JP2011187514A - 集合プリント配線基板、プリント配線基板装置、プリントヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプリント配線基板装置が連結片により接続された集合プリント配線基板において、連結片を切断する際、連結片の一部がプリント配線基板装置に残る、またはプリント配線基板装置の一部を切断するという問題があった。
【解決手段】表面１７に金属箔層３からなる導体パターンを形成した複数のプリント配線基板２を、複数の連結片４により連結した集合プリント配線基板１において、連結片４は、表面１７側に金属箔層３からなる認識マークを備えているので、認識マークにより連結片４の切断刃を補正しつつ位置決めし、切断刃により高精度に連結片４をプリント配線基板２から除去できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のプリント配線基板（ベアボード）を連結した集合プリント配線基板等に関する。

比較的小さなプリント配線基板に電子部品を固定（実装）してプリント配線基板装置を製造する場合は、プリント配線基板の位置決め、搬送等に時間を要し、製造効率が低下する。このため、プリント配線基板を互いに連結片等により連結した集合プリント配線基板が用いられている（例えば、特許文献１〜１０参照）。

集合プリント配線基板は、製造段階において１つの基板として扱い、その表面および／または裏面に形成されたパッド等に電子部品を固定するのが一般的である。つまり、集合プリント配線基板は、電子部品を固定するに際し、そのままＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）リフロー、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）キュア等の加熱冷却工程に流される。

その後、集合プリント配線基板からプリント配線基板を切り離して（切断して）各プリント配線基板装置の検査を行う、または集合プリント配線基板のまま各プリント配線基板装置の検査を行ない集合プリント配線基板からプリント配線基板を分割することにより、完成品としてのプリント配線基板装置ができあがる。

しかし、集合プリント配線基板の連結片を切断する等して各プリント配線基板装置を切り離すと、プリント配線基板の切断部に連結片の一部が残る場合がある。この場合は、プリント配線基板の周縁部の全部または一部が位置決め基準となるプリント配線基板装置にとっては大きな問題となる。

また、集合プリント配線基板の連結片を切断する等して各プリント配線基板装置を切り離すと、プリント配線基板の一部を切断する場合がある。この場合は、プリント配線基板の周縁部の近傍に導体パターンが形成されているプリント配線基板装置にとっては断線という問題が発生する。

特開平０４−３２０５９７号公報 特開平１１−１７６９７４号公報 特開平１１−１６３４８２号公報 特開平０２−０３１４９０号公報 特開平０３−２５０８００号公報 特開平０６−１１２６００号公報 特開平０６−１６９１３７号公報 特開２００９−２８３９５９号公報 特開平０９−２１４０８０号公報 特開平１１−１９１６６８号公報

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、個々のプリント配線基板を高精度に切り離すことができる集合プリント配線基板等を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明は、表面に金属箔層からなる導体パターンを形成した複数のプリント配線基板を、複数の連結片により連結した集合プリント配線基板において、連結片は、表面側に金属箔層からなる認識マークを備えたことを特徴とする。

かかる構成により、連結片の切断装置は、連結片に形成された認識マークに基づいて切断刃等を高精度に位置決めすることができるので、プリント配線基板の周縁部に連結片の残りを非常に少なくすることができ、かつ、切断刃等により必要以上にプリント配線基板が切り取られることがない。

（第２発明）
第２発明に係るプリント配線基板装置は、第１発明の集合プリント配線基板に、複数の電子部品を固定し、連結片を切断して得たことを特徴とする。
（第３発明）
第３発明に係るプリントヘッドは、電子部品が発光素子である第２発明のプリント配線基板装置と、複数のロッドレンズを整列配置したレンズアレイとを備え、レンズアレイの一方のレンズ面と発光素子が対向するように、レンズアレイおよびプリント配線基板装置をハウジングに固定したことを特徴とする。
（第４発明）
第４発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像を形成する感光体と、感光体と対向した第３発明のプリントヘッドとを備えたことを特徴とする。

