WO2021039514A1 - 露光ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

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WO2021039514A1
WO2021039514A1 PCT/JP2020/031195 JP2020031195W WO2021039514A1 WO 2021039514 A1 WO2021039514 A1 WO 2021039514A1 JP 2020031195 W JP2020031195 W JP 2020031195W WO 2021039514 A1 WO2021039514 A1 WO 2021039514A1
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light emitting
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array chip
exposure head
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PCT/JP2020/031195
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祐介 鎌田
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キヤノン株式会社
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    • H01L33/62Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present invention relates to an exposure head and an image forming apparatus.
  • a method of exposing a photosensitive drum by using an exposure head using an LED or an organic EL (organic electroluminescence) to form a latent image is generally known.
  • the exposure head is composed of a row of light emitting elements arranged in the longitudinal direction of the photosensitive drum and a rod lens array that forms an image of the light of the row of light emitting elements on the photosensitive drum.
  • An LED or an organic EL is known to have a surface emitting shape (hereinafter, referred to as a surface emitting element array) in which the irradiation direction of light from the light emitting surface is the same as that of the rod lens array.
  • the length of the light emitting element row is determined according to the width of the image forming region on the photosensitive drum.
  • the element spacing of the light emitting elements is determined according to the resolution of the printer. For example, in the case of a 1200 dpi printer, the pixel spacing is 21.16 ⁇ m (three digits after the decimal point are omitted), so the element spacing is also 21.16 ⁇ m.
  • a printer using such an exposure head uses fewer parts than a laser scanning printer that deflects a laser beam with a rotating multifaceted mirror, so it is easy to reduce the size and cost of the device. is there.
  • Patent Document 1 an exposure head in which a plurality of light emitting chips having a row of light emitting elements formed on a compound semiconductor substrate are arranged on a printed circuit board has been proposed (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 shows an example in which a compound semiconductor substrate on which a row of light emitting elements is formed is used as a light emitting chip.
  • the light emitting chip has an elongated strip shape, and has wire bonding pads on both sides of the light emitting element row. When arranged in a row, there are no light emitting elements in the wire bonding pad part, so the light emitting chips are arranged in a staggered pattern so that they overlap each other in the direction orthogonal to the longitudinal direction, and the light emitting elements are arranged so as not to be interrupted in the longitudinal direction. is there.
  • the light emitting chip is fixed to the printed circuit board with an adhesive.
  • the present invention provides an exposure head capable of reducing stains on the light emitting element array chip due to an adhesive and damage to the light emitting element array chip due to the impact of wire bonding.
  • the exposure head according to an embodiment of the present invention
  • Printed circuit board and With multiple light emitting element array chips An adhesive for fixing the plurality of light emitting element array chips to the printed circuit board, With Each of the plurality of light emitting element array chips is provided with a plurality of light emitting portions and a wire bonding pad.
  • the plurality of light emitting element array chips are arranged in a staggered manner in the longitudinal direction of the printed circuit board. One end of the first light emitting element array chip among the plurality of light emitting element array chips is connected to one end of the adjacent second light emitting element array chip when viewed in the width direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • the other end of the second light emitting element array chip overlaps with one end of the adjacent third light emitting element array chip when viewed in the width direction.
  • the adhesive that fixes the second light emitting element array chip to the printed circuit board is a region between the one end portion of the first light emitting element array chip and the one end portion of the third light emitting element array chip. It is characterized in that it is applied to.
  • the present invention it is possible to reduce the contamination of the light emitting element array chip by the adhesive and the damage of the light emitting element array chip due to the impact of wire bonding.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a light emitting device array chip taken along the VIC-VIC line of FIG. 6A.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the image forming apparatus 1.
  • the image forming apparatus 1 includes a main body 100 and an upper frame portion 410.
  • the main body 100 of the image forming apparatus 1 is provided with an image forming portion 10.
  • the image forming unit 10 rotates the photosensitive drums 102Y, 102M, 102C, and 102K.
  • the chargers 107Y, 107M, 107C, and 107K uniformly charge the surfaces of the photosensitive drums 102Y, 102M, 102C, and 102K.
  • the exposure heads 106Y, 106M, 106C, 106K are controlled to emit light according to a drive signal (image signal) supplied from the controller 500 via the transmission members 505Y, 505M, 505C, 505K.
  • a drive signal image signal supplied from the controller 500 via the transmission members 505Y, 505M, 505C, 505K.
  • the exposure heads 106Y, 106M, 106C, 106K expose the surfaces of the uniformly charged photosensitive drums 102Y, 102M, 102C, 102K to form an electrostatic latent image.
  • the developing devices 108Y, 108M, 108C, 108K develop the electrostatic latent image formed on the photosensitive drums 102Y, 102M, 102C, 102K with toner to obtain a toner image.
  • the developed yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred to the transfer belt 111 by the primary transfer devices 114Y, 114M, 114C, and 114K, respectively, and superposed.
  • the toner image transferred to the transfer belt 111 is transferred by the secondary transfer device 407 onto the recording medium P conveyed from the feed cassette 109.
  • the toner image on the recording medium P is pressurized and heated by the fixing device 104 and fixed on the recording medium P to form a full-color image on the recording medium P.
  • the recording medium P on which the image is formed is discharged to the discharge unit 409 by the discharge roller 112.
  • FIGS. 2A and 2B are views showing the arrangement of the photosensitive drum 102 and the exposure head 106.
