JPH11208020A

JPH11208020A - 露光装置

Info

Publication number: JPH11208020A
Application number: JP1142598A
Authority: JP
Inventors: Kenji Muto; 健二武藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子列が構成される発光素子チップ実装
基板と、ドライバーチップが実装基板とを、分けて配置
することにより、露光装置自体の幅を狭くすることで、
小型化を達成した露光装置を提供する。【解決手段】発光素子を複数並べた発光素子列を複
数、略平行に並べた発光素子チップを、更に複数並べて
構成され、上記発光素子列からの光束を結像手段で感光
ドラム上に結像するようにした露光装置において、上記
複数の発光素子チップが、共通の発光素子チップ実装基
板に実装されており、上記発光素子チップ実装基板にフ
レキシブル基板が電気的に接続されており、また、上記
複数の発光素子チップを駆動するドライバーチップが上
記フレキシブル基板に実装されていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノクロ画像およ
びカラー画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、複写
機などの露光系として用いられる露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、ファクシミリ、デジタ
ル複写機などの画像形成装置の多くは電子写真方式であ
り、その中には、外部コンピュータ、あるいは、画像読
取り系から出力された画像信号に応じて、潜像を感光体
上に形成する露光系として、発光ダイオードなどの発光
素子をアレイ化した光源を備えた露光装置が使用されて
いるものがある。この種の露光装置は小型であり、静粛
な画像形成装置を簡単に構成することが可能である。

【０００３】ここでは、発光素子が発光ダイオードなど
で構成されるが、これらは、或る点あるい面から拡散光
を放射するものであり、感光体上に潜像を形成するため
に、発光素子から発せられた拡散光を、各々微小なスポ
ットに結像する必要がある。そこで、露光装置には、ロ
ッドレンズアレイに代表される結像素子列を設けたもの
が多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、発光素
子をアレイ化した光源を用いた露光装置は、本質的には
小型化できるが、画像形成装置として、全体を更に小さ
くしたいという要求があるので、必然的に感光体まわり
の構成要素の小型化が求められているため、上記露光装
置にも、更なる小型化が必要となっている。

【０００５】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、発光素子列が構成される発光素子チップ実装基板
と、ドライバーチップが実装基板とを、分けて配置する
ことにより、露光装置自体の幅を狭くすることで、小型
化を達成した露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
発光素子を複数並べた発光素子列を複数、略平行に並べ
た発光素子チップを、更に複数並べて構成され、上記発
光素子列からの光束を結像手段で感光ドラム上に結像す
るようにした露光装置において、上記複数の発光素子チ
ップが、共通の発光素子チップ実装基板に実装されてお
り、上記発光素子チップ実装基板にフレキシブル基板が
電気的に接続されており、また、上記複数の発光素子チ
ップを駆動するドライバーチップが上記フレキシブル基
板に実装されていることを特徴とする。

【０００７】この場合、各発光素子列は、しきい電圧、
もしくは、しきい電流を電気的に制御可能な発光サイリ
スタを多数、配列し、近傍の発光サイリスタを互いに、
電圧もしくは電流の一方向性を持つ電気素子で接続する
ことによって、２相の転送クロックによって、自己走査
を行う発光素子列であることが望ましい。

【０００８】また、上記発光素子列が、発光素子チップ
上に複数列、略平行に並べて設けられること、上記発光
素子チップ実装基板の、発光素子チップが実装される実
装面内にある導通パターンから上記発光素子チップ実装
面と対向する面内にある導通パターンへ電気的導通をと
る手段を備えており、上記フレキシブル基板が発光素子
チップ実装基板の、発光素子チップが実装される実装面
と対向する面で発光素子チップ実装基板と電気的に接続
されていること、上記フレキシブル基板が発光素子チッ
プ実装基板の発光素子チップを挟んだ両側に設けられて
いること、更には、上記結像手段は、発光素子列と略平
行に並べられた、少なくとも１列以上にロッドレンズな
どより構成される結像素子を並べた結像素子列から構成
されることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の露光装置の実施の形態について具体的に説明する。
図１ないし図９は、本発明の第１の実施の形態を示すも
ので、ここで、図１は露光装置と感光ドラムの断面図、
図２は露光装置内の発光素子列と結像素子列および感光
ドラムの配置状態の模式図、図３はこの露光装置が組み
込まれる画像形成装置を説明する図、図４はこの露光装
置の発光素子である、サイリスタ構造からなる自己走査
型発光体チップの１列分の等価回路を示す図である。ま
た、図５、図６は自己走査型発光体チップの制御部を説
明する図、図７は画像データがバッファ部に格納された
状態を示す図である。更に、図８はこの露光装置の発光
素子列が実装された基板と、発光素子列を駆動するドラ
イバーチップが実装されたフレキシブル基板との位置関
係の説明図、図９は発光素子チップが実装されている状
態を示す図である。

