説明

プリントヘッド、画像形成装置及びプリントヘッド製造方法

【課題】配線板に記録素子チップを実装する際に生じ得る、記録素子チップの反りを抑制する。
【解決手段】発光チップアレイ61は、複数のLEDを備えた発光チップC、各種配線が形成される回路基板62、及び中間部材64を備えている。そして、中間部材64は、板状の金属にて構成されており、回路基板62と発光チップCとの間に設けられる。また、中間部材64の材料には、熱膨張率が発光チップCの基板よりも大きく、回路基板62の基材よりも小さいものを用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリントヘッド及び画像形成装置等に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置において、感光体ドラム等の像保持体上を露光するプリントヘッドとして、近年、LED(Light Emitting Diode)等の記録素子を一列に配列した記録素子チップを用いたものが採用されている(例えば特許文献1参照)。また、インクジェット式プリンタ等の画像形成装置においては、記録媒体に向けてインクを吐出する吐出素子を複数備えた記録素子チップを用いたプリントヘッドが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−165521号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、この種の記録素子チップは、記録素子チップに所定の電気信号等を供給する回路が形成された回路基板等の配線板に実装される。この記録素子チップと配線板との接合において加熱処理が行われる場合には、記録素子チップと配線板との熱膨張率の差異により、記録素子チップに例えば反りが発生することがある。このように、記録素子チップに反りが発生すると、例えば記録素子チップにおける各記録素子の角度が所望とする方向からずれるおそれがある。
【0005】
本発明は、配線板に記録素子チップを実装する際に生じ得る、記録素子チップの反りを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、基板と、当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子とを有する記録素子チップと、基材と、当該基材に形成される配線層とを備えた配線板と、前記記録素子チップと前記配線板との間に設けられ、熱膨張率が当該記録素子チップの基板より大きく、当該配線板の基材より小さい中間部材とを備えたプリントヘッドである。
【0007】
請求項2に記載の発明は、前記記録素子チップは、前記中間部材に複数並べて配置されることを特徴とする請求項1に記載のプリントヘッドである。
請求項3に記載の発明は、前記記録素子は、光を照射する発光ダイオードであり、前記中間部材は、金属からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリントヘッドである。
請求項4に記載の発明は、前記記録素子チップの基板はGaAsであり、前記配線板の基材はガラスエポキシであり、前記中間部材は、Ni、Au、Fe、Cu、Al、Ag、Ptの何れか、又はこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項3に記載のプリントヘッドである。
請求項5に記載の発明は、前記中間部材は、積層された複数の部材から構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプリントヘッドである。
請求項6に記載の発明は、前記中間部材は、第1部材と、当該第1部材よりも熱膨張率が小さい第2部材とを備え、前記配線板、前記第1部材、前記第2部材、前記記録素子チップの順に配置されることを特徴とする請求項5に記載のプリントヘッドである。
【0008】
請求項7に記載の発明は、基板と、当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子とを有する記録素子チップと、基材と、当該基材に形成される配線層とを備えた配線板と、板状の金属であって、前記記録素子チップと前記配線板との間に設けられる金属板とを備えたプリントヘッドである。
請求項8に記載の発明は、前記金属板は、前記配線板が収縮した際に、変形することなく当該配線板の収縮に抗することができる程度の厚みを有していることを特徴とする請求項7に記載のプリントヘッドである。
請求項9に記載の発明は、前記金属板は、Ni、Au、Fe、Cu、Al、Ag、Ptの何れか、又はこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項7又は8に記載のプリントヘッドである。
