WO2016080257A1 - 光源ユニット - Google Patents

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WO2016080257A1
WO2016080257A1 PCT/JP2015/081702 JP2015081702W WO2016080257A1 WO 2016080257 A1 WO2016080257 A1 WO 2016080257A1 JP 2015081702 W JP2015081702 W JP 2015081702W WO 2016080257 A1 WO2016080257 A1 WO 2016080257A1
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light
lens array
source unit
light emitting
light source
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PCT/JP2015/081702
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Inventor
知彦 田川
章弘 藤本
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • H04N1/036—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information reproduction for optical reproduction

Definitions

  • the present invention relates to a light source unit, and more particularly to a light source unit suitably used for a print head of an electrophotographic printer.
  • an electrophotographic printer that is an image forming apparatus has a built-in light source unit called a print head that selectively irradiates light to a photoreceptor to form a latent image (see Patent Documents 1 to 3).
  • a print head that selectively irradiates light to a photoreceptor to form a latent image
  • a head substrate 450, glass substrate
  • a light emitting element group 410
  • a light shielding member having a light guide hole (4410)
  • a microlens array 430.
  • the head substrate is disposed between the case and the back cover (470), and the back cover is pressed and fixed to the case by the fixing device (460).
  • the light shielding member and the microlens array are sandwiched and fixed in the opening of the case. In such a configuration, light from the light emitting element passes through the light guide hole and is imaged on the photosensitive member by the microlens array.
  • the print head disclosed in Patent Document 2 also employs the same configuration as that of the print head disclosed in Patent Document 1.
  • an adhesive (436) is attached between the head substrate (450) and the light shielding member (440) and between the light shielding member and the microlens array (4301).
  • a form is disclosed.
  • the LED element (30) is fixed to the holder (34) via the wiring board (33), and the lens plate (11) including the microlens (12) is a light shielding member (13).
  • These lens array units (1) are also fixed to the holder.
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2009-37199 see paragraphs 0047 to 0052, FIGS. 3 and 4) JP 2009-37200 A (see paragraphs 0046 to 0051, FIG. 3, FIG. 4, paragraphs 0096 to 0097, FIG. 9) Japanese Patent Laying-Open No. 2010-72557 (see paragraphs 0013 to 0022 and FIGS. 3 to 5)
  • the microlens array is divided into a plurality of parts to absorb distortion caused by thermal expansion of the microlens array.
  • the linear expansion coefficient is different.
  • the position of these members may be shifted due to fluctuations in the environmental temperature, the optical axis is shifted between the light emitting element and the microlens array, and the light from the light emitting element can be clearly imaged. Disappear.
  • Patent Documents 1 and 2 since it is composed of many parts including a case in addition to the head substrate, the light shielding member and the microlens array, inventory management and assembly of parts, processing accuracy, etc. The burden on time and cost is also great. Even in the form disclosed in FIG. 9 of Patent Document 2, tension due to expansion or contraction occurs between components bonded due to fluctuations in the environmental temperature, and warpage among the respective members of the head substrate, the light shielding member, and the microlens array. As a result, distortion caused by twisting occurs, and an optical axis shift occurs between the light emitting element and the microlens array as described above.
  • a main object of the present invention is to provide a light source unit capable of suppressing the occurrence of optical axis deviation and reducing the number of parts.
  • a light emitting substrate including a plurality of light emitting elements; A light blocking body for blocking unnecessary light of the light emitting element; A lens array including a plurality of lenses, A light source unit is provided in which the lens array is directly fixed to the light emitting substrate in a state where the light shielding body is positioned between the light emitting substrate and the lens array.
  • the respective members of the light-emitting substrate, the light shielding body, and the lens array are positioned with respect to each other without depending on a fixing member (holding member) such as a case or a holder, the occurrence of optical axis misalignment is prevented. And the number of parts can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus. It is a figure which shows schematic structure of an image creation unit. It is a perspective view which shows the schematic structure of a light source unit.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 4A It is a figure which shows the modification of FIG. 4A.
  • FIG. 4A It is a figure which shows the modification of FIG. 4A.
  • FIG. 6A It is a figure which shows the modification of FIG. 6A. It is a figure which shows the example which changed the number of units of the lens array. It is a figure which shows the example which changed the number of units of a lens unit, and the number of lenses in a unit. It is a figure which shows the example which changed the number of units of a lens unit, and the number of lenses in a unit. It is a figure which shows that a lens array can be replaced
  • the image forming apparatus 1 is a so-called electrophotographic printer that forms an image on a sheet, and includes an image forming unit 10 (see FIG. 1B) for transferring developing toner to the sheet.
  • the image forming unit 10 is composed of a plurality of members centered on the photoreceptor 12.
  • a charging roller 14 Around the photosensitive member 12, a charging roller 14, a print head 16, a developing device 18, a transfer device 20, a cleaning device 22, and a static eliminating device 24 are mainly installed from the upstream side to the downstream side in the rotation direction.
  • a bias having a polarity corresponding to the charging polarity of the toner is applied to the charging roller 14 from a power supply device (not shown), and the charging roller 14 charges the photoconductor 12.
  • the print head 16 is composed of a light source unit 30 (see FIG. 2) having a light emitting element and a lens, and irradiates the photosensitive member 12 with light from the light emitting element through the lens. An image is formed.
  • the developing device 18 supplies toner to the photoreceptor 12 and develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 12 with toner.
  • the transfer device 20 rotates while being in contact with the photoconductor 12 via the paper 26, and transfers the toner on the photoconductor 12 to the paper 26.
  • the cleaning device 22 is configured by a so-called blade or the like, and scrapes and removes the toner remaining on the photoconductor 12 from the photoconductor 12.
