JP2012061666A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、レンズホルダと、ＬＥＤアレイが搭載されてレンズホルダに支持された基板と、ＬＥＤアレイに対向してレンズホルダに支持され、ＬＥＤアレイから放射される光を収束させるロッドレンズアレイ等を備えた露光装置は、高温環境に放置した場合、感光体ドラム方向へのロッドレンズアレイの反り変化や、レンズホルダとロッドレンズアレイ間の接着剥がれが起きる場合があった。
【解決手段】発光素子から放射される光を収束させるレンズアレイ２と、レンズアレイ２を支持するレンズホルダ１と、レンズホルダ１にレンズアレイ２を接着する接着剤３４とを有するＬＥＤヘッド１５において、接着剤３４の、伸び率を４０％から８０％までの範囲とし、硬度（ショア−Ｄ）を４０から９０まで範囲とする。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置、及び画像形成装置に採用されるＬＥＤヘッド等の露光装置に関する。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置において、例えば、プリンタで用いられている例えばＬＥＤヘッド等の露光装置は、帯電された感光体ドラムに対して光を照射して露光し、静電潜像を形成するものである。従来の露光装置は、例えば、レンズホルダと、ＬＥＤアレイが搭載されてレンズホルダに支持された基板と、ＬＥＤアレイに対向してレンズホルダに支持され、ＬＥＤアレイから放射される光を収束させるロッドレンズアレイ等を備えている。そして、基板に搭載されたＬＥＤアレイから放射された光が、ロッドレンズアレイを通過して収束され、そのロッドレンズアレイの結像位置に配設された感光体ドラムを露光することにより、静電潜像を形成する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ロッドレンズアレイをレンズホルダに固定する際には、ロッドレンズアレイを、高精度の真直性を保持した状態で固定する必要があるため、ロッドレンズアレイを、高い真直度のロッドレンズアレイ当接面を持つ治具を使って矯正しながら、短時間で接着可能な接着剤（例えば、ＵＶ接着剤）を使用して、レンズホルダに固着している。

特開２０１０−６４４２６号公報（第３，６頁、図１）

しかしながら、上記したような構成の露光装置は、高温環境に放置した場合、感光体ドラム方向へのロッドレンズアレイの反り変化や、レンズホルダとロッドレンズアレイ間の接着剥がれが起きる場合があった。これにより、感光体ドラムに対する光の結像状態が変化して良好な静電潜像が得られないため、印字品質の低下を招くことがあった。

本発明による露光装置は、
発光素子から放射される光を収束させる光学系部材と、前記光学系部材を支持する光学系支持部と、前記光学系支持部に前記光学系部材を固定するための固定部材とを有する露光装置において、
前記固定部材の、伸び率が４０％から８０％までの範囲、硬度（ショア−Ｄ）が４０から９０まで範囲であることを特徴とする。

本発明による別の露光装置は、
発光素子から放射される光を収束させる光学系部材と、前記光学系部材を支持する光学系支持部と、前記光学系支持部に前記光学系部材を固定するための固定部材とを有する露光装置において、
前記光学系支持部は、前記光学系部材の両端部近傍にそれぞれ対応して配置されて長手方向に摺動可能な摺動部を保持し、前記光学系部材の前記両端部近傍は前記固定部材によって前記摺動部に固定され、前記光学系部材の中央部近傍は前記固定部材によって前記光学系支持部本体に固定されていることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、環境温度が変化した場合にも、感光体ドラムに対する光の結像状態を良好に保つことができる。

本発明による露光装置としてＬＥＤヘッドを備えた画像形成装置の実施の形態１の要部構成を概略的に示す要部構成図である。 実施の形態１のＬＥＤヘッドの要部構成を、感光体ドラムと共にＸ軸マイナス側からみた要部構成図である。 実施の形態１のＬＥＤヘッドの要部構成を、感光体ドラムと共にＹ軸プラス側からみた要部構成図である。 レンズアレイ接着治具を用いて、レンズホルダにレンズアレイを固定する手順を説明するための参照図である。 実施の形態１において、接着剤による接着箇所を示すため、ＬＥＤヘッドを下方からみた概略構成図である。 レンズアレイを上方からみた概略構成図である。 実施の形態１において、伸び率と硬度（ショア−Ｄ）の異なる接着剤によってレンズホルダとレンズアレイとを接着した複数の試験試料に対して行った接着剤評価試験での反り変化量の評価結果を記した相関関係図である。 （ａ）は、本発明に基づく実施の形態２のＬＥＤヘッドの要部構成を下方からみた概略構成図であり、（ｂ）はその左端部周辺の部分拡大図であり、（ｃ）はその右端部周辺の部分拡大図である。 図８（ａ）に示すクランプ部を通るＦ−Ｆ線で切るＬＥＤヘッドの要部断面を示す要部断面図である。 実施の形態２において、ＬＥＤヘッドを高温環境下に放置した際の挙動を説明するための動作説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明による露光装置としてＬＥＤヘッドを備えた画像形成装置の実施の形態１の要部構成を概略的に示す要部構成図である。

