(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
本実施形態に係る露光装置及び画像形成装置の一例について説明する。
【0015】
[画像形成装置]
図1には、本実施形態の一例としての画像形成装置10が示されている。
【0016】
画像形成装置10は、像保持部材の一例としての感光体11と、帯電ロール12と、露光装置の一例としてのプリントヘッド20と、現像装置の一例としての現像器14と、転写ロール16と、クリーニングブレード18とを含んで構成されている。
【0017】
感光体11は、円筒状で回転可能に設けられている。また、感光体11の外周部には、電荷発生層及び電荷輸送層を含む感光層(図示省略)が形成されている。さらに、感光体11の内周部は、金属製の基材を含んでおり、この基材が接地されている。
【0018】
帯電ロール12は、感光体11の軸方向に沿った回転軸(図示省略)を有しており、帯電ロール12の外周面は、感光体11の外周面に接触している。また、帯電ロール12の回転軸には、電源(図示省略)から電圧が印加されている。これにより、帯電ロール12は、感光体11との電位差により生じる放電で感光体11の外周面を帯電させる。
【0019】
プリントヘッド20の後述するレンズアレイ26(
図2参照)が設けられた側(光Lが出射される側)は、感光体11の外周面と対向配置されている。そして、プリントヘッド20は、画像情報に基づいて、帯電後の感光体11の外周面に露光(光Lを照射)する。これにより、感光体11の外周面には、静電潜像(潜像)が形成される。
【0020】
現像器14は、現像剤の一例としてのトナーTを収容する容器14Aと、容器14A内で感光体11と軸方向を揃えて回転する現像ロール14Bとを有している。現像ロール14Bは、モータ(図示省略)により回転駆動される。また、現像ロール14Bの外周面は、感光体11の外周面と接触している。これにより、現像器14は、プリントヘッド20の光照射により形成された感光体11の潜像をトナーTで現像(顕在化)させ、トナー画像を形成する。
【0021】
転写ロール16は、感光体11の軸方向に沿った回転軸(図示省略)を有しており、転写ロール16の外周面は、感光体11の外周面に接触している。また、転写ロール16の回転軸には、電源(図示省略)から、トナーTの極性とは逆極性の電圧が印加されている。これにより、転写ロール16は、感光体11の外周面のトナー画像を感光体11と転写ロール16との電位差により記録用紙P上に転写させる。なお、記録用紙Pのトナー画像は、定着装置(図示省略)により記録用紙P上に定着される。
【0022】
クリーニングブレード18は、感光体11の外周面に先端が接触しており、トナー画像転写後の感光体11の外周面に残留したトナーTや紙粉などを掻き取る。
【0023】
<プリントヘッド>
次に、プリントヘッド20の詳細について説明する。
【0024】
図2に示すように、プリントヘッド20は、基板の一例としてのプリント配線基板24と、光学部材の一例としてのレンズアレイ26とを有している。また、プリントヘッド20は、プリント配線基板24及びレンズアレイ26が取り付けられる筐体の一例としてのハウジング28を有している。
【0025】
なお、本実施形態では、感光体11(
図1参照)の軸方向に沿った方向をY方向、Y方向と直交しハウジング28にプリント配線基板24及びレンズアレイ26を挿入する方向をZ方向、Y方向及びZ方向と直交する方向をX方向とする。また、X方向、Y方向、及びZ方向において、一方側と他方側を区別する必要がある場合は、一方側にプラス(+)、他方側にマイナス(−)を付して区別する。
【0026】
(プリント配線基板)
図2に示すように、プリント配線基板24は、X方向を短手方向、Y方向を長手方向、Z方向を厚み方向とする長方形状に形成されている。プリント配線基板24の+Z側の面には、発光素子の一例としてのLED(Light Emitting Diode)アレイ22が実装されている。LEDアレイ22は、複数(一例として128個)の発光ダイオード(LED)が直線状に設けられた既述のLEDアレイ22が、平面視で千鳥状に実装されている。
