説明

LED基板装置およびLEDプリントヘッド

【課題】製造工程における加熱冷却の繰り返しによる基板の平面度が悪化(歪む、反る、曲がる)しないLEDプリントヘッド用LED基板装置を提供する。
【解決手段】表面にベタパターンが形成され、裏面11に同一の幅の配線パターン(161〜167)が形成された長尺なベアボード9と、ベタパターン上に、直線状または千鳥状に固定されたLEDアレイチップとを備えたLED基板装置5において、配線パターン(161〜167)は、3本以上の組に分けられ、組内でベアボード9の短手方向に等間隔に並べられており、表面に形成されたベタパターンに対応する裏面のエリア18の配線パターンがない部分に、延長パターン21がベアボード9の長手方向に沿って形成され、延長パターン21の幅は、配線パターン(161〜167)の幅と同一であり、延長パターン21は、ベアボード9の短手方向に配線パターンの間隔と同一の間隔で形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられるLED基板装置およびLEDプリントヘッドに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、画像形成装置の感光体ドラム等の静電潜像担持体に画像の静電潜像を形成するために、LEDアレイチップとレンズアレイを主要な構成要素とするLEDプリントヘッドが用いられている。
【0003】
このLEDプリントヘッドは、複数の発光ダイオード(LED)を有するLEDアレイチップを実装(固定)した長尺なLED基板装置と、このLED基板装置を固定した長尺なハウジングと、LEDアレイチップと対向してハウジングに固定した長尺なレンズアレイとを有するものがある(例えば、特許文献1〜4参照)。
【0004】
そして、LEDプリントヘッドは、感光体ドラムの表面に精度良く静電潜像を形成ために、結像点のバラツキをできるだけ少なくする必要がある。
ここで、結像点とは、LEDアレイチップの複数のLED(発光点)から出射した光がレンズアレイを通って収束した点(焦点)をいう。
【0005】
この結像点のバラツキを小さくするために一般的に採用される手段は、LED基板装置を固定するハウジングの平面度および真直度を高精度にし、この高精度を長期に亘り維持することである。このため、特許文献1および特許文献2に記載されたLEDプリントヘッドは、ハウジングと剛体を一体成形している。また、特許文献3および4に記載されたLEDプリントヘッドは、ハウジングの光軸方向の高さを高くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−289843号公報
【特許文献2】特開2005−193638号公報
【特許文献3】特開2000−141744号公報
【特許文献4】特開平11−266037号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、前記した先行技術は、LED基板装置の平面度が悪いことを前提にしたものであり、LED基板装置の平面度の悪さ自体を改善するものではなかった。
【0008】
この点についてさらに詳述する。
LED基板装置に用いられるベアボードは、コスト面の制約、生産性等から汎用的なガラスエポキシ基材(例えば、FR−4)を用いたプリント基板を採用することが一般的である。ここで、ガラスエポキシ基材とは、ガラス布基材エポキシ樹脂に、銅箔を貼り付けた構造のものをいう。
【0009】
LED基板装置は、かかるベアボードにLEDアレイチップ等が実装して製造されるが、その際に、加熱冷却が繰り返される。例えば、LEDアレイチップを搭載し、銀ペーストを硬化させる際のキュア工程で110℃、90分、ドライバ等の電子部品の搭載工程で250℃、5秒等である。
【0010】
このように、LED基板装置の製造工程において、加熱冷却が繰り返されることにより、LED基板装置の平面度が悪化(歪む、反る、曲がる)する。この原因は、ベアボードを構成するガラスエポキシ基材と、このガラスエポキシ基材に貼り付けられている銅箔の熱膨張特性、収縮特性の違いよるものである。
【0011】
LED基板装置の平面度が悪いと、LEDアレイチップの光軸のズレの原因となり、LEDプリントヘッドの印字品質上、重大な問題となる。また、LEDアレイチップ搭載後のワイヤー接続(ワイヤーボンディング)工程等での歩留まりを著しく劣化させることにもなる。
【0012】