画像形成装置１１は、例えば、電子写真カラープリンタとしての構成を備え、４つの独立した画像形成部を構成する画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に画像形成ユニット１２と称す場合がある）が記録媒体としての用紙の挿入側から排出側に沿って配設されている。画像形成ユニット１２Ｋはブラック（Ｋ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｙはイエロー（Ｙ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｍはマゼンタ（Ｍ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｃはシアン（Ｃ）の画像を形成する。なお、記録媒体として、用紙の他に、ＯＨＰ用紙、封筒、複写紙、特殊紙等を使用することができる。

各画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃには、像担持体としての感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に感光体ドラム１３と称す場合がある）と、対応する感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの表面を一様に、且つ、均一に帯電させる帯電器としての帯電ローラ１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に帯電ローラ１４と称す場合がある）と、対応する感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの表面に形成された静電潜像に図示しない現像剤（例えば、トナー）を付着させ、可視像である各色のトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラ１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に現像ローラ１６と称す場合がある）と、対応する現像ローラ１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃに圧接させて現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にトナー供給ローラ１８と称す場合がある）とが配設されている。

各トナー供給ローラ１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、対応するトナーカートリッジ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にトナーカートリッジ２０と称す場合がある）から供給された各色のトナーを対応する現像ローラ１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃに供給するローラである。各現像ローラ１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃには、それぞれ対応する現像ブレード１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に現像ブレード１９と称す場合がある）が圧接されている。現像ブレード１９は、現像ローラ１６上において、トナー供給ローラ１８から供給されたトナーを薄層化するものである。

各画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃにおける、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの上方には、それぞれ対応する露光装置としてのＬＥＤヘッド１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にＬＥＤヘッド１５と称す場合がある）が、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃと対向する位置に配設されている。各ＬＥＤヘッド１５は、対応する色の画像データに従って、感光体ドラム１３を露光し、静電潜像を形成する装置である。

尚、４つのＬＥＤヘッド１５の内部は同じ構成であり、各ＬＥＤヘッド１５は、後述する図２及び、図３に示すように、複数個の発光素子を持つＬＥＤアレイチップ５、ＬＥＤアレイチップ５を搭載した基板６、ＬＥＤアレイチップ５から放射される光を収束させる光学系部材としてのレンズアレイ２、基板６とレンズアレイ２を支持する光学系支持部としてのレンズホルダ１、及び基板６をレンズホルダ１内部の基板当接面４に押し付けるための押圧材であるベース７で構成されている。

４つの画像形成ユニット１２の各感光体ドラム１３の下方には、転写ユニット２１が配設されている。転写ユニット２１は、転写装置としての転写ローラ１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に転写ローラ１７と称す場合がある）と、図１中の矢印Ａ方向へ走行自在に配設された搬送部材としての搬送ベルト２６を備えている。各転写ローラ１７は、搬送ベルト２６を介してそれぞれ対応する感光体ドラム１３に対向して配置され、用紙をトナーと逆の極性に帯電させ、対応する感光体ドラム１３に形成された各色のトナー像を順次用紙に重ねて転写する。

尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、印刷媒体が各画像形成ユニット１２を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、各感光体ドラム１３の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１１を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。

画像形成装置１１の下部には、搬送ベルト２６に用紙を供給するための給紙機構が配設されている。給紙機構は、ホッピングローラ２２、レジストローラ対２３、媒体収容部としての用紙収容カセット２４、及びこの用紙収容カセット２４内の用紙の色を測色する用紙色測色部２５等を備えている。

更に、搬送ベルト２６の排出側には、定着器２８が設けられている。定着器２８は、加熱ローラ及びバックアップローラを有し、用紙上に転写されたトナーを加圧、加熱することによって定着させる装置であり、この排出側に、図示しない排出ローラ、ピンチローラ、及び用紙スタッカ部２９等が設けられている。

以上のように構成された画像形成装置１１における印刷動作について、簡単に説明する。先ず、用紙収容カセット２４内の用紙は、ホッピングローラ２２によって繰り出され、レジストローラ２３へ送られて斜行が矯正され、続いてレジストローラ２３から搬送ベルト２６に送られ、この搬送ベルト２６の走行に伴って、画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃへと順次搬送される。

一方、各画像形成ユニット１２において、感光体ドラム１３の表面は、帯電ローラ１４によって帯電された後、対応するＬＥＤヘッド１５によって露光され、この露光によって表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分には、現像ローラ１６上で薄層化されたトナーが静電的に付着されて対応する色のトナー像が形成される。各感光体ドラム１３に形成されたトナー像は、対応する転写ローラ１７によって用紙に順次重ねて転写され、用紙上にカラーのトナー像を形成する。転写後に、各感光体ドラム１３上に残留したトナーは、それぞれ図示しないクリーニング装置によって除去される。

カラーのトナー像が形成された用紙は、定着器２８に送られる。この定着器２８において、カラーのトナー像が用紙に定着され、カラー画像が形成される。カラー像が形成された用紙は、図示しない排出ローラ及びピンチローラに挟持され、用紙スタッカ部２９へ排出される。以上のような過程を経て、カラー画像が用紙上に形成される。