第３発明に係るプリント配線基板装置、第４発明に係るプリントヘッド（装置）および第５発明に係る画像形成装置は、第１発明または第２発明に係る集合プリント配線基板を用いているので、前記した第１発明または第２発明の効果を奏している。このため、各装置を高精度かつ安価に製造できる。

本発明は、集合プリント配線基板装置を用いているにもかかわらず、周縁部が高精度に加工されたプリント配線基板またはプリント配線基板装置を得ることができる。

集合プリント配線基板の平面図 連結片の拡大図（図１の部分Ａの拡大図） 連結片の拡大図（図１の部分Ｂの拡大図） 連結片の断面図（図２の断面Ｂ−Ｂ、図３の断面Ｃ−Ｃ） 電子部品を固定した集合プリント配線基板の平面図 電子部品を固定した集合プリント配線基板の端部の斜視図 プリント配線基板装置の平面図 プリント配線基板装置の端部（図７の部分Ｄ）の拡大斜視図 プリント配線基板装置の側面図（図８の矢視Ｅ） プリントヘッドの平面図 プリントヘッドの端部の斜視図 プリントヘッドの断面図 画像形成装置の構成を説明するための図 プリントヘッドと感光体の位置関係を示す図 集合プリント配線基板の平面図

以下に図面を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明の一実施例を、図１乃至図１４を用いて説明する。
〔集合プリント配線基板〕
図１に示すように、本発明に係る集合プリント配線基板１は、プリント配線基板２の短手方向（Ｘ方向）に一列に整列され、連結片４により互いに連結されたガラスエポキシ製の複数（５枚）のプリント配線基板２と、この５枚のプリント配線基板２の外側において取り囲むガラスエポキシ製の捨て基板５とを、連結片４（ガラスエポキシ製）により連結したものである。

（プリント配線基板）
プリント配線基板２の表面１７には、後述する電子部品としての発光素子を長手方向に直線状（一直線状または千鳥状）に固定するための金属箔層３（例えば、銅箔層）からなる導体パターン（ベタパターン）が形成されている。

また、プリント配線基板２の表面１７には、図１等に示すように、プリント配線基板２に電子部品１０を実装する際に、位置決め基準として使用するための位置決めマーク７が形成されている。この位置決めマーク７は、金属箔層３により形成され、導体パターン３の形成と同時に形成される。

５枚の長尺なプリント配線基板２は、金属箔層３からなる導体パターン３の引き回し、パッドの位置等の電気的、機械的な機能がそれぞれ同一になるように構成されている。尚、図１等においてはその他の導体パターンの図示を省略しているが、導体パターンとしては、当該ベタパターン以外に、図８に示す金属箔層３からなる細長い配線パターン２６も含まれる。

（連結片）
プリント配線基板２同士、およびプリント配線基板２と捨て基板５を連結する連結片４は、図１に示すように、肉厚方向（板厚方向＝Ｚ方向）に貫通した複数の長孔９を設けることにより形成される。また、全ての連結片４には、図２〜図４に示すように、連結片４の形成（長穴９の形成）、および連結片４を切断する際に使用する認識マーク１２が形成されている。この認識マーク１２は、金属箔層３により形成され、導体パターン３の形成と同時に形成される。このため、認識マーク１２は、位置決めマーク７と同様、プリント配線基板２に電子部品１０を実装する際に位置決め基準として使用することもできる。

〔集合プリント配線基板の製造方法〕
次に、前記した集合プリント配線基板１の製造方法について説明する。
まず、ガラスエポキシ等からなる矩形状の平板の絶縁基材６を準備する。そして、この絶縁基材６の表面１７に金属箔層３からなる複数の導体パターンと、金属箔層３からなる位置決めマーク７とからなる複数のプリント配線基板２を形成する。

