベースプレート上の所定位置に固定することができる。

従って、ヘッド基板とベースプレートとを機械的に一体保持するために、両者を樹脂接着剤により接着する必要がなくなり、ヘッド基板がベースプレートとの熱膨張係数の差による応力で位置ずれが生じることがなく、光プリンタヘッドの直上に配される感光体ドラムに正確に潜像を形成することができる。また樹脂接着剤を硬化させるための時間を必要とせず、熱硬化のための熱処理工程を必要としないため、製造に要する時間や製造工程の削減が可能な光プリンタヘッドを提供することができる。尚、樹脂接着剤を必要としないことから製造コストも削減できる。

また本発明の光プリンタヘッドによれば、前記金属平板の最外層の上端部は、高さ方向において前記ヘッド基板の上面を実質的に超えないように設定したことから、ベースプレート上にヘッド基板を搭載した後に、該ヘッド基板上に発光素子や該発光素子に接続される金属細線を形成するときに、前記金属平板の最外層の上端部が、発光素子等を形成する際に支障と成ることはない。

更に本発明の光プリンタヘッドによれば、前記ヘッド基板の両側面を挟持する前記金属平板の最外層の上端部の両側に、前記脚部の下端方向に伸びる切り込み部を設けたことから、該上端部のヘッド基板の両側面に対する押圧強度を調整することが可能となる。

以下、本発明の光プリンタを添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施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斜視図、図３は図１のプリントヘッドの要部の分解した状態の横側面図である。これらの図において、符号１はヘッド基板、２は発光素子、３はレンズアレイ、４はハウジング、５はベースプレートである。

本発明の光プリンタヘッドに用いられるヘッド基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁性材料により長尺状の矩形状を呈しており、その上面に複数の発光素子２が取着されている。尚、図示しないが、各発光素子２には電極、ドライバーＩＣ等が取着されている。

このようなヘッド基板１は、例えばガラス布基材エポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸・硬化させ、これを所定寸法の長尺状に切断することによって製作される。

また、ヘッド基板１の上面に取着された複数個の発光素子２は、ヘッド基板１の長手方向（主走査方向）に一列状に、例えば６００ｄｐｉ（dot per inch）の密度で配列されている。

このような発光素子２としては、例えばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の化合物半導体を用いて形成された発光ダイオード等が好適に使用され、かかる発光ダイオードの内部にはｐｎ接合が設けられているため、電極等を介して所定電力が供給されると、ｐｎ接合付近で電子と正孔とが再結合し、発光素子２が所定の輝度で発光するようになっている。

尚、このような発光ダイオードを有する発光素子２は、従来周知の半導体製造技術、具体的には、ＭＯＣＶＤ法等を採用し、上述の化合物半導体を単結晶シリコンウエハの上面にエピタキシャル成長させることによって形成され、得られた発光素子２をヘッド基板１の上面の所定位置に載置させた上、発光素子２上に設けられる図示しないパッドと対応する電極とを金属細線等で個々にボンディングすることにより発光素子２がヘッド基板１上に搭載される。

また、ヘッド基板１の上方には、ポリカーボネイトや液晶ポリマー等の樹脂から成るハウジング４が配設されている。

このハウジング４は、その上部にレンズアレイ３が挿着される帯状の開口部を有し、その下部領域をヘッド基板１の外周に沿ってヘッド基板１の上面に密着させることによりレンズアレイ３と発光素子２との間に密閉空間を形成している。

また、ハウジング４の開口部に挿着されるレンズアレイ３は、直線状、もしくは千鳥状に配列された多数の棒状レンズを一対の側板で挟持した構造を有しており、先に述べた発光素子の光をレンズアレイ３の上方に配設される感光体ドラムに等倍で照射・結像させる正立等倍型の光学系として機能する。

尚、ハウジング４は、例えば液晶ポリマー等のプラスチック材料から成る場合、従来周知の射出成形法にて所定形状に加工することによって製作され、得られたハウジング４の開口部にレンズアレイ３を嵌挿し、両者を接着させることによりレンズアレイ３がハウジング４に取着・固定される。

