JP4511237B2 - 光プリンタヘッドの製造方法 - 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の製造方法に関するものである。

従来より、電子写真プリンタ等の露光手段としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイヘッド等の光プリンタヘッドが用いられている。

この従来の光プリンタヘッドとしては、例えば図２に示す如く、ロッドレンズアレイ３が挿入される枠体５を有したハウジング４の内部に、回路基板１上に配列・搭載した複数個のＬＥＤアレイチップ２を、ロッドレンズアレイ３がＬＥＤアレイチップ２の真上に位置するようにして収容した構造のものが知られている。

ロッドレンズアレイ１３は、複数の円筒状レンズの集合体を、外観形状を長尺状の筐体とするための外装体とから構成されている。そして、ロッドレンズアレイ１３の上面と下面には夫々レンズの円形端面が露出する構造となっている。

また、ハウジング４と一体的に形成された枠体５は、長尺状の開口が形成されており、この枠体５内に、長尺体のロッドレンズアレイ３が配置され、接着剤６によって接着固定されている。具体的には、ロッドレンズアレイ３は、回路基板1上に配列されたＬＥＤアレイチップ２の発光ダイオード素子２ａを外部からの画像データに対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光をロッドレンズアレイ３を介して外部の感光体に照射し、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。
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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。

尚、前記ロッドレンズアレイ３のハウジング４への固定は、上述したように、ハウジング４の枠体５内にロッドレンズアレイ３を挿入させた状態で保持させて、熱硬化性や瞬間性の接着剤６を枠体１５の上端面とロッドレンズアレイ３の長辺側の側面との間に形成される間隙部分に、接着剤ディスペンサを用いて、一方側の間隙部、さらに他方側の間隙部に接着剤６を塗布供給して硬化していた。

図５は、この接着方法を行うためディスペンサの概要を示すものである。１１、１２はロッドレンズアレイ保持手段であり、たとえばクランプ板１１とクランプシリンダー１２とから構成されている。このクラップ板１１とクランプシリンダー１２によって、ロッドレンズアレイ３をステージ上に載置されたハウジング４内には配置された回路基板１上のＬＥＤアレイチップ２に対応するように位置決めして、固定的に保持するものである。

１６は、接着剤吐出部（ノズル）１６であり、ノズル１６の先端から接着剤６が吐出しながら、一方側の間隙部にそって走査される。一方側の間隙部に接着剤を塗布したのち、他方側の間隙部にも接着剤６を塗布して、その後、必要に応じて硬化処理を行ない、クランプ板１１、クランプシリンダー１２を、ロッドレンズアレイ３から開放することにより、ロッドレンズアレイ３がハウジング４の枠体５内の所定位置に接着固定されることになる。

また、接着剤６に瞬間性の接着剤を用いる場合には、この瞬間性の接着剤６の硬化を制御する硬化制御剤を用いる必要がある。これは硬化制御剤を予め塗布していないと、瞬間性の接着剤が接着剤を塗布すべき間隙に安定して供給できず、瞬間性の接着剤６が吐出部１６の先端に付着してしまう。この結果、吐出部１６から供給すべき接着剤の供給量が変動してしまい、安定した接着が困難となるためである。

しかも、硬化制御剤は揮発性の特性を有しており、揮発が完了した後に瞬間性の接着剤６を塗布供給しなくてはならない。揮発中に接着剤６を供給・塗布してしまうと、硬化状態が変動して、また、接着剤と接着剤が塗布される部材との界面に空隙が発生してしまい、強固な接着が達成できない。
特開２００３−１０３８２７号公報

上述のような接着剤を用いてロッドレンズアレイ３を接着固定するにあたり、枠体５とロッドレンズアレイ３との一対のうち一方側の長尺状間隙を接着固定し、その後他方側の長尺状間隙を接着固定していた。即ち、このような順次接着固定の方法では接着固定に要する時間を多大なものとあってしまう。

