JP4858066B2

JP4858066B2 - 露光装置

Info

Publication number: JP4858066B2
Application number: JP2006276205A
Authority: JP
Inventors: 伊知朗富川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008093886A

Description

本発明は、複数のＬＥＤを備えた露光装置に関する。

従来、電子写真方式のデジタル複写機、プリンター等の画像形成装置における露光装置として、列状に複数個並べられたＬＥＤアレイチップを有する長尺状のＬＥＤプリントヘッド（以下、「ＬＰＨ」という）を使用する場合がある。このＬＰＨでは、箱状のハウジングにＬＥＤアレイが配列された長尺状のプリント基板を設けており、該プリント基板の対向位置に、ロッドレンズアレイを配置し、該ロッドレンズアレイによって、ＬＥＤアレイのＬＥＤからの光が、感光体に結像されるようになっている。このため、ロッドレンズアレイとＬＥＤアレイとの相対位置関係が重要となる。

例えば、特許文献１では、レンズアレイを斜め上方から押すことで、レンズアレイをハウジングに装着し、レンズアレイを位置決めしているが、発光素子基板側に歪みやそりがあると調整不能であり、レンズアレイと発光素子との相対位置関係にズレが生じてしまう。また、特許文献２では、バネ部材によってロッドレンズアレイをベースプレート（ハウジングに相当）に位置規制しているが、バネ部材の場合、１軸方向の規制しかできない。

さらに、特許文献３では、ロッドレンズアレイに基準ピンを設け、該基準ピンを発光素子アレイチップ側の回路基板側の穴部に嵌合させることでロッドレンズアレイを位置規制しているが、回路基板が変形した場合、発光点位置について規制できない。また、特許文献４では、別部材でレンズを挟み込んでいるが、該別部材でレンズ及び下カバーを押圧させるので露光装置が大型となってしまう。また、別部材のレンズ上面に相当する部分に光軸の穴を空ける必要がある。
特開２００３−２６６７７９号公報特開２００３−２８５４７０号公報特開２００３−３９７２７号公報特開平７−２２８００２号公報

本発明は、上記事実を考慮して、ロッドレンズアレイとＬＥＤアレイとで相対位置関係を維持することができる露光装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、露光装置において、複数の発光素子が列状に配置された発光素子基板が配設されたベース部材と、前記ベース部材に装着可能に設けられ、前記発光素子に対向して複数のレンズが配列されたレンズアレイが収容されたレンズ保持部材と、を備え、前記レンズ保持部材に設けられ前記レンズアレイが収容された収容部が、前記レンズアレイの底面を支持する支持部を含んで構成され、前記支持部に第１溝部が形成され、前記第１溝部内の接着剤で前記レンズアレイが前記収容部に固着されたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、発光素子基板が配設されたベース部材には、レンズアレイが収容されたレンズ保持部材が装着可能とされている。ここで、レンズアレイは収容部に収容されるが、レンズアレイの底面を支持する支持部に第１溝部を設け、該第１溝部内に接着剤を流し込んで、レンズアレイを収容部に固着している。

このように、収容部に溝を形成し、該溝内に接着剤を流し込むことで、接着剤の毛管力の作用によってレンズアレイが発光素子基板側へ引き込まれることとなる。特にレンズアレイの底面を支持する支持部では、いわゆる横毛管力による吸引力が働くこととなり、レンズアレイには、発光素子基板側への押圧力（付勢力）が作用することとなる。したがって、複数の発光素子とレンズアレイとで相対位置関係を維持することができ、発光素子の焦点位置を均一にすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置において、前記収容部の周りに形成された嵌合孔と、前記収容部の周壁に形成され、前記嵌合孔と繋がる孔部と、前記嵌合孔に嵌合可能な嵌合ピンと、前記嵌合ピンの外面から突出し、前記嵌合ピンが前記嵌合孔に嵌合された状態で、前記孔部を通じて前記収容部の周壁から張り出す前記支持部としての受け部と、前記受け部に形成された第２溝部と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、収容部の周壁の周りに嵌合孔を形成し、収容部の周壁には孔部を形成している。そして、嵌合孔に嵌合可能な嵌合ピンの外面からは受け部を突出させ、嵌合ピンが嵌合孔に嵌合された状態で、受け部が孔部を通じて収容部の周壁から張り出させるようにする。この受け部によってレンズアレイの底面を支持するが、この受け部に第２溝部を形成する。

