JP2015226992A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の位置調整機能の確保と放熱性能の向上とを両立し得るようにする。【解決手段】カラープリンタ１のＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤアレイチップ５６が取り付けられた基板５５の上面に露出部５５Ｅを形成するように保護シート５７が重ねられ、アタッチメント５８が取り付けられてＬＥＤ基板部５４が構成される。またＬＥＤヘッド１６は、ホルダ５１のロッドレンズアレイ５３に対するＬＥＤアレイチップ５６の位置が調整された状態で接着剤６０によりＬＥＤ基板部５４がホルダ５１の側部５１Ｂに接着される。その後ＬＥＤヘッド１６は、基板５５とホルダ５１との隙間が封止材６１で封止されることにより、露出部５５Ｅと側部５１Ｂとの間の熱伝導性を高め、ＬＥＤアレイチップ５６で発生し基板５５に伝わった熱を露出部５５Ｅ及び封止材６１を介してホルダ５１へ伝達し、放熱させることができる。【選択図】図７

Description

本発明は露光装置及び画像形成装置に関し、例えば、電子写真式プリンタ（以下、これをプリンタとも呼ぶ）に適用して好適なものである。

従来のプリンタとしては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子およびレンズアレイを備えたＬＥＤヘッド等の露光装置から、感光体ドラムの表面に光を照射して感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、さらにその静電潜像にトナーを付着させてトナー像を現像するものが広く普及している。

このうち露光装置としては、例えば、複数のＬＥＤが直線状に配置されたＬＥＤアレイチップが一面に搭載された基板と、ＬＥＤアレイチップから放射される光を集光させるロッドレンズアレイと、基板及びロッドレンズアレイを保持することにより当該基板上のＬＥＤアレイチップと当該ロッドレンズアレイとを対向させるホルダとを有するものがある。また露光装置のなかには、基板の一面と反対の他面を覆うようにアタッチメントが取り付けられ、当該アタッチメントがホルダに接着されることで、ホルダに対し基板を固定するものもある（例えば、特許文献１参照）。

この露光装置は、基板に搭載されたＬＥＤアレイチップから、印刷すべき画像に応じた照射パターンの光を放射させる。放射された光は、ロッドレンズアレイを通過することにより収束され、当該ロッドレンズアレイの結像位置に配設された感光体ドラムの表面に露光することにより、静電潜像を形成する。

特開２０１２−６６４９９号公報（図５）

ところで露光装置は、その製造時にＬＥＤアレイチップの光軸をロッドレンズアレイの中心に合わせるよう位置調整された上で、接着剤により基板がホルダに固定される。このため露光装置は、ホルダに対し基板を一回り小さく形成して両者の間に隙間を形成する必要があり、接着剤による接着後もこの隙間が残っている。しかしながら露光装置では、基板の一面側、すなわちＬＥＤアレイチップ及びロッドレンズアレイの周囲の空間にトナー等の異物が侵入すると、光量の減少等の問題が生じるおそれがある。このため露光装置は、基板とホルダとの隙間がシリコン等の封止材により封止される。

また露光装置のなかには、基板の他面とアタッチメントの間に、当該基板の他面を全面的に覆う保護シートを挟むものがある。この保護シートは、アタッチメントによる基板上の回路の物理的損傷を防止でき、また特にアタッチメントが金属のように導電性を有する場合に絶縁性を持たせることで、基板上の回路の短絡を防止することができる。またこの保護シートは、基板の他面側を全面的に覆うことで、当該基板に形成されたスルーホールからトナー等の異物が基板の一面側に入り込むことを防止できる。

その一方で、露光装置のＬＥＤアレイチップは、その性質上、光を放射する際に熱を発生し、この熱を基板に伝えることになる。しかしながら露光装置は、基板がホルダ等の熱伝導性を有する部品と接触しておらず、また他面が保護シートにより全面的に覆われているため、発生した熱を効率良く他へ逃がすことができない。このため露光装置は、ＬＥＤアレイチップを発熱により極度に高温化させて性能を低下させるおそれや、場合によっては破損に繋がるおそれがある、という問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、基板の位置調整機能の確保と放熱性能の向上とを両立し得る露光装置及び画像形成装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の露光装置においては、配線材により配線パターンが形成されると共に、露光用の光を放射する発光素子アレイが一面に取り付けられた基板と、基板の一面と反対の他面を、端部近傍に少なくとも一部を露出させた露出部を形成するように覆う保護シートと、基板に取り付けられることで他面に対し保護シートを固定する保持部材と、光を集束させる集束レンズアレイを支持すると共に、発光素子アレイから放射される光を集束レンズアレイにより所定の照射箇所に集光させるよう基板を位置決めした状態で、基板の露出部との間に隙間を空けて保持部材を支持する支持部材と、熱伝導性を有し、基板の他面に形成された露出部を覆うと共に隙間を封止する封止材とを設けるようにした。

また本発明の画像形成装置は、上述した露光装置を有するようにした。

これにより、基板に取り付けられた発光素子アレイから放射される光を支持部材により支持される集束レンズアレイにより適切に集束できるよう、支持部材に対し基板を位置決めすることができ、且つ基板と支持部材との隙間を封止する封止材により、基板の他面に形成した露出部と当該支持部材との間で熱伝導性を高めることができる。

本発明によれば、集束レンズアレイに対する発光素子アレイの位置を調整した状態で、支持部材に対し基板を位置決めすることができ、且つ基板と支持部材との隙間を封止する封止材により、基板の他面に形成した露出部と当該支持部材との間で熱伝導性を高めることができる。かくして本発明は、基板の位置調整機能の確保と放熱性能の向上とを両立し得る露光装置及び画像形成装置を実現できる。

