JP5691176B2 - プリントヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置、および該画像形成装置に用いられるプリントヘッドに関する。

複写機等の画像形成装置においては、複数の発光素子をプリント配線基板に略直線状に配設した発光素子基板と、複数のロッドレンズを略直線状に配設したレンズアレイとを、発光素子の発光点とレンズアレイが対向するようにカバー等に固定（配設）したプリントヘッドが使用されている。

かかるプリントヘッドは、発光素子の発光点とレンズアレイの焦点位置を略一致させる必要があるため、発光素子基板とレンズアレイとの間に所定の空間がある。そして、かかる空間は、下記の理由により、カバーおよび封止材によって外気（外部）から遮断することが一般に行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

（理由１）前記した空間内に外部から埃等の異物が侵入すると、ロッドレンズの光学面に当該異物が付着し、発光素子の発光点から出射した光が当該異物によって遮られ、画像形成装置の画質劣化を引き起こす。
（理由２）前記した空間内に外部から水分が侵入すると、金パターンや半導体素子が劣化し、プリントヘッドの寿命を低下させ、ひいては画像形成装置の寿命を低下させる。

また、発光素子基板を構成するプリント配線基板は、短手方向に対して長手方向が非常に長いので反り易い。このため、プリント配線基板に対して高精度に発光素子を固定（実装）する等の目的で、複数のプリント配線基板を連結片で連結した集合プリント配線基板を用いることが行われている（例えば、特許文献３参照）。

集合プリント配線基板を用いて前記した発光素子基板を製造する場合は、集合プリント配線基板を構成する全てのプリント配線基板に対して紫外線硬化型接着剤、熱硬化性接着剤、ハンダペースト等の塗布材を塗布し、この塗布材の上に複数の発光素子を載せた後、紫外線、リフロー炉、オーブン等で塗布材を固化させ、複数の発光素子を集合プリント配線基板に固定する。つまり、集合プリント配線基板を用いた場合は、複数の発光素子基板が連結片で連結されたものが製造される。

そして、連結片を切断して得た発光素子基板を、接着剤等を用いてカバーに固定し、カバーと発光素子基板の隙間を、外部から封止材で封止することによりプリントヘッドを製造できる。

特開平０６−１３５０５２号公報 特開平１１−２６６０３７号公報 特開２００９−２８３９５９号公報

しかし、１枚の発光素子基板を得るために連結片を切断すると、発光素子基板の切断面からプリント配線基板を構成するガラスエポキシ等の粉が出るという問題がある。この粉は、画像形成装置の搬送中の振動等により、プリントヘッドの内部（発光素子基板とレンズアレイとの間の空間）に侵入して、発光素子の発光点の上に付着し、画像形成装置の画質劣化の原因となる。尚、プリントヘッドは、非常にデリケートであり、発光素子の発光点上に数ミクロンの粉、埃等が付着しただけでも画像形成装置の画質の劣化に繋がる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであって、集合プリント配線基板の連結片を切断して発光素子基板を得た場合であっても、連結片の切断面から発生する粉が原因で生じる画像形成装置の画質劣化を防止できるプリントヘッドおよび画像形成装置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整列配置したレンズアレイと、複数の発光素子をプリント配線基板に固定した発光素子基板とを備え、レンズアレイの一方のレンズ面と発光素子が対向するように、レンズアレイおよび発光素子基板をハウジングに固定したプリントヘッドに関するものである。
そして、発光素子基板は、複数のプリント配線基板を複数の連結片により連結した集合プリント配線基板に発光素子を固定し、複数の連結片を切断して得たもの、または、複数のプリント配線基板を複数の連結片により連結した集合プリント配線基板における複数の連結片を切断し、発光素子を固定して得たものであり、前記発光素子基板における前記複数の連結片の切断面と対向する前記ハウジングにおける前記発光素子基板の固定面にはそれぞれ複数の切り欠き部が設けられており、前記複数の連結片の切断面と前記複数の切り欠き部との間に封止材を塗布したことを特徴とする。

（第２発明）
前記封止材を塗布した後、前記発光素子基板と前記ハウジングの前記固定面との間に全面にわたって第２の封止材を塗布したことを特徴とする。

かかる構成により、発光素子基板における連結片の切断面は、封止材により覆われるので、切断面からプリント配線基板の粉が発生することがない。このため、ハウジングに発光素子基板を固定した後、ハウジングと発光素子基板の隙間からプリントヘッドの内部にプリント配線基板の粉が侵入することがない。

