JP5287779B2

JP5287779B2 - プリントヘッドおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP5287779B2
Application number: JP2010073903A
Authority: JP
Inventors: 功滋山根; 譲史高野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-03-27
Filing date: 2010-03-27
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-03-27
Also published as: JP2011206923A

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に使用されるプリントヘッド等に関するものである。

プリントヘッドは、複数の発光素子を有する発光素子アレイを略直線状に実装した長尺な発光素子基板と、複数のロッドレンズを有するレンズアレイとを、発光素子とレンズアレイが対向するように長尺なカバーに固定したものであり、主に画像形成装置等において用いられている（例えば、特許文献１〜１２参照）。

プリントヘッドは、発光素子から出射された光をレンズアレイにより感光体の表面に結像させることにより、感光体の表面に静電潜像を形成する。このため、プリントヘッドは感光体の表面に対して高精度に位置決めする必要があるので、プリントヘッドのカバーには、プリントヘッドを位置決めするための基準面が設けられている。

また、画像形成装置は感光体を取り囲むようにしてプリントヘッド、帯電装置、現像装置等の各種装置を配設する必要があるため、プリントヘッドの幅は薄くしなければならない。このため、基準面は、プリントヘッドのカバーの長手方向の両端部に設けられるのが一般的である。

図６は、前記した基準面２８を備えた従来のプリントヘッドの樹脂製のカバー２３の突出部２４およびその近傍の斜視図である。尚、図６は長尺なカバー２３の一端のみ図示しているが、他端も同一構成の突出部２４が形成されている。

図６に示すカバー２３をＡＢＳ等の樹脂を用いて射出成形した場合、射出成形金型からイジェクタを用いてカバー２３を突き出すことになる。そうすると、カバー２３には、当該イジェクタの先端が当たる箇所にイジェクタ痕２９が付き、イジェクタ痕２９の周りの樹脂が変形（バリ、ソリ、メクレ）する。このため、カバー２３の突出部２４の基準面２８の平面度が悪化し、画像形成装置に対して高精度にプリントヘッドを位置決めできなくなるという問題がある。

尚、カバー２３の端部２４以外の他の箇所をイジェクタで突き出すことが考えられるが、カバー２３に対して、発光素子基板およびレンズアレイを高精度に位置決めする必要があることから実用上不可能である。例えば、図６に示すカバー２３の上面３０にイジェクタの先端を当ててカバー２３を突き出すと、上面３０にイジェクタ痕２９が付き、レンズアレイを配設する開口部２６が変形するのみならず、カバー２３の真直度も悪化する。

このようなイジェクタ痕２９による問題を解決するため、成形後のカバー２３の端部２４の基準面２８を、フライスやエンドミル等の切削工具により切削加工する手段を採用できる。しかし、かかる切削加工によりイジェクタ痕２９の問題は解決するが、カバー２３の製造に切削加工の工程が必要になるため、カバー２３のコストが高くなり、ひいては、プリントヘッドのコストが高くなるという新たな問題が生じる。

特開平０３−１５１９６３号公報特開平０６−１１５１６０号公報特開平０９−２８４４７０号公報特開平１０−０５１５８７号公報特開平１０−１２６５７２号公報特開平１０−３０４１５４号公報特開平１１−２７７７９５号公報特開２００１−１８００３４号公報特開２００２−２１１０３０号公報特開２００４−１４８８３８号公報特開２００８−２９０３２６号公報特開２０１０−８８０３号公報

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、カバー端部に形成されるイジェクタ痕に起因する問題を無くし、高精度で安価なプリントヘッドを提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明は、複数のロッドレンズを有するレンズアレイと、複数の発光素子アレイを有する基板と、成形品を突き出すイジェクタを備えた金型を用いて成形され、その両端部に前記レンズアレイの長手方向から見た断面が略Ｈ字形状であって、位置決めするための基準面と、該基準面とは異なる平面上に該イジェクタによるイジェクタ痕が付いている当接面と、を有する突出部が形成され、該レンズアレイと該発光素子アレイが対向するように固定するカバーと、を備えることを特徴とする。

かかる構成により、イジェクタ痕は基準面とは異なる平面にある当接面に付くので、イジェクタ痕に起因する前記した問題が基準面に発生することが無い。このため、高精度に成形された基準面を用いて感光体に対してプリントヘッドを高精度に位置決めできる。また、安価なプリントヘッドを提供できる。