カラープリンタの構成を示す略線図である。 イメージドラムユニットの構成を示す略線図である。 ＬＥＤヘッドの構成を示す略線図である。 ＬＥＤヘッドの構成を示す略線的斜視図である。 ＬＥＤヘッドの構成を示す略線的斜視図である。 ＬＥＤヘッドの構成を示す略線的断面図である。 ＬＥＤヘッドの構成を示す略線的断面図である。 製造治具の構成を示す略線図である。 他の実施の形態による保護シートの構成を示す略線図である。

以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。

［１．カラープリンタの構成］
図１に左側面図を示すように、カラープリンタ１は、カラー用電子写真式プリンタであり、例えばＡ３サイズやＡ４サイズ等の大きさでなる用紙Ｐに対し、所望のカラー画像を印刷するようになっている。

画像形成装置としてのカラープリンタ１は、略箱型に形成されたプリンタ筐体２の内部に種々の部品が配置されている。因みに以下では、図１における右端部分をカラープリンタ１の正面とし、この正面と対峙して見た場合の上下方向、左右方向及び前後方向をそれぞれ定義した上で説明する。

カラープリンタ１は、制御部３により全体を統括制御するようになっている。この制御部３は、図示しない通信処理部を介して、パーソナルコンピュータのような上位装置（図示せず）と無線又は有線により接続されている。制御部３は、上位装置から印刷対象のカラー画像を表す画像データが与えられると共に当該カラー画像の印刷が指示されると、用紙Ｐの表面に印刷画像を形成する印刷処理を実行する。

プリンタ筐体２内の最下部には、用紙Ｐを収容する用紙収容カセット４と、用紙収容カセット４に集積された状態で収容されている用紙Ｐを１枚ずつ分離して給紙する給紙部５と、当該用紙Ｐの色を測色する用紙色測色部６とが設けられている。給紙部５は、用紙収容カセット４の前端上側に位置しており、用紙収容カセット４の前端上側に設けられ中心軸を左右方向に向けたホッピングローラ７や、当該ホッピングローラ７の上方に設けられたレジストローラ８のような複数のローラに加え、用紙Ｐを案内するガイド等により構成されている。

この給紙部５は、制御部３の制御によりホッピングローラ７及びレジストローラ８等を回転させ、用紙収容カセット４に収容されている用紙Ｐを１枚ずつに分離して取り込むと共に、取り込んだ用紙Ｐを前上方へ進行させた後、プリンタ筐体２内の前端近傍における上下ほぼ中央となる位置において、後方へ折り返すように進行させる。また用紙色測色部６は、用紙Ｐの色を測色し、その結果を制御部３へ供給するようになっている。

プリンタ筐体２内における用紙収容カセット４の上方には、当該プリンタ筐体２内を前後に大きく横切るようにして転写ベルトユニット１０が設けられている。転写ベルトユニット１０は、中心軸を左右方向に向けた細長い円筒状でなるローラ１１が前後に１個ずつ配置されると共に、前後のローラ１１を周回するように転写ベルト１２が張架されている。転写ベルト１２は、左右方向の幅が広く、且つ無端状のベルトとして形成されており、ローラ１１の回転に伴って走行する。転写ベルトユニット１０は、制御部３の制御に基づいてローラ１１を回転させることにより転写ベルト１２を走行させ、給紙部５から受け渡された用紙Ｐを当該転写ベルト１２の上面に載せて後方向へ搬送する。

一方、転写ベルトユニット１０の上側、すなわちプリンタ筐体２における中央よりも上寄りには、４個のイメージドラムユニット１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ及び１５Ｋ（以下、これらをまとめてイメージドラムユニット１５と呼ぶ）が後側から前側へ向かって順に配置されている。すなわち各色のイメージドラムユニット１５は、いわゆるタンデム方式で配置されている。

因みにイメージドラムユニット１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ及び１５Ｋは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応している。またイメージドラムユニット１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ及び１５Ｋは、互いに同様に構成されており、対応するトナーの色のみがそれぞれ相違する。画像形成ユニットとしてのイメージドラムユニット１５は、用紙Ｐの左右幅に対応するべく、左右方向に比較的長い略箱状に形成されている。

またプリンタ筐体２内には、各イメージドラムユニット１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ及び１５Ｋとそれぞれ対応するように、露光装置としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ及び１６Ｋ（以下、これらをまとめてＬＥＤヘッド１６と呼ぶ）が設けられている。このＬＥＤヘッド１６は、左右方向に細長い直方体状に構成されると共に、その内部に複数のＬＥＤ素子が左右方向に沿って並ぶように配置されており、制御部３から供給される画像データに応じた発光パターンで各ＬＥＤ素子を発光させる。イメージドラムユニット１５は、プリンタ筐体２に装着された際、このＬＥＤヘッド１６と極めて近接するようになっており、当該ＬＥＤヘッド１６からの光により露光処理が行われる。

また各イメージドラムユニット１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ及び１５Ｋは、それぞれ上方にトナーカートリッジ１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ及び１８Ｋ（以下、これらをまとめてトナーカートリッジ１８と呼ぶ）が接続されている。トナーカートリッジ１８は、左右方向に長い中空の容器であり、粉末状でなる各色のトナーがそれぞれ収容されると共に、所定の撹拌機構が組み込まれている。

因みに転写ベルトユニット１０には、前後のローラ１１の間における各イメージドラムユニット１５の真下となる４箇所に、それぞれ転写ローラ１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ及び１３Ｋ（以下、これらをまとめて転写ローラ１３と呼ぶ）が設けられている。すなわち各イメージドラムユニット１５は、各転写ローラ１３との間に転写ベルト１２の上側部分を挟んでいる。因みに転写ローラ１３は、帯電し得るように構成されている。