【0027】
また、プリント配線基板24の−Z方向側の面には、LEDアレイ22の発光を制御する電子部品23(
図5(B)参照)が実装されている。プリント配線基板24のX方向の幅をW1とし、Y方向の幅をW2とする。
【0028】
さらに、プリント配線基板24は、後述するハウジング28の貫通孔30の−Z側(他方側)を覆ってハウジング28に固定されている。そして、プリント配線基板24の後述する周縁の一部とハウジング28との隙間が、第2封止剤F2(
図5(B)参照)で封止されている。本実施形態では、第2封止剤F2の一例として、シリコン樹脂系の封止剤を用いている。
【0029】
加えて、プリント配線基板24とハウジング28との間には、気体の一例としての空気の通過を許容する通気部40(
図7(B)及び
図9(B)参照)が形成されている。通気部40の詳細については後述する。なお、本実施形態では、各部品を実装した後のプリント配線基板24には、通気可能な孔が形成されていない。
【0030】
(レンズアレイ)
図2に示すように、レンズアレイ26は、X方向を短手方向、Y方向を長手方向、Z方向を高さ方向として、直方体状に形成されている。また、レンズアレイ26は、後述するハウジング28の貫通孔30の+Z側(一方側)に挿入されて該ハウジング28に固定され、該ハウジング28との隙間が第1封止剤F1(
図5(B)参照)で封止されている。なお、本実施形態では、第1封止剤F1の一例として、シリコン樹脂系の封止剤を用いている。即ち、本実施形態では、一例として、第1封止剤F1と第2封止剤F2が同じとなっている。
【0031】
レンズアレイ26には、各々のLEDアレイ22の発光点(図示省略)から出射された光が各々透過する複数個のロッドレンズ27が千鳥状に配置されている。これにより、画像形成装置10(
図1参照)では、LEDアレイ22とロッドレンズ27とが対向した状態で、LEDアレイ22の発光点から出射されてロッドレンズ27を透過した光が、感光体11(
図1参照)の外周面で結像されるようになっている。
【0032】
なお、
図2では、ロッドレンズ27を明確に示すために、実物のロッドレンズ27(
図3参照)に対して数を減らして示している。即ち、実際のロッドレンズ27は、
図3に示すように、
図2のロッドレンズ27よりも多く設けられている。ここで、
図2に示すように、レンズアレイ26のX方向の幅をW3(<W1)とする。
【0033】
(ハウジング)
ハウジング28は、樹脂材料(一例として液晶ポリマー)で形成された樹脂製となっている。また、ハウジング28は、
図2に示すように、外形がY方向(一方向の一例)に延びるほぼ直方体形状とされている。さらに、ハウジング28の+Y側の端部には、+Y側へ突出した直方体状の突出部35が形成されている。また、ハウジング28の−Y側の端部には、−Y側へ突出した直方体状の突出部36が形成されている。
【0034】
図2に示すように、ハウジング28には、Y方向に延びると共にY方向と交差するZ方向に貫通された貫通孔30が形成されている。
【0035】
図5(A)に示すように、貫通孔30は、レンズアレイ26(
図2参照)が挿入される第1孔部30Aと、第1孔部30Aと内部が繋がった第2孔部30Bとを含んでいる。また、ハウジング28における第2孔部30Bの第1孔部30A側とは反対側には、第3孔部30Cが形成されている。第3孔部30Cは、第2孔部30Bと内部が繋がっており、プリント配線基板24(
図2参照)が挿入される。
【0036】
また、ハウジング28における第1孔部30Aの周縁を形成する部位が、レンズアレイ26(
図2参照)を保持するレンズ保持部28Aとなっている。さらに、ハウジング28における第3孔部30Cの周縁を形成する部位が、プリント配線基板24(
図2参照)を保持する基板保持部28Bとなっている。
【0037】
第1孔部30Aは、Y方向中央部でX方向の幅(間隔)がW4となっている。即ち、第1孔部30Aにおいて、X方向で対向する内面28Cと内面28DとのY方向中央部での間隔がW4となっている。なお、幅W4は、レンズアレイ26(
