JP7279598B2 - 露光ヘッド、画像形成装置、読取ヘッド及び読取装置 - Google Patents
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Description
[1-1.カラープリンタの構成]
図1に左側面図を示すように、カラープリンタ1は、カラー用電子写真式プリンタであり、例えばA3サイズやA4サイズ等の大きさでなる用紙Pに対し、所望のカラー画像を印刷する。カラープリンタ1は、略箱型に形成されたプリンタ筐体2の内部に種々の部品が配置されている。因みに以下では、図1における右端部分をカラープリンタ1の正面とし、この正面と対峙して見た場合の上下方向、左右方向及び前後方向をそれぞれ定義した上で説明する。カラープリンタ1は、制御部3により全体を統括制御する。この制御部3は、図示しない通信処理部を介して、パーソナルコンピュータのような上位装置(図示せず)と無線又は有線により接続されている。制御部3は、上位装置から印刷対象のカラー画像を表す画像データが与えられると共に該カラー画像の印刷が指示されると、用紙Pの表面に印刷画像を形成する印刷処理を実行する。
次に、画像形成ユニット15の構成について説明する。図2に示すように画像形成ユニット15は、その外周における大部分をフレーム31により閉塞すると共に、その内部に比較的大きな空間を形成している。
次に、LEDヘッド16の構成について説明する。図3、図4及び図5に示すように、LEDヘッド16は、全体として左右方向に細長い直方体状に形成されており、ホルダ51にカバー53、レンズユニット57、基板66や絶縁フィルム69等が積層するように取り付けられ、封止シリコーン54、カバー接着剤55及び基板接着剤56が塗布された構成となっている。このレンズユニット57は、第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b及び入射遮光プレート58bにより構成されている。以下では、図4及び図5における下方向を照射方向とも呼び、上方向を反照射方向とも呼ぶ。また以下では左右方向を長手方向(配列方向、主走査方向)とも呼び、この左右方向と交差する前後方向を副走査方向とも呼び、上下方向を光軸方向とも呼ぶ。さらにLEDアレイ67の配列方向である左右方向をX方向、MLA60の光軸方向である上下方向をZ方向、X方向及びZ方向に直交する方向である前後方向をY方向とする。
図4、図5及び図6に示すようにホルダ51は、例えば液晶ポリマーの金型成形で作製されており、全体として、左右方向に沿って形成された中空の四角柱から反照射方向側の側面を取り除いたような形状となっており、その横断面が英大文字の「U」のような形状であり、内部にレンズユニット57等を保持する。またホルダ51は、左右方向に細長く上下方向に薄い板状の底部51Bを中心に構成され、該底部51Bにおける前後両辺から上方へ向けて、左右方向に細長く前後方向に薄い板状の側部51Wがそれぞれ延設されており、上端部において開放するホルダ開口部51Aが形成されている。底部51Bにおける前後方向のほぼ中央には、左右方向に細長いスリット状の孔部51Lが上下方向に貫通するように穿設されている。このためホルダ51は、底部51Bの上面である反照射方向側に、前後方向及び左右方向に沿って延びる平面が形成されている。この平面は、レンズユニット57及び基板66がホルダ51内に配置される際のZ方向の位置の基準となるものであり、基準面として機能する。側部51Wにおける基板66と上下方向の位置が一致する箇所よりも僅かに上側には、側部51Wの外側と内側とを貫通するように穿設され基板接着剤56が注入される貫通穴51bが左右方向に沿って一定間隔で設けられている。また底部51Bにおける孔部51Lの前後方向の縁部には、底部51Bの外側と内側とを貫通するように穿設されカバー接着剤55が注入されるように塗布される切り欠き51aが左右方向に沿って一定間隔で設けられている。
図4及び図5に示すようにカバー53は、例えば透明な樹脂フィルムであるPETフィルムにより構成されており、X方向に細長くZ方向に薄い板状に形成され、カバー接着剤55によりホルダ51の底部51Bに固定されることにより、レンズユニット57を外部から保護している。具体的にカバー53は、ホルダ51の孔部51Lよりも大きく、且つホルダ開口部51Aよりも小さい長方形状となっている。またカバー53は、長手方向(X方向)の中央部における短手方向の両端部に、切り欠き53a(図11)が形成されている。この切り欠き53aは、ホルダ51にレンズユニット57を位置決めする突起である凸形状51d(図6)を避けるように形成されることにより、カバー53が該凸形状51dと物理的に干渉しないようにしている。またカバー53は、ホルダ51の切り欠き51aを介しカバー53のY方向両端部における+Z方向側の面に向かってカバー接着剤55が注入されることにより、ホルダ51に固定される。さらにカバー53は、カバー53とホルダ51との間が封止シリコーン54により封止されことにより、カバー53とホルダ51との隙間が閉塞される。
