JPWO2008081846A1

JPWO2008081846A1 - 光プリンタヘッドおよびそれを備えた画像形成装置

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Publication number: JPWO2008081846A1
Application number: JP2008552141A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　友; 友伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2010-04-30
Also published as: WO2008081846A1; US8026939B2; US20100092214A1

Abstract

本発明は、１または複数の発光素子アレイユニット３を備えた光プリンタヘッド１２に関する。発光素子アレイユニット３は、回路基板３０と、回路基板３０を支持するベース部材３３と、ベース部材３３に搭載され、かつ主走査方向Ｍ１，Ｍ２に列状に並んだ複数の発光素子と、を備えている。ベース部材３３は、回路基板３０よりも吸湿率が低くされている。複数の発光素子アレイユニット３は、たとえば隣り合う発光素子アレイユニット３における端部３４どうしが副走査方向Ｓ１，Ｓ２に重なり合うように主走査方向Ｍ１，Ｍ２に沿って配置させられている。

Description

本発明は、電子写真式プリンタ等の露光手段として用いられる光プリンタヘッド、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真式プリンタなどの画像形成装置においては、露光手段として複数の発光素子を配列してなる光プリンタヘッドを採用するものがある。

光プリンタヘッドを備えた画像形成装置では、画像データに基づいて発光素子を選択的に発光させるとともに、その光が光プリンタヘッドのレンズアレイを介して感光体に照射される。感光体の表面には、光の照射によって静電潜像が形成される。感光体に形成された静電潜像は、トナーによる現像等のプロセスを経てトナー像とされ、このトナー像を記録紙に転写及び定着させることにより画像が記録される。

このような光プリンタヘッドとしては、複数の発光素子を回路基板に搭載した複数の発光素子アレイユニットを主走査方向に沿って配列するとともに、隣接する発光素子アレイユニットどうしを副走査方向にずらして千鳥状に配置したものが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

特開平７−６１０３５号公報特開２００１−３２８２９２号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示の光プリンタヘッドにおいては、通常、主として比較的吸湿率の高い樹脂材料により構成される回路基板上に発光素子アレイチップが搭載されている。そのため、特許文献１，２に開示の光プリンタヘッドにおいては、環境湿度に起因して回路基板が膨張し、ひいては回路基板に搭載された発光素子アレイチップの位置が変動してしまう場合がある。つまり、特許文献１，２に開示の光プリンタヘッドでは、該光プリンタヘッドを画像形成装置に組み込んで記録紙に画像を形成する際に、記録紙に形成される画像に歪みが生じてしまう場合があった。

本発明は、光プリンタヘッドにおいて、環境湿度に起因する発光素子の位置変動を抑制することを課題としている。

本発明は、光プリントヘッドに関する。本発明はさらに、前記光プリンタヘッドを備えた画像形成装置に関する。

前記光プリントヘッドは、回路基板と、前記回路基板よりも吸湿率が低く、かつ該回路基板を支持するベース部材と、前記ベース部材上に主走査方向に沿って配列される複数の発光素子と、を有する１または複数の発光素子アレイユニットを備えている。

本発明の光プリンタヘッドは、回路基板よりも吸湿率が低いベース部材上に複数の発光素子を配列している。そのため、前記光プリンタヘッドでは、回路基板上に複数の発光素子を配列する場合に比べて環境湿度に起因する膨張の影響を抑制することができる。したがって、前記光プリンタヘッドでは、環境湿度に起因する複数の発光素子の位置変動を抑制することができるため、前記光プリンタヘッドを備えた画像形成装置において、より良好な画像形成を行なうことが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。本発明に係る光プリンタヘッドの一例を示す斜視図である。図２に示した光プリンタヘッドにおけるヘッドデバイスの斜視図である。図３のIV−IV線に沿う断面図である。図３のV−V線に沿う断面図である。図２のVI−VI線に沿う断面図である。図２に示した光プリンタヘッドの要部を示す底面図である。図２に示した光プリンタヘッドにおける回路基板の要部を示す斜視図である。図２に示した光プリンタヘッドにおける発光素子アレイユニットを説明するための平面図である。図２に示した光プリンタヘッドにおけるヘッドデバイスの接続部分の周りを示す平面図である。光プリンタヘッドにおけるレンズアレイの他の例を説明するための図１０に相当する平面図である。

符号の説明

Ｘ画像形成装置
１２光プリンタヘッド
３発光素子アレイユニット
３０回路基板
３０Ａ回路
３０Ａａ接続パッド
３０Ａｂ回路パッド
３０Ｂ絶縁層
３２ドライバーＩＣ
３３ベース部材
３７Ａ穴部
３７Ｂ穴部（貫通孔）
４支持部材
５ロッドレンズアレイ（レンズ部材）
６接続手段
６１Ａ，６１Ｂピン（挿入要素）
Ｍ１，Ｍ２主走査方向
Ｓ１，Ｓ２副走査方向