  • FIG. 2A is a diagram showing the arrangement of the exposure head 106 with respect to the photosensitive drum 102.
  • FIG. 2B is a diagram showing a luminous flux 200 emitted from the light emitting element group 201 and focused on the photosensitive drum 102 by the rod lens array 203.
  • the exposure head 106 and the photosensitive drum 102 are attached to the main body 100 of the image forming apparatus 1 by an attachment member (not shown).
  • the exposure head 106 includes a light emitting element group 201, a printed circuit board 202 on which the light emitting element group 201 is mounted, a rod lens array 203, and a housing 204 on which the rod lens array 203 and the printed circuit board 202 are mounted.
  • the assembly and adjustment work of the exposure head 106 alone is performed.
  • focus adjustment and light intensity adjustment for adjusting the spot at the condensing position to a predetermined size are performed.
  • the rod lens array 203 is arranged so that the distance between the photosensitive drum 102 and the rod lens array 203 and the distance between the rod lens array 203 and the light emitting element group 201 are predetermined distances.
  • the luminous flux 200 emitted from the light emitting element group 201 is imaged on the photosensitive drum 102 by the rod lens array 203.
  • the mounting position of the rod lens array 203 is adjusted so that the distance between the rod lens array 203 and the light emitting element group 201 becomes a predetermined value.
  • each light emitting part of the light emitting element group 201 is individually and sequentially emitted, and the light emission of each light emitting part is controlled so that the light amount of the light collected by the rod lens array 203 becomes a predetermined value.
  • the drive current is adjusted.
  • FIGS. 3A, 3B, and 3C are views showing the printed circuit board 202.
  • the printed circuit board 202 has a surface on which the light emitting element group 201 is mounted (hereinafter referred to as a light emitting element mounting surface) 202a and a surface opposite to the light emitting element mounting surface 202a (hereinafter referred to as a light emitting element non-mounting surface) 202b. Be prepared.
  • FIG. 3A is a diagram showing a light emitting element non-mounting surface 202b of the printed circuit board 202.
  • a connector 305 is arranged on the light emitting element non-mounting surface 202b.
  • the connector 305 is connected to a control signal cable from the controller 500 and a power cable from a power supply (not shown).
  • FIG. 3B is a diagram showing a light emitting element mounting surface 202a of the printed circuit board 202.
  • the light emitting element group 201 is composed of 20 light emitting element array chips 400 (1), 400 (2), ..., 400 (19) and 400 (20) arranged alternately, that is, in a staggered pattern.
  • the light emitting element array chips 400 (1) to 400 (20) are driven by inputting a control signal from the controller 500 via the connector 305 and supplying electric power from a power source (not shown).
  • FIG. 3C is a diagram showing a boundary portion between the light emitting element array chip 400 (2) and the light emitting element array chip 400 (3).
  • 748 light emitting parts 602 as light emitting points are formed in the longitudinal LD of the light emitting element array chip 400 at a predetermined pitch LP.
  • the light emitting unit 602 may be a surface light emitting element such as a surface emitting laser.
  • the predetermined pitch LP of the light emitting unit 602 adjacent to the LD in the longitudinal direction is a pitch (approximately 21.16 ⁇ m) having a resolution of 1200 dpi.
  • the distance from one end to the other of the 748 light emitting units 602 in the light emitting region 404 of the light emitting element array chip 400 is about 15.8 mm. Since the light emitting element group 201 has 20 light emitting element array chips 400 and 14,960 light emitting units 602, it is possible to form an image having a width of about 316 mm.
  • the light emitting element array chips 400 (1) to 400 (20) are arranged in two rows in a staggered pattern. Each of the light emitting element array chips 400 (1) to 400 (20) is arranged along the longitudinal direction LD of the printed circuit board 202.
  • FIG. 4 is a plan view of the light emitting element array chip 400.
  • the light emitting element array chip 400 includes a light emitting substrate 402, a light emitting region 404 including a plurality of light emitting portions 602 on the light emitting substrate 402, and a plurality of wire bonding pads (WB pads) 408 formed on the light emitting substrate 402. , Equipped with.
  • the wire bonding pad 408 is electrically connected to the printed circuit board 202 by a metal wire.
  • the light emitting board 402 includes a circuit unit 406 as a control circuit for controlling the drive of the light emitting region 404.
  • a circuit including an analog drive circuit, a digital control circuit, or both can be used.
  • the power supply to the circuit unit 406 and the input / output of signals to and from the outside of the light emitting element array chip 400 are performed through the wire bonding pad 408.
  • a silicon (hereinafter referred to as Si) substrate can be used.
  • Si substrates process technology for forming integrated circuits has been developed. Since the Si substrate has already been used as a substrate for various integrated circuits, high-speed and high-performance circuits can be formed at high density on the Si substrate. In addition, since silicon wafers having a large diameter are on the market, there is an advantage that a Si substrate can be obtained at a low price.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the light emitting region 404 taken along the VV line of FIG.
  • FIG. 5 shows a light emitting unit 602 formed in a part of the light emitting region 404.
  • the plurality of lower electrodes 504 are formed on the light emitting substrate 402.
  • the light emitting layer 506 is formed on a plurality of lower electrodes 504 formed on the light emitting substrate 402.
  • the upper electrode 508 is formed on the light emitting layer 506.
  • the lower electrode 504 is an independent electrode.
  • the upper electrode 508 is a common electrode. As shown in FIG.
  • the lower electrode 504 has a width W in the X direction parallel to the longitudinal LD of the light emitting element array chip 400.
