(57)【要約】磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイを作る方法は、発光ダイオード（１０）をエッチング回路基板（１２）に対して接着的に取り付けることを伴う。各ダイオード（１０）は、ダイオード（１０）に対して接続されるカソード及びアノードを有する。透明高分子（２０）は、各ダイオードの上部に対して加えられ、硬化され得る。黒色高分子（２２）は、ダイオード間の空間を充填するよう回路基板（１２）に対して加えられる。黒色高分子（２２）は、硬化し、続いて磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイに均一であり平らな非光散乱表面を与えるよう磨かれる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイを作る方法であって、
ａ．  エッチング回路基板に対して、上方部分及び下方部分を有する複数の発光ダイオードを取り付ける段階と、
ｂ．  各発光ダイオードの前記上部に対して直接液体透明高分子を塗布する段階と、
ｃ．  前記エッチング回路基板を液体黒色高分子に浸す段階と、
ｄ．  前記液体黒色高分子を硬化させる段階と、
ｅ．  磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイに、均一で平らな非光散乱表面を与えるよう、前記硬化された黒色高分子の表面を磨く段階と、
を有し、
前記下方部分は、前記エッチング回路基板に対して接着的に取り付けられ、アノード及びカソードは、前記上方部分に対して取り付けられ、
前記液体黒色高分子は、前記発光ダイオードの間の空間を充填し、前記アノード及びカソードを覆い、前記液体透明高分子を露出したままとする、
を有する、方法。
【請求項２】
前記液体透明高分子は、アクリルである、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記液体透明高分子は、光学的に透明であるチキソトロープ紫外線硬化接着剤である、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記液体黒色高分子は、アクリルである、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記黒色高分子は、不透明エポキシである、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記エッチング回路基板は、プリント回路基板、標準回路基板、エッチングされたポリアミド、ポリエステルフレキシブル回路、又はフェノール樹脂が浸透したエッチングされた紙である、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング回路基板は、エッチングされたハイブリッドセラミック、エッチングされたダイアモンド状カーボン、又はエッチングされた複数層シリコン基板、である、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記複数の発光ダイオードは、熱伝導性接着剤又は電気絶縁性接着剤を有して前記エッチング回路基板に対して固定される、
請求項１記載の方法。
【請求項９】
磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイを作る方法であって、
ａ．  エッチング回路基板に対して、上方部分及び下方部分を有する複数の発光ダイオードを取り付ける段階と、
ｂ．  各発光ダイオードの前記上部に対して直接液体透明高分子を塗布する段階と、
ｃ．  前記エッチング回路基板を液体黒色高分子に浸す段階と、
ｄ．  前記液体黒色高分子を硬化させる段階と、
ｅ．  磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイに、均一であり、平らな非光散乱表面を与えるよう、前記硬化された黒色高分子の表面を磨く段階と、
を有し、
前記発光ダイオードの前記下方部分は、カソード接点を有し、前記エッチング回路基板に対して接着的に取り付けられ、アノードは、前記上方部分に対して取り付けられ、
前記液体黒色高分子は、前記発光ダイオードの間の空間を充填し、前記アノード及びカソードを覆い、前記液体透明高分子を露出したままとする、
を有する、方法。
【請求項１０】
前記液体透明高分子は、アクリルである、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記液体透明高分子は、光学的に透明であるチキソトロープ紫外線硬化接着剤である、
請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記液体黒色高分子は、アクリルである、