図２は、本発明に基づく実施の形態１のＬＥＤヘッド１５の要部構成を、感光体ドラム１３と共にＸ軸マイナス側からみた要部構成図であり、図３は、同じくＹ軸プラス側からみた要部構成図である。また、図２は、主に図３のＥ−Ｅ断面部の構成を示し、図３は、主に図２のＤ−Ｄ断面部の構成を示す。これらの図を参照しながらＬＥＤヘッド１５について更に説明する。尚、４つのＬＥＤヘッド１５は、同じ構成を有し、それぞれが対応する各感光体ドラム１３との位置関係も同じであるため、ここではブラック（Ｋ）のＬＥＤヘッド１５Ｋを例にして説明する。

図２、図３に示すように、ＬＥＤヘッド１５Ｋは、感光体ドラム１３Ｋに対向して配置されている。このＬＥＤヘッド１５Ｋは、長手方向（ここではＹ軸方向）に形成されて両端が閉塞された溝状部を有する光学系支持部としてのレンズホルダ１を有し、このレンズホルダ１の中央部には、レンズアレイ２を搭載するための開口部３が、長手方向に沿って形成されている。

また、直線状に複数の発光素子としてのＬＥＤを配列したＬＥＤアレイチップ５を実装した基板６は、ＬＥＤアレイチップ５がＬＥＤヘッド１５Ｋの長手方向に沿うように配置され、レンズホルダ１内の同方向全域に形成された基板当接面４（図３）に、短手方向の両縁が当接した状態で支持されており、基板６を基板当接面４に押し付けるための押圧材であるベース７により、固定されている。

このベース７は、基板６の対向面略全域を覆う平板状部材であり、短手方向の両端部には、長手方向の複数個所で、対向する位置にコ字状の切欠き部７ａが形成され、この切欠き部７ａには、図示しない付勢部材及び規制部材によってそれぞれ突き出る方向に付勢された状態で、図３に示すように、ベース７の両側から突き出る位置に規制されたフック７ｂが配設されている。一方、レンズホルダ１の切欠き部７ａに対向する位置には、フック７ｂが嵌入する係合溝１ａが形成されている。従って、ベース７を装着する際には、フック７ｂのテーパ部がレンズホルダ１の溝にかかる位置で上方からに嵌め込むように押し下げる。この時ベース７は、そのフック７ｂが、付勢に抗して内方に引っ込んで、レンズホルダ１の内側面と摺動しながら下方に移動し、やがて基板６に当接してこれを下方に押圧する位置でフック７ｂが係合溝１ａに内に嵌入し、図３に示すようにレンズホルダ１に固定される。レンズアレイ２は、後述するように、レンズホルダ１の開口部３の所定の位置に配置され、複数個所で固定部材としての接着剤３４によってレンズホルダ１に固着される。

ここで、ＬＥＤアレイチップ５から出光する光を、対応する感光体ドラム１３Ｋ上に正確に光を結像させるには、ＬＥＤアレイチップ５からレンズアレイ２の入射端面までの距離Ｌｏと、レンズアレイ２の出射端面から光を結像させる感光体ドラム１３Ｋの表面までの距離Ｌｉとを等しく（Ｌｏ＝Ｌｉ）する必要がある。

このため、先ずＬＥＤヘッド１５の長手方向（ここではＹ軸方向）において、レンズアレイ２は、その全域にわたってＬＥＤアレイチップ５との距離Ｌｏがバラツキなく高精度の真直度を保った状態でレンズホルダ１に固定される。その固定方法については、後で説明する。

一方、レンズアレイ２の出射端面から光を結像させる感光体ドラム１３Ｋの表面までの距離Ｌｉは、調整機構としての偏心カム機構によって調整可能に構成されている。即ち、レンズホルダ１の長手方向の両端部付近には、調整機構としての偏心カム機構が配設され、この偏心カム８、９と、感光体ドラム１３Ｋの表面上に配設されたスペーサ３０，３１とが当接させられる。この偏心カム機構を使用することで、レンズアレイ２の出射端面から、光を結像させる感光体ドラム１３Ｋの表面までの距離Ｌｉを調整する。

このため、ベース７の両端部付近には、画像形成装置1本体或いは画像形成ユニット１２Ｋ本体の所定箇所（図示せず）との間に、付勢部材として一対のコイルバネ３２，３３が配設され、このコイルバネ３２，３３が、図２に示すように、ＬＥＤヘッド１５Ｋを、感光体ドラム１３Ｋの方向に向けて付勢し、スペーサ３０，３１の当接面に、回転角が調整された偏心カム８、９を押し当て、レンズアレイ２の出射端面から、光を結像させる感光体ドラム１３Ｋの表面までの距離Ｌｉを一定に保つ。尚、偏心カム８，９は、その回転角によって、回転角を調整可能に保持するレンズホルダ１と、偏心カム８，９がそれぞれ当接するスペーサ３０，３１の各当接面との距離を可変するものであるが、ここでは、その詳細な説明は省略する。

次に、ＬＥＤヘッド１５の長手方向（ここではＹ軸方向）において、レンズアレイ２を、その全域にわたってＬＥＤアレイチップ５との距離Ｌｏがバラツキなく高精度の真直度を保った状態で、レンズホルダ１に固定する方法について、以下に説明する。

レンズアレイ２をレンズホルダ１に固定する際には、レンズアレイ接着治具２００を用いる。図４は、レンズアレイ接着治具２００を用いて、レンズホルダ１にレンズアレイ２を固定する手順を説明するための参照図であり、レンズホルダ１の長手方向の、偏心カム９を備える一端側を部分拡大した図である。

