JP2018183945A - 露光ヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より簡単な構成で、基板をホルダに固定することができる露光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。
【解決手段】LEDヘッド15(露光ヘッド)は、複数のLEDアレイチップ(発光素子)61がX方向(第1の方向)に配列された基板(発光素子基板)6と、LEDアレイチップ61の光を集光するレンズアレイ2と、これらを保持するホルダ3とを備える。ホルダ3は、基板6のY方向(第2の方向)における側面(端部)6cと対向する位置に、貫通穴5を有する。基板6は、シリコーン接着剤4によってホルダ3に固定され、貫通穴5にもシリコーン接着剤4が充填されている。
【選択図】図7

Description

本発明は、露光ヘッド、および露光ヘッドを備えた画像形成装置に関する。
電子写真法を用いた画像形成装置は、像担持体(例えば感光体ドラム)の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光ヘッドを備える(例えば、特許文献1参照)。
露光ヘッドは、複数の発光素子が配列された発光素子基板と、発光素子の光を像担持体の表面に収束させるレンズアレイと、これらを支持するホルダと、発光素子基板をホルダに対して固定するベースとを有する(例えば、特許文献2参照)。
特開2013−247558号公報(図3) 特開2012−66499号公報(図3)
近年、より簡単な方法で、発光素子基板をホルダに固定する技術が求められている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、より簡単な方法で発光素子基板をホルダに固定することができる露光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。
本発明の露光ヘッドは、複数の発光素子が第1の方向に配列された発光素子基板と、第1の方向に延在し、発光素子の光を集光するレンズアレイと、発光素子基板とレンズアレイとを保持するホルダとを有する。ホルダは、発光素子基板の第1の方向と直交する第2の方向における端部と対向する位置に、穴部を有する。発光素子基板は、シリコーン接着剤によってホルダに固定され、穴部にもシリコーン接着剤が充填されている。
本発明の画像形成装置は、上記の露光ヘッドを備えて構成される。
本発明によれば、より簡単な方法で、基板をホルダに固定することができる。
第1の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す図である。 第1の実施の形態における露光ヘッドとしてのLEDヘッドを示す斜視図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドを示す横断面図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドを示す縦断面図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドにおける基板の取り付け構造を示す模式図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドのホルダの穴部を示す模式図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドを示す横断面図である。 第1の実施の形態におけるLEDヘッドにおけるシリコーン接着剤の塗布方法を説明するための模式図である。 実験に用いたホルダの穴部の周辺を示す模式図(A)および実験方法を示す模式図(B)である。 接着強度の測定結果を示すグラフである。 第1の実施の形態の変形例のホルダと基板を示す模式図(A)、(B)である。 第2の実施の形態におけるLEDヘッドを示す横断面図である。 第3の実施の形態におけるLEDヘッドを示す横断面図である。 第3の実施の形態におけるホルダの基板支持部を示す模式図である。 第4の実施の形態におけるLEDヘッドを示す横断面図である。
第1の実施の形態.
<画像形成装置の構成>
図1は、本発明の第1の実施の形態における画像形成装置1の基本構成を示す図である。図1に示すように、画像形成装置1は、画像形成ユニット(プロセスユニットとも称する)12Bk,12Y,12M,12Cを有する。画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cは、それぞれ、ブラック(Bk)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)の画像を形成する。これら画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cは、用紙(記録媒体)の搬送路に沿って上流側から下流側(ここでは右側から左側)に配列されている。記録媒体としては、用紙のほか、OHPシート、封筒、複写紙、特殊紙等を使用することができる。
画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム13Bk,13Y,13M,l3Cと、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ14Bk,14Y,14M,14Cと、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの表面に形成された静電潜像にトナー(現像剤)を付着させてトナー像(現像剤像)を形成する現像剤担持体としての現像ローラ16Bk,16Y,16M,16Cとを備えている。