  • the static eliminator 24 applies light uniformly to the photoconductor 12 and removes the charge remaining on the photoconductor 12.
  • these members individually act on the photoreceptor 12 as described above, and an image is formed on the paper 26.
  • FIG. 1B only one system of the image forming unit 10 is illustrated, but a plurality of image forming units that store different color toners may be provided to form a color image.
  • the toner image is directly transferred from the photosensitive member 12 to the paper 26.
  • the toner image may be transferred from the photosensitive member 12 to the paper 26 via an intermediate transfer member.
  • the light source unit 30 mainly includes a light emitting substrate 40, a light shield 50, and a lens array 60, and these members are stacked in this order.
  • the light emitting substrate 40 includes a transparent substrate 42 and a plurality of light emitting elements 44.
  • the transparent substrate 42 is a transparent and light transmissive glass substrate.
  • the light emitting element 44 is formed below the transparent substrate 42.
  • the light emitting element 44 is configured by an LED (Light Emitting Diode) element, an organic EL (Electro Luminescence) element, or the like, and is preferably configured by an organic EL element.
  • the light shield 50 is a flat member for shielding unnecessary light from the light emitting element 44.
  • the light shield 50 is made of a glass or resin substrate containing a light-absorbing color material such as a black pigment, a metal plate painted in black, or the like.
  • a plurality of light guide holes 52 are formed in the light shield 50.
  • a light shielding function may be realized by attaching a light shielding film or forming a light shielding film on the upper and lower surfaces, the inner surface of the light guide hole 52, and the like.
  • the lens array 60 includes a flat base portion 62, two leg portions 64 extending in the longitudinal direction at both ends in the short direction, and a plurality of convex lenses 66 and 67 formed on the base portion 62. It is an optical member made of resin.
  • the base portion 62, the leg portion 64, and the lenses 66 and 67 are integrally formed.
  • the base portion 62 is a portion serving as a base of the lens array 60, and a leg portion 64 and a lens 67 are formed on one surface (lower surface) of the base portion 62, and a lens 66 is formed on the other surface (upper surface) of the base portion 62. Is formed.
  • the lens array 60 is directly fixed to the light emitting substrate 40 with the light shield 50 positioned between the light emitting substrate 40 and the lens array 60.
  • the leg portions of the lens array 60 are positioned with the lens array 60 positioned with respect to the light emitting substrate 40 so that the optical axes of the lenses 66 and 67 face the center of the corresponding light emitting element 44.
  • 64 is bonded to the upper surface of the transparent substrate 42 of the light emitting substrate 40 by an adhesive 80.
  • the lens array 60 is directly fixed to the light emitting substrate 40 in such a manner that the lens array 60 straddles the light shielding body 50.
  • the leg portion 64 of the lens array 60 may be fixed to the transparent substrate 42 by welding. Even in such a case, the lens array 60 is directly fixed to the light emitting substrate 40 in such a manner that the lens array 60 straddles the light blocking body 50.
  • direct fixing means that the lens array 60 is positioned and fixed to the light emitting substrate 40 in the direction of the optical axis of the lenses 66 and 67 of the lens array 60 by using a method such as adhesion or welding. This means that the array 60 and the light emitting substrate 40 are fixed.
  • the light shielding body 50 is also positioned with respect to the light emitting substrate 40 so that the center of the light guide hole 52 faces the center of the corresponding light emitting element 44, and is adhered to the upper surface of the transparent substrate 42 of the light emitting substrate 40 by the adhesive 82. Yes.
  • the lens array 60 and the light shielding body 50 are not bonded.
  • the light shield 50 may be bonded to the lower surface of the base portion 62 of the lens array 60 with an adhesive 82. In this case, the light emitting substrate 40 and the light shielding body 50 are not bonded.
  • the light shield 50 may be fitted in a space formed between the transparent substrate 42 of the light emitting substrate 40 and the base portion 62 and the leg portion 64 of the lens array 60.
  • the size (width, height, length) of the light shielding body 50 and the lens array 60 are set so that the position of the light shielding body 50 with respect to the light emitting substrate 40 and the lens array 60 is within a range that does not impair the light shielding function.
  • the size of the base portion 60 and the leg portion 64 (width, height, length) is determined. That is, by setting the difference between the sizes within the fitting tolerance, the light shielding body 50 is positioned with respect to the lens array 60 and the light emitting substrate 40 so as not to impair the light shielding function.
  • the accuracy required for positioning the light shielding body 50 with respect to the lens array 60 and the light emitting substrate 40 is not higher than the accuracy required for positioning the lens array 60 and the light emitting substrate 40. Even if the size of the light shield 50 is reduced in anticipation of the narrow space between 64, the light shield 50 can be positioned so as not to impair the light shielding function.
  • the light shield 50 is fitted into the space surrounded by the legs 64 of the lens array 60 in order to avoid contact between the lens 67 and the light shield 50.
  • the lens array 60 is bonded to the light emitting substrate 40, or the light shielding body 50 is disposed on the light emitting substrate 40 and then the lens array 60 is bonded to the light emitting substrate 40 while the light shielding body 50 is fitted to the lens array 60. Is preferred.
  • the lower surface of the base portion 62 of the lens array 60 is a flat surface
  • the lens 67 is a concave lens, or even if the lens 67 is a convex lens, its height is sufficiently small.
  • the leg portion 64 of the lens array 60 is bonded to the light emitting substrate 40, and then the light shielding body 50 is inserted into the space between the leg portions 64 of the lens array 60. You may make it fit in this way.
  • a groove corresponding to the convex lens 67 is formed in the light shielding body 50 and the leg portion 64 of the lens array 60 is bonded to the light emitting substrate 40.