請求項10に記載の発明は、前記記録素子チップは、複数の発光サイリスタと、複数の転送サイリスタとを含む自己走査型のチップであることを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載のプリントヘッドである。
【0009】
請求項11に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電装置と、基板及び当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の発光素子を有する発光素子チップと、基材及び当該基材に形成される配線層を備えた配線板と、当該発光素子チップと当該配線板との間に設けられ、熱膨張率が当該発光素子チップの基板より大きく、当該配線板の基材より小さい中間部材とを有し、前記帯電装置にて帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像して画像を形成する現像装置と、前記像保持体に形成された画像を記録材に転写する転写装置とを備える画像形成装置である。
【0010】
請求項12に記載の発明は、基材及び当該基材に形成される配線層を備えた配線板に、当該配線板の基材よりも熱膨張率が小さい金属板を、当該配線板と当該金属板とを加熱しながら接合する接合工程と、前記配線板に接合する当該金属板上に、基板及び当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子を有する記録素子チップを加熱しながら実装する実装工程とを備えるプリントヘッド製造方法である。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、配線板に記録素子チップを実装する際に生じ得る、記録素子チップの反りを抑制することができる。
請求項2の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、複数の記録素子チップを用いる場合であっても、複数の記録素子チップの取付角度をより安定させることが可能となる。
請求項3の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、発光ダイオードの発光効率の低下を抑制することができる。
【0012】
請求項4の発明によれば、記録素子チップの基板にGaAsを用い、配線板の基材にガラスエポキシを用いた場合であっても、配線板に記録素子チップを実装する際に生じ得る、記録素子チップの反りを抑制することができる。
請求項5の発明によれば、中間部材を単数の部材にて構成する場合と比較して配線板の縮みに対してより強固に抗することが可能となる。
請求項6の発明によれば、各部材間の熱膨張率の差をより小さくすることができ、記録素子チップの反りを抑制することができる。
【0013】
請求項7の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、配線板に記録素子チップを実装する際に生じ得る、記録素子チップの反りを抑制することができる。
請求項8の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、金属板上の記録素子の取付角度をより安定させることが可能となる。
請求項9の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、比較的入手が容易な金属を用いて中間部材を構成することができる。
請求項10の発明によれば、記録素子チップに自己走査型の発光チップを用いた場合であっても、本構成を有していない場合に比べて、発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【0014】
請求項11の発明によれば、画像形成装置に用いられるプリントヘッドにおいて、配線板に発光素子チップを実装する際に生じ得る、発光素子チップの反りをより抑制することができる。
請求項12の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、記録素子チップの反りが抑制されたプリントヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本実施形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。
【図2】LPHの構成を示した断面図である。
【図3】(a)はLPHにおける発光チップアレイの上面図であり、(b)はLPHにおけるロッドレンズアレイおよびホルダの上面図である
【図4】本実施形態が適用される発光チップアレイの構造を説明するための図である。
【図5】発光チップの回路構成を説明するための図である。
【図6】発光チップアレイの製造方法について説明するための図である。
【図7】発光チップアレイの製造方法について他の例を説明するための図である。