以下、本発明に係る画像形成装置および光プリンタヘッドについて、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１に示した画像形成装置Ｘは、電子写真感光体１０、帯電装置１１、光プリンタヘッド１２、現像装置１３、転写装置１４、定着装置１５、クリーニング装置１６、および除電装置１７を備えたものである。

電子写真感光体１０は、画像信号に基づいた静電潜像およびトナー像が形成されるものであり、図中の矢印Ｄ方向に回転可能とされている。電子写真感光体１０は、円筒状基体１０Ａの外周面に、感光層１０Ｂを形成したものである。

円筒状基体１０Ａは、少なくとも表面に導電性を有するものであり、たとえばアルミニウムなどにより形成されている。

感光層１０Ｂは、アモルファスシリコンなどの無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、光導電層に光プリンタヘッド１２からの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成するものである。感光層１０Ｂはまた、円筒状基体１０Ａからのキャリアの注入を阻止するためのキャリア注入阻止層や電子写真感光体１０の表面を保護するための表面層を備えたものであってもよい。

帯電装置１１は、電子写真感光体１０の表面を、光導電層の種類に応じて、正極性または負極性に一様に帯電させるためのものである。電子写真感光体１０の帯電電位は、通常、２００〜１０００Ｖとされる。

光プリンタヘッド１２は、電子写真感光体１０を露光し、電子写真感光体１０に静電潜像を形成するためのものである。この光プリンタヘッド１２の詳細については後述する。

現像装置１３は、電子写真感光体１０の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのものである。この現像装置１３は、現像剤を保持しているとともに、現像スリーブ１３Ａを備えている。

現像剤は、電子写真感光体１０の表面に形成されるトナー像を構成するためのものであり、現像装置１３において摩擦帯電させられる。現像剤としては、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤、あるいは磁性トナーから成る一成分系現像剤を使用することができる。

現像スリーブ１３Ａは、電子写真感光体１０と現像スリーブ１３Ａとの間の現像領域に現像剤を搬送する役割を果すものである。

現像装置１３においては、現像スリーブ１３Ａにより摩擦帯電したトナーが一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送され、電子写真感光体１０と現像スリーブ１３Ａとの間の現像域において、このトナーによって静電潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と同極性とされる。

転写装置１４は、電子写真感光体１０と転写装置１４との間の転写領域に供給された記録紙Ｐにトナー像を転写するためのものであり、転写用チャージャ１４Ａおよび分離用チャージヤ１４Ｂを備えている。この転写装置１４では、転写用チャージャ１４Ａにおいて記録紙Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録紙Ｐ上にトナー像が転写される。転写装置１４ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ１４Ｂにおいて記録紙Ｐの背面が交流帯電させられ、記録紙Ｐが電子写真感光体１０の表面から速やかに分離させられる。

なお、転写装置１４としては、電子写真感光体１０の回転に従動し、かつ電子写真感光体１０とは微小間隙（通常、０．５ｍｍ以下）を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この場合の転写ローラは、たとえば直流電源により、電子写真感光体１０上のトナー像を記録紙Ｐ上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。このような転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ１４Ｂのような転写剤分離装置は省略することもできる。

定着装置１５は、記録紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるためのものであり、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂを備えている。この定着装置１５では、一対のローラ１５Ａ，１５Ｂの間に記録紙Ｐを通過させることにより、熱、圧力などによって記録紙Ｐに対してトナー像が定着させられる。

クリーニング装置１６は、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーを除去するためのものであり、クリーニングブレード１６Ａを備えている。このクリーニング装置１６では、クリーニングブレード１６Ａによって、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーが掻き取られて回収される。クリーニング装置１６において回収されたトナーは、現像装置１３内にリサイクルするようにしてもよい。

除電装置１７は、電子写真感光体１０の表面電荷を除去するためのものである。この除電装置１７は、たとえば光照射により電子写真感光体１０の表面電荷を除去するように構成される。

図２に示したように、光プリンタヘッド１２は、複数のヘッドデバイス２を主走査方向Ｍ１，Ｍ２に沿って配置したものである。このような光プリンタヘッド１２は、複数のヘッドデバイス２を用いて形成されているため、歩留まりを高く維持したまま、Ａ０用紙などの大型の記録紙に対する画像形成が可能となる。