（第２発明）
第２発明のプリントヘッドは、カバーは、当接面よりも基準面が突出したことを特徴とする。
かかる構成であっても前記した第１発明の効果を奏する。また、基準面が当接面よりも突出しているので、プリントヘッドを位置決めする際に基準面を当て付ける画像形成装置側の当て付け面は、凹凸の無い平面で構成できる。

（第３発明）
第３発明は、表面に静電潜像を形成する感光体と、該感光体と対向した第１発明または第２発明のプリントヘッドとを備えた画像形成装置において、プリントヘッドは、基準面を用いて感光体に対して位置決めしたことを特徴とする。
第２発明の画像形成装置は、第１発明のプリントヘッドを備えているので、画像形成装置の感光体に対してプリントヘッドを高精度に位置決めでき、高精度な画像を形成できる。

本発明は、高精度で安価なプリントヘッドを提供できる。また、高精度な画像を形成できる画像形成装置を提供できる。

本発明に係るプリントヘッドの概略斜視図（実施例１）本発明に係るプリントヘッドの平面図（実施例１）本発明に係るプリントヘッドのカバーの概略斜視図（実施例１）カバーの端部の部分拡大図（図３の部分Ａを拡大した斜視図）（実施例１）カバーの端部の部分拡大図（実施例１）従来のプリントヘッドのカバーの概略斜視図プリントヘッドの断面図（実施例１）画像形成装置の構成を説明するための図（実施例１）プリントヘッドと感光体の位置関係を示す図（実施例１）発光素子基板の平面図発光素子基板の端部（図１０の部分Ｄ）の拡大斜視図発光素子基板の側面図（図１１の矢視Ｅ）

図１〜図５および図７〜図１２を用いて本発明に係るプリントヘッドおよび画像形成装置を説明する。なお、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔プリントヘッド〕
図１、図２および図７に示すように、本発明に係るプリントヘッド１は、複数のロッドレンズ２を直線状に整列配置したレンズアレイ４と、複数の発光素子アレイ１０を直線状に固定した発光素子基板１１とを、レンズアレイ４の一方のレンズ面と発光素子アレイ１０が対向するように長尺なカバー３に固定したものである。

プリントヘッド１は、図７に示すように、発光素子基板１１の表面に固定した発光素子アレイ１０の発光点を発光させた場合に、発光点から出射した光がレンズアレイ４により収束（集光）する結像点（焦点位置）までの距離が共役長ＴＣになるように設定されている。この共役長ＴＣは、発光点からレンズアレイ４の下面（一方のレンズ面）までの距離Ｌと、レンズアレイ４の上面（他方のレンズ面）から結像点までの距離Ｌと、レンズアレイ４の高さＴとの和であり、ＴＣ＝Ｔ＋２Ｌという関係が成り立つ。

（レンズアレイ）
レンズアレイ４は、長手方向（Ｙ軸方向）の長さ３４９ｍｍのポリオレフィン等の樹脂からなるロッドレンズ２が２列に配設され、両側から２枚の樹脂製の板で挟まれた一般的なものを使用できる。ポリオレフィン樹脂としては、三井化学株式会社のアペル（登録商標）の非晶性のポリオレフィン樹脂を例示できる。

（発光素子基板）
図１０〜１２に示すように、発光素子基板１１は、ベタパターン（金属箔層）１３が表面１７に形成されたプリント配線基板（ベアボード）１２と、プリント配線基板１２に千鳥状に固定された複数の発光素子アレイ１０とを備えたものである。ここで、発光素子アレイとは、直線上に複数（例えば、２５６個）の発光点（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード））が形成された半導体素子をいう。

発光素子基板１１の製造方法を説明すると、まず、プリント配線基板１２のベタパターン１３に熱硬化性の導電性接着剤を塗布する。そして、プリント配線基板１２のベタパターン１３に塗布された導電性接着剤の上に、特許第４２８９６５６号公報等に記載された技術を用いて２０個の発光素子アレイ１０を高精度に位置決めして置く。その後、プリント配線基板１２を加熱炉（オーブン）に入れ、例えば１１０℃に加熱して導電性接着剤を硬化させる。そうすると、プリント配線基板１２の表面１７に全ての発光素子１０が固定される。

そして、図１１および図１２に示すように、図示しないワイヤーボンディング装置のキャピラリを用いて、発光素子１０の表面のパッド１４と、プリント配線基板１２の表面１７の配線パターンに接続されたパッド１５とを金線１６により電気的に接続する。