同図に示すように、レンズアレイ接着治具２００は、上下を逆にしたレンズホルダ１の長手方向両端部に形成された基板当接面４を載置する基準面２００ａと、レンズホルダ１に取り付けるレンズアレイ２の基板５（図３）に対向する側の面を載置するレンズアレイ当接面２００ｂを備えている。レンズアレイ当接面２００ｂは、基準面２００ａに対して所定の高さ（例えば（距離Ｌｏ＋ＬＥＤアレイチップ５の厚さ））に形成され、載置されるレンズアレイ２の真直度を出すため、その長手方向（図４ではＹ軸方向）において高精度の真直度が保たれている。尚、ここでのＬＥＤアレイチップ５の厚さとは、ＬＥＤアレイチップ５が基板６に取り付けられた際の、基板６の表面からＬＥＤアレイチップ５の出光面までの高さのことである。

従って、レンズホルダ１にレンズアレイ２を固定する際には、先ず基板６等がまだ装着されていないレンズホルダ１を、上下を逆にした状態で、その溝部にレンズアレイ接着治具２００を収めるように被せ、図４に示すように、両側において基準面２００ａに基板当接面４が当接するように位置決めして載置する。次に固定するレンズアレイ２を開口部３（図３参照）に嵌入させてレンズアレイ当接面２００ｂに載置し、更に高精度の真直度を出すために密着させた、矯正・保持した状態で、硬化時間の短い接着剤３４（ここではＵＶ接着剤）を使用してレンズホルダ１とレンズアレイ２とを接着して固定する。

図５は、接着剤３４による接着箇所を示すため、ＬＥＤヘッド１５Ｋを下方からみた概略構成図である。

接着剤３４による接着は、図３に示すように、レンズホルダ１の開口部３の下方端部とレンズアレイ２間であって、図５に示すように、レンズアレイ２の短手方向の両側の対向する位置で、且つ長手方向の両端部と中央部を含めた略等間隔に位置する７箇所（合計１４箇所）で行われる。その後、レンズアレイ２とレンズホルダ１の開口部３との間にある隙間から、光や異物がＬＥＤアレイチップ５上に流入しないようにするため、この隙間を封止材３５（例えば、シリコンゴム）により封止する。

ここで、図３，５に示す接着位置の設定理由について説明する。ここに示す接着位置は、図５に示すようにレンズアレイ２の両面を、ＵＶ接着剤でレンズホルダ１に接着したＬＥＤヘッド１５を、後述する高温放置試験した際に、レンズアレイレンズの真直度変化が少なくなる接着位置として、実験的に求めたものである。

まず、レンズアレイ２の反りによって最も変位の差が大きくなるレンズアレイ２の両端部と中央部を固定させるため、少なくともレンズアレイ２の両端部と中央部を接着位置とする。更に好ましくは、両端部と中央部で接着されたレンズアレイ２が高温環境下において発生する反りや変形によって、レンズアレイ２の中央部又は端部の何れかに集中して発生する接着剤への引き剥がし力を分散させるため、レンズアレイ２の中央部と端部との間を等間隔に接着固定するのがよい。更に、引き剥がし力を分散させるためには、レンズアレイ２の接着剤の固定間隔を４０ｍｍ以内とすることが好ましい。

以上の理由により、ここでは長さ２１９ｍｍのレンズアレイ２において、図５に示すように、中央部と両端部を接着箇所とし、さらに中央部と端部との間の接着箇所を２箇所とし、合計７箇所（両サイドで１４箇所）接着した。ここではレンズアレイ２の接着箇所を、両端部と中央部を基準としているが、中央部については中央部近傍であれば良い。また両端部に関しても両端部近傍であれば良く、特にレンズアレイ２の端部から少し内側に入った箇所で接着する方が、接着面が得られるため安定した接着力が得られる。例えばレンズアレイの端部から１０ｍｍ以内、中央部から±５ｍｍ以内で固定されていれば同様の効果が得られる。また、接着箇所はレンズアレイ２の反りによって生じる引き剥がし力を分散させるために、均等間隔とすることが好ましい。

上記した組み立て方法で高精度の真直度に矯正されたレンズアレイ２と、上記した偏心カム機構を備えたＬＥＤヘッド１５Ｋを用いて、距離Ｌｏと距離Ｌｉ（図３）とが等しくなるように設定した場合であっても、ＬＥＤヘッド１５Ｋを高温環境下に放置すると、レンズホルダ１とレンズアレイ２の熱膨張係数の差により、レンズホルダ１とレンズアレイ２の接着箇所に熱応力が発生し、これにより、高精度の真直度に矯正されたレンズアレイ２が、感光体ドラム１３Ｋ（図２）方向に対して反り変化を起こすことがある。このとき感光体ドラム１３Ｋの表面に対する光の結像位置がずれ、印字品質の低下を引き起こす。