また、現像ローラ16Bk,16Y,16M,16Cに当接するように、現像ローラ16Bk,16Y,16M,16Cにトナーを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ17Bk,17Y,17M,17Cと、現像ローラ16Bk,16Y,16M,16Cの表面に形成されるトナー層の厚さを規制する現像剤規制部材としての現像ブレード18Bk,18Y,18M,18Cとが配置されている。また、トナー供給ローラ17Bk,17Y,17M,17Cの上側には、トナーを補給する現像剤収容部としてのトナーカートリッジ19Bk,19Y,19M,19Cが着脱可能に取り付けられている。
また、画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cの上側には、露光ヘッド(光学ヘッド)としてのLEDヘッド15Bk,15Y,15M,15Cが、それぞれ感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cに対向するように配置されている。LEDヘッド15Bk,15Y,15M,15Cは、各色のイメージデータに従い、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの表面を露光して静電潜像を形成する。
画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cの下側には、転写ユニットが配設されている。転写ユニットは、用紙を吸着して走行する搬送ベルト21と、搬送ベルト21を駆動する駆動ローラ21aと、搬送ベルト21に張力を付与するテンションローラ21bと、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cに搬送ベルト21を介して対向配置された転写部材としての転写ローラ20Bk,20Y,20M,20Cとを有している。搬送ベルト21および転写ローラ20Bk,20Y,20M,20Cは、用紙をトナーと逆の極性に帯電させ、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cに形成された各色のトナー像を用紙に転写する。
画像形成装置1の下部には、搬送路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、用紙を収容する媒体収容部としての用紙カセット24(媒体収容部)と、用紙カセット24に収容された用紙を一枚ずつ送り出すホッピングローラ22と、ホッピングローラ22によって送り出された用紙を搬送ベルト21まで搬送するレジストローラ対23とを有する。
用紙の搬送路に沿って画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cの下流側(図中左側)には、定着装置としての定着器28が配置されている。定着器28は、用紙に転写されたトナー像を熱および圧力により用紙に定着させる定着ローラ28aおよび加圧ローラ28bと、定着ローラ28aの表面温度を検出する温度センサ28cとを有する。
また、用紙の搬送路に沿って定着器28の下流側には、用紙を排出するための排出機構が配設されている。排出機構は、定着器28を通過した用紙を搬送して排出口から排出する排出ローラ対26,27を有する。また、画像形成装置1の上部カバーには、排出された用紙を載置するスタッカ部29が設けられている。
以上の構成において、画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cの各感光体ドラム13の軸方向を、第1の方向としてのX方向とする。また、画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cを通過する際の記録媒体Pの移動方向を、第2の方向としてのY方向(より具体的には、+Y方向)とする。また、X方向およびY方向の両方に直交する方向を、第3の方向としてのZ方向とする。ここでは、Z方向を鉛直方向とし、上方を+Z方向、下方を−Z方向とする。
<LEDヘッドの構成>
次に、露光ヘッドとしてのLEDヘッド15Bk,15Y,15M,15C(LEDプリントヘッドとも称する)の構成について説明する。LEDヘッド15Bk,15Y,15M,15Cは、共通の構成を有しているため、以下では「LEDヘッド15」として説明する。同様に、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,l3Cは、共通の構成を有するため、「感光体ドラム13」として説明する。
図2は、LEDヘッド15を示す斜視図である。図3は、LEDヘッド15を示す横断面図であり、図2に示す面IIIにおける断面を示す。図4は、LEDヘッド15を示す縦断面図である。なお、図3および図4には、感光体ドラム13も併せて示す。
LEDヘッド15は、図2および図4に示すように、全体がX方向(すなわち感光体ドラム13の軸方向)に長い形状を有する。LEDヘッド15は、図3に示すように、発光素子基板としての基板6(LEDユニット基板)と、基板6に対向配置された光学系としてのレンズアレイ2と、これらを保持するホルダ3とを有する。
基板6は、例えばガラスエポキシ樹脂で形成されており、X方向に長さを有し、Y方向に幅を有する長方形の板状部材である。基板6は、図3において、レンズアレイ2側(−Z側)の表面6aと、その反対側(+Z側)の裏面6bと、幅方向(Y方向)の両端部である一対の側面6cとを有する。基板6の厚さは、例えば1.6mmである。
基板6の表面6a(すなわち−Z側の面)には、複数のLEDアレイチップ61が実装されている。LEDアレイチップ61は、ここではLED(発光ダイオード)であるが、LEDに限定されるものではない。LEDアレイチップ61は、感光体ドラム13に対向しており、X方向(主走査方向)に一列に配列されている。基板6の表面6aには、LEDアレイチップ61を駆動するための図示しないドライバICも実装されている。
レンズアレイ2は、LEDアレイチップ61から放射された光を感光体ドラム13の表面に結像させる複数のレンズ要素を有する。レンズアレイ2の各レンズ要素は、光軸方向をZ方向とし、X方向に一列(または複数列)に配列されている。