  • 748 lower electrodes 504 are formed at intervals d in the X direction.
  • 748 light emitting units 602 are formed in the light emitting region 404.
  • the lower electrode 504 is formed by using the Si process together with the formation of the circuit unit 406 (not shown in FIG. 5), and is connected to the drive unit (not shown) of the circuit unit 406. Since the process rule for forming the lower electrode 504 by the Si process is as high as about 0.2 ⁇ m, the lower electrode 504 is arranged with high accuracy and high density. As will be described later, since the light emitting region of the light emitting unit 602 is substantially the same as that of the lower electrode 504, the light emitting unit 602 can be arranged at a high density.
  • the lower electrode 504 is preferably made of a metal such as silver (Ag), aluminum (Al), or an alloy thereof, which has high reflectance with respect to the emission wavelength of the light emitting layer 506.
  • the light emitting layer 506 is formed on the lower electrode 504.
  • the light emitting layer 506 may be formed continuously or may be divided into a size substantially equal to that of the lower electrode 504.
  • an organic EL film can be used as the light emitting layer 506, for example, an organic EL film can be used.
  • the light emitting layer 506 includes functional layers such as an electron transport layer, a hole transport layer, an electron injection layer, a hole injection layer, an electron block layer, and a hole block layer, if necessary. It may be a laminated structure including the above.
  • an inorganic EL film other than the organic EL film may be used as the light emitting layer 506, an inorganic EL film other than the organic EL film may be used.
  • the upper electrode 508 is formed on the light emitting layer 506.
  • the upper electrode 508 is electrically connected to the circuit unit 406.
  • the upper electrode 508 is preferably made of a material that is transparent to the emission wavelength of the light emitting layer 506.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) may be used.
  • At least the portion of the upper electrode 508 corresponding to the lower electrode 504 may be made of a material that is transparent to the emission wavelength of the light emitting layer 506.
  • a voltage is applied to the lower electrode 504 selected by the circuit unit 406 by the driving unit (not shown) of the circuit unit 406.
  • the upper electrode 508 and the light emitting layer 506 have a structure common to the plurality of lower electrodes 504.
  • a voltage is applied to the light emitting layer 506 in a region limited by the shape of the lower electrode 504. Therefore, the range in which the light emitting layer 506 generates light is limited to the upper surface of the selected lower electrode 504.
  • the range of the light emitting layer 506 between the upper electrode 508 and the arbitrary lower electrode 504 emits light as the light emitting unit 602.
  • the downward light is reflected by the lower electrode 504 and directed upward.
  • the upward light is emitted to the outside of the light emitting region 404 as emitted light 510 through the transparent upper electrode 508.
  • an aperture ratio of substantially 100% can be obtained. That is, the light generated by the light emitting layer 506 becomes the emitted light 510 as it is. Further, as described above, by forming the lower electrode 504 using a high-precision Si process, a plurality of lower electrodes 504 can be arranged at a high density, so that most of the area of the light emitting region 404 can be made to emit light. It is possible to increase the utilization efficiency of the area of the light emitting region 404.
  • ITO indium tin oxide
  • the area of the light emitting region 404 is defined as the total area of the plurality of lower electrodes 504 and the total area of the interval d that separates the lower electrodes 504 adjacent to each other.
  • the shape of the light emitting unit 602 is the same as the shape of the lower electrode 504.
  • FIGS. 6A, 6B, and 6C are views showing a light emitting element array chip 400 fixed to the printed circuit board 202 with an adhesive 701.
  • FIG. 6A is a partial plan view showing the positional relationship of the light emitting element array chips 400 arranged in a staggered manner.
  • FIG. 6B is a partial side view showing the positional relationship of the light emitting element array chips 400 arranged in a staggered manner.
  • the ends of the adjacent light emitting element array chips 400 overlap each other.
  • one end portion 400a (2) of one light emitting element array chip (first light emitting element array chip) 400 (2) is adjacent to the light emitting element array chip (second light emitting element) when viewed in the width direction WD. It overlaps with one end 400a (3) of the element array chip) 400 (3).
  • the other end 400b (3) of the light emitting element array chip (second light emitting element array chip) 400 (3) is adjacent to the light emitting element array chip (third light emitting element array chip) when viewed in the width direction WD. ) It overlaps with one end 400a (4) of 400 (4).
  • the adhesive 701 is applied onto the printed circuit board 202, and then the light emitting element array chip 400 is mounted on the adhesive 701.
  • a coating method of the adhesive 701 a printing method or a coating method using a dispenser or the like is used.
  • the adhesive 701 is applied in a range in consideration of the spread of the adhesive 701 and the arrangement error so as not to be applied to the chip overlapping region 703 of the light emitting element array chip 400 adjacent to the longitudinal LD.
  • the coating region of the adhesive 701 in the longitudinal LD is a wire bonding pad forming region (hereinafter, referred to as a WBP forming region) 702.
  • the adhesive 701 for fixing the light emitting element array chip 400 (3) to the printed circuit board 202 includes one end 400a (2) of the light emitting element array chip 400 (2) adjacent to both sides and the light emitting element array chip 400 (4). It is applied to the region between one end portion 400a (4) of the above.
  • the coating prohibited region where the application of the adhesive 701 is prohibited outside the WBP forming region 702 is the chip overlapping region 703.
  • the creeping up of the adhesive 701 between adjacent light emitting element array chips 400 reduces the positional accuracy of the light emitting element array chip 400, or the surface of the light emitting element array chip 400 is contaminated by the adhesive 701. There were times when I did.
