JP2003039731A

JP2003039731A - 光書き込みヘッドおよび光書き込みヘッドに用いられるヒートシンクの加工方法

Info

Publication number: JP2003039731A
Application number: JP2001234453A
Authority: JP
Inventors: Masahide Wakizaka; 政英脇坂
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子アレイチップを実装した基板の下地
にヒートシンクを備える光書き込みヘッドにおいて、前
記基板とヒートシンクとの接着層界面にストレスを与え
ず、高い平面性を保持するとともに、発光素子の熱エネ
ルギーを効率的に基ヒートシンクに伝導し、さらに接着
剤のはみ出しによるチップ実装面の汚染を防止する。【解決手段】ヒートシンク３には、基板取り付け面に
複数本の凸状のリブ７が設けられ、リブ７上にチップ実
装基板５が接着剤８により固定される。複数本のリブ７
のうちの１本は、チップ実装基板５の発光素子アレイチ
ップ実装位置裏面側に設けられ、複数本のリブ７のうち
最も外側のリブは、リブの外側に接着剤の余剰部を滞留
させる接着剤溜まりを形成するように設けられる。接着
剤８は、低弾性樹脂の高熱伝導性接着剤が用いられ、リ
ブ７の内側に塗布される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プリンタ
に搭載されて、発光素子アレイからの出射光をレンズア
レイにより集光して感光体に投影する光書き込みヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタに搭載されている従来
の光書き込みヘッドの一例を図１に示す。図１は、従来
の光書き込みヘッドの断面図である。

【０００３】セラミック基板３３には、発光素子アレイ
チップ３６が実装され、アルミニウム基板台３５には、
ドライバー基板３４およびセラミック基板３３が載置さ
れ、セラミック基板３３とドライバー基板３４とはＦＰ
Ｃ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉ
ｔ：フレキシブル基板）３７により電気的に接続されて
いる。レンズ支持部材３２には、正立等倍レンズアレイ
３１が載置され、正立等倍レンズアレイ３１の光軸上に
は、図示しない感光ドラムが設けられる。正立等倍レン
ズアレイ３１は、発光素子アレイの光を集光し、感光ド
ラムを照射して感光ドラムの表面に潜像を形成する。

【０００４】この従来の光書き込みヘッドでは、発光素
子アレイチップ３６を実装したセラミック基板３３を載
置するアルミニウム基板台３５と、正立等倍レンズアレ
イ３１を載置するレンズ支持部材３２を別体化し、精密
な光軸調整を可能としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光書き込みヘッドでは、セラミック基板とアルミニウム
基板台の線膨張係数が異なるため、アルミニウム基板台
にセラミック基板を載置する製造プロセスにおいて、セ
ラミック基板とアルミニウム基板台間に応力歪みが発生
してしまい、セラミック基板の反りの発生を招いたり、
セラミック基板とアルミニウム基板台の接着界面を剥離
させてしまうという問題がある。

【０００６】次に、アルミニウム基板台にセラミック基
板を載置する製造プロセスを説明する。１．セラミック基板とアルミニウム基板台とを接着剤に
より固定する。２．ＦＰＣをセラミック基板に接着固定する。３．セラミック基板に発光素子アレイチップを実装す
る。４．発光素子アレイチップをセラミック基板に接着固定
する接着剤を硬化させるために１５０℃前後のキュアを
行う。５．発光素子アレイチップとＦＰＣ間の電気的接続を図
るため、ワイヤーボンドを行う。

【０００７】以上のプロセスとなるが、セラミック基板
とアルミニウム基板台を接着後のキュア工程において
は、アルミニウム線膨張係数を２２×１０^-6／℃とし、
セラミック線膨張係数を７×１０^-6／℃とし、キュア温
度を１５０℃、室温を２５℃として温度差Δｔを１２５
℃（１５０℃−２５℃＝１２５℃）とし、基板の長さを
３６０ｍｍ（Ａ３サイズ）とすると、両者間の歪み長さ
は、０．６７５（１５×１０^-6×１２５×３６０＝０．
６７５）ｍｍにもなり、接着層界面に過大なストレスを
与え、接着面剥離を発生させたり、セラミック基板とア
ルミニウム基板台の歪み差に起因してバイメタル現象に
よる、セラミック基板の発光素子アレイチップ実装面の
平面性を悪化させてしまう。

