JPH0220360A - Ｌｅｄプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、光プリンタなどの光情報書込み装置に使用
されるＬＥＤプリントヘッドに関する。

【従来の技術】

たとえば光プリンタは、プリントヘッド上において複数
個の発光ダイオード（発光ダイオードを以下ＬＥＤと略
す。）・アレイチップが形成する発光ドツト列からの光
を、プリントヘッドに支持させた光学レンズ系を介して
感光体に集束させることにより、感光体の露光を行うよ
うに構成されており、光学レンズ系としては、セルフォ
ック・レンズ・アレイ　（日本板硝子株式会社の商標）
などの、発光ドツトの列方向の配置をそのまま対応させ
て感光体上に結像させるものが一般に使用されている。 したがって、印字品質を記録紙の幅方向全長にわたって
一様とするために、理想的には、上記発光ドツト列の各
ドツト間隔を正確に一定とする必要がある。 このような印字品質の記録紙幅方向の一様性の要求とと
もに、近年、より高い解像度が要求されてきているとと
もに、対応印字幅もより長いものが要求されてきており
、これらの各要求に対応するにあたり、従来のＬＥＤプ
リントヘッドの構造においては、以下に述べるような問
題が生じている。

【発明が解決しようとする課題】

まず第一に、発光ドツト列は、一定価数（たとえば６４
個あるいは１２８個）の単位ＬＥＤ素子を一列に集合さ
せた所定長さのＬＥＤアレイチップをヘッド基板上に複
数個−列に並べて構成されるのであるが、第７図に示す
ように、同一チップ内での各発光ドツト間の間隔Ｂ２と
、隣接するチップの両端の発光ドツトどうしの間隔Ｂ１
を一定とするために、各ＬＥＤアレイチップを一枚のウ
ェハから分離するダイシングのきわめて高い精度が要求
され、このことがＬＥＤアレイチップの製造コストの上
昇と、歩留りの低下を招いていた。とくに、解像度を上
げるために発光ドツト間隔が小さくなり、このことが、
より上記のダイシングの精度要求への対応を困難として
いる。 第二に、チップ上の各ＬＥＤ素子のカソードは、基板上
に長手方向に形成された帯状のカソードパターン上にＬ
ＥＤアレイチップの裏面を導通ボンディングすることに
よって共通接続されるのであるが、印字幅の拡大に伴な
ってこのカソードパタンの全長が長くなり、ヘッドの幅
方向中央部付近での光量ダウンが無視できない大きさと
なる問題がある。これは、ドツト間隔の縮小に伴なって
チップ上の各アノードと連絡するためのパッドをＬＥＤ
アレイチップ列を挟んで両側に振り分けるとともに、カ
ソードパターンを、絶縁体を介して上記アノード用パッ
ドパターンに重ねて帯状に形成せざるをえないためであ
る。すなわち、カソードパターンは、上記ＬＥＤアレイ
チップ列の両側に蜜に振り分けされたアノードバッドパ
ターンの存在のために、ヘッドの幅方向の長さの途中に
おいて分岐させることができず、しかも、その断面を所
定以上に大きくできないため、ヘッド幅方向中央部に向
かうほど内部抵抗が大きくなり、とくにすべてのドツト
を発光させる場合には、ヘッド幅方向中央部において両
端のドツトに比してたとえば１０％ないし２０％の光量
ダウンが生じるのである。 上記のような問題は、いずれも、基板上の発光ドツトの
配置がそのまま対応して感光体に集束結像される光学レ
ンズ系が使用されていたために、各ＬＥＤアレイチップ
を一列に密接状に配列せざるをえないことから生じる問
題であり、このことからさらに、ＬＥＤアレイチップを
プリントヘッドの基板にポンディングするとき、チップ
どうしが接触する機会が多く、チップ配列がみだれたり
、チップ表面が傷つけられたり、接着剤で汚れたりする
ことが多いという問題も生じる。 したがって本願発明が解決すべき課題は、ＬＥＤアレイ
チップの外形精度がそれほど要求されることがなく、し
かも簡単な調整士良好な印字品質を得ることができるＬ
ＥＤプリントヘッドを提供することであり、さらには、
印字幅を拡張しても幅方向中央部での光量ダウンを回避
することができるＬＥＤプリントヘッドを提供すること
である。