制御部３は、トナーカートリッジ１８からトナーをイメージドラムユニット１５へ供給させる。これと共に制御部３は、上位装置（図示せず）から供給された画像データに応じた発光パターンを形成するようにＬＥＤヘッド１６を発光させる。これに応じて各イメージドラムユニット１５は、トナーカートリッジ１８から供給されるトナーを用い、ＬＥＤヘッド１６の発光パターンに応じたトナー画像を形成し、このトナー画像を用紙Ｐにそれぞれ転写する（詳しくは後述する）。これにより、転写ベルトユニット１０によって搬送されている用紙Ｐ上には、画像データに応じた４色のトナー画像が順次転写されていく。

転写ベルトユニット１０の後方、すなわちプリンタ筐体２の後端近傍における上下の中央近傍には、定着ユニット２０が設けられている。定着ユニット２０は、加熱ローラ２１及び加圧ローラ２２により構成されている。加熱ローラ２１は、中心軸を左右方向に向けた円筒状に形成されており、内部にヒータが設けられている。加圧ローラ２２は、加熱ローラ２１と同様の円筒状に形成されており、上側の表面を加熱ローラ２１における下側の表面に所定の押圧力で押し付けている。

この定着ユニット２０は、制御部３の制御に基づき、加熱ローラ２１を加熱すると共に当該加熱ローラ２１及び加圧ローラ２２をそれぞれ所定方向へ回転させる。これにより定着ユニット２０は、転写ベルトユニット１０から受け渡された用紙Ｐ、すなわち４色のトナー画像が重ねられた用紙Ｐに対して熱及び圧力を加えてトナーを定着させ、さらに後上方へ受け渡す。

定着ユニット２０の後上方には、排紙部２４が配置されている。排紙部２４は、中心軸を左右方向に向けた複数のローラ（図示せず）や用紙を案内するガイド等の組み合わせにより構成されている。この排紙部２４は、制御部３の制御に従って各ローラを適宜回転させることにより、定着ユニット２０から受け渡される用紙Ｐを後上方へ搬送してから前方へ向けて折り返し、プリンタ筐体２の上面に形成された排出トレイ２Ｔへ排出する。

このようにカラープリンタ１は、印刷処理を実行する際、ＬＥＤヘッド１６を発光させることにより、各色のイメージドラムユニット１５によってトナー画像をそれぞれ形成し、これを用紙Ｐに順次転写するようになっている。

［２．イメージドラムユニットの構成］
次に、イメージドラムユニット１５の構成について説明する。図２に模式的な断面図を示すように、イメージドラムユニット１５は、その外周における大部分をフレーム３１により閉塞すると共に、その内部に比較的大きな空間を形成している。

イメージドラムユニット１５内の中央下寄りには、静電潜像担持体としての感光体ドラム３５が設けられている。感光体ドラム３５は、中心軸を左右方向に向けた円筒状に形成されており、フレーム３１によりこの中心軸を中心として回転可能に支持されている。因みに感光体ドラム３５は、図示しないモータから駆動力が伝達されることにより、矢印Ｒ１方向へ回転するようになっている。

フレーム３１における感光体ドラム３５の下面となる部分は、比較的広い範囲に渡って開放されている。このためイメージドラムユニット１５は、プリンタ筐体２（図１）に装着された際に、転写ベルト１２又は当該転写ベルト１２上に載せられた用紙Ｐに感光体ドラム３５の下面を接触させることができる。またフレーム３１における感光体ドラム３５の真上となる部分には、左右方向に細長い露光孔が穿設されている。

感光体ドラム３５の後上方には、当該感光体ドラム３５よりも径が小さい円筒状でなる帯電ローラ３６が設けられている。帯電ローラ３６は、例えば半導電性の弾性材により構成されると共に、その周側面を感光体ドラム３５の周側面３５Ｓに当接させており、当該周側面３５Ｓの当接箇所を一様に帯電させる。

感光体ドラム３５の前上方には、当該感光体ドラム３５よりも径が小さい円筒状でなる現像ローラ３８が設けられている。現像ローラ３８は、例えばウレタンゴム材にカーボンのような導電性物質が添加されて電気抵抗が適宜調節された半導電性ウレタンゴムにより構成され、帯電し得るようになっている。この現像ローラ３８は、後側においてその周側面を感光体ドラム３５の周側面３５Ｓに当接させると共に、前側において当該現像ローラ３８よりも僅かに径が小さい円筒状でなる供給ローラ３９にその周側面を当接させている。供給ローラ３９は、例えば半導電性発泡シリコンスポンジにより構成されている。

現像ローラ３８の前上方には、薄板状の現像ブレード４０が設けられている。現像ブレード４０は、ステンレスやリン青銅等の金属、又はシリコーンゴムのようなゴム材等により構成されている。この現像ブレード４０は、後上端がフレーム３１内に固定されており、その前下端と現像ローラ３８の周側面との間に僅かな隙間を形成している。

さらに、感光体ドラム３５の上方における左右両側には、スペーサ４５が設けられている。スペーサ４５は、その大きさやフレーム３１に対する取付位置等が最適化されており、その上面にＬＥＤヘッド１６の下面を当接させることにより、感光体ドラム３５の周側面と当該ＬＥＤヘッド１６との間隔を所望の長さに合わせるようになっている（詳しくは後述する）。