【０００８】このような問題に対して、例えば、接着層
の厚みを大きくとり、さらに、硬化後の硬度が低い接着
剤を採用して、両者間の歪みを、接着剤の弾性変形によ
り吸収するという手段も考えられるが、接着層の厚みを
拡大させると、セラミック基板の発光素子アレイチップ
実装面の平面性が得られないという問題がある。

【０００９】また、発光素子アレイチップとＦＰＣ間の
金線によるワイヤーボンディングの際の超音波が、接着
層に吸収されて、金線の溶着不良を発生させる。

【００１０】さらに、セラミック基板とアルミニウム基
板台との間の接着剤塗布量は、少ないと、両者間に空隙
層を作ってしまい、接着強度の低下や、空隙層が介在す
ることにより発光素子の熱エネルギーを基板台に伝達す
る機能を阻害してしまう。多いと、セラミック基板と基
板台間の接着剤のはみ出しにより、セラミック基板のＦ
ＰＣ貼り付け面およびチップ実装面を汚染してしまう。

【００１１】また、高解像度の光書き込みヘッドに用い
られる光学レンズの焦点距離は、非常に短いために、発
光素子アレイチップと正立等倍レンズアレイ間の距離を
厳しく管理しなければならない。所定の焦点距離から外
れた状態で光学部品を配置した場合は、感光ドラム上の
潜像形状が不安定となったり、虚像が発生してしまい、
印字画像の品位を低下させてしまう問題点がある。

【００１２】高画質の印字品位を得るためには、各々の
光学部品の配置精度を高める必要があるが、これは光学
部品を保持する材料に高精度化を要求することとなり、
自ずと部品コストの増大を招く。例えば、発光素子アレ
イチップを実装するチップ実装基板には、ガラスエポキ
シ基板などが用いられるのが一般的であるが、ガラスエ
ポキシ基板は、自己形状保持性が低いため、各々の発光
素子間のチップ高さを高精度でコントロールすることは
難しい。

【００１３】実際は、チップ実装基板とチップ実装基板
を載置するヒートシンク（基板台）との接合面を基準と
して面精度を保証し、または正立等倍レンズとチップ実
装基板をレンズホルダにより支持する光書き込みヘッド
においては、チップ実装基板とレンズホルダとの接合面
を基準として面精度を保証するのが一般的である。しか
しながら、レンズホルダは、一般的には樹脂成型品であ
り、ヒートシンクは、アルミニウム押し出し材料を用い
ることが知られているが、両者共に、チップ実装基板と
の接合面に高い面精度を持たせることは困難である。

【００１４】ヒートシンクのチップ実装基板との接合面
を研磨加工する手段が考えられるが、研磨加工または切
削加工においては、ヒートシンクをマグネットやバイス
等で固定した後、加工することが一般的である。加工時
の切削表面発熱および切削応力により、切削面側と反切
削面側の応力バランスが崩れてしまい、ヒートシンクを
マグネット等の固定治具より取り外した時点で、ヒート
シンクに反りが発生してしまうため、ヒートシンクの表
裏を数回加工することにより、表裏の応力バランスを均
等にすることにより、平坦度の高い面を得ることができ
る。しかし、このような工程を必要とするヒートシンク
は非常に高価なものとなってしまう。

【００１５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、その目的は、発光素子アレイチッ
プを実装する基板とヒートシンク（基板台）を接着によ
り固定するという形態を用いても、接着層界面にストレ
スを与えず、高い平面性を保持するとともに、発光素子
の熱エネルギーを効率的にヒートシンク（基板台）に伝
播でき、接着剤のはみ出しによる実装面の汚染を防止で
きる光書き込みヘッドを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子アレ
イチップの発光素子が発光する光の光軸上にレンズアレ
イを備え、さらに前記発光素子アレイチップを実装した
基板の下地にヒートシンクを備える光書き込みヘッドに
おいて、前記ヒートシンクには、前記基板の取り付け面
に、ヒートシンクの長手方向に複数本の凸状のリブが設
けられ、前記ヒートシンクのリブ上には、前記基板が固
定手段により固定されていることを特徴とする。

【００１７】前記複数本のリブのうちの１本は、前記基
板の発光素子アレイチップ実装位置裏面側に設けられる
ことが好適であり、前記リブは、前記ヒートシンクの長
手方向の両端に渡って設けられることが好適である。