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的
手段を講じている。 所定個数の発光ドツトを等間隔にもち、それぞれがブロ
ックごとに駆動回路によって駆動される複数個のＬＥＤ
アレイチップが基板のカソードパターン上に直列に配置
され、各発光ドツトからの光を感光体上に集束させる光
学レンズ系を備えるＬＥＤプリントヘッドにおいて、 上記各Ｌ’　Ｅ　Ｄアレイチップをそれぞれ長手方向に
一定間隔隔てて一列に配置するとともに、各ＬＥＤアレ
イチップどうしのすきまに位置する上記カソードパター
ンから枝分かれする少くとも一つのカソード取り出し用
補助パターンを設け、この補助パターンと上記カソード
の両端の双方をグラノド接続する一方、上記光学レンズ
系を、各ＬＥＤアレイチップと対応して対向する凸レン
ズ要素を集合させて構成することにより、発光ドツト像
が、各ＬＥＤアレイチップごとに拡大されて感光体に結
像するようになしたことを特徴とする。

【作用】

第６図から容易に理解されるように、凸レンズにおいて
物点が焦点距離（ｆ）以遠にある限り、レンズの反対側
において結像が生じる。そして、レンズから物点までの
距離が焦点距離（ｆ）より長く、焦点距離の２倍（２ｆ
）より短かい範囲であれば、レンズから像点までの距離
は、レンズから物点までの距離より長くなる。換言する
と、この場合、物点にあるものは、必らずレンズの反対
側において拡大されて結像する。 本願発明のＬＥＤプリントヘッドにおいては、各ＬＥＤ
アレイチップをそれぞれ長手方向に一定間隔隔てて配置
しているが、各ＬＥＤアレイチップのドツトから出た光
は、各チップに対応する凸レンズ要素によって感光体上
に結像するようにしている。ここで、ＬＥＤアレイチ・
ノブの発光部から凸レンズ要素までの距離をレンズの焦
点距離（ｆ）より長く、焦点距離の２倍（２ｆ）より短
く設定することにより、各ＬＥＤアレイチ・ノブの発光
ドラ１−像を、所定の倍率で拡大して感光体上に結像さ
せることができる。したがって、上記のようにプリント
ヘッド上において各ＬＥＤアレイチップどうしの間隔が
開いていても、感光体上において各ＬＥＤアレイチップ
の発光ド・ノド像を、等間隔に連続するように結像させ
ることができる。 一方、上記のようにヘッド基板上に配置される各ＬＥＤ
アレイチップどうしの間にすきまを設けることが可能で
あるから、このすきまを利用して、カソードパターンを
技分かれさせ、補助的なカソード取り出しパターンをア
ノ−ドパ・ノドの邪魔になることなく設けることができ
る。本願発明では、このような補助的なカソード取り出
しパターンを設けてこれを本来のカソードパターンの両
端部と同様にグランド接続している。たとえば、各ＬＥ
Ｄアップチップどうしのすきまのすべてに補助的なカソ
ード取り出しパターンを設けると、各ＬＥＤアップチッ
プごとのカソード電流を効果的にグランドに落とすこと
ができるので、たとえプリントヘッドの印字幅が長大化
しても、これにより中間部の発光量がダウンすることは
ほとんどなくなる。