複数のヘッドデバイス２は、それらの主走査方向Ｍ１，Ｍ２の端部２０が副走査方向Ｓ１，Ｓ２に重なるように配置されている。図３ないし図５に示したように、各ヘッドデバイス２は、発光素子アレイユニット３、支持部材４およびロッドレンズアレイ５を備えており、図６および図７に示したように隣り合うヘッドデバイス２どうしは接続手段６を介して互いに接続されている。

図３ないし図５に示したように、発光素子アレイユニット３は、回路基板３０と、１または複数の発光素子アレイチップ３１と、一対のドライバーＩＣ３２と、ベース部材３３とを備えている。

図８に示したように、回路基板３０は、回路３０Ａと絶縁層３０Ｂとを含んでなり、全体としてベース部材３３（図３ないし図５参照）よりも吸湿率が高い。

回路３０Ａは、導電材料により所定のパターンに形成されたものであり、発光素子アレイチップ３１（図５および図６参照）の電極パッドに対して電気的に接続される接続パッド３０Ａａと、ドライバーＩＣ３２に対して電気的に接続される回路パッド３０Ａｂと、を含んでいる。

絶縁層３０Ｂは、ベース部材３３（図３ないし図５参照）よりも吸湿率が高いのが好ましく、たとえばエポキシ樹脂、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂、あるいはガラスにより形成されている。

図５および図６に示したように、回路基板３０は、ベース部材３３に埋設されており、回路基板３０における回路３０Ａの接続パッド３０Ａａ（図８参照）の接続面と、発光素子アレイチップ３１の配置面とは略同一平面上に位置させられている。もちろん、回路基板３０は、必ずしもベース部材３３（図３ないし図５参照）に埋設させる必要はない。

ここで、回路基板３０および絶縁層３０Ｂの吸湿率とは、下記数式１により示されるものである。

数式１においてＡは、回路基板３０や絶縁層３０Ｂを１５０℃で６０分間ベークした直後に測定した長さである。数式１においてＢは、上記条件で回路基板３０や絶縁層３０Ｂをベーク後に、温度が２５℃、湿度が５０％の環境下に１週間放置した後に測定した長さである。

図５および図９に示したように、発光素子アレイチップ３１は、チップ基板に対して、複数の発光素子を主走査方向Ｍ１，Ｍ２に沿って直線状に配列したものであり、ベース部材３３における回路基板３０に対して副走査方向Ｓ１，Ｓ２に隣接する位置において、回路基板３０の長手方向（主走査方向Ｍ１，Ｍ２）に沿って配置されている。チップ基板には、複数の電極パッドが設けられている。各電極パッドは、回路基板３０における対応する接続パッド３０Ａａ（図８参照）に対してワイヤＷ１を介して電気的に接続されるものである。そのため、複数の電極パッドは、回路基板３０における接続パッド３０Ａａとの接続に用いる複数のワイヤＷ１が略平行となるように配置されることが好ましい。

複数の発光素子は、たとえば発光ダイオードであり、主走査方向Ｍ１，Ｍ２において６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の密度で配列されている。発光ダイオードとしては、たとえばＧａＡｓ系の半導体材料等を用いて形成したものを採用することができる。この場合の発光素子は、ＧａＡｓおよびＳｉ等の半導体材料により形成されたチップ基板に対してＡｌまたはＰ等をドーピングすることによりチップ基板の内部に作りこんでも良いし、サファイア等の絶縁材料により形成されたチップ基板の上面に半導体層を積層することにより形成しても良い。前者の場合、チップ基板が導電性を有するため、ベース部材３３と発光素子アレイチップ３１との間に絶縁性部材を介在させる。

図２および図６に示したように、複数のヘッドデバイス２は、それらの主走査方向Ｍ１，Ｍ２の端部２０が副走査方向Ｓ１，Ｓ２に重なるように配置されている。そのため、図６に示したように、隣り合う発光素子アレイユニット３は、それらの端部３４における側面３５が互いに接触した状態で重なるように配置されている。その結果、隣り合う発光素子アレイユニット３に関して、それぞれの発光素子アレイユニット３の境界部（重なり合う部分）における発光素子間のピッチを、同一の発光素子アレイユニット３において隣接する発光素子間のピッチと略等しく設定することができる。また、隣り合う発光素子アレイユニット３の端部３４における側面３５が対向接触する構成であれば、光プリンタヘッド１２を形成するときに発光素子アレイユニット３どうしの位置あわせを行い易く、接続手段６を用いて発光アレイユニット３どうしを接続する際の作業性に優れたものとなる。