【図8】中間部材について他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態が適用される画像形成装置1の全体構成の一例を示した図である。画像形成装置1は、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10と、パーソナルコンピュータ(PC)2、画像読取装置3、あるいはFAXモデム4等に接続され、これらから入力される画像データに画像処理を施し、さらには画像形成装置1全体の動作を制御する制御部20とを備えている。
【0017】
画像形成プロセス部10は、4つの画像形成ユニット11(具体的には11Y、11M、11C、11K)を備える。各画像形成ユニット11は、像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12を帯電する帯電装置の一例としての帯電器13、帯電された感光体ドラム12を制御部20から送られてくる画像データに基づいて露光する露光装置の一例としてのLEDプリントヘッド(LPH)14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置の一例としての現像器15を備えている。また、画像形成プロセス部10は、画像形成ユニット11の各感光体ドラム12にて画像形成された各色のトナー像を多重転写させるための用紙を搬送する搬送ベルト16、搬送ベルト16を駆動させる駆動ロール17、感光体ドラム12のトナー像を用紙に転写させる転写装置の一例としての転写ロール18、転写後の用紙上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着する定着器19を備えている。
【0018】
図2は、LPH14の構成を示した断面図である。このLPH14は、発光チップアレイ61と、発光チップアレイ61から出射された光を感光体ドラム12表面に結像させるロッドレンズアレイ65、発光チップアレイ61およびロッドレンズアレイ65を支持するとともに発光チップアレイ61を外部から遮蔽するホルダ66を備えている。
【0019】
図3(a)はLPH14における発光チップアレイ61の上面図であり、図3(b)はLPH14におけるロッドレンズアレイ65およびホルダ66の上面図である。
発光チップアレイ61は、複数の記録素子及び発光素子の一例としてのLEDを備えた記録素子チップ及び発光素子チップの一例としての発光チップC、各発光チップCを駆動する信号発生回路や各種配線が設けられる配線板の一例としての回路基板62、及び金属板の一例としての中間部材64を備えている。そして、図3(a)に示すように、発光チップアレイ61は、回路基板62上に、60個の発光チップC(C1〜C60)を、副走査方向に二列に千鳥状に配置して構成されている。さらに、回路基板62と発光チップCとの間には、中間部材64が設けられる。
【0020】
また、図3(b)に示すように、ロッドレンズアレイ65は、複数のロッドレンズ65aを、互い違いとなるように副走査方向に二列に整列配置した状態で、ホルダ66に保持させることによって構成されている。各ロッドレンズ65aは例えば円柱状の形状を有しており、その半径方向に屈折率分布を有し正立等倍実像を形成する屈折率分布型レンズにて構成される。このような屈折率分布型レンズとしては、例えばセルフォック(日本板硝子株式会社の登録商標)レンズが挙げられる。
【0021】
図4は、本実施形態が適用される発光チップアレイ61の構造を説明するための図である。なお、図4は、図3に示す複数の発光チップCのうち1つの発光チップCの周囲を拡大して示している。
発光チップアレイ61における各発光チップCは、GaAs(ガリウムヒ素)系の化合物半導体によって構成されている。本実施形態の発光チップCには、GaAs基板100の上に、pnpn接合層を構成するエピタキシャル層110を形成したものを用いている。このエピタキシャル層110は、例えばp形AlGaAs層、n形AlGaAs層、p形AlGaAs層、n形AlGaAs層とすることができる。そして、エピタキシャル層110に対しエッチング処理などの各種処理を行うことにより、後述する発光サイリスタ、転送サイリスタ及びダイオード等(後述する図5参照)をGaAs基板100上に形成している。
【0022】
また、発光チップCは、例えば銀ペースト等の導電性接着剤Pを介して、回路基板62に取り付けられる。導電性接着剤Pについては、加熱することにより硬化する熱硬化性のものと、一旦加熱してその後冷却すると硬化する熱可塑性のものが知られているが、どちらを用いても構わない。
【0023】
なお、発光チップCには、回路基板62からの電気信号等を受けるためのボンディングパッド(不図示)が設けられている。そして、発光チップCにおけるボンディングパッドと、回路基板62における各種ライン(配線層)とは、ボンディングワイヤ等によって電気的に接続されている。
【0024】