（第３発明）
第３発明は、第１発明のプリントヘッドにおいて、封止材を接着剤にしたことを特徴とする。
かかる構成により、連結片の切断面を接着剤で覆うことになるので、切断面からプリント配線基板の粉が発生することがなく、第１発明と同様の効果を得ることができる。また、発光素子基板とハウジングを接着剤にて固定することができ、発光素子基板の全周に接着剤を塗布した場合は、接着剤に封止材の機能を持たせることも可能である。

（第４発明）
第４発明は、表面に静電潜像を形成する感光体と、この感光体と対向した第１発明〜第３発明のいずれか１発明に記載のプリントヘッドとを備えた画像形成装置に関する。
かかる構成により、前記した第１発明〜第３発明のいずれか１発明の効果を奏するプリントヘッドを用いるので、切断面から発生するプリント配線基板の粉が原因で発生する画質劣化の無い画像形成装置を提供できる。

本発明は、ハウジングに発光素子基板を固定した後、ハウジングと発光素子基板の隙間から内部にプリント配線基板の粉が侵入することがないプリントヘッド等を提供できる。

プリントヘッドの平面図 プリントヘッドの側面図 プリントヘッドの断面図（図１における断面Ａ−Ａ） プリント配線基板が連結した集合プリント配線基板の平面図 発光素子基板が連結した集合プリント配線基板の平面図 発光素子基板が連結した集合プリント配線基板の一端の斜視図 発光素子基板の平面図 発光素子基板の一端の斜視図（図７のＷ部分の部分拡大図） 発光素子基板の一部分の斜視図（図７のＶ部分の部分拡大図） ハウジングの平面図 ハウジングの断面図（図１０における断面Ｂ−Ｂ） 製造途中のプリントヘッドの一端上面の斜視図 製造途中のプリントヘッドの一端下面の斜視図 製造途中のプリントヘッドの一部分下面の斜視図（部分拡大図） 製造途中のプリントヘッドの一端上面の斜視図 製造途中のプリントヘッドの一端下面の斜視図 画像形成装置の構成を説明するための図 プリントヘッドと感光体の位置関係を説明するための図

以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

〔プリントヘッド〕
図１〜図３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６を整列配置したレンズアレイ３と、複数の発光素子４をプリント配線基板９に固定した発光素子基板５を備え、レンズアレイ３の一方のレンズ面と発光素子４が対向するように、レンズアレイ３および発光素子基板５をハウジング２に固定したものである。

別言すると、図１０および図１１に示すように、ハウジング２には、貫通穴３０が形成されており、プリントヘッド１は、このハウジング２の貫通穴３０の下部３２を閉じるように発光素子基板５をハウジング２に固定し、ハウジング２の貫通穴３０の上部３１を閉じるようにレンズアレイ３を固定したものである。

そして、プリントヘッド１は、図３、図１５および図１６に示すように、ハウジング２、レンズアレイ３および発光素子基板５により囲まれたプリントヘッド１の内部の空間に外部から埃等の異物が侵入しないように、プリントヘッド１の外部から封止材３３が塗布される。

このプリントヘッド１は、図３に示すように、発光素子基板５の表面１０に固定（実装）された発光素子４の発光点を発光させた場合に、当該発光点から出射した光がレンズアレイ３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３の下面（一方のレンズ面）までの距離Ｌと、レンズアレイ３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３の高さＨとの和であり、ＴＣ＝Ｈ＋２Ｌという関係が成り立つ。

（ハウジング）
ハウジング２は、ＡＢＳ等の樹脂からなり、図１０および図１１に示すように、中央部に長尺な貫通穴３０が形成され、その上部３１は、レンズアレイ３の一部を挿入して位置決めすることができるように、レンズアレイ３よりも若干大きくなっている。また、貫通穴３０の下部３２は、発光素子基板５を挿入して位置決めすることができるように、発光素子基板５よりも若干大きくなっている。

（発光素子基板）
発光素子基板５は、図７および図８に示すように、プリント配線基板（ベアボード）９に発光素子４が導電性接着剤等により千鳥状に固定（実装）されたものである。発光素子４の表面には図示しない複数（例えば、２５６個）の発光点が直線状に形成されており、複数のパッド１３も形成されている。この複数のパッド１３と、プリント配線基板９の表面１０に形成された複数のパッド１４は、ワイヤー（金線）１２で接続されている。