図５、図６および図９に示したように、一対のドライバーＩＣ３２は、光プリンタヘッド１２の外部からの電気信号に基づいて発光素子アレイチップ３１における発光素子を駆動し、発光素子に流れる電流量を制御するものである。各ドライバーＩＣ３２は、回路基板３０上において、複数の発光素子の列の両端部に対応する位置（回路基板３０の両端部）に配置されており、ワイヤＷ２を介して回路基板３０における回路３０Ａに電気的に接続されている。ドライバーＩＣ３２を回路基板３０に配置すれば、隣り合う発光素子アレイユニット３の端部３４を副走査方向Ｓ１，Ｓ２に重ね合わせたときに、それらの端部３４における発光素子の列の間にドライバーＩＣ３２が存在することがないため、隣り合う発光素子アレイユニット３の発光素子の列が副走査方向Ｓ１，Ｓ２に離れすぎないようにすることができる。

もちろん、ドライバーＩＣ３２を回路基板３０上に配置する場合には、ドライバーＩＣ３２を半田や金等の導電材料によりフリップチップ実装しても構わない。すなわち、ドライバーＩＣ３２を回路基板３０に搭載する構成では、ドライバーＩＣ３２として、ワイヤボンディング型およびフリップチップ型のいずれのタイプをも選択することができるため、設計の自由度を高めることができる。

また、ドライバーＩＣ３２を複数の発光素子の列の両端部に対応する位置（回路基板３０の両端部）に配置すれば、発光素子列の温度分布の偏りを改善することができる。すなわち、複数の発光素子を発光させた場合、通常、複数の発光素子の列における端部よりも中央部の方が発光素子の発光時の熱によって温度が上昇し易い。これに対して、ドライバーＩＣ３２を複数の発光素子の列の両端部に対応する位置（回路基板３０の両端部）に配置すれば、ドライバーＩＣ３２が発生する熱によって、温度が低い傾向にある複数の発光素子の列の両端部付近の温度を上昇させることができる。その結果、複数の発光素子の列においては、駆動時における温度分布の偏りが改善される。そのため、光プリンタヘッド１２を画像形成装置Ｘに組み込んで使用した場合には、複数の発光素子の列に温度分布が生じることを抑制し、温度分布に起因して生じる濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。

図４、図６および図９に示したように、ベース部材３３は、回路基板３０および発光素子アレイチップ３１を支持するものであり、全体として回路基板３０よりも吸湿率が低い。

ここで、ベース部材３３の吸湿率は、回路基板３０や絶縁層３０Ｂと同様に、ベーク直後および所定条件で放置した後の長さに基づいて、上記数式１により定義される。

ベース部材３３の主たる構成材料としては、たとえばアルミニウム、銅、マグネシウム、ニッケル、鉄、ＳＵＳ等の金属材料が挙げられる。また、ベース部材３３をアルミニウムおよびＳＵＳ等の熱伝導率の高い材料により形成すれば、放熱板としての機能をベース部材３３に付与することができ、発光素子アレイチップ３１において発生する熱を良好に外部へ逃がすことができる。

図６、図７および図９に示したように、ベース部材３３の両端部３６のそれぞれには、一対の穴部３７Ａ，３７Ｂが形成されている。穴部３７Ａ，３７Ｂは、後述する接続手段６におけるピン６１Ａ，６１Ｂが挿入されるものである。穴部３７Ａ，３７Ｂの直径は、ピン６１Ａ，６１Ｂの径に対応しており、たとえば直径が１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下に設定されている。

穴部３７Ａは、穴部３７Ｂよりも主走査方向Ｍ１，Ｍ２における内側に配置されたものであり、回路基板３０の端部に対応する位置において非貫通状に形成されている。一方、穴部３７Ｂは、穴部３７Ａおよび発光素子アレチップチップ３１よりも主走査方向Ｍ１，Ｍ２における外側に配置されたものであり、貫通孔として形成されている。ベース部材３３の両端部に形成された穴部３７Ｂのそれぞれは、それらの中心を結ぶ直線が主走査方向（複数の発光素子の列）Ｍ１，Ｍ２に平行または略平行となるように形成されている。

穴部３７Ｂを発光素子アレイチップ３１よりも外側に位置する貫通孔として形成し、これら穴部３７Ｂどうしを結んだ直線が発光素子アレイチップ３１（発光素子）の列（主走査方向Ｍ１，Ｍ２）に対して平行または略平行に配置すれば、発光素子アレイチップをベース部材３３に実装する場合に、穴部３７Ｂを目印として発光素子アレイチップ３１をベース部材３３上に位置合わせすることができる。その結果、穴部３７Ｂによって光プリンタヘッド１２の生産性を向上させることができる。

