(57)【要約】    【課題】  簡素な構成で漏れ光を排除して露光品質を向上させることが可能な露光ヘッドを提供すること。    【解決手段】  画像形成装置に用いられる露光ヘッドであって、所定の配線パターンを有する配線基板(5)と、複数の発光素子(3)を有し、当該各発光素子の発光部が一方面側に配置されており、当該発光部を前記配線基板の一方面と対向させるようにして当該配線基板にフェイスダウン実装される発光素子チップ(2)と、前記発光部のそれぞれが一方の開口に配置され、当該発光部のそれぞれから出射する光が他方の開口から外部へ放出されるように、前記配線基板を貫通して設けられる複数の導光穴(8)と、前記配線基板の前記配線パターンが形成される面上であって、前記複数の導光穴のそれぞれの周辺に設けられ、前記複数の導光穴から漏れる光を遮蔽する遮光膜(10b,10c,10d,10e)と、を備える。【選択図】    図４
2006159492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において感光体に潜像を形成するために用いられる露光ヘッドであって、
所定の配線パターンを有する配線基板と、
複数の発光素子を有し、当該各発光素子の発光部が一方面側に配置されており、当該発光部を前記配線基板の一方面と対向させるようにして当該配線基板にフェイスダウン実装される発光素子チップと、
前記発光部のそれぞれが一方の開口に配置され、当該発光部のそれぞれから出射する光が他方の開口から外部へ放出されるように、前記配線基板を貫通して設けられる複数の導光穴と、
前記配線基板の前記配線パターンが形成される面上であって、前記複数の導光穴のそれぞれの周辺に設けられ、前記複数の導光穴から漏れる光を遮蔽する遮光膜と、
を備える、露光ヘッド。
【請求項２】
前記配線基板は、前記配線パターンを含む配線層を複数備えており、当該複数の配線層のそれぞれに前記遮光膜が設けられる、請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記遮光膜は、前記配線パターンと同一の材料により形成される、請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
前記複数の導光穴のそれぞれの前記他方の開口を塞ぐように配置される複数の集光レンズを更に備える、請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項５】
前記配線基板を構成する母材が遮光性及び／又は光吸収性を有する材料からなる、請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の露光ヘッドを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機など画像形成装置において用いられる露光ヘッド等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の露光ヘッドとして、特開２００１−１５０７２４号公報（特許文献１）に開示されるものが知られている。当該文献に記載の露光ヘッド（光プリンタヘッド）は、複数の光ファイバを含むファイバ光学プレートを面発光レーザアレイのレーザ光出射面に対向して設置し、レーザ光が光ファイバ中を通って外部へ導かれるように構成されている。かかる構成により、隣接する光ファイバの一方から漏れたレーザ光が他方へ混入することを回避し、露光品質を向上させることができる。
【０００３】
しかし、上述した従来の露光ヘッドは、多数のレーザ光出射面に対応した多数の光ファイバを含むファイバ光学プレートを必要とするため、装置構成が複雑となる。このため、露光ヘッド全体の小型化やコスト削減が難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５０７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、簡素な構成で漏れ光を排除して露光品質を向上させることが可能な露光ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様の本発明は、画像形成装置において感光体に潜像を形成するために用いられる露光ヘッドであって、所定の配線パターンを有する配線基板と、複数の発光素子を有し、当該各発光素子の発光部が一方面側に配置されており、当該発光部を上記配線基板の一方面と対向させるようにして当該配線基板にフェイスダウン実装される発光素子チップと、上記発光部のそれぞれが一方の開口に配置され、当該発光部のそれぞれから出射する光が他方の開口から外部へ放出されるように、上記配線基板を貫通して設けられる複数の導光穴と、上記配線基板の上記配線パターンが形成される面上であって、上記複数の導光穴のそれぞれの周辺に設けられ、上記複数の導光穴から漏れる光を遮蔽する遮光膜と、を備える露光ヘッドである。