尚、図８においては、パッド１３、１４およびワイヤー１２は、説明を簡単にするため１組のみ図示したが実際には複数組ある。また、図７および図８においては発光素子４が千鳥状に固定されたものを示したが、発光素子４は、直線状に固定されていても良い。プリント配線基板９の裏面１１は、図３に示すように、バイパスコンデンサ７が実装されていても良く、金属製のベースやヒートシンク（図示せず）が固定されていても良い。

この発光素子基板５は、以下のようにして製造する。すなわち、まず、図４に示すように、複数（５枚）のプリント配線基板９を複数の連結片４４により連結した集合プリント配線基板４１を準備する。連結片４４は、肉厚方向（Ｚ軸方向）に貫通した複数の長孔４９によって形成されている。別言すると、長孔４９と長孔４９の間に連結片４４が形成されている。

そして、５枚のプリント配線基板９の全てのベタパターン８に対して、導電性接着剤等を塗布し、その上に全ての発光素子４を置く。例えば、１枚のプリント配線基板９に固定する発光素子４が２０個である場合は、集合プリント配線基板４１に１００個の発光素子４を置く。そして、導線性接着剤等をオーブン等で加熱等して硬化させ、集合プリント配線基板４１に１００個の発光素子４を固定する（図５、図６参照）。

その後、１００個の発光素子４が固定された集合プリント配線基板４１における全ての連結片４４を図示しない切断装置により切断する。そうすると、５枚の発光素子基板５が得られる。かかる方法により、プリント配線基板９が長尺、つまり短手方向（Ｘ方向）の長さに対して長手方向（Ｙ方向）の長さが非常に長くても、互いを相互に連結片４４に連結した集合プリント配線基板４１を用いることにより、個々のプリント配線基板９に生じる反りを少なくでき、高精度に発光素子４を個々のプリント配線基板９に固定できる。

〔プリントヘッドの製造方法〕
次に本発明に係るプリントヘッド１の製造方法について説明する。
まず、図１２および図１３に示すように、ハウジング２（図１０、図１１参照）の貫通穴３０の上部３１にレンズアレイ３、下部３２に発光素子基板５をセットし、接着剤３７を用いて固定する。ハウジング２にレンズアレイ３および発光素子基板５を固定するに際し、長手方向（Ｙ方向）の全領域について図３に示したＴＣ＝２Ｌ＋Ｈの関係が略成立するように公知の技術を用いて微調整を行う。

次に、図１６に示すように、ハウジング２と発光素子基板５の隙間３４が外部に露出しないように、公知の塗布装置を用いて封止材３３を常温で塗布する。このとき、発光素子基板５の側面には、複数の連結片４４の切断面４２（図９参照）があるが、全ての切断面４２の全面を覆うように封止材３３を塗布する。

具体的には、図１４に示すように、発光素子基板５における切断面４２と対向するハウジング２の部分に切り欠き部３６を設けることにより、全ての切断面４２の全面に封止材３３が付着し易くすることが望ましい。そして、常温よりも４℃〜１０℃高い温度でハウジング２等を加熱しつつ第１の封止材３３を固化させる。そうすると、発光素子基板５の全ての切断面４２は、封止材３３で覆われるので、切断面４２からプリント配線基板９を構成するガラスエポキシ等の粉が出て、当該粉がプリントヘッド１の内部に侵入することがない。

本実施例１においては、室温が２２℃の塗布工程でシリコン樹脂からなる封止材３３を、隙間３４を埋め、かつ、切断面４２を覆うように塗布した後、乾燥工程において、６０ワットの白熱灯の近傍にプリントヘッド１を約１５分間置き、封止材３３を固化させた。この際、プリントヘッド１の内部の温度は約３０℃になり、プリントヘッド１の内部の空気の体積は膨張した状態になる。

次に、プリントヘッド１の内部の空気の体積が膨張した状態にあるときに（プリントヘッド１の内部が室温よりも４℃〜１０℃高い温度であるときに）、図１５に示すように、ハウジング２とレンズアレイ３の隙間を埋めるように公知の塗布装置を用いてシリコン樹脂からなる封止材３３を室温（２２℃）で塗布し、当該封止材３３を室温（２２℃）で固化させた。尚、本実施例１においては、封止材３３として、東レダウコーニング社製の型式ＳＥ９１７６を用いた。