【００１８】また、前記固定手段は、接着剤であること
が好適であり、前記複数本のリブのうち前記ヒートシン
クの長手方向に直交する方向の最も外側のリブは、リブ
の外側に前記接着剤の余剰部を滞留させる接着剤溜まり
を形成するように設けられることが好適である。

【００１９】また、前記接着剤は、低弾性樹脂の高熱伝
導性接着剤であることが好適であり、前記接着剤は、前
記リブ間に塗布されることが好適である。

【００２０】また、前記ヒートシンクおよび基板は、前
記複数本のリブのうちの１本が、前記基板の発光素子ア
レイチップ実装位置裏面側に設けられるように位置決め
手段を備えることが好適である。

【００２１】また、前記ヒートシンクは、側面に開口部
が設けられ、または内部に中空部が設けられていること
が好適であり、前記ヒートシンクは、ヒートシンクの長
手方向に渡って断面がコ字状の開口部が設けられ、また
はヒートシンクの長手方向に渡って断面が矩形状または
円形状の中空部が設けられていることが好適である。

【００２２】また、前記レンズアレイは、ロッドレンズ
アレイまたは樹脂正立等倍レンズアレイであることが好
適である。

【００２３】また、前記発光素子アレイチップは、自己
走査型発光素子アレイチップであることが好適である。

【００２４】また、本発明は、光書き込みヘッドに用い
られるヒートシンクの加工方法において、前記ヒートシ
ンクを、片面ラッピング装置の加工面に前記リブを有す
る面が接するようにセットして、前記リブの先端部分を
ラッピング加工することを特徴とする。

【００２５】また、前記リブの先端部分を、前記ヒート
シンクのほぼ自重により前記片面ラッピング装置の加工
面に接するようにしてラッピング加工することが好適で
ある。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】図２は、本発明の光書き込みヘッドの実施
の形態を示すヘッド長手方向に直交する方向の断面図で
ある。

【００２８】ヒートシンク３には、チップ実装基板取り
付け面に凸状のリブ７が設けられており、リブ７上にチ
ップ実装基板５が接着剤８により固定され、チップ実装
基板５上には発光素子が列状に配置された発光素子アレ
イチップ６が実装されている。

【００２９】支持体１には、正立等倍レンズが列状に配
置された正立等倍レンズアレイ２が、接着等の手段によ
り取り付けられており、ヒートシンク３が、発光素子か
らの出射光の光軸と正立等倍レンズの光軸中心とが一致
するように調整されて固定されており、また、ドライバ
ー基板４がボルト９により固定されている。

【００３０】ドライバー基板４上には、発光素子を駆動
するためのＩＣ等の電子素子が実装されており、ドライ
バー基板４とチップ実装基板５は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉ
ｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：フレキシブ
ル基板）１０により電気的に接続されている。また、ヒ
ートシンク３とチップ実装基板５は、樹脂カバー１１に
より覆われている。

【００３１】図３は、発光素子アレイチップを実装した
チップ実装基板とヒートシンクとの位置関係を説明する
斜視図である。

【００３２】ヒートシンクのチップ実装基板取り付け面
には、ヒートシンクの長手方向の両端に渡って複数本の
凸状のリブが設けられ、複数本のリブのうちの１本は、
発光素子アレイチップ６の直下に設けられる。本実施の
形態では、チップ実装基板取り付け面に３本のリブが設
けられる場合について説明する。

【００３３】３本のリブが設けられる場合は、リブは、
ヒートシンク３のチップ実装基板取り付け面に、ヒート
シンク３の長手方向に直交する方向の中央部付近と両端
部付近に設けられる。中央部付近に設けられるリブ７
は、チップ実装基板５の発光素子アレイチップ６を実装
する位置の裏面側、すなわち発光素子アレイチップ６の
直下位置となるように設けられる。

【００３４】両端部付近に設けられるリブ７は、リブ７
の外側に、接着剤の余剰部を滞留させる接着剤溜まりを
形成するように、図４に示すように、ヒートシンク３の
エッジ部分から０．５〜３．０ｍｍの位置に設けられ
る。リブ７の高さは０．１〜１．０ｍｍとするのが好適
である。

【００３５】リブ７は、ヒートシンク３の長手方向に設
けられる凸状の突起であり、長手方向の両端に渡って設
けられることが好ましいが、必ずしも両端に渡って設け
られる必要はなく、また、不連続に設けられても良い。