ホルダ3は、基板6とレンズアレイ2とを支持する支持部材である。ホルダ3は、X方向に長い長尺状の部材であり、例えば液晶ポリマー等の樹脂の成形体で構成されている。ホルダ3は、Y方向(副走査方向)に対向する一対の壁部31と、壁部31の下端(−Z方向の端部)同士をつなぐ底部32とを有する。
ホルダ3の一対の壁部31の間には、基板6を保持するスペースが形成される。一対の壁部31は、基板6の側面6cにそれぞれ対向する。基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との間には、0.5mm程度の隙間が設けられる。
ホルダ3の底部32には、レンズアレイ2を挿入する開口部33が形成されている。開口部33は、X方向に長い長孔である。レンズアレイ2は、各レンズ要素の光軸方向をZ方向に向けた状態で、開口部33に挿入され、接着剤37で固定される。接着剤37は、例えばUV硬化型の接着剤である。
レンズアレイ2と開口部33との隙間は、シリコーン接着剤等の封止剤38で封止される。これにより、LEDヘッド15からの光の漏れを抑制すると共に、LEDヘッド15内への異物の侵入を抑制している。
図4に示すように、基板6の裏面6b(すなわち+Z側の面)には、コネクタ62と、電子部品63とが配設されている。コネクタ62は、外部から入力された駆動信号を、基板6の表面6aのLEDアレイチップ61に供給するものである。コネクタ62は、基板6の長手方向の一端(ここでは、−X方向の端部)に配置され、例えばフレキシブルフラットケーブル(FFCケーブル)が接続される。
電子部品63は、例えば、チップコンデンサ、ROMまたはレギュレータ等である。電子部品63は、基板6のX方向における複数箇所に配置されており、基板6の裏面6bからの高さは、約2〜3mmである。
図3に戻り、ホルダ3には、基板6の+Z方向を覆うように、カバー部材としてのカバーシート7が配設されている。カバーシート7は、例えばポリエステル等の樹脂で構成され、一例としては、マイラー(登録商標)シートで構成される。カバーシート7は、後述するシリコーン接着剤4の上端面45に固定されている。
カバーシート7は、基板6上の電子部品63を覆うことにより電子部品63および基板6を保護し、また電子部品63の絶縁を確保するものである。また、カバーシート7は、コネクタ62を貫通させる貫通穴71を有し、この貫通穴71からコネクタ62が+Z方向に突出している。なお、カバーシート7の代わりに、例えば、絶縁性を有する樹脂で形成した薄いプレートを用いてもよい。
図5は、ホルダ3に対する基板6の取り付け構造を示す模式図である。ホルダ3の一対の壁部31のY方向内側には、基板6を支持する基板支持部35が形成されている。ここでは、ホルダ3のそれぞれの壁部31に沿って、X方向に一定間隔をあけて複数の基板支持部35が配置されている。基板支持部35の+Z側の面は、基板6に突き当てられる突き当て面35a(当接面)である。突き当て面35aは、例えばXY面に平行な平面である。
基板支持部35は、ここでは、ホルダ3の底部32から壁部31に沿って+Z方向に延在する角柱状の凸部として形成されている。但し、基板支持部35の形状は、このような形状に限定されるものではない。
図3に示すように、基板6は、表面6aを突き当て面35aに当接させた状態で、シリコーン接着剤4によって、ホルダ3に固定されている。LEDアレイチップ61の出射面からレンズアレイ2の入射面2aまでの距離Loと、レンズアレイ2の出射面2bから感光体ドラム13の表面までの距離Liとは、同じ(Lo=Li)に設定される。
シリコーン接着剤4は、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間に充填された隙間充填部41と、基板6よりも+Z方向に突出した突出部42(盛り上がり部)とを有する。シリコーン接着剤4の突出部42の上端面(すなわち+Z方向の端面)45には、上述したカバーシート7が固定される。
シリコーン接着剤4は、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間を塞ぎ、且つ、基板6の全長に亘ってX方向に延在している。このシリコーン接着剤4により、基板6をホルダ3に固定すると共に、LEDヘッド15内(特に、基板6とレンズアレイ2との間の空間)への異物の侵入を抑制する。シリコーン接着剤4の上端面45は、図3ではXY面に平行な平面として示しているが、カバーシート7を固定可能な面であればよい。
図5に示すように、ホルダ3の一対の壁部31には、穴部としての貫通穴5が形成されている。貫通穴5は、壁部31を厚さ方向(Y方向)に貫通している。貫通穴5は、ホルダ3の基板支持部35のうち、−X方向の端部(すなわち基板6のコネクタ62が配置された側の端部)の基板支持部35に対応する位置に配置されている。言い換えると、貫通穴5は、−X方向の端部の基板支持部35に対し、Y方向に隣接するように配置されている。
図6は、貫通穴5の形状の一例を示す模式図である。貫通穴5は、−Z方向の端縁である下端縁51と、+Z方向の端縁である上端縁52と、X方向の両端縁である一対の側端縁53とを有する。下端縁51と上端縁52は、X方向に直線状に延在している。側端縁53は、円弧状に延在している。但し、側端縁53は、直線状に延在していてもよく、その場合には、貫通穴5の形状は長方形となる。
貫通穴5は、X方向に長さL1を有し、Z方向に高さH1を有する。長さL1は、例えば6mmである。高さH1は、例えば2mmであり、基板6の厚さ(1.6mm)よりも大きい。また、高さH1は、基板6の厚さの5倍以下であることが望ましい。
図7は、LEDヘッド15を示す横断面図であり、貫通穴5を通る面(図2に示す面VII)における断面図である。貫通穴5は、基板6の側面6cに対向する位置に形成されている。より具体的には、貫通穴5の下端縁51は、基板支持部35の突き当て面35aと略同じ高さ(Z方向の位置)にある。また、貫通穴5の上端縁52は、基板6の裏面6bよりも高い位置にある。