更に、ハウジング４と後述するベースプレート５とは、長手方向に沿って配列される複数個のハウジング４とベースプレート５とのフック部４ｆ，５ｆにて一体的に保持される。

そして、ハウジング４と一体的に保持されるベースプレート５は、ヘッド基板１が搭載される長尺状の基板搭載部５ｔ及び基板搭載部５ｔの長手方向に沿った両端部に一対の脚部５ｋが設けられる。

このベースプレート５の脚部５ｋは、脚部５ｋの下端部で金属平板が外側に折り返された多層構造であり、この折り返された金属平板の最外層の上端部５ｊで、ヘッド基板１の長手方向に沿った両側面を挟持している。

以下、ベースプレート５の基板搭載部５ｔ及び脚部５ｋについて詳説する。

このベースプレート５は、前述した様に基板搭載部５ｔと、この基板搭載部５ｔの両端部に設けられる一対の脚部５ｋから構成されている。

この基板搭載部５ｔは、長尺状のベースプレート５の上面部分に設けられ、この上面部分でヘッド基板１を搭載・支持する機能を有している。

基板搭載部５ｔは、ヘッド基板１をガタつくことなく搭載できる平坦度を有していればよい。

そして一対の脚部５ｋは、上述した基板搭載部５ｔの長手方向に沿った両端部から下方に延びており、その下端部で金属平板が外側に折り返された多層構造を有しており、脚部５ｋの縦断面の形状がコの字状に形成されている。

この脚部５ｋの折り返された金属平板の最外層の先端は、ヘッド基板１を搭載した場合のヘッド基板１の上面の高さを越えない範囲で、基板搭載部５ｔの搭載面よりも上方に延出されている。

このようにすることにより、ベースプレート５上にヘッド基板１を搭載した後に、ヘッド基板１上に発光素子２や発光素子２に接続される金属細線を形成する場合や、従来周知の印刷法を用いて駆動用ＩＣのバンプを形成する場合に、金属平板の最外層の先端がヘッド基板１の上面から突出していないことから、これら発光素子２等に金属細線を接続する際に支障と成ることはなく、作業性が低下することはない。

そして、上述の金属平板の最外層の先端を更に上方に延出させた上端部５ｊは、内側に折り曲げ加工されることでヘッド基板１の長手方向に沿った両側面を挟持している。

これにより、ヘッド基板１とベースプレート５とを機械的に一体保持するために、両者を樹脂接着剤により接着する必要がなくなり、ヘッド基板１がベースプレート５との熱膨張係数の差により位置ずれが生じてしまうことを防止でき、光プリンタヘッドの直上に配される感光体ドラムに正確に潜像を形成することができる。また樹脂接着剤を硬化させるための時間を必要とせず、熱硬化のための熱処理工程を必要としないため、製造に要する時間や製造工程の削減が可能な光プリンタヘッドを提供することができる。尚、樹脂接着剤を必要としないことから製造コストも削減できる。

また、このような金属平板の最外層の上端部５ｊの両側に、脚部５ｋの下端方向に伸びる切り込み部５ｃを設けている。この切り込み部５ｃの長さを調整することにより、上端部５ｊがヘッド基板１の両側面を押圧する押圧力の調整をすることができる。

例えば、ヘッド基板１を強い力で押圧したい場合は、切り込み部５ｃを設けないか或は短くし、弱い力で押圧したい場合は、切り込み部５ｃの長さを長くすればよい。

具体的には、金属平板の最外層の上端部５ｊは、ヘッド基板１全体の厚みが０．６〜１．４ｍｍであるため、金属平板の最外層の上端部５ｊは、基板搭載部５ｔの搭載面の上方に、ヘッド基板１から突出しないよう０．５〜１．０ｍｍの範囲で延出している。そして、切り込み部５ｃは、長さが約１ｍｍ〜４ｍｍ程度に形成されている。

このとき、金属平板の最外層の上端部５ｊの延出量が、０．５ｍｍ以下では、ヘッド基板１を基板搭載部５ｔで安定して支持させることが困難となり、また、ヘッド基板１の厚みを越えて、例えば１．０ｍｍを越える場合には、一対の金属平板間にヘッド基板１を基板搭載部５ｔに載置する際には、逆に搭載の支障となったり、また、搭載後にヘッド基板１の位置を補正する際の支障となったり、また、ヘッド基板１を基板搭載部５ｔに搭載する際に、密着作業が非常に困難となり、作業性を低下させることになる。