具体的には、ワイヤーボンディング装置のキャピラリの先端から突出し先端が溶融した金線１６をプリント配線基板１２のパッド１５にボールボンディング接続し、キャピラリの先端から金線１６を繰り出しながらキャピラリを移動させ、キャピラリの先端に位置する金線１６を発光素子１０のアルミニウム製のパッド１４に押し付けてステッチボンディング接続する。尚、パッド１４、金線１６およびパッド１５は実際には複数組形成されているが、説明を簡単にするため図１１および図１２においては１組のみ図示している。

（カバー）
カバー３は、成形品を突き出すイジェクタを備えた射出成形金型のキャビティの長手方向の両端から、溶融した液晶ポリマー（例えば、ユニチカ社製ロッドランＬＣ−５０００）を射出して成形したものである。長手方向の両端から溶融した液晶ポリマーをキャビティに射出するため、カバー３の長手方向（Ｙ軸方向）の成形収縮率を小さくすることができる。このため、発光素子アレイ１０の発熱により発光素子基板１１の温度が上昇しても、カバー３が長手方向に延び難くすることができる。

また、カバー３は、長手方向（Ｙ軸方向）の長さが約３５０ｍｍと長尺なものであり、Ｚ軸方向に貫通する開口部６がＹ軸方向に沿って形成されている。開口部６は、図７に示すように、紙面上方からレンズアレイ４、紙面下方から発光素子基板１１を挿入することにより、レンズアレイ４と発光素子基板１１の３軸方向（ＸＹＺ軸方向）の位置決めができるように形成されている。

そして、図３および図４に示すように、カバー３の両端部には、突出部５が形成されている。尚、図３および図４には、カバー３の長手方向（Ｙ軸方向）の一端の突出部５のみが図示されているが、他端も同一構成の突出部５が形成されている。

突出部５は、断面が略Ｈ字形状となっているため、カバー３の成形後の樹脂の収縮による変形、および発光素子基板１１の発熱による変形を少なくすることができる。このように、カバー３は、変形を少なくできるように構成されているため、発光素子基板１１及びレンズアレイ４のひねり等の変形を防止することができ、発光素子アレイ１０から出射した光の結像点が作る結像ラインを精度良く略一直線にすることができる。

また、図３および図４に示すように、突出部５には、プリントヘッド１を後述する感光体に対して高精度に位置決めするための基準面７と、イジェクタの先端が当たる当接面８が形成されている。これら、基準面７と当接面８は、互いに異なる平面上にある。このため、射出成形金型からイジェクタによりカバー３を突き出した場合、イジェクタは当接面８に当たるので、イジェクタ痕９（本実施例１においては直径２ｍｍ）は当接面８にできる。このため、基準面７は、イジェクタ痕９の影響を全く受けないので、高精度な平面度および真直度を維持できる。

よって、かかるカバー３を用いた本発明に係るプリントヘッド１は、カバー３の両側の端部５に形成されるイジェクタ痕９に起因する問題を無くし、高精度かる安価に製造することができる。また、カバー３は、当接面８よりも基準面７が突出しているので、プリントヘッド１を位置決めする際に基準面７を当て付ける画像形成装置側の当て付け面を凹凸の無い平面で構成できる。

〔画像形成装置〕
図８に示すように、本発明に係る画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタ１３１であり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１１０、画像形成プロセス部１１０を制御する制御部１３０、パーソナルコンピュータ１０２や画像読取装置１０３から受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部１４０を備えている。

画像形成プロセス部１１０は、一定の間隔をおいて並列配置される４つの画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋを備えている。そして、これらの画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれは、静電潜像を形成してトナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム２５と、この感光体ドラム２５の表面を所定電位で一様に帯電する帯電装置１１３と、帯電装置１１３によって表面が帯電された感光体ドラム２５を露光する露光装置としてのプリントヘッド１と、プリントヘッド１によって得られた静電潜像を現像する現像装置１１５と、転写後の感光体ドラム２５の表面を清掃するクリーナー（ブレード）１１６とを備えている。