シリコーン接着剤4は、貫通穴5の内部にも充填される。すなわち、シリコーン接着剤4は、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間に充填された隙間充填部41と、基板6よりも+Z方向に突出した突出部42とに加えて、貫通穴5の内部に充填された穴充填部40を有する。貫通穴5を形成してシリコーン接着剤4を充填することにより、シリコーン接着剤4とホルダ3との接触面積(接着面積)が増加し、基板6とホルダ3との接着強度が向上する。
図4に戻り、ホルダ3のX方向両端には、LEDヘッド15を感光体ドラム13に向けて付勢するコイルばね等の付勢部材39が配設されている。ホルダ3の下面(−Z側の面)は、感光体ドラム13の表面13aに摺動可能に設けられた摺動部材13bに当接する。これにより、LEDヘッド15と感光体ドラム13とのZ方向の位置が定まる。
<LEDヘッドの組立方法>
次に、LEDヘッド15の組立方法について説明する。ホルダ3は、上述したように液晶ポリマー等の樹脂を成形することで形成し、機械加工によってホルダ3の壁部31に貫通穴5を形成する。次に、ホルダ3を実装装置に取り付け、ホルダ3の開口部33にレンズアレイ2を挿入する。そして、ホルダ3の基板支持部35の突き当て面35aを基準として、レンズアレイ2をZ方向に数ミクロンオーダーで位置決めする。
このようにレンズアレイ2をホルダ3に対して位置決めした状態で、レンズアレイ2と開口部33との間に接着剤37を付与し、UVを照射する。これにより、レンズアレイ2が開口部33に接着剤37で接着される。なお、レンズアレイ2の側面は、予めイソプロピルアルコール、エチルアルコール等を含浸したガーゼ等で清掃しておく。レンズアレイ2を開口部33に固定した後、レンズアレイ2と開口部33との隙間を、封止剤38により封止する。
次に、基板6を、ホルダ3の一対の壁部31の間に+Z側から挿入し、基板6の表面6aを基板支持部35の突き当て面35aに当接させる。基板6の表面6aを突き当て面35aに突き当てることで、基板6のZ方向の位置決めがなされる。
また、基板6を、ホルダ3に対してY方向に位置決めする。具体的には、レンズアレイ2の出射面2bに対向するようにカメラを設置し、このカメラによってレンズアレイ2を介して基板6のLEDアレイチップ61を観察し、LEDアレイチップ61が規定位置に位置するように、基板6のY方向位置を調整する。このように基板6をホルダ3に対して位置決めした状態で、基板6のY方向両端にシリコーン接着剤4を塗布する。
図8は、シリコーン接着剤4の塗布方法の一例を示す模式図である。ここでは、ディスペンサ9を用いて、基板6のY方向両端にシリコーン接着剤4を塗布する。具体的には、ディスペンサ9を、基板6の各側面6cに沿ってX方向に移動させながら、ディスペンサ9の先端ノズルからシリコーン接着剤4を塗布する。
これにより、シリコーン接着剤4が、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間に充填され、さらに基板6の裏面6b側にも突出する。すなわち、図3に示したシリコーン接着剤4の隙間充填部41と突出部42とが形成される。
シリコーン接着剤4の上端面45(図3)の高さを、電子部品63の高さ(2〜3mm)と同等にするため、ディスペンサ9によるシリコーン接着剤4の塗布を複数回繰り返し、シリコーン接着剤4をZ方向に積み上げるように塗布してもよい。なお、シリコーン接着剤4は高い粘性を有するため、X方向に隣り合う基板支持部35の間からシリコーン接着剤4が下方に垂れ下がることはない。
さらに、ホルダ3の壁部31のY方向外側から、壁部31の貫通穴5に、ディスペンサ9を用いてシリコーン接着剤4を塗布する。これにより、貫通穴5の内部にシリコーン接着剤4が充填され、図7に示した穴充填部40が形成される。シリコーン接着剤4は、ここでは常温硬化型のものを用いるため、塗布後の放置によって硬化する。
その後、シリコーン接着剤4の突出部42の上端面45にカバーシート7を固定することにより、基板6の上側(+Z側)をカバーシート7で覆う。以上により、基板6、レンズアレイ2およびホルダ3が一体化したLEDヘッド15(露光ヘッド)が完成する。
<画像形成装置の動作>
次に、画像形成装置1の画像形成動作について、図1を参照して説明する。画像形成装置1の画像形成動作(印刷動作)が開始されると、ホッピングローラ22が回転し、用紙カセット24内の用紙を一枚ずつ搬送路に送り出す。さらに、レジストローラ対23が回転し、用紙カセット24から送り出された用紙を、搬送路に沿って搬送ベルト21まで搬送する。搬送ベルト21は、駆動ローラ21aの回転により矢印eで示す方向に走行し、用紙を吸着保持して搬送する。
一方、画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cでは、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの各表面が、帯電ローラ14Bk,14Y,14M,14Cによってそれぞれ一様に帯電される。
LEDヘッド15Bk,15Y,15M,15Cは、それぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンのイメージデータに応じて光を照射する。図3に示すように、各LEDヘッド15では、LEDアレイチップ61が光を出射し、その光はレンズアレイ2の入射面2aに入射し、さらにレンズアレイ2の出射面2bから出射されて、感光体ドラム13の表面に集光する。これにより、感光体ドラム13の表面の感光層に、静電潜像が形成される。
LEDアレイチップ61が光を出射する際には熱が発生するが、基板6に接触するシリコーン接着剤4は放熱性が高いため、基板6の熱が効果的に放熱される。
図1に戻り、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの各表面に形成された静電潜像は、現像ローラ16Bk,16Y,16M,16Cによって現像され、トナー像となる。さらに、搬送ベルト21の走行に伴い、用紙は、画像形成ユニット12Bk,12Y,12M,12Cと転写ローラ20Bk,20Y,20M,20Cとの間を通過し、その際、感光体ドラム13Bk,13Y,13M,13Cの各表面に形成されたトナー像が用紙に順次転写される。