かかる構成においてイメージドラムユニット１５は、用紙Ｐに画像を印刷する際、制御部３の制御に基づき、感光体ドラム３５を矢印Ｒ１方向へ回転させると共に、帯電ローラ３６、現像ローラ３８及び供給ローラ３９を矢印Ｒ２方向へ回転させ、さらに帯電ローラ３６及び現像ローラ３８を帯電させる。因みにイメージドラムユニット１５は、感光体ドラム３５、帯電ローラ３６及び現像ローラ３８を互いに滑らせることなく回転させる。

感光体ドラム３５は、まず周側面３５Ｓの後上側部分が帯電ローラ３６により一様に帯電され、矢印Ｒ１方向への回転によりこの帯電した箇所を上端近傍に到達させてＬＥＤヘッド１６と対向させる。このとき感光体ドラム３５の周側面３５Ｓは、ＬＥＤヘッド１６から画像データに応じた発光パターンの光が照射されることにより露光され、当該画像データに応じた静電潜像が形成される。

一方、矢印Ｒ２方向へ回転する現像ローラ３８は、トナーカートリッジ１８から供給されるトナーが供給ローラ３９によって周側面に付着し、次に現像ブレード４０により余分なトナーが削ぎ落とされるため、周側面に均一な薄膜状にトナーが付着される。

感光体ドラム３５は、さらに矢印Ｒ１方向へ回転することにより、現像ローラ３８と当接する前端近傍において、当該現像ローラ３８の周側面に薄膜状に形成されているトナーを、静電潜像に応じた箇所のみ周側面３５Ｓに付着させる。これにより感光体ドラム３５の周側面３５Ｓには、画像データに応じたトナー画像を形成する。因みにこのとき周側面３５Ｓに形成されるトナー画像は、最終的に印刷すべき画像のうち、このイメージドラムユニット１５が担当する１色（すなわちシアン、マゼンタ、イエロー又はブラックの何れか）の成分のみを表した画像となっている。

その後感光体ドラム３５は、さらに矢印Ｒ１方向へ回転することにより、トナー画像を下端近傍へ到達させる。このとき制御部３は、転写ベルトユニット１０（図１）により用紙Ｐをイメージドラムユニット１５の下側に到達させると共に、転写ローラ１３をトナーと逆の特性に帯電させている。このためイメージドラムユニット１５は、感光体ドラム３５のうちトナー画像が形成された部分と帯電された転写ローラ１３との間に用紙Ｐを挟持することになり、このトナー画像を用紙Ｐに転写する。因みにトナー画像を用紙Ｐに転写した後に感光体ドラム３５の周側面３５Ｓにトナーが残っていた場合、図示しないクリーニング装置によりこのトナーが除去される。

かくしてイメージドラムユニット１５は、ＬＥＤヘッド１６を感光体ドラム３５の近傍に対向させ、当該ＬＥＤヘッド１６の露光作用によりトナー画像を当該周側面３５Ｓ上に形成することができる。

［３．ＬＥＤヘッドの構成］
次に、ＬＥＤヘッド１６の構成について説明する。図３、図４、図５、図６及び図７に示すように、露光装置としてのＬＥＤヘッド１６は、全体として左右方向に細長い直方体状に形成されており、支持部材としてのホルダ５１に各種部品が取り付けられた構成となっている。因みに図３はＬＥＤヘッド１６を感光体ドラム３５と共に前側から見た断面図を示し、図４は左斜め前上方から見た斜視図を示しており、図５は図４の一部を抜き出して拡大した拡大斜視図を示している。また図６（Ａ）及び（Ｂ）は、図３におけるＡ１−Ａ２断面及びその部分拡大図を示し、図７（Ａ）及び（Ｂ）は、図３におけるＢ１−Ｂ２断面及びその部分拡大図を示す。

ホルダ５１は、左右方向に細長く上下方向に薄い板状の底部５１Ａを中心に構成され、当該底部５１Ａにおける前後両辺から上方へ向けて、左右方向に細長く前後方向に薄い板状の側部５１Ｂがそれぞれ延設されている。底部５１Ａにおける前後方向のほぼ中央には、左右方向に細長いスリット状の孔部５１Ｈが上下方向に貫通するように穿設されている。また側部５１Ｂは、ほぼ平坦な板状に形成されており、段差等は設けられていない。さらに底部５１Ａの上面における孔部５１Ｈの左右両側には、上方へ向けて遮光板５２がそれぞれ立設されている。因みにホルダ５１は、例えば平板状の鋼板に対し切削加工及び折曲加工等が施されることによって製造されており、その製造コストが比較的安価に抑えられている。

孔部５１Ｈには、集束レンズアレイとしてのロッドレンズアレイ５３が取り付けられている。ロッドレンズアレイ５３は、全体として左右方向に細長い直方体状に形成されており、左右方向に沿って多数の微小なレンズを並べるように保持している。このレンズは、後述するＬＥＤアレイチップ５６から放射される光を収束させるような光学特性を有している。

またホルダ５１には、ロッドレンズアレイ５３の上方に、前後の側部５１Ｂにより挟持されるようにしてＬＥＤ基板部５４が取り付けられている。ＬＥＤ基板部５４は、基板５５、ＬＥＤアレイチップ５６、保護シート５７及び複数のアタッチメント５８により構成されている。

基板５５は、いわゆるガラスエポキシ基板でなり、左右方向に細長く上下方向に薄い板状に形成され、所定の配線パターンが形成された配線層が上下方向に複数積層された構成となっている。この基板５５は、前後方向の長さがホルダ５１における側部５１Ｂ同士の間隔よりも短く、且つ左右方向長さがホルダ５１の遮光板５２同士の間隔よりも短くなっている。

因みに基板５５は、上面及び下面にそれぞれ配線パターンの一部が露出しており、また各層の配線パターンを上下方向に接続するためのスルーホールが随所に設けられている。さらに基板５５の上面における所定箇所には、配線材を接続するためのコネクタ５５Ｃが取り付けられている。

