JP3003822B2

JP3003822B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3003822B2
Application number: JP18454692A
Authority: JP
Inventors: 俊次村野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH063904A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、ＬＥＤヘッドやプラズ
マヘッド、ＥＬヘッド等の光プリンタヘッドを用いた画
像形成装置に関し、特に光背面露光方式の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】光背面露光方式の画像形成装置は、プリン
タや複写機等の小型化に適しているので着目されてい
る。このような画像形成装置では、例えば円筒状のガラ
ス基体の表面にａ−Ｓｉ等の感光体膜を形成し、ガラス
基体の内部にＬＥＤヘッド等の光プリンタヘッドを収容
する（特開平２−１４１，７７３号公報参照）。この公
報では、ガラス基体のうねりや真円度の低下による露光
精度の低下を検討し、対策として、２本の固定ローラに
よりＬＥＤヘッドを、ガラス基体の内周に対して位置決
めし、１本の可動ローラによりヘッドを固定ローラ側に
押圧することを提案している。

【０００３】このようにすれば、ＬＥＤヘッドの両端を
ガラス基体の内周に対して位置決めし、ＬＥＤヘッドと
感光体膜との間隔を両端で一定にすることができる。し
かしこれは、ローラとローラとの間でのガラス基体のう
ねりや、真円からの狂いに対しては無力である。例えば
ＬＥＤヘッドの両端を、固定ローラや可動ローラで、ガ
ラス基体の内周に対して正しく位置決めしても、その間
でガラス基体がうねり、あるいは真円からずれることに
対しては、何等の補正も施されていない。ガラス基体の
両端間でのうねり、即ち両端間を真円でつないだ仮想の
円筒からのずれは±４００μｍ程度に達する。これに対
してＬＥＤヘッド等での焦点性能からは、ヘッドのレン
ズアレイと感光体膜との間隔の誤差を、例えば±１００
μｍ以下にすることが求められる。±４００μｍの誤差
は大きく、両端でヘッドをガラス基体の内周に正しく位
置決めするだけでは、不十分である。

【０００４】これ以外に画像形成装置は、依然として次
のような問題を抱えている。レンズアレイには通常セル
フフォーカシングレンズアレイが用いられるが、セルフ
フォーカシングレンズアレイの発光素子アレイに対する
位置決めが難しい。セルフフォーカシングレンズアレイ
にたわみが生じ易い。このようなたわみは、画像形成装
置の焦点性能を低下させる。またセルフフォーカシング
レンズアレイは高価である。

【０００５】

【発明の課題】この発明の課題は、これらの問題を一挙
に解決することにあり、具体的には以下の点に有る。（１）感光体膜の基体に対して光プリンタヘッドを位
置決めした２つの位置の中間でも、光プリンタヘッドを
常に正しく基体に対して位置決めする。例えば両端で位
置決めした場合、中間で基体にうねり等の形状誤差があ
っても、これに応じて光プリンタヘッドを変形させ、感
光体膜と光プリンタヘッドの間隔を一定に保つ。（２）レンズアレイとして安価な単眼レンズのアレイ
を用いることを可能にし、同時にレンズアレイのたわみ
の問題を解消する。（３）レンズアレイと発光素子アレイとの間隔を常に
一定に保つ。特に基板自体を利用して、これらの位置決
めを行う。このことの副次的効果として、従来の位置決
め用のベースプレートを不要にし、あるいはベースプレ
ートを用いる場合でも、ベースプレート形状への要求精
度を低下させ、コストを低下させる。（４）これらの結果として、高印画品質で低コストの
画像形成装置を、光背面露光方式に対して提供する。