【００１０】図１に示すように、この露光装置３０で
は、半導体プロセスにより、複数の発光素子を、その発
光素子列を略平行に２列、並べる形で、構築した発光素
子チップ１が複数個、紙面の垂直方向に並べられて、発
光素子チップ実装基板４上に固定されており、上記発光
素子チップ実装基板４は、接着材、ビス留め、あるい
は、両面テープなどの手段で、放熱作用を兼ね備えた部
材１２に、感光ドラム２への対向面１２ａにおいて、固
定されている。

【００１１】一方、フレキシブル基板５、６には、各発
光素子を駆動させるドライバーチップ９、１０や、図示
されない制限抵抗などが実装されており、これらフレキ
シブル基板５、６は、それらが互いに向き合うように、
上述の部材１２のドライバーチップあるいは制限抵抗が
実装される面とは別の非実装面に対して、即ち、発光素
子チップ実装基板４の固定面１２ａとは違う面１２ｂ、
１２ｃに、それぞれの一部が、接着材、ビス留め、ある
いは、両面テープなどの手段で、固定されている。

【００１２】このようにして、発光素子チップ実装基板
４のチップ実装面４ａとフレキシブル基板５とは、互い
に電気的に接続される。一方、発光素子チップ実装基板
４のチップ実装面４ａとフレキシブル基板６とも、互い
に電気的に接続される。このように、各基板をレイアウ
トすることにより、幅の小さい露光装置が提供できる。
また、ロッドレンズアレイ３は、発光素子列からの洩れ
光を防止する機能を持ったカバー１１に固定されてい
る。

【００１３】また、図２に模式的に示すように、発光素
子列１Ａおよび１Ｂの発光素子配列は、円柱状の感光ド
ラム２の回転軸と略平行な配列であり、発光素子チップ
１と、感光ドラム２との間には、多数のロッドレンズを
発光素子列と平行に２列並べたロッドレンズアレイ３が
配置してあり、発光素子列１Ａおよび１Ｂから発散され
る光束を、微小なスポットとして、感光ドラム２の表面
上の、ロッドレンズアレイが結像するように、各感光ド
ラム２、発光素子列チップ１およびロッドレンズアレイ
３が、その各々の位置を決められている。

【００１４】なお、この実施の形態においては、ロッド
レンズアレイ３が、発光素子列１Ａおよび１Ｂより発散
される光量を、感光ドラム２に伝達する割合を高くする
ために、ロッドレンズを２列に並べている。

【００１５】また、図１、２に示すように構成された露
光装置は、図３に示すような、複写機などの画像形成装
置に組み込まれる。次に、図３を参照して、上述の露光
装置を備えた複写機について、その動作を説明する。こ
こで、符号１０００は原稿から画像を読み取って、所定
用紙などの記録媒体Ｐに画像形成する複写機である。複
写機１０００では、原稿台１０２４に置かれた原稿が、
読み取り系１０１１によって読み取られ、画像データに
変換される。その一方で、記録材Ｐが、本体内の給送ロ
ーラ１０１３、１０１４によって、また、本体外部から
は、給送ローラ１０１５を介して、給送される。

【００１６】そして、記録材Ｐは、レジストローラ１０
１６ａ、１０１６ｂの位置に達した際に、センサ（図示
せず）によって、その先端位置を検知され、あるタイミ
ングで、レジストローラ１０１６ａ、１０１６ｂによっ
て給送される。また、それと並行して、前以て、帯電機
１０１７によって帯電された状態で、図中の矢印方向に
回転させられる感光ドラム２に対して、露光装置３０か
ら、上記画像データに応じた画像が露光され、静電潜像
を形成する。

【００１７】次いで、上記静電潜像に応じて、現像器１
０１８から現像材（図示せず）が感光ドラム２上に付与
され、転写器１０１９上の位置まで、現像材が付与され
た感光ドラム２が回転すると同時に、記録材Ｐも転写器
１０１９上に到達する。そして、現像材が記録材Ｐ上に
転写器１０１９によって転写されるのである。その後
に、記録材Ｐは搬送路１０１９を通り、定着器１０２２
ａ，１０２２ｂまで到達して、記録材Ｐ上に転写された
現像材が定着され、最終的にトレイ１０２３に排出され
て、画像形成作業を完了する。