このような発光素子アレイユニット３では、発光素子アレイチップ３１が回路基板３０よりも吸湿率が低いベース部材３３上に配置されている。そのため、発光素子アレイユニット３では、環境湿度に起因するベース部材３３の長手方向（主走査方向Ｍ１，Ｍ２）における長さの変化量が回路基板３０よりも小さい。したがって、発光素子アレイユニット３では、発光素子アレイチップ３１（発光素子）の位置変動を抑制することができ、画像形成装置Ｘにおいて、より良好な画像形成に寄与することが可能となる。

ここで、ベース部材３３は吸湿率については回路基板３０よりも低いが、回路基板３０およびベース部材３３の構成材料によっては、熱膨張係数に関してベース部材３３のほうが回路基板３０よりも大きくなる場合も有り得る。このような場合であっても、発光素子アレイチップ３１は、ベース部材３３に搭載した方が発光素子の位置ずれ防止という観点では好ましい。すなわち、環境温度が変化してベース部材３３が熱膨張もしくは熱収縮しても、環境温度が初期の温度に戻れば、基本的に発光素子の位置も元に戻る。ところが、環境湿度が上昇することで多くの水分が回路基板３０に吸収され、回路基板３０が膨張する場合、環境湿度が元に戻っても、回路基板３０に吸収された水分を外部に完全に放出させることは難しい。それ故、湿度の上昇前よりも回路基板３０が膨張したままとなっている。この状態で、湿度が更に上昇すると、その分、回路基板３０が更に膨張することとなる。それ故、発光素子アレイチップ３１を支持するベース部材３３に要求される特性の優先順位は、低熱膨張係数よりも低吸湿性の方が高い。したがって、本実施形態において発光素子アレイチップ３１は、回路基板３０よりも吸湿率の低いベース部材３３上に配置している。

図２を参照して説明したように、光プリンタヘッド１２では、複数のヘッドデバイス２の端部２０が副走査方向Ｓ１，Ｓ２に重なるように配置されている。そのため、隣り合う発光素子アレイユニット３のベース部材３３どうしは、それらの主走査方向Ｍ１，Ｍ２の端面３８が互いに対向接触せずに副走査方向Ｓ１，Ｓ２に位置ずれしている。このように、ベース部材３３の端面３８が互いに接触しないように配置されていれば、環境温度が大きく変化し、ベース部材３３が熱膨張あるいは熱収縮を起こしても、隣り合うベース部材３３の間に生ずる熱応力を小さく抑えることができる。このことによっても、発光素子アレイチップ３１の位置変動を小さく抑えることが可能となる。

図３ないし図６に示したように、支持部材４は、ロッドレンズアレイ５を支持するものであり、上部開口４０、下部開口４１、端部開口４２および位置決め壁４３を有している。

上部開口４０はロッドレンズアレイ５により塞がれている一方で、下部開口４１は発光素子アレイユニット３１（ベース部材３３）により塞がれている。そのため、ロッドレンズアレイ５と発光素子アレイユニット３１との間には密閉空間が形成されている。

端部開口４２は、ロッドレンズアレイ５における主走査方向Ｍ１，Ｍ２の端部５２を露出させるためのものであり、上部開口４０および下部開口４１に連続している（図３参照）。

位置決め壁４３は、支持部材４をベース部材３３に取り付けるときに、支持部材４とベース部材３３とを位置合わせするために利用されるものである。この位置決め壁４３は、支持部材４をベース部材３３に取り付けたときにベース部材３３の側面３９に接触可能とされている（図５参照）。

このような支持部材４は、全体を単一の部材で一体的に形成したものであっても、複数の部材を組み合わせて構成したものであっても、いずれでも構わない。また、支持部材４の構成材料としては、たとえば、鉄、アルミニウム、およびＳＵＳなどの金属材料、あるいはＰＰＳ（poly phenylene sulfide）樹脂、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene）樹脂、およびＰＣ（polycarbonate）樹脂などの樹脂材料が挙げられる。ただし、支持部材４は、ベース部材３３と同様に、全体として回路基板３０よりも吸湿率の低いものとするのが好ましい。そうすれば、環境湿度に起因する支持部材４の膨張を抑制することができるため、ロッドレンズアレイ５と発光素子アレイチップ３１（発光素子）との間に位置ずれが生じるのを抑制することができる。ここで、支持部材４の吸湿率は、回路基板３０、絶縁層３０Ｂおよびベース部材３３と同様に、ベーク直後および所定条件で放置した後の長さに基づいて、上記数式１により定義される。支持部材４のための吸湿率の低い材料としては、アルミニウムおよびＳＵＳを挙げることができる。ただし、光反射率の高い材料を用いて支持部材５を形成する場合には、支持部材４の内面には光反射を抑制する処理を施しておくのが好ましい。