【０００７】
かかる構成によれば、導光穴の中を通る光を外部へ放出し、導光穴から外れて進行する漏れ光については遮光膜によって遮断し、外部へ放出されることがない。したがって、簡素な構成で漏れ光を排除して高品質な露光を可能とする露光ヘッドを実現することができる。
【０００８】
好ましくは、上記配線基板は、上記配線パターンを含む配線層を複数備えており、当該複数の配線層のそれぞれに上記遮光膜が設けられる。
【０００９】
複数層に渡って遮光膜を設けることにより、遮光性をより高めることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記遮光膜は、上記配線パターンと同一の材料により形成される。
【００１１】
これにより、配線パターンの形成時に合わせて遮光膜を形成できるので、本発明にかかる露光ヘッドの製造がより容易になる。
【００１２】
好ましくは、上記複数の導光穴のそれぞれの上記他方の開口を塞ぐように配置される複数の集光レンズを更に備える。
【００１３】
これにより、導光穴を通ってきた光を集光して光利用効率を向上させつつ、各発光素子の発光部の露出を回避することが可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記配線基板を構成する母材が遮光性及び／又は光吸収性を有する材料からなる。
【００１５】
これにより、配線基板自体による光遮断効果を併用し、遮光性を更に高めることが可能となる。
【００１６】
第２の態様の本発明は、第１の態様の本発明にかかる露光ヘッドを備えて構成される画像形成装置である。
【００１７】
これにより、小型かつ簡素な構成の露光ヘッドを用いて、画質（印字品質）の良好な画像形成装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した一実施形態の露光ヘッドの概略構成を説明する平面図である。図２は、図１に示すＡ部の拡大図である。図３は、図２に示すIII−III線方向の断面図である。
【００２０】
本実施形態の露光ヘッド１は、電子写真方式のプリンタ或いは複写機等の画像形成装置において、感光体を露光し、感光体上に潜像を形成するために用いられるものである。この露光ヘッド１は、一端側にヘッド入力コネクタ６７が取り付けられており、当該ヘッド入力コネクタ６７を介して外部から印刷データ及び電源の供給を受ける。ヘッド入力コネクタ６７は、印刷データを受信するためのデータ入力ラインと、電源供給を受けるための電源入力ラインとを含んで構成されている。
【００２１】
ＬＥＤアレイ１２は、主走査方向の１ライン分に対応する複数のＬＥＤ素子（発光素子）３を含んでおり、露光ヘッド１の長手方向に沿って延在する。各ＬＥＤ素子３は、図２に示すように２列構成となっており、一方の列と他方の列とが半ピッチずれた千鳥状に配置されている。
【００２２】
ＬＥＤアレイチップ（発光素子チップ）２は、その一方面側に複数のＬＥＤ素子３を備えており、各ＬＥＤ素子３の発光部が一方面側に配置されている。図示のように、ＬＥＤアレイチップ２は、各ＬＥＤ素子３の発光部を配線基板５の一方面と対向させるようにして当該配線基板５にフェイスダウン実装されている。このＬＥＤアレイチップ２は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）基板の上にガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）を成長させたものを母材として使用し、ガリウム砒素リン層へ亜鉛（Ｚｎ）を拡散することにより各ＬＥＤ素子３が形成されている。このＬＥＤアレイチップ２は、一方面側には複数の電極パッドが設けられており、当該電極パッドを介して配線基板５へフェイスダウンボンディングされている。また、ＬＥＤアレイチップ２の他方面（裏面）側にはＬＥＤ共通接地端子（ＧＮＤ）２７が設けられている。
【００２３】
配線基板５は、ガラス布基材エポキシ樹脂黒色積層板（ＦＲＰ）等を用いた基板であり、本実施形態では図３に示すように５層の配線層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを備えている。各配線層５ａ等のそれぞれには、銅などの導電材料からなる所定の配線パターンが形成されている。この配線基板５の裏面側には、複数のＬＥＤ素子３を備えたＬＥＤアレイチップ２と、このＬＥＤアレイチップ２のＬＥＤ素子３の発光制御を行うためのドライバＩＣ７とがそれぞれ複数実装されている。
【００２４】