トナー像が転写された用紙は、定着器28に搬送される。定着器28では、定着ローラ28aおよび加圧ローラ28bによる加熱および加圧により、トナー像が溶融して用紙に定着する。トナー像が定着した用紙は、排出ローラ対26,27によって画像形成装置1の外部に排出され、スタッカ部29に積載される。
<実験>
ここで、ホルダ3に貫通穴5を設けることによる効果に関する実験と、その結果について説明する。図9(A)は、実験に使用したホルダ3の貫通穴5の周囲を示す模式図であり、図9(B)は、実験方法を示す模式図である。実験では、図9(A)に示すようにホルダ3の一対の壁部31に貫通穴5を1つずつ形成したサンプルA1,A2と、ホルダ3に貫通穴5を形成しないサンプルA3,A4を用意した。サンプルA1,A2のホルダ3と、サンプルA3,A4のホルダ3とは、貫通穴5の有無を除き、同じ形状とした。
各サンプルにおいて、ホルダ3の突き当て面35aに基板6を当接させ、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間にシリコーン接着剤4を充填して硬化させることにより、基板6をホルダ3に固定した。
各サンプルとも、基板6の長さ(X方向の寸法)は275mmとし、幅(Y方向の寸法)は7mmとし、厚さ(Z方向の寸法)は1.6mmとした。サンプルA1,A2のホルダ3に形成した貫通穴5の長さL1(X方向の寸法)は5.7mmとし、高さH1(Z方向の寸法)は1.3mmとした。
シリコーン接着剤4は、突き当て面35aからの高さH2が基板6の厚さと同じ1.6mmとなるように塗布した。サンプルA1,A2については、さらに、ホルダ3の貫通穴5にもシリコーン接着剤4を塗布した。
このようにして形成した各サンプルについて、図9(B)に示すように、ホルダ3の開口部33から治具を挿入して基板6に力Fを加え、基板6がホルダ3から剥がれたときの力F(接着強度と称する)をフォースゲージにより測定した。
サンプルA1〜A4についての接着強度の測定結果を、図10に示す。図10に示すように、サンプルA1,A2の接着強度の平均は578gfとなり、サンプルA3,A4の接着強度の平均は144gfであった。すなわち、ホルダ3に貫通穴5を形成したサンプルA1,A2では、ホルダ3に貫通穴5を形成しないサンプルA3,A4に対して、強度が約4倍に向上した。この結果から、ホルダ3に貫通穴5を形成し、貫通穴5に充填するようにシリコーン接着剤4を塗布することにより、基板6のホルダ3に対する接着強度を向上できることが分かった。
<作用>
この実施の形態1では、シリコーン接着剤4を用いてホルダ3に基板6を固定すると共に、ホルダ3の壁部31に設けた貫通穴5にシリコーン接着剤4を充填している。そのため、シリコーン接着剤4とホルダ3との接触面積が大きくなり、基板6のホルダ3に対する接着強度が向上する。
特に、基板6にはコネクタ62が設けられており、コネクタ62からFFCケーブルを引き抜く際には、基板6に+Z方向の外力が作用する。このような外力によって基板6がホルダ3から剥がれると、ホルダ3の突き当て面35aに当接していた基板6のZ方向の位置ずれが生じる。その結果、LEDアレイチップ61からの光の集光位置が感光体ドラム13の表面からずれ、画像品質の低下を招く。
これに対し、この実施の形態1では、ホルダ3の長手方向(X方向)においてコネクタ62に対応する位置に、貫通穴5を形成している。すなわち、コネクタ62からFFCケーブルを引き抜く際に外力が作用する位置で、基板6の接着強度を高めている。そのため、基板6の剥がれを防止し、画像品質の低下を抑制することができる。
また、例えば特許文献2に示された従来のLEDヘッドでは、コの字状の断面を有するベースを、基板の裏面に当接させ、このベースをホルダに接着していた。これに対し、この実施の形態1のLEDヘッドでは、ベースが不要であるため、LEDヘッド15の構成が簡単になり、部品点数が少なくて済む。また、基板6をホルダ3の突き当て面35aに当接させてシリコーン接着剤4を塗布することで、基板6をホルダ3に簡単に固定することができる。
また、例えばUV(紫外線)硬化型の接着剤の場合には、一定の距離をあけて接着剤を塗布する必要があるが、シリコーン接着剤4の場合には、図8に示したように基板6の側面6cに沿って連続して塗布することができるため、基板6の側面6cとホルダ3の壁部31との隙間を封止することができる。
また、シリコーン接着剤4は、他の接着剤(UV硬化型接着剤、瞬間接着剤等)よりも高い放熱性を有するため、LEDアレイチップ61の発光によって生じた基板6の熱を、効果的に外部に放熱することができる。
また、シリコーン接着剤4は、接着面から引きはがしやすい性質があり、UV硬化型接着剤と比較して除去が容易である。そのため、例えば使用済みのLEDヘッド15を回収した後、ホルダ3から基板6を取り外す際には、シリコーン接着剤4を引っ張ってホルダ3から引きはがすことで、基板6をホルダ3から容易に取り外すことができる。
また、UV硬化型接着剤の場合には、硬化させるためにUVを照射する必要があり、UVが届かない箇所での使用が難しいが、シリコーン接着剤4は、どのような箇所でも使用できるというメリットがある。
なお、ここでは、図5に示したように、ホルダ3のそれぞれの壁部31に沿って複数の基板支持部35(突き当て面35a)を設けたが、壁部31のX方向の全域に亘って1つの基板支持部を連続的に形成してもよい。但し、壁部31に沿って複数の基板支持部35を設けた方が、突き当て面35a(上述した距離Loの基準面)の平面度を管理しやすいというメリットがある。
<第1の実施の形態の効果>
以上説明したように、この第1の実施の形態のLEDヘッド(露光ヘッド)15では、ホルダ3が基板6の側面6cに対向する位置に貫通穴5を有し、基板6がシリコーン接着剤4によってホルダ3に固定され、貫通穴5にもシリコーン接着剤4が充填されている。そのため、シリコーン接着剤4と基板6との接触面積を大きくし、基板6のホルダ3に対する接着強度を向上することができる。また、簡単な方法で、基板6をホルダ3に固定することができる。