このように、レンズ保持部材に嵌合可能な嵌合ピンを設け、該嵌合ピンに第２溝部を形成することで、形状或いは全容積の異なる溝部が形成された嵌合ピンを種々用い、接着剤の粘度の違い等で、該嵌合ピンを変える等することもできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置において、前記周壁に前記接着剤を注入する第１注入溝が形成され、前記第１注入溝が前記第１溝部と繋がっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の露光装置において、前記嵌合ピンに前記接着剤を注入する第２注入溝が形成され、前記第２注入溝が前記第２溝部と繋がっていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の露光装置において、前記ベース部材の長手方向に沿って形成された係止部と、前記レンズ保持部材に形成され、前記係止部に係止された状態で前記レンズアレイを前記発光素子基板側へ付勢する係止片と、を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、ベース部材の長手方向に沿って係止部を形成している。一方、レンズ保持部材には係止部に係止可能な係止片を形成し、係止片を該係止部に係止させるとき、係止片を弾性変形させ、係止片が係止部に係止された状態で、係止片には弾性力が蓄積された状態（完全に復元していない状態）となるようにする。これにより、係止部を介して係止片によって、レンズアレイを発光素子基板側へ付勢させ、発光素子とレンズアレイとで相対位置関係を維持するようにしている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の露光装置において、前記レンズ保持部材及び前記ベース部材が導電部材で形成され、前記接着剤が導電性接着剤であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、レンズ保持部材及びベース部材を導電部材で形成し、接着剤を導電性接着剤とすることで、レンズアレイ周辺の静電気を除電することが可能となり、トナー粉等、レンズへの異物の付着を抑制することができる。

本発明は上記構成としたので、ロッドレンズアレイとＬＥＤアレイとで相対位置関係を維持することができる。

図１には、本発明の実施の形態に係る露光装置としてのＬＥＤアレイヘッド２０が適用された画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０は、いわゆるタンデム式の画像形成装置とされており、略水平に掛け渡された中間転写ベルト１２を備え、中間転写ベルト１２の下方には、それぞれ異なる現像色に対応した４個の画像記録部１４が配置されている。

この画像記録部１４の下方には、用紙トレイ１１が設けられており、用紙トレイ１１の給紙側から上方に延びる搬送路１３は、中間転写ベルト１２に接する二次転写部１５、定着器を備えた定着部１７を経て、排出口に至っており、排出口の外側が排紙トレイ１９となっている。

そして、各画像記録部１４は、感光体１６、帯電器１８、ＬＥＤアレイヘッド２０、現像器４０、及びクリーナ４２を備えている。

感光体１６は、その外周面が円筒状とされた受光面１６Ａとされており、この受光面１６Ａに、静電潜像を形成可能とされている。受光面１６Ａは、現像器４０よりも感光体回転方向（矢印Ｒ方向）の下流側（以下、単に「下流側」という）で中間転写ベルト１２に接触している。

また、帯電器１８は、導電性のローラであって金属製の芯金が合成樹脂製の弾性層によって被覆されており、芯金には図示しない電源により負極性の電圧が印加されるようになっている。この帯電器１８より下流側には、ＬＥＤアレイヘッド２０が配置されており、感光体１６の受光面１６Ａ（感光層）に光像を照射する。これにより、帯電器１８により帯電された感光体１６を露光して静電潜像を形成するようになっている。

さらに、ＬＥＤアレイヘッド２０より下流側には、現像器４０が配置されている。現像器４０内にはトナーとキャリアとを混合した二成分現像剤が充填されており、現像器４０内に充填されたトナーとキャリアとは攪拌され摩擦帯電して、ムラ無く混合するようになっている。これにより、キャリアにトナーを静電的に付着させている。