ここで、レンズアレイ２の構造について説明する。図６は、レンズアレイ２を上方からみた概略構成図である。

同図に示すように、レンズアレイ２は、対向配置された、ガラス繊維エポキシ樹脂積層板である一対の側板４０と、一対の側板４０の間に複数配置されたレンズ４１を有する。分布屈折レンズである複数のレンズ４１は、図６に示すように２列に配置され、更に各列のレンズ４１が、長手方向（ここではＹ軸方向）において交互に位置するように配置されている。また、レンズ４１間の隙間、側板４０とレンズ４１間の隙間には、シリコン樹脂からなる接着剤を充填、硬化させることで形成されている。

レンズホルダ１と接着する、レンズアレイ２の側板４０の材料であるガラス繊維エポキシ樹脂積層板の一般的な熱膨張係数は、１２〜１４（１０^−６／℃）である。このレンズアレイ２の熱膨張係数と、レンズホルダ１の母材の熱膨張係数の差が大きいほど、レンズホルダ１とレンズアレイ２の接着箇所に発生する熱応力が大きくなり、高温環境下に放置した時、レンズアレイ２の反り変化や、レンズホルダ１とレンズアレイ２の接着剥がれが発生し易くなる。

また、画像形成装置１１において、良好な印刷結果を得るための、感光体ドラム１３Ｋ上に結ばれる光の結像の真直度の許容範囲は、６０μｍ以内である。例えば、レンズホルダ１に形成された基板当接面４の平面度のスペック上の許容範囲を３０μｍ、上記したようにレンズアレイ接着治具２００を使用して固定した時点のレンズアレイ２の真直度のスペック上の許容範囲を１０μｍとした場合、感光体ドラム１３Ｋ上に結ばれる光の結像の真直度は５０μｍの範囲でバラツクことになる。従って上記した条件下では、高温環境に放置した場合も含め、常に良好な印刷結果を得るために必要なレンズアレイ２の反り変化量の許容範囲は、１０μｍ以内であり、この反り変化量は小さいほどよい。

そこで、本実施の形態のＬＥＤヘッドでは、後述する所定の高温環境下においても、レンズアレイ２の反り変化量を１０μｍ以内に収めることができる特性の接着剤を選定し、接着剤３４として使用する。以下、接着剤３４の選定方法について説明する。

接着剤３４の選定のため、ＪＩＳ２号ダンベル試験法を用いて測定した伸び率（以下、単に伸び率と称す）と、ショア−Ｄ試験法を用いて測定した硬度（以下、硬度（ショア−Ｄ）と称す）に注目し、伸び率と硬度（ショア−Ｄ）の異なる接着剤によってレンズホルダ１とレンズアレイ２とを接着した試験試料を用意し、それぞれ高温環境下に放置して反り変化量を測定する接着剤評価試験を行った。

この接着剤評価試験で使用する接着剤の成分及び特性について説明する。ここで使用する接着剤は、紫外線硬化型のＵＶ接着剤であり、成分としてガラスフィラー等を充填したアクリレート系接着剤を使用した。硬度（ショア−Ｄ）及び伸び率については、ガラスフィラー等の充填量を調整することで変化させた。例えば、接着剤の硬度、粘度は、ガラスフィラー量を調整（多いほど硬度が上がり、粘度が低下する傾向）して制御し、接着剤の伸び率は、アクリル系母剤（アクリレートモノマー等）の成分を調整して制御した。

接着剤評価試験の主な試験条件は以下の通りである。
１）本評価試験で使用する接着剤は、硬化時間の短い、紫外線硬化型のＵＶ接着剤である。
２）本評価試験で使用するレンズアレイ２の側板の材料は、熱膨張係数が１２〜１４（１０^−６／℃）のガラス繊維エポキシ樹脂積層板である。
３）本評価試験で使用するレンズホルダ１は、レンズアレイ２の熱膨張係数に比較的近い、電気亜鉛めっき鋼板（熱膨張係数：１１．７（１０^−６／℃））を母材としたものである。
尚、レンズホルダ１とレンズアレイ２との熱膨張係数は略同程度であり、±２０％の範囲で設定されていればよい。
４）本評価試験で使用するレンズアレイ２の長さは、Ａ４サイズに対応した長さ、２１９ｍｍのものである。
５）高温環境での放置条件については、７０℃環境に９６時間放置という条件で、評価した。
６）反り変化量は、高温環境での放置前と放置後の状態を測定して算出した。
７）レンズホルダ１とレンズアレイ２と接着箇所は、図５で説明した箇所（合計１４箇所）とした。

図７は、伸び率と硬度（ショア−Ｄ）の異なる接着剤によってレンズホルダ１とレンズアレイ２とを接着した複数の試験試料に対して行った接着剤評価試験での反り変化量の評価結果を記した相関関係図である。反り変化量の評価は、図７の相関関係図に「◎」、「○」、「×」を用いて評価した。
「◎」は、（反り変化量）≦５μｍ であったことを示す。
「○」は、５μｍ＜（反り変化量）≦１０μｍ であったことを示す。
「×」は、反り変化量が１０μｍより大きいか、接着が剥がれた場合を示す。