また、基板6のホルダ3に対する接着強度が向上するため、基板6の剥がれを抑制することができる。これにより、レンズアレイ2の光を感光体ドラム13の表面に正確に収束させ、画像品質を向上することができる。
また、シリコーン接着剤4は高い放熱性を有するため、LEDアレイチップ61の発光によって生じた熱を効果的に放熱することができる。また、シリコーン接着剤4は、コストが安く、リサイクルも容易であるため、LEDヘッド15の低コスト化が可能になる。
また、シリコーン接着剤4を、基板6の側面6cと壁部31との隙間に充填することにより、基板6をホルダ3に固定すると共に、基板6の側面6cと壁部31との隙間を封止することができる。
また、シリコーン接着剤4が基板6の+Z側に突出するため、シリコーン接着剤4の上端面45にカバーシート7を固定することができる。これにより、基板6の電子部品63をカバーシート7で覆って保護することができる。
また、貫通穴5は、基板支持部35の突き当て面35aに対応する位置(より具体的には、突き当て面35aにY方向に隣接する位置)に形成されているため、基板6の接着強度をさらに高め、基板6の剥離を防止することができる。
また、貫通穴5は、コネクタ62に最も近い基板支持部35(突き当て面35a)に対応する位置に形成されているため、コネクタ62からのFFCケーブルの引き抜きに伴う外力に抗して、基板6のホルダ3からの剥がれを抑制することができる。
また、貫通穴5のZ方向の高さH1(基板6の厚さ方向の寸法)が、基板6の厚さよりも大きいため、基板6のホルダ3に対する接着強度をさらに高めることができる。
なお、貫通穴5の形状および寸法は、図6を参照して説明した形状および寸法に限定されるものではない。貫通穴5は、例えば長方形、丸形状、多角形形状等であってもよい。
変形例.
図11(A)は、第1の実施の形態の変形例におけるLEDヘッドのホルダ3と基板6とを示す斜視図である。第1の実施の形態では、図5に示したように、ホルダ3の一対の壁部31にそれぞれの1つの貫通穴5が形成されていた。
しかしながら、壁部31における貫通穴5の数は、任意に設定することができる。例えば、図11(A)に示す変形例では、それぞれの壁部31に2つの貫通穴5が形成されている。ここでは、それぞれの壁部31に沿って配置された複数の基板支持部35のうち、−X方向の端部の2つの基板支持部35に対応する位置に、2つの貫通穴5が形成されている。
ホルダ3には、図11(B)に模式的に示すように、基板6のコネクタ62に対してX方向およびY方向の四隅に、4つの基板支持部35(突き当て面35a)が配置されている。このように配置された4つの基板支持部35(突き当て面35a)のそれぞれに対応する位置に、貫通穴5(図11(A))が形成されている。
このように構成されているため、基板6のコネクタ62が形成された部分を、四隅から強固に保持することができ、基板6の剥がれを効果的に抑制することができる。
なお、実施の形態1および変形例では、コネクタ62を基板6の−X方向の端部に配置したが、コネクタ62は、例えば、基板6の+X方向の端部に配置してもよく、X方向の中央に配置してもよく、他の箇所に配置してもよい。いずれの場合も、コネクタ62に最も近い基板支持部35(突き当て面35a)に対応する位置に貫通穴5を形成することで、コネクタ62からのFFCケーブルの引き抜きによる基板6の剥がれを効果的に抑制することができる。
また、コネクタ62を基板6のX方向の一端に配置した場合には、LEDアレイチップ61を基板6の当該一端まで到達しないように実装することが望ましい(図11(B))。このようにすれば、FFCケーブルの引き抜き時にコネクタ62に加わる外力の影響が、LEDアレイチップ61に作用しにくくなるためである。
第2の実施の形態.
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図12は、第2の実施の形態のLEDヘッド15を示す横断面図である。第2の実施の形態のLEDヘッド15は、ホルダ3の壁部31の貫通穴5A(穴部)の形状が、第1の実施の形態のLEDヘッド15と異なる。
第2の実施の形態では、ホルダ3の壁部31の貫通穴5Aの上端縁55は、Y方向外側ほど高くなるように、Y方向に対して傾斜している。言い換えると、貫通穴5Aは、Y方向外側ほど開口面積が広がるように形成されている。貫通穴5Aの内部に充填されたシリコーン接着剤4は、貫通穴5Aの下端縁51、上端縁55および側端縁53(図6)に接触している。
このように構成されているため、第2の実施の形態では、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接触面積が、第1の実施の形態よりも増加する。また、基板6を+Z方向に持ち上げる力が作用した場合には、貫通穴5Aとシリコーン接着剤4との接触部分が、くさびの役割を果たす。そのため、基板6のホルダ3に対する接着強度(保持力)を向上することができる。他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
ここでは、貫通穴5Aの上端縁55がY方向に対して傾斜しているが、貫通穴5Aの他の端縁(下端縁51または側端縁53)が傾斜していてもよく、また複数の端縁が傾斜していてもよい。また、ここでは、Y方向外側ほど貫通穴5Aの開口面積が広がっているが、Y方向外側ほど貫通穴5Aの開口面積が狭くなってもよい。
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態では、ホルダ3の壁部31の貫通穴5Aの少なくとも1つの端縁がY方向に対して傾斜しているため、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接触面積を大きくし、接着強度を向上することができる。
第3の実施の形態.