図2参照)のX方向の幅W3(
図2参照)よりも短くなっている。これは、ハウジング28が樹脂製で且つY方向に長く、Y方向中央部で内面28Cと内面28Dとが近づく方向に撓ませているためである。
【0038】
内面28Cは、−X方向側に配置され、内面28Dは、+X方向側に配置されている。そして、第1孔部30Aの−Z方向側に連続して第2孔部30Bが形成されている。また、第1孔部30Aの−Z方向端部には、X方向に沿って内側に突出した一対の突出部29Aが形成されている。一対の突出部29Aは、+Z方向側が平坦となっており、第1孔部30A内に挿入されたレンズアレイ26(
図2参照)を支持するようになっている。
【0039】
第2孔部30Bの+Z方向側の一部は、−Z方向に向けて、X方向の内面の間隔が徐々に拡大されている。そして、第2孔部30Bの−Z方向端部に連続して、第3孔部30Cが形成されている。なお、第2孔部30Bの−Z方向側におけるハウジング28の内面の幅(間隔)はW5(>W4)となっている。
【0040】
図9(A)に示すように、第1孔部30Aが上側となるようにハウジング28が配置された状態で、第2孔部30BのY方向端部の周縁には、第1孔部30Aの底部及び第3孔部30Cの天井部となる周縁部31が形成されている。また、
図9(B)に示すように、周縁部31の上面は、レンズアレイ26の底面と対向配置され、周縁部31の下面は、プリント配線基板24の周縁部と対向配置されている。なお、周縁部31とレンズアレイ26は接触していてもよい。また、
図9(B)では、電子部品23(
図5(B)参照)の図示を省略している。
【0041】
図5(A)に示すように、第3孔部30Cは、+Z方向側でX方向の内面の幅(間隔)がW6(>W5)となっている。即ち、第3孔部30Cにおいて、X方向で対向する内面28Eと内面28Fとの間隔がW6となっている。なお、幅W6は、プリント配線基板24(
図2参照)のX方向の幅W1(
図2参照)よりも僅かに長くなっている。また、第3孔部30Cの−Z方向側では、プリント配線基板24を挿入しやすくするためにハウジング28の内面にテーパ面28Gが形成されており、この内面の幅(間隔)が、幅W6よりも広く(長く)なっている。
【0042】
第3孔部30Cの+Z方向端部には、(W6−W5)/2に相当する大きさの幅でX方向両側に段部29Bが形成されている。段部29Bは、−Z側が平坦となっている。これにより、第3孔部30C内に挿入されたプリント配線基板24(
図2参照)が、段部29Bと接触して位置決めされるようになっている。
【0043】
図3に示すように、第1孔部30Aの+Y側の端部及び−Y側の端部は、X方向に拡幅されており、X方向で対向する内面の間隔がW7となっている。幅W7の大きさは、一例として、幅W4(
図5(A)参照)の大きさよりも大きく、幅W6(
図5(A)参照)の大きさよりも小さくなっている。この第1孔部30Aの拡幅された部位(拡幅部30Dと称する)には、ハウジング28とレンズアレイ26との隙間を封止する既述の第1封止剤F1(
図5(B)参照)が充填されるようになっている。
【0044】
また、レンズ保持部28Aには、接着剤S(
図10参照)が充填される充填部34が形成されている。接着剤Sは、レンズアレイ26をレンズ保持部28Aに固定する。充填部34は、Y方向に見た断面形状がテーパ状とされている。また、充填部34は、一例として、レンズ保持部28Aの+X側でY方向に間隔をあけて4箇所、レンズ保持部28Aの−X側でY方向に間隔をあけて4箇所形成されている。
【0045】
ここで、
図5(B)に示すように、ハウジング28にレンズアレイ26及びプリント配線基板24が取り付けられた状態では、レンズアレイ26とプリント配線基板24のLEDアレイ22とが対向するようになっている。
【0046】
図4には、ハウジング28を−Z側から見た状態が示されている。第2孔部30Bの−Z側は、X方向に沿った幅W5(<W1)の短辺32A及び短辺32Cと、Y方向に沿った幅W8の長辺32B及び長辺32Dとを有する長方形状に形成されている。即ち、短辺32A及び短辺32Cは、第2孔部30B(貫通孔30)のY方向の端部である。