そして、感光体１６に対向して配置されたマグネットローラ４４の磁気力によって磁性粉末のキャリアが吸着される。このマグネットローラ４４上のキャリアに付着したトナーは、感光体１６が露光された電位（−２００Ｖ）と現像バイアス電位（−５５０Ｖ）との電位差（現像電位）によって、感光体１６に静電的に付着されるようになっている。

これにより、現像器４０は、感光体１６に形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する。そして、中間転写ベルト１２上に転写し、中間転写ベルト１２上には最終的に全色のトナー像が重ね合わされることとなる。

一方、現像器４０より下流側に配置されたクリーナ４２は、感光体１６の受光面１６Ａに当接して感光体１６に付着した付着物（廃トナー、廃キャリア等）を取り除くようになっている。

本発明の実施の形態に係る露光装置としてのＬＥＤアレイヘッドの要部について説明する。

図３及び図４に示すように、ＬＥＤアレイヘッド２０は、アルミニウム製の略直方体状のベース部材５０を備えており、該ベース部材５０の上面には、長尺状のプリント基板５２を備えている。

このプリント基板５２上には、ＬＥＤアレイ（ＬＥＤチップともいう）５６が、長手方向の端部が一部重なり合うようにして、互い違いに２列で配列されており、ＬＥＤアレイ５６の上面には、ＬＥＤアレイ５６の長手方向に沿って１次元配列された複数個のＬＥＤ５４が備えられ、解像度に応じた画素数（ドット数）の数だけ設けられている。また、プリント基板５２には、各ＬＥＤ５４の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されており、１ライン分の画像データを順次処理できるようになっている。

一方、プリント基板５２の対向位置には、導電性樹脂で成形されたレンズホルダ５８が設けられており、プリント基板５２の長手方向に沿って、複数の集光レンズ６０で構成され枠体６２で保持されたロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）６４が配置されるようになっている。

ここで、図２に示すように、ベース部材５０は金属製の付勢バネ６６により感光体１６側に付勢されており、ベース部材５０の上面（基準面）５０Ａが画像形成装置１０（図１参照）に設けられた金属フレーム６８に当たることで、感光体１６とＬＥＤアレイヘッド２０との間隔が決まる。そして、図２及び図４に示すように、ロッドレンズアレイ６４の集光レンズ６０によって、ＬＥＤアレイ５６のＬＥＤ５４からの光が、感光体１６に結像されるようになっている。

ところで、ベース部材５０の長手方向の両側壁５０Ｂには、該側壁５０Ｂの長手方向に沿って、クサビ型の係止凹部７０が形成されており、この係止凹部７０の上部の幅Ｗ_１は、係止凹部７０の下部の幅Ｗ_２よりも幅狭となっている。

一方、レンズホルダ５８は、ベース部材５０と略同じ大きさの直方体状を成しており、中央部にはロッドレンズアレイ６４を収容する収容部７２が凹設されている。レンズホルダ５８の長手方向に沿った両側壁５８Ａからは係止片７４が延出している。この係止片７４の先端部には、互いに向き合う爪部７６が突出しており、係止凹部７０に係止可能とされている。

爪部７６と爪部７６の離間距離Ｗ_３は、係止凹部７０の上部の幅Ｗ_１よりも狭くなっており、爪部７６の下面には内側斜め上方へ向かって傾斜する傾斜面７６Ａが形成されている。このため、図５に示すように、レンズホルダ５８をベース部材５０に上方から嵌め込むようにして爪部７６を係止凹部７０に係止させるとき、爪部７６の傾斜面７６Ａがベース部材５０の上面５０Ａの角部に当ると、該傾斜面７６Ａを介して、係止片７４は弾性変形し、拡幅するようになっている。

また、図４に示すように、係止片７４と係止片７４の離間距離Ｗ_４は、係止凹部７０の上部の幅Ｗ_１よりも若干幅広となっており、爪部７６が係止凹部７０に係止された状態で、係止片７４には弾性力が蓄積された状態（係止片７４が完全に復元しない状態）となるようにしている。

このため、爪部７６が係止凹部７０に係止された状態では、爪部７６の上面７６Ｂが係止凹部７０の上面７０Ａに面接触した状態で、係止片７４の復元力によって、レンズホルダ５８をベース部材５０側へ付勢する方向への力が働くこととなる。

