JPH0768841A

JPH0768841A - 発光ダイオード記録ヘッド

Info

Publication number: JPH0768841A
Application number: JP13733194A
Authority: JP
Inventors: Cock Etienne Marie De; ドゥ・コック，エテイーンネ，マリー; Schamphelaere Lucien Amede De; ドゥ・スシャンフェラエレ，ルシーン，アメデー; Alfons Jakob Grobben; グロッベン，アルフォンス，ヤコブ
Original assignee: Xeikon NV
Current assignee: Xeikon NV
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: EP0629507B1; EP0629507A1; US5519430A; DE69315566T2; DE69315566D1; JP2955467B2

Abstract

(57)【要約】【目的】隣接の正常モジュールの破損なしに欠陥モジ
ュールを交換できるLEDアレーから成る記録ヘッドを提
供すること。【構成】Ｎ個のLEDと対応ドライバからなるＭ個のモ
ジュールが搭載されている記録ヘッドである。記録ヘッ
ドは支持バー(20)と、支持バーの表面に電気的および熱
的に導通するように固定された支持帯板(40)から成る。
支持帯板は一側面がＭ個の離間した個別のモジュール支
持体(14)から成る。モジュール支持体には支持帯板の残
りの部分が、少なくとも１つの折取り可能区域(19)によ
って接続されている。Ｍ個のLEDダイと対応ドライバモ
ジュールダイはモジュール支持体表面に固定され、各ダ
イはＮ個の直線的に配設されたLED配列を含む。各ダイ
のＮ個のLEDアレーは離間した独立モジュール支持体間
の空間に重なり、隣接するＮ個のLEDアレーの端部に当
接する。このLEDアレーでは、欠陥モジュールが存在す
るモジュール支持体(14)を隣接モジュールを破損するこ
となく交換できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式印刷装置に
使用してとくに好適な、発光ダイオード（LED）からな
るLED記録ヘッドに関する。

【０００２】本出願に記述されている印刷装置の多数の
特長は、以下の本出願と同時に出願された以下のヨーロ
ッパ特許出願の主題となっている。即ち"Electrostatog
raphic single-pass multiple-station printer"と題す
る第93304771.4号；"Electrostatographic printer wit
h rasterizing means"と題する第93304764.9号；"Elect
ronic circuit for gradation controlling recording
sources arranged ina linear array"と題する第933047
66.4号；"Non-impact printer with evennesscontrol"
と題する第93304767.2号；"LED recording head"と題す
る第93304769.8号；"Temperature controlled LED reco
rding head"と題する第93304770.6号である。

【０００３】

【従来の技術】最近のオフィスにおける印刷、グラフィ
ックアート応用、短期印刷に対する需要の増大により、
電子写真式印刷装置の分野の研究に多大な努力が払われ
ている。電子写真プロセスは、比較的多数の段階を必要
とする比較的複雑な印刷プロセスを有するにもかかわら
ず、その高速性、高解像度、カラー実現可能性ゆえに、
高品質カラー印刷における主要な印刷方式となってい
る。

【０００４】現在、レーザ印刷装置の場合のように、LE
Dを利用した露光段階には可動部品と複雑な光学系とが
不要であるという利点を理由として、電子写真式印刷の
露光段階において、LEDを配列したもの、つまりLEDアレ
ーがますます多用されている。LEDアレーの使用は、複
数の画像を厳密な位置合せをしたうえで重ね合せる必要
がある多段階式印刷装置において、とくに重要な位置合
せ精度がより容易に達成できる点で、レーザの使用より
とくに有利である。さらに、LEDアレーは、かなり高い
実装密度で、たとえば１インチにつき600あるいは場合
によってはそれ以上で利用できるので、高解像度印刷に
必要な条件を満足する事が可能である。

【０００５】たとえば、8.5×11インチの用紙の幅方向
に沿った印刷の場合、解像度600dpiでは、記録ヘッドは
少なくとも8.5×600＝5100個のLEDを有することが必要
であり、さらにこれらのLEDは、記録されるデータの関
数として、選択されて通電されることが必要である。こ
のように多数のLEDを、１つのLEDダイに搭載することは
不可能であろう。したがって、１つのLEDダイには、選
択された数のLED、たとえば一般的には128個のLEDが搭
載される。