発光素子アレイとしてのＬＥＤアレイチップ５６は、基板５５の下面に取り付けられており、下方へ向けて光を発光する発光点が左右方向に沿って所定の微小間隔ごとに並んでいる。このＬＥＤアレイチップ５６は、基板５５の下面に形成された配線パターン対し、例えばダイボンディングにより物理的に固定されると共に電気的に接続される。

保護シート５７は、絶縁性を有する材料により構成されており、上下方向に薄く、前後方向の長さ（すなわち幅）が基板５５よりも狭く、左右方向に長いフィルム状に形成されている。また保護シート５７には、コネクタ５５Ｃ等を覆うこと無く露出させるよう、孔や切り欠き等が適宜形成されている。この保護シート５７は、基板５５の上面、すなわちＬＥＤアレイチップ５６が搭載された下面と反対の面に対し、当該保護シート５７における前後両端を基板５５における前後両端からそれぞれ前後方向に隙間を空けるようにして重ねられる。

保持部材としてのアタッチメント５８は、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の薄い鋼板に対し切削加工及び折曲加工が施されることにより構成されている。このアタッチメント５８は、鋼板の性質上、導電性を有しており、また湾曲させるような外力が加えられると弾性力を作用させることができる。アタッチメント５８は、この弾性力を作用させることにより、図６及び図７に示したように、基板５５に対し保護シート５７を挟んで取り付けられるようになっている。因みにアタッチメント５８は、鋼板で構成されているため、樹脂材料等とは異なり、高温環境下においてもその形状や弾性力を安定的に維持することができる。

またホルダ５１における左右の両端近傍には、底部５１Ａの上面側に、上方に向けてコイルばね５９が取り付けられる。このコイルばね５９は、上下方向に圧縮されると、上下方向へ伸張しようとして弾性力を作用させる。このコイルばね５９は、上下方向に圧縮された状態でその上端がプリンタ筐体２（図１）側に固定されることにより、ホルダ５１における底部５１Ａの下面を、イメージドラムユニット１５側のスペーサ４５（図３）に押し付ける。これによりコイルばね５９は、感光体ドラム３５の周側面とロッドレンズアレイ５３の下端との距離を、所望の距離に合わせると共に維持することができる。

このようにＬＥＤヘッド１６のＬＥＤ基板部５４は、基板５５の上面に保護シート５７が適切な位置に重ねられアタッチメント５８が取り付けられた状態で、ホルダ５１に固定される。

［４．ＬＥＤヘッドの製造工程］
次に、ＬＥＤヘッド１６の製造工程について、ＬＥＤ基板部５４の製造工程及びホルダ５１に対する当該ＬＥＤ基板部５４の取付工程を中心に説明する。

ＬＥＤ基板部５４は、その組立工程において、まず基板５５の下面にＬＥＤアレイチップ５６が取り付けられ、次に当該基板５５の上面に保護シート５７が重ねられる。このとき保護シート５７は、図示しない治具が用いられることにより、基板５５に対する位置が適切に定められる。これにより保護シート５７は、図４、図５及び図６等に示したように、その前後の両端を基板５５における前後の両端よりも内側に位置させ、当該基板５５の上面における前後の周側部分である露出部５５Ｅを露出させる。

続いてＬＥＤ基板部５４は、保護シート５７が重ねられた基板５５の上方において、アタッチメント５８が前後方向に間隔を広げるように外力が加えられて弾性変形され、そのまま下方へ移動されてから外力が開放される。これによりＬＥＤ基板部５４は、基板５５の上面に対し、保護シート５７により絶縁性を確保すると共に物理的な損傷から保護しながら、アタッチメント５８により当該保護シート５７の位置を固定することができる。

因みにＬＥＤ基板部５４には、図３及び図４に示したように、左右方向に沿って、すなわちＬＥＤアレイチップ５６における発光点の整列方向に沿って、概ね所定間隔ごとに、複数のアタッチメント５８が取り付けられる。

次にＬＥＤヘッド１６は、図８に示す製造治具７０を用いて、ＬＥＤ基板部５４がホルダ５１に取り付けられる。製造治具７０は、下側左右両端近傍に１個ずつ配置されたスペーサ７１、上側に配置された複数のチャック７２、下側配置された複数の受光センサ７３、制御部７４、表示部７５及び治具コネクタ７６により構成されている。

スペーサ７１は、イメージドラムユニット１５のスペーサ４５（図３）に対応するものであり、その上面にホルダ５１における底部５１Ａの下面を当接させることで、製造治具７０内におけるＬＥＤヘッド１６の位置を定める。チャック７２は、吸引機能を有しており、ＬＥＤ基板部５４の上面を吸着して当該ＬＥＤ基板部５４を保持することができる。またチャック７２は、ＬＥＤ基板部５４を保持したまま上下方向及び左右方向への移動や角度の調整等を行い得るように構成されている。

受光センサ７３は、感光体ドラム３５に相当するものであり、上面に光を受光する受光素子が設けられ、且つスペーサ７１の上面から当該受光センサ７３の上面までの距離が適切に調整されている。この受光センサ７３は、上方から入射される光を受光すると共にその受光量に応じた受光信号を生成し、これを制御部７４へ送出する。制御部７４は、受信した受光信号に基づいた数値やグラフ等により所定の表示画面を構成して表示部７５に表示させ、この受光量を作業者等に通知するようになっている。