  • the light shield 50 may be fitted in the space between the leg portions 64 of the lens array 60.
  • the lens array 60 includes four units 68 and is fixed to the light emitting substrate 40 in units.
  • a predetermined number of lenses 66 and 67 are formed in each of the four units 68, and a total of nine lenses 66 and 67 are formed in 3 rows ⁇ 3 columns per unit 68.
  • the light shield 50 is also composed of four units 54, and is fixed to the light emitting substrate 40 in units.
  • a plurality of light guide holes 52 are formed at positions corresponding to the lenses 66 and 67, and a total of nine light guide holes 52 are formed in three rows and three columns for each unit 54.
  • the light emitting element 44 of the light emitting substrate 40, the light guide hole 52 of the light blocking body 50, and the lenses 66 and 67 of the lens array 60 individually correspond to each other.
  • the element 44 emits light
  • the light L 1 passes through the transparent substrate 42 and the light guide hole 52 and enters the lenses 66 and 67, and is imaged on the photoconductor 12 by the lenses 66 and 67.
  • the light L2 emitted from the light emitting element 44 and spread radially is blocked and absorbed as unnecessary light by the light shielding body 50, and the light L2 is prevented from entering the adjacent lenses 66 and 67 that do not correspond to the light emitting element 44. .
  • the number of units 54 of the light shield 50 can be changed with respect to the number of units 68 of the lens array 60.
  • the light shielding body 50 may be configured by two units 54 and may correspond to the two units 68 by one unit 54. That is, the number of units 54 of the light shielding body 50 may be smaller than the number of units 68 of the lens array 60. In this way, the number of parts can be reduced as compared with the embodiment of FIG. 6A.
  • the light shield 50 may be configured by one (single) unit 54, and one unit 54 may correspond to four units 68. In this way, the number of parts can be further reduced.
  • the light emitting substrate 40 is made of glass
  • the lens array 60 is made of resin.
  • the light shield 50 may be made of resin, glass, or metal.
  • the linear expansion coefficient has a relationship of resin> metal> glass.
  • the number of the units 54 of the light shield 50 may be the same as the number of units 68 of the lens array 60 (FIG. 6A), or may be two or one less than the units 68. Good (FIG. 6B, FIG. 6C).
  • the number of units 54 may be changed according to the material of the light shielding body 50, that is, depending on whether the light shielding body 50 is made of resin, glass, or metal.
  • the number of units 54 of the light shielding body 50 is preferably four, which is the same number as the units 68 of the lens array 60.
  • the light shield 50 and the lens array 60 are made of the same or the same material and have the same or similar linear expansion coefficients, the expansion or contraction of the light shield 50 and the lens array 60 due to environmental temperature fluctuations is synchronized. be able to.
  • the number of the units 54 of the light shielding body 50 is preferably one, which is smaller than the units 68 of the lens array 60.
  • the light shielding body 50 and the light emitting substrate 40 are made of the same or the same material and have the same or similar linear expansion coefficients, the expansion or contraction of the light shielding body 50 and the light emitting substrate 40 due to environmental temperature fluctuations is synchronized. be able to.
  • the number of the units 54 of the light shield 50 is preferably two, which is smaller than the units 68 of the lens array 60.
  • the linear expansion coefficient of the light shielding body 50 is between the linear expansion coefficients of the lens array 60 and the light emitting substrate 40, the light shielding body 50 and the lens array 60 are expanded or contracted due to a change in environmental temperature, and the light shielding body.
  • the expansion or contraction of 50 and the light emitting substrate 40 can be synchronized respectively.
  • the number of the units 54 of the light shield 50 is smaller than the units 68 of the lens array 60. Two is enough.
  • the number of units 68 in the lens array 60 can be changed, and the number of lenses 66 and 67 in the unit 68 can also be changed.
  • the number of units may be increased by increasing the number of units 68 without changing the number of lenses 66 and 67 in the unit 68.
  • the number of lenses 66 and 67 in the unit 68 may be reduced (the lenses 66 and 67 are divided for each row), and the number of units 68 may be increased.
  • the number of units 54 of the light shield 50 can be changed with respect to the number of units 68 of the lens array 60, and may be the same as the number of units 68.
  • the lens array 60 may be composed of a large number of single units 70 divided into individual lenses 66 and 67, and may be fixed to the light emitting substrate 40 in units of lenses.
  • the light shielding body 50 is also composed of a large number of single units 56 divided for each light guide hole 52, and one single unit 56 corresponds to one single unit 70.
  • the lens array 60 can be exchanged from a defective product to a non-defective product in units of lenses.
  • FIG. 8A shows an example in which the lens array 60 is stacked in units.
  • 8A has a structure in which a unit 69 having a flat upper surface and a convex lens 67 formed on the lower surface is stacked in the configuration shown in FIG. 4A.
  • another unit 69 may be bonded and fixed to the upper surface of the lower unit 68 using an adhesive 84.
  • the upper unit 69 may be fixed to the lower unit 68 by welding.
  • another single unit 71 may be fixed to the upper surface of the lower single unit 70 with an adhesive 86.
  • the upper single unit 71 may be fixed to the lower single unit 70 by welding.
  • the lens array 60 has the leg portion 64, and the lens array 60 is directly fixed to the light emitting substrate 40 with the leg portion 64 straddling the light shielding body 50.
  • the light emitting substrate 40, the light shielding body 50, and the lens array 60 are positioned relative to each other without depending on a fixing member (holding member) such as a case or a holder. Therefore, there is no need to consider the difference in linear expansion coefficient between these members and the fixing member, and there is an optical axis shift between the light emitting element 44 of the light emitting substrate 40 and the lenses 66 and 67 of the lens array 60.