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、配線パターンが形成されていないエリアに配線パターンを延長した延長パターンを設けるという簡単な構成により、LED基板装置の加熱冷却による平面度への悪影響を排除し、LED基板装置、ひいてはLEDプリントヘッドのコストダウンと歩留まり向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
(第1発明)
第1発明に係るLED基板装置は、表面においてベタパターンが長手方向に沿って形成され、裏面において同一の幅寸法の複数の配線パターンが主に長手方向に沿って形成された長尺なベアボードと、このベタパターン上に、直線状または千鳥状に固定された複数のLEDアレイチップと、を備えたLED基板装置に関するものである。
【0014】
ここで、ベタパターンとは、一般のプリント配線基板における電源パターン、グランドパターン等で用いられる面積の広い銅箔等の部分を示すものではなく、LEDアレイチップが直線状または千鳥状に実装される直線状の面積の広い銅箔等の部分をいう。
【0015】
ベアボードの表面に形成された複数の配線パターンは、3本以上の複数の組に分けられ、この組内で主にベアボードの短手方向に等間隔に並べられたものである。そして、少なくとも、ベアボードの表面に形成されたベタパターンに対応する裏面のエリアにおける配線パターンが形成されていない部分に、配線パターンが延長された延長パターンが主にベアボードの長手方向に沿って形成されたものである。さらに、この延長パターンの幅寸法は、配線パターンの幅寸法と同一であり、この延長パターンは、ベアボードの短手方向において配線パターンの間隔と同一の間隔で形成されたものである。
【0016】
ここで、配線パターンとは、ベアボード上に実装(固定)されたLEDアレイチップ、IC(集積回路)等の電子部品と、当該ベアボートおよび/または他のベアボード等に実装(固定)された電子部品を電気的に接続するパターンをいう。すなわち、LED基板装置に関して言えば、LEDアレイチップのオン(発光)/オフ(非発光)動作に直接関与するパターンのことである。
また、延長パターンとは、配線パターンを延長したものをいう。
尚、前記した配線パターンおよびベタパターンは、銅箔等の同じ材質で構成されていることが望ましい。
【0017】
LED基板装置の表面に形成されたベタパターンは、LEDアレイチップが実装されるため、LED基板装置においては最も重要な部分であり、ベタパターンの平面度は高精度に保たれなければならない。
【0018】
前記した構成により、少なくともベタパターンに対応する裏面のエリアの配線パターンの密度(配線パターンのレイアウト)を略均一化できるため、LED基板装置のLEDアレイチップが実装される特に重要な部分は、LED基板装置の製造工程での加熱冷却による平面度の悪化を抑制できる(高い平面度を維持できる)。また、延長パターンをLED基板装置の裏面の略全域(略全面)に設けることにより、LED基板装置全体の高い平面度を維持することができる。
【0019】
(第2発明)
第2発明に係るLED基板装置は、第1発明において、配線パターンの幅寸法と、配線パターンの間隔を同一にしたものである。
【0020】
かかる構成により、配線パターンおよび延長パターンの密度(レイアウト)を第1発明よりも均一化できるので、前記した第1発明の効果をさらに向上させることができる。つまり、少なくとも表面のベタパターンに対応する裏面のエリアにおける配線パターンおよび延長パターンの構成が一定パターンの繰り返しになるため、LED基板装置の製造工程での加熱冷却による、LED基板装置の平面度の悪化をさらに抑制できる。
【0021】
(第3発明)
第3発明に係るLEDプリントヘッドは、複数のロッドレンズを整列配置したレンズアレイと、このレンズアレイを固定したハウジングと、このレンズアレイの一方のレンズ面とLEDアレイチップが対向するように、ハウジングに固定した第1発明または第2発明のLED基板装置とを備えたものである。
【0022】
かかる構成により、LED基板装置の平面度が高いので、結像点のバラツキが非常に小さいLEDプリントヘッドを提供できる。
【発明の効果】
【0023】
本発明により、製造工程において加熱冷却されても高い平面度を維持できるLED基板装置を提供できる。また、このLED基板装置の平面度が高いので、結像点のバラツキが非常に小さいLEDプリントヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】LEDプリントヘッドの平面図(実施例1)
【図2】LEDプリントヘッドの斜視図(実施例1)