この際、プリント配線基板２の間に位置する絶縁基材６のエリアに沿った直線上と、プリント配線基板２と捨て基板５の間に位置する絶縁基材６のエリアに沿った直線上に、金属箔層３からなる複数の認識マーク１２を形成する。導体パターン、位置決めマーク７および認識マーク１２は、絶縁基材６の表面１７に同時に形成されるので、互いの位置関係は高精度である。

集合プリント配線基板１製造方法の具体例をさらに詳細に説明すると、例えば、表面に銅箔等の金属箔層３が形成されている絶縁基材６を準備し、エッチング液に対して耐性のあるインキなどを用いて位置決めマーク７、認識マーク１２および導体パターン３を金属箔層３の上に形成する。そして、塩化第二鉄溶液等の溶剤を用いて金属箔層３の不要な部分を溶かして除去する。そうすると、絶縁機材６の表面に、金属箔層３からなる位置決めマーク７、認識マーク１２および導体パターンが形成される。尚、認識マーク１２は、プリント配線基板２の周縁部に沿って、所定の間隔で形成される。

次に、認識マーク１２の位置情報を認識できる認識装置を備えたルーター、ダイサー等の切断装置を用いて、絶縁基材６の肉厚方向（Ｚ方向）に貫通した長穴９をプリント配線基板２の周縁部に沿って形成する。切断装置は、認識マーク１２の位置を認識しつつ、認識マーク１２が形成されたエリアと、当該エリアの近傍のエリア以外のエリアを取り除いて長穴９を形成することにより、連結片４が形成される（図２、図３参照）。そうすると、前記した集合プリント配線基板１が製造できる。

尚、図１等でソルダーレジスト層の図示を省略しているが、ソルダーレジスト層は、位置決めマーク、認識マーク、ベタパターンおよびパッドを除くプリント配線基板および捨て基板の全面に形成されていても良い。ここで、ソルダーレジスト層とは、半田等による被覆や電子部品１０の固定の際、金属箔層３からなる導体パターンの表面に不必要な半田、導電性接着剤等が付着することを防ぐ保護コーティング層をいう。

また、ソルダーレジスト層は、永久保護マスクとして、プリント配線基板２の導体パターンを湿度やほこり等から保護すると同時に、電気的トラブルから導体パターンを守る絶縁体機能があり、耐薬品性、耐熱性に優れ、半田付け等をする際の高熱や金めっきにも耐えられる保護皮膜である。ソルダーレジスト層の形成方法は、一般的に活性エネルギー線を、マスクパターンを介して照射することにより形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。

〔プリント配線基板装置〕
次に、集合プリント配線基板１を構成する個々のプリント配線基板２に発光素子１０を固定して得られるプリント配線基板装置１１について説明する。
まず、集合プリント配線基板１を構成する５枚のプリント配線基板２のベタパターン３に熱硬化性の導電性接着剤を塗布する。そして、個々のプリント配線基板２の金属箔層３（ベタパターン）に塗布された導電性接着剤の上に、特許第４２８９６５６号公報等に記載された技術を用いて２０個の発光素子１０を高精度に位置決めして置く。発行素子１０は、位置決めマーク７および／または認識マーク１２を用いて位置の補正をしつつ個々のプリント配線基板２の金属箔層３（ベタパターン）に塗布された導電性接着剤の上に置いても良い。

集合プリント配線基板１に塗布された導電性接着剤の上に、合計１００個の発光素子１０を置いた後、この集合プリント配線基板１を加熱炉（オーブン）に入れ、例えば１１０℃に加熱して導電性接着剤を硬化させる。そうすると、集合プリント配線基板１に全ての発光素子１０が固定される。

そして、図８および図９に示すように、図示しないワイヤーボンディング装置を用いて、発光素子１０の表面のパッド１４と、プリント配線基板２の表面１７の金属箔層３（配線パターン）に接続されたパッド１５とを金線１３により電気的に接続する。