治具コネクタ７６は、制御部７４と電気的に接続された配線材の先端に取り付けられると共に複数の端子（図示せず）を有しており、基板５５のコネクタ５５Ｃと係合し得る形状に構成されている。この治具コネクタ７６は、基板５５のコネクタ５５Ｃと接続され各端子同士を互いに導通させることにより、ＬＥＤ基板部５４のＬＥＤアレイチップ５６に対し、ＬＥＤ素子を発光させるための電気信号を供給することができる。

ＬＥＤヘッド１６が製造される場合、まず、ホルダ５１に対しロッドレンズアレイ５３及び２個のコイルばね５９が取り付けられる。因みにホルダ５１は、ロッドレンズアレイ５３との隙間を閉塞するよう、十分な量の接着剤６０により当該ロッドレンズアレイ５３が接着され、又はこの隙間に所定の充填剤が充填される。

次にホルダ５１は、コイルばね５９が上下方向に圧縮された状態で製造治具７０に装着される。ここでコイルばね５９は、その上端を製造治具７０の所定箇所に当接させると共に弾性力を作用させることにより、ホルダ５１に対し下方へ向かう力を印加し、底部５１Ａの下面をスペーサ７１の上面に隙間無く押し付けるように当接させる。製造治具７０は、スペーサ７１の上面から受光センサ７３の上面までの距離が適切に設定されているため、ホルダ５１を一時的に適切な位置に固定することができる。

次に製造治具７０は、チャック７２をホルダ５１の上方へ移動させた状態でＬＥＤ基板部５４を吸着する。また製造治具７０は、ＬＥＤ基板部５４における基板５５のコネクタ５５Ｃに治具コネクタ７６が接続される。

この状態で製造治具７０は、作業者の操作によりチャック７２を下方へ移動させ、まずＬＥＤ基板部５４の位置をホルダ５１内における理想的な取付位置におおよそ合わせる。続いて製造治具７０は、治具コネクタ７６を介してＬＥＤ基板部５４のＬＥＤアレイチップ５６に所定の信号を供給し、当該ＬＥＤアレイチップ５６の各素子を発光させる。このときＬＥＤアレイチップ５６から発散光として出射された光は、ロッドレンズアレイ５３により収束され、受光センサ７３の上面に照射される。

製造治具７０は、受光センサ７３における受光量を表示部７５により作業者等に視認させる。このとき作業者は、受光量を参照しながらＬＥＤ基板部５４を保持しているチャック７２の位置や角度を微調整し、当該受光量が所望の値となる位置、すなわち最適な位置に合わせる。これによりＬＥＤ基板部５４は、ＬＥＤアレイチップ５６の光軸をロッドレンズアレイ５３の中心軸と平行な方向に向け、且つ主走査方向（すなわち左右方向）に渡り、ＬＥＤアレイチップ５６の下端からロッドレンズアレイ５３の上端までの距離を、理想的な距離に定めることができる。

この状態でＬＥＤ基板部５４は、各アタッチメント５８における前後の側辺部分とホルダ５１における前後の側部５１Ｂとの間に接着剤６０（図６）がそれぞれ充填されることにより、当該ホルダ５１に対して最適な位置に固定される。この接着剤６０は、例えば紫外線硬化型の接着剤であり、液体状ないしゲル状のまま接着箇所に塗布された後に紫外線が照射されることで、比較的短い時間で硬化するようになっている。

次にＬＥＤヘッド１６は、ホルダ５１における前後の側部５１ＢとＬＥＤ基板部５４との隙間に、シリコンでなる封止材６１がこの隙間を埋めるように充填される（図７）。これによりＬＥＤヘッド１６は、ホルダ５１の底部５１Ａ及び前後の側部５１Ｂ並びに基板５５の下面により囲まれた空間５１Ｓをほぼ密閉することができる。

このとき封止材６１は、基板５５の上面において保護シート５７により覆われずに露出している部分、すなわち当該基板５５の前後それぞれにおける端部の近傍部分（以下これを露出部５５Ｅと呼ぶ）及びホルダ５１の側部５１Ｂの双方と接触するように充填される。

封止材６１は、シリコンの性質上、比較的柔らかく構成されると共に、保護シート５７を構成する材料と比較して高い熱伝導性を有している。このため封止材６１は、充填されると柔軟に変形し、基板５５及びホルダ５１の隙間をほぼ密閉して、且つ露出部５５Ｅ及び側部５１Ｂのそれぞれに対し比較的広い面積で接触する。

これにより封止材６１は、図７（Ｂ）に矢印Ｑ１として示したように、基板５５が有する熱をホルダ５１へ効率良く伝達することができる。また封止材６１は、柔軟性を有しながらもゲル状程度の剛性や強度を有しており、液体のように流れ落ちること無く、充填された際の形状を良好に維持することができる。

因みにＬＥＤヘッド１６は、ホルダ５１における左右の遮光板５２（図３）により、左右方向からの外光の入射や異物の侵入等を防ぐようになっている。

このようにＬＥＤヘッド１６は、基板５５の上面に保護シート５７により覆われない露出部５５Ｅを形成し、ＬＥＤ基板部５４の取付時に封止材６１により基板５５とホルダ５１の側部５１Ｂとの隙間を封止すると共に、当該封止材６１を露出部５５Ｅ及び側部５１Ｂに広く接触させる。

因みにＬＥＤヘッド１６は、製造後にホルダ５１に対しＬＥＤ基板部５４が理想的な位置からずれた場合、封止材６１が除去された上で、比較的安価なアタッチメント５８をニッパ等により切断して破壊させる。これによりＬＥＤヘッド１６は、比較的高価な基板５５及びＬＥＤアレイチップ５６を損傷させること無くホルダ５１から取り出させ、これを再利用して新たなホルダ５１や再利用されたホルダ５１に取り付けさせることができる。