  • production can be suppressed and the number of parts can also be reduced at least for the said fixing member.
  • the light shield 50 is adhered to either the light emitting substrate 40 or the lens array 60 (FIGS. 4A and 4B), or is fitted between the light emitting substrate 40 and the lens array 60 (FIG. 4C).
  • at least one of the light shield 50 and the lens array 60 and the light shield 50 and the light emitting substrate 40 is not bonded. Therefore, even if there is a difference in expansion or contraction between components due to fluctuations in the environmental temperature, distortion due to warping or twisting does not easily occur among the members of the light emitting substrate 40, the light shielding body 50, and the lens array 60, and the optical axis The occurrence of deviation can be suppressed.
  • a fixing member such as a case or a holder is not required, and other components are not interposed between the light emitting element 44 of the light emitting substrate 40 and the lens array 60. Therefore, it is possible to eliminate a factor that causes an optical axis shift. Occurrence of shaft misalignment can be suppressed.
  • the time and cost for manufacturing the fixing member can also be shortened or reduced, and in manufacturing the light source unit 30, it is possible to reduce the time and cost burden regarding inventory management, assembly, parts processing accuracy, and the like. .
  • the mold for manufacturing (resin molding) the lens array 60 can be reduced from the actual size of the lens array 60 to a size corresponding to the unit 68. it can. In such a case, it can be formed in a space-saving manner. Even during molding, it is easier to stabilize the molding temperature and improve maintainability compared to large molds, and after molding, the resin can be cooled in a short time, realizing high cycle molding. Can do.
  • the lens array 60 is composed of a plurality of units 68, the number of lenses 66 and 67 to be examined in one inspection is changed from the number of lenses 66 and 67 in the lens array 60 to the number of lenses 66 and 67 in the unit 68.
  • the number can be reduced to 67. In such a case, when correcting the optical surfaces of the lenses 66 and 67, the number of optical surfaces is small, so that time and cost for processing and measurement can be saved.
  • the number of units 68 in the lens array 60 and the number of lenses 66 and 67 in the unit 68 can be changed, and the unit 68 can be changed to a single unit 70.
  • the number of the light holes 52 and the unit 54 can be changed to a single unit 56. Therefore, the expansion and contraction of the lens array 60 due to the fluctuation of the environmental temperature can be minimized to the unit unit or the lens unit.
  • the degree of freedom in designing the light source unit 30 with respect to the longitudinal direction or the short side direction can be increased, and a small amount of various types of lens arrays 60 can be provided, which can easily cope with variations in the size of the light emitting substrate 40 and the number of light emitting elements 44. can do.