本実施形態の回路基板62には、ガラスエポキシ(ガラス繊維マットとエポキシ樹脂との複合材料)を基材とし、その基材に銅箔などからなる配線層が形成されたものを用いることができる。そして、回路基板62の配線層には、各発光チップC1〜C60の端子に接続される電力供給用の電源ライン、GND端子に接続される接地用の電源ラインが形成されている。また、回路基板62の配線層には、信号発生回路からスタート転送信号φS、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2を送信するスタート転送信号ライン、第1転送信号ライン、第2転送信号ライン等も形成されている。
【0025】
本実施形態の中間部材64は、板状の金属にて構成されており、図4に示すように、回路基板62と発光チップCとの間に設けられる。中間部材64の材料としては、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、Ag(銀)、Au(金)、Pt(白金)、Fe(鉄)及びステンレス、並びにこれらの合金を用いることができる。
また、中間部材64は、回路基板62の発光チップCが取り付けられる位置に設けられる。そして、本実施形態においては、60個の発光チップCは、全て中間部材64の上に並べられている(図3参照)。ただし、中間部材64は、一枚である必要はなく、回路基板62上に複数枚並べても構わない。そして、複数枚並べられた中間部材64の上に、60個の発光チップCを取り付ける構成としても良い。
なお、本実施形態の回路基板62において、中間部材64が取り付けられる領域には、配線層が形成されていない。つまり、中間部材64は、回路基板62の基材(本実施形態ではガラスエポキシ)に直接取り付けられている。これは、発光チップCが、中間部材64を介して回路基板62の配線層と電気的に接続する(短絡する)ことを防止するためである。
【0026】
ここで、本実施形態の発光チップアレイ61において、回路基板62と発光チップCとの間に中間部材64を設けた理由について説明する。
まず始めに、回路基板62と発光チップCとの間に中間部材64を設けない場合の実装手順および問題点について説明する。
回路基板62に発光チップCを実装する場合には、銀ペースト等の導電性接着剤Pが一般的に用いられている。例えば、熱硬化性の導電性接着剤Pを用いた場合には、回路基板62の上に導電性接着剤Pを塗布し、その上に発光チップCを載せる。そして、導電性接着剤Pを加熱し、導電性接着剤Pを硬化させる。このとき、加熱によって発光チップC及び回路基板62もそれぞれ膨張する。
【0027】
その後、発光チップC及び回路基板62が冷却すると、発光チップCと回路基板62とは、加熱された状態から比較して収縮する。発光チップCの基板(本実施形態ではGaAs基板100)と回路基板62の基材(本実施形態ではガラスエポキシ)とは、それぞれ熱膨張率が異なるため、収縮の際の縮み量も異なることとなる。回路基板62の基材熱膨張率が発光チップCの基板と比較して大きい場合、回路基板62の縮み量は、発光チップCと比較して大きくなる。そうすると、発光チップCは、縮み量のより大きい回路基板62から縮められる力を受ける。この力は発光チップCの回路基板62側のみにかかるため、結果として、発光チップCに凸状の反りが発生する場合がある。
なお、導電性接着剤Pによって発光チップCを回路基板62に取り付ける場合以外にも、回路基板62への発光チップCの実装時に加熱処理を経る場合には同様の課題が生じることとなる。
【0028】
そこで、本実施形態では、回路基板62と発光チップCとの間に中間部材64を設ける構成としている。また、中間部材64の材料には、熱膨張率が回路基板62の基材(本実施形態ではガラスエポキシ)よりも小さく、発光チップCの基板(本実施形態ではGaAs基板100)よりも大きいものを用いている。即ち、各部材の熱膨張率は、回路基板62の基材、中間部材64、発光チップCの基板の順に小さくなる関係にある。従って、冷却後の各部材の縮み量は、回路基板62、中間部材64、発光チップCの順に小さい。
【0029】
なお、回路基板62及び発光チップCの熱膨張率(係数)は、各部材において、「主たる」材料の熱膨張率によって特定される。即ち、回路基板62あるいは発光チップCを加熱、冷却した場合に、伸縮に最も寄与するものが主たる材料となる。本実施形態において、回路基板62の熱膨張率は、回路基板62の基材によって特定される。一方、発光チップCの熱膨張率は、発光チップCの基板(GaAs基板100)によって特定される。
【0030】
発光チップアレイ61の製造において(後に詳しく説明する)、発光チップアレイ61が冷却すると、回路基板62、中間部材64及び発光チップCはそれぞれ縮もうとする。このとき、回路基板62が縮もうとすると、回路基板62よりも熱膨張率が小さい中間部材64が回路基板62の縮みに抗する作用を及ぼす。中間部材64と回路基板62との熱膨張率の差は、発光チップCの基板と回路基板62の基材との熱膨張率の際よりも小さい。従って、中間部材64が回路基板62から受ける力は、回路基板62に発光チップCを直接取り付けた場合に発光チップCが回路基板62から受ける力よりも小さくなる。