【発明の効果】

本願発明によれば、プリントヘッドの基板上にボンディ
ングされる各ＬＥＤアレイチップを互いに一定間隔へだ
てて配置できるので、各ＬＥＤアレイチップの外形精度
、すなわち、ダイシング精度がそれほど要求されなくな
る。このことにより、従来に比してＬＥＤアレイチップ
の歩留りが飛躍的に向上し、かつ、グイレンズ工程を簡
略化することができる効果がある。 さらに、各ＬＥＤアレイチップがボンディングされるカ
ソードパターンに、各ＬＥＤアレイチ・ノブどうしのす
きまから技分かれする補助的なカソード取り出しパター
ンを設け、これを、カソードパターンの両端部と同様に
グランドに落としているので、ヘッドの印字幅方向中央
部の光量がダウンすることがなく、ヘッドの印字幅を光
量ダウンを招くことなく長大化することが可能となる。 また、ボンディング時において各ＬＥＤアレイチップが
密接することがなくなるので、すでにボンディングされ
たチップとボンディング中のチ・ノブとの接触機会が少
なくなり、チップ表面の傷の発生や汚れの発生を回避す
ることができるとともに、ボンディング作業が容易とな
り、かつ、ボンディング品位も向上する効果がある。

【実施例の説明】

以下、本願発明の実施例を図面を参照しつつ具体的に説
明する。 第１図は、本願発明のプリントヘッド１を用いて光プリ
ンタを構成したときの概略構成図である。 ＬＥＤプリントへノド１は、感光体としての感光ドラム
２の表面に対して平行に配置される。ＬＥＤプリントヘ
ッド１の基板３には、複数個（たとえば１６個）のＬＥ
Ｄアレイチップ４ａ、４ｂ・・・が、その端部どうしを
一定間隔離して長手方向−列にボンディングされる。各
ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・は、矩形の断面を
した短冊状のＧａＡｓＰ基板状に、一定個数（６４個ま
たは１２８個）のＬＥＤ素子による単位発光ドツトが等
間隔−列に形成されたものであって、−枚のウェハに多
数のアレイチップを一括形成した後、これらをダイシン
グによって単位アレイチップごとに分割することによっ
て得られる。 上記ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・のヘッド基板
に対するボンディング構造の詳細を第３図、第４図およ
び第５図に示す。 第３図に示すように、各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ
・・・は、基板上に形成された帯状のカソードパターン
５上に、一定すきまを隔てて一列等間隔にボンディング
される。ＬＥＤアレイチップ４ａ・・・の表面には、第
４図に詳示するように、等間隔の発光ドツトの両側に千
鳥状に振り分は配置されたアノードパッド６・・・が設
けられており、これらアノードパッド６・・・は、基板
上に形成されたアノードパターン７・・・にそれぞれワ
イヤボンディングにより導通させられる。第４図から分
かるように、アノードパターン７・・・も、チップ上の
アノードパッド６・・・と対応するようにしてＬＥＤア
レイチップ列を挟んで両側に振り分は配置されている。 これは、チップ上のドツトが高密度であるために一側に
すべてのドツトに対応するアノードパターン７・・・を
配置することが困難であることによる。 アノードパターン７・・・は、ＬＦ、Ｄアレイチン１列
の一側にある駆動ＩＣ（第３図）の出力回路から導出さ
れているため、その半分がＬＥＤアレイチップ４ａ、４
ｂ・・・の下を潜り抜けて反対側に位置させられる。そ
のため、アノードパターンと上記帯状カソードパターン
５は、第５図に示すように、絶縁層８を介して基板上に
積層して形成される。 そしてカソードパターン５の両端は、従来と同様に、グ
ランド接続される。 さて、本願発明のＬＥＤプリントヘッド１の重要な構成
の一つは、上記のように各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４
ｂ・・・を互いに端部どうしを一定間隔離してカソード
パターン上にボンディングすると同時に、各ＬＥＤアレ
イチップ４ａ、４ｂ・・・間の長平方向のすきまに現れ
るカソードパターン５から、分岐してグランド接続され
る補助的なカソード取り出しパターン５ａ、５ｂを設け