特に、接着剤６の材料が瞬間性の接着剤である場合には、まず、一方側の長尺状間隙の接着剤が固定され、その後、他方側の長尺状間隙の接着剤が固定されることになるため、両者が均一な状態、たとえば内部応力が均等な状態で固定されることができず、結果としてロッドレンズアレイ３とＬＥＤアレイチップ２との位置ずれが発生してしまうという問題があった。

また、瞬間性の接着剤６を用いるためには、硬化制御剤が必要となるか、ここでもっとも大きな問題は、硬化制御剤は揮発性特性を有しており、揮発が完全に終了するまで、接着剤の供給塗布ができないことである。この揮発に要する時間はたとえば３０秒程度であり、その間、接着剤６の塗布ができず、接着工程の効率を低下させていた。

本発明は、上述の課題に鑑みて案出したものであり、その目的は、一対の長尺状の間隙に対して同時に接着剤の接着を行ない、しかも、硬化制御剤を塗布しても揮発工程を非常に短縮し、よって枠体とロッドレンズアレイとの接着工程における効率化の向上を図る光プリンタヘッドの製造方法を提供することである。

本発明は、以下の通りである。

本発明は、上部に長尺体のロッドレンズアレイが接着固定された長尺状の枠体を有するハウジングの内部に、回路基板上に搭載した複数個の発光素子アレイチップを、前記ロッドレンズアレイが発光素子アレイチップ上に位置するようにして収容してなる光プリンタヘッドの製造方法であって、前記ロッドレンズアレイを前記枠体内に仮保持するとともに、該ロッドレンズアレイと該枠体との間の一対の長辺側間隙部分に、硬化制御剤を塗布し、前記塗布した硬化制御剤に気体を強制的に吹きつけた後に、前記一対の長辺側間隙部分に接着剤を同時に塗布して硬化することを特徴とする光プリンタヘッドの製造方法である。

また、前記硬化制御剤および接着剤は、前記ロッドレンズアレイの幅方向を挟んで、一対の長辺側間隙部分を長辺方向に走査される一対の吐出部によって塗布・供給されることを特徴とする。

前記吐出部は、接着剤を吐出供給する第1の吐出部、硬化制御剤を吐出供給する第２の吐出部、所定気体を吹きつける第３の吐出部とから成ることを特徴とする。

本発明によれば、長尺体のロッドレンズアレイを、長尺状の開口を有する枠体内に保持して、接着剤にて接着固定するにあたり、一対の長辺側の間隙に同時に接着固定することができるため、接着工程に要する時間を非常に短縮することができる。

また、長辺側の一対の間隙部分で同時に接着硬化を行うことができるため、一対の間隙部分に硬化時に発生する内部応力の分布を概略同一にすることができるため、保持されたロッドレンズアレイの位置ずれを有効に抑えることができる。

また、接着剤の硬化するにあたり、接着部分に硬化制御剤を塗布し、所定気体，たとえば窒素ガスを吹きつけて強制的に揮発させて、接着剤を塗布・硬化している。

従って、接着剤が供給される吐出部の先端に、接着剤が付着して供給量を変動させることがなく、また、硬化制御剤の揮発時間を短縮させることができる。

その結果、この接着工程に要する時間か大きく削減することができ、接着剤を安定して接着部分で接着固定させることができ接着強度が安定化することかできる。

以下、本発明の光プリンタヘッドの製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光プリンタヘッドの分解斜視図、図２は図１の光プリンタヘッドの断面図である。図３、図４は本発明に用いる塗布装置の概略図である。

図において、光プリンタヘッドは、回路基板１、発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ２、ロッドレンズアレイ３、ハウジング４、枠体５、接着剤６である。