支持フレーム６は、図３に示すように断面が略コ字状となるように形成されており、上述した配線基板５、ＬＥＤアレイチップ２及びドライバＩＣ７の複合体（ＬＥＤドライバアレイ）が取り付けられ、当該ＬＥＤドライバアレイを支持する。この支持フレーム６の開口の底部には、導電性接着材２４を介して各ＬＥＤアレイチップ２のＬＥＤ共通接地端子２７が電気的に接続されている。また、本実施形態の支持フレーム６は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料を用いて形成されており、ＬＥＤアレイチップ２やドライバＩＣ７から発生する熱を外部を放出する放熱器としての機能も担う。
【００２５】
ドライバＩＣ７は、ＬＥＤアレイチップ２の発光制御を行うためのものであり、所定の電気回路等を含んでいる。このドライバＩＣ７は、一方面側には複数の電極パッドが設けられており、当該電極パッドを介して配線基板５へフェースダウンボンディングされている。
【００２６】
導光穴８は、各ＬＥＤ素子３の発光部が一方の開口に配置されるようにして、配線基板５を貫通して設けられている。ＬＥＤ素子３からの出射光はこの導光穴８を通って他方の開口に到達し、更に集光レンズ９によって集光され、外部へ放出される。このような導光穴８により各ＬＥＤ素子３の出射光のうち、所望の方向（集光レンズ９の方向）へ進行しない迷光は遮蔽され、隣接する他のＬＥＤ素子３からの出射光に混入しないようになる。なお、導光穴８の構造の詳細については更に後述する。
【００２７】
集光レンズ９は、各導光穴８の他方の開口を塞ぐようにしてそれぞれ配置されており、各ＬＥＤ素子３から出射し、導光穴８を通ってきた光を集光して外部へ放出する。本実施形態では、集光レンズ９として球状のレンズ（ボールレンズ）を採用している。
【００２８】
図４は、導光穴８の周辺における光遮蔽構造について詳細に説明するための拡大断面図である。なお、説明の便宜上、図４では各部材のハッチングを省略している。図４に示すように、各遮光膜１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは、それぞれ、配線基板５の各配線層５ｂ〜５ｅの面上（配線パターンの形成面上）であって、各導光穴８のそれぞれの周辺に設けられており、各導光穴８から漏れる光を遮蔽する機能を担う。本実施形態の露光ヘッド１では、ＬＥＤ素子３から出射した光は導光穴８を通って集光レンズで集光され、スポット光として外部へ放出される。このとき、ＬＥＤ素子３から出射する光のうち、垂直方向以外へ進行する光（拡散光）は、導光穴８の周辺に設けられた遮光膜（遮光部材）１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅによって遮られ、隣接するＬＥＤ素子３の光路に影響を与えない構造となっている。また、各配線層５ａ等に合わせて遮光膜も多層構造としているので、導光穴８以外を通過する不要な光（漏れ光）をより確実に遮蔽することが可能となる。
【００２９】
ここで、本実施形態の遮光膜１０ｂ等は、各配線層５ｂ等に含まれる配線パターンと同材料（例えば、銅）を用いて形成される。これにより、配線層５ａ等のそれぞれの配線パターンを形成する際に併せて遮光膜１０ｂ等も形成できるので、製造プロセスの簡略化、構造の簡素化が図られる。また、本実施形態では、ガラス布基材エポキシ樹脂黒色積層板などの遮光性及び／又は光吸収性の高いものを母材として配線基板５を形成しており、配線基板５自体による光遮蔽効果も得られるようになっている。
【００３０】
本実施形態の露光ヘッド１はこのような構成を備えており、次に当該露光ヘッド１の組み立て工程について説明する。
【００３１】
図５は、露光ヘッド１の組み立て工程を説明する工程断面図である。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、配線基板５の裏面にＬＥＤアレイチップ２をフェイスダウン・ボンディングによって実装する。このとき、配線基板５の電極パッド１０ａとＬＥＤアレイチップ２の電極パッド１３ａとが接合される。また、配線基板５の裏面にドライバＩＣ７をフェースダウン・ボンディングによって実装する。このとき、配線基板５の電極パッド２９ａ、２９ｂ、２９ｃと、ドライバＩＣ７の電極パッド２２ａ、２２ｂ、２２ｃとがそれぞれ接合される。また、各集光レンズ９は、配線基板５の導光穴の端部に設けられた嵌合孔に圧入される。
【００３３】
なお、図示は省略しているが、隣り合ったＬＥＤアレイチップ２同士の相互間にはＬＥＤアレイ間クリアランスが存在する。これは配線基板５にＬＥＤアレイチップ２を精度良く固定する際の微調整を可能とするための隙間である。これにより、隣り合ったＬＥＤアレイチップ２上の複数のＬＥＤ素子３が精度よく位置決めされる。また、ドライバＩＣ７を配線基板５上に実装したとき、隣り合ったドライバＩＣ７同士の相互間にはドライバＩＣ間クリアランスが存在する。これは配線基板５にドライバＩＣ７を固定する際のクリアランスを確保するためのものである。
【００３４】