請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記黒色高分子は、不透明エポキシである、
請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記エッチング回路基板は、プリント回路基板、標準回路基板、エッチングされたポリアミド、ポリエステルフレキシブル回路、又はフェノール樹脂が浸透したエッチングされた紙である、
請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記エッチング回路基板は、エッチングされたハイブリッドセラミック、エッチングされたダイアモンド状カーボン、又はエッチングされた複数層シリコン基板、である、
請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の発光ダイオードは、熱伝導性接着剤又は電気絶縁性接着剤を有して前記エッチング回路基板に対して固定される、
請求項９記載の方法。
【請求項１７】
磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイは、
ａ．  エッチング回路基板と、
ｂ．  前記エッチング回路基板に対して取り付けられ、各々が透明なアクリルキャップを有する、複数の発光ダイオードと、
ｃ．  前記発光ダイオード間に配置される黒色封入高分子と、
を有し、
前記高分子は、前記発光ダイオード間での接触を防ぐよう適合され、
前記高分子は、均一である非光散乱表面を形成するために磨かれるよう適合される、
磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイ。
【請求項１８】
前記透明なアクリルキャップは、液体アクリル高分子の硬化液滴である、
請求項１７記載の磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に、レンズレス発光ダイオードアレイを作成することに係る。本願の実施例はより具体的に、プリンタに対する高い集光出力を可能にする、アクリルコーティングされたレンズレス発光ダイオードアレイを作成する、ことに係る。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、ノンインパクト方式のプリンタは、感光体ドラム表面を露出させる発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを用いる。極めて小さいＬＥＤ（ｍｉｎｕｔｅ  ＬＥＤ）は、レンズに隣接して位置付けられ、ＬＥＤのイメージ（ｉｍａｇｅｓ  ｏｆ  ＬＥＤ）は、照射されるべき表面にわたって並べられる。プリンタの中には、複数列のＬＥＤが使用されるものがある。該表面がＬＥＤの線を越えて動くため、ＬＥＤは、光を放射するようあるいはしないよう選択的に活性化され、その結果、活性化されたＬＥＤに対応するパターンにおいてドラムの表面を露出するか、あるいは露出させない。
【０００３】
かかるプリンタにおいて優れた解像度及び画質を得るよう、ＬＥＤの物理的な寸法は、大変小さくなければならず、また、大変厳しい位置の許容差が保持されなければならない。寸法の許容差がわずか数１０マイクロメートルである、ことはしばしばである。
【０００４】
かかる種類のＬＥＤプリンタに生じる問題は、ＬＥＤからの光がレンズを通過しなければならない、ことである。レンズに汚れ、割れ、傷がある場合、あるいはレンズが完全な状態ではない場合、ＬＥＤから表面上へと放射される光は、損なわれる（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、使用中にレンズが傷を付けられ得ることのない高品質の光源であるレンズレス発光ダイオードアレイを与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施例は、プリンタにおける使用に対する磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイ（ｐｏｌｉｓｈｅｄ  ｌｅｎｓ−ｌｅｓｓ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ａｒｒａｙ）を作る方法に係る。発光ダイオードは、エッチング回路基板に対して接着的に取り付けられる。各ダイオードは、上方部分と下方部分を有する。下方部分は回路基板に対して接続され、上方部分はアノード及びカソードを有する。
【０００７】