【図3】LEDプリントヘッドの断面図(実施例1)
【図4】LED基板装置の平面図(実施例1)
【図5】LED基板装置の表面の斜視図(実施例1)
【図6】LED基板装置の裏面の斜視図(実施例1)
【図7】LED基板装置の裏面の平面図(実施例1)
【図8】LED基板装置の裏面の平面図(実施例2)
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
尚、各実施例で用いられる図面において配線パターンおよび延長パターンが太く図示されているが、これは説明を分かりやすくするためであり、実際には数百〜数十ミクロンの幅寸法である。
【実施例1】
【0026】
本発明に係る第1実施例を、図1乃至図7を用いて説明する。
(LEDプリントヘッド)
図1〜3に示すように、本発明に係るLEDプリントヘッド1は、複数のロッドレンズ6を整列配置したレンズアレイ3を接着剤等で固定したハウジング2と、このレンズアレイ3の一方のレンズ面とLEDアレイチップ4が対向するように、ハウジング2に接着剤等で固定した後述するLED基板装置5とを有する。
【0027】
このLEDプリントヘッド1は、図3に示すように、LED基板装置5の表面10に実装(固定)されたLEDアレイチップ4の発光点(LED)を発光させた場合に、発光点から、出射した光がレンズアレイ3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、LED発光面からレンズアレイ3の下面(一方のレンズ面)までの距離Lと、レンズアレイ4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4の高さTとの和であり、TC=T+2Lという関係が成り立つ。
【0028】
また、後述するように、LED基板装置の平面度が高く、LEDアレイチップのオン/オフ動作による温度変化の繰り返しによってもLED基板装置の高い平面度を維持できるので、本発明に係るLEDプリントヘッドは、図1および図2に示すように、LED基板装置の裏面に剛性板等が不要である。つまり、LEDプリントヘッドの構成部品が少なく、結像点のバラツキが少ない、安価かつ高精度なLEDプリントヘッドを提供できる。
【0029】
尚、図1〜3においては、LEDプリントヘッドを千鳥状に固定したものを示したが、直線状に固定したものであっても良く、この場合であっても前記した効果を得ることができる。
【0030】
(LED基板装置)
本発明に係るLED基板装置5を図3乃至図7に示す。図5は、図4における二点鎖線で囲った一端部分Wを拡大した斜視図である。図7は当該部分Wの裏面の平面図であり、図6は、当該部分Wの裏面を一般的な手法によりアートワーク設計した場合の斜視図(延長パターン無し)である。図6は、図7を説明するために図示したものである。また、以下の説明は、図4における一端部分Wについてのみの説明である。当該一端部分W以外の部分の説明は、当該一端部分Wから他端に至るまでLEDアレイチップ4が直線状または千鳥状に連続して固定される略同一構成の繰り返しであるため、省略する。
【0031】
図5に示すように、LED基板装置5は、表面10において所定の幅の銅からなるベタパターン8が長手方向(Y方向)に沿って形成され、裏面11において同一の幅寸法Aの複数の配線パターン16が主に長手方向(Y方向)に沿って形成された長尺なベアボード9を備えている。そして、ベタパターン8の表面に、千鳥状に複数のLEDアレイチップ4が固定されている。
【0032】
尚、図4および5においてはLEDアレイチップ4が千鳥状に固定されたものを示したが、LEDアレイチップ4は、直線状に固定されていても良い。また、ベタパターン8の幅(X方向)は、LEDアレイチップが直線状または千鳥状に固定することができる幅であれば良い。
【0033】
LEDアレイチップ4の表面には図示しない発光点(LED)が直線状に形成されており、複数のパッド13も形成されている。この複数のパッド13と、ベアボードの表面に形成された複数のパッド14は、ワイヤー12で接続されている。尚、図5においては、パッド13および14は、説明を簡単にするため1つのみ図示した。
【0034】
図6に示すように、一般的な手法に基づいてアートワーク設計した場合、ベアボード9の裏面11には、銅からなる複数の配線パターン16(161〜167)が、主にベアボード9の長手方向に沿って形成される。