次に、図５（Ｂ）に示すように、配線基板５等の複合体であるＬＥＤドライバアレイ２５を支持フレーム６に装着する。具体的には、まず、ＬＥＤアレイチップ２のＬＥＤ共通接地電極２７が支持フレーム６と接する部分に導電性接着材２４を塗布しておく。同様に、配線基板５の接地電極パッド（ＧＮＤパッド）２８が支持フレーム６と接する部分にも導電性接着材２４を塗布しておく。その後、ＬＥＤドライバアレイ２５を支持フレーム６に嵌合させる。これにより、ドライバＩＣ７の共通接地電極は支持フレーム６を経由して配線基板５の電源用接地電極（パワーＧＮＤ）に接続される。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、導光穴８の中を通る光を外部へ放出し、導光穴８から外れて進行する漏れ光については遮光膜によって遮断し、外部へ放出されることがない。したがって、簡素な構成で漏れ光を排除して高品質な露光を可能とする露光ヘッドを実現することができる。
【００３６】
次に、本実施形態にかかる露光ヘッドを備える画像形成装置の構成例について説明する。
【００３７】
図６は、画像形成装置の構成例を説明する図である。図６に示す構成例の画像形成装置（印刷装置）２００は、感光体ドラム２０１と、この感光体ドラム２０１を一様に帯電させるための帯電器２０２と、帯電した感光体ドラム２０１上に静電潜像を形成するための露光ヘッド２０３と、感光体ドラム２０１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する回転現像器２０４と、得られたトナー像を用紙に静電転写するための転写ドラム２０７と、転写ドラム２０７から剥離された用紙上のトナー像を定着させる定着器２０９と、用紙トレー２１１と、を含んで構成されている。このような画像形成装置２００における露光ヘッド２０３として、本実施形態にかかる露光ヘッドを用いることにより、画質（印字品質）の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【００３９】
図７は、露光ヘッドの他の構成例を説明する図である。上述した実施形態では、ＬＥＤアレイチップ２とドライバＩＣ７は別々のチップであったが、これらの機能を一体化したチップを用いて露光ヘッドを構成することもできる。具体的には、図７に示す構成例の露光ヘッド１ａは、基本的には上述した実施形態にかかる露光ヘッド１と同様の構成を有しており（図３参照）、面発光レーザ等からなる発光素子３とドライバＩＣとを一体構成にしたチップ７２を用いている点が異なっている。このようなチップ７２は、例えば、シリコン基板上にガリウム砒素結晶を成膜したものを用いて、シリコン基板部分にドライバＩＣを形成し、ガリウム砒素結晶の部分に面発光レーザを形成することによって得られる。例示した露光ヘッド１ａでは、上述した実施形態の露光ヘッド１と比較して、ドライバＩＣ７とＬＥＤアレイチップ２との間をボンディングするための電極パッドが不要となり、実装不良の発生確率をより低減することができる利点がある。また、配線基板５が備えるべき配線パターンをより削減することが可能となる。更に、露光ヘッド全体の小型化と実装の簡素化を図ることが可能となる。
【００４０】
上述した実施形態では、各配線層５ａ等の配線パターンと同じ材料を用いて遮光膜を形成していたが、より光遮蔽効果の高い材料を用いて遮光膜を形成してもよい。具体的には、ＬＥＤ素子３の出射光の波長に対する反射率の低い材料を用いて遮光膜を形成することが考えられる。このような材料としては、例えば、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態の露光ヘッドの概略構成を説明する平面図である。
【図２】図１に示すＡ部の拡大図である。
【図３】図２に示すIII−III線方向の断面図である。
【図４】導光穴の周辺における光遮蔽構造について詳細に説明するための拡大断面図である。
【図５】露光ヘッドの組み立て工程を説明する工程断面図である。
【図６】画像形成装置の構成例を説明する図である。
【図７】露光ヘッドの他の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…露光ヘッド、２…ＬＥＤアレイチップ、３…ＬＥＤ素子、５…配線基板、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ…配線層、６…支持フレーム、７…ドライバＩＣ、８…導光穴、９…集光レンズ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ…遮光膜、２００…画像形成装置
【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】
2006159492.tif 000008
【図７】
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