【0031】
また、中間部材64も縮もうとするものの、そのときの縮み量は、回路基板62と比較して小さい。そのため、発光チップCが中間部材64の収縮によって受ける力は、回路基板62に発光チップCを直接取り付けた場合に発光チップCが回路基板62から受ける力よりも小さくなる。
以上のように、本実施形態では、発光チップCと回路基板62との間に、熱膨張率が回路基板62よりも小さく、発光チップCよりも大きい中間部材64を挟み込むことで、発光チップCの反りを抑制している。
【0032】
なお、中間部材64は、上述したように、回路基板62の縮みに抗する働きをする。このとき、中間部材64の機械的強度が低いと、中間部材64自体に変形(反る、割れる、しわが寄る等)が生じる場合がある。そうすると、中間部材64上に設けられる発光チップCの取付角度等が所望とする角度からずれてしまう場合がある。そこで、本実施形態では、中間部材64にある程度の厚みを持たせることで、中間部材64が変形することなく回路基板62の収縮に抗するようにしている。なお、本実施形態では、中間部材64の厚みは約300μmに設定している。
【0033】
中間部材64の熱膨張率(係数)は、本実施形態のように金属などの単一材料を用いる場合には、その単一材料の熱膨張率にて特定される。ここで、中間部材64が、例えば金属材料及びその他の材料など複数の材料からなる複合材料である場合には、中間部材64を構成する複数の材料のうち「主たる材料」の熱膨張率によって、中間部材64の熱膨張率が特定される。即ち、中間部材64を加熱、冷却した場合における、中間部材64の伸縮に最も寄与する材料が主たる材料となる。
【0034】
次に、中間部材64として用いられる具体的な材料について説明する。
本実施形態において、発光チップCにおける基板100にはGaAsを用いており、回路基板62における基材にはガラスエポキシを用いている。これらの熱膨張係数(1/℃)は、以下のとおりである。
・GaAs:6.8×10−6
・ガラスエポキシ:20〜30×10−6
【0035】
そして、中間部材64の材料としては、以下に一例として示す金属を用いることができる。なお、以下では、各金属についての熱膨張係数(1/℃)も併せて示している。
・Ni:13.3×10−6
・Au:14.1×10−6
・Fe:11.8×10−6
・Cu:16.5×10−6
・Al:23.1×10−6
・Ag:19.1×10−6
・Pt:9.0×10−6
・ステンレス:10〜17×10−6
【0036】
なお、中間部材64の材料は、金属に限られる訳ではない。中間部材64としては、発光チップCの熱膨張係数よりも大きく回路基板62の熱膨張係数より小さい部材を用いれば良く、この条件が満たさせるものであれば、例えばセラミックス等の金属以外の材料を中間部材64として用いても構わない。
【0037】
図5は、発光チップCの回路構成を説明するための図である。なお、本実施の形態では、発光チップC1〜C60が、すべて同じ構成を有している。
発光チップCは、256個の転送サイリスタT1〜T256と、256個の発光サイリスタL1〜L256とを備えている。なお、発光サイリスタL1〜L256は、転送サイリスタT1〜T256と同じpnpn接続を有しており、その中のpn接続を利用することで発光ダイオード(LED)としても機能するようになっている。
【0038】
また、発光チップCは、1個のスタートダイオードDs及び255個の接続ダイオードD1〜D255と、256個の抵抗R1〜R256とを有している。さらに、発光チップCは、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2が供給される各信号線に過剰な電流が流れるのを防止するための転送電流制限抵抗R1A、R2Aと、発光信号φIが供給される信号線に過剰な電流が流れるのを防止するための発光電流制限抵抗RIDとを有している。
【0039】
なお、発光サイリスタL1〜L256は、図中左側からL1、L2、…、L255、L256の順で配列され、発光素子アレイ71を形成している。また、転送サイリスタT1〜T256も、図中左側からT1、T2、…、T255、T256の順で配列され、スイッチ素子アレイ72を形成している。さらに、スタートダイオードDsおよびダイオードD1〜D255も、図中左からDs、D1、D2、…、D254、D255の順で配列されている。さらにまた、抵抗R1〜R256も、図中左からR1、R2、…R255、R256の順で配列されている。そして、発光素子アレイ71およびスイッチ素子アレイ72は、ほぼ平行となるように並べて配置されている。
【0040】
次に、発光チップCにおける各素子の電気的な接続について説明する。
まず、各転送サイリスタT1〜T256のアノード端子は、発光チップCを構成する基板を介してGND端子(図示せず)に接続されている。なお、このGND端子は接地される。