図７の相関関係図を参照しながら、評価結果「×」となった要因について考察する。
（１）伸び率４０％未満の場合、
常温では、レンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際の、矯正したレンズアレイ２の真直度（＝レンズアレイ当接面２００ｂ（図４）の真直度）を維持できるが、高温放置時に、レンズアレイ２とレンズホルダ１間の接着が剥がれてしまう。
（２）伸び率８０％より大きい場合、
常温で、レンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際の、レンズアレイ２単体の反りが矯正できず、レンズアレイ２の真直度が保てない。即ちレンズアレイ２をレンズアレイ接着治具２００（図４）で矯正しても、接着によりこの矯正を維持できない。
（３）硬度（ショア−Ｄ）が９０より大きい場合、
常温では、レンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際の、矯正したレンズアレイ２の真直度（＝レンズアレイ当接面２００ｂ（図４）の真直度）を維持できるが、高温放置時に、レンズアレイ２とレンズホルダ１間の接着が剥がれてしまう。
（４）硬度（ショア−Ｄ）が４０未満の場合、
常温で、レンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際の、レンズアレイ２単体の反りが矯正できず、レンズアレイ２の真直度が保てない。即ちレンズアレイ２をレンズアレイ接着治具２００（図４）で矯正しても、接着によりこの矯正を維持できない。

従って、上記試料の評価結果は、接着剤の伸び率及び硬度によって以下の傾向を示す。即ち、接着剤が軟らかい（伸び率が大きい又は硬度（ショア−Ｄ）が低い）場合、接着した時点で、レンズアレイ２単体の反りが矯正できず、レンズアレイ２の真直度が保てない。一方、硬すぎる（伸び率が小さい又は硬度（ショア−Ｄ）が高い）場合、高温放置時に、バイメタル効果により、接着位置に負荷がかかった際に剥がれ易くなる。

以上のことから、
４０≦（硬度（ショア−Ｄ））≦９０ 且つ
４０％≦伸び率≦８０％、
の接着剤を使用することによって、常温でレンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際、レンズアレイ２の真直度（＝レンズアレイ当接面２００ｂ（図４）の真直度）を維持し、且つ高温環境に放置した後でも、レンズアレイの感光体ドラム１３Ｂｋ方向への反り変化量を１０μｍ以内に抑えることができる。これにより、良好な印刷結果を得ることができる。

更に、図７に示す相関関係図から、
６０≦（硬度（ショア−Ｄ））≦７０ 且つ
５０％≦伸び率≦７０％、
の接着剤を使用することによって、常温でレンズアレイ２とレンズホルダ１とを接着した際、レンズアレイ２の真直度（＝レンズアレイ当接面２００ｂ（図４）の真直度）を維持し、且つ高温環境に放置した後でも、レンズアレイの感光体ドラム１３Ｂｋ方向への反り変化量を５μｍ以内に抑えることができた。本範囲内であれば、理論上Ａ４サイズの媒体に対応する幅２１９ｍｍの２倍の幅まで対応することが可能である。

以上の結果から、本実施の形態のレンズホルダ１は、レンズアレイ２を接着に使用する接着剤３４として、環境温度変化によるレンズアレイ２の反り変化率を１０μｍ以内に抑えることができる、硬度（ショア−Ｄ）が４０〜９０、且つ伸び率が４０％〜８０％のものを使用するものである。又本実施の形態のレンズホルダ１は、レンズアレイ２を接着に使用する接着剤３４として、環境温度変化によるレンズアレイ２の反り変化率を５μｍ以内に抑えることができる硬度（ショア−Ｄ）が６０〜７０、且つ伸び率が５０％〜７０％のものを使用するものである。

尚、本実施の形態では、接着剤３４として紫外線硬化型の接着剤について説明したが、他の種類の接着剤（例えば、エポキシ系やアクリル系）でも、同等の条件を備えているものであれば、適用可能である。
また、上記試験で、Ａ４サイズに対応した長さ２１９ｍｍのレンズアレイ２の反り変化率を５μｍ以内に抑えることができる、硬度（ショア−Ｄ）が６０〜７０且つ伸び率が５０％〜７０％の接着剤を用いた場合、長さ２１９ｍｍ±３０ｍｍのレンズアレイ２に対しても有効である。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤヘッドによれば、環境温度変化によるレンズアレイ２の反り変化量を１０μｍ以内、更には５μｍ以内に抑えることが出来るため、例えば、レンズホルダ１上の基板当接面４の平面度のスペック上の許容範囲を３０μｍとし、レンズアレイ接着治具２００を使用して固定した時点のレンズアレイ２の真直度のスペック上の許容範囲を１０μｍとした場合においても、感光体ドラム１３Ｋ上に結ばれる光の結像の真直度を許容範囲の６０μｍ以内に収めることができる。尚、環境温度変化によるレンズアレイ２の反り変化量を５μｍ以内とした場合には、上記結像の真直度を５０μｍ以内に収めることができ、結像の精度をより高めることができる。以上の理由により、環境温度変化にかかわらず高精度で且つ信頼性の高いＬＥＤヘッド及び画像形成装置を提供することができる。

実施の形態２．
図８（ａ）は、本発明に基づく実施の形態２のＬＥＤヘッド１１５の要部構成を下方からみた概略構成図であり、同図（ｂ）は、その左端部周辺の部分拡大図であり、同図（ｃ）は、その右端部周辺の部分拡大図である。また図９は、図８（ａ）に示すクランプ１０６部を通るＦ−Ｆ線で切るＬＥＤヘッド１１５の要部断面を示す要部断面図である。