ここで、「配線パターン16が主に長手方向に沿って形成されている」とは、配線パターン16の大部分(配線パターン16の全長の大半)が長手方向(Y方向)に沿って形成されていることをいう。より具体的には、例えば、図6におけるIC(集積回路)19に接続する等の一部の短手方向(X方向)の配線パターン16等を除く長手方向(Y方向)に沿った配線パターン16が大半を占めることである。
【0035】
これらの配線パターン16は、配線パターン161、162、163および164の第1組と、配線パターン165、166および167の第2組の2つの組(配線パターン束)に分けられる。そして、配線パターン16は、各組内でベアボード9の短手方向(X方向)に等しい間隔Bで並べられる。
【0036】
すなわち、第1組の配線パターン161〜164の幅寸法はそれぞれAであり、配線パターン161と162の間隔および配線パターン162と163の間隔および配線パターン163と164の間隔はBである。また、第2組の配線パターン165、166および167の幅寸法はそれぞれAであり、配線パターン165と166の間隔はBであり、配線パターン166と167の間隔もBである。
【0037】
本発明においては、図6に示すように、ベアボード9の裏面11においては、少なくとも、ベアボード9の表面10に形成されたベタパターン8に対応するエリア18(二点鎖線で囲った部分)における配線パターン16が形成されていないエリア(部分)20に、図7に示すように、複数の延長パターン21が主にベアボード9の長手方向(Y方向)に沿って形成されたものである。
ここで、「表面10に形成されたベタパターン8に対応する裏面11のエリア18」とは、表面10に形成されたベタパターン8を裏面11から透かして見たときに裏面11に占める部分をいう。
【0038】
図6と図7を比較すると分かるように、図6におけるエリア20に、配線パターン163の一部を延長した延長パターン21が形成され、かつ、配線パターン165の一部を延長した延長パターン21が形成されている。
これらの延長パターン21は、主にベアボード9の長手方向(Y方向)に沿って形成されている。
【0039】
そして、図7に示すように、裏面11に形成された各延長パターン21のそれぞれの幅寸法Cは、配線パターン16の幅寸法Aと同一である。また、ぞれぞれの延長パターン21の間隔Dは、ベアボード9の短手方向(X方向)において配線パターン16の間隔Bと同一である。
本実施例1においては、幅寸法C=幅寸法A=150ミクロン、間隔D=間隔B=100ミクロンとした。
【0040】
かかる構成により、ベアボード9の表面10に形成されたベタパターン8に対応する裏面11のエリア18は、配線パターン16および延長パターン21の密度をほぼ均一にできる、すなわち所定のパターンがあり/なしの一定の繰り返しとなるので、LED基板装置5の製造工程において加熱冷却が繰り返されてもLED基板装置5におけるベタパターン8が反る等してベタパターン8の平面度が悪化することが無い(当初の高い平面度を維持できる)。
【0041】
また、ベタパターン8に固定された複数のLEDアレイチップ4のオン/オフ動作によりLED基板装置5の加熱冷却が繰り返されても、ベタパターン8の当初の高い平面度を維持できる。
【0042】
このため、表面10に形成されたベタパターン8に固定されたLEDアレイチップ4の光軸がずれることが無いので、かかるLED基板装置5を前記したLEDプリントヘッド1に使用した場合、LEDアレイチップ4の複数の発光点から出射した光がレンズアレイ3を通過して形成された複数の結像点が形成する結像ラインは、高い精度で直線性を保つことができる。つまり、かかるLEDプリントヘッド1を用いた画像形成装置は、感光体ドラムの表面に高精度な静電潜像を形成することができ、記録紙等に高精度な画像を形成することができる。
【実施例2】
【0043】
本発明に係る第2実施例を、図8を用いて説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、実施例1との違いについてのみ説明する。
【0044】
本実施例2は、実施例1の図7におけるエリア18以外の部分についても延長パターン21を設けた点が実施例1と相違する。
つまり、図8に示すように、図7における配線パターン161および167についても、延長パターン21を設けたものである。
【0045】
かかる構成の場合、ベアボード9の裏面全体において配線パターン16および延長パターン21からなるパターンの密度をほぼ均一にできるので、前記した実施例1の効果をさらに向上させることができる。
【0046】
つまり、表面10におけるベタパターン8が形成された部分および裏面11における対応する部分18以外の部分においても、繰り返される加熱冷却に対してLED基板装置5全体の高い平面度を維持することができる。