  • the present invention is a light source unit used for a print head or the like of an electrophotographic printer, and can be particularly suitably used for suppressing the occurrence of optical axis deviation and reducing the number of parts.

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Abstract

　光源ユニット（３０）は、複数の発光素子を含む発光基板（４０）と、前記発光素子の不要光を遮光するための遮光体（５０）と、複数のレンズを含むレンズアレイ（６０）と、を備え、遮光体（５０）が発光基板（４０）とレンズアレイ（６０）との間に位置決めされた状態で、レンズアレイ（６０）が発光基板（４０）に直接固定されている。

Description

光源ユニット
　本発明は光源ユニットに関し、特に電子写真式プリンタのプリントヘッドなどに好適に使用される光源ユニットに関する。
　従来から、画像形成装置である電子写真式プリンタには、感光体に対し光を選択的に照射して潜像を形成するプリントヘッドと呼ばれる光源ユニットが内蔵されている（特許文献１～３参照）。
　特許文献１のプリントヘッドでは、発光素子群（４１０）が設けられたヘッド基板（４５０、ガラス基板）と、導光孔（４４１０）が形成された遮光部材（４４０）と、マイクロレンズアレイ（４３０）とが、この順に積層された状態でケース（４２０）に固定されている。詳しくは、ヘッド基板はケースと裏蓋（４７０）との間に配置され、裏蓋が固定器具（４６０）でケースに押圧され固定されている。遮光部材およびマイクロレンズアレイはケースの開口部に挟持され固定されている。かかる構成では、発光素子の光が導光孔を通過してマイクロレンズアレイにより感光体に結像されるようになっている。
　特許文献２のプリントヘッドでも、特許文献１のプリントヘッドと同様の構成が採用されている。特許文献２には、その他に、ヘッド基板（４５０）と遮光部材（４４０）との間、および遮光部材とマイクロレンズアレイ（４３０１）との間がそれぞれ、接着剤（４３６）で貼り付けられた形態が開示されている。
　特許文献３のプリントヘッドでは、ＬＥＤ素子（３０）が配線基板（３３）を介してホルダ（３４）に固定されるとともに、マイクロレンズ（１２）を含むレンズ板（１１）が遮光部材（１３）に固定されこれらレンズアレイユニット（１）もホルダに固定されている。
特開２００９－３７１９９号公報（段落００４７～００５２、図３、図４参照） 特開２００９－３７２００号公報（段落００４６～００５１、図３、図４、段落００９６～００９７、図９参照） 特開２０１０－７２５５７号公報（段落００１３～００２２、図３～図５参照）
　特許文献１、２の構成では、マイクロレンズアレイを複数に分割することで、マイクロレンズアレイの熱膨張による歪みを吸収するようにしている。しかしながら、ヘッド基板、遮光部材およびマイクロレンズアレイのそれぞれの部材とケースの部材とは材質が異なっているため線膨張係数に差が生じている。そのため、ケースの材質によっては、環境温度の変動によりこれら部材において位置ずれが発生し、発光素子とマイクロレンズアレイとの間で光軸がずれ、発光素子の光を鮮明に結像することができなくなる。
　加えて、特許文献１、２の構成では、ヘッド基板、遮光部材およびマイクロレンズアレイに加えてケースを含む、多くの部品で構成されているため、部品の在庫管理や組立、加工精度などについて、時間やコスト面での負担も大きい。
　特許文献２の図９に開示された形態でも、環境温度の変動により接着された部品間で膨張または収縮による引っ張り合いが発生し、ヘッド基板、遮光部材およびマイクロレンズアレイのそれぞれの部材間で反りやねじれに起因する歪が生じ、上記と同様に、発光素子とマイクロレンズアレイとの間で光軸のずれが発生する。
　特許文献３の構成でも、特許文献１、２の構成と同様に、配線基板、遮光部材およびレンズ板がホルダに固定されているため、ホルダの材質によって光軸のずれが生じうるし、部品点数が多くそれに伴う時間やコスト面での負担も大きい。
　したがって、本発明の主な目的は、光軸のずれの発生を抑制し、部品点数の低減をも図ることができる光源ユニットを、提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明によれば、
　複数の発光素子を含む発光基板と、
　前記発光素子の不要光を遮光する遮光体と、
　複数のレンズを含むレンズアレイと、を備え、
　前記遮光体が前記発光基板と前記レンズアレイとの間に位置決めされた状態で、前記レンズアレイが前記発光基板に直接固定されていることを特徴とする光源ユニットが提供される。
　本発明によれば、発光基板、遮光体およびレンズアレイのそれぞれの部材が、ケースやホルダなどの固定部材（保持部材）に依存せずに、互いに位置決めされるため、光軸のずれの発生を抑制し、部品点数の低減をも図ることができる。
画像形成装置の概略的な構成を示す図である。 作像ユニットの概略的な構成を示す図である。 光源ユニットの概略的な構成を示す斜視図である。 図２の分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図４Ａの変形例を示す図である。 図４Ａの変形例を示す図である。 図４Ａの変形例を示す図である。 遮光体の保持態様を説明するための図である。 レンズアレイと遮光体との関係を説明するための図である。 図６Ａの変形例を示す図である。 図６Ａの変形例を示す図である。 レンズアレイのユニットの数を変更した例を示す図である。 レンズユニットのユニットの数と、ユニット中のレンズの数とを、変更した例を示す図である。 レンズユニットのユニットの数と、ユニット中のレンズの数とを、変更した例を示す図である。 レンズアレイをレンズ単位で交換しうることを示す図である。 レンズアレイに、他のレンズアレイをユニット単位で積み重ねた例を示す図である。 レンズアレイに、他のレンズアレイをレンズ単位で積み重ねた例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
　図１Ａに示すとおり、画像形成装置１は画像を用紙に形成するいわゆる電子写真式プリンタであり、現像用のトナーを用紙に転写するための作像ユニット１０（図１Ｂ参照）を内蔵している。