このＬＥＤヘッド１１５を採用する画像形成装置が、前記した図２、図３に示す実施の形態１のＬＥＤヘッド１５と主に異なる点は、摺動部としてのクランプ１０５，１０６を追加した点にある。従って、このＬＥＤヘッド１１５を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、ＬＥＤヘッド１１５以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１１の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。

前記した実施の形態１のＬＥＤヘッド１５（図５参照）の場合、レンズホルダ１とレンズアレイ２を接着剤３４で固定する際、レンズアレイ２の長手方向（Ｙ軸方向）において、レンズアレイ２の両端部も含めて所定の間隔で直接レンズホルダ１に接着している。これは、レンズホルダ１に対し、レンズアレイ２の真直度を保持した状態で固定するのに必要な処置であるが、このような接着方法では、高温環境に放置した場合に、レンズホルダ１とレンズアレイ２の熱膨張係数の差により発生する、レンズホルダ１とレンズアレイ２の接着部への熱応力は、レンズアレイ２の中央部の接着箇所よりも、レンズアレイ２の両端部の接着箇所の方が大きくなる。

そのため、レンズアレイ２の両端部は、レンズアレイ２の中央部に比べてレンズホルダ１とレンズアレイ２の間の接着剥がれを起こしやすい傾向がある。レンズホルダ１とレンズアレイ２の間の接着剥がれが生じた場合、レンズアレイ２が、感光体ドラム１３方向への反り変化を起こす場合があり、それにより感光体ドラム１３上への光の結像状態が変わり、印字品質に影響がでる場合がある。

そこで本実施の形態では、レンズホルダ１０１とレンズアレイ２の両端部の接着を、レンズホルダ１０１に嵌合したクランプ１０５，１０６との間で行うことで、レンズホルダ１０１とレンズアレイ２の熱膨張の差による、レンズアレイ２の両端部の接着箇所に対する熱応力を緩和する構成になっている。以下、その構成について説明する。

接着剤３４による接着は、図９に示すように、レンズホルダ１０１の開口部３の下方端部（図９では、上下逆に配置されている）とレンズアレイ２間であって、図８（ａ）に示すように、レンズアレイ２の短手方向の両側の対向する位置で、且つ長手方向の両端部と中央部を含めた略等間隔に位置する７箇所（合計１４箇所）で行われる。但し、長手方向の両端部では、それぞれ対向する位置に配設されたクランプ１０５，１０６とレンズアレイ２間で行ない、他の箇所ではレンズホルダ１０１とレンズアレイ２間で直接行っている。

図８（ｂ）、（ｃ）及び図９に示すように、レンズホルダ１０１の、レンズアレイ２の両端部に対向する位置には、それぞれクランプ１０５、クランプ１０６に嵌入してこれを装着する幅Ｄの２対の凸部１０１ａ、凸部１０１ｂが形成されている。凸部１０１ａには幅Ｄより幅狭のクランプ１０５が、また凸部１０１ｂには幅Ｄより幅狭のクランプ１０６がそれぞれ、接着剤３４による接着が行われる前に予め装着される。図９に示すように、クランプ１０５、クランプ１０６は、それぞれ凸部１０１ａ、凸部１０１ｂを挟むように、且つ上下方向（Ｚ軸方向）に移動できないように装着され、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、それぞれ凸部１０１ａ、凸部１０１ｂの幅Ｄの領域内において、レンズホルダ１０１の長手方向（Ｙ軸方向）にのみスライドできるようにレンズホルダ１０１によって保持されている。

レンズホルダ１０１にレンズアレイ２を固定する時は、実施の形態１の場合と同様に、図４に示すような、真直度を出したレンズアレイ当接面２００ｂを持つレンズアレイ接着治具２００を用意し、レンズアレイ２の真直度を出した状態で矯正・保持を行いながら、レンズホルダ１０１の上記した箇所に、硬化時間の短い接着剤３４（ここではＵＶ接着剤）を使用して固定する。その後、レンズアレイ２とレンズホルダ１０１の開口部３との間にある隙間から、光や異物がＬＥＤアレイチップ５上に流入しないようにするため、この隙間を封止材３５（例えば、シリコンゴム）により封止する。

図１０は、図８に示すレンズホルダ１０１の左端部周辺の部分拡大図であり、ＬＥＤヘッド１１５を高温環境下に放置した際の挙動を説明するための動作説明図である。図１０を参照しながら、ＬＥＤヘッド１１５を高温環境下に放置した際の挙動について説明する。

前記したようにクランプ１０５，１０６は、それぞれ凸部１０１ａ，１０１ｂの幅Ｄより幅狭に形成され、この間に生じる隙間Ｅで許容される範囲でスライドできるように構成されている。一方、ＬＥＤヘッド１１５を、高温環境に放置すると、レンズホルダ１０１とレンズアレイ２の熱膨張係数の差により、レンズホルダ１０１とレンズアレイ２の接着部に熱応力が発生する。その際、レンズアレイ２の両端部は、特にその影響を受けて、図１０に示すようにレンズホルダ１０１の長手方向（図１０に矢印で示す方向）に移動しようとする。レンズホルダ１０１では、レンズアレイ２の両端部が接着剤３４で上記したクランプ１０５，１０６に固定されているため、クランプ１０５，１０６がレンズアレイ２の両端部の移動に追従して図１０の矢印方向に移動するため、レンズアレイ２の両端の接着箇所に発生する、熱応力による影響（レンズアレイ２の反りや接着剤の剥がれの発生）を軽減する働きをする。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤヘッドによれば、環境温度変化によって、レンズホルダ１０１とレンズアレイ２との両端部の接着箇所に発生する熱応力による影響が軽減され、特にレンズアレイ２の両端部で多く発生していた、熱応力による接着剥がれ、レンズアレイ２の感光体ドラム方向への反り変化を抑制することができる。このため、環境温度変化にかかわらず感光体ドラム上への光の結像状態の変化を小さくすることができるため、高精度で且つ信頼性の高いＬＥＤヘッド及び画像形成装置を提供することができる。