図３ないし図６および図１０に示したように、ロッドレンズアレイ５は、発光素子アレイチップ３１（発光素子）において出射された光を、画像形成装置Ｘにおける電子写真感光体１０（図１参照）の表面に導くものであり、支持部材４を介してベース部材３３に支持されている。ロッドレンズアレイ５は、レンズホルダ５０に対して複数のロッドレンズ５１を保持させたものである。

各ロッドレンズ５１は、屈折率分布型棒状レンズであり、発光素子アレイチップ３１（発光素子）において出射された光を、画像形成装置Ｘにおける電子写真感光体１０（図１参照）に等倍で照射・結像させる正立等倍型の光学系として機能するものである。複数のロッドレンズ５１は、発光素子アレイチップ３１（発光素子）の略直上において、主走査方向Ｍ１，Ｍ２に並ぶように２列の千鳥状に配列されている。

もちろん、複数のロッドレンズ５１は、３列以上の千鳥状に配置してもよく、また図１１に示したにロッドレンズアレイ５′のように複数のロッドレンズ５１′を単列直線状に配置してもよい。

図３に示したように、ロッドレンズアレイ５は、支持部材４の端部開口４２において端部５２が露出しており、図６および図１０に示したように、隣り合うヘッドデバイス２（発光素子アレイユニット３）のロッドレンズアレイ５どうしは、それらの端部５２において互いに接触させられている。また、図４および図５に示したように、ロッドレンズアレイ５は、側面５３がベース部材３３の側面３９と略同一平面となるように配置されている。

ここで、隣り合うヘッドデバイス２（発光素子アレイユニット３）どうしを、それらのロッドレンズアレイ５の端部５２において互いに接触するようにすれば、隣り合うロッドレンズアレイ５相互における副走査方向Ｓ１，Ｓ２のずれ量を極力小さくすることができる。その結果、発光素子の駆動に必要なデータ量を小さくし、画像形成装置Ｘのメモリ量の低減による画像形成装置Ｘの全体のコスト低減にも寄与することができる。すなわち、通常、発光素子アレイチップ３１の副走査方向Ｓ１，Ｓ２の幅よりもロッドレンズアレイ５の副走査方向Ｓ１，Ｓ２の幅の方が大きいため、設計上は、ロッドレンズアレイ５の位置にあわせて発光素子アレイチップ３１の位置が決定される。そのため、ロッドレンズアレイ５の副走査方向Ｓ１，Ｓ２のずれ量を小さくすることができれば、必然的に、発光素子アレイチップ３１の副走査方向Ｓ１，Ｓ２のずれ量を小さくできる。一方、発光素子を駆動する際、発光素子アレイチップ３１の副走査方向Ｓ１，Ｓ２のずれ量を相殺するように発光素子の発光のタイミングを異ならせる必要がある。そのため、発光素子アレイチップ３１のずれ量が大きいほど、発光素子の発光タイミングのずれ量も大きくなり、それに伴い制御に必要なデータ量が増加してしまう。したがって、ロッドレンズアレイ５の副走査方向Ｓ１，Ｓ２のずれ量が小さくすることができれば、発光素子の駆動に必要なデータ量を小さくできる。その結果、画像形成装置Ｘのメモリ量の低減が可能であり、画像形成装置Ｘの全体のコスト低減にも寄与することができる。

また、ロッドレンズアレイ５の端部５２における側面５３をベース部材３３の側面３９に対して略平面上に配置する構成では、ロッドレンズアレイ５とベース部材３３との位置合わせが容易である。一方、ベース部材３３には発光素子アレイチップ３１（発光素子）が搭載されていることから、ロッドレンズアレイ５とベース部材３３との位置合わせが容易であれば、ロッドレンズアレイ５と発光素子アレイチップ３１（発光素子）との位置合わせを容易に行なえるため、光プリンタヘッド１２の生産性を向上させることが可能となる。

図４、図６および図７に示したように、接続手段６は、隣り合う発光素子アレイユニット３を相互に接続するためのものであり、接続部材６０およびピン６１Ａ，６１Ｂを含んでいる。

接続部材６０は、隣り合う発光素子アレイユニット３のそれぞれにおけるベース部材３３の端部３６に対して、ピン６１Ａ，６１Ｂを介して固定されるものである。接続部材６０は、ピン６１Ａ，６１Ｂが挿入される貫通孔６０Ａ，６０Ｂを有している。このような接続部材６０の構成材料としては、たとえば鉄、アルミニウム、およびセラミックスなどの高剛性材料が挙げられる。特に、接続部材６０をベース部材３３よりも熱膨張係数の小さい材料により形成すれば、環境温度の変化によってベース部材３３が膨張または収縮しようとしたときに、ベース部材３３の変形を接続部材６０によって良好に抑制することができる。