　図１Ｂに示すとおり、作像ユニット１０は感光体１２を中心とした複数の部材から構成されている。感光体１２の周囲には主に、回転方向の上流側から下流側にかけて、帯電ローラー１４、プリントヘッド１６、現像装置１８、転写装置２０、クリーニング装置２２および除電装置２４が設置されている。
　帯電ローラー１４には電源装置（図示略）からトナーの帯電極性に応じた極性のバイアスが印加され、帯電ローラー１４は感光体１２を帯電させるようになっている。
　プリントヘッド１６は発光素子とレンズとを有する光源ユニット３０（図２参照）から構成され、発光素子からレンズを介して感光体１２に光を照射し、帯電された感光体１２上に静電潜像を形成するようになっている。
　現像装置１８は感光体１２にトナーを供給し、感光体１２に形成された静電潜像をトナーによって現像するようになっている。
　転写装置２０は用紙２６を介して感光体１２に当接しながら回転し、感光体１２上のトナーを用紙２６に転写するようになっている。
　クリーニング装置２２はいわゆるブレードなどから構成され、感光体１２上に残留したトナーを感光体１２から掻き落とし除去するようになっている。
　除電装置２４は感光体１２に均一に光を当て、感光体１２上に残った電荷を除去するようになっている。
　画像形成装置１によれば、これら部材が感光体１２に対し上記のとおり個々に作用し、用紙２６に対し画像が形成される。
　なお、図１Ｂにおいては、作像ユニット１０を１系統のみ図示しているが、異なる色のトナーを収容する複数の作像ユニットを設けて、カラー画像を形成するようにしてもよい。また、図１Ｂにおいては、感光体１２から直接用紙２６にトナー像を転写しているが、感光体１２から中間転写体を介して用紙２６にトナー像を転写するようにしてもよい。
　図２および図３に示すとおり、光源ユニット３０は主に発光基板４０、遮光体５０およびレンズアレイ６０を備えており、これら部材がこの順に積層された構成を有している。
　詳しくは図３に示すとおり、発光基板４０は透明基板４２と複数の発光素子４４とから構成されている。透明基板４２は透明で光透過性のガラス基板である。発光素子４４は透明基板４２の下部に形成されている。発光素子４４はＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子や有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子などで構成され、好ましくは有機ＥＬ素子で構成されている。
　遮光体５０は、発光素子４４の不要光を遮光するための平板状の部材である。遮光体５０は、黒色顔料などの吸光性の色材を含むガラス製または樹脂製の基板や、黒色に塗装された金属板などで構成されている。遮光体５０には複数の導光孔５２が形成されている。遮光体５０では、上面や下面、導光孔５２の内面などに遮光フィルムを貼付したり遮光膜を成膜したりして遮光機能を実現してもよい。
　レンズアレイ６０は、平板状の基体部６２と、その短手方向の両端にそれぞれ長手方向に延びる２つの脚部６４と、基体部６２に形成された複数の凸状のレンズ６６、６７とを備える樹脂製の光学部材である。基体部６２、脚部６４およびレンズ６６、６７は一体に構成されている。基体部６２はレンズアレイ６０のベースとなる部位であって、基体部６２の一方の面（下面）に脚部６４とレンズ６７が形成され、基体部６２の他方の面（上面）にレンズ６６が形成されている。
　図２および図４Ａ～図４Ｄに示すとおり、遮光体５０が発光基板４０とレンズアレイ６０との間に位置決めされた状態で、レンズアレイ６０が発光基板４０に直接固定されている。
　詳しくは図４Ａに示すとおり、レンズ６６、６７の光軸が対応する発光素子４４の中心に向き合うように、レンズアレイ６０が発光基板４０に対して位置決めされた状態で、レンズアレイ６０の脚部６４が接着剤８０によって発光基板４０の透明基板４２の上面に接着されている。これにより、レンズアレイ６０が遮光体５０を跨ぐような態様で、レンズアレイ６０が発光基板４０に直接固定されている。
　レンズアレイ６０の脚部６４は、溶着により透明基板４２に固定されてもよい。かかる場合も、レンズアレイ６０が遮光体５０を跨ぐような態様で、レンズアレイ６０が発光基板４０に直接固定されている。
　本願発明において「直接固定」とは、レンズアレイ６０のレンズ６６、６７のほぼ光軸方向に、レンズアレイ６０を発光基板４０に位置決め固定するように、接着や溶着などの方法を用いて、レンズアレイ６０と発光基板４０とを固定することを意味する。レンズアレイ６０と発光基板４０との間に接着剤が介在している構成、またはレンズアレイ６０と発光基板４０との間に接着剤以外の別体のシート状の部材が介在している構成も、直接固定に含まれる。
　遮光体５０も、導光孔５２の中心が対応する発光素子４４の中心に向き合うように、発光基板４０に対して位置決めされ、接着剤８２によって発光基板４０の透明基板４２の上面に接着されている。なお、レンズアレイ６０と遮光体５０との間は非接着とされている。
　図４Ｂに示すように、遮光体５０は接着剤８２でレンズアレイ６０の基体部６２の下面に接着されていてもよい。この場合、発光基板４０と遮光体５０との間は非接着とされる。
　図４Ｃに示すように、遮光体５０が、発光基板４０の透明基板４２とレンズアレイ６０の基体部６２および脚部６４との間に形成される空間に嵌合されるようにしてもよい。
　この場合、発光基板４０およびレンズアレイ６０に対する遮光体５０の位置が遮光の機能を損なわない範囲内に収まるように、遮光体５０のサイズ（幅、高さ、長さ）と、レンズアレイ６０の基体部６０および脚部６４のサイズ（幅、高さ、長さ）のサイズを定める。つまり、両者のサイズの差を嵌合の公差内とすることで、遮光の機能が損なわれないように遮光体５０がレンズアレイ６０及び発光基板４０に対して位置決めされる。
　なお、レンズアレイ６０や発光基板４０に対する遮光体５０の位置決めに求められる精度は、レンズアレイ６０と発光基板４０との位置決めに求められる精度より高くないので、レンズアレイ６０の膨張に伴って脚部６４間の空間が狭くなる分を見越して、遮光体５０のサイズを小さくしていても、遮光体５０は遮光の機能を損なわないように位置決めされ得る。
　図４Ｃに示す構成の光源ユニット３０を組み立てる際には、レンズ６７と遮光体５０とが接触するのを避けるために、レンズアレイ６０の脚部６４で囲まれる空間に遮光体５０を嵌合してから発光基板４０にレンズアレイ６０を接着するか、発光基板４０上に遮光体５０を配置してから遮光体５０をレンズアレイ６０に嵌合させつつレンズアレイ６０を発光基板４０に接着することが好ましい。
　図４Ｄに示すように、レンズアレイ６０の基体部６２の下面が平面であったり、レンズ６７が凹レンズであったり、レンズ６７が凸レンズでもその高さが十分小さかったりして、レンズアレイ６０が遮光体５０に干渉しない場合は、図５に示すように、レンズアレイ６０の脚部６４を発光基板４０に接着してから、遮光体５０をレンズアレイ６０の脚部６４の間の空間に挿入するようにして嵌合させてもよい。また、たとえば隣接光の影響が大きくない場合には、凸形状のレンズ６７に対応する溝を遮光体５０に形成しておき、レンズアレイ６０の脚部６４を発光基板４０に接着してから、遮光体５０をレンズアレイ６０の脚部６４の間の空間に嵌合させるようにしてもよい。
