JP2010089299A - 露光ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子が配された基板とロッドレンズアレイとが光透過性部材を介して固定されている構成において、ロッドレンズアレイの変形に依らずに結像位置の変動を抑制して、良好な露光を実行可能とする技術の提供する。
【解決手段】第１面２９１−tに配設された発光素子Ｅからの光が第１面２９１−tから第２面２９１−hへ透過する基板２９１と、基板２９１の第２面２９１−h側に配設されて、第２面２９１−hからの光を結像するロッドレンズアレイ２９９と、基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間に配設されて、基板２９１の第２面２９１−hおよびロッドレンズアレイ２９９に固定された光透過性部材２９７と、基板２９１の第１面２９１−tを支持する支持部材２９５とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、発光素子からの光をロッドレンズアレイにより結像して、被露光面を露光する露光ヘッド、および、当該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。

このような露光ヘッドとして、ガラス基板に形成された発光素子からの光を、このガラス基板に対向するロッドレンズアレイにより結像するものが知られている（特許文献１）。特に特許文献１の露光ヘッドでは、ガラス基板の表面と裏面とのうち、ロッドレンズアレイに対して反対側の裏面に発光素子が設けられている。したがって、発光素子からの光はガラス基板を透過した後で、ロッドレンズアレイに入射する。

しかしながら、ガラス基板とロッドレンズアレイとの間には空気の層が存在しているため、ガラス基板の表面と空気層との境界では発光素子からの光の一部が反射される。その結果、結像に供する光の量が低下して、十分な光量で露光を行なえない場合があった。そこで、特許文献２、３には、ガラス基板とロッドレンズアレイとの間に樹脂等の透明材料を設けて、ガラス基板表面での光の反射を抑制する技術が提案されている。

特開２００６−２３１６４９号公報 特開２００７−０７６０８３号公報 特開２００６−２０５３８４号公報

ところで、上記特許文献２、３に記載の通り、基板（ガラス基板）およびロッドレンズアレイのそれぞれに光透過性部材（透明材料）を固定することができる。しかしながら、このようにロッドレンズアレイと基板とが光透過性部材を介して互いに固定されることで、次のような問題が発生するおそれがあった。つまり、温度変化等によってロッドレンズアレイが変形すると、光透過性基板を介してロッドレンズアレイに固定される基板も変形してしまう場合があった。そして、この基板には発光素子が配されているため、基板が変形すると、発光素子からの光の結像位置が変動するおそれがあった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、発光素子が配された基板とロッドレンズアレイとが光透過性部材を介して固定されている構成において、ロッドレンズアレイの変形に依らずに結像位置の変動を抑制して、良好な露光を実行可能とする技術の提供を目的とする。

この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、第１面に配設された発光素子からの光が第１面から第２面へ透過する基板と、基板の第２面側に配設されて、第２面からの光を結像するロッドレンズアレイと、基板とロッドレンズアレイとの間に配設されて、基板の第２面およびロッドレンズアレイに固定された光透過性部材と、基板の第１面を支持する支持部材とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、潜像担持体と、第１面に配設された発光素子からの光が第１面から第２面へ透過する基板、基板の第２面側に配設されて第２面からの光を潜像担持体に結像するロッドレンズアレイ、基板とロッドレンズアレイとの間に配設されて基板の第２面およびロッドレンズアレイに固定された光透過性部材、および基板の第１面を支持する支持部材を有する露光ヘッドと、露光ヘッドが潜像担持体に形成した潜像をトナー現像する現像部とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（露光ヘッド、画像形成装置）では、基板の第１面に発光素子が配設されており、発光素子からの光は基板の第１面から第２面へと透過する。基板の第２面側にはロッドレンズアレイが配設されており、このロッドレンズアレイが基板の第２面からの光を結像する。また、基板とロッドレンズアレイとの間には光透過性部材が配設されており、この光透過性部材は基板の第２面およびロッドレンズアレイに固定されている。したがって、ロッドレンズアレイが変形すると、基板も変形してしまうおそれがあった。これに対して、本発明は基板の第１面を支持する支持部材を備えており、基板の変形が支持部材によって抑制されている。よって、ロッドレンズアレイの変形によらず、基板の変形を抑制して、良好な露光が実行可能となる。また、この露光ヘッドを用いることで、良好な画像形成が実行可能となる。