前記回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂、ガラス、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料から成り、その上面でＬＥＤアレイチップ２や図示しない回路配線，ドライバーＩＣ等を支持するための支持母材として機能するものである。前記回路基板１は、例えばガラス布エポキシ樹脂基材から成る場合、ガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸させて硬化し、これを矩形状に切断して外形加工した後、その上面に、銅箔等を貼着し、これを所定形状にエッチングして回路配線をパターニングすることにより製作される。
また前記回路基板１の上面には、複数個のＬＥＤアレイチップ２が回路基板１の長手方向に直線状に配列・搭載されている。

前記複数個のＬＥＤアレイチップ２は、各々の上面に、例えば６００ｄｐｉ（dot per inch）の密度で直線状に配列した多数の発光ダイオード素子２ａを有している。この発光ダイオード素子２ａは、例えばＧａＡｌＡｓやＧａＡｓＰ等の化合物半導体から成る発光ダイオード素子が好適に用いられる。前記発光ダイオード素子２ａは、回路基板１上の回路配線等を介して外部より電力が供給されると、発光ダイオード素子２ａは、ｐｎ接合部付近で電子、正孔が再結合して結合の際に生じたエネルギーが光に変換され、所定の輝度で発光する。

上述の回路基板１上、即ち、ＬＥＤアレイチップ２に対する位置の上部には、ロッドレンズアレイ３を取着させたハウジング４が載置される。

ハウジング４は、その下部に回路基板１の上面に当接される基準面を、上部にロッドレンズアレイ３を挿入させるための開口を有する枠体５を有している。その内部に複数のＬＥＤアレイチップ２を搭載した回路基板１が当接して、その結果、複数個のＬＥＤアレイチップ２がハウジング４内に収容される。

枠体５は、その開口内にロッドレンズアレイ３を固定するためのレンズホルダとして機能するものである。このハウジング４は、液晶ポリマー等のプラスチック材料やステンレス等の金属材料により形成され、液晶ポリマーから成る場合、例えば従来周知の射出成形法を採用し、液晶ポリマーを所定形状に成形することによって、たとえばハウジング４と枠体５とが一体的に製作される。

またハウジング４の枠体５内に挿入されるロッドレンズアレイ３は、アクリル樹脂やガラス等の透明材料から成る棒状レンズを主走査方向に直線状、もしくは、千鳥状に配列されてなるとともに、全体を枠体５の開口に挿入できるように、外観形状を長尺状の筐体とするための外装体を設けている。そして、このロッドレンズアレイ３は、ハウジング４の枠体５内に接着固定され、ＬＥＤアレイチップ２の発光面上に、該チップ２の配列と略平行に配置され、発光ダイオード素子２ａの光を外部の感光体に等倍で照射・結像させる作用を為す。

尚、前記ロッドレンズアレイ３の長辺側側面と枠体５の開口の内側面との間には、厚み３０μｍ〜３００μｍの間隙が設けられ、接着固定前において、枠体５の開口においてロッドレンズアレイ３の側面が枠体５の内側面に対して非接触に保たれている。これは、上述のように、ロッドレンズアレイ３を回路基板１上に実際されたＬＥＤアレイチップ２に対して所定位置、たとえば直上に位置させるための微調整用の許容範囲を形成するための間隙である。

また、この間隙には、ロッドレンズアレイ３を枠体５の所定位置に固定するための瞬間性の接着剤６が塗布され、硬化されている。具体的には、接着剤６を塗布・供給する部分には、まず硬化制御剤を塗布し、この硬化制御剤を強制的に揮発させた後、瞬間性の接着剤６を塗布・供給して、瞬間的に接着・固定する。特に、長尺体のロッドレンズアレイ３の長辺側の一対の側面側の両方に、同期しながら接着処理される。たとえば、ロッドレンズアレイ３の側面に存在する一対の長辺側の間隙に、夫々同期、たとえば同一の一方の端部から他方の端部に向けて略同一の速さで、硬化制御剤を塗布し、続いて、硬化制御剤を強制的に揮発させて、さらに、たとえば同一の一方の端部から他方の端部に向けて略同一の速さで、瞬間性の接着剤６を塗布する。この瞬間性の接着剤６は、硬化制御剤に対しての良好の濡れ性を有しているため、瞬間的に接着硬化する前に、一対の間隙内に接着剤６が安定的に広がることになる。そして、この間隙内及び間隙の開口部付近で、接着剤６が硬化して、ロッドレンズアレイ３と枠体５とを安定的に接着する。