【００１８】ここで、本発明の発光素子部の説明を行
う。本発明の露光装置における発光素子列１Ａ、１Ｂ
は、サイリスタ構造の自己走査型の発光体を２列に並べ
て構成されたものであり、以下に、その発光素子列の動
作原理および制御を説明する。

【００１９】図４は、本発明のサイリスタ構造からなる
自己走査型発光体チップ内の発光素子列１列分の等価回
路を示しており、ここでは、符号２００１がシフトレジ
スタ部、２００２が発光部、２００３が負荷抵抗、２０
０４、２００５がサイリスタを示す。それぞれのサイリ
スタのゲート端子は、ダイオードを介して、互いに接続
され、また、負荷抵抗２００３を介して、電源ＶＧＡに
接続される。また、その一方で、転送動作のために転送
クロックΦ１、Φ２がカソードに印加される。

【００２０】今、サイリスタ２００４が、Φ１によって
オン状態であるとすると、そのゲート電位はほぼ零ボル
トになり、この電位がダイオードを通して右方向に影響
を与える。そして、次のクロックΦ２によって、右方向
の素子のみが選択的にターンオンされるため、右方向へ
の転送が可能となる。

【００２１】このように、アドレスされたと同時に、画
像情報に対応したＤＡＴＡクロックを印加することによ
り、サイリスタ２００５が発光する。そして、上記動作
を繰り返すことにより、所定のサイリスタを画像データ
の通りに発光させることができる。なお、ここでは、こ
のように構成した発光素子列を２列並べて、１つの発光
素子チップが構成されている。

【００２２】また、図５および図６は、本発明の発光体
の制御部を示しており、ここで、符号１０１Ａ、１０１
Ｂは、それぞれ、１番目の発光素子チップの発光素子列
を示し、また、符号２０１Ａ、２０１Ｂは、それぞれ、
２番目の発光素子列を示す。また、符号２１０１は、発
光体アレーのドライバ部およびバッファ部、２２０１
は、それぞれの発光体チップに対応したバッファ部、２
２０３は、データ分配部であり、更に、２２０２が画像
データ格納部である。

【００２３】図７は、画像データ格納部２２０２に格納
された画像データを示しており、図において、Ａ１から
Ａ１２７は、一列目の一番目の発光チップが印字すべき
印字データ、Ａ１２８からＡ２５５は、一列目の二番目
の発光チップが印字すべき画像データ、更に、Ｂ１から
Ｂ１２７は、二列目の一番目の発光チップが印字すべき
印字データを示す。これをデータ分配部２２０３で、そ
れぞれの発光チップに対応したバッファ部２２０１に配
分し、必要なクロックを、上記の通りに付け加えて、印
字データクロックと共に、それぞれの発光チップに転送
する。

【００２４】次に、図８、図９を参照して、発光素子チ
ップが実装される基板４と、ドライバーチップが実装さ
れるフレキシブル基板５、６とについて、その位置関係
などを説明する。図８に示すように、ここでは、導電性
の接着剤で、発光素子チップ１０１、２０１、３０１、
４０１・・・が、発光素子チップ実装基板４上の導電パ
ターン４ａ上に固定されている。そして、この導電パタ
ーン４ａから、チップ内回路の接地を行う。

【００２５】チップ１０１内の発光素子列１０１Ａ、１
０１Ｂの各々に対しては、図４で説明した駆動回路が、
チップ内に構成されており、発光素子列１０１Ａ、１０
１Ｂに、各々、ＶＧＡ、Φｓ、Φ１、Φ２およびＤＡＴ
Ａの、外部からの入力ラインが必要であるために、図９
に示すように、ボンディングワイヤ１５０〜１５９が設
けられる。このボンディングワイヤは、その一つであ
る、ボンディングワイヤ１５５で例示すると、チップ１
０１上のボンディングパッド１０１ｃと発光素子チップ
実装基板４上のボンディングパッド４ｃとに電気的に接
続される。

【００２６】このように、発光素子チップが実装された
発光素子チップ実装基板４は、前述の通り、接着材、ビ
ス留め、あるいは、両面テープなどの手段で、放熱作用
を兼ね備えた部材１２の、感光ドラム２への対向面に固
定されている。また、ドライバーチップ１０９、２０９
は、各々、１個のドライバーチップで、１個の発光素子
チップを駆動するところの、１対１に対応のものではな
く、１個のドライバーチップで、発光素子チップの数チ
ップを駆動するものとしてある。なお、この実施の形態
では、発光素子がサイリスタ構造のものについて説明を
行ったが、発光素子が発光ダイオードであってもよい。