【００３６】また、発光素子アレイチップ実装位置裏面
側に設けられるリブ以外のリブは、チップ実装基板５を
ヒートシンク３に固定する際の支持部となるものである
ので、必ずしも連続して設けられる必要はなく、短い長
さのものであってもよく、ヒートシンク３に１個以上設
けられればよい。

【００３７】なお、発光素子アレイチップ実装位置裏面
側に幅の広いリブが設けられ、チップ実装基板５をこの
リブだけで支持することができれば、ヒートシンク３に
設けられるリブはこの１個だけでも良い場合がある。

【００３８】また、ヒートシンク３には、図３に示すよ
うに、ヒートシンク３の長手方向（チップ走査方向）の
両端部分に、チップ実装基板５を位置決めするための２
本の基準ピン１２が設けられる。チップ実装基板５に
は、ヒートシンク３の２本の基準ピン位置に相当する部
分に、この基準ピン１２と嵌合するための基準穴１３が
設けられる。この基準穴１３に基準ピン１２を嵌合させ
ることにより、ヒートシンク３の中央部付近に設けられ
るリブ７は、チップ実装基板５の発光素子アレイチップ
実装位置裏面側に位置決めされる。

【００３９】ここで、チップ実装基板５には、セラミッ
ク基板、ガラスエポキシ基板または鉄基板が用いられ
る。

【００４０】また、リブ７の先端部分のチップ実装基板
５に当接する面は、平面性を持たせるため精密加工が施
されている。

【００４１】次に、リブの先端部分が高い平面性を有す
るヒートシンクの製造方法について説明する。

【００４２】ヒートシンクには、熱伝導性の良い金属系
または非鉄金属系の材料が用いられる。アルミニウム材
料を用いる場合は、押し出し材料を用いる。金属系材料
の場合は、冷間引き抜き製法で作るのが好適である。こ
のような製法で作られたヒートシンクは、０．１ｍｍ／
３００ｍｍ程度の平面性を有することが可能である。し
かしながら、高解像度用途の樹脂レンズの焦点距離は非
常に短く、６０μｍ程度の精度が必要とされることによ
り、ヒートシンクに設けられるリブの発光素子実装基板
取り付け面の精度は、更に高い精度が必要とされる。そ
のため、リブの先端部分の発光素子実装基板取り付け面
は、以下の仕様のラッピングマシン（ラッピング装置）
を用いて、高精度面を得る。

【００４３】図５は、ラッピングマシンのラッピングプ
レート部分の平面図である。ラッピングマシンは、片面
ラッピングマシンを用い、キャリア２１には複数本のワ
ーク（ヒートシンク）２０を挿入できる形態とする。こ
の片面ラッピングマシンは、比較的短時間で加工でき、
ラッピングマシンの１バッチ当たりに相当数のヒートシ
ンクを同時加工できるため、大量生産に適している。

【００４４】ラッピングプレート１９、インターナルギ
ア２２、サインギア２３は、各々回転速度を可変できる
ように駆動系が別途であるか、または同一駆動源からギ
アと可変変速機を介在させ、各々の周速が可変できるよ
うにしてある。

【００４５】ワーク２０が挿入されたキャリア２１に
は、インターナルギア２２およびサンギア２３の回転数
差により、キャリア２１の中心部分を起点とした自転
と、ラッピングプレート１９の中心部分を起点とした自
転とが与えられる。

【００４６】キャリア２１がキャリア中心部分を起点と
して回転するため、ワーク２０は、ラッピングプレート
１９の中心付近から外周付近までの間を移動しながら切
削研磨されることにより、ラッピングプレート１９とワ
ーク２０との周速差が平均化され、各々のワーク２０の
研磨レートが一定化される。

【００４７】浮遊砥粒は＃６００〜１２００の範囲を用
いるのが好適である。ワーク２０とラッピングプレート
１９との間の荷重は、ヒートシンクに鉄を用いた場合は
５０〜３００ｇ／ｃｍ²、ヒートシンクにアルミニウム
を用いた場合は３０〜２５０ｇ／ｃｍ²程度とすること
が好適である。このため、必要であれば、このような設
定となるように、ヒートシンク上部にウエイトを載せ
る。その場合は、ヒートシンクの長さ方向に渡り等分荷
重となるように設置する必要がある。ワーク２０をキャ
リア２１に挿入する際は、発光素子実装基板との接合面
をラッピングプレート１９に接するように配置する。

