JP3702123B2 - 光プリンタヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真プリンタ等の露光手段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが用いられている。
【０００３】
このような従来の光プリンタヘッドとしては、透明基板上に所定パターンの回路配線を被着・形成したヘッド基板の上面に、発光ダイオード素子アレイチップ（以下、ＬＥＤアレイチップと略記する）等の発光素子アレイチップを所定個数搭載したものが知られており、前記発光素子アレイチップ下面の発光素子を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光を透明基板や該基板の下方に配されるレンズ等の光学系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。
【０００４】
尚、前記発光素子アレイチップは従来周知のフェースダウンボンディング等によってヘッド基板上面の所定位置に搭載され、これによって発光素子アレイチップの端子電極と該電極に対応するヘッド基板の回路配線とが電気的に接続されることとなる。
【０００５】
また前記回路配線と前記端子電極の電気的接続に使用される接続部材としては接続作業が簡便な異方性導電接着剤が注目されている。この異方性導電接着剤は、エポキシ樹脂等の前駆体から成る有機成分中にＮｉやＡｇ等の金属微粒子を添加して成り、かかる異方性導電接着剤を透明基板上面の所定領域、具体的には回路配線と端子電極とが対向する領域に塗布するとともに、該塗布面に発光素子アレイチップの下面を押圧し、異方性導電接着剤中の金属微粒子を回路配線と端子電極の間に保持させておくことにより回路配線と端子電極とが異方性導電接着剤中の金属微粒子を介して電気的に接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光プリンタヘッドを組み立てる際、回路配線と端子電極の接続に使用される異方性導電接着剤が外力の印加によって流動し、その一部が発光素子の直下領域にまで及ぶことがある。その場合、発光素子の発する光の一部が異方性導電接着剤中の金属微粒子等に当たって四方に拡散し、該拡散した光の一部が感光体に不要な光として照射されたり、或いは、感光体に照射される光の強度が低下して潜像が不鮮明なものとなる欠点を有していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたものであり、本発明の光プリンタヘッドは、上面に一対の溝が略平行に形成されている透明基板上に複数の回路配線を前記一対の溝の外側から前記回路配線の一端及び／又は他端が前記溝上まで延在するように被着させて成るヘッド基板と、下面に直線状に配列した複数の発光素子と該各発光素子に電気的に接続されている複数の端子電極とを有する発光素子アレイチップとから成り、前記発光素子アレイチップを前記ヘッド基板上に、前記発光素子の配列が前記一対の溝間に位置し、かつ前記端子電極を前記一対の溝の外側でそれぞれ前記回路配線に黒色顔料を添加・混合せしめた異方性導電接着剤を介して接続するとともに前記回路基板と前記発光素子アレイチップとの間で前記異方性導電接着剤の一部を前記一対の溝の内部に収容させて取着させたことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の光プリンタヘッドは、上記構成において、前記透明基板は、ガラス基板の上面に該ガラス基板よりも低い融点のガラス層を被着させてなり、前記一対の溝は前記ガラス層に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
更に本発明の光プリンタヘッドは、上記各構成において、前記溝の幅が底部よりも開口部側で大となるように溝もしくは凹部の内壁面を傾斜させたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１形態）
図１は本発明の第１形態に係る光プリンタヘッドの断面図であり、1 はヘッド基板、2 は透明基板、3,3 は一対の溝、4 は回路配線、5 は発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ、6 は発光素子としての発光ダイオード素子、7 は端子電極、8 は異方性導電接着剤である。
【００１１】
前記ヘッド基板1 は、上面に一対の溝3,3 が略平行に被着されている透明基板2 上に複数の回路配線4 を所定パターンに被着させた構造を有している。
【００１２】
前記透明基板2 は、例えばホウ珪酸ガラスやソーダガラス，石英，サファイア，結晶化ガラス等の透光性を有した電気絶縁材料から成り、その上面で回路配線4 やＬＥＤアレイチップ5 等を支持するための支持母材として機能する。尚、ここで前記基板2 を透明な材質で形成するのはＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 の光を該基板2 の厚み方向に透過させて基板2 の下面側、即ち、感光体側に導くためである。