  • by setting the adhesive application range as described above it is possible to prevent the position accuracy of the light emitting element array chip 400 from being lowered due to the creeping up of the adhesive 701, and to prevent the position accuracy of the light emitting element array chip 400 from being lowered by the adhesive 701.
  • the surface contamination of the surface can be reduced.
  • the adhesive 701 for fixing the light emitting element array chip 400 (3) to the printed circuit board 202 comes into contact with the adhesive 701 for fixing the adjacent light emitting element array chip 400 (2) to the printed circuit board 202. Not done.
  • the adhesive 701 that fixes the light emitting element array chip 400 (3) to the printed circuit board 202 is not in contact with the adhesive 701 that fixes the adjacent light emitting element array chip 400 (4) to the printed circuit board 202. It is preferable that the adhesive 701 for fixing the light emitting element array chip 400 (3) to the printed circuit board 202 is not in contact with the adjacent light emitting element array chip 400 (2) and the light emitting element array chip 400 (4).
  • the wire bonding pad 408 of the light emitting element array chip 400 is included in the WBP forming region 702, and is a surface (upper surface) opposite to the surface (lower surface) on which the adhesive 701 of the light emitting element array chip 400 is applied. It is located in.
  • the adhesive 701 is applied to the lower surface of the light emitting element array chip 400 corresponding to the wire bonding pad 408.
  • the lower surface of the wire bonding pad 408 is strengthened, and the probability of damage to the light emitting element array chip 400 and the occurrence of bonding connection failure in the wire bonding step can be reduced. Further, when the coating area of the adhesive 701 is narrowed, the adhesive strength is lowered.
  • the WBP forming region 702 is preferably a region of 50% or more of the length L of the longitudinal LD of the light emitting element array chip 400, and generally 80% or more of the length L of the longitudinal LD in consideration of coating accuracy. Is applied to the area of.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view of the light emitting element array chip 400 taken along the VIC-VIC line of FIG. 6A.
  • the adhesive 701 is also applied to the lower surface of the portion corresponding to the wire bonding pad 408 in the lateral direction (Y-axis direction in FIG. 6C) of the light emitting element array chip 400.
  • the coating area of the adhesive 701 for fixing the light emitting element array chip 400 to the printed circuit board 202 can be optimized. As a result, it is possible to prevent a decrease in the position accuracy of the light emitting element array chip 400 and a contamination of the chip surface due to the creeping up of the adhesive 701.
  • the configuration of the adhesive 701 improves the strength of the light emitting element array chip 400 against the impact applied to the wire bonding pad 408 in the wire bonding step, and makes it possible to prevent the light emitting element array chip 400 from being damaged or the bonding connection to be defective. ..