【実施例3】
【0047】
本実施例3の実施例1との相違点は、配線パターンの幅寸法と、配線パターンの間隔を同一としたものである。
これを、図7を用いてさらに詳述する。すなわち、裏面11に形成された複数の延長パターン21のそれぞれの幅寸法Cは配線パターン16の幅寸法Aと同一であり、ぞれぞれの延長パターン21の間隔Dはベアボード9の短手方向(X方向)において配線パターン16の間隔Bと同一である。さらに、本実施例3においては、配線パターンの幅寸法Cと、配線パターンの間隔Bを同一にしたのであるから、幅寸法A=幅寸法C=間隔B=間隔D=100ミクロンとなる。
【0048】
かかる構成により、配線パターン16および延長パターン21の密度を実施例1の場合よりも均一化できるので、前記した実施例1の効果をさらに向上させることができる。つまり、少なくとも表面10のベタパターン8に対応する裏面のエリア18における配線パターン16および延長パターン21の構成が一定パターンの繰り返しになるため、LED基板装置5の製造工程での加熱冷却による、LED基板装置5の平面度の悪化をさらに抑制できる。
【0049】
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。
【0050】
前記した実施例においては、配線パターン16の幅寸法Aを100ミクロンにしたものを示したが、75ミクロンであっても50ミクロンであっても良い。さらに、実施例6において、幅寸法A=幅寸法C=間隔B=間隔Dが75ミクロンであっても、50ミクロンであっても良い。
【0051】
また、前記した実施例においては、配線パターン16の組の内、内側の配線パターン163、164および165と、外側の配線パターン161および167に延長パターン21を設けたものを示したが、これに限るものではなく、各組の内側に形成された配線パターン162および166についても延長パターン21を設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明は、複写機、プリンタ等で用いられるLEDプリントヘッド、およびLEDプリントヘッドに用いられるLED基板装置に適用される。
【符号の説明】
【0053】
1 LEDプリントヘッド
2 ハウジング
3 レンズアレイ
4 LEDアレイチップ
5 LED基板装置
6 ロッドレンズ
8 ベタパターン
9 ベアボード
10 表面
11 裏面
16 配線パターン
17 テストパッド
21 延長パターン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面においてベタパターンが長手方向に沿って形成され、裏面において同一の幅寸法の複数の配線パターンが主に長手方向に沿って形成された長尺なベアボードと、
該ベタパターン上に、直線状または千鳥状に固定された複数のLEDアレイチップと、を備えたLED基板装置であって、
前記複数の配線パターンは、3本以上の複数の組に分けられ、該組内で主に前記ベアボードの短手方向に等間隔に並べられており、
少なくとも、前記表面に形成された前記ベタパターンに対応する前記裏面のエリアにおける前記配線パターンが形成されていない部分に、前記配線パターンが延長された延長パターンが主に前記ベアボードの長手方向に沿って形成され、
該延長パターンの幅寸法は、前記配線パターンの幅寸法と同一であり、
該延長パターンは、前記ベアボードの短手方向において前記配線パターンの間隔と同一の間隔で形成されたことを特徴とするLED基板装置
【請求項2】
前記配線パターンの幅寸法と前記配線パターンの間隔が同一である請求項1に記載のLED基板装置
【請求項3】
複数のロッドレンズを整列配置したレンズアレイと、
該レンズアレイを固定したハウジングと、
該レンズアレイの一方のレンズ面と前記LEDアレイチップが対向するように、前記ハウジングに固定した請求項1または請求項2に記載のLED基板装置と、を備えたLEDプリントヘッド

【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2010−177306(P2010−177306A)
【公開日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−16121(P2009−16121)
【出願日】平成21年1月28日(2009.1.28)
【出願人】(000251288)鈴鹿富士ゼロックス株式会社 (156)
【Fターム(参考)】