ることである。第３図および第５図から分かるように、
各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・どうしの端部間
隔が離れていることから、アノードパターン７・・・が
邪魔になることなく、上記カソード取り出しパターン５
ａ、５ｂ・・・を設けることが問題なく可能なのである
。 上記ＬＥＤプリントヘッド１におけるＬＥＤアレイチッ
プ４ａ、４ｂ・・・と感光ドラム２との間には、発光ド
ツトから出た光を感光ドラム２上に集束させて発光ドツ
ト列像を結像させるための光学レンズ系９が配置される
。 この光学レンズ系９は、上記各ＬＥＤアレイチップ４ａ
、４ｂ・・・と対応して対向し、かつチップと同数の凸
レンズ要素９ａ、９ｂ・・・を集合させたものであって
、本例では、これら各凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・を
所定のレンズホルダ１０に保持させて構成されている。 すなわち、レンズホルダ１０は、ＬＥＤアレイチップ４
ａ、４ｂ・・・の配設ピッチと同ピツチのレンズ保持孔
１０ａ、’１０ｂ・・・をもつ長尺状の部材であって、
樹脂成形により作成することができる。そして各凸レン
ズ要素９ａ９ｂ・・・を上記レンズ保持孔１０ａ、１０
ｂ・・・にそれぞれ固定保持させるのである。本例では
、レンズホルダ１０の裏面に、第１図および第２図に良
く表れているように各レンズ保持孔１０ａ、１０ｂ・・
・の中間部位から上記ＬＥＤアレイチップどうしのすき
まに向けて延びる遮光板１１、および、レンズホルダの
幅方向両端部において裏面下方に延びる補強リブ１２が
一体形成されている。その結果、各ＬＥＤアレイチップ
４ａ、４ｂ・・・から凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・ま
での空間が、上記遮光板１１および補強リブ１２によっ
てボックス状に囲まれることとなり、ＬＥＤアレイチッ
プ４ａ４ｂ・・・からの光が隣りの空間あるいはレンズ
ホルダ１０の外部へ漏れ出て印字品質を悪化させること
がないようにしている。なお、レンズホルダ１０は、そ
の両端部をＬＥＤプリントヘッド１の基板の両端部に対
して上下方向位置調節可能に取付けられる。また、上記
各凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・は、たとえば、ハード
レジンによる収差の少ない非球面レンズを使用すること
ができる。 さて、光プリンタを構成する場合、上記ＬＥＤプリント
ヘッド１におけるＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・
、光学レンズ系９および感光ドラム２の相互関係は、次
のように定められる。 まず、光学レンズ系９の凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・
とそれぞれに対応するＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・
・・との距離は、凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・の焦点
距離（ｆ）より長く、焦点距離の２倍（２ｆ）より短い
値となるようにする。このとき、凸レンズ要素９ａ、９
ｂ・・・の反対側には、発光ドツト像が結像するが、こ
の像の凸レンズ要素９ａ。 ９ｂ・・・からの距離は、上記凸レンズ要素とＬＥＤア
レイチップ間の距離より長くなる。すなわち、凸レンズ
要素の像点には、ＬＥＤアレイチップ上の発光ドツト列
の拡大倒立像が結像する。そして、この像点位置に、感
光ドラムの表面を配置するのである。 上記凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・による拡大率は、Ｌ
ＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・の配設ピッチ間１ｉ
Ｄ１と、各ＬＥＤアレイチップ上の両端の発光ドツトの
間隔Ｄ２との比によって定められる。このようにするこ
とにより、各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・を長