  • an organic EL element having an organic EL film was used as the light emitting unit 602.
  • This embodiment is effective for the exposure head 106 having a structure in which the light emitting element array chip 400 is fixed to the printed circuit board 202 with the adhesive 701.
  • the same effect can be obtained with an exposure head having, for example, an inorganic EL or LED array.

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Abstract

露光ヘッド106は、プリント基板202と、複数の発光素子アレイチップ400と、複数の発光部602及びワイヤボンディングパッド408が設けられた複数の発光素子アレイチップを長手方向LDに千鳥状にプリント基板に固定する接着剤701と、を備え、第一の発光素子アレイチップの一端部は、長手方向に直交する幅方向WDに見たときに、隣接する第二の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、第二の発光素子アレイチップの他端部は、幅方向に見たときに、隣接する第三の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、第二の発光素子アレイチップをプリント基板に固定する接着剤は、第一の発光素子アレイチップの一端部と第三の発光素子アレイチップの一端部との間の領域に塗布されている。

Description

露光ヘッド及び画像形成装置
 本発明は、露光ヘッド及び画像形成装置に関する。
 電子写真方式のプリンタにおいては、LEDや有機EL(organic electroluminescence)などを用いた露光ヘッドを用いて、感光ドラムを露光し、潜像形成を行う方式が一般的に知られている。露光ヘッドは、感光ドラムの長手方向に配列した発光素子列と、発光素子列の光を感光ドラム上に結像するロッドレンズアレイで構成される。LEDや有機ELは、発光面からの光の照射方向がロッドレンズアレイと同一方向となる面発光形状を有する構成(以下、面発光素子アレイという)が知られている。ここで、発光素子列の長さは、感光ドラム上における画像形成領域の幅に応じて決定される。発光素子の素子間隔は、プリンタの解像度に応じて決定される。たとえば、1200dpiのプリンタの場合、画素の間隔が21.16μm(小数点3桁以降は省略)であるため、素子間隔も21.16μmとなる。このような、露光ヘッドを用いたプリンタでは、レーザビームを回転多面鏡によって偏向するレーザ走査方式のプリンタと比較して、使用する部品数が少ないため、装置の小型化、低コスト化が容易である。このような露光ヘッドとして化合物半導体基板上に発光素子列を形成した発光チップを、プリント基板上に複数配置した露光ヘッドが提案されている(特許文献1)。
特開2017-183436号公報
 特許文献1は、発光チップとして発光素子列が形成された化合物半導体基板を用いた例を示している。発光チップは、細長い短冊形状をしており、発光素子列の両脇にワイヤボンディングパッドを有している。一列に配置するとワイヤボンディングパッド部分に発光素子がいないため、発光チップの一部分が長手方向と直交する方向に互いに重なるように千鳥状に配置し、長手方向に発光素子が途切れないように配置してある。発光チップはプリント基板に接着剤を用いて固定される。発光チップの一部分が長手方向と直交する方向に互いに重なる部分に接着剤が多いと、接着剤に邪魔されて発光チップ間の長手方向と直交する方向の間隔が所望の間隔より広がってしまう問題が生じる。場合によっては逆に接着剤の表面張力により、発光チップ同士が引き寄せられ、所望の間隔よりも狭くなってしまう問題も生じる。さらに、発光チップ間の間隔が狭いと毛細管現象によって接着剤が這い上がり、発光チップの表面を汚染する問題もある。また、逆に接着剤が少なく、ワイヤボンディングパッドの下に十分接着剤がないと、ワイヤボンディングの際の衝撃でチップが破損したり、ワイヤボンディング強度が不足したりするなどの問題がある。以上のように、接着剤の塗布範囲の設定や接着剤の塗布量が適正でない場合、様々な品質上の問題が発生してしまうという課題があった。
 そこで、本発明は、接着剤による発光素子アレイチップの汚れ及びワイヤボンディングの衝撃による発光素子アレイチップの破損を低減することができる露光ヘッドを提供する。
 本発明の一実施例による露光ヘッドは、
 プリント基板と、
 複数の発光素子アレイチップと、
 前記複数の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する接着剤と、
を備え、
 前記複数の発光素子アレイチップのそれぞれは、複数の発光部と、ワイヤボンディングパッドと、が設けられており、
 前記複数の発光素子アレイチップは、前記プリント基板の長手方向に千鳥状に配置されており、
 前記複数の発光素子アレイチップのうちの第一の発光素子アレイチップの一端部は、前記長手方向に直交する幅方向に見たときに、隣接する第二の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、前記第二の発光素子アレイチップの他端部は、前記幅方向に見たときに、隣接する第三の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、
 前記第二の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤は、前記第一の発光素子アレイチップの前記一端部と前記第三の発光素子アレイチップの前記一端部との間の領域に塗布されていることを特徴とする。
 本発明によれば、接着剤による発光素子アレイチップの汚れ及びワイヤボンディングの衝撃による発光素子アレイチップの破損を低減することができる。
画像形成装置の断面図。 感光ドラムに対する露光ヘッドの配置を示す図。 発光素子群から出射され、ロッドレンズアレイによって感光ドラムへ集光される光束を示す図。 プリント基板の発光素子非実装面を示す図。 プリント基板の発光素子実装面を示す図。 発光素子アレイチップ間の境界部を示す図。 発光素子アレイチップの平面図。 図4のV-V線に沿って取った発光領域の部分拡大断面図。 千鳥配置された発光素子アレイチップの位置関係を示す部分平面図。 千鳥配置された発光素子アレイチップの位置関係を示す部分側面図。 図6AのVIC-VIC線に沿って取った発光素子アレイチップの断面図。
(画像形成装置)
 図1を用いて、本実施例における電子写真方式の画像形成装置1を説明する。図1は、画像形成装置1の断面図である。画像形成装置1は、本体100と、上枠部410と、を備える。画像形成装置1の本体100には、画像形成部10が設けられている。画像形成部10は、感光ドラム102Y、102M、102C、102Kを回転させる。帯電器107Y、107M、107C、107Kは、感光ドラム102Y、102M、102C、102Kの表面を均一に帯電する。露光ヘッド106Y、106M、106C、106Kは、コントローラ500より電送部材505Y,505M,505C,505Kを介して供給される駆動信号(画像信号)に従って発光制御される。それによって、露光ヘッド106Y、106M、106C、106Kは、均一に帯電された感光ドラム102Y、102M、102C、102Kの表面を露光し、静電潜像を形成する。