上記した各実施の形態では、電子写真カラープリンタに適用した例を用いて説明したが本発明はこれに限定されず、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等にも適用可能である。

１ レンズホルダ、 １ａ 係合溝、 ２ レンズアレイ、 ３ 開口部、 ４ 基板当接面、 ５ ＬＥＤアレイチップ、 ６ 基板、 ７ ベース、 ７ａ 切欠き部、 ７ｂ フック、 ８ 偏心カム、 ９ 偏心カム、 １１ 画像形成装置、 １２ 画像形成ユニット、 １３ 感光体ドラム、 １４ 帯電ローラ、 １５ ＬＥＤヘッド、 １６ 現像ローラ、 １７ 転写ローラ、 １８ トナー供給ローラ、 １９ 現像ブレード、 ２０ トナーカートリッジ、 ２１ 搬送ベルト、 ２２ ホッピングローラ、 ２３ レジストローラ対、 ２４ 用紙収容カセット、 ２５ 用紙色測色部、 ２６ 搬送ベルト、 ２８ 定着器、 ２９ スタッカ部、 ３０ スペーサ、 ３１ スペーサ、 ３２ コイルバネ、 ３３ コイルバネ、 ３４ 接着剤、 ３５ 封止材、 ４０ 側板、 ４１ レンズ、 １０１ レンズホルダ、 １０１ａ 凸部、 １０１ｂ 凸部、 １０５ クランプ、 １０６ クランプ、 １１５ ＬＥＤヘッド、 ２００ レンズアレイ接着治具、 ２００ａ 基準面、 ２００ｂ レンズアレイ当接面。

Claims (14)

1. 発光素子から放射される光を収束させる光学系部材と、
   前記光学系部材を支持する光学系支持部と、
   前記光学系支持部に前記光学系部材を固定するための固定部材と
   を有する露光装置において、
   前記固定部材の、伸び率が４０％から８０％までの範囲、硬度（ショア−Ｄ）が４０から９０まで範囲であることを特徴とする露光装置。
2. 前記固定部材の、伸び率が５０％から７０％までの範囲、硬度（ショア−Ｄ）が６０から７０まで範囲であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記光学系支持部は、前記光学系部材の両端部近傍にそれぞれ対応して配置された摺動部を摺動可能に保持し、
   前記光学系部材の前記両端部近傍は前記固定部材によって前記摺動部に固定され、前記光学系部材の中央部近傍は前記固定部材によって前記光学系支持部本体に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記光学系支持部と前記光学系部材との固定箇所は、少なくとも前記光学系部材の両端部近傍と中央部近傍であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
5. 前記光学系支持部と前記光学系部材とは、前記光学系部材の両端部近傍と前記中央部近傍との間において固定されていることを特徴とする請求項３又は４記載の露光装置。
6. 前記固定部材は、ＵＶ接着剤であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の露光装置。
7. 前記ＵＶ接着剤はガラスフィラーを含有していることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 前記光学系部材がレンズアレイであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の露光装置。
9. 前記光学系部材の熱膨張係数と前記光学系支持部の熱膨張係数が略同程度であることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 前記光学系部材がレンズアレイであって、該レンズアレイの側板の材料は熱膨張係数が１２〜１４（１０^−６／℃）のガラス繊維エポキシ樹脂積層板であり、前記光学系支持部の材料は熱膨張係数が１１．７（１０^−６／℃）の電気亜鉛めっき鋼板を母材としていることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
11. 前記光学系支持部は、前記発光素子を備えた基板を載置する基板当接面を備え、前記基板当接面の平面度の許容範囲が３０μｍであり、前記光学系支持部に固定した時点での前記光学系部材の真直度の許容範囲が１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の露光装置。
12. 発光素子から放射される光を収束させる光学系部材と、
    前記光学系部材を支持する光学系支持部と、
    前記光学系支持部に前記光学系部材を固定するための固定部材と
    を有する露光装置において、
    前記光学系支持部は、前記光学系部材の両端部近傍にそれぞれ対応して配置されて長手方向に摺動可能な摺動部を保持し、
    前記光学系部材の前記両端部近傍は前記固定部材によって前記摺動部に固定され、前記光学系部材の中央部近傍は前記固定部材によって前記光学系支持部本体に固定されていることを特徴とする露光装置。
13. 前記発光素子としてＬＥＤを用いたＬＥＤヘッドであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の露光装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の露光装置を採用したことを特徴とする画像形成装置。
    
    

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