【0041】
また、奇数番目の転送サイリスタT1、T3、…、T255のカソード端子は、転送電流制限抵抗R1Aを介してφ1端子に接続されている。このφ1端子には、第1転送信号φ1が供給される。
一方、偶数番目の転送サイリスタT2、T4、…、T256のカソード端子は、転送電流制限抵抗R2Aを介してφ2端子に接続されている。このφ2端子には、第2転送信号φ2が供給される。
【0042】
また、各転送サイリスタT1〜T256のゲート端子は、それぞれに対応して設けられた抵抗R1〜R255を介して、Vga端子に接続されている。このVga端子には、電源電圧Vga(−5.0V)が供給される。
さらに、各転送サイリスタT1〜T256のゲート端子は、対応する同番号の発光サイリスタL1〜L256のゲート端子に、1対1でそれぞれ接続されている。なお、以下の説明においては、各転送サイリスタT1〜T256のゲート端子と対応する同番号の発光サイリスタL1〜L256のゲート端子との接続点を、ゲート端子G1〜G256と呼ぶことにする。
【0043】
また、各ゲート端子G1〜G255には、それぞれ接続ダイオードD1〜D255のアノード端子が接続されており、これら接続ダイオードD1〜D255のカソード端子は、それぞれに隣接する次段の転送サイリスタT2〜T256のゲート端子G2〜G256に接続されている。
これに対し、スタートダイオードDsのアノード端子は、偶数番目の転送サイリスタT2、T4、…、T256のカソード端子と同様に、転送電流制限抵抗R2Aを介してφ2端子に接続されており、このスタートダイオードDsのカソード端子は、転送サイリスタT1のゲート端子G1に接続されている。
また、各発光サイリスタL1〜L256のアノード端子は、各転送サイリスタT1〜T256のアノード端子と同様、発光チップCを構成する基板を介してGND端子(図示せず)に接続されている。
さらに、各発光サイリスタL1〜L256のカソード端子は、発光電流制限抵抗RIDを介してφI端子に接続されている。このφI端子には、発光信号φIが供給される。
【0044】
図6は、発光チップアレイ61の製造方法について説明するための図である。
図6(a)に示すように、まず、中間部材64を準備する。そして、本実施形態では、中間部材64を第1の温度(本実施形態では約150℃)になるまで加熱する。
そして、図6(b)に示すように、加熱された中間部材64の上に導電性接着剤Pを塗布する。なお、導電性接着剤Pは、発光チップCを取り付ける領域に塗布しておく。
その後、中間部材64の温度を第1の温度に保ちながら、図6(c)に示すように、中間部材64に塗布された導電性接着剤P上に発光チップCを載せる。
次に、図6(d)に示すように、発光チップCが載せられた中間部材64と、回路基板62とを貼り合わせる。このとき、回路基板62と中間部材64とを加熱しながら圧力を加えるいわゆる熱圧着により回路基板62と中間部材64とを接合する。このときの加熱温度は、第1の温度より高い第2の温度(本実施形態では約180℃)である。
そして、加熱を止めることで発光チップアレイ61全体が冷却すると、導電性接着剤Pが硬化し発光チップCと中間部材64とが接合する。なお、熱硬化性の導電性接着剤Pを用いる場合には、加熱を継続することによって導電性接着剤Pが硬化し、発光チップCと中間部材64とが接合する。以上のようにして、発光チップアレイ61が完成する。
【0045】
上述のように、発光チップアレイ61の製造工程において、回路基板62及び発光チップCが加熱された状態にて発光チップCが回路基板62に実装される。このとき、回路基板62は熱により膨張した状態にあり、その後冷却すると、回路基板62は加熱時の状態と比較して収縮する。これに対し、本実施形態においては、回路基板62と発光チップCとの間には中間部材64が設けられているため発光チップCの反りが抑制される。
【0046】
図7は、発光チップアレイ61の製造方法について他の例を説明するための図である。
図7(a)に示すように、まず、回路基板62と中間部材64とを第2の温度(本実施形態では約180℃)になるまで加熱する。
そして、図7(b)に示すように、回路基板62と中間部材64とを押しつけるように圧力を加えるいわゆる熱圧着により、回路基板62に中間部材64を接合する。
その後、加熱を止めて、回路基板62及び中間部材64が第2の温度より低い第1の温度(本実施形態では約150℃)になった段階で、図7(c)に示すように、中間部材64上に導電性接着剤Pを塗布する。
そして、図7(d)に示すように、導電性接着剤Pの上に発光チップCを載せる。
その後、発光チップアレイ61全体が冷却すると、導電性接着剤Pが硬化し発光チップCと中間部材64とが接合する。なお、熱硬化性の導電性接着剤Pを用いる場合には、さらに加熱を継続することによって導電性接着剤Pが硬化し、発光チップCと中間部材64とが接合する。
【0047】