【００１３】
また前記透明基板2 の上面に形成されている一対の溝3,3 は、透明基板2 の長手方向にわたって略平行（±３°以内）に、且つ各々が断面Ｖ字状をなすように形成されている。
【００１４】
前記一対の溝3,3 は、その間に後述する発光ダイオード素子6 の配列を位置させるようになっており、各々の溝3 の深さは例えば０．０２ｍｍ〜０．３０ｍｍに、また各々の溝3 の２つの内壁面の間のＶ字角θは例えば６０°〜１５０°に、溝3,3 の内壁面は透明基板2 の厚み方向に対し３０°〜７５°だけ傾斜するように設定される。
【００１５】
前記一対の溝3,3 は、光プリンタヘッドの組み立て時などに異方性導電接着剤8 が発光ダイオード素子6 側に流動しようとした際、その流れを堰き止める作用を為し、これにより異方性導電接着剤8 の一部を溝3,3 の内部で良好に収容させて、異方性導電接着剤8 の一部が発光ダイオード素子6 の直下にまで及ぼうとするのを有効に防止することができる。従ってＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 の光が異方性導電接着剤8 中の金属微粒子等に当たって拡散したりすることは少なく、感光体に照射される光の強度を高く維持して鮮明で且つ良好な潜像を形成することが可能となる。
【００１６】
またこの場合、前記一対の溝3,3 の断面形状は前述した如くＶ字状をなしていることから、該溝3,3 の幅は底部よりも開口部側で大きく、それ故、異方性導電接着剤8 の余剰分は溝3,3 の内部に導入され易い。従って、前述した異方性導電接着剤8 の堰き止め作用が断面Ｖ字状の溝3,3 によってより確実なものとなる。
【００１７】
更にこの場合、前記溝3,3 の内面に光透過率５０％以下の着色した樹脂等からなる遮光膜を被着させておけば、発光ダイオード素子6 の光が溝3,3 を越えて広がろうとするのが有効に防止され、感光体に照射される各ビーム（光）の径がほぼ等しく揃えられる。従って前記溝3,3 の内面には光透過率５０％以下の遮光膜を被着させておくことが好ましい。
【００１８】
尚、一対の溝3,3 は従来周知のダイシング法やレーザー加工法等を採用し、透明基板2 の上面に物理的加工を施すことによって所定幅、所定深さに形成される。
【００１９】
また前記透明基板2 の上面に被着される複数の回路配線4 は、その一端及び／又は他端が前記溝3,3 上まで延在するようにして被着される。
【００２０】
前記複数の回路配線4 は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ），金（Ａｕ），アルミニウム（Ａｌ）等の導電材料から成り、その各々を溝3 の近傍でＬＥＤアレイチップ5 の対応する端子電極7 に電気的に接続させておくことによりＬＥＤアレイチップ5 の各発光ダイオード素子6 に外部電源からの電力を供給するための給電配線として機能する。
【００２１】
尚、前記回路配線4 は、上記導電材料を含む導電ペースト等を従来周知のスクリーン印刷等によって溝3,3 が被着されている透明基板2 の上面に所定パターンに印刷・塗布し、これを高温で焼き付けたり、或いは、上記導電材料を従来周知の薄膜手法、具体的には、スパッタリングやフォトリソグラフィー，エッチング等を採用し、所定パターンに加工することによって透明基板2 の上面に被着・形成される。特に、回路配線4 をスクリーン印刷によってパターン形成する場合は印刷パターンのエッジ（一端及び／又は他端）が溝3,3 上に位置することとなることから、この部分でスクリーン版と透明基板2 上面との間隔が広くなり、それ故、溝3,3 上に塗布される導電ペーストの出が他の部位に比し良好となり、回路配線4 のパターン形状を制御し易くなるという製法上の利点がある。このとき、溝3 のＶ字角θを６０°〜９０°の範囲内に設定しておけば印刷ペーストのダレが少なくなり、上述したパターン形状の制御をより簡単に行なうことができる。
【００２２】
そして上記ヘッド基板1 上には、複数のＬＥＤアレイチップ5 が従来周知のフェースダウンボンディングによって一列状に取着・搭載される。
【００２３】
前記ＬＥＤアレイチップ5 は、各々の下面に直線状に配列された複数個の発光ダイオード素子6 と、該各発光ダイオード素子6 に電気的に接続された複数個の端子電極7 とを有しており、これら各々の端子電極7 と該電極7 に対応する回路配線4 との間に異方性導電接着剤8 等の導電性接着剤を介在させ、両者を前記溝3 の近傍で電気的に接続させることによって透明基板2 の上面に実装されている。
【００２４】
前記ＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 は、ヘッド基板1 の回路配線4 や前記端子電極7 を介して外部電源からの電力が供給されると、外部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光する作用を為し、該発光した光を透明基板2 や該基板2 の下方に配される図示しないレンズ等の光学系を介して外部の感光体に照射させることにより感光体に所定の潜像が形成されることとなる。