【００４８】図６は、ラッピングマシンのラッピングプ
レート部分の一部断面図である。ワーク（ヒートシン
ク）２０は、リブを有する面を下にしてセットされる。
ラッピングマシンを用いることにより、ワーク（ヒート
シンク）２０のラッピングプレート１９に接する面は、
両者間に侵入する浮遊砥粒２４により研磨され、高い平
面性が得られる。その際、研磨面と反研磨面の材料応力
差が発生して、微少な反りが発生しても、その反った分
量を更に研磨していくため、更に、ワーク加工時は従来
のバイス等のチャッキング外力を受けない。このため、
加工時の精度が、加工機から取り出した後も、そのまま
保持されるので、高い加工精度を得ることができる。

【００４９】このように、ヒートシンクは、ラッピング
加工時には、片面ラッピングマシンの加工面であるラッ
ピングプレートにほぼ自重のみで接しているため、ラッ
ピング処理後のワーク変形が発生せず、高精度の平面性
を簡単に得ることができる。したがって、高い平面性を
有するヒートシンクを比較的低コストで製造できる。

【００５０】なお、図７に示すように、同時に支持体の
ロッドレンズ取り付け面を、ラッピング加工により高精
度に研磨しても良い。

【００５１】次に、チップ実装基板をヒートシンクに固
定させる方法について説明する。

【００５２】先ず、図８に示すように、リブとリブの
間、すなわちリブ７の内側に接着剤８を塗布する。接着
剤８をリブ７の内側に塗布するため、リブ７が堰となっ
て接着剤８がリブ７の外側へ流出するのを防止できる。

【００５３】接着剤８には、低弾性樹脂（ＪＩＳ−Ａ硬
度１００以下）の接着剤を用いる。低弾性樹脂の接着剤
を用いることによって、ヒートシンクとチップ実装基板
の熱膨張係数差が及ぼす歪みは、低弾性樹脂の層内で吸
収されるため、接着層の界面剥離および部材の変形が防
止できる。

【００５４】また、接着剤８は、熱硬化型高熱伝導性接
着剤（熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・ｋ以上）を用いることが
望ましい。

【００５５】次に、チップ実装基板５の基準穴にヒート
シンク３の基準ピンを嵌合させた後、図９に示す治具１
５を用いて、チップ実装基板５との間にシリコンシート
１７を挟んで、チップ実装基板５をエアシリンダー１６
により均等な荷重にて押さえ込む。押さえ込んだまま、
ヒートシンク３の下部に設けられる定盤１８を昇温させ
ることにより、接着剤８を硬化させて、チップ実装基板
５をヒートシンク３に接着固定させる。

【００５６】接着剤８の硬化後は、若干の体積収縮によ
り、チップ実装基板５は、図１０に示すように、リブと
リブの間では接着剤の厚みが薄くなって平面性が損なわ
れるが、発光素子アレイチップ６の実装面付近の平面性
は、ヒートシンク３の中央部のリブ先端精度に倣うた
め、接着剤８の厚み精度に依存されずに、高い面精度を
得ることが可能となる。

【００５７】また、外側のリブは、リブの外側に、余剰
となった接着剤を滞留させる接着剤溜まりを形成するよ
うに設けられているので、塗布した接着剤の量が多少多
すぎても、図１０に示すように、リブ外側の接着剤溜ま
りに接着剤が留まり、接着剤８がチップ実装基板５の基
板表面に回り込むことを防止できる。図１１は、チップ
実装基板を接着した状態のヒートシンクの正面図であ
り、リブ外側の接着剤溜まりに接着剤が留まっていると
きの状態を示している。

【００５８】上述した実施の形態の構造においては、発
光素子アレイチップの実装面の直下位置にヒートシンク
のリブが位置しているので、チップ実装基板のチップ実
装部付近の平面性は、接着剤厚みに影響されず、高い平
面性を維持することができる。また、発光素子アレイチ
ップ実装位置の直下に、ヒートシンクのリブが位置して
いるので、発光素子の熱エネルギーは、このリブを介し
てヒートシンク全体に伝播される。

【００５９】また、上述した実施の形態では、ヒートシ
ンクとチップ実装基板間の接着に高熱伝導性の接着剤を
用いているため、接着部分での熱伝導も良好となり、発
光素子の発熱エネルギーを容易にヒートシンクに伝達で
き、発光素子の温度上昇を低減でき、濃度ムラの少な
い、高品位画像の出力ができる光書き込みヘッドを得る
ことができる。