具体的には、ワイヤーボンディング装置のキャピラリの先端から突出し溶融した金線１３をプリント配線基板２のパッド１５にボールボンディング接続し、キャピラリの先端から金線１３を繰り出しながらキャピラリを移動させ、キャピラリの先端に位置する金線１３を発光素子１０のアルミニウム製のパッド１４に押し付けてステッチボンディング接続する。尚、パッド１４、金線１３およびパッド１５は実際には複数組形成されているが、説明を簡単にするため図１１および図１２においては１組のみ図示している。

全ての発光素子１０についてのワイヤーボンディングを終えた後、連結片４で分割（切断）すれば、計５枚のプリント配線基板装置１１が得られる。この際、連結片４を切断する切断装置が、連結片４に形成された認識マーク１２を認識しながら切断刃等の位置を補正しつつ連結片４を切断できるので、高精度に連結片４を切断し除去できる。このため、プリント配線基板２の周縁部に連結片４の残りを非常に少なくすることができ、かつ、切断刃等により必要以上にプリント配線基板が切り取られることがない。

〔プリントヘッド〕
次に、前記したプリント配線基板装置１１を、図１０〜図１２に示すプリントヘッド２０に使用した場合について説明する。
プリントヘッド２０は、複数のロッドレンズ２１を整列配置したレンズアレイ２２を接着剤等で固定したハウジング２３と、このレンズアレイ２２の一方のレンズ面と発光素子１０が対向するように、ハウジング２３に接着剤等で固定したプリント配線基板装置１１とを備えたものである。尚、発光素子とは、直線状に複数（例えば２５６個）の発光点が形成された半導体素子をいう。

プリントヘッド２０は、図１２に示すように、プリント配線基板装置１１の表面１７に固定した発光素子１０の発光点（ＬＥＤ）を発光させた場合に、発光点から出射された光がレンズアレイ２２により収束（集光）する結像点（焦点位置）までの距離が共役長ＴＣになるように設定されている。この共役長ＴＣは、発光点からレンズアレイ２２の下面（一方のレンズ面）までの距離Ｌと、レンズアレイ２２の上面（他方のレンズ面）から結像点までの距離Ｌと、レンズアレイ２２の高さＴとの和であり、ＴＣ＝Ｔ＋２Ｌという関係が成り立つ。

本発明に係るプリントヘッド２０は、プリント配線基板２の周縁部にあった連結片４が高精度に除去されているので、ハウジング２３に対するプリント配線基板装置１１の取り付け状態が良い。このため、発光素子１０の各発光点から出射される光の光軸の曲がりが小さく、結像点の直線性が高い。

〔画像形成装置〕
図１３に示すように、本発明に係る画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタ１３１であり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１１０、画像形成プロセス部１１０を制御する制御部１３０、パーソナルコンピュータ１０２や画像読取装置１０３から受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部１４０を備えている。

画像形成プロセス部１１０は、一定の間隔をおいて並列配置される４つの画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋを備えている。そして、これらの画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれは、静電潜像を形成してトナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム２５と、この感光体ドラム２５の表面を所定電位で一様に帯電する帯電装置１１３と、帯電装置１１３によって表面が帯電された感光体ドラム２５を露光する露光装置としてのプリントヘッド２０と、プリントヘッド２０によって得られた静電潜像を現像する現像装置１１５と、転写後の感光体ドラム２５の表面を清掃するクリーナー（ブレード）１１６とを備えている。

さらに、現像装置１１５の下流側近傍には、感光体ドラム２５に対向して、感光体ドラム２５上に形成されたテスト用パッチ（濃度見本）のトナー像濃度を検出する濃度検出回路１１７が備えられている。この濃度検出回路１１７は制御部１３０に接続され、トナー像濃度検出値を出力する。ここで、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋは、現像装置１１５に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成プロセス部１１０は、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋの感光体ドラム２５にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト１２１と、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋの各色のトナー像を中間転写ベルト１２１に順次転写（一次転写）させる一次転写帯電装置としての一次転写ロール１２２と、中間転写ベルト１２１上に転写された重畳トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写帯電装置としての二次転写ロール１２３と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置１２５とを備えている。