【０００６】より多数のLED、一般的にはＮ個のLEDにそ
れぞれ対応ドライバを付けたものを、以下ではモジュー
ルと呼ぶ。これらのモジュールを適当な数Ｍだけ集めて
LEDアレーを構成する。

【０００７】記録のプロセスは行単位で進行するので、
あるページの記録終了位置において静電潜像が事前に帯
電した光導電ドラムあるいはベルト上に形成され、そし
てLEDから放射された光により画像的に放電される。こ
の潜像は、後段の乾式あるいは湿式現像プロセスにおい
て、現像剤を使用することにより可視的に再現される。
そしてこの現像剤画像は、最終支持体、たとえば、枚葉
紙、巻取紙、フィルムあるいはアルミ印刷プレートなど
に転写され、その表面に定着される。その間、光導電ド
ラムあるいはベルトは再び再帯電可能状態にされ、そし
てクリーニングされて後続の記録サイクルに入る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】光導電ベルトあるいは
ドラムの性質と、上記処理過程は、本発明の部分を形成
せず、そしてこれらの実施例は公知である。しかしLED
による露光は、特定の特性を有するとともに、特殊な問
題を呈する。

【０００９】１行の画素を露光するためには、個々のLE
Dを通電する必要がある。個々のＬＥＤと対応ドライバ
の両方あるいは片方がまったく機能しないか、あるいは
光の出力が低すぎたり高すぎると、濃度を持たない行が
発生したり、あるいは用紙の移動方向に沿って濃すぎた
り薄すぎたりする行が発生する。

【００１０】ＬＥＤ印刷アレーは費用が高いことから、
欠陥LEDを、印刷サイクルの許容範囲に合致するLEDで交
換できることが望ましい。

【００１１】現在のところ、まず一個一個の独立したモ
ジュールが、それ自体のモジュール支持体上に作成され
ている。このようなモジュールの製作においては、LED
とドライバのダイをモジュール支持体上に正確に位置決
めする必要がある。このように製作されたモジュールは
欠陥の有無を試験しなければならない。そしてこれらの
モジュールは、非常に高い位置決め精度で、完全なLED
書込みアレーに組み立てなければならない。組み立てら
れたアレーは、さらに試験を行い、組立ての過程で不具
合が発生しなかったかどうかを検査しなければならな
い。アレーをひとたび組み立ててしまうと、欠陥モジュ
ールを、隣接する正常モジュールを破損することなく交
換することは非常に困難になる（たとえばEP 115 088参
照）。

【００１２】したがって、本発明の課題は、隣接する正
常モジュールを破損することなく、欠陥モジュールを交
換できるLEDアレーからなる記録ヘッドを提供すること
である。

【００１３】本発明の他の課題は、より少なく、かつよ
り簡単な製作段階で製作できる記録ヘッドを提供するこ
とである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、各モジ
ュールがＮ個のLEDアレーとその対応ドライバからなる
Ｍ個のモジュールを搭載した記録ヘッドであって、支持
バーと、この支持バーの第一の表面上に電気的ならびに
熱的に導通するように固定して搭載された支持帯板であ
って、その一方の側に沿ってＭ個の離間した各個のモジ
ュール支持体に区分され、これらのＭ個の離間した各個
のモジュール支持体が少なくとも１つの折取り可能区域
を介して帯板の残りの部分と接続されている支持帯板
と、及びこれらのＭ個のモジュール支持体の表面上に熱
的ならびに電気的に導通するように固定して搭載された
Ｍ個のLEDダイならびにそれらのドライバであって、各
々のダイがＮ個の直線的に配置されたLEDの配列を含
み、この各ダイのＮ個のLEDの配列が上記のＭ個の離間
した各個のモジュール支持体の間の空間に重なりあって
隣接するＮ個のLED配列の端部と当接する、Ｍ個のLEDダ
イならびにそれらのドライバとからなる、上記の記録ヘ
ッドが提供される。