さらに、現像装置１１５の下流側近傍には、感光体ドラム２５に対向して、感光体ドラム２５上に形成されたテスト用パッチ（濃度見本）のトナー像濃度を検出する濃度検出回路１１７が備えられている。この濃度検出回路１１７は制御部１３０に接続され、トナー像濃度検出値を出力する。ここで、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋは、現像装置１１５に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成プロセス部１１０は、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋの感光体ドラム２５にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト１２１と、各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋの各色のトナー像を中間転写ベルト１２１に順次転写（一次転写）させる一次転写帯電装置としての一次転写ロール１２２と、中間転写ベルト１２１上に転写された重畳トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写帯電装置としての二次転写ロール１２３と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置１２５とを備えている。

画像形成プロセス部１１０は、制御部１３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。その際に、パーソナルコンピュータ１０２や画像読取装置１０３から入力された画像データは、画像処理部１４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋに供給される。

そして、例えばイエローの画像形成ユニット１１１Ｙでは、帯電装置１１３により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム２５の表面が、画像処理部１４０から得られた画像データに基づいて発光する本発明に係るプリントヘッド１により露光されて、感光体ドラム２５上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１１５により現像され、感光体ドラム２５上にはイエローのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれの感光体ドラム２５においても、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋのそれぞれの感光体ドラム２５に形成された各色トナー像は、図８の矢印Ｇ方向に回動する中間転写ベルト１２１上に、一次転写ロール１２２により順次静電吸引され、中間転写ベルト１２１上に重畳されたトナー像が形成される。

この重畳トナー像は、中間転写ベルト１２１の回動に伴って二次転写ロール１２３が配設された領域（二次転写部）に搬送される。そして、重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが二次転写部に供給される。

そして、二次転写部にて二次転写ロール１２３により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１２１から剥離され、搬送ベルト１２４により定着装置１２５まで搬送される。

定着装置１２５に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置１２５によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、デジタルカラープリンタ１３１の排出部に設けられた図示しない排紙載置部に搬送される。つまり、本発明に係る画像形成装置は、プリントヘッド１を備えているので、高画質な画像を形成できる。

尚、画像形成装置の種類によっては、プリントヘッド１のレンズアレイ４および発光素子基板１１の仕様および位置関係を同一にしつつ、プリントヘッド１の位置決め位置のみが異なる機種がある。別言すると、プリントヘッド１の主要な機能は同一であるが、プリントヘッド１の基準面７を当て付ける画像形成装置の筐体の面の位置が異なるものがある。この場合は、図５に示すように、端部５の基準面１８の高さを変更するだけで良い。具体的には、射出成形金型における基準面を成形するための入れ子を、基準面７用と、基準面１８用の２種類製造し、画像形成装置の機種に応じて、２種類の入れ子を交換してカバー３を成形すれば良い。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

例えば、前記した実施例１においては、プリントヘッド１を例示したが、ＣＣＤ素子を載せたイメージセンサに採用しても良い。

また、カバー３を成形するための樹脂は、ＰＳＪ-ポリスチレンＶＳ１４２、ＰＳＪ-ポリスチレン４０３Ｒ（黒色）、サイコラックＥＸ１１４、サイコラックＥＸ５２０、スタイラックＲ２４０Ａ、Ｘｙｒｏｎ１００Ｚ、レキサン１４１Ｒ，レキサン２４１Ｒ、レキサン５００Ｒ、３４１２、テクニエースＦ７６０、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ＢＭＣ樹脂を採用しても良い。また、カバー３を成形するための樹脂に、ガラスファイバを混入させて剛性を強くしても良く、静電気対策、ノイズ対策用に、カーボンファイバを混入させても良い。

１プリントヘッド
２ロッドレンズ
３カバー
４レンズアレイ、
５端部
６開口部
７基準面
８当接部
１０発光素子アレイ
１１発光素子基板

Claims

複数のロッドレンズを有するレンズアレイと、
複数の発光素子アレイを有する基板と、
成形品を突き出すイジェクタを備えた金型を用いて成形され、その両端部に前記レンズアレイの長手方向から見た断面が略Ｈ字形状であって、位置決めするための基準面と、該基準面とは異なる平面上に該イジェクタによるイジェクタ痕が付いている当接面と、を有する突出部が形成され、該レンズアレイと該発光素子アレイが対向するように固定するカバーと、
を備えるプリントヘッド。
前記カバーは、前記当接面よりも前記基準面が突出した請求項１に記載のプリントヘッド。
表面に静電潜像を形成する感光体と、
該感光体と対向すると共に、前記基準面を用いて前記感光体に対して位置決めした請求項１または請求項２に記載のプリントヘッドと、
を備えた画像形成装置。