【０００６】

【発明の構成】この発明の画像装置は、基板の一主面に
複数の発光素子アレイが発光面を基板側に向けてフリッ
プチップ実装され、他主面に前記発光素子アレイと１対
１に対応する複数の単眼レンズが配設された光プリンタ
ヘッドを、透明円筒基体の外表面に感光体膜が被着され
た感光体ドラムの内部に収容してなり、光プリンタヘッ
ドの発光素子アレイからの光を感光体ドラムの感光体膜
に照射することにより潜像を形成する、画像形成装置で
あって、前記光プリンタヘッドの基板はフレキシブル性
を有するとともに、該基板の他主面側の複数の箇所に、
感光体ドラム内周面に当接するスペーサを取着し、前記
複数の箇所で、この基板を前記一主面側から他主面側へ
押圧することにより、光プリンタヘッドを感光体ドラム
の内周面に対して位置決めしたことを特徴とする。

【０００７】ここにフレキシブル性を具備した基板とし
ては、例えばフレキシブルプリント基板そのものや、薄
板ガラスあるいはプラスチック基板等で、円筒基体の内
周面のうねり等に応じて、基板の一主面側から他主面側
へ加わる押圧力で変形し得るものを用いる。発光素子ア
レイには、例えばＬＥＤアレイやＥＬアレイ、プラズマ
発光素子アレイ等を用いる。単眼レンズにはプラスチッ
クやガラスのレンズを用い、好ましくは単眼レンズアレ
イを基板に密着して成型する。例えば基板に型を当てプ
ラスチックを充填して硬化させ、基板を利用して基板に
密着した単眼レンズのアレイを設ける。他の例として
は、基板に型を当て、プラスチックを充填した後、完全
に硬化する前にガラスレンズをプラスチックに結合し、
単眼レンズのアレイを基板に密着して設ける。感光体膜
と基体は、円筒状透明ガラス基体の外周面に感光体膜を
被着したものを用いる。スペーサはスペースコロの他
に、ローラを光プリンタヘッドと感光体ドラムの内周面
との間に設けるもの等を用いればよい。

【０００８】

【発明の作用】この発明では、基板としてフレキシブル
性を有した基板を用いる。この基板を２点あるいは３点
等で、ローラやスペースコロ等のスペーサにより、基体
の内周面に対して位置決めし、基板を一主面側から他主
面側へ押圧する。ここで位置決めした点の間で基体にう
ねり等があると、基板はそれに応じて変形する。この結
果、基体の内周面と基板との間隔は常に一定となり、光
プリンタヘッドと感光体膜との間の焦点性能が向上す
る。

【０００９】レンズアレイには、単眼レンズのアレイを
用いる。単眼レンズアレイでは個別の単眼レンズは小さ
く、例えば４０個の単眼レンズを用いる場合、単眼レン
ズの長さは光プリンタヘッドの約１／４０となる。プラ
スチックレンズに比べて硬質のガラスレンズを用いる場
合でも、個別の単眼レンズには僅かなフレキシビリテイ
があり、長さが短いため基板の変形に応じて変形し、レ
ンズと基体の内周との間隔は一定になる。これに対して
セルフフォーカシングレンズアレイでは、レンズアレイ
が一体で、かつ全体として単眼レンズアレイに比べ硬い
ため、基板にフレキシブルなものを用いても、光プリン
タヘッドを基体のうねり等に応じて変形させることが出
来ない。

【００１０】発光素子アレイは、フリップチップで基板
に結合する。一方単眼レンズアレイは、基板の反対側の
主面に結合する。この結果、発光素子アレイも単眼レン
ズアレイも基板を基準として位置決めされ、両者の間隔
を容易に一定にすることが出来る。またレンズアレイは
基板に結合するので、レンズアレイのたわみの問題は生
じない。この結果、光プリンタヘッド内部での焦点性能
が向上する。

【００１１】

【実施例】図１〜図４に実施例を示す。図１，図２にお
いて、２はフレキシブル基板で、例えばプラスチックの
いわゆるフレキシブルプリント基板、あるいはガラスの
薄板基板、またエポキシ等のプラスチック基板等を用い
る。４は、プラスチックの単眼レンズで、６は単眼レン
ズ４を基板２に密着させるための接着剤層である。単眼
レンズ４と接着剤層６には同じ材質を用いる。単眼レン
ズ４と接着剤層６とを総称して、単眼レンズアレイ７と
する。８はＬＥＤアレイで、発光素子アレイの例であ
り、これ以外にＥＬアレイやプラズマアレイ等も用い得
る。１０はＬＥＤアレイ８の保護コート層である。