　図２および図６Ａに示すとおり、レンズアレイ６０は４つのユニット６８から構成され、ユニット単位で発光基板４０に固定されている。４つのユニット６８にはそれぞれ所定数のレンズ６６、６７が形成され、１つのユニット６８につき３行×３列で計９つのレンズ６６、６７が形成されている。
　遮光体５０も、レンズアレイ４０と同様に、４つのユニット５４から構成され、ユニット単位で発光基板４０に固定されている。４つのユニット５４にはそれぞれ複数の導光孔５２がレンズ６６、６７に対応した位置に形成され、１つのユニット５４につき３行×３列で計９つの導光孔５２が形成されている。
　図４Ａに示すとおり、光源ユニット３０によれば、発光基板４０の発光素子４４、遮光体５０の導光孔５２およびレンズアレイ６０のレンズ６６、６７は１つずつ個々に対応しており、発光素子４４が発光すると、その光Ｌ１は透明基板４２と導光孔５２とを通過してレンズ６６、６７に入射し、レンズ６６、６７により感光体１２に結像される。発光素子４４から出射され放射状に広がった光Ｌ２は不要光として遮光体５０により遮光かつ吸収され、光Ｌ２がその発光素子４４には対応しない隣のレンズ６６、６７に入射するのが防止される。
　遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８の数に対し変更可能である。
　図６Ｂに示すとおり、遮光体５０を２つのユニット５４で構成し、２つのユニット６８に対し１つのユニット５４で対応させてもよい。つまり、遮光体５０のユニット５４の数を、レンズアレイ６０のユニット６８の数よりも少なくしてもよい。このようにすると、図６Ａの形態に比べて部品点数を少なくすることができる。
　図６Ｃに示すとおり、遮光体５０を１つの（単一の）ユニット５４で構成し、４つのユニット６８に対し１つのユニット５４で対応させてもよい。このようにすると、さらに部品点数を少なくすることができる。
　上記のとおり、発光基板４０はガラス製であり、レンズアレイ６０は樹脂製である。遮光体５０は、樹脂製、ガラス製、金属製のいずれでもよい。一般に、線膨張係数は、樹脂＞金属＞ガラス、の関係にある。
　遮光体５０の素材に関わらず、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８と同数の４つとしてもよいし（図６Ａ）、ユニット６８より少ない２つまたは１つとしてもよい（図６Ｂ、図６Ｃ）。
　好ましくは遮光体５０の素材に応じて、つまり、遮光体５０が樹脂製であるか、ガラス製であるか、金属製であるかによって、ユニット５４の数を変更するのがよい。
　遮光体５０が樹脂製である場合、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８と同数の４つとすることが好ましい。かかる場合、遮光体５０とレンズアレイ６０とが同一または同質の素材から構成され線膨張係数が同一または近似するため、環境温度の変動による遮光体５０とレンズアレイ６０との膨張または収縮を同調させることができる。
　遮光体５０がガラス製である場合、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８より少ない１つとすることが好ましい。かかる場合、遮光体５０と発光基板４０とが同一または同質の素材から構成され線膨張係数が同一または近似するため、環境温度の変動による遮光体５０と発光基板４０との膨張または収縮を同調させることができる。
　遮光体５０が金属製である場合、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８より少ない２つとすることが好ましい。かかる場合、遮光体５０の線膨張係数がレンズアレイ６０と発光基板４０との線膨張係数の間にあるため、環境温度の変動による遮光体５０とレンズアレイ６０との膨張または収縮、および遮光体５０と発光基板４０との膨張または収縮を、それぞれ同調させることができる。遮光体５０が、レンズアレイ６０と発光基板４０との間の線膨張係数を有する樹脂やガラスで構成されている場合も、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８より少ない２つとすればよい。
　レンズアレイ６０のユニット６８の数は変更可能であり、ユニット６８中のレンズ６６、６７の数も変更可能である。
　たとえば、図７Ａに示すとおり、ユニット６８中のレンズ６６、６７の数を変更せずに、ユニット６８の列を増やしてユニットの数を増やしてもよい。
　図７Ｂに示すとおり、ユニット６８中のレンズ６６、６７の数を減らして（レンズ６６、６７を行ごとに分割して）、ユニット６８の数を増やしてもよい。
　かかる場合も、図６Ａ～図６Ｃで説明したように、遮光体５０のユニット５４の数は、レンズアレイ６０のユニット６８の数に対し変更可能であって、ユニット６８と同数としてもよいし、ユニット６８より少なくしてもよい。
　図７Ｃに示すとおり、レンズアレイ６０は個々のレンズ６６、６７ごとに分割された多数の単ユニット７０から構成され、レンズ単位で発光基板４０に固定されてもよい。かかる場合、遮光体５０も個々の導光孔５２ごとに分割された多数の単ユニット５６から構成し、１つの単ユニット７０に対し１つの単ユニット５６で対応させる。
　かかる態様によれば、図７Ｄに示すとおり、レンズアレイ６０をレンズ単位で不良品から良品に交換することができる。
　レンズアレイ６０には、他のレンズアレイ６０がユニット単位でまたはレンズ単位で積み重ねられてもよい。積み重ね数も変更可能である。
　図８Ａは、レンズアレイ６０をユニット単位で積層した例を示している。
　図８Ａの例では、図４Ａに示した構成に、上面が平坦で下面に凸状のレンズ６７が形成されたユニット６９を積層した構造を有している。
　図８Ａの例では、下側のユニット６８の上面に、接着剤８４を用いて他のユニット６９を接着して固定すればよい。上側のユニット６９を溶着によって下側のユニット６８に固定してもよい。
　レンズ単位で積み重ねる場合も、図８Ｂに示すとおり、下側の単ユニット７０の上面に接着剤８６によって他の単ユニット７１を固定すればよい。上側の単ユニット７１を溶着によって下側の単ユニット７０に固定してもよい。
　以上の本実施形態によれば、レンズアレイ６０が脚部６４を有し、脚部６４によってレンズアレイ６０が遮光体５０を跨いだ状態で、直接的に発光基板４０に固定されている。
　かかる形態によれば、発光基板４０、遮光体５０およびレンズアレイ６０が、ケースやホルダなどの固定部材（保持部材）に依存せずに相互に位置決めされる。そのため、これら部材と当該固定部材との間で線膨張係数の差を考慮する必要がなく、発光基板４０の発光素子４４とレンズアレイ６０のレンズ６６、６７との間で、光軸のずれが発生するのを抑制することができ、少なくとも当該固定部材の分だけ部品点数も低減することができる。