上述の接着方法では、まず、接着剤６を供給・塗布する前に、先行して、硬化制御剤を塗布する。これにより、瞬間性の接着剤が、たとえばディスペンサの吐出部から供給された瞬間に硬化するのではなく、接着すべきロッドレンズアレイ３と枠体５の間隙に安定して供給することができ、接着剤６による接着信頼性が向上する。同時に、吐出部から瞬間性の接着剤６が供給された瞬間に硬化するような場合には、接着剤が吐出部の開口付近でも硬化してしまい、その結果、吐出部の開口にも付着して接着剤の吐出量を変動させてしまう。しかし、この本発明のように、硬化制御剤を用いて、瞬間性の接着剤６との濡れ性や硬化開始を制御しているため、接着剤がディスペンサの吐出部の開口付近で硬化することがないため、吐出部から供給される接着剤６を安定させることができ、これによっても、接着信頼性を向上されることができる。

さらに、本発明においては、長尺体のロッドレンズアレイ３の長辺側の両側面側で同期して接着を行うため、従来のように片方づつ接着する場合に比較して、接着剤６の硬化の際に発生する応力を、両側面側で均一化とすることができるため、接着工程で微調整を行ったロッドレンズアレイ３が位置ずれを発生することがない。これによって、信頼性の高い接着が可能となる。

尚、このような瞬間性の接着剤６としては、例えば接着剤はシアノアクリレート系の瞬間接着剤が例示でき、たとえば、水分や空気中の水分によって急速に硬化するという性質を有している。また、硬化制御剤としては、主成分にアミン化合物を有する促進剤が例示できる。この揮発性を有する硬化制御剤は、自然放置では約３０秒程度の揮発時間を要してしまう。このましは、所定気体、たとえば窒素ガスなどを強制的に吹きつけて揮発を促進させることが、接着工程に要する時間の短縮に非常に有効である。

これにより、ロッドレンズアレイ３を、ＬＥＤアレイチップ２に対して所定位置に接着固定されることになる。

かくして上述した光プリンタヘッドは、ＬＥＤアレイチップ２の発光ダイオード素子２ａを外部からの画像データに対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光をロッドレンズアレイ３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。
このとき、ロッドレンズアレイ３の光学的特性は、上述した如く、良好に保たれているため、感光体の表面には、バラツキの少ない略一定強度の光がライン上に照射されるようになっており、画像データに対応した鮮明な画像を得ることができる。
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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。
つぎに、ロッドレンズアレイ３とハウジング４の枠体５との接着に用いるディスペンサについて、図３、図４に示す。

ディスペンサは、クランプ板１１、クランプシャンダー１２、接着剤を吐出する第１の突出部（第１のノズル）８、硬化制御剤を吐出する第２の吐出部（第２のノズル）９、硬化制御剤を強制的に揮発させる気体を吹きつける第３の吐出部（ブロア）１０を有する。そして、第１のノズル８、第２のノズル９、ブロア１０は一体的に動作するものであり、しかも、この第１のノズル８、第２のノズル９、ブロア１０は夫々対をなしている。即ち、一方の第１のノズル８、第２のノズル９、ブロア１０は、ロッドレンズアレイ３の一対の長辺側側面のうち一方の側面側に、他方の第１のノズル８、第２のノズル９、ブロア１０は、ロッドレンズアレイ３の一対の長辺側側面のうち他方の側面側に夫々配置されている。