また、発光素子はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であり、基板の第１面は有機ＥＬ素子を封止する封止部材を介して支持部材に支持されても良い。このように封止部材を設けることで、有機ＥＬを空気から遮断して、有機ＥＬの劣化を抑制することができる。

ところで、基板の線膨張係数がロッドレンズアレイの線膨張係数より小さい場合、温度変化により、ロッドレンズアレイは基板と比べてより大きな程度で伸縮しようとする。その結果、光透過性部材を介してロッドレンズアレイから基板に、変形させようとする力が作用する。そこで、このような構成に対しては、本発明を適用して基板の変形を抑制することが好適である。これにより、良好な露光が実行可能となる。

この際、支持部材の線膨張係数が基板の線膨張係数より大きいように構成しても良い。これにより、ロッドレンズアレイが基板に与える力に抗する力を、支持部材から基板に与えることができる。よって、基板の変形を確実に抑制して、より良好な露光が実行可能となる。

さらには、ロッドレンズアレイの線膨張係数と、支持部材の線膨張係数とが等しいもしくは略等しいように構成しても良い。これにより、ロッドレンズアレイが基板に対して与える力と、当該力に抗して支持部材が基板に与える力とを均衡させることができる。よって、基板の変形をより確実に抑制して、極めて良好な露光が実行可能となる。

また、支持部材が、基板の第２面を支持する平面部と、当該平面部から屈曲した屈曲部とを有するように構成しても良い。かかる構成は、支持部材の剛性を上げることができるため、基板の変形を抑制して良好な露光を図るのに有利である。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣがエンジンコントローラＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラＥＣがエンジン部ＥＧおよびヘッドコントローラＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。

この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および給紙ユニット７もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、二次転写ユニット１２、定着ユニット１３およびシート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット７は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット７および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。

各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム21は、その回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより、感光体ドラム２１表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送される。また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。

帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。

ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように、かつ、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に、発光素子からの光を結像して静電潜像を形成する。

現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ２５１から感光体ドラム２１に移動してその表面に形成された静電潜像が顕像化される。

現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21に搬送された後、転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に一次転写される。

また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21の一次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、図１において駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラに張架され駆動ローラ８２の回転により図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、カートリッジ装着時において各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを備えている。これらの一次転写ローラは、それぞれ一次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。

カラーモード実行時は、図１および図２に示すように全ての一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に一次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラ８５Ｙ等に一次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写する。すなわち、カラーモードにおいては、各色の単色トナー像が転写ベルト８１上において互いに重ね合わされてカラー画像が形成される。

さらに、転写ベルトユニット８は、ブラック用一次転写ローラ８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。この下流ガイドローラ８６は、一次転写ローラ８５Ｋが画像形成ステーション２Ｋの感光体ドラム２１に当接して形成する一次転写位置ＴＲ1での一次転写ローラ８５Ｋとブラック用感光体ドラム２１（Ｋ）との共通接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。

また、下流ガイドローラ８６に巻き掛けられた転写ベルト８１の表面に対向してパッチセンサ８９が設けられている。パッチセンサ８９は例えば反射型フォトセンサからなり、転写ベルト８１表面の反射率の変化を光学的に検出することにより、必要に応じて転写ベルト８１上に形成されるパッチ画像の位置やその濃度などを検出する。

給紙ユニット７は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対８０によって給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って、駆動ローラ８２と二次転写ローラ１２１とが当接する二次転写位置ＴＲ2に給紙される。

二次転写ローラ１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、二次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ１３１と、この加熱ローラ１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が二次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラ１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラ１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラ１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。

前記した駆動ローラ８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、二次転写ローラ１２１のバックアップローラとしての機能も兼ねている。駆動ローラ８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する二次転写バイアス発生部から二次転写ローラ１２１を介して供給される二次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、二次転写位置ＴＲ2へシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達されることに起因する画質の劣化を防止することができる。

また、この装置では、ブレード対向ローラ８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラ８３に当接することで、二次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。

なお、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を一体的にカートリッジとしてユニット化している。そして、このカートリッジが装置本体に対し着脱可能に構成されている。また、各カートリッジには、該カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。