【００１２】１２はスペースコロで、１４はそのアー
ム、１６は可動コロで、１８はバネ部である。スペース
コロ１２や可動コロ１６は、例えば２箇所〜３箇所程度
に設ける。２０は感光体膜を被着させた透明円筒状のガ
ラス基体で、２２は感光体膜である。

【００１３】図１，図２により、光プリンタヘッドと感
光体膜２２との位置決めを示す。基板２はフレキシブル
であり、単眼レンズアレイ７もフレキシブルである。単
眼レンズ４は、原則としてＬＥＤアレイ８毎に設けるの
で、単眼レンズアレイ７には例えば４０個程度の単眼レ
ンズ４がある。プラスチック単眼レンズ４は元々ある程
度変形し得るものであるし、単眼レンズに仮にガラスレ
ンズ等の硬質のものを用いる場合でも、多数のレンズを
用いるのでレンズ１個当りの長さは短い。このためガラ
スレンズを用いる場合でも、単眼レンズアレイ７全体と
しては、フレキシブルなものとなる。また接着剤層６は
プラスチック製であり、フレキシブルなものである。

【００１４】図では保護コート層１０を厚く表示した
が、実際には厚さ３００μｍ程度のＬＥＤアレイ８を覆
う程度の厚さでよい。このため保護コート層１０の厚さ
は薄く、保護コート層１０もフレキシビリティがある。
この結果、実施例の光プリンタヘッドには全体としてフ
レキシビリティがある。

【００１５】実施例の光プリンタヘッドは、スペースコ
ロ１２により、２〜３箇所程度の位置で、ガラス基体２
０の内周面に対して位置決めする。ガラス基体２０のう
ねりや真円からの狂い等はバネ部１８で吸収し、ガラス
基体２０が変形するとそれに応じてバネ部１８を伸縮さ
せて吸収する。このためスペースコロ１２は常にガラス
基体２０の内周面に当接し、スペースコロ１２で位置決
めした点で基板２と感光体膜２２との間隔は一定とな
る。

【００１６】スペースコロ１２，１２で位置決めした２
つの位置の間で、ガラス基体２０に変形があると、基板
２やレンズアレイ７等にフレキシビリティがあるため、
光プリンタヘッドはこれに応じて変形する。この結果基
板２と感光体膜２２との間隔は位置によらず常に一定と
なり、例えば±４００μｍ程度のガラス基体２０のうね
り等の変形に対して、単眼レンズアレイ７と感光体膜２
２との間隔誤差を、±１００μｍ以下に収めることがで
きる。

【００１７】図３により、光プリンタヘッドの内部での
位置決めを示す。単眼レンズ４では、倒立拡大像が感光
体膜２２に結像するので、ＬＥＤアレイ８からの光は拡
大されて結像する。この結果、ＬＥＤアレイ８は図３の
ように隙間をおいて配置でき、またＬＥＤアレイ８の両
端にまで密着してＬＥＤを配置する必要もなくなる。こ
のためＬＥＤアレイ８の製造が容易となる。ＬＥＤアレ
イ８は、基板２にフリップチップ接続する。例えば、基
板２に半田や錫等のバンプを設け、ＬＥＤアレイ８の個
別ＬＥＤ毎に設けた金やＡｌ等の電極と、超音波や赤外
線加熱等で接続する。なおバンプをＬＥＤアレイ８側に
設けても良く、図ではバンプのうち両端の２つのみを示
した。ＬＥＤアレイ８を基板２にフリップチップ接続す
ることは、ＬＥＤアレイ８の各ＬＥＤの位置が、基板２
のバンプの位置で定まることを意味する。基板２とＬＥ
Ｄアレイ８との間隔はバンプの厚さで定まり、例えば±
１０μｍ以下の誤差に収めることができる。実際にはこ
の誤差を、±５μｍ以下に収めることもできる。同様
に、基板２に平行な面に対するＬＥＤアレイ８の搭載精
度も、各軸方向について±１０μｍ以下の精度に収める
ことができる。この結果、基板２に対してＬＥＤアレイ
８を高精度に搭載することができる。