【００１５】本発明による記録ヘッドの利点は、各個の
モジュールを各個のモジュール支持体上に組み立てる必
要がなく、したがってこのモジュール支持体を後で非常
に高い位置決め精度で支持バーに搭載する必要がないこ
とである。

【００１６】本発明の記録ヘッドにおいては、これらの
モジュールの搭載と位置合せは、共通の支持帯板を介し
て直接に支持バー上で行われる。さらに、折取り可能区
域を設けたことにより、その折取り可能区域の周囲を回
るモジュール支持体を引き上げるだけで、隣接モジュー
ルを破損することなく欠陥モジュールを交換することが
できる。

【００１７】好適な一実施例において、支持バーには縦
に延在する溝が第一の表面に設けられており、この溝の
上にわたってＭ個の離間した各個のモジュール支持体
が、その端部の縁が折取り可能区域から離れた状態で設
けられている。

【００１８】あるいは折取り可能区域から離れているモ
ジュール支持体の端部は、上記の支持バーの上記の第一
の表面に対して切込み角を形成している。

【００１９】上記の折取り可能区域を折れやすくするた
めには、モジュール支持体と支持帯板の残る部分との間
の支持帯板の材料の機械的強度を低下させることが必要
である。一実施例によれば、上記機械的強度の低下は、
たとえば切取りによって空隙を設けるか、あるいは別の
実施例によれば、上記モジュール支持体と上記帯板の残
りの部分との間の区域の一部を穿孔することによりもた
らされる。

【００２０】好適な実施例において、支持バーは第二の
表面を持ち、この第二の表面は熱伝導するように冷却体
に固定して、記録ヘッドの動作中にLEDから発生した熱
を逃がすことができる。幅広形式の高解像度記録ヘッド
の場合、少なくとも１つの流路を冷却体内部に設け、冷
却媒体、たとえば水あるいはその他の適当な液体が流れ
るようにするとよい。

【００２１】支持バーの上記第一の表面は、十分大きく
とることにより、LEDを制御する相互接続印刷回路板（P
CB）も搭載することができる。

【００２２】最も好ましくは、記録ヘッドにはLEDから
放射された光を集束するための光学手段も設けることが
できる。この光学手段は、支持バーの長手方向に沿って
LEDアレーと共に配設された、集束ファイバアレーの形
態をとることが好ましい（桿状レンズアレーに関する米
国特許第4905021号参照）。

【００２３】離間した各個のモジュール支持体を支持帯
板の残りの部分に接続している折取り可能区域は、複数
のＴ形の切込みを支持帯板に施すことにより形成するこ
とができる。各々のＴ字形の切込みの脚の部分は支持帯
板の側面から延在し、腕の部分は帯板の縦方向に沿っ
て、実質的にそれぞれ短い距離だけ離間しつつ整列して
延在している。Ｔの腕と腕の間のこの短い距離の空間に
位置している支持帯板の材料が、折取り可能区域を構成
する。Ｔ字形の切込みは、レーザ切削、火花侵食、ある
いはその他の公知技術で形成することができる。Ｌ字形
のような、Ｔ字形以外の形も適用可能である。

【００２４】支持バー、支持帯板、冷却体の材料は、好
ましくは熱膨張に関して等しいものであり、そして電気
的および熱的な良導体でなければならない。支持バーと
支持帯板の好適な実施例において、この材料には、たと
えばニッケルあるいは金などの腐蝕防止コーティングを
補助的に施し、一方ではLEDモジュールとモジュール支
持体との間の良好な電気的接続を保障し、他方では支持
帯板と支持バーとの間の良好な電気的接続を保障するこ
とができる。支持帯板上のこの金の層は、モジュール支
持体、相互接続ＰＣＢおよびドライバ間の良好なワイヤ
ボンディングにとってなくてはならないものである。こ
のようなコーティング層は、好ましくは電気分解、プラ
ズマ溶着、その他の公知技術により施される。

【００２５】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明を、
あくまでも一つの例として、さらに詳細に説明する。本
実施例においては、モジュール10には128個のLEDが、実
質的に直線的に配置されて搭載されている。