［５．動作及び効果］
以上の構成において、本実施の形態によるカラープリンタ１のＬＥＤヘッド１６は、製造される際、ＬＥＤアレイチップ５６が取り付けられた基板５５の上面に、露出部５５Ｅ（図５、図６及び図７）を形成するように保護シート５７が重ねられ、アタッチメント５８が取り付けられることでＬＥＤ基板部５４が構成される。

次にＬＥＤヘッド１６は、製造治具７０を利用して、ロッドレンズアレイ５３が取り付けられたホルダ５１に対し、ＬＥＤ基板部５４が位置調整された上で、アタッチメント５８が接着剤６０により固着され、さらに基板５５とホルダ５１との隙間に封止材６１が封止される。

このためＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤアレイチップ５６から放射されロッドレンズアレイ５３により収束される光が受光センサ７３において最適な光量となるように、ＬＥＤ基板部５４を位置決めすることができる。これによりＬＥＤヘッド１６は、プリンタ筐体２に取り付けられた場合に、ＬＥＤアレイチップ５６から出射しロッドレンズアレイ５３により収束される光を、感光体ドラム３５の周側面３５Ｓ（図２）に対し適切に収束した状態で且つ最適な光量で照射することができる。

またこのときＬＥＤ基板部５４では、保護シート５７により、アタッチメント５８と基板５５の上面との電気的な接触（いわゆる導通）を防止できると共に、当該基板５５に形成されたスルーホールからトナーのような微小な異物が空間５１Ｓ内へ入り込むことを防止できる。

さらにＬＥＤヘッド１６は、基板５５とホルダ５１との隙間を封止する封止材６１が当該基板５５の上面における露出部５５Ｅ及びホルダ５１の側部５１Ｂとそれぞれ広い面積に渡って接触するため、当該基板５５及びホルダ５１の間で熱を効率良く伝達できる。

これによりＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤアレイチップ５６の発光に伴い発生した熱を基板５５に伝達し、さらにこの熱を当該基板５５の露出部５５Ｅから封止材６１を介してホルダ５１の側部５１Ｂへ円滑に伝達して、当該ホルダ５１の外周面から周囲の空間へ発散できる。すなわちＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤアレイチップ５６の発光に伴い発生した熱を、基板５５内や空間５１Ｓ（図７）内に閉じ込めること無く、ホルダ５１に効率良く伝達できるので、この熱によるＬＥＤアレイチップ５６の性能（発光効率等）の低下や寿命の短縮、或いは損傷等を防止できる。

さらにＬＥＤヘッド１６は、従来と同様のシリコンでなる封止材６１を用いながら、保護シート５７の形状を工夫して基板５５の上面に露出部５５Ｅを形成するだけで、基板５５からホルダ５１への熱の伝達効率を高めることができる。すなわちＬＥＤヘッド１６は、従来の構成と比較して、基板５５からホルダ５１へ熱を伝達するための部材を別途追加する必要や、従来と性質の異なる封止材等を用いる必要が無く、従来と同等のコストにより製造することができる。

これを換言すれば、ＬＥＤヘッド１６は、本来的には基板５５及びホルダ５１の隙間を充填する目的で、すなわち熱伝導性には着目せずに、適度な柔軟性を有し、且つ絶縁性を有するシリコンでなる封止材６１を利用していた。その上で本発明では、ＬＥＤヘッド１６においてシリコンが良好な熱伝導性を有することに着目し、基板５５に露出部５５Ｅを形成した上で当該封止材６１を熱伝導材としても利用することで、コストを従来と同等に抑えながら、放熱特性を格段に高めることができる。

またＬＥＤヘッド１６は、仮に基板５５における露出部５５Ｅにスルーホールが形成されていたとしても、封止材６１によりその上面を覆うため、当該スルーホールから空間５１Ｓ内へ異物が落下することを未然に防止できる。さらに封止材６１は、適度な剛性を有しているため、このスルーホールから空間５１Ｓ内へ流れ落ちること無く、基板５５及びホルダ５１の隙間及び露出部５５Ｅを覆った状態を維持できる。

以上の構成によれば、カラープリンタ１のＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤアレイチップ５６が取り付けられた基板５５の上面に露出部５５Ｅを形成するように保護シート５７が重ねられ、アタッチメント５８が取り付けられてＬＥＤ基板部５４が構成される。またＬＥＤヘッド１６は、ホルダ５１のロッドレンズアレイ５３に対するＬＥＤアレイチップ５６の位置が調整された状態で接着剤６０によりＬＥＤ基板部５４がホルダ５１の側部５１Ｂに接着される。その後ＬＥＤヘッド１６は、基板５５とホルダ５１との隙間が封止材６１で封止されることにより、露出部５５Ｅと側部５１Ｂとの間の熱伝導性を高め、ＬＥＤアレイチップ５６で発生し基板５５に伝わった熱を露出部５５Ｅ及び封止材６１を介してホルダ５１へ伝達し、放熱させることができる。

［６．他の実施の形態］
なお上述した実施の形態においては、保護シート５７を長方形状に構成した場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば図９（Ａ）に示すように、保護シート５７における前後方向の幅を、アタッチメント５８の取付箇所のみ拡張する一方、その他の部分において縮小するようにしても良い。これにより、アタッチメント５８による基板５５の不必要な導通や短絡を防止できると共に、露出部５５Ｅの面積を拡大して封止材６１との熱伝導性をさらに高めることができる。