【００１８】基板２の一方の主面にＬＥＤアレイ８を搭
載し、他方の主面に単眼レンズアレイ７を接着剤層６で
密着させながら結合する。単眼レンズアレイ７は接着剤
層６で基板２に密着しているので、反り等の狂いは生じ
ようがない。また単眼レンズアレイ７は基板２で位置決
めされるので、各単眼レンズ４と基板２との間隔は一定
となる。この結果、単眼レンズアレイ７の基板２に対す
る位置精度は大幅に向上する。

【００１９】このようにしたため、基板２に対するＬＥ
Ｄアレイ８や単眼レンズアレイ７の搭載精度は大幅に向
上し、光プリンタヘッド内部での位置精度も大幅に向上
する。単眼レンズ４とＬＥＤアレイ８との間隔は、容易
に±数１０μｍ以下の誤差となり、光プリンタヘッド内
部での、位置決めの問題はほとんど解決する。このため
スペースコロ１２や可動コロ１６を用い、全体としてフ
レキシブルな光プリンタヘッドを用いて、基板２と感光
体膜２２との間隔を一定にすれば、単眼レンズアレイ７
と感光体膜２２との間隔も一定となる。また単眼レンズ
アレイ７とＬＥＤアレイ８との間隔は、基板２を用いて
両者を位置決めしたため元々一定となる。これらの結
果、画像形成装置の焦点性能は大幅に向上し、高品質で
の印画が行える。

【００２０】図１，図２から明らかなように、実施例で
は基板２に対して単眼レンズアレイ７を位置決めするた
めのベースプレートやハウジングを必要としない。従来
例では、ベースプレートやハウジングを用いて、単眼レ
ンズアレイ７を基板２に対して位置決めするので、高精
度なベースプレートやハウジングが必要となる。実施例
ではこのようなベースプレートやハウジングを省略でき
るし、仮に設ける場合でも補助的なものでよく、ベース
プレートやハウジングのコストを削減できる。

【００２１】図４により、単眼レンズアレイ７の成型を
示す。３０は金型であり、これを基板２の一方の主面に
当接させ、レンズ材料のプラスチックを充填し、単眼レ
ンズ４と接着剤層６とを形成する。このようにして形成
した単眼レンズアレイ７は極めて安価であり、しかも基
板２に密着し基板２に対する位置精度も高い。

【００２２】単眼レンズアレイ７の性能について説明す
ると、入射側の光路としては、ＬＥＤアレイ８と基板２
との間のバンプの厚さと、基板２の厚さ並びに接着剤層
６の厚さがある。これらの内、基板２や接着剤層６の屈
折率は空気よりも大きく、基板２や接着剤層６により、
十分な光路を得ることができる。

【００２３】実施例では、プラスチック単眼レンズ４を
示したが、これに替えてガラスの単眼レンズを用いても
良い。このような場合の単眼レンズアレイの成型を図５
に示す。基板２に、スピンコートやドクターブレード法
等の適宜の手法により、一定の厚さに接着剤層６を塗布
する。接着剤層６が完全に硬化する前に、ガラス単眼レ
ンズ５をセットした金型３０を用い、ガラス単眼レンズ
５を接着剤層６に結合する。このようにすればガラスの
単眼レンズアレイを得ることができるが、金型３０での
加圧時にガラス単眼レンズ５の接着剤層６への僅かな沈
み込みが生じる。沈み込みの程度を一定にできないとガ
ラス単眼レンズ５と基板２との間隔に誤差が生じるの
で、図５のガラス単眼レンズ５よりは図４のプラスチッ
ク単眼レンズ４の方が好ましい。