 現像器108Y、108M、108C、108Kは、感光ドラム102Y、102M、102C、102Kに形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像にする。現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、それぞれ一次転写装置114Y、114M、114C、114Kによって転写ベルト111に順次転写され、重ね合わされる。転写ベルト111に転写されたトナー像は、二次転写装置407によって、給送カセット109から搬送されてきた記録媒体P上に転写される。記録媒体P上のトナー像は、定着装置104によって加圧および加熱され、記録媒体Pに定着され、記録媒体Pにフルカラー画像が形成される。画像が形成された記録媒体Pは、排出ローラ112によって、排出部409へ排出される。
(露光ヘッド)
 次に、図2A及び図2Bを用いて、感光ドラム102を露光する露光ヘッド106を説明する。図2A及び図2Bは、感光ドラム102と露光ヘッド106の配置を示す図である。図2Aは、感光ドラム102に対する露光ヘッド106の配置を示す図である。図2Bは、発光素子群201から出射され、ロッドレンズアレイ203によって感光ドラム102へ集光される光束200を示す図である。露光ヘッド106及び感光ドラム102は、取り付け部材(不図示)によって画像形成装置1の本体100に取り付けられている。露光ヘッド106は、発光素子群201と、発光素子群201を実装したプリント基板202と、ロッドレンズアレイ203と、ロッドレンズアレイ203及びプリント基板202を取り付けるハウジング204と、を備える。工場では、露光ヘッド106単体の組み立て調整作業が行われる。組み立て調整作業において、集光位置でのスポットを所定サイズに調整するピント調整及び光量調整が行われる。ここで、感光ドラム102とロッドレンズアレイ203の間の距離及びロッドレンズアレイ203と発光素子群201の間の距離が所定の距離になるようにロッドレンズアレイ203が配置される。それによって、発光素子群201から出射された光束200は、ロッドレンズアレイ203によって感光ドラム102上に結像される。ピント調整においては、ロッドレンズアレイ203と発光素子群201の間の距離が所定の値になるように、ロッドレンズアレイ203の取り付け位置が調整される。また、光量調整においては、発光素子群201の各発光部を個別に順次発光させ、ロッドレンズアレイ203によって集光された光の光量が所定の値になるように、各発光部の発光を制御するための駆動電流が調整される。
(プリント基板)
 次に、図3A、図3B及び図3Cを用いて、発光素子群201が実装されたプリント基板202を説明する。図3A、図3B及び図3Cは、プリント基板202を示す図である。プリント基板202は、発光素子群201が実装されている面(以下、発光素子実装面という)202aと、発光素子実装面202aと反対の面(以下、発光素子非実装面という)202bと、を備える。図3Aは、プリント基板202の発光素子非実装面202bを示す図である。発光素子非実装面202bには、コネクタ305が配置されている。コネクタ305は、コントローラ500からの制御信号ケーブル及び電源(不図示)からの電力ケーブルに接続される。図3Bは、プリント基板202の発光素子実装面202aを示す図である。発光素子群201は、互い違いに即ち千鳥状に配置された20個の発光素子アレイチップ400(1)、400(2)、・・・、400(19)及び400(20)から成る。発光素子アレイチップ400(1)~400(20)は、コネクタ305を介して、コントローラ500から制御信号が入力され、電源(不図示)から電力が供給されて駆動される。
 図3Cは、発光素子アレイチップ400(2)と発光素子アレイチップ400(3)の間の境界部を示す図である。発光素子アレイチップ400(1)~400(20)の発光領域404のそれぞれには、748個の発光点としての発光部602が発光素子アレイチップ400の長手方向LDに所定のピッチLPで形成されている。発光部602は、面発光レーザなどの面発光素子であるとよい。本実施例では、長手方向LDに隣接する発光部602の所定のピッチLPは、1200dpiの解像度のピッチ(略21.16μm)である。発光素子アレイチップ400の発光領域404内における748個の発光部602の端から端までの距離は、約15.8mmである。発光素子群201は、20個の発光素子アレイチップ400を有し、14,960個の発光部602を有するので、約316mmの幅の画像を形成可能である。発光素子アレイチップ400(1)~400(20)は、千鳥状に二列に配置されている。発光素子アレイチップ400(1)~400(20)のそれぞれは、プリント基板202の長手方向LDに沿って配置される。
 図3Cに示すように、発光素子アレイチップ400の間(チップ間)の境界部においても、発光部602の長手方向LDのピッチLP0も、1200dpiの解像度のピッチ(略21.16μm)である(LP0=LP)。また、二列の発光素子アレイチップ400の発光部602の間隔Sが約105μm(1200dpiで5画素分の間隔、2400dpiで10画素分の間隔)になるように、発光素子アレイチップ400が配置される。
(発光素子アレイチップ)
 次に、図4を用いて、発光素子アレイチップ400を説明する。図4は、発光素子アレイチップ400の平面図である。発光素子アレイチップ400は、発光基板402と、発光基板402の上の複数の発光部602を含む発光領域404と、発光基板402の上に形成された複数のワイヤボンディングパッド(WBパッド)408と、を備える。ワイヤボンディングパッド408は、金属線によってプリント基板202に電気的に接続される。発光基板402には、発光領域404の駆動を制御するための制御回路としての回路部406が内蔵されている。回路部406としては、アナログ駆動回路、デジタル制御回路、又はその両方を含んだ回路を用いることができる。回路部406への電源供給及び発光素子アレイチップ400の外部との信号の入出力は、ワイヤボンディングパッド408を通じて行われる。発光基板402としては、シリコン(以下、Siという)基板を用いることができる。Si基板に関しては、集積回路形成用のプロセス技術が発達している。Si基板は、既に様々な集積回路の基板として用いられているので、Si基板には、高速かつ高機能な回路を高密度に形成できる。また、大口径のシリコンウェハーが出回っているので、Si基板を安価に入手することができるというメリットもある。
(発光領域)
 次に、図5を用いて、発光領域404を説明する。図5は、図4のV-V線に沿ってとった発光領域404の部分拡大断面図である。図5には、発光領域404の一部に形成された発光部602が示されている。複数の下部電極504は、発光基板402上に形成されている。発光層506は、発光基板402上に形成された複数の下部電極504の上に形成されている。上部電極508は、発光層506の上に形成されている。下部電極504は、独立電極である。上部電極508は、共通電極である。図5に示すように、下部電極504は、発光素子アレイチップ400の長手方向LDに平行なX方向に幅Wを有する。発光領域404には、748個の下部電極504がX方向に間隔dを空けて形成されている。これによって、748個の発光部602が発光領域404に形成される。