【0047】
また、画像形成装置10(
図1参照)において、画像形成可能な記録用紙PのうちY方向の幅が最大となるものを記録用紙PAとする。そして、記録用紙PAのY方向の最大通紙幅をWPとすると、WP<W8となっている。ここで、短辺32Aから記録用紙Pの−Y側の端までの距離をΔW、短辺32Cから記録用紙Pの+Y側の端までの距離をΔWとすると、W8=WP+2×ΔWとなっている。
【0048】
〔通気部〕
次に、通気部40について説明する。
【0049】
図9(B)に示すように、通気部40は、一例として、プリント配線基板24の周縁の他の一部(既述の第2封止剤F2(
図5(B)参照)で封止されていない部位)と、ハウジング28(周縁部31)との間に形成されている。また、通気部40のZ方向の隙間の大きさは、空気が流通可能な(空気の通過を許容する)大きさで且つトナーTの粒子の直径(体積平均粒径)以下となっている。本実施形態では、一例として、トナーT(
図1参照)の粒子の体積平均粒径が6[μm]、周縁部31の表面粗さ及びプリント配線基板24の表面粗さが3[μm]程度となっている。そして、ハウジング28にプリント配線基板24を押し付け、密着させた状態で固定することにより、通気部40のZ方向の隙間が6[μm]以下となっている。なお、
図8及び
図9(B)では、通気部40のZ方向の隙間を実際よりも拡大して示している。
【0050】
さらに、
図7(B)に示すように、本実施形態では、通気部40が、第2孔部30Bの短辺32A側と第2孔部30Bの短辺32C側とに位置している。即ち、本実施形態では、プリントヘッド20において、通気部40が2箇所形成されている。なお、
図7(A)及び
図7(B)では、プリントヘッド20について、Y方向の幅に対するX方向の幅の比を実際よりも拡大して示している。
【0051】
図7(A)に示すように、ハウジング28は、第2孔部30Bの短辺32C側でプリント配線基板24に覆われる第1幅WAが、第2孔部30Bの長辺32B、長辺32D側でプリント配線基板24に覆われる第2幅WC、第2幅WD以上となっている。また、ハウジング28は、短辺32A側でプリント配線基板24に覆われる第1幅WBが、第2幅WC、第2幅WD以上となっている。なお、本実施形態では、一例として、WA=WB、WC=WDとなっている。
【0052】
具体的には、第1幅WAは、Y方向における短辺32Cからプリント配線基板24の+Y側の端面までの距離であり、且つY方向における短辺32Aからプリント配線基板24の−Y側の端面までの距離である。第1幅WA及び第1幅WBを既述の幅W2、幅W8を用いて表すと、第1幅WA=第1幅WB=(W2−W8)/2である。なお、本実施形態ではWA=WBとしたが、短辺32C側の第1幅と短辺32A側の第1幅とが異なる大きさであってもよい。
【0053】
第2幅WCは、X方向における長辺32Bからプリント配線基板24の+X側の端面までの距離である。また、第2幅WDは、X方向における長辺32Dからプリント配線基板24の−X側の端面までの距離である。第2幅WC及び第2幅WDを既述の幅W1、幅W5を用いて表すと、第2幅WC=第2幅WD=(W1−W5)/2である。
【0054】
プリント配線基板24がハウジング28の第3孔部30C内に収納されるので、第1幅WA及び第1幅WBは、Y方向における短辺32A、短辺32Cから基板保持部28Bの+Y側内面、−Y側内面までの幅である第3幅WE、第3幅WF以下で設定される。即ち、本実施形態では、WC(=WD)<WA(=WB)≦WE(=WF)となっている。第2幅WCと第2幅WDが異なる大きさの場合は、いずれか大きい方の第2幅を基準として、第1幅WA及び第1幅WBを設定すればよい。
【0055】
[作用]
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0056】
図6(A)、(B)に示すように、ハウジング28が第1孔部30Aを上側にした状態で、レンズアレイ26が第1孔部30A内に挿入される。そして、接着剤Sが充填部34(
図2及び