また、図7に示す例での製造方法では、図6に示す例と比較して、発光チップCを実装する段階での温度が低い(本実施形態では第1の温度)。従って、この製造方法の例では、図6を参照しながら説明した発光チップアレイ61の製造方法の例と比較して、発光チップCに生じ得る反りをさらに抑制している。
【0048】
上記の手順にて発光チップアレイ61を製造する場合においても、回路基板62及び発光チップCが加熱された状態にて発光チップCが回路基板62に実装される。このとき、回路基板62は熱により膨張した状態にあり、その後冷却すると、回路基板62は加熱時の状態と比較して収縮する。これに対し、本実施形態においては、回路基板62と発光チップCとの間には中間部材64が設けられているため発光チップCの反りが抑制される。
【0049】
次に、LPH14の露光動作について説明する。
制御部20は、各画像形成ユニット11を構成する各LPH14の信号発生回路(不図示)に対し、ビデオデータVdataを送る。そして、各LPH14に設けられた信号発生回路では、入力されてくる制御信号等に基づいて作成したスタート信号φS、第1転送信号φ1および第2転送信号φ2を、発光部を構成する60個の発光チップC(C1〜C60)に出力する。また、信号発生回路では、入力されてくるビデオデータVdataに基づいて作成した、主走査方向1ライン分に対応する60個の発光信号φIを、発光部を構成する60個の発光チップC(C1〜C60)に出力する。そして、各LPH14において、各発光チップC1〜C60が、それぞれに入力される各発光信号に応じて、搭載する発光サイリスタL1〜L256を、それぞれ発光/非発光に設定することにより、感光体ドラム12を選択的に露光する。
【0050】
また、LPH14における放熱動作について説明する。
上述のような露光動作に伴って、LPH14における発光チップCに設けられた発光サイリスタや転送サイリスタ等は発熱する。このとき、各発光チップCにおいて発生した熱は、中間部材64へと伝達される。そして、中間部材64に伝わった熱は、例えば空気中へと放出される。
本実施形態のLPH14では、複数の発光サイリスタ(L1〜L256)及び複数の転送サイリスタ(T1〜T256)等を有する所謂自己走査型の発光チップCを例に説明を行った。このように発光チップCを自己走査型のチップとして構成した場合、例えば光ダイオードと、各発光ダイオードの導通の有無を切り換える複数のスイッチとを備えるものと比較して、設けられるサイリスタ等の素子の数が多くなる。
ここで、本実施形態の発光チップアレイ61においては、発光チップCと回路基板62との間に中間部材64を設けている。そして、本実施形態では、中間部材64の材料として金属を用いることで、発光チップCが回路基板62に導電性接着剤Pのみを介して実装されている場合と比較して放熱効率を高めている。
【0051】
図8は、中間部材について他の例について説明するための図である。
上記までの説明においては、回路基板62と発光チップCとの間に中間部材64が単数枚挟み込まれている場合(図4参照)を例に用いたが、発光チップCと回路基板62との間に複数枚の中間部材を挟み込む構成としても構わない。
【0052】
図8に示す発光チップアレイ61の例では、発光チップCと回路基板62との間に、第1部材の一例としての第1中間部材641及び第2部材の一例としての第2中間部材642が積層されて挟み込まれている。そして、回路基板62側に第1中間部材641を、発光チップC側に第2中間部材642を設けている。第1中間部材641及び第2中間部材642の熱膨張率は、発光チップCの基板より大きく、回路基板62の基材より小さいものとしている。
また、本実施形態において、回路基板62の基材(本実施形態ではガラスエポキシ)の熱膨張率は、発光チップCの基板(本実施形態ではGaAs)と比較して大きくなっている。そこで、第1中間部材641及び第2中間部材642についても、回路基板62側に設けられる第1中間部材641の熱膨張率が、発光チップC側に設けられる第2中間部材642と比較して大きくなるように設定している。即ち、各部材は、回路基板62の基材、第1中間部材641、第2中間部材642、発光チップCの基板の順に熱膨張率が小さくなるように並べられている。
【0053】
このように構成することにより、回路基板62の基材と第1中間部材641との熱膨張率の差、第1中間部材641と第2中間部材642との熱膨張率の差、第2中間部材642と発光チップCの基板との熱膨張率の差は、中間部材64を1枚とする場合の各部材間の熱膨張率の差と比較して、さらに小さくなる。このため、各部材間において、熱膨張率の差によって生じる力が小さくなる。こうすることで、図8を参照しながら説明した例では、発光チップCの反りをさらに抑制している。
【0054】