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図13は、第3の実施の形態のLEDヘッド15を示す横断面図である。第3の実施の形態のLEDヘッド15は、ホルダ3の基板支持部35Bの形状が、第1の実施の形態のLEDヘッド15と異なる。
第3の実施の形態では、貫通穴5に対応する位置に配置された基板支持部35Bが、突き当て面35aのY方向外側に隣接して、窪み300を有する。窪み300には、シリコーン接着剤4が充填される。
図14は、ホルダ3の基板支持部35を含む部分を拡大して示す斜視図である。基板支持部35において、突き当て面35aの壁部31側を切り欠くように傾斜面301が形成されている。この傾斜面301と壁部31との間が、窪み300となる。
そのため、シリコーン接着剤4は、貫通穴5に充填された穴充填部40と、基板6の側面6cと壁部31との隙間に充填された隙間充填部41と、基板6の上方に突出した突出部42とに加えて、窪み300に充填された凹部充填部43を有する。これにより、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接触面積がさらに増加し、接着強度が向上する。
なお、傾斜面301は、シリコーン接着剤4が充填されやすいよう、YZ断面(図13)において湾曲した形状を有しているが、このような形状に限定されるものではなく、YZ断面において直線状に形成してもよい。
以上説明したように、本発明の第3の実施の形態では、ホルダ3の基板支持部35に窪み300が形成され、この窪み300にシリコーン接着剤4が充填されているため、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接触面積を大きくし、接着強度を向上することができる。
なお、この第3の実施の形態に、第2の実施の形態で説明した貫通穴5Aの形状(図12)を適用してもよい。
第4の実施の形態.
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図15は、第4の実施の形態のLEDヘッド15を示す横断面図である。第4の実施の形態のLEDヘッド15は、ホルダ3の壁部31の凹部5C(穴部)の構成が、第1の実施の形態のLEDヘッド15と異なる。
上述した第1の実施の形態では、ホルダ3の壁部31をY方向に貫通する貫通穴5が形成されていた。これに対し、この第4の実施の形態では、貫通穴5に代えて、ホルダ3の壁部31を貫通しない有底の凹部5Cが形成されている。
すなわち、凹部5C(穴部)は、壁部31のY方向内側の面からY方向外側に向かって形成されている(すなわちY方向に深さを有する)が、壁部31のY方向外側の面には到達しない。壁部31において凹部5CのY方向外側には、穴底部56が形成されている。
シリコーン接着剤4は、凹部5Cの内部に充填される穴充填部40と、基板6の側面6cと壁部31との隙間に充填される隙間充填部41と、基板6の上方に突出する突出部42とを有する。穴充填部40は、ディスペンサ9(図8)によって基板6の側面6cに塗布されたシリコーン接着剤4が凹部5Cに流れ込むことで形成される。
第4の実施の形態の凹部5Cは、第1の実施の形態の貫通穴5よりも容積が小さいが、シリコーン接着剤4とホルダ3との接触面積を大きくする効果はある。また、凹部5CのY方向外側に穴底部56が形成されているため、シリコーン接着剤4がホルダ3のY方向外側に突出しないというメリットがある。
以上説明したように、本発明の第4の実施の形態では、ホルダ3の壁部31に有底の凹部5Cが形成され、この凹部5Cにシリコーン接着剤4が充填されているため、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接触面積を大きくし、接着強度を向上することができる。また、シリコーン接着剤4がホルダ3のY方向外側に突出しないため、周囲の部材との干渉が生じない。
なお、この第4の実施の形態に、第2の実施の形態で説明した貫通穴5Aの形状(図12)を適用してもよく、第3の実施の形態で説明した基板支持部35の形状(図13,14)を適用してもよく、これら両方を適用してもよい。
上述した第1〜第4の実施の形態では、弾性体であるシリコーン接着剤4によって基板6(発光素子基板)をホルダ3に固定している。そのため、基板6あるいはホルダ3に衝撃荷重が作用した場合であっても、シリコーン接着剤4が衝撃荷重を吸収し、接着領域にクラックが発生することを抑制することができる。これにより、ホルダ3とシリコーン接着剤4との接着力を維持することができる。特に、コネクタ62の近傍は、FFCケーブルの抜き差し時の外力で衝撃荷重が発生しやすいため、コネクタ62の近傍に各実施の形態の構成を適用することが有効である。
上述した第1〜第4の実施の形態では、貫通穴5(5A)および凹部5Cを、ホルダ3において、基板6のコネクタ62に最も近い基板支持部35(突き当て面35a)に対応する位置に形成したが、基板6の側面6cに対向する位置であれば、ホルダ3のどの位置に形成してもよい。
また、上述した第1〜第4の実施の形態では、貫通穴5(5A)および凹部5Cを、ホルダ3の一対の壁部31の両方に設けたが、一方の壁部31のみに設けてもよい。
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の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、各種の改良または変形を行なうことができる。