【００２６】図１から分かるように、LEDアレーのモジ
ュール10は、モジュール支持体14上に対称的に搭載され
た、Ｎ個の配置されたLED11とそれらの対応ドライバ1
2、13からなる。

【００２７】本実施例では、モジュール10には128個のL
EDが実質的に直線的に配設されている。ドライバ12と13
が設けられており、ドライバ12はたとえば奇数番号を有
するLEDを駆動し、ドライバ13は偶数番号を持つLEDを駆
動する。ドライバ12と13は、ワイヤ15とボンディングパ
ッド16で実現されたワイヤボンディングによって、LED
に接続されている。

【００２８】モジュール支持体14は折取り可能区域19に
より、支持帯板40の残りの部分17に連結されている。本
実施例では、折取り可能区域19は、モジュール支持体14
を支持帯板40の残りの部分17に連結している小さな部材
によって形成される（図２参照）。

【００２９】Ｎ個のLEDアレーの縁はモジュール支持体1
4の縁に延在し、十分な長さの記録ヘッドを製作すると
きに、別のLEDアレーの縁と一致するようになってい
る。

【００３０】図１の実施例では、モジュール支持体14に
は128個のLEDと対応ドライバ12が搭載されているが、LE
Dの搭載個数は随意に選択できる。ただし、好ましく
は、１個のモジュールに搭載するLED数は倍数でなけれ
ばならない。したがって、モジュール14には64個、128
個あるいは256個のLEDが搭載される。

【００３１】図２から分かるように、モジュール支持体
14は小さな折取り可能区域19を介して、支持帯板40の残
りの部分17に接続されている。空隙18はＴ字形をしてい
る。これらの空隙18は支持帯板40内に延在している。こ
れらの空隙18は、たとえば火花侵食、化学的フライス加
工あるいはその他の公知技術で形成することができる。
支持帯板40は、熱的および導電的に伝導する接着剤によ
り、支持バー20に接続される（図３参照）。空隙18の形
は、必要に応じてＬ字形などでもよい。また折取り可能
区域は、Ｖ字形の溝を個々のモジュール支持体14と支持
帯板17との間に設けることにより、形成することも可能
である。

【００３２】図３は、部分的に組み立てられたLEDアレ
ーの断面図である。支持帯板40（モジュール支持体14と
残りの部分17）が、たとえば図示しない導電あるいは熱
伝導接着剤により支持バー20の上面に搭載されるので、
動作中にLEDアレー11が発生する熱は支持バー20によっ
て放出される。また相互接続印刷回路板（PCB）22と23
が、支持バー20に搭載されている。

【００３３】また支持バー20には、縦方向に延在する溝
21も施され、この溝の上側にモジュール支持体14の一部
分が突き出ているが、その目的については後述する（図
５ａ参照）。好ましくは、支持帯板40は銅あるいは黄銅
で製作し、その上にニッケルあるいは金の補助層を施
す。この層は蒸着や電解メッキなどの公知技術によって
施すことができる。

【００３４】図４は、完成したLEDアレーの断面を示
す。この図に使用されている参照番号は図３のものと同
一である。支持体あるいは冷却体24が補助的に設けられ
ており、支持バー20に固定されている。

【００３５】冷却体24には、必要に応じて、縦方向に延
在する流路25と26を備えることができる。これらの流路
の内部を冷却液が流れる。多数の種類の冷却液を使用す
ることが可能であるが、水を使用することが好ましい。
支持バー20と冷却体24は１つの部品として形成できるこ
とは、当業者には明らかであろう。

【００３６】LEDアレー11と共に、自動集束ファイバ27
の配列を延在させ、LEDから放射された光を集束させる
ことができる。自動集束ファイバ27の配列を、LEDアレ
ー11を搭載している支持バー20に固定するためのキャッ
プ28が設けられる。このキャップ28はネジ29で固定され
る。

【００３７】図５ａは、欠陥モジュールが記録ヘッドに
存在する場合に、ドライバ12、13とLEDアレー11（図示
しない）が搭載されているモジュール支持体14を、支持
帯板17の残りの部分から取り外す方法を示す。