【００２５】
尚、前記ＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 としては例えばＡｌＧａＡｓ系の発光ダイオード素子等が使用され、該ＬＥＤアレイチップ5 は従来周知の半導体製造技術を採用することによって製作される。
【００２６】
また前記ＬＥＤアレイチップ5 の端子電極7 とヘッド基板1 の回路配線4 とを電気的に接続する異方性導電接着剤8 は、例えばエポキシ樹脂等の接着剤中にＡｕやＮｉ等の金属微粒子（粒径：３〜１０μｍ）を所定の割合で添加・混合してなり、かかる異方性導電接着剤8 の液状体をヘッド基板上面の所定領域、具体的には溝3,3 に沿って帯状に塗布するとともに、該塗布面にＬＥＤアレイチップ5 の下面を押圧し、異方性導電接着剤8 中の金属微粒子を端子電極7 及び回路配線4 間で挟持させた状態のまま前記エポキシ樹脂等の接着剤成分を熱硬化させることによってＬＥＤアレイチップ5 のヘッド基板1 上への取着、並びに回路配線4 と端子電極7 との電気的接続が同時に行われる。
【００２７】
このとき、前記異方性導電接着剤8 は、前述した如く、その一部が溝3,3 の内部で収容されることから、ＬＥＤアレイチップ5 の実装作業の際等に異方性導電接着剤8 が外部からの押圧力等によって大きく流動しようとしても、その流れを一対の溝3,3 で堰き止め、異方性導電接着剤8 の一部が発光ダイオード素子6 の直下領域に及ぼうとするのを有効に防止することができる。従ってＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 の光が異方性導電接着剤8 中の金属微粒子等に当たって拡散したりすることは少なく、感光体に照射される光の強度を高く維持して鮮明で且つ良好な潜像を形成することが可能となる。
【００２８】
また前記異方性導電接着剤8 中にカーボン、酸化鉄粉などの黒色顔料を１〜５０重量％の割合で添加・混合せしめて異方性導電接着剤8 の光透過率を５〜３０％の範囲内に設定しておけば、ＬＥＤアレイチップ5 とヘッド基板1 との間から光が外部に漏洩しようとしても、その漏洩を前述の黒色顔料で良好に吸収することができる。従って異方性導電接着剤8 にはカーボン、酸化鉄粉などの黒色顔料を１〜５０重量％の割合で添加・混合して異方性導電接着剤8 の光透過率を５〜３０％の範囲内に設定しておくことが好ましい。
【００２９】
かくして上述した光プリンタヘッドは、ヘッド基板1 の上面に取着したＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 に回路配線4 や端子電極7 等を介して外部電源からの電力を供給し、発光ダイオード素子6 を画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光を図示しないレンズ等の光学系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。
【００３０】
（第２形態）
次に本発明の光プリンタヘッドの第２形態について図２を用いて説明する。尚、前述した第１形態の光プリンタヘッドと同一の構成要素については同一符号を付して説明を省略することとし、ここでは第１形態と相違する点についてのみ説明する。
【００３１】
第２形態の光プリンタヘッドが第１形態のものと相違する点は、透明基板2 をガラス基板2aの上面にガラス層2bを被着させた構造となし、該ガラス層2bに一対の溝3,3 を形成するようにした点である。
【００３２】
前記ガラス層2bはガラス基板2aよりも低い融点のガラスで形成されており、例えばガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって所定厚み、所定パターンに塗布した上、これを５００℃〜６００℃の温度で焼き付けることによって形成される。尚、このとき使用されるスクリーン版には溝3,3 に対応した開口部が設けられており、前述のガラスペーストはこの開口部を介してガラス基板2aの上面に塗布されることとなる。かかる製法によって形成される溝3,3 は断面台形状、具体的には幅が底部よりも開口部側で大となるように内壁面をガラス層2bの厚み方向に対して外側に傾斜させた形となる。
【００３３】
また前記ガラス層2bの上面には、一端及び／又は他端が前記溝3,3 上にまで延在された回路配線4 が所定パターンに被着・形成されており、該各回路配線4 は溝3,3 のエッジ部近傍でＬＥＤアレイチップ5 の対応する端子電極7 に異方性導電接着剤8 を介して電気的に接続される。
【００３４】
この第２形態の光プリンタヘッドにおいても、ＬＥＤアレイチップ5 下面の発光ダイオード素子6 が一対の溝3,3 間に位置しているため、異方性導電接着剤8 の余剰分は溝3,3 の内部で収容されることとなる。従ってＬＥＤアレイチップ5 の実装作業の際等に異方性導電接着剤8 が外部からの押圧力等によって大きく流動しようとしても、その流れを一対の溝3,3 で堰き止め、異方性導電接着剤8 の一部が発光ダイオード素子6 の直下領域に及ぼうとするのを有効に防止することができる。従ってＬＥＤアレイチップ5 の発光ダイオード素子6 の光が異方性導電接着剤8 中の金属微粒子等に当たって拡散したりすることは少なく、感光体に照射される光の強度を高く維持して、鮮明で且つ良好な潜像を形成することが可能となっている。