また、メインコントローラＭＣ、ヘッドコントローラＨＣおよび各ラインヘッド２９がそれぞれ別ブロックとして構成され、これらは互いにシリアル通信線を介して接続されている。各ブロック間でのデータのやりとり動作について、図２を参照しながら説明する。外部装置からメインコントローラＭＣに画像形成指令が与えられると、メインコントローラＭＣは、エンジンコントローラＥＣにエンジン部ＥＧを起動させるための制御信号を送信する。また、メインコントローラＭＣに設けられた画像処理部１００が、画像形成指令に含まれる画像データに対して所定の信号処理を行い、各トナー色ごとのビデオデータＶＤを生成する。

一方、制御信号を受けたエンジンコントローラＥＣは、エンジン部ＥＧ各部の初期化およびウォームアップを開始する。これらが完了して画像形成動作を実行可能な状態になると、エンジンコントローラＥＣは、各ラインヘッド２９を制御するヘッドコントローラＨＣに対し画像形成動作の開始のきっかけとなる同期信号Ｖsyncを出力する。

ヘッドコントローラＨＣには、各ラインヘッドを制御するヘッド制御モジュール４００と、メインコントローラＭＣとのデータ通信を司るヘッド側通信モジュール３００とが設けられている。一方、メインコントローラＭＣにもメイン側通信モジュール２００が設けられている。ヘッド側通信モジュール３００からメイン側通信モジュール２００に向けては、１ページ分の画像の先頭を示す垂直リクエスト信号ＶＲＥＱと、該画像を構成するラインのうち１ライン分のビデオデータを要求する水平リクエスト信号ＨＲＥＱとが送信される。一方、メイン側通信モジュール２００からヘッド側通信モジュール３００に向けては、これらのリクエスト信号に応じてビデオデータＶＤが送信される。より詳しくは、画像の先頭を示す垂直リクエスト信号ＶＲＥＱを受信した後、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受信する度に、画像の先頭部分から１ライン分ずつビデオデータＶＤを順次出力する。そして、このビデオデータＶＤに基づいて各発光素子が発光する。

図３はラインヘッドの構造を示す部分斜視図である。また、図４はラインヘッドの幅方向断面を示す部分断面図である。図５はラインヘッドが有するヘッド基板の裏面の構成を表す部分平面図であり、ヘッド基板２９１の表面２９１−h側から裏面２９１−tを平面視した場合を表している。これらは部分図であるため、ラインヘッド２９の全てのパーツを表しているわけではない。これらの図を用いてラインヘッド２９の詳細な構成について以下に説明する。

ラインヘッド２９が備えるヘッド基板２９１は、平板状のガラス基板である。このヘッド基板２９１の裏面２９１−t（第１面）には、複数の発光素子Ｅが３列千鳥で長手方向ＬＧＤに並んでいる（図５）。各発光素子Ｅは、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。さらに、ヘッド基板２９１の裏面２９１−tには、駆動回路ＤＣが設けられており、各発光素子Ｅは配線ＷＬによって駆動回路ＤＣに接続されている（図５）。そして、駆動回路ＤＣが、ビデオデータＶＤに応じて発光素子Ｅを駆動する。この駆動回路ＤＣは、ＴＦＴ（thin film transistor）等で構成することができる。なお、ＴＦＴを形成するプロセスの関係から、ヘッド基板２９１は無アルカリガラスを基材としている。さらに、ヘッド基板２９１の裏面２９１−tには、ガラスで構成された封止部材２９３が接着固定されている。この封止部材２９３により、有機ＥＬ素子である発光素子Ｅを空気から遮断して、発光素子Ｅの劣化を抑制することができる。

封止部材２９３の裏面は、フレーム２９５が接着固定されている。このフレーム２９５は剛性部材である板金（鋼）製であり、１６×１０^−６（／℃）程度の線膨張率を有する。また、このフレーム２９５は、幅方向ＬＴＤおよび長手方向ＬＧＤに平行もしくは略平行な平面部２９５１と当該平面部２９５１から屈曲した屈曲部２９５２とを有しており、逆Ｕ字形状を有している（図３、図４）。そして、平面部２９５１が封止部材２９３の裏面に接着固定されている。このように本実施形態では、ヘッド基板２９１の裏面２９１−tが、封止部材２９３を介してフレーム２９５に支持されている。