図3参照)に充填されることで、ハウジング28とレンズアレイ26とに跨って接着剤Sが塗布される。なお、接着剤Sは、一例として、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型アクリル系接着剤である。そして、レンズアレイ26の位置調整後にUV照射装置(図示省略)を用いてUV照射が行われる。これにより、接着剤Sが硬化され、ハウジング28とレンズアレイ26とが接着される。
【0057】
続いて、
図6(C)、(D)に示すように、ハウジング28が第3孔部30Cを上側にした状態で、プリント配線基板24が、レンズアレイ26とLEDアレイ22とが対向するように、第3孔部30C内に挿入される。そして、プリント配線基板24が基板保持部28Bにより挟まれる。この状態で、ハウジング28とプリント配線基板24とに跨って、既述の接着剤Sが部分的に(所定の間隔で)塗布される。
【0058】
具体的には、
図7(A)に示すように、一例として、接着剤Sは、プリント配線基板24の+X側の端部と基板保持部28B+X側の内面とに跨って、Y方向に等間隔で10箇所塗布される。また、接着剤Sは、プリント配線基板24の−X側の端部と基板保持部28B−X側の内面とに跨って、Y方向に等間隔で10箇所塗布される。
【0059】
続いて、プリント配線基板24の位置調整を行った後、基板保持部28Bとプリント配線基板24とに跨って塗布した接着剤Sに対して、UV照射装置(図示省略)を用いてUV照射し、接着剤Sを硬化させる。これにより、基板保持部28B(ハウジング28)とプリント配線基板24とが接着される。このとき、ハウジング28の周縁部31と、プリント配線基板24のY方向端部との間には、所定の隙間ができるためのスペーサを挟むことにより隙間が形成されている。
【0060】
続いて、
図7(B)に示すように、プリント配線基板24の周縁の一部(X方向の両端部で且つY方向全体に亘る部位)と基板保持部28Bとに跨って、接着剤Sを覆うように第2封止剤F2が塗布される。これにより、プリント配線基板24のX方向の両端部と基板保持部28Bとの間の隙間が封止される。このとき、
図8に示すように、プリント配線基板24のY方向両端部とハウジング28の周縁部31との間には、第2封止剤F2で封止されていない通気部40が形成される。
【0061】
第2封止剤F2の塗布後、封止剤表面を数分間固化させた後、ハウジング28の上下が反転され、ハウジング28は、レンズアレイ26を上側にした状態で置台(図示省略)上に載せられる。そして、
図10に示すように、接着剤Sを覆うようにして、レンズアレイ26のX方向両側面及びY方向両側面とハウジング28の上面とに跨って、第1封止剤F1が塗布される。これにより、レンズアレイ26とハウジング28との隙間が封止される。第1封止剤F1は、拡幅部30D内にも塗布(充填)される。そして、プリントヘッド20が出来上がる。
【0062】
第1封止剤F1及び第2封止剤F2は、既述のようにシリコン樹脂系の封止剤であり、固化する過程でガスが発生する。ここで、比較例として、プリント配線基板24の周縁全体を第2封止剤F2で封止した場合は、第2孔部30B(
図5(B)参照)内に放出されたガスが流出する場所が無い。このため、この比較例では、第2孔部30B(ハウジング28)内の圧力(内圧)が高まり、第1封止剤F1及び第2封止剤F2の固化していない部分が膨張して封止不良が生じることがある。
【0063】
一方、本実施形態のプリントヘッド20では、
図9(B)に示すように、第1封止剤F1及び第2封止剤F2が固化する過程でガスGが発生しても、通気部40からガスGの一部が流出する。このため、プリントヘッド20では、第2孔部30B内の圧力(内圧)の増加が抑制される。そして、プリントヘッド20では、第1封止剤F1及び第2封止剤F2の固化していない部分が膨張することが抑制されるので封止不良(例えば、膨張)が抑制される。
【0064】
なお、プリントヘッド20では、
図7(B)に示すように、通気部40が短辺32A側及び短辺32C側に位置している。そして、