【００３５】
尚、本発明は上述した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。
【００３６】
例えば上述の第１形態においては透明基板2 の上面に一対の溝3,3 を形成し、回路配線4 の一端及び／又は他端を前記溝3,3 上まで延在させるようになしたが、これに代えて透明基板2 の上面に複数の凹部を２列状に配列させて形成し、透明基板2 上面の回路配線4 を該配線4 の一端及び／又は他端が前記凹部上まで延在するようにして被着させても構わない。この場合、凹部の形状は円錐状もしくは半球状をなすように形成され、ＬＥＤアレイチップ5 は発光ダイオード素子6 の配列が前記２列の凹部配列の間に位置するようにしてヘッド基板1 上に取着されることとなる。またこのとき、前記凹部の幅を底部よりも開口部側で大となるように凹部の内壁面を傾斜させておけば、異方性導電接着剤8 の余剰分が凹部内に導入され易く、前述した異方性導電接着剤8の堰き止め作用をより確実なものとすることができる。尚、ここで凹部の幅とは凹部の配列方向と直交する方向に係る最大幅を指すものである。
【００３７】
また上述の第１形態では透明基板2上面の溝3 の形状を断面Ｖ字状になしたが、これに代えて曲率半径０．０２ｍｍ〜０．３０ｍｍの断面円弧状もしくは断面台形状になしても構わない。
【００３８】
更に上述の第２形態ではガラス層2bの溝3,3 を所定パターンのスクリーン版を用いてスクリーン印刷することにより形成したが、これに代えてガラス層を一旦、一定の厚みで形成し、その後、ダイシング等によってガラス層の一部を除去することにより溝3,3 を形成するようにしても構わない。
【００３９】
また更に上述の第１、第２形態においては発光素子アレイとしてＬＥＤアレイチップ5 を適用することによりＬＥＤプリンタヘッドを構成したが、その他の光プリンタヘッド、例えば、ＥＬヘッド、プラズマドットヘッド、液晶シャッタヘッド、蛍光ヘッド、ＰＬＺＴ等にも本発明は適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、光プリンタヘッドの組み立て時などに一対の溝の外側で端子電極を回路配線に接続する異方性導電接着剤が発光素子側に流動しようとしても、その流れを一対の溝等で堰き止めることにより、異方性導電接着剤の一部が一対の溝間の発光素子の直下領域に及ぼうとするのを有効に防止することができる。また、異方性導電接着剤に黒色顔料を添加・混合せしめたことから、発光素子アレイチップとヘッド基板との間から発光素子からの光が外部に漏洩しようとしても、その漏洩を異方性導電接着剤に添加・混合せしめた黒色顔料で良好に吸収することができる。従って、発光素子の発する光を高い強度に維持したまま外部の感光体に照射させることができ、これによって鮮明で、且つ良好な潜像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【図２】本発明の第２形態に係る光プリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・ヘッド基板、2 ・・・透明基板、2a・・・ガラス基板、2b・・・ガラス層、3,3 ・・・一対の溝、4 ・・・回路配線、5 ・・・ＬＥＤアレイチップ（発光素子アレイチップ）、6 ・・・発光ダイオード素子（発光素子）、7 ・・・端子電極、8 ・・・異方性導電接着剤

Claims (3)

1. 上面に一対の溝が略平行に形成されている透明基板上に複数の回路配線を前記一対の溝の外側から前記回路配線の一端及び／又は他端が前記溝上まで延在するように被着させて成るヘッド基板と、
   下面に直線状に配列した複数の発光素子と該各発光素子に電気的に接続されている複数の端子電極とを有する発光素子アレイチップとから成り、
   前記発光素子アレイチップを前記ヘッド基板上に、前記発光素子の配列が前記一対の溝間に位置し、かつ前記端子電極を前記一対の溝の外側でそれぞれ前記回路配線に黒色顔料を添加・混合せしめた異方性導電接着剤を介して接続するとともに前記回路基板と前記発光素子アレイチップとの間で前記異方性導電接着剤の一部を前記一対の溝の内部に収容させて取着させたことを特徴とする光プリンタヘッド。
2. 前記透明基板は、ガラス基板の上面に該ガラス基板よりも低い融点のガラス層を被着させてなり、前記一対の溝は前記ガラス層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光プリンタヘッド。
3. 前記溝の幅が底部よりも開口部側で大となるように溝もしくは凹部の内壁面を傾斜させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光プリンタヘッド。

Images