ヘッド基板２９１の表面２９１−h（第２面）には、ガラス部材２９７（光透過性部材）が当接している。このガラス部材２９７は、長手方向ＬＧＤに長尺である直方体形状を有する。ガラス部材２９７の底面は、透明接着剤によりヘッド基板表面２９１−hに接着固定されている。この透明接着剤は、ガラス部材２９７と同じもしくは略同じ屈折率を有する。なお、ガラス部材２９７とヘッド基板２９１との接着においては、ＵＶ（紫外線）による発光素子Ｅの劣化が懸念されるため、ＵＶ照射はなるべく行なわない方が良い。したがって、熱硬化併用のＵＶ硬化接着剤、熱硬化接着剤あるいは嫌気性接着剤などを接着剤として用いることが望ましい。また、接着剤の厚みはなるべく薄い方が、厚みのばらつきが生じ難いため好適である。また、ヘッド基板２９１の表面２９１−h側にはロッドレンズアレイ２９９が配されており、ロッドレンズアレイ２９９の底面とガラス部材２９７の上面とが当接している。

ロッドレンズアレイ２９９では、俵積みされた複数のロッドレンズ２９９１が、シリコン系の不透明な接着剤によって互いに接着されている。このロッドレンズ２９９１は正立等倍の結像特性を有する。また、この複数のロッドレンズ２９９１は、幅方向ＬＴＤから２枚の樹脂板２９９２により挟まれている。この樹脂板２９９２は、ガラスファイバーが添加されたＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）を基材とする。そして、このように構成されたロッドレンズアレイ２９９の底面が、ガラス部材２９７の上面に透明接着剤により接着固定されている。透明接着剤は、ガラス、ＦＲＰおよびシリコン接着剤に親和性のあるものが望ましい。これにより、異種材料を強固に接着することができる。なお、ラインヘッド２９の組立工程において、ヘッド基板２９１をガラス部材２９７に接着する前に、ガラス部材２９７とロッドレンズアレイ２９９との接着を行う場合は、ＵＶ（紫外線）による発光素子Ｅの劣化の懸念が無いので、ＵＶ接着剤を用いることができる。また、接着剤の厚みはなるべく薄い方が、厚みのばらつきが生じ難いため好適である。また、この透明接着剤は、ガラス部材２９７と同じもしくは略同じ屈折率を有する。

ここで、ラインヘッド２９を構成する各部材の寸法関係を示しておく。まず、長手方向ＬＧＤにおける寸法関係は次式
Ｌ2951＞Ｌ291＞Ｌ293＞Ｌ297＞Ｌ299
の通りである。ここで、Ｌ2951はフレーム２９５の平面部２９５１の長さであり、Ｌ293は封止部材２９３の長さであり、Ｌ291はヘッド基板２９１の長さであり、Ｌ297はガラス部材２９７の長さであり、Ｌ299はロッドレンズアレイ２９９の長さである。また、幅方向ＬＴＤにおける寸法関係は次式
Ｗ2951＞Ｗ291＝Ｗ293＞Ｗ297＞Ｗ299
の通りである。ここで、Ｗ2951はフレーム２９５の平面部２９５１の幅であり、Ｗ293は封止部材２９３の幅であり、Ｗ291はヘッド基板２９１の幅であり、Ｗ297はガラス部材２９７の幅であり、Ｗ299はロッドレンズアレイ２９９の幅である。

次に、ラインヘッド２９の光学的特性について説明する。なお、上述の通り、本実施形態のラインヘッド２９は、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間にガラス部材２９７を設けている。しかしながら、以下の説明では、本実施形態のラインヘッド２９の光学的特性を理解しやすくするために、まずは、ロッドレンズアレイ単体の光学的特性（図６）を示した後で、ガラス部材２９７を設けないラインヘッド２９の光学的特性（図７）と、ガラス部材２９７を設けたラインヘッド２９の光学的特性（図８）とを、この順番で説明する。ここで、図６は、ロッドレンズアレイ単体の光学的特性を示す図であり、図７は、ガラス部材を設けないラインヘッドの光学的特性を示す図であり、図８は、ガラス部材を設けたラインヘッドの光学的特性を示す図である。