2 レンズアレイ、 2a 入射面、 2b 出射面、 3 ホルダ、 31 壁部、 32 底部、 33 開口部、 35,35B 基板支持部、 35a 突き当て面、 37 接着剤、 38 封止剤、 4 シリコーン接着剤、 40 穴充填部、 41 隙間充填部、 42 突出部、 43 凹部充填部、 45 上端面、 5,5A 貫通穴(穴部)、 51 下端縁、 52,55 上端縁、 53 側端縁、 5C 凹部(穴部)、 56 穴底部、 6 基板、 6a 表面、 6b 裏面、 6c 側面、 61 LEDアレイチップ(発光素子)、 62 コネクタ、 63 電子部品、 7 カバーシート、 71 貫通穴、 9 ディスペンサ、 10 画像形成装置、 12Bk,12Y,12M,12C 画像形成ユニット、 13,13Bk,13Y,13M 感光体ドラム(像担持体)、 14Bk,14Y,14M,14C 帯電ローラ(帯電部材)、 15,15Bk,15Y,15M,15C LEDヘッド(露光ヘッド)、 16Bk,16Y,16M,16C 現像ローラ(現像剤担持体)、 17Bk、17Y,17M,17C トナー供給ローラ(供給部材)、 18Bk、18Y,18M,18C 現像ブレード(現像剤担持体)、 19Bk、19Y,19M,19C トナーカートリッジ(現像剤収容部)、 21 搬送ベルト、 20Bk,20Y,20C,20K 転写ローラ(転写部材)、 22 ホッピングローラ(給紙部)、 23 レジストローラ対(搬送部)、 24 用紙カセット(媒体搬送部)、 26,27 排出ローラ対(排出機構)、 28 定着器(定着装置)、 40 穴充填部、 300 窪み、 301 傾斜面。

Claims (18)

  1. 複数の発光素子が第1の方向に配列された発光素子基板と、
    前記第1の方向に延在し、前記発光素子の光を集光するレンズアレイと、
    前記発光素子基板と前記レンズアレイとを保持するホルダと
    を備え、
    前記ホルダは、前記発光素子基板の前記第1の方向と直交する第2の方向における端部と対向する位置に、穴部を有し、
    前記発光素子基板は、シリコーン接着剤によって前記ホルダに固定され、前記穴部にも前記シリコーン接着剤が充填されている
    ことを特徴とする露光ヘッド。
  2. 前記ホルダは、前記穴部が形成された壁部を有し、
    前記シリコーン接着剤は、前記壁部と前記発光素子基板の前記端部との隙間に充填される
    ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。
  3. 前記穴部は、前記壁部を前記第2の方向に貫通する貫通穴であることを特徴とする請求項2に記載の露光ヘッド。
  4. 前記穴部は、前記壁部に形成され、前記第2の方向に深さを有する凹部であることを特徴とする請求項2に記載の露光ヘッド。
  5. 前記ホルダは、前記発光素子基板を支持する基板支持部を有し、
    前記基板支持部は、前記発光素子が形成された面に当接する突き当て面を有し、
    前記穴部は、前記突き当て面に対して前記第2の方向に隣接している
    ことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  6. 前記ホルダは、前記第1の方向に複数の基板支持部を有し、
    前記発光素子基板は、コネクタを有し、
    前記穴部は、前記複数の基板支持部のうち、前記コネクタに最も近い基板支持部の前記突き当て面に対して、前記第2の方向に隣接している
    ことを特徴とする請求項5に記載の露光ヘッド。
  7. 前記コネクタは、前記発光素子基板の前記第1の方向の一端部に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の露光ヘッド。
  8. 前記ホルダの前記基板支持部は、前記シリコーン接着剤が充填される窪みを有することを特徴とする請求項5から7までの何れか1項に記載の露光ヘッド。
  9. 前記穴部の前記発光素子基板の厚さ方向の寸法は、前記発光素子基板の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  10. 前記シリコーン接着剤は、前記発光素子基板の前記レンズアレイ側とは反対側に突出する突出部を有することを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  11. 前記シリコーン接着剤の前記突出部に、カバー部材が固定されていることを特徴とする請求項10に記載の露光ヘッド。
  12. 前記発光素子基板は、前記発光素子が形成された面と反対側の面に、電子部品を有し、
    前記カバー部材は、前記電子部品を覆うように設けられている
    ことを特徴とする請求項11に記載の露光ヘッド。
  13. 前記カバー部材は、絶縁性を有する樹脂で形成されたシートであることを特徴とする請求項11または12に記載の露光ヘッド。
  14. 前記穴部の少なくとも1つの端縁が、前記第2の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1から13までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  15. 前記穴部の傾斜している端縁は、前記穴部の前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向における端縁であることを特徴とする請求項14に記載の露光ヘッド。
  16. 前記壁部には、前記第1の方向に複数の前記穴部が間隔を開けて形成されていることを特徴とする請求項2から4までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  17. 前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1から16までのいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  18. 請求項1から16までの何れか1項に記載の露光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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