また例えば図９（Ｂ）に示すように、保護シート５７の形状を、基板５５の上面におけるスルーホール５５Ｔが形成されている箇所に合わせた形状、すなわち当該スルーホール５５Ｔを積極的に覆う一方で他の部分を積極的に露出させるような形状としても良い。この場合、仮に封止材６１の充填不良があったとしても、スルーホール５５Ｔが露出して異物を空間５１Ｓ内へ落下させる危険性を回避できる。

さらに上述した実施の形態においては、アタッチメント５８を薄い鋼板により構成して導電性を持たせる場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば樹脂材料のように非導電性の材料によりアタッチメント５８を形成しても良い。この場合、保護シート５７はアタッチメント５８が当接することによる基板５５の損傷を防止することができる。

さらに上述した実施の形態においては、封止材６１が絶縁性を有する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば基板５５の上面に絶縁性の材料が塗布されている場合等に、封止材６１を非絶縁性の材料により構成しても良い。この場合、保護シート５７も非絶縁性の材料により構成しても良く、基板５５の上面を物理的に保護できれば良い。要は、封止材６１が基板５５における電気的な動作を阻害すること無く、且つ当該基板５５の露出部５５Ｅからホルダ５１の側部５１Ｂへ高い効率で熱を伝導することができれば良い。

さらに上述した実施の形態においては、ＬＥＤ基板部５４をホルダ５１に取り付ける際、ホルダ５１の側部５１Ｂに対しアタッチメント５８を接着する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばホルダ５１の側部５１Ｂに対し基板５５を直接接着しても良く、或いはアタッチメント５８に所定形状の係合体を形成しておき、これを側部５１Ｂと係合させることによりＬＥＤ基板部５４をホルダ５１に取り付けても良い。

さらに上述した実施の形態においては、タンデム方式のカラープリンタ１において、前後方向に沿って直列に配置された各色のイメージドラムユニット１５とそれぞれ対応する各色のＬＥＤヘッド１６に本発明を適用する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば４サイクル方式等、他の種々の方式のカラープリンタに搭載されるＬＥＤヘッドに適用しても良い。

さらに上述した実施の形態においては、カラー印刷を行うカラープリンタ１のプリンタ筐体２に対し、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応した４個のＬＥＤヘッド１６を取り付ける場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばカラープリンタにおいて使用されるトナーの色数に応じて、プリンタ筐体２に対し３個以下や５個以上のＬＥＤヘッド１６を取り付けるようにしても良く、またモノクロ印刷を行うモノクロプリンタにおいて１個のＬＥＤヘッド１６を取り付けるようにしても良い。

さらに上述した実施の形態では、画像形成装置としてのカラープリンタ１に本発明を適用したが、これに限らず、カラープリンタ１と同様に露光装置としてのＬＥＤヘッド１６を有する装置であれば、ファクシミリ、ＭＦＰ（Multi Function Product：複合機）、複写機などの装置にも適用することができる。

さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態や、一部を抽出した実施の形態にもその適用範囲が及ぶものである。

さらに上述した実施の形態においては、基板としての基板５５と、保護シートとしての保護シート５７と、保持部材としてのアタッチメント５８と、支持部材としてのホルダ５１と、封止材としての封止材６１とによって露光装置としてのＬＥＤヘッド１６を構成し、またこれを有する画像形成装置としてのカラープリンタ１を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる基板と、保護シートと、保持部材と、支持部材と、封止材とによって露光装置を構成し、またこれを有する画像形成装置を構成するようにしても良い。

本発明は、ＬＥＤの光を感光に利用するカラープリンタや複写機などで広く利用することができる。

１……カラープリンタ、１５……イメージドラムユニット、１６……ＬＥＤヘッド、３５……感光体ドラム、３５Ｓ……周側面、５１……ホルダ、５１Ａ……底部、５１Ｂ……側部、５１Ｓ……空間、５３……ロッドレンズアレイ、５４……ＬＥＤ基板部、５５……基板、５５Ｃ……コネクタ、５５Ｅ……露出部、５６……ＬＥＤアレイチップ、５７……保護シート、５８……アタッチメント、５９……コイルばね、６０……接着剤、６１……封止材、７０……製造治具、Ｐ……用紙。

Claims (7)

1. 配線材により配線パターンが形成されると共に、露光用の光を放射する発光素子アレイが一面に取り付けられた基板と、
   前記基板の前記一面と反対の他面を、端部近傍に少なくとも一部を露出させた露出部を形成するように覆う保護シートと、
   前記基板に取り付けられることで前記他面に対し前記保護シートを固定する保持部材と、
   光を集束させる集束レンズアレイを支持すると共に、前記発光素子アレイから放射される光を前記集束レンズアレイにより所定の照射箇所に集光させるよう前記基板を位置決めした状態で、前記基板の前記露出部との間に隙間を空けて前記保持部材を支持する支持部材と、
   熱伝導性を有し、前記基板の前記他面に形成された前記露出部を覆うと共に前記隙間を封止する封止材と
   を具えることを特徴とする露光装置。
2. 前記基板は、前記他面において配線材の一部を露出させ、
   前記保持部材は、導電性を有し、
   前記保護シートは、絶縁性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記基板は、前記他面の前記露出部において配線材の一部を露出させ、
   前記封止材は、絶縁性を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記保護シートは、前記基板の前記他面に形成される前記露出部の端部からの範囲が、前記保持部材の当接箇所から離隔した箇所において、当該当接箇所の近傍よりも拡大されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記基板は、スルーホールが設けられ、
   前記保護シートは、絶縁性を有し、前記スルーホールを覆う形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記基板は、スルーホールが設けられ、
   前記封止材は、絶縁性を有し、前記基板の前記他面における前記露出部に設けられたスルーホールを覆う
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項の露光装置を具えることを特徴とする画像形成装置。

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