【００２７】上述したように、この実施の形態では、発
光素子チップ実装基板と、その両側にドライバーチップ
が配置されたドライバーを実装するフレキシブル基板と
に分けて、発光素子チップ実装基板が固定される基台の
側面に、上記フレキシブル基板を固定するので、このこ
とにより、露光装置において、その幅が小さくなり、ス
ペース効率の高いものとなる。また、発光素子列を２列
にしたことにより、高速なプリンターや複写機に応用可
能な、高速機能を有する露光装置を提供することができ
る。

【００２８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、図１０、図１１を参照して、説明する。な
お、図１０は、露光装置の、発光素子列が形成された発
光素子チップを実装した基板と、発光素子列が駆動され
るドライバーチップを実装したフレキシブル基板との位
置関係を示しており、図１１は、発光素子チップが実装
された基板とフレキシブル基板との接続部の説明図であ
る。

【００２９】なお、この露光装置において、感光ドラム
と、結像素子列と、発光素子チップの関係、また、この
露光装置が組み込まれる画像形成装置の動作、発光素子
列の動作および制御、更に、発光素子チップの実装形態
などは、第１の実施の形態と同様であり、その説明を省
略する。

【００３０】次に、図１０を用いて、発光素子チップが
実装される基板３００４と、ドライバーチップが実装さ
れるフレキシブル基板３００５とについて、その位置関
係などを説明する。発光素子チップ３１０１、３２０
１、３３０１、３４０１・・・が、図１０に示すよう
に、図示されない導電性の接着剤で、発光素子チップ実
装基板３００４上における導電パターン３００４ａ上に
固定されている。

【００３１】そして、この導電パターン３００４ａから
チップ内回路の接地を行う。なお、第１の実施の形態に
おいて説明した駆動回路が、チップ３１０１内に、発光
素子列３１０１Ａ、３１０１Ｂの各々に対して構成され
ている。また、フレキシブル基板３００５は、発光素子
チップ実装基板３００４の長手方向の片側にのみ、その
一端が、発光素子チップ実装基板３００４の発光素子チ
ップ実装面と対向する面に接続されており、一方、発光
素子チップ実装基板３００４が固定される基台３０１２
の面３０１２ａにはフレキシブル基板３００５に対する
逃げ部３０１２ｅが設けられている。また、フレキシブ
ル基板３００５は、第１の実施の形態と同様に、発光素
子列を駆動するドライバーチップ３１０９、３２０９を
実装し、更に、ドライバーチップ３１０９、３２０９が
実装された部位付近で、接着などの方法により、基台３
０１２に固定されている。

【００３２】また、図１１に示すように、発光素子チッ
プ３１０１について説明すると、ボンディングワイヤ３
１５０および３１５５は、発光素子チップ３１０１に接
続される発光素子チップ３１０１内の発光素子列３１０
１Ａおよび３１０１Ｂを駆動するのに必要とされる信号
を供給するためのものであり、発光素子チップ実装基板
３００４上で、図示されない導通パターンに電気的に接
続されるボンディングパッド３００４ｂおよび３００４
ｃに接続されている。また、発光素子チップ実装基板３
００４には、発光素子列３１０１Ａ側のボンディングパ
ッド３００４ｂと発光素子チップの実装面と対向する面
の導電パターン３００４ｅとを電気的に接続するスルー
ホール３００４ｄが設けられており、上記導通パターン
３００４ｅとフレキシブル基板３００５とが接続されて
いる。これによって、発光素子列３１０１Ａとフレキシ
ブル基板３００５との導通が可能となる。また、発光素
子列３１０１Ｂについても、図１１と違う断面において
は、同様にスルーホールにてボンディングパッド３００
４ｃと導通パターン３００４ｅにて、電気的接続がなさ
れる。そして、このことによって、発光素子列３１０１
Ｂとフレキシブル基板３００５との接続ができる。