透明な高分子は、透明なキャップを形成するよう各ダイオードの上部に対して加えられる。黒色又は不透明の高分子は、アノード及びカソードを覆うよう発光ダイオード間の空間を充填するために回路基板に対して加えられる。黒色高分子は、透明高分子のキャップが覆われるポイントまでは充填されない。高分子は続いて、レンズレス発光ダイオードアレイに均一で平らである非光散乱表面を与えるよう、磨かれ、研磨される。
【０００８】
本発明は、当該方法が傷に耐性があるアレイを与えるため、先行技術に対して有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に示される望ましい実施例の詳細な説明において、添付の図面が参照される。
【００１０】
本願の実施例は、図面を参照して以下に詳述される。
【００１１】
本願の実施例を詳細に説明する前に、該実施例は、特定の記述に制限されないこと、並びに多種の方途において実施又は実行され得ること、が理解されるべきである。
【００１２】
本願で実施される方法は、高い出力を有する非常に大型のＬＥＤを作る様式を与える。
【００１３】
本願の実施例は、１つの色（緑色、赤色、又は青色の可視光等）又はかかる色の組合せのいずれかを作り得る、磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイを作り出すよう、使用され得る。
【００１４】
発光ダイオードアレイは、ベアダイオード（ｂａｒｅ  ｄｉｏｄｅ）の光の約９０％を伝達する。この伝達率は、通常の伝達に対して大きな改善である。
【００１５】
磨かれたレンズレス発光ダイオードアレイを作る方法の一実施例は、まず、エッチング回路基板に対して複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を取り付ける段階を有する。ＬＥＤは、接着剤を使用して取り付けられ得るか、あるいはボードに対してＬＥＤをハンダ付けすることによって取り付けられ得る。
【００１６】
青色及び緑色のＬＥＤは、典型的には、Ｚｙｍｅｔ社から市販されているＭｏｄｅｌ  ＴＣ−２０１Ｐ等の熱伝導接着剤を有してサファイヤ基板に対して取り付けられる。下部カソード接点を有するより長い波長の赤色ＬＥＤに対しては、Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から市販される銀を充填された（ｓｉｌｖｅｒ−ｆｉｌｌｅｄ）Ｍｏｄｅｌ  Ｅｐｏ−Ｔｅｋ  Ｈ２ＯＥ等である電気伝導性接着剤が、使用され得る。少量の接着剤は、空気圧ディスペンサによってよりもピントランスファによって塗布される。より低いコストの製造方法は、ＬＥＤアレイを作るよう使用される２種類の高分子を相互に蒸着且つ相互に硬化し得る実施される方法を有して想定される。
【００１７】
望ましい一実施例では、アレイは、画像を露光させるよう、あるいは画像を切断する（ｓｌｉｔｔｉｎｇ）よう使用され得る。一実施例では、約３０のＬＥＤは、エッチング回路基板に対して固定され得る。ＬＥＤの数は、基板の寸法又はアレイの寸法が変化する際に変化し得る。加えて、ＬＥＤは、使用者の希望に依存して有向の傾斜ビーム（ｄｉｒｅｃｔｅｄ，  ａｎｇｌｅｄ  ｂｅａｍ）を与えるよう、回路基板に対して垂直に、又は斜めに固定され得る。
【００１８】
各ＬＥＤは、上方部分及び下方部分を有する。各ＬＥＤの下方部分は、回路基板に対して取り付けられる。アノード及びカソードは、各ＬＥＤの上方部分に対して取り付けられ得る。他の一実施例では、カソードは、上方部分の代わりに下方部分に対して接続され得る。アノードは、典型的には電源を制御するモジュレータに対して接続される。カソードは、典型的には接地した部分に対して接続される。
【００１９】
モジュレータは、ＬＥＤに対する電流を制御する。ＬＥＤに対する電流を制御することによって、ＬＥＤアレイから作られる光の強度は、制御され得る。
【００２０】
該方法は、各ＬＥＤの上部に対して直接透明高分子を塗布することを有する。望ましくは、透明高分子は、室温において液体高分子である。透明高分子は、典型的には紫外線（ＵＶ）光を使用して硬化される。透明高分子は、望ましくは、Ｎｏｒｌａｎｄ社から市販されるＭｏｄｅｌ  ＮＥＡ  １２３等であるアクリル又は光学的に透明なチキソトロープ紫外線硬化接着剤である。関連付けられたダイオードの波長において光学的に透明である高分子は、いずれも使用可能である。より大きな硬度を有する透明材料は、より硬い材料の方が磨き易いためである。
【００２１】
透明な高分子が各ＬＥＤ上で硬化されるとすぐに、回路基板は、典型的には液体黒色高分子である黒色高分子を有して覆われるか、浸される（ｆｌｏｏｄｅｄ）。黒色高分子は、ＬＥＤを光学的に分離するよう、及びＬＥＤ間のクロストークを排除するよう回路基板に対して加えられる。
【００２２】