図６に示すように、物点側距離Ｌoと像点側距離Ｌiとは略等しい。したがって、これらの距離と、ロッドレンズアレイ２９９の共役長Ｔcとは次式
Ｌo≒Ｌi＝（Ｔc−Ｚ）／２である。ここで、Ｚは、幅方向ＬＴＤおよび長手方向ＬＧＤに直交する方向におけるロッドレンズアレイ２９９の厚みである。なお、距離Ｌo、Ｌiは空気中における距離であるので、屈折率ｎ1の媒体中での距離Ｌo(n1)、距離Ｌi(n1)は、それぞれ
Ｌo(n1)＝Ｌo×n1
Ｌi(n1)＝Ｌi×n1
となる。なお、同図の角度θ1は、物点から射出されてロッドレンズアレイ２９９に取り込まれる光束の角度（開口角）である。

一方、上述のようにヘッド基板２９１の裏面２９１−tに発光素子Ｅが設けられている場合、発光素子Ｅからの光はヘッド基板裏面２９１−tからヘッド基板表面２９１−hを透過してロッドレンズアレイ２９９に入射する。この場合の光学特性について図７を用いて説明する。なお、図７の上部の二点鎖線の円内部は、同図下部の二点鎖線の円内部を拡大したものである。また、角度θ1はヘッド基板２９１を透過した後の光束の角度を示しており、角度θ2は発光素子Ｅから射出される光束の角度（開口角）を示している。ヘッド基板２９１の厚みをｔ1、ヘッド基板２９１の屈折率をｎg、空気層の厚みをｄ1、空気層の屈折率を約１とすると、開口角θ2は次式
ｎg×sin(θ2)＝sin(θ1）
を満たす。なお、
ｔ1／ｎ291＋ｄ1＝Ｌo
である。

さらに、本実施形態のように、ガラス部材２９７を備えた構成（図８）は次のような光学特性を示す。つまり、ヘッド基板２９１とガラス部材２９７との屈折率が略ｎgで同一であるとすると、次式
ｔ1＋ｔ2＝Ｌo(ng)＝Ｌo×ｎg
が成立する。ここで、ｔ2は、ガラス部材２９７の厚みである。なお、開口角θ2は、図７で示した開口角θ2と等しい。つまり、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間をガラス部材２９７で埋めるか否かによって、開口角が変化することはない。

ところで、ガラス部材２９７を備えたラインヘッド２９では、温度変化により次のような問題が発生する場合があった。これについて説明する。ロッドレンズアレイ２９９の線膨張率は主にＦＲＰによって定まる。このＦＲＰの線膨張率は、その他の一般的な樹脂に比べると小さいが、ガラスに比べるとかなり大きな値を有しており、例えば１５×１０^−６（／℃）程度である。これに対して、ヘッド基板２９１の基材である無アルカリガラスの線膨張率は、３.５〜３.８×１０^−６（／℃）程度であり、ロッドレンズアレイ２９９の線膨張率よりも低い。また、一般的なガラスで構成されるガラス部材２９７は９×１０^−６（／℃）程度の線膨張率を有する。このように、ロッドレンズアレイ２９９、ガラス部材２９７、ヘッド基板２９１は、この順番で大きい線膨張率を有する。しかも、これらの部材は接着剤により互いに固定されている。したがって、温度変化があった場合、ロッドレンズアレイ２９９およびガラス部材２９７の伸縮に、ヘッド基板２９１の伸縮が追いつかず、その結果、バイメタル効果の如くヘッド基板２９１が反ってしまう場合があった。この反りは場合によっては１００（μｍ）近くに達するため、長手方向ＬＧＤの全域に渡って結像面を感光体ドラム２１表面に一致させることが困難となり、良好な露光動作・画像形成動作が実行できないおそれがあった。

これに対して、本実施形態のラインヘッド２９はヘッド基板２９１の裏面２９１−tが剛性部材であるフレーム２９５に支持されており、このフレーム２９５によってヘッド基板２９１の変形が抑制されている。よって、ロッドレンズアレイ２９９の伸縮によらず、ヘッド基板２９１の反りを抑制して、良好な露光が実行可能となる。また、このラインヘッド２９を用いることで、良好な画像形成が実行可能となる。

また、本実施形態では、フレーム２９５は、ヘッド基板２９１の裏面２９１−hが固定される平面部２９５１と、当該平面部２９５１から屈曲した屈曲部２９５２とを有している。これにより、フレーム２９５の剛性を上げることができ、ヘッド基板２９１の変形を抑制してより良好な露光を図ることが可能となっている。