なお、ここでは、図５に示すように、レンズホルダ５８をベース部材５０に上方から嵌め込むようにしているが、ベース部材５０の係止凹部７０とレンズホルダ５８の爪部７６とを位置合わせし、係止片７４を若干拡幅させた状態でベース部材５０に対してレンズホルダ５８をスライドさせることで、レンズホルダ５８をベース部材５０に装着させるようにしても良い。

一方、図４及び図６に示すように、収容部７２の中央は、ＬＥＤ５４からの光を通過させるための開口となっており、内壁面７２Ａからは、ロッドレンズアレイ６４の枠体（底面）６２を支持するための支持部８０が内壁面７２Ａに対して垂直に凸設されている。

また、収容部７２の内壁面７２Ａ及び支持部８０には、該内壁面７２Ａから支持部８０に架けてＬ字状に、断面が半円状の溝部８２が複数形成されており、該溝部８２内へ導電性の接着剤８４を注入可能としている。なお、この溝部８２は断面が略三角形状でも良い。

そして、図４に示すように、収容部７２内へロッドレンズアレイ６４を収容させた状態で、溝部８２内へ接着剤８４を注入すると、該溝部８２内を流動する接着剤８４によって毛管力が作用し、特に、支持部８０では、いわゆる横毛管力による吸引力（矢印方向）が作用して、枠体６２（図７参照）を収容部７２の奥方へ引き寄せる力（付勢力）が発生する。

接着剤８４により、ロッドレンズアレイ６４の枠体６２をレンズホルダ５８に固着させる場合、接着剤８４の表面張力により、枠体６２の浮き上がりが生じてしまい、ＬＥＤアレイ５６の長手方向で、ＬＥＤアレイ５６とロッドレンズアレイ６４との相対位置関係がずれてしまう場合がある。

しかし、本形態によれば、ロッドレンズアレイ６４がＬＥＤアレイ５６側へ付勢された状態で、枠体６２がレンズホルダ５８に固着されることとなるため、ＬＥＤアレイ５６の長手方向で、ＬＥＤアレイ５６とロッドレンズアレイ６４との相対位置関係を保持することができ、各ＬＥＤ５４の焦点位置を均一にすることができる。

また、本形態では、ベース部材５０の長手方向に沿って係止凹部７０を形成し、レンズホルダ５８には該係止凹部７０に係止させる爪部７６が設けられた係止片７４を形成しており、爪部７６を該係止凹部７０に係止させるとき、係止片７４を弾性変形させ、係止片７４が係止凹部７０に係止された状態で、係止片７４には弾性力が蓄積された状態となるようにしている。

これにより、係止凹部７０を介して係止片７４によって、ロッドレンズアレイ６４がＬＥＤアレイ５６側へ付勢されることとなるが、これによっても、ＬＥＤアレイ５６とロッドレンズアレイ６４とで相対位置関係を保持することができる。

また、レンズホルダ５８及びベース部材５０を導電部材で形成し（レンズホルダ５８は導電性樹脂で成形、ベース部材５０はアルミニウムで形成）、接着剤８４を導電性接着剤とすることで、図２に示す金属製の付勢バネ６６を介して、レンズホルダ５８を該付勢バネ６６を保持する画像形成装置１０の金属フレーム６９に接地させることができ、ロッドレンズアレイ６４周辺の静電気を除電することが可能となり、トナー粉等、集光レンズ６０への異物の付着を抑制することができる。

なお、本形態では、レンズホルダ５８の収容部７２に直接溝部８２を形成したが、図８及び図９に示すように、溝部８６が形成された嵌合ピン８８をレンズホルダ５８に取付けるようにしても良い。

ここで、嵌合ピン８８はロッドレンズアレイ６４を支持するための半円柱状の水平部８８Ａと該水平部８８Ａから垂直方向に延出する一対の半円柱状の垂直部（受け部）８８Ｂとで構成されており、上部側の垂直部８８Ｂの内面側から水平部８８Ａの上面側に架けて溝部８６を形成している。なお、下部側の垂直部８８Ｂの内面側と水平部８８Ａの下面側に溝部８６を形成することで、嵌合ピン８８を上下どちらでも使用できるようにすることができる。