　遮光体５０が、発光基板４０またはレンズアレイ６０のいずれか一方に接着されるか（図４Ａ、図４Ｂ）、または発光基板４０とレンズアレイ６０との間に嵌合されるため（図４Ｃ）、遮光体５０とレンズアレイ６０との間、および、遮光体５０と発光基板４０との間のうち少なくとも一方は非接着となる。そのため、環境温度の変動により部品間で膨張や収縮の差異が生じても、発光基板４０、遮光体５０およびレンズアレイ６０の各部材間で反りやねじれに起因する歪みが生じにくく、光軸のずれの発生を抑制することができる。
　特にケースやホルダなどの固定部材が不要となり、発光基板４０の発光素子４４とレンズアレイ６０との間に他の部品が介在しないため、光軸のずれを発生させる要因を無くすことができ、光軸のずれの発生を抑制することができる。
　固定部材の製造にかかる時間やコストを短縮または低減することもでき、光源ユニット３０の製造にあたり、在庫管理や組立、部品の加工精度などについて、時間やコスト面での負担を低減することができる。
　レンズアレイ６０が複数のユニット６８から構成されているため、レンズアレイ６０を製造（樹脂成形）するための金型を、レンズアレイ６０の実サイズからユニット６８に対応するサイズに小型化することができる。
　かかる場合、省スペースで成形可能である。
　成形中も、大型の金型に比較して成形温度を安定させやすく、メンテナンス性を向上させることができるし、成形後は、短時間で樹脂を冷却可能であり、ハイサイクル成形を実現することができる。
　レンズアレイ６０が複数のユニット６８から構成されているため、１度の検査で対象とするレンズ６６、６７の数を、レンズアレイ６０中のレンズ６６、６７の数からユニット６８中のレンズ６６、６７の数に削減させることができる。
　かかる場合、レンズ６６、６７の光学面を補正するときも、当該光学面数が少ないため、加工や測定にかかる時間やコストを節約することができる。
　レンズアレイ６０におけるユニット６８の数やユニット６８中のレンズ６６、６７の数が変更可能で、ユニット６８を単ユニット７０にも変更可能であり、それに伴い、遮光体５０におけるユニット５４の数や導光孔５２の数、ユニット５４から単ユニット５６へも変更可能となっている。
　そのため、環境温度の変動に起因するレンズアレイ６０の膨張や収縮を、ユニット単位でまたはレンズ単位で最小限に抑えることができる。光源ユニット３０の長手方向または短手方向に対する設計自由度も高くなり、少量多品種のレンズアレイ６０を提供することができ、発光基板４０のサイズや発光素子４４の数の変動にも容易に対応することができる。
　本発明は、電子写真式プリンタのプリントヘッドなどに使用される光源ユニットであって、光軸のずれの発生を抑制し、部品点数の低減を図るのに特に好適に利用することができる。
　１　画像形成装置
　１０　作像ユニット
　１２　感光体
　１４　帯電ローラー
　１６　プリントヘッド
　１８　現像装置
　２０　転写装置
　２２　クリーニング装置
　２４　除電装置
　２６　用紙
　３０　光源ユニット
　４０　発光基板
　４２　透明基板
　４４　発光素子
　５０　遮光体
　５２　導光孔
　５４　ユニット
　５６　単ユニット
　６０　レンズアレイ
　６２　基体部
　６４　脚部
　６６、６７　レンズ
　６８、６９　ユニット
　７０、７１　単ユニット
　８０、８２、８４、８６　接着剤

Claims (11)

  1. 　複数の発光素子を含む発光基板と、
    　前記発光素子の不要光を遮光するための遮光体と、
    　複数のレンズを含むレンズアレイと、を備え、
    　前記遮光体が前記発光基板と前記レンズアレイとの間に位置決めされた状態で、前記レンズアレイが前記発光基板に直接固定されていることを特徴とする光源ユニット。
  2. 　請求項１に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記レンズアレイは前記遮光体を跨ぐように配置された脚部を有し、
    　前記レンズアレイの脚部が前記発光基板に固定されていることを特徴とする光源ユニット。
  3. 　請求項２に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記レンズアレイの脚部が接着剤または溶着によって前記発光基板に固定されていることを特徴とする光源ユニット。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記遮光体が前記発光基板または前記レンズアレイのいずれか一方のみに接着されていることを特徴とする光源ユニット。
  5. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記遮光体が前記発光基板と前記レンズアレイとの間に嵌合されていることを特徴とする光源ユニット。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記レンズアレイが所定数のレンズを含む複数のユニットから構成され、
    　前記レンズアレイがユニット単位で前記発光基板に固定されていることを特徴とする光源ユニット。
  7. 　請求項６に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記遮光体が複数の導光孔を有し、
    　前記遮光体が所定数の導光孔を含む複数のユニットから構成されることを特徴とする光源ユニット。
  8. 　請求項７に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記遮光体が、前記所定数のレンズを含む複数のユニットより少ない数の、前記所定数の導光孔を含む複数のユニットから構成されることを特徴とする光源ユニット。
  9. 　請求項６に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記遮光体が複数の導光孔を有する単一のユニットから構成されることを特徴とする光源ユニット。
  10. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記レンズアレイが個々のレンズごとに分割されて構成され、
    　前記レンズアレイがレンズ単位で前記発光基板に固定され、
    　前記遮光体が複数の導光孔を有し、
    　前記遮光体も個々の導光孔ごとに分割されて構成されていることを特徴とする光源ユニット。
  11. 　請求項６～１０のいずれか一項に記載の光源ユニットにおいて、
    　前記レンズアレイには、他のレンズアレイがユニット単位またはレンズ単位で積み重ねられていることを特徴とする光源ユニット。
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