図4に示すように、短辺32A及び短辺32Cは、記録用紙P(PA)の最大通紙幅WPよりもY方向外側に位置している。即ち、プリントヘッド20では、
図9(B)に示すように、通気部40が、記録用紙Pの最大通紙幅WPよりもY方向外側(二点鎖線PTよりもY方向外側)に位置している。
【0065】
図1に示すように、画像形成装置10において、トナーTの転写後の感光体11上に記録用紙Pの紙粉K及びトナーTが残留した場合、感光体11の回転により、紙粉K及びトナーTの一部がプリントヘッド20との対向位置まで搬送される場合がある。この場合、プリントヘッド20との対向位置まで搬送された紙粉K及びトナーTの一部が感光体11から離脱し、プリントヘッド20のプリント配線基板24(
図2参照)側へ浮遊する可能性がある。
【0066】
ここで、画像形成装置10では、
図9(B)に示す通気部40のZ方向の隙間の大きさが、トナーT(
図1参照)の粒子の直径以下であるので、プリントヘッド20のハウジング28内へトナーTが侵入しにくい。これにより、画像形成装置10では、ハウジング28(第2孔部30B)内へのトナーTの侵入に起因する画像不良(例えば、LEDアレイ22から出射された光の一部をトナーTが遮ることによる画像欠陥)が抑制される。
【0067】
また、プリントヘッド20では、
図9(B)に示すように、記録用紙P(
図1参照)が通過しない領域に通気部40が設けられている。通気部40からLEDアレイ22の光の有効領域(図示省略)までの距離は、記録用紙Pが通過する領域に通気部40がある場合に比べて長くなりトナーTが有効領域に到達しにくい。
【0068】
さらに、プリントヘッド20では、
図7(A)に示すように、ハウジング28について、第1幅WA、WBが第2幅WC、WDよりも広い。このため、長辺32B側及び長辺32D側に通気部40を設けた場合に比べて、異物が第2孔部30B(
図9(B)参照)に侵入するまでの距離が長くなる。これにより、プリントヘッド20では、通気部40からハウジング28内への異物の侵入が抑制される。
【0069】
即ち、プリントヘッド20では、通気部40に侵入しようとする紙粉KやトナーTなどの異物が少なく、また、通気部40に紙粉KやトナーTが侵入しても、LEDアレイ22の光の有効領域までは到達しにくい。これにより、プリントヘッド20では、発光素子から出射した光が異物で遮断されることが抑制される。
【0070】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【0071】
ハウジング28の貫通孔30は、第1孔部30A、第2孔部30B、及び第3孔部30Cのように3段となっているものに限らず、2段あるいは4段以上の複数段となっていてもよい。また、貫通孔30は、1段の貫通孔であってもよい。さらに、ハウジング28は、第1封止剤F1を溜める拡幅部30Dや接着剤Sを溜める充填部34が形成されていないものであってもよい。加えて、ハウジング28は、紙粉KやトナーTなどの異物の侵入がプリントヘッド20からの光Lに影響しない場合は、第1幅WA、WBが第2幅WC、WDより狭くてもよい。
【0072】
第1封止剤F1及び第2封止剤F2は、シリコン樹脂系の封止剤に限らず、エポキシ樹脂系の封止剤や、他の材料の封止剤であってもよい。また、第1封止剤F1と第2封止剤F2は、実施形態のように同じ材料となっていなくてもよく、異なる材料のものを用いてもよい。
【0073】
通気部40は、プリント配線基板24のY方向両端部になくてもよく、Y方向の一端部に形成されていてもよい。また、紙粉KやトナーTなどの異物の侵入がプリントヘッド20からの光Lに影響しない場合は、通気部40が長辺32B、32D側に形成されていてもよい。さらに、通気部40の開口(流路断面)形状は、長方形状に限らず、楕円形や他の多角形状であってもよい。
【0074】
プリントヘッド20の製造工程は、ハウジング28に対して、プリント配線基板24の接着工程をレンズアレイ26の接着工程よりも先に行ってよい。また、レンズアレイ26とハウジング28との隙間への第1封止剤F1の塗布工程は、プリント配線基板24とハウジング28との隙間への第2封止剤F2の塗布工程よりも先に行ってよい。