 下部電極504は、回路部406(図5中には不図示)の形成と共にSiプロセスを用いて形成され、回路部406の駆動部(不図示)に接続される。下部電極504をSiプロセスによって形成するためのプロセスルールは0.2μm程度と高精度であるため、下部電極504は、精度よく高密度で配置される。後述するように、発光部602の発光領域は実質的に下部電極504と同じであるため、発光部602を高密度で配置することが可能となる。下部電極504は、発光層506の発光波長に対して反射率の高い銀(Ag)、アルミニウム(Al)又はそれらの合金などの金属で形成されているとよい。
 発光基板402上に下部電極504が形成された後に、下部電極504の上に発光層506が形成される。なお、発光層506は、連続して形成されていても、下部電極504とほぼ同等の大きさに分断されて形成されていてもよい。発光層506としては、例えば有機EL膜を用いることができる。有機EL膜を発光層506として用いる場合、発光層506は、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層、正孔注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能層を必要に応じて含む積層構造体であってもよい。また、発光層506としては、有機EL膜以外の無機EL膜を用いてもよい。
 下部電極504の上に発光層506が形成された後に、発光層506の上に上部電極508が形成される。上部電極508は、回路部406に電気的に接続される。上部電極508は、発光層506の発光波長に対して透明である材料で形成されているとよい。上部電極508としては、酸化インジウム錫(ITO)などの透明電極を用いてもよい。上部電極508の少なくとも下部電極504に対応する部分は、発光層506の発光波長に対して透明である材料で形成されているとよい。
 次に、発光領域404に形成された発光部602の発光動作を説明する。まず、回路部406によって選択された下部電極504へ、回路部406の駆動部(不図示)によって電圧が印加される。上部電極508及び発光層506は、複数の下部電極504に対して共通の構造になっている。発光層506には、下部電極504の形状によって制限された領域へ電圧が印加される。よって、発光層506が光を生成する範囲は、選択された下部電極504の上面だけに限られる。例えば、上部電極508と任意の下部電極504との間に電圧が印加されることで、上部電極508と任意の下部電極504との間の発光層506の範囲が発光部602として発光する。発光層506によって生成された光のうち下方へ向かう光は、下部電極504によって反射され、上方へ向けられる。上方へ向かう光は、透明である上部電極508を介して出射光510として発光領域404の外部へ出射される。
 上部電極508として酸化インジウム錫(ITO)などの透明電極を用いることによって、実質的に100%の開口率が得られる。すなわち、発光層506によって生成された光は、そのまま出射光510となる。また、前述したように、下部電極504を高精度なSiプロセスを用いて形成することによって複数の下部電極504を高密度で配置できるので、発光領域404の面積のほとんどを発光させることができ、発光領域404の面積の利用効率を高めることができる。ここで、発光領域404の面積は、複数の下部電極504の総面積と、互いに隣接する下部電極504を分離する間隔dの総面積の合計と定義する。本実施例においては、発光部602の形状は、下部電極504の形状と同じである。
(接着方法)
 次に、図6A、図6B及び図6Cを用いて、プリント基板202上に発光素子アレイチップ400を接着剤701で固定する接着方法を説明する。図6A、図6B及び図6Cは、プリント基板202に接着剤701で固定された発光素子アレイチップ400を示す図である。図6Aは、千鳥配置された発光素子アレイチップ400の位置関係を示す部分平面図である。図6Bは、千鳥配置された発光素子アレイチップ400の位置関係を示す部分側面図である。複数の発光素子アレイチップ400は、長手方向LDに直交する幅方向(短手方向)WD(Y軸方向)に沿って見たときに隣接する発光素子アレイチップ400の端部同士が互いに重なり合っている。例えば、一つの発光素子アレイチップ(第一の発光素子アレイチップ)400(2)の一端部400a(2)は、幅方向WDに見たときに、隣接する発光素子アレイチップ(第二の発光素子アレイチップ)400(3)の一端部400a(3)と互いに重なる。発光素子アレイチップ(第二の発光素子アレイチップ)400(3)の他端部400b(3)は、幅方向WDに見たときに、隣接する発光素子アレイチップ(第三の発光素子アレイチップ)400(4)の一端部400a(4)と互いに重なる。
 まず、プリント基板202の上に接着剤701が塗布され、次に、接着剤701の上に発光素子アレイチップ400が実装される。接着剤701の塗布方法としては、印刷法又はディスペンサー等による塗布方法が用いられる。接着剤701は、長手方向LDに隣接する発光素子アレイチップ400のチップ重なり領域703に塗布されないように、接着剤701の広がり及び配置誤差を考慮した範囲に塗布される。長手方向LDにおける接着剤701の塗布領域は、ワイヤボンディングパッド形成領域(以下、WBP形成領域という)702である。例えば、発光素子アレイチップ400(3)をプリント基板202に固定する接着剤701は、両側に隣接する発光素子アレイチップ400(2)の一端部400a(2)と発光素子アレイチップ400(4)の一端部400a(4)との間の領域に塗布される。
 WBP形成領域702の外側で接着剤701の塗布が禁止される塗布禁止領域は、チップ重なり領域703である。従来技術においては、隣接する発光素子アレイチップ400の間に生じる接着剤701の這い上がりによって、発光素子アレイチップ400の位置精度が低下したり、発光素子アレイチップ400の表面が接着剤701によって汚染したりすることがあった。本実施例においては、前記したように接着剤塗布範囲を設定することによって、接着剤701の這い上がりによる発光素子アレイチップ400の位置精度の低下を防止し、接着剤701による発光素子アレイチップ400の表面の汚染を低減することができる。
 また、本実施例においては、発光素子アレイチップ400(3)をプリント基板202に固定する接着剤701は、隣接する発光素子アレイチップ400(2)をプリント基板202に固定する接着剤701に接触していない。発光素子アレイチップ400(3)をプリント基板202に固定する接着剤701は、隣接する発光素子アレイチップ400(4)をプリント基板202に固定する接着剤701に接触していない。発光素子アレイチップ400(3)をプリント基板202に固定する接着剤701は、隣接する発光素子アレイチップ400(2)及び発光素子アレイチップ400(4)に接触していないとよい。