このベースプレート５は、例えば表面亜鉛メッキ処理された材厚０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の鉄材やＳＵＳ等の金属平板材料をプレス加工することによって形成される。

かくして上述した光プリンタヘッドは、発光素子２を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光された光をレンズアレイ４を介して外部に配される感光体ドラムに照射・結像させ、この感光体ドラム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。

そして、感光体ドラムに形成された潜像は、その後、現像等のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の印画が形成される。

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。

例えば、上述の形態においては、基板搭載部５ｔの長手方向の沿った両端部に一対の脚部５ｋを設け、該脚部５ｋでヘッド基板１の長手方向に沿った両側面を挟持するようにしたが、例えば基板搭載部５ｔの長手方向と直交する側の両端部に一対の脚部５ｋを設け、ヘッド基板１の長手方向と直交する側の両側面を挟持してもよい。このようにしても、ヘッド基板１が充分に安定的に支持されるのであれば問題はない。

また上述の形態においては、ベースプレート５の形状を、断面コの字状にしたが、これにかえて、図４に示すように断面M字状にしてもよい。このような形状では、脚部５ｋ型の部材と接する点が増加しているため、感光体ドラムと光プリンタヘッドとの間を位置合わせするための基準ピンによる高さ方向にかかる押圧力に対しても、充分な強度を持つこととなる。従って、ベースプレート５の材料である金属平板の厚みを本発明のものよりも薄くすることも可能となる。

更に上述の形態においては、ベースプレート５の脚部５ｋを、高さ方向と略平行に形成しているが、これにかえて、図５に示すように、脚部５kをそれよりも開いた形状に形成してもよい。このようにすることにより、脚部５ｋの上端部５ｊがヘッド基板１を押圧する際の力の向きが、斜め下方となることから、ヘッド基板１を両側面に略垂直な方向に押圧するとともに、基板搭載部５ｔに対してヘッド基板１を押さえつける方向にも力が働くことから、より確実にヘッド基板１をベースプレート５とともに一体保持できる。

また上述の形態においては、ＬＥＤヘッドを例にとって説明したが、それ以外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。

本発明の一実施形態に係る光プリンタヘッドの縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る光プリンタヘッドの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光プリンタヘッドの要部の分解した状態の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る光プリンタヘッドの縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光プリンタヘッドの縦断面図である。 従来の光プリンタヘッドの縦断面図である。 従来の光プリンタヘッドの分解した状態の横側面図である。

符号の説明

１・・・ヘッド基板
２・・・発光素子アレイ
３・・・レンズアレイ
４・・・ハウジング
４ｆ・・・ハウジングのフック部
５・・・ベースプレート
５ｆ・・・ベースプレートのフック部
５ｔ・・・基板搭載部
５ｋ・・・ベースプレートの脚部
５ｊ・・・ベースプレートを構成する金属平板の最外層の上端部
５ｃ・・・上端部の両側の切り込み部

Claims (3)

1. 上部にレンズアレイが取着されているハウジングと、上面に多数の発光素子を有するヘッド基板と、該ヘッド基板が搭載される長尺状の基板搭載部及び該基板搭載部の長手方向に沿った両端部に一対の脚部が設けられるベースプレートとを有し、前記レンズアレイが前記発光素子の直上に配置される光プリンタヘッドにおいて、
   前記ベースプレートの脚部は、該脚部の下端部で金属平板が外側に折り返された多層構造であり、該折り返された金属平板の最外層の上端部で、前記ヘッド基板の長手方向に沿った両側面を挟持したことを特徴とする光プリンタヘッド。
2. 前記金属平板の最外層の上端部は、高さ方向において前記ヘッド基板の上面を実質的に超えないことを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。
3. 前記ヘッド基板の両側面を挟持する前記金属平板の最外層の上端部の両側に、前記脚部の下端方向に伸びる切り込み部を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光プリンタヘッド。

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