【００３８】上記の取外しのために、モジュール支持体
14の幅より狭い幅を持つ小さなレバー30を、縦方向に延
在する溝21に入れる。下方に少し動かすことにより、当
該モジュール支持体14は持ち上がり、本来強度の小さい
折取り可能区域19が折れる。このようにして、折り取ら
れたモジュール支持体14を組み立てられたLEDアレーか
ら取り外すことができる。モジュール支持体14が支持バ
ー20から取り外された位置に残っている接着剤は、擦り
取ってから小型の真空掃除機で取り除くか、あるいは適
当な溶剤で部分的に分解することにより取り除くことが
できる。そのさい、欠陥モジュールとそのモジュール支
持体14が取り外された位置には、正常なモジュールが搭
載された別のモジュール支持体を取り付けることができ
る。

【００３９】モジュール支持体14を取り外す方法の他の
実施例に関する図５ｂは、支持バー20に対して鋭角αを
なす前部面33を持つモジュール支持体を示す。溝21（図
５ａ参照）を使用することなく、欠陥モジュールが搭載
されているモジュール支持体14を取り外すことができ
る。

【００４０】図６は、モジュール支持体14を交換する方
法を示す上面図である。モジュール支持体14を取り除く
ことによって生じた空間に、接着剤の層（図示しない）
を再び塗布するので、新しいモジュール支持体14^bisを
差し込むことができる。欠陥モジュールが折り取られた
位置には、小さな残留物19^bisが残っているが、これは
たとえば100から150マイクロメートル程度の十分に小さ
いものなので、別のモジュール支持体を搭載するさいの
障害にはならない。新しいモジュール支持体14^bisは、
同様な構造を持つ帯板から折り取られて新規に搭載され
るが、そのさい180°向きを変えることにより、新しい
モジュール支持体14^bisの折取り側の縁は、支持帯板17
の残りの部分に残存している残留物19^bisに向き合わな
いようにされる。新しいLEDアレー11^bisの位置を隣接ア
レー11に合わせたら、接着剤が固化するのを待つ。接着
剤が固化したら、新しく搭載したモジュール支持体14
^bisを、対応するPCB（図示しない）にワイヤボンディン
グする。

【００４１】新しいモジュール支持体14^bisを、一種の
代替モジュールとして予備の支持帯板40から折り取る。
したがって、モジュール14^bisも、折り取られた位置に
小さな残留物19^trisを有することになる。モジュール14
^bisを180°回転することにより、モジュール14^bisを交
換されたモジュール14によって残された空間に容易に取
り付けることのできる十分な空間が生じる。

【００４２】本発明によるLEDアレーは、たとえば600dp
iの解像度で動作する電子写真印刷装置に使用してとく
に好適である。１つのモジュールにつき128個のLEDを使
用する場合、600dpiの解像度を得るためには、２つの隣
接するモジュールの中心間のピッチを25.4mm×128／600
＝5.4186mmにする必要がある。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、各個のモジュールを各
個のモジュール支持体上に組み立てる必要がなく、した
がってこのモジュール支持体を後で非常に高い位置決め
精度で支持バーに実装する必要がない。また隣接する正
常モジュールを破損することなく、欠陥モジュールを交
換できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モジュール支持体に搭載されているLEDアレー
と対応ドライバからなるモジュールの拡大上面図であ
る。

【図２】支持帯板の構造を詳細に示す図である。

【図３】支持バーに搭載されたモジュール支持体と相互
接続PCBの構造を示す図である。

【図４】LED印刷ヘッドの断面図である。

【図５】ａは欠陥LEDが搭載されているモジュール支持
体をLEDアレーから取り外す方法を示し、ｂは欠陥モジ
ュール支持体を取り外す別の方法を示す図である。

【図６】欠陥モジュール支持体を交換する方法を示す上
面図である。

【符号の説明】

10 モジュール 11 LEDアレー 12,13 ドライバ 14 モジュール支持体 14' 新しいモジュール支持体 15 ワイヤ 16 ボンディングパッド 40 支持帯板 17 支持帯板の残りの部分 18 溝 19 区域 19^bis 残留物 20 支持バー 21 縦方向に延在する溝 24 冷却体 25,26 縦方向に延在する流路 27 自動集束ファイバ 28 キャップ 29 ネジ 30 レバー 31 エリア 33 前面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ (72)発明者グロッベン，アルフォンス，ヤコブベルギー国ヘフェルレー3001，レーウェリケンストラート・84