【００６０】また、上述した実施の形態では、リブの外
側に接着剤の余剰部を滞留させる接着剤溜まりを形成す
るようにリブを形成しているので、接着剤のはみ出しを
防止でき、接着剤のはみ出しによるチップ実装面の汚染
を防止できる。

【００６１】さらに、上述した実施の形態では、接着剤
は低弾性樹脂であり、接着剤の厚みを比較的厚くするこ
とができるため、接着層内部の弾性変形により、両者部
品間の熱歪みが吸収される。そのため、接着界面および
部材にかかる荷重が低減され、部品の変形や、接着剤界
面の剥離も低減される。

【００６２】なお、上述した実施の形態では、チップ実
装基板をヒートシンクに接着剤を用いて固定する場合に
ついて説明したが、本発明は、これに限らず、チップ実
装基板をヒートシンクにボルト締結等の固定手段を用い
て固定しても良い。

【００６３】また、上述した実施の形態において、ヒー
トシンクには、放熱面を増やして放熱効果を高めるため
に、側面に開口部を設け、または内部に中空部を設ける
ようにしても良い。

【００６４】図１２、図１３、図１４は、ヒートシンク
の形状の一例を示す図である。図１２は、ヒートシンク
の長手方向の両端に渡って、ヒートシンクの側面に断面
がコ字状の開口部を設けたものである。図１３は、ヒー
トシンクの長手方向の両端に渡って、断面が矩形状の中
空部を設けたものである。図１４は、ヒートシンクの長
手方向の両端に渡って、断面が円形状の中空部を設けた
ものである。開口部および中空部は、ヒートシンクの長
手方向の両端に渡って設けることが好ましいが、必ずし
も長手方向の両端に渡って設ける必要はなく、放熱効果
を高めることができるのであれば、どのような長さ、ど
のような形状でも良く、また不連続に設けるようにして
も良い。

【００６５】また、上述した実施の形態において、発光
素子アレイチップには自己走査型発光素子アレイチップ
を用いることができる。なお、自己走査型発光素子アレ
イとは、自己走査回路を内蔵し、発光点を順次転送して
いく機能を有する発光素子アレイである。

【００６６】自己走査型発光素子アレイについては、特
開平１−２３８９６２号公報、特開平２−１４５８４号
公報、特開平２−９２６５０号公報、特開平２−９２６
５１号公報等により、プリンタヘッド用光源として実装
上簡便となること、発光素子間隔を細かくできること、
コンパクトなプリンタヘッドを作製できること等が示さ
れている。また、特開平２−２６３６６８号公報では、
転送素子アレイをシフト部として、発光部である発光素
子アレイと分離した構造の自己走査型発光素子アレイを
提案している。

【００６７】図１５に、シフト部と発光部とを分離した
構造の自己走査型発光素子アレイの等価回路図を示す。
シフト部は、転送素子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…を有し、発
光部は、書込み用発光素子Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，…を有し
ている。これら転送素子および発光素子は、３端子発光
サイリスタにより構成される。シフト部の構成は、転送
素子のゲートを互いに電気的に接続するのにダイオード
Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃，…を用いている。Ｖ_GKは電源（通常
５Ｖ）であり、負荷抵抗Ｒ_Lを経て各転送素子のゲート
電極Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，…に接続されている。また、転
送素子のゲート電極Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，…は、書込み用
発光素子のゲート電極にも接続される。転送素子Ｔ₁の
ゲート電極にはスタートパルスφ_Sが加えられ、転送素
子のアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ
１，φ２が加えられ、書込み用発光素子のアノード電極
には、書込み信号φ_Iが加えられている。

【００６８】なお、図中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ_S，Ｒ_Iは、
それぞれ電流制限抵抗を示している。