手方向に離して配置しても、光学レンズ系９の拡大結像
作用により、感光ドラム２上にすべての発光ドツト像を
等間隔に結像させることができるのである。すなわち、
感光ドラム２において、隣り合うＬＥＤアレイチップの
端部の発光ドツトどうしの像間隔ａと、同一チップ内の
発光ドツトの像間隔すとが等しくなるように結像させる
ことができるのである。そして、光学レンズ系９は、レ
ンズホルダ１０の両端が上下調節可能に支持されている
ことから、上記間隔ａと間隔すの一致は、感光体上の像
のピントぼけが許容される範囲で、第１図においてレン
ズホルダ１０を上下に微調節することにより、比較的容
易に行うことができる。 ところで、このＬＥＤプリントヘッドでは、光学レンズ
系５を、各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ・・・に対応
する凸レンズ要素９ａ、９ｂ・・・で構成していること
から、上述のように、各ＬＥＤアレイチップ４ａ、４ｂ
・・・の発光ドツト像は感光ドラム上で倒立することに
なるが、各ＬＦ、Ｄアレイチップごとにその駆動ＩＣの
シフトレジスタに入力されるシリアル入力データを逆順
とすることにより、容易に対応することができる。 以上のように、本願発明のＬＥＤプリントヘッドによれ
ば、発光ドツト列を構成するＬＥＤアレイチップを互い
に離して基板にボンディングすることができるので、Ｌ
ＥＤアレイチップの外形の要求精度を下げても差支えな
くなり、このことが、ＬＥＤプリントヘッド用のＬＥＤ
アレイチップの製造コストの著しい低減に寄与するとと
もに、チップの歩留りも格段に向上する。また、各ＬＥ
Ｄアレイチップのドツトからの光を凸レンズ要素によっ
て感光体に拡大結像させるように構成しているので、凸
レンズ要素を含む光学レンズ系の位置調節をすることに
より、感光体上に結像するすべての発光ドツト像の間隔
を一定化することが可能となり、印字品質が高まる。ま
た、互いに離してボンディングされる各ＬＥＤアレイチ
ップどうしのすきまから、補助的なカソード取り出しパ
ターンを分岐して設け、これをグランド接続するように
しているので、印字幅を長大化してもカソードパターン
の内部抵抗増大に起因する光量ダウンの問題が全くなく
なり、どのような長大な印字幅をもつプリントヘッドで
あっても、中央部の光量ダウンを惹起することなく実現
することが、理論上可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明のＬＥＤプリントヘッドおよびこれを
用いた光プリンタの概略構成図、第２図は第１図のｎ−
ｎ線断面図、第３図はＬ’ＥＤプリントヘッド基板の平
面図、第４図は第３図のＡ部拡大詳細図、第５図は第４
図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は作用説明図、第７図は従
来例の説明図である。 ■・・・ＬＥＤプリントヘッド、２・・・感光体（感光
ドラム）、４ａ、４ｂ・・・ＬＥＤアレイチップ、５・
・・カソードパターン、５ａ、５ｂ・・・カソード取り
出しパターン、９・・・光学レンズ系、９ａ、９ｂ・・
・凸レンズ要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定個数の発光ドットを等間隔にもち、それぞれ
   がブロックごとに駆動回路によって駆動される複数個の
   ＬＥＤアレイチップが基板のカソードパターン上に直列
   に配置され、各発光ドットからの光を感光体上に集束さ
   せる光学レンズ系を備えるＬＥＤプリントヘッドにおい
   て、 上記各ＬＥＤアレイチップをそれぞれ長手 方向に一定間隔隔てて一列に配置するとともに、各ＬＥ
   Ｄアレイチップどうしのすきまに位置する上記カソード
   パターンから枝分かれする少くとも一つのカソード取り
   出し用補助パターンを設け、この補助パターンと上記カ
   ソードの両端の双方をグランド接続する一方、上記光学
   レンズ系を、各ＬＥＤアレイチップと対応して対向する
   凸レンズ要素を集合させて構成することにより、発光ド
   ット像が、各ＬＥＤアレイチップごとに拡大されて感光
   体に結像するようになしたことを特徴とする、ＬＥＤプ
   リントヘッド。