また、各第１のノズル８、第２のノズル９、ブロア１０は、ロッドレンズアレイ３の幅方向に稼動可能で、かつロッドレンズアレイ３の長辺方向に所定速度に移動可能となる走査部１３を有している。

クランプ板１１とクランプシリンダー１２は、ロッドレンズアレイ３をハウジング４の枠体５内の所定位置で保持するものである。尚、クランプ板１１、クランプシリンダー１２でもってロッドレンズアレイ３を保持する部分は、上述の接着剤６吐出・供給する部分と交差しないように配慮する必要があり、たとえば、ロッドレンズアレイ３を複数のクランプ板１１、クランプシリンダー１２で保持し、接着剤６などが吐出供給される位置に応じてクランプ板１１、クランプシリンダー１２の保持部分を順次変更するようにしても構わない。また、クランプ板１１、クランプシリンダー１２を長尺体のロッドレンズアレイ３の短辺の一対の端面を利用して保持するようにしてもよい。

第１のノズル８は、瞬間性の接着剤６が吐出するノズルであり、図で省略しているが接着剤溜まりに接続され所定量の接着剤６が供給される。また、第２のノズル９は硬化制御剤が突出するノズルであり、図で省略しているが硬化制御剤溜まりに接続され所定量の硬化制御剤が供給される。また、ブロア１０は、たとえば所定気体のボンベ及び流量制御手段に接続され、所定量の所定気体が吹きつけられるようになっている。

そして、図３に示すように、ロッドレンズアレイ３と枠体５との一対の間隙部分に、夫々の硬化制御剤、所定気体、接着剤６が吐出・供給されるように制御され、両者が、一対の間隙の一方の端部から他方の端部に向けで一定の速さで同期しながら走査される。また接着方法は、往路一括接続方法と、往復走査の接続方法とがある。

往路一括接続方法は、たとえばノズルの進行方法の先頭側に第２のノズル９を配置し、後端側に第１のノズル８を配置する。そして、ブロア１０は少なくとも第２のノズル９から吐出され、接着部分に塗布された硬化制御剤に所定気体が吹きつけられるように配置する。

そして、ロッドレンズアレイ３の一対の長辺側の間隙の一端部から他方端部にむけて、所定速さで走査させながら、硬化制御剤、所定気体及び瞬間性の接着剤を吐出及び吹きつける。即ち、進行方向の先頭端に配置された第２のノズル９から吐出・塗布された硬化制御剤は、ブロア１０から吹きつけられた所定気体によって揮発され、その後、進行方向の後端部に配置された第１のノズル８から吐出された瞬間性の接着剤６が塗布される。この接着剤６が塗布された接着剤６が硬化して接着される。しかも、この動作を行ないながら走査されることから、第１のノズル８、第２のノズル９間隙の一端部から他端部に走査しただけで接着が完了する。

また、往復走査の接続方法は、第１回目の往路（間隙の一端部から他端部にむけての走査）で、第２のノズル９を用いて硬化制御剤を接着部分に吐出・供給する。

つぎに、第１回の復路（間隙の他端部から一端部にむけての走査）で、ブロア１０から所定気体を硬化制御剤に吹きつけて、硬化制御剤を完全に揮発させる。

つぎに、第２の回目の往路（間隙の一端部から他端部にむけての走査）で、第１のノイズ8から瞬間性の接着剤６を吐出・供給して、間隙を含む接着部分に塗布し、硬化を行う。

これは、往路一括接着方法で、硬化制御剤の揮発が十分に行われないことを想定した場合の接着方法である。

尚、両接着方法の中間方法を用いても構わない。たとえば、往路で第１のノズル８から硬化制御剤を吐出・供給しながら、ブロア１０から所定気体を吹きつける。そして、その復路で、必要に応じて所定気体を吹きつけながら、第２のノズル９から接着剤６を吐出・供給して、間隙を含む接着部分に塗布し、硬化を行う。