【００６９】動作を簡単に説明する。まず転送用クロッ
クパルスφ１の電圧が、Ｈレベルで、転送素子Ｔ₂がオ
ン状態であるとする。このとき、ゲート電極Ｇ₂の電位
はＶ _GKの５Ｖからほぼ零Ｖにまで低下する。この電位降
下の影響はダイオードＤ₂によってゲート電極Ｇ₃に伝
えられ、その電位を約１Ｖに（ダイオードＤ₂の順方向
立上り電圧（拡散電位に等しい））に設定する。しか
し、ダイオードＤ₁は逆バイアス状態であるためゲート
電極Ｇ₁への電位の接続は行われず、ゲート電極Ｇ₁の
電位は５Ｖのままとなる。発光サイリスタのオン電圧
は、ゲート電極電位＋ｐｎ接合の拡散電位（約１Ｖ）で
近似されるから、次の転送用クロックパルスφ２のＨレ
ベル電圧は約２Ｖ（転送素子Ｔ₃をオンさせるために必
要な電圧）以上でありかつ約４Ｖ（転送素子Ｔ₅をオン
させるために必要な電圧）以下に設定しておけば転送素
子Ｔ₃のみがオンし、これ以外の転送素子はオフのまま
にすることができる。従って２本の転送用クロックパル
スでオン状態が転送されることになる。

【００７０】スタートパルスφ_Sは、このような転送動
作を開始させるためのパルスであり、スタートパルスφ
_SをＨレベル（約０Ｖ）にすると同時に転送用クロック
パルスφ２をＨレベル（約２〜約４Ｖ）とし、転送素子
Ｔ₁をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφ_Sは
Ｈレベルに戻される。

【００７１】いま、転送素子Ｔ₂がオン状態にあるとす
ると、ゲート電極Ｇ₂の電位は、ほぼ０Ｖとなる。した
がって、書込み信号φ_Iの電圧が、ｐｎ接合の拡散電位
（約１Ｖ）以上であれば、発光素子Ｌ₂を発光状態とす
ることができる。

【００７２】これに対し、ゲート電極Ｇ₁は約５Ｖであ
り、ゲート電極Ｇ₃は約１Ｖとなる。したがって、発光
素子Ｌ₁の書込み電圧は約６Ｖ、発光素子Ｌ₃の書込み
電圧は約２Ｖとなる。これから、発光素子Ｌ₂のみに書
込める書込み信号φ_Iの電圧は、１〜２Ｖの範囲とな
る。発光素子Ｌ₂がオン、すなわち発光状態に入ると、
発光強度は書込み信号φ_Iに流す電流量で決められ、任
意の強度にて画像書込みが可能となる。また、発光状態
を次の発光素子に転送するためには、書込み信号φ_Iラ
インの電圧を一度０Ｖまでおとし、発光している発光素
子をいったんオフにしておく必要がある。

【００７３】また、上述した実施の形態において、正立
等倍レンズアレイには、ロッドレンズアレイまたは樹脂
正立等倍レンズアレイを用いることができる。図１６
は、ロッドレンズアレイの構成の一例を示す切り欠き斜
視図である。ロッドレンズアレイは、屈折率が中心軸か
ら周辺に向かって減少していくロッドレンズ２５を１列
または２列に配列させたものであり、正立等倍像を結像
させることができる。図１７は、樹脂正立等倍レンズア
レイの構成の一例を示す斜視図である。樹脂正立等倍レ
ンズアレイは、１列または２列に配列された単眼レンズ
２７を備えるレンズアレイ板２６を２枚以上重ねたもの
であり、正立等倍像を結像させることができる。単眼レ
ンズ２７は、同一の焦点距離と口径を有し、片面が凸ま
たは両面が凸である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、発光素
子アレイチップの実装面の直下位置にヒートシンクのリ
ブを設けているので、チップ実装基板のチップ実装部付
近の平面性は、接着剤厚みに影響されず、高い平面性を
維持することが可能となる。

【００７５】また、本発明は、リブの外側に接着剤の余
剰部を滞留させる接着剤溜まりを形成するようにリブを
形成しているので、接着剤のはみ出しを防止できる。

【００７６】また、本発明は、接着剤に低弾性樹脂の接
着剤を用いているので、ヒートシンクとチップ実装基板
の熱膨張係数差が及ぼす歪みは、低弾性樹脂の層内で吸
収され、接着層の界面剥離および部材の変形が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光書き込みヘッドの断面図である。