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各モジュールがＮ個のLEDのアレーとそ
の対応ドライバからなるＭ個のモジュールを搭載した記
録ヘッドであって、支持バーと、この支持バーの第一の表面上に電気的ならびに熱的に導
通するように固定して搭載された支持帯板であって、そ
の一方の側に沿ってＭ個の離間した各個のモジュール支
持体に区分され、このＭ個の離間した各個のモジュール
支持体が、少なくとも１つの折取り可能区域を介して帯
板の残りの部分と接続されている支持帯板と、及び前記
Ｍ個のモジュール支持体の表面上に熱的ならびに電気的
に導通するように固定して搭載されたＭ個のLEDダイな
らびにその対応ドライバであって、各々のダイがＮ個の
直線的に配置されたLEDの配列を含み、この各ダイのＮ
個のLEDアレーが前記Ｍ個の離間した各個のモジュール
支持体の間の空間に重なりあって、隣接するＮ個のLED
アレーの端部と当接するＭ個のLEDダイならびに対応ド
ライバとからなる、記録ヘッド。
【請求項２】前記支持バーに、前記第一の表面におい
て縦方向に延在する溝が設けられており、前記Ｍ個の離
間した各個のモジュール支持体が、その端部の縁が前記
折取り可能区域から隔たった状態で、前記縦方向に延在
する溝の上に延在することを特徴とする、請求項１記載
の記録ヘッド。
【請求項３】前記折取り可能区域から隔たった前記モ
ジュール支持体の端部が、前記支持バーの前記第一の表
面に対して切込み角度αを形成することを特徴とする、
請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項４】前記支持バーが、記録ヘッドの動作中に
発生した熱を運び去るために冷却体に熱伝導するように
固定された第二の表面を持つことを特徴とする、請求項
１から３のいずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項５】前記冷却体が、冷却媒体が流れる少なく
とも１つの流路を備えていることを特徴とする、請求項
４記載の記録ヘッド。
【請求項６】前記支持バーが、前記ドライバに接続さ
れた相互接続印刷回路板も持つことを特徴とする、請求
項１から５のいずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項７】前記記録ヘッドが、前記LEDから放射さ
れた光を集束するための光学手的段を備えることを特徴
とする、請求項１から６のいずれかに記載の記録ヘッ
ド。
【請求項８】前記光学的手段が、前記支持バーの長手
方向に沿ってLEDアレーと共に延在する集束ファイバの
配列の形式になっていることを特徴とする、請求項７記
載の記録ヘッド。
【請求項９】前記折取り可能区域が、前記支持帯板に
施された複数のＴ字形の切込みあるいは穴によって形成
されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれ
かに記載の記録ヘッド。
【請求項１０】前記支持バー、前記支持帯板および前
記前記冷却体が、電気的ならびに熱的に導電する材料で
作成されていることを特徴とする、請求項１から９のい
ずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項１１】前記材料が銅、黄銅あるいはアルミで
あることを特徴とする、請求項10記載の記録ヘッド。
【請求項１２】前記支持バーと前記支持帯板が、熱お
よび電気的導電性を改善する耐腐蝕性コーティングを備
えていることを特徴とする、請求項10記載の記録ヘッ
ド。
【請求項１３】前記コーティングが金であることを特
徴とする、請求項12記載の記録ヘッド。
【請求項１４】前記折取り区域が、Ｖ字形の切込みに
なっていることを特徴とする、請求項１から13のいずれ
かに記載の記録ヘッド。
【請求項１５】前記折取り可能区域が、レーザ切断に
より、あるいは打ち貫きにより作成されたことを特徴と
する、請求項１から１３のいずれかに記載の記録ヘッ
ド。