ピン６１Ａ，６１Ｂは、隣り合う発光素子アレイユニット３を連結するために、隣り合う発光素子アレイユニット３のそれぞれにおけるベース部材３３の端部３６に対して、接続部材６０を固定するものである。ピン６１Ａは接続部材６０の貫通孔６０Ａおよびベース部材３３の穴部３７Ａに挿入されるものであり、ピン６１Ｂは接続部材６０の貫通孔６０Ｂおよびベース部材３３の穴部３７Ｂに挿入されるものである。

もちろん、ピン６１Ａ，６１Ｂは、接続部材６０に一体化しておいてもよく、またピン６１Ａ，６１Ｂに代えて、雄ネジなどの公知の他の部材を使用してもよい。

接続手段６は、隣り合うヘッドデバイス２（発光素子ユニット３）どうしをベース部材３３の端部３６において固定するものである。そのため、ベース部材３３が環境温度や環境湿度の変化によって膨張もしくは収縮しようとしたときに、その膨張もしくは収縮が接続手段６（接続部材６０）によって良好に抑制される。その結果、発光素子の位置変動を抑制することができ、画像形成装置Ｘにおいて、より良好な画像形成に寄与することが可能となる。

次に、光プリンタヘッド１２の製造方法を説明する。

まず、回路基板３０と、発光素子アレイチップ３１と、ドライバーＩＣ３２と、ベース部材３３と、支持部材４と、ロッドレンズアレイ５とを準備する。これらの部材は、従来周知の方法により、図面を参照して先に説明した形態に製作される。

次に、回路基板３０と、発光素子アレイチップ３１と、ドライバーＩＣ３２と、ベース部材３３とを組み立てて発光素子アレイユニット２を形成する。これらの組み立ても基本的には、従来周知の方法によって行われる。

ただし、ベース部材３３には、穴部３７Ｂどうしを結んだ直線と発光素子の列が平行または略平行となるように発光素子アレイチップ３１を搭載する。この場合、ベース部材３３に対する発光素子アレイチップ３１の位置決めを、穴部３７Ｂを基準として行なうことができるため、発光素子アレイチップ３１の位置合わせを容易に行なうことができる。

続いて、支持部材４を発光素子アレイチップ３１に対して取り付け、支持部材４の上部開口４０にロッドレンズアレイ５を挿入して接着剤等を用いて固定する。これにより、ヘッドデバイス２が完成する。このとき、支持部材４の位置決め壁４３をベース部材３３の側面３９に当接させるようにすれば、支持部材４とベース部材３３とを適切に位置合わせすることができる。また、ロッドレンズアレイ５は、支持部材４の上部開口４０に固定されるため、支持部材４に対してロッドレンズアレイ５を適切に位置合わせすることができる。したがって、ロッドレンズアレイ５は、ベース部材３３、ひいてはベース部材３３に搭載された発光素子アレイチップ３１（発光素子）に対して適切に位置合わせされる。このように、支持部材４に位置決め壁４３を設けることにより、ロッドレンズアレイ５と発光素子アレイチップ３１（発光素子）との位置合わせを極めて容易に行える。

次いで、接続手段６を用いて複数のヘッドデバイス２の端部２０が相互に重なり合うようにして複数のヘッドデバイス２を千鳥状に接続する。複数のヘッドデバイス２は、それらの端部２０（ベース部材３３の端部３６）どうしを一連に覆うように接続手段６の接続部材６０を位置合わせし、接続部材６０の貫通孔６０Ａ，６０Ｂおよびベース部材３３の穴部３７Ａ，３７Ｂにピン６１Ａ，６１Ｂを挿入することにより行なわれる。このようにして複数のヘッドデバイス２を千鳥状に並べて接続することにより、光プリンタヘッド１２が形成される。

上述した光プリンタヘッド１２を組み込んだ画像形成装置Ｘでは、光プリンタヘッド１２の外部からの画像データに基づいて、複数の発光素子が個々に選択的に発光させられる。複数の発光素子は、副走査方向Ｓ１，Ｓ２の位置が同じ発光素子アレイユニット３における発光素子を同時に駆動するようにするとともに、副走査方向Ｓ１，Ｓ２の位置が異なる発光素子アレイユニット３における発光素子を異なるタイミングで駆動するように時分割駆動してもよい。