そうすると、プリントヘッド１のハウジング２等の温度低下に伴い、プリントヘッド１の内部の空気の体積が縮小を始める。また、シリコン樹脂からなる封止材３３が固化する際にガスを発生するため、その一部がプリントヘッド１の内部に侵入し、プリントヘッド１内部の気体の体積の膨張が始まる。

つまり、前記したプリントヘッド１の温度低下に伴うプリントヘッド１の内部の空気の体積の縮小と、前記したプリントヘッド１内部への封止材３３のガスの侵入によるプリントヘッド１の内部の気体の体積の膨張が釣り合う状態になる。このため、プリントヘッド１の封止材３３は、カバー２の外側に向かって膨らむことが無く、プリントヘッド１の内部を外気（外部）と完全に遮断することができる。

尚、発光素子基板５は、前記したように、集合プリント配線基板４１に全て（例えば１００個）の発光素子４を固定した後、全ての連結片４４を切断して得た場合のみならず、集合プリント配線基板４１に発光素子４を固定していない状態で全ての連結片４４を切断した後、個々のプリント配線基板９に対して複数（例えば２０個）発光素子４を固定して得た場合であっても良い。いずれの場合においても発光素子基板４の側面には複数の切断面４２が形成されており、当該切断面４２からはプリント配線基板９を構成するガラスエポキシ等の粉が出るからである。

他の実施例を以下に説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、実施例１との違いについてのみ説明する。
本実施例２は、実施例１における封止材３３を接着剤３７に置き換えたものである。つまり、図２、図３、図１２、図１３、図１５および図１６における符号３３を接着剤としたものである。かかる構成であっても、発光素子基板５の全ての切断面４２が接着剤で覆われるので、切断面４２からプリント配線基板９を構成するガラスエポキシ等の粉が出て、当該粉がプリントヘッド１の内部に侵入することがない。尚、本実施例においては、封止材を用いないので、図１２および図１３に示した工程を省略することが可能である。

本発明に係る第３実施例を、図１７および図１８を用いて説明する。尚、図１８は、プリントヘッド１と感光体ドラム２５との位置関係を分かりやすくするために図１７の一部を拡大した部分拡大図である。

（画像形成装置）
図１７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（感光体）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。尚、プリントヘッド１は、本発明に係る製造方法により製造されたプリントヘッドであることは言うまでもない。

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１７の矢印Ａ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、本実施例８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。

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、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては、集合プリント配線基板４１として５枚のプリント配線基板９が連結片４４により連結され、その周りに捨て基板４５が連結片４４により連結されたものを示したが、これに限るものではなく、プリント配線基板９の枚数は４枚以下枚であっても６枚以上であっても良い。また、捨て基板４５は無くても良い。

また、前記した実施例においては、１枚のプリント配線基板９に固定される発光素子４の数を２０個としたものを示したが、これに限るものではなく、１９個以下であっても２１個以上であっても良い。

本発明は、複写機、プリンタ等で用いられるプリントヘッド等に適用される。

１ プリントヘッド
２ ハウジング
３ レンズアレイ
４ 発光素子
５ 発光素子基板
６ ロッドレンズ
９ プリント配線基板
４１ 集合プリント配線基板
４２ 切断面
４４ 連結片

Claims (4)

1. 複数のロッドレンズを整列配置したレンズアレイと、
   複数の発光素子をプリント配線基板に固定した発光素子基板とを備え、
   前記レンズアレイの一方のレンズ面と前記発光素子が対向するように、前記レンズアレイおよび前記発光素子基板をハウジングに固定したプリントヘッドにおいて、
   前記発光素子基板は、複数の前記プリント配線基板を複数の連結片により連結した集合プリント配線基板に前記発光素子を固定し、前記複数の連結片を切断して得たもの、または、複数の前記プリント配線基板を複数の連結片により連結した集合プリント配線基板における前記複数の連結片を切断し、前記発光素子を固定して得たものであり、
   前記発光素子基板における前記複数の連結片の切断面と対向する前記ハウジングにおける前記発光素子基板の固定面にはそれぞれ複数の切り欠き部が設けられており、
   前記複数の連結片の切断面と前記複数の切り欠き部との間に封止材を塗布したことを特徴とするプリントヘッド
2. 前記封止材を塗布した後、前記発光素子基板と前記ハウジングの前記固定面との間に全面にわたって第２の封止材を塗布した請求項１に記載のプリントヘッド
3. 前記封止材が接着剤である請求項１に記載のプリントヘッド
4. 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請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプリントヘッドとを備えた画像形成装置

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