 本実施例において、発光素子アレイチップ400のワイヤボンディングパッド408は、WBP形成領域702内に含まれ、発光素子アレイチップ400の接着剤701が塗布される面(下面)と反対の面(上面)に配置されている。これによって、ワイヤボンディングパッド408に対応する発光素子アレイチップ400の下面には接着剤701が塗布される。その結果、ワイヤボンディングパッド408の下面が強化され、ワイヤボンディング工程における発光素子アレイチップ400の破損及びボンディング接続不良の発生確率を低減することができる。また、接着剤701の塗布面積が狭くなると接着強度が低下する。そこで、WBP形成領域702は、発光素子アレイチップ400の長手方向LDの長さLの50%以上の領域が好ましく、一般には塗布精度も考慮して、長手方向LDの長さLの80%以上の領域に塗布される。
 図6Cは、図6AのVIC-VIC線に沿って取った発光素子アレイチップ400の断面図である。発光素子アレイチップ400の短手方向(図6CのY軸方向)においてもワイヤボンディングパッド408に対応する部分の下面には接着剤701が塗布されている。以上の構成により、発光素子アレイチップ400をプリント基板202へ固定する接着剤701の塗布領域を最適化することができる。これにより、発光素子アレイチップ400の位置精度の低下及び接着剤701の這い上がりによるチップ表面の汚染を防ぐことができる。また、接着剤701の構成によって、ワイヤボンディング工程においてワイヤボンディングパッド408にかかる衝撃に対する発光素子アレイチップ400の強度も向上し、発光素子アレイチップ400の破損やボンディング接続不良を防ぐことも可能になる。
 本実施例においては、発光部602として、有機EL膜を有する有機EL素子を用いた。本実施例は、発光素子アレイチップ400を接着剤701でプリント基板202へ固定する構造を有する露光ヘッド106に有効である。しかし、本実施例は、例えば無機EL又はLEDアレイを有する露光ヘッドにおいても同様な効果を得ることができる。
 本実施例によれば、接着剤による発光素子アレイチップの汚れ及びワイヤボンディングの衝撃による発光素子アレイチップの破損を低減することができる。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2019年8月23日提出の日本国特許出願特願2019-152947を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
1・・・画像形成装置
106・・・露光ヘッド
202・・・プリント基板
400・・・発光素子アレイチップ
408・・・ワイヤボンディングパッド
602・・・発光部
701・・・接着剤
LD・・・長手方向
WD・・・幅方向

Claims (11)

  1.  プリント基板と、
     複数の発光素子アレイチップと、
     前記複数の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する接着剤と、
    を備え、
     前記複数の発光素子アレイチップのそれぞれは、複数の発光部と、ワイヤボンディングパッドと、が設けられており、
     前記複数の発光素子アレイチップは、前記プリント基板の長手方向に千鳥状に配置されており、
     前記複数の発光素子アレイチップのうちの第一の発光素子アレイチップの一端部は、前記長手方向に直交する幅方向に見たときに、隣接する第二の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、前記第二の発光素子アレイチップの他端部は、前記幅方向に見たときに、隣接する第三の発光素子アレイチップの一端部と互いに重なり、
     前記第二の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤は、前記第一の発光素子アレイチップの前記一端部と前記第三の発光素子アレイチップの前記一端部との間の領域に塗布されていることを特徴とする露光ヘッド。
  2.  前記接着剤は、前記第一の発光素子アレイチップの前記一端部と前記第二の発光素子アレイチップの前記一端部とが互いに重なる領域、及び前記第二の発光素子アレイチップの前記他端部と前記第三の発光素子アレイチップの前記一端部とが互いに重なる領域に塗布されていないことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。
  3.  前記第二の発光素子アレイチップの前記ワイヤボンディングパッドは、前記第一の発光素子アレイチップの前記一端部と前記第三の発光素子アレイチップの前記一端部との間の前記領域のうち前記接着剤が塗布されている領域に含まれ、前記第二の発光素子アレイチップの前記接着剤が塗布される面と反対の面に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の露光ヘッド。
  4.  前記複数の発光素子アレイチップのそれぞれは、前記複数の発光部を制御する制御回路を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  5.  前記複数の発光部のそれぞれは、下部電極、発光層および上部電極を有し、
     前記上部電極の少なくとも前記下部電極に対応する部分は、透明であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  6.  前記複数の発光部は、有機ELであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  7.  前記複数の発光部は、無機ELであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  8.  前記ワイヤボンディングパッドは、前記プリント基板に金属線によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  9.  前記第二の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤は、前記第一の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤および前記第三の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤に接触していないことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  10.  前記第二の発光素子アレイチップを前記プリント基板に固定する前記接着剤は、前記第一の発光素子アレイチップおよび前記第三の発光素子アレイチップに接触していないことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
  11.  感光ドラムと、
     前記感光ドラムの表面を均一に帯電する帯電器と、
     画像信号に従って前記感光ドラムの前記表面を露光して静電潜像を形成する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の露光ヘッドと、
     前記静電潜像をトナーで現像してトナー像にする現像器と、
     前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
     前記トナー像を加熱および加圧して前記記録媒体に定着させる定着装置と、
    を備える画像形成装置。
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