黒色高分子は、ＬＥＤ間の空間を完全に充填し、アノード及びカソードを覆うが、硬化された透明高分子の上部は可視のままにされる。黒色高分子は、モノリシック構造を形成しアノード及びカソードを不動態化する役割を果たす。黒色高分子は、通常は５分より短い時間で典型的には化学的に硬化される。黒色高分子は、エポキシ、アクリル、又は不透明エポキシ（ＥＰＯ−Ｔｅｋ  ３２０等）であり得る。典型的には、黒色高分子は、深さ２５ミクロンに塗布され、ＬＥＤの上部を除く全てが完全に覆われる。
【００２３】
硬化されるエポキシは続いて、磨かれる。該磨き段階は、典型的には、少量の研磨剤を有する光学研磨粉又は懸濁液を使用して実施される。磨き段階は、表面をよく磨かれた非光散乱表面にするよう、実施される。よく磨かれた非光散乱表面は、非常に有向的なＬＥＤの有効な伝達を与える。
【００２４】
図面を参照すると、図１は、エッチング回路基板１２に対して取り付けられる２つのＬＥＤ１０の平面図を示す。回路基板１２は、プリント回路基板、標準回路基板、エッチングされたポリアミド、ポリエステルフレキシブル回路、又はフェノール樹脂を浸透されたエッチングされた紙であり得る。使用可能な回路基板１２の他の例は、エッチングされたハイブリッドセラミック基板、エッチングされたダイアモンド状カーボン基板、及びエッチングされた複数層シリコン基板である。望ましい回路基板１２は、熱伝導又は電気的絶縁性接着剤を有するアルミニウムバックプレートである。紙フェノールは、熱伝達が問題ではない際に使用され得る低コスト材料である。望ましい一実施例では、プリント回路基板は、ワイヤを巻かれた（ｗｉｒｅ−ｂｏｕｎｄｅｄ）ゴールド仕上げを有し得る。ハイブリッドセラミック、シリコン、又はダイアモンド状カーボン等である更に異なる（ｅｘｏｔｉｃ）基板は、使用され得る。
【００２５】
図１中に示される実施例では、各ＬＥＤ１０は、上方部分に対して接続されるカソード１６及びアノード１４を有する。透明高分子２０（図１中図示せず）は、各アノード１４及びカソード１６にわたって配置され、キャップを形成する。
【００２６】
図２は、各ＬＥＤ１０が回路基板１２に対して電気的に接続される他の一実施例を示す。一実施例では、カソード１６は、図１中に示される通り上方部分より各ＬＥＤ１０の下部に対して固定される。アノード１４は、各ＬＥＤ１０の上部に対して取り付けられる。この実施例では、透明高分子２０は、アノード１４のみにわたって配置される。
【００２７】
図３は、回路基板１２上でＬＥＤ１０にわたって硬化された透明高分子２０によって形成されるキャップの断面を示す。典型的には、接着剤１８は、回路基板１２と各ＬＥＤ１０との間で使用され、ＬＥＤ１０を回路基板１２に対して固定する。
【００２８】
図４は、黒色高分子２２が各ＬＥＤ１０を取り囲むよう加えられ、従って各ＬＥＤ１０を互いから光学的に分離する図３を描写する。黒色高分子２２は、望ましくは、ＬＥＤ１０上でキャップを形成する透明高分子２０と併せたＬＥＤ１０と、少なくとも同等の厚さである。黒色高分子２２は、透明高分子２０によって形成されるキャップを覆わない。
【００２９】
図５は、図４中の一実施例を示す。透明高分子２０及び黒色高分子２２は、ＬＥＤからの光がアレイから投射し得るよう、研磨されて磨かれている。研磨されて磨かれた高分子は、均一で平らな非光散乱表面を有するレンズレス発光ダイオードアレイを形成する。
【００３０】
図６は、黒色高分子２２が加えられ、表面が研磨されて磨かれた後に、可視である透明高分子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈを有して図中可視ではない８個のＬＥＤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈの夫々の組立てを示す。黒色高分子２２は、回路基板１２上の透明高分子とＬＥＤとの間の範囲を充填する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＬＥＤの上部に取り付けられるアノード及びカソードを有するＬＥＤの断面図である。
【図２】図１中の他の実施例の断面図である。
【図３】透明アクリルのキャップを有するＬＥＤの側面図である。
【図４】ダイオードの周囲に配置される黒色高分子を更に示す図３の断面図である。
【図５】研磨され且つ磨かれる黒色高分子を更に示す図４の断面図である。
【図６】本願中の方法によって作られるＬＥＤ組立体の一実施例である。
【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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【国際調査報告】
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