【００２４】ここでは、基板２の主面自体を利用して単
眼レンズアレイ７を成型することを示したが、例えば金
型３０を用いてさきに単眼レンズアレイ７のみを形成
し、金型３０から外して基板２に結合しても良い。ただ
しこのようにすると、基板２との結合に用いる接着剤層
の厚さのばらつきにより、焦点性能の低下が生じる。

【００２５】図６に、固定ローラ４０，４０と可動ロー
ラ４２とを用いた実施例を示す。先の実施例では、基板
２をガラス基体２０に対して位置決めするために、スペ
ースコロ１２や可動コロ１６を用いた。しかし基板２を
ガラス基体２０の内周面に対して位置決めする手法は任
意であり、例えば図６のように、固定ローラ４０，４０
と可動ローラ４２とを用い、基体２０の変形に応じてバ
ネ部１８を伸縮させて、固定ローラ４０，４０をガラス
基体２０の内周面に当接させても良い。

【００２６】図７に、単眼レンズ５０を結合部５２で基
板２から浮かせた変形例を示す。図３のように単眼レン
ズ４を接着剤層６で基板２の一方の主面に密着させるの
に比べて焦点性能が低下するが、図７のように単眼レン
ズ５０を結合部５２で基板２の一方の主面に結合しても
良い。

【００２７】

【発明の効果】この発明では、以下の効果が得られる。（１）感光体膜を被着させた基体に対して光プリンタ
ヘッドを位置決めした、その中間でも、光プリンタヘッ
ドを常に正しく基体に対して位置決めできる。例えば両
端で位置決めした場合、中間で基体にうねり等の形状誤
差があっても、これに応じて光プリンタヘッドの基板を
フレキシブルに変形させ、感光体膜と光プリンタヘッド
の間隔を一定に保つことができる。（２）レンズアレイとして安価な単眼レンズのアレイ
を用い、同時にレンズアレイのたわみの問題を解消す
る。（３）レンズアレイと発光素子アレイとの間隔を常に
一定に保つ。特に基板自体を利用して、これらの位置決
めを行う。このことの副次的効果として、従来の位置決
め用のベースプレートを不要にし、あるいはベースプレ
ートを用いる場合でも、ベースプレート形状への要求精
度を低下させ、コストを低下させる。さらに基板に対す
るレンズアレイの位置調整が不要になる。（４）これらの結果として、高印画品質で低コストの
画像形成装置を、光背面露光方式に対して提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置の長手方向断面図

【図２】実施例の画像形成装置の断面図

【図３】実施例の画像形成装置の要部断面図

【図４】実施例の画像形成装置での単眼レンズの形成
を示す要部断面図

【図５】変形例の画像形成装置での単眼レンズの形成
を示す要部断面図

【図６】第２の変形例の画像形成装置の断面図

【図７】第３の変形例の画像形成装置の要部断面図

【符号の説明】

２フレキシブル基板４プラスチック単眼レンズ５ガラス単眼レンズ６接着剤層７単眼レンズアレイ８ＬＥＤアレイ１０保護コート層１２スペースコロ１４アーム１６可動コロ１８バネ部２０ガラス基体２２感光体膜３０金型４０固定ローラ４２可動ローラ５０単眼レンズ５２結合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/05 B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一主面に複数の発光素子アレイが
発光面を基板側に向けてフリップチップ実装され、他主
面に前記発光素子アレイと１対１に対応する複数の単眼
レンズが配設された光プリンタヘッドを、透明円筒基体
の外表面に感光体膜が被着された感光体ドラムの内部に
収容してなり、光プリンタヘッドの発光素子アレイから
の光を感光体ドラムの感光体膜に照射することにより潜
像を形成する、画像形成装置であって、前記光プリンタヘッドの基板はフレキシブル性を有する
とともに、該基板の他主面側の複数の箇所に、感光体ド
ラム内周面に当接するスペーサを取着し、前記複数の箇
所で、この基板を前記一主面側から他主面側へ押圧する
ことにより、光プリンタヘッドを感光体ドラムの内周面
に対して位置決めしたことを特徴とする、画像形成装
置。