画像形成プロセス部１１０は、制御部１３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。その際に、パーソナルコンピュータ１０２や画像読取装置１０３から入力された画像データは、画像処理部１４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋに供給される。

そして、例えばイエローの画像形成ユニット１１１Ｙでは、帯電装置１１３により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム２５の表面が、画像処理部１４０から得られた画像データに基づいて発光する本発明に係るプリントヘッド２０により露光されて、感光体ドラム２５上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１１５により現像され、感光体ドラム２５上にはイエローのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれの感光体ドラム２５においても、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれの感光体ドラム２５に形成された各色トナー像は、図１３の矢印Ｇ方向に回動する中間転写ベルト１２１上に、一次転写ロール１２２により順次静電吸引され、中間転写ベルト１２１上に重畳されたトナー像が形成される。

この重畳トナー像は、中間転写ベルト１２１の回動に伴って二次転写ロール１２３が配設された領域（二次転写部）に搬送される。そして、重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが二次転写部に供給される。

そして、二次転写部にて二次転写ロール１２３により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１２１から剥離され、搬送ベルト１２４により定着装置１２５まで搬送される。

定着装置１２５に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置１２５によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、デジタルカラープリンタ１３１の排出部に設けられた図示しない排紙載置部に搬送される。つまり、本発明に係る画像形成装置は、プリントヘッド１を備えているので、高画質な画像を形成できる。

本発明の他の実施例を図１５を用いて説明する。
図１５は、集合プリント配線基板の平面図（ソルダーレジストの図示を省略）である。説明を簡単にするため、実施例１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例２に係る集合プリント配線基板４１の実施例１に係る集合プリント配線基板１との相違点は、捨て基板５の有無のみである。
図１５に示すように、捨て基板５が無くても、各連結片４は、認識マーク１２を備えているので、実施例１と同一の効果を得ることができる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては、プリント配線基板２に電子部品１０を千鳥状に固定したものを示したが、一直線上に固定したものであっても良い。また、前記した実施例においては、プリント配線基板が５枚の集合プリント配線基板を示したが、プリント配線基板は複数枚（２枚以上）あれば良い。

また、前記した実施例においては、電子部品（発光素子）１０を熱硬化性の導電性接着剤でプリント配線基板２に固定するものを示したが、これに限るものではなく、クリーム半田（ハンダペースト）を用い、リフロー炉で加熱して固定するものであっても良い。

本発明は、電子部品が固定されるプリント配線基板が複数枚連結した集合プリント配線基板等に適用される。

１ 集合プリント配線基板
２ プリント配線基板
３ 金属箔層（導体パターン）
４ 連結片
５ 捨て基板
６ 絶縁基材
７ 位置決めマーク
９ 長穴
１０ 電子部品（発光素子）
１１ プリント配線基板装置
１２ 認識マーク
２０ プリントヘッド
２１ ロッドレンズ
２２ レンズアレイ
２３ ハウジング
２５ 感光体ドラム

Claims (4)

1. 表面に金属箔層からなる導体パターンを形成した複数のプリント配線基板を、複数の連結片により連結した集合プリント配線基板において、
   前記連結片は、前記表面側に前記金属箔層からなる認識マークを備えたことを特徴とする集合プリント配線基板
2. 請求項１に記載の集合プリント配線基板に、複数の電子部品を固定し、連結片を切断して得たプリント配線基板装置
3. 前記電子部品が発光素子である請求項２に記載のプリント配線基板装置と、
   複数のロッドレンズを整列配置したレンズアレイとを備え、
   該レンズアレイの一方のレンズ面と前記発光素子が対向するように、前記レンズアレイおよび前記プリント配線基板装置をハウジングに固定したプリントヘッド
4. 表面に静電潜像を形成する感光体と、
   該感光体と対向した請求項３に記載のプリントヘッドとを備えた画像形成装置

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