これらのいずれの方法も、一対の第１のノイズ８、一対の第２のノズル、一対のブロア１０を同時に動作させて、ロッドレンズアレイ３と枠体５との間に発生したロッドレンズアレイ３の一対の長辺側に形成される間隙部を含む角部に接着処理を行うものである。

このようにすれば、ロッドレンズアレイ３の微調整のため、また、ロッドレンズアレイ３を枠体５の開口部への挿入を容易にする間隙に、接着剤６を充填でき、ロッドレンズアレイ３と枠体５とので構成される角部に接着剤６を安定して塗布することができ、ロッドレンズアレイ３を枠体５に安定して接着固定することができる。

かくして上述した光プリンタヘッドは、ＬＥＤアレイチップ２の発光ダイオード素子２ａを外部からの画像データに対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光をロッドレンズアレイ３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。

このとき、ロッドレンズアレイ３の光学的特性は、上述した如く、良好に保たれているため、感光体の表面には、バラツキの少ない略一定強度の光がライン上に照射されるようになっており、画像データに対応した鮮明な画像を得ることができる。
そして、感光体に形成された潜像は、その後、現像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。
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。
例えば上述の実施形態において、ロッドレンズアレイ３と枠体５との間に出来る間隙を、ロッドレンズアレイ３の固定作業が完了した後、シリコーン樹脂等から成る封止材で封止するようにしても構わない。
また上述の実施形態において、回路基板１の下方にＳＵＳ等から成るベースプレートを配置させ、このベースプレートとハウジング４とで回路基板１を挟持するように構成しても構わない。この場合、ベースプレート、回路基板１、ハウジング４の３者を保持するには板バネ状のクリップを用いるのが好ましく、このようなクリップで、ベースプレート、回路基板１及びハウジング４を一体的に保持することにより、光プリンタヘッドの構造、並びに組み立て作業を簡略化することができる。

本発明に係る光プリンタヘッドの分解斜視図である。 図１の要部分解図である。 本発明の光プリンタヘッドの製造方法に用いるディスペンサの概略図である。 本発明の光プリンタヘッドの製造方法に用いるディスペンサの概略図である。 従来の光プリンタヘッドの製造方法に用いるディスペンサの概略図である。

符号の説明

１・・・回路基板
２・・・発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ
３・・・ロッドレンズアレイ
４・・・ハウジング
５・・・枠体
６・・・接着剤
８・・・第１の吐出部（ノズル）
９・・・第２の吐出部（ノズル）
１０・・ブロア
１１・・・クランプ板
１２・・・クランプシリンダー

Claims (3)

1. 上部に長尺体のロッドレンズアレイが接着固定された長尺状の枠体を有するハウジングの内部に、回路基板上に搭載した複数個の発光素子アレイチップを、前記ロッドレンズアレイが発光素子アレイチップ上に位置するようにして収容してなる光プリンタヘッドの製造方法であって、
   前記ロッドレンズアレイを前記枠体内に仮保持するとともに、該ロッドレンズアレイと該枠体との間の一対の長辺側間隙部分に、硬化制御剤を塗布し、前記塗布した硬化制御剤に気体を強制的に吹きつけた後に、前記一対の長辺側間隙部分に接着剤を同時に塗布して硬化することを特徴とする光プリンタヘッドの製造方法。
2. 前記硬化制御剤および接着剤は、前記ロッドレンズアレイの幅方向を挟んで、一対の長辺側間隙部分を長辺方向に走査される一対の吐出部によって塗布・供給されることを特徴とする請求項１記載の光プリンタヘッドの製造方法。
3. 前記吐出部は、接着剤を吐出供給する第１の吐出部、硬化制御剤を吐出供給する第２の吐出部、所定気体を吹きつける第３の吐出部とから成ることを特徴とする請求項２記載の光プリンタヘッドの製造方法。

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