複数の発光素子からの光は、ロッドレンズ５１を介して電子写真感光体１０の感光層１０Ｂの表面に照射・結像させられ、感光層１０Ｂの表面に所定の静電潜像を形成される。電子写真感光体１０（感光層１０Ｂ）に形成された静電潜像は、現像装置１３によって現像されてトナー像とされる。このトナー像は、転写装置１４によって記録紙Ｐに転写された後に定着装置１５によって定着され、記録紙Ｐに所定の画像が形成される。記録紙Ｐへのトナー像の転写後は、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーがクリーニング装置１６によって除去されるとともに、除電装置１７によって電子写真感光体１０の表面が除電される。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

たとえば、上述の実施形態においては、発光素子として発光ダイオードを用いた光プリンタヘッドを例にとって説明したが、ＥＬヘッド、プラズマドットヘッド、蛍光ヘッド、あるいは、液晶シャッタおよびＰＬＺＴ(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛)シャッタを利用した光プリンタヘッドについても本発明は適用可能である。

本発明はまた、複数の発光素子アレイユニットを直線状に配置した光プリンタヘッド、あるいは１つの発光素子アレイユニットを備えた光プリンタヘッドに対しても適用可能である。

本発明はさらに、電子写真方式を採用した画像形成装置に限らず、たとえば感光紙などの感光性媒体に光を照射して感光性媒体に画像を形成する画像形成装置に対しても適用することができる。

Claims

回路基板と、前記回路基板よりも吸湿率が低く、かつ該回路基板を支持するベース部材と、前記ベース部材上に主走査方向に沿って配列される複数の発光素子と、を有する１または複数の発光素子アレイユニットを備える、光プリンタヘッド。
前記回路基板は、回路と、該回路を支持する絶縁層と、を有しており、
前記ベース部材は、前記絶縁層よりも吸湿率が低い、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記絶縁層の構成材料は、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、またはガラスである、請求項２に記載の光プリンタヘッド。
前記ベース部材の構成材料は、アルミニウムまたはステンレスである、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記回路基板は、前記複数の発光素子に対して電気的に接続される接続パッドを有しており、
前記回路基板における前記接続パッドの接続面と前記ベース部材における前記複数の発光素子の配置面とは、略同一平面状とされている、請求項１に記載のプリンタヘッド。
前記複数の発光素子アレイユニットは、隣り合う発光素子アレイユニットにおける各々の端部が副走査方向において重なり合うように前記主走査方向に沿って配置されている、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記隣り合う発光素子アレイユニットを接続する接続手段をさらに備えている、請求項６に記載の光プリンタヘッド。
前記ベース部材は、穴部を有しており、
前記接続手段は、前記穴部に挿入するための挿入要素を含んでいる、請求項７に記載の光プリンタヘッド。
前記穴部は、前記ベース部材を貫通し、かつ前記ベース部材における前記主走査方向の両端部に配置される一対の貫通孔を含んでおり、
前記一対の貫通孔は、それらの中心を結ぶ直線が前記主走査方向に対して略平行となるように形成されている、請求項８に記載の光プリンタヘッド。
前記接続手段の主たる構成材料の熱膨張係数は、前記ベース部材の主たる構成材料の熱膨張係数よりも小さい、請求項７に記載の光プリンタヘッド。
前記複数の発光素子から出射される光を照射対象部位に導くレンズ部材と、前記レンズ部材を前記ベース部材に支持させる支持部材と、をさらに備えている、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記支持部材は、前記回路基板よりも吸湿率が低い、請求項１１に記載の光プリンタヘッド。
前記レンズ部材の側面は、前記ベース部材の側面に対して、略同一平面上に位置している、請求項１１に記載の光プリンタヘッド。
前記複数の発光素子からの光を照射対象部位に導くためのレンズ部材と、前記レンズ部材を前記ベース部材に支持させるための支持部材と、をさらに備えており、
隣り合う発光素子アレイユニットにおける各々のレンズ部材は、前記主走査方向における端部どうしが前記副走査方向に重なり合った状態で接触している、請求項６に記載の光プリンタヘッド。
前記複数の発光素子の列における両端部に対応する位置に配置された一対のドライバーＩＣをさらに備えている、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
前記一対のドライバーＩＣは、前記回路基板上に配置され、前記複数の発光素子に対して前記回路基板を介して電気的に接続されている、請求項１５に記載の光プリンタヘッド。
前記ベース部材の主たる構成材料は、前記回路基板の主たる構成材料よりも熱伝導率が高い、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
光プリンタヘッドを備えた画像形成装置であって、
前記光プリンタヘッドは、回路基板と、前記回路基板よりも吸湿率が低く、かつ該回路基板を支持するベース部材と、前記ベース部材上に主走査方向に沿って配列される複数の発光素子と、を有する１または複数の発光素子アレイユニットを備える、画像形成装置。