また、本実施形態では、フレーム２９５の線膨張係数がヘッド基板２９１の線膨張係数より大きいため、次のようなさらなる効果が奏されている。これについて図９を用いて説明する。ここで、図９は、本発明が奏するさらなる効果の説明図である。上述の通り、ロッドレンズアレイ２９９はヘッド基板２９１よりも大きい線膨張率を有する。したがって、例えば温度が上昇したような場合、ロッドレンズアレイ２９９は、ヘッド基板２９１と比べて長手方向ＬＧＤに伸びようとする（同図矢印Ｄ299(+)、Ｄ299(-)）。その結果、ロッドレンズアレイ２９９は、ヘッド基板２９１に曲げようとする力Ｆ299(+)、Ｆ299(-)を与える。これに対して、本実施形態では、フレーム２９５はヘッド基板２９１よりも大きい線膨張係数を有する。したがって、温度が上昇したような場合、ロッドレンズアレイ２９９と同様にフレーム２９５も、長手方向ＬＧＤに伸びようとする（同図矢印Ｄ295(+)、Ｄ295(-)）。その結果、ロッドレンズアレイ２９９がヘッド基板２９１に与える力Ｆ299(+)、Ｆ299(-)に抗する力Ｆ295(+)、Ｆ295(-)を、フレーム２９５からヘッド基板２９１に与えることができる。よって、ヘッド基板２９１の変形を確実に抑制して、より良好な露光が実行可能となっている。

さらに本実施形態では、フレーム２９５の線膨張係数は１６×１０^−６（／℃）程度であり、ロッドレンズアレイ２９９の線膨張係数１５×１０^−６（／℃）と略等しい。したがって、ロッドレンズアレイ２９９がヘッド基板２９１に対して与える力Ｆ299(+)、Ｆ299(-)と、当該力Ｆ299(+)、Ｆ299(-)に抗してフレーム２９５が基板に与える力Ｆ295(+)、Ｆ295(-)とを均衡させることができる。よって、ヘッド基板２９１の変形をより確実に抑制して、極めて良好な露光が実行可能となっている。

また、上記実施形態では、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間にガラス部材２９７が設けられており、これらが透明接着剤で互いに接着されている。しかも、この透明接着剤は、ガラス部材２９７と同じもしくは略同じ屈折率を有する。したがって、各構成部材（ヘッド基板２９１、ガラス部材２９７、ロッドレンズアレイ２９９）の間の界面が実質的に消失しており、各構成部材境界での光の反射が防止されている。したがって、反射による光量の損失や、ヘッド基板表面２９１−hでの反射光がヘッド基板裏面２９１−tで再反射された後にロッドレンズアレイ２９９により結像されることで発生してしまうゴースト像を抑制することが可能となっている。

また、上記実施形態では、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間隔を、ガラス部材２９７の厚みで正確に管理することができる。特に、ガラス部材２９７として、上面および底面の両面を研磨したガラスを用いることで、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間隔をいっそう正確に管理することができる。その結果、より良好な露光動作を行なうことができる。

また、上記実施形態では、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間にガラス部材２９７が設けられており、これらが透明接着剤で互いに接着されている。したがって、画像形成装置内で浮遊するトナー等の塵埃が侵入する余地が、ヘッド基板２９１とロッドレンズアレイ２９９との間に存在しない。よって、塵埃による結像状態の乱れや、光量の損失が抑制され、良好な露光動作を行なうことができる。

以上のように、本実施形態では、ラインヘッド２９が本発明の「露光ヘッド」に相当し、ヘッド基板２９１が本発明の「基板」に相当し、ヘッド基板裏面２９１−tが本発明の「第１面」に相当し、ヘッド基板表面２９１−hが本発明の「第２面」に相当し、フレーム２９５が本発明の「支持部材」に相当し、ガラス部材２９７が本発明の「光透過性部材」に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を発光素子として用いた。しかしながら、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を発光素子として用いることもできる。図１０は、ＬＥＤを発光素子として用いた場合の幅方向部分断面図である。同図に示すように、ヘッド基板２９１の裏面２９１−tには、ＬＥＤチップＣＰが実装されている。そして、ＬＥＤチップＣＰの表面（つまり、ヘッド基板２９１裏面２９１−tに対向する面）に、発光素子（図示省略）が形成されている。また、フレーム２９５には、ＬＥＤチップＣＰを配設するための空間２９５３が設けられている。また、ヘッド基板裏面２９１−tには、フレーム２９５が直接に接着固定されており、ヘッド基板裏面２９１−tがフレーム２９５により直接支持されている。その他の構成は、図１０と図４とは共通するため相当符号を付して説明を省略する。かかる図１０の構成においても、フレーム２９５によってヘッド基板２９１の変形が抑制されるため、良好な画像形成が実行可能となる。