【図２】本発明の光書き込みヘッドの実施の形態を示す
断面図である。

【図３】発光素子アレイチップを実装したチップ実装基
板とヒートシンクとの位置関係を説明する斜視図であ
る。

【図４】リブ位置を説明するためのチップ実装基板とヒ
ートシンクの断面図である。

【図５】ラッピングマシンのラッピングプレート部分の
平面図である。

【図６】ラッピングマシンのラッピングプレート部分の
一部断面図である。

【図７】研磨する部材の他の例を示す図である。

【図８】接着剤の塗布状態を説明するためのヒートシン
クの断面図である。

【図９】治具によりチップ実装基板をヒートシンクに固
定する方法を説明するための断面図である。

【図１０】チップ実装基板を接着した状態のヒートシン
クの断面図である。

【図１１】チップ実装基板を接着した状態のヒートシン
クの正面図である。

【図１２】ヒートシンクの形状の他の例を示す図であ
る。

【図１３】ヒートシンクの形状の他の例を示す図であ
る。

【図１４】ヒートシンクの形状の他の例を示す図であ
る。

【図１５】自己走査型発光素子アレイの等価回路を示す
図である。

【図１６】ロッドレンズアレイの構成の一例を示す切り
欠き斜視図である。

【図１７】樹脂正立等倍レンズアレイの構成の一例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１支持体２，３１正立等倍レンズアレイ３ヒートシンク４，３４ドライバー基板５チップ実装基板６，３６発光素子アレイチップ７リブ８接着剤９ボルト１０，３７ＦＰＣ１１樹脂カバー１２基準ピン１３基準穴１５治具１６エアシリンダー１７シリコンコート１８定盤１９ラッピングプレート２０ワーク２１キャリア２２インターナルギア２３サンギア２４浮遊砥粒２５ロッドレンズ２６レンズアレイ板２７単眼レンズ３２レンズ支持部材３３セラミック基板３５アルミニウム基板台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子アレイチップの発光素子が発光す
る光の光軸上にレンズアレイを備え、さらに前記発光素
子アレイチップを実装した基板の下地にヒートシンクを
備える光書き込みヘッドにおいて、前記ヒートシンクには、前記基板の取り付け面に、ヒー
トシンクの長手方向に複数本の凸状のリブが設けられ、前記ヒートシンクのリブ上には、前記基板が固定手段に
より固定されていることを特徴とする光書き込みヘッ
ド。
【請求項２】前記複数本のリブのうちの１本は、前記基
板の発光素子アレイチップ実装位置裏面側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【請求項３】前記リブは、前記ヒートシンクの長手方向
の両端に渡って設けられることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の光書き込みヘッド。
【請求項４】前記固定手段は、接着剤であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の光書き込みヘッ
ド。
【請求項５】前記複数本のリブのうち前記ヒートシンク
の長手方向に直交する方向の最も外側のリブは、リブの
外側に前記接着剤の余剰部を滞留させる接着剤溜まりを
形成するように設けられることを特徴とする請求項４に
記載の光書き込みヘッド。
【請求項６】前記接着剤は、低弾性樹脂の高熱伝導性接
着剤であることを特徴とする請求項４または５に記載の
光書き込みヘッド。
【請求項７】前記接着剤は、前記リブ間に塗布されるこ
とを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の光書き
込みヘッド。
【請求項８】前記ヒートシンクおよび基板は、前記複数
本のリブのうちの１本が、前記基板の発光素子アレイチ
ップ実装位置裏面側に設けられるように位置決め手段を
備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載
の光書き込みヘッド。
【請求項９】前記ヒートシンクは、側面に開口部が設け
られ、または内部に中空部が設けられていることを特徴
とする請求項１〜８のいずれかに記載の光書き込みヘッ
ド。
【請求項１０】前記ヒートシンクは、ヒートシンクの長
手方向に渡って断面がコ字状の開口部が設けられ、また
はヒートシンクの長手方向に渡って断面が矩形状または
円形状の中空部が設けられていることを特徴とする請求
項１〜８のいずれかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項１１】前記レンズアレイは、ロッドレンズアレ
イまたは樹脂正立等倍レンズアレイであることを特徴と
する請求項１〜１０のいずれかに記載の光書き込みヘッ
ド。
【請求項１２】前記発光素子アレイチップは、自己走査
型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項
１〜１１のいずれかに記載の光書き込みヘッド。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の光書
き込みヘッドに用いられるヒートシンクの加工方法にお
いて、前記ヒートシンクを、片面ラッピング装置の加工
面に前記リブを有する面が接するようにセットして、前
記リブの先端部分をラッピング加工することを特徴とす
るヒートシンクの加工方法。
【請求項１４】前記リブの先端部分を、前記ヒートシン
クのほぼ自重により前記片面ラッピング装置の加工面に
接するようにしてラッピング加工することを特徴とする
請求項１３に記載のヒートシンクの加工方法。