本実施形態では、記録素子として発光ダイオード(本実施形態では発光サイリスタ)を用いたLPH14を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば液晶シャッタや有機EL素子等の点灯素子を用いたプリントヘッドにも適用することができる。また、他にも、例えば記録素子としてのインク吐出素子を用いたインクジェット用のプリントヘッドにも適用することができる。
【符号の説明】
【0055】
1…画像形成装置、10…画像形成プロセス部、12…感光体ドラム、14…LEDプリントヘッド(LPH)、61…発光チップアレイ、62…回路基板、64…中間部材、65…ロッドレンズアレイ、C…発光チップ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子とを有する記録素子チップと、
基材と、当該基材に形成される配線層とを備えた配線板と、
前記記録素子チップと前記配線板との間に設けられ、熱膨張率が当該記録素子チップの基板より大きく、当該配線板の基材より小さい中間部材と
を備えたプリントヘッド。
【請求項2】
前記記録素子チップは、前記中間部材に複数並べて配置されることを特徴とする請求項1に記載のプリントヘッド。
【請求項3】
前記記録素子は、光を照射する発光ダイオードであり、前記中間部材は、金属からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリントヘッド。
【請求項4】
前記記録素子チップの基板はGaAsであり、
前記配線板の基材はガラスエポキシであり、
前記中間部材は、Ni、Au、Fe、Cu、Al、Ag、Ptの何れか、又はこれらの金属の何れかを含む合金からなる
ことを特徴とする請求項3に記載のプリントヘッド。
【請求項5】
前記中間部材は、積層された複数の部材から構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプリントヘッド。
【請求項6】
前記中間部材は、第1部材と、当該第1部材よりも熱膨張率が小さい第2部材とを備え、
前記配線板、前記第1部材、前記第2部材、前記記録素子チップの順に配置されることを特徴とする請求項5に記載のプリントヘッド。
【請求項7】
基板と、当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子とを有する記録素子チップと、
基材と、当該基材に形成される配線層とを備えた配線板と、
板状の金属であって、前記記録素子チップと前記配線板との間に設けられる金属板と
を備えたプリントヘッド。
【請求項8】
前記金属板は、前記配線板が収縮した際に、変形することなく当該配線板の収縮に抗することができる程度の厚みを有していることを特徴とする請求項7に記載のプリントヘッド。
【請求項9】
前記金属板は、Ni、Au、Fe、Cu、Al、Ag、Ptの何れか、又はこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項7又は8に記載のプリントヘッド。
【請求項10】
前記記録素子チップは、複数の発光サイリスタと、複数の転送サイリスタとを含む自己走査型のチップであることを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項11】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
基板及び当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の発光素子を有する発光素子チップと、基材及び当該基材に形成される配線層を備えた配線板と、当該発光素子チップと当該配線板との間に設けられ、熱膨張率が当該発光素子チップの基板より大きく、当該配線板の基材より小さい中間部材とを有し、前記帯電装置にて帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像して画像を形成する現像装置と、
前記像保持体に形成された画像を記録材に転写する転写装置と
を備える画像形成装置。
【請求項12】
基材及び当該基材に形成される配線層を備えた配線板に、当該配線板の基材よりも熱膨張率が小さい金属板を、当該配線板と当該金属板とを加熱しながら接合する接合工程と、
前記配線板に接合する当該金属板上に、基板及び当該基板に主走査方向に一列に配列される複数の記録素子を有する記録素子チップを加熱しながら実装する実装工程と
を備えるプリントヘッド製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−201748(P2010−201748A)
【公開日】平成22年9月16日(2010.9.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−48838(P2009−48838)
【出願日】平成21年3月3日(2009.3.3)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】