なお、上記実施形態では、フレーム２９５とロッドレンズアレイ２９９との線膨張率が略等しい。しかしながら、これらの線膨張率が略等しいことは必須ではない。つまり、これらの線膨張率が異なっていても良く、また、これらの線膨張率を等しくしても良い。

また、上記実施形態では、フレーム２９５が屈曲部２９５２を有していた。しかしながら、この屈曲部２９５２は必須ではない。

また、上記実施形態では、複数の発光素子Ｅが３列千鳥で並んでいるが、発光素子Ｅの配置態様はこれに限られない。

また、上記実施形態では、ラインヘッド２９を構成する各部材の寸法関係を示したが、当該寸法関係は一例に過ぎず、上記と異なる寸法関係を有するように各部材を設計することもできる。例えば、ヘッド基板２９１とガラス部材２９７との幅が、次式
Ｗ291＝Ｗ297
を満たすようにしても良い。

あるいは、ヘッド基板２９１と封止部材２９３との幅が、次式
Ｗ291＞Ｗ293
を満たすようにしても良い。この場合、ヘッド基板の幅方向ＬＴＤの両端部に、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板等を接続することが容易となる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。 ラインヘッドの構造を示す部分斜視図。 ラインヘッドの幅方向断面を示す部分断面図。 ラインヘッドが有するヘッド基板の裏面の構成を表す部分平面図。 ロッドレンズアレイ単体の光学的特性を示す図。 ガラス部材を設けないラインヘッドの光学的特性を示す図。 ガラス部材を設けたラインヘッドの光学的特性を示す図。 本発明が奏するさらなる効果の説明図。 ＬＥＤを発光素子として用いた場合の幅方向部分断面図。

符号の説明

２９…ラインヘッド、 ２９１…ヘッド基板、 ２９１-h…ヘッド基板表面、 ２９１-t…ヘッド基板裏面、 ２９３…封止部材、 ２９５…フレーム、 ２９５１…平面部、 ２９５２…屈曲部、 ２９７…ガラス部材、 ２９９…ロッドレンズアレイ、 ２９９１…ロッドレンズ、 ２９９２…樹脂板

Claims (7)

1. 第１面に配設された発光素子からの光が前記第１面から第２面へ透過する基板と、
   前記基板の前記第２面側に配設されて、前記第２面からの光を結像するロッドレンズアレイと、
   前記基板と前記ロッドレンズアレイとの間に配設されて、前記基板の前記第２面および前記ロッドレンズアレイに固定された光透過性部材と、
   前記基板の前記第１面を支持する支持部材と
   を備えたことを特徴とする露光ヘッド。
2. 前記発光素子はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であり、前記基板の前記第１面は前記有機ＥＬ素子を封止する封止部材を介して前記支持部材に支持される請求項１に記載の露光ヘッド。
3. 前記基板の線膨張係数は、前記ロッドレンズアレイの線膨張係数より小さい請求項１または２に記載の露光ヘッド。
4. 前記支持部材の線膨張係数が、前記基板の線膨張係数より大きい請求項３に記載の露光ヘッド。
5. 前記ロッドレンズアレイの線膨張係数と、前記支持部材の線膨張係数とが等しいもしくは略等しい請求項４に記載の露光ヘッド。
6. 前記支持部材が、前記基板の第２面を支持する平面部と、当該平面部から屈曲した屈曲部とを有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
7. 潜像担持体と、
   第１面に配設された発光素子からの光が前記第１面から第２面へ透過する基板、前記基板の前記第２面側に配設されて前記第２面からの光を前記潜像担持体に結像するロッドレンズアレイ、前記基板と前記ロッドレンズアレイとの間に配設されて前記基板の前記第２面および前記ロッドレンズアレイに固定された光透過性部材、および前記基板の前記第１面を支持する支持部材を有する露光ヘッドと、
   前記露光ヘッドが前記潜像担持体に形成した潜像をトナー現像する現像部と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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