一方、図８及び図１０に示すように、収容部９０の長手方向に沿った周縁部には、嵌合ピン８８の上部側の垂直部８８Ｂが嵌め込み可能な嵌合孔９２が貫通している。また、収容部９０の周壁には、水平部８８Ａが上下移動可能な係合孔（孔部）９４が形成されており、嵌合ピン８８の垂直部８８Ｂを嵌合孔９２に嵌合させる際に、水平部８８Ａが移動可能となる。

そして、嵌合ピン８８の垂直部８８Ｂが収容部９０の嵌合孔９２に嵌合した状態で、図１１に示すように、平面視にて、嵌合ピン８８の水平部８８Ａの先端側が収容部９０の内壁面から露出するようにする。

この状態で、嵌合ピン８８の溝部８６内へ接着剤８４を注入すると、該溝部８６内を流動する接着剤８４によって毛管力が作用し、横毛管力による吸引力（矢印方向）が作用して、枠体６２を収容部７２の奥方へ引き寄せる力が発生する。

このように、溝部８６が形成された嵌合ピン８８をレンズホルダ５８に取付けるようにすることで、形状或いは全容積の異なる溝部が形成された嵌合ピンを種々用い、接着剤の粘度の違い等で、該嵌合ピンを変える等することもできる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドを備えた画像形成装置の構成を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドと感光体の関係を説明する斜視図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの構成を示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの構成を示す断面図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの構成を示す断面図であり、レンズホルダをベース部材に取付けようとしている状態を示している。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの要部を示す拡大図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの要部を示す平面図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの他の構成を示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの他の構成の要部を示す拡大図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの他の構成を示す断面図である。本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイヘッドの他の構成の要部を示す平面図である。

符号の説明

１０画像形成装置
２０ＬＥＤアレイヘッド（露光装置）
５０ベース部材
５４ＬＥＤ（発光素子）
５６ＬＥＤアレイ（発光素子）
５８レンズホルダ（レンズ保持部材）
６４ロッドレンズアレイ（レンズアレイ）
７０係止凹部（係止部）
７２収容部
７２Ａ内壁面（周壁、収容部）
７４係止片
７６爪部（係止片）
８０支持部（収容部）
８２溝部（第１溝部、第１注入溝）
８６溝部（第２溝部、第２注入溝）
８８嵌合ピン
８８Ｂ垂直部（受け部）
９０収容部
９２嵌合孔
９４係合孔（孔部）

Claims

複数の発光素子が列状に配置された発光素子基板が配設されたベース部材と、
前記ベース部材に装着可能に設けられ、前記発光素子に対向して複数のレンズが配列されたレンズアレイが収容されたレンズ保持部材と、
を備え、
前記レンズ保持部材に設けられ前記レンズアレイが収容された収容部が、前記レンズアレイの底面を支持する支持部を含んで構成され、
前記支持部に第１溝部が形成され、前記第１溝部内の接着剤で前記レンズアレイが前記収容部に固着されたことを特徴とする露光装置。
前記収容部の周りに形成された嵌合孔と、
前記収容部の周壁に形成され、前記嵌合孔と繋がる孔部と、
前記嵌合孔に嵌合可能な嵌合ピンと、
前記嵌合ピンの外面から突出し、前記嵌合ピンが前記嵌合孔に嵌合された状態で、前記孔部を通じて前記収容部の周壁から張り出す前記支持部としての受け部と、
前記受け部に形成された第２溝部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記周壁に前記接着剤を注入する第１注入溝が形成され、前記第１注入溝が前記第１溝部と繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記嵌合ピンに前記接着剤を注入する第２注入溝が形成され、前記第２注入溝が前記第２溝部と繋がっていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記ベース部材の長手方向に沿って形成された係止部と、
前記レンズ保持部材に形成され、前記係止部に係止された状態で前記レンズアレイを前記発光素子基板側へ付勢する係止片と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の露光装置。
前記レンズ保持部材及び前記ベース部材が導電部材で形成され、前記接着剤が導電性接着剤であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の露光装置。