【００３３】以上述べたように、この実施の形態では、
発光素子列を複数にすると共に、ボンディングワイヤを
発光素子チップの両側に実装する場合でも、発光素子チ
ップ実装基板にスルーホールを設けることで、フレキシ
ブル基板を発光素子チップ基板のチップ配列方向の片側
のみに設けることができ、その結果、露光装置としての
機能を損なうことなく、簡便な構成ができ、発光素子チ
ップ実装基板とその両側に位置するドライバーチップが
実装されるドライバーを実装するフレキシブル基板とに
分けて、発光光素子チップ実装基板が固定される基台の
側面に、上記フレキシブル基板を固定することにより、
露光装置の幅が小さくなる。従って、スペース効率の高
いものとなり、かつ、発光素子列を２列にしたことによ
り、高速なプリンターや複写機に応用可能な露光装置が
提供できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の露光装置は、以上詳述したよう
になり、発光素子列が構成される発光素子チップ実装基
板とドライバーチップが実装基板とを分けて配置するこ
とで、機能を損なうことなく、露光装置自体の幅が狭く
できる。その結果、本発明の露光装置が組み込まれる画
像形成装置においては、全体を小型の構成とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す露光装置と感
光ドラムの断面図である。

【図２】第１の実施例において、その露光装置内の発光
素子列と結像素子列、および、感光ドラムの配置状態の
模式図である。

【図３】第１の実施の形態の露光装置が組込まれた画像
形成装置の説明図である。

【図４】第１の実施の形態の露光装置の発光素子であ
る、サイリスタ構造からなる自己走査型発光体チップの
１列分の等価回路を示す図である。

【図５】同じく、自己走査型発光体チップの制御部を説
明する図である。

【図６】同じく、自己走査型発光体チップの制御部を説
明する図である。

【図７】同じく、画像データがバッファ部に格納された
状態を示す図である。

【図８】同じく、発光素子チップが実装された基板と、
発光素子列が駆動されるドライバーチップが実装された
基板およびその基板が電気的に接続されるフレキシブル
基板の説明図である。

【図９】同じく、実施の形態の、発光素子チップが実装
されている状態を示す図である。

【図１０】第２の実施の形態において、発光素子チップ
が実装された基板と、発光素子列を駆動するドライバー
チップが実装されたフレキシブル基板との説明図であ
る。

【図１１】第２の実施の形態において、露光装置の、発
光素子チップが実装された基板と発光素子列を駆動する
ドライバーチップが実装されたフレキシブル基板との断
面図である。

【符号の説明】

１，１０１，２０１，３０１，４０１，３００１，３１
０１，３２０１，３３０１，３４０１発光素子チ
ップ２感光ドラム３ロッドレンズアレイ４，４００４発光素子チップ実装基板５，６，３００５フレキシブル基板９，１０，１０９，２０９，３１０９，３２０９ド
ライバーチップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子を複数並べた発光素子列を複
数、略平行に並べた発光素子チップを、更に複数並べて
構成され、上記発光素子列からの光束を結像手段で感光
ドラム上に結像するようにした露光装置において、上記
複数の発光素子チップが、共通の発光素子チップ実装基
板に実装されており、上記発光素子チップ実装基板にフ
レキシブル基板が電気的に接続されており、また、上記
複数の発光素子チップを駆動するドライバーチップが上
記フレキシブル基板に実装されていることを特徴とする
露光装置。
【請求項２】各発光素子列は、しきい電圧、もしく
は、しきい電流を電気的に制御可能な発光サイリスタを
多数、配列し、近傍の発光サイリスタを互いに、電圧も
しくは電流の一方向性を持つ電気素子で接続することに
よって、２相の転送クロックによって、自己走査を行う
発光素子列であることを特徴とする請求項１に記載の露
光装置。
【請求項３】上記発光素子列が、発光素子チップ上に
複数列、略平行に並べて設けられることを特徴とする請
求項２に記載の露光装置。
【請求項４】上記発光素子チップ実装基板の、発光素
子チップが実装される実装面内にある導通パターンから
上記発光素子チップ実装面と対向する面内にある導通パ
ターンへ電気的導通をとる手段を備えており、上記フレ
キシブル基板が発光素子チップ実装基板の、発光素子チ
ップが実装される実装面と対向する面で発光素子チップ
実装基板と電気的に接続されていることを特徴とする請
求項１ないし３の何れかに記載の露光装置。
【請求項５】上記フレキシブル基板が発光素子チップ
実装基板の発光素子チップを挟んだ両側に設けられてい
ることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の
露光装置。
【請求項６】上記結像手段は、発光素子列と略平行に
並べられた、少なくとも１列以上に結像素子を並べた結
像素子列から構成されることを特徴とする請求項１ない
し５の何れかに記載の露光装置。
【請求項７】上記各結像素子は、ロッドレンズより構
成されることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。