図4及び図5に示すようにレンズユニット57は、カバー53の-Z方向側に、カバー53に積層されるようにして長手方向をX方向に沿わせて取り付けられている。このレンズユニット57は、第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b及び入射遮光プレート58bが、+Z方向側から-Z方向側へ向かって順番にZ方向に沿って積層された構成となっている。以下では、第1MLA60a及び第2MLA60bをまとめてMLA60とも呼び、隔壁遮光プレート58a及び入射遮光プレート58bをまとめて遮光プレート58とも呼ぶ。また第1MLA60aと第2MLA60bとは、略同一形状であり、第1MLA60aをY軸を中心として180[°]回転させたものが第2MLA60bとなるため、第2MLA60bについては説明を省略する。第1MLA60a及び第2MLA60bは、シクロオレフィンポリマー樹脂を用いて射出成型により作成されており、第1MLA60a及び第2MLA60bが組み合わされることにより、LED素子68の正立等倍像を形成する。
図7に示すように第2のレンズアレイとしての第1MLA60aは全体として、略円形の複数個の第2のレンズとしてのマイクロレンズ62aがX方向である配列方向に沿って略直線状に平行に2列並ぶよう配列されており、X方向に隣接するマイクロレンズ62a同士は、互いのY方向の位置がずれている。これにより第1MLA60aには、複数個のマイクロレンズ62aが平行な2列の略直線に交互に、すなわち千鳥状になるようにジグザグに配置されている。マイクロレンズ62aは、LED素子68の光を透過する素材により形成されている。このマイクロレンズ62aを通過する光の光軸であるレンズ光軸は、マイクロレンズ62aの中心に位置している。
図7に示すように第1のレンズアレイとしての第2MLA60bは全体として、第1MLA60aと同一形状の略円形の複数個の第1のレンズとしてのマイクロレンズ62bがX方向である配列方向に沿って略直線状に平行に2列並ぶよう配列されており、X方向に隣接するマイクロレンズ62b同士は、互いのY方向の位置がずれている。これにより第2MLA60bには、複数個のマイクロレンズ62bが平行な2列の略直線に交互に、すなわち千鳥状になるようにジグザグに配置されている。マイクロレンズ62bは、LED素子68の光を透過する素材により形成されている。このマイクロレンズ62bを通過する光の光軸であるレンズ光軸は、マイクロレンズ62bの中心に位置している。
図8に示すように第2の遮光部材としての隔壁遮光プレート58aは全体として、略円柱形状の複数個の第2の開口としての貫通穴58a1がX方向である配列方向に沿って略直線状に平行に2列並ぶよう配列されており、X方向に隣接する貫通穴58a1同士は、互いのY方向の位置がずれている。これにより隔壁遮光プレート58aには、複数個の貫通穴58a1が平行な2列の略直線に交互に、すなわち千鳥状になるようにジグザグに配置されている。この隔壁遮光プレート58aは、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成されており、第2MLA60bから第1MLA60aの方向へ向けて出射されたLED素子68の光線における迷光成分をカットし、且つ第1MLA60aと第2MLA60bとの間の最適なクリアランスを確保する。貫通穴58a1は、第1MLA60aのマイクロレンズ62aと第2MLA60bのマイクロレンズ62bとの配置に対応するように、LED素子68の光を透過する貫通孔として形成されている。この貫通穴58a1の中心(すなわち重心)は、開口中心となっている。
図9に示すように第1の遮光部材としての入射遮光プレート58bは、隔壁遮光プレート58aと同様に、第1MLA60a及び第2MLA60bに形成されたマイクロレンズ62a及び62bの形成位置に合わせて、貫通穴58b1が形成された、長尺の部材である。すなわち入射遮光プレート58bは全体として、略円柱形状の複数個の第1の開口としての貫通穴58b1がX方向である配列方向に沿って略直線状に平行に2列並ぶよう配列されており、X方向に隣接する貫通穴58b1同士は、X方向に沿うレンズX方向中心線L1を中心として互いにY方向の逆方向側へ等間隔を空けるようにY方向の位置がずれている。すなわちレンズX方向中心線L1は、Y方向に隣接する貫通穴58b1同士の中心をX方向へ沿っているとも言える。これにより入射遮光プレート58bには、複数個の貫通穴58b1が平行な2列の略直線に交互に、すなわち千鳥状になるようにジグザグに配置されている。この入射遮光プレート58bは、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成されており、LED素子68から第2MLA60bへ入射される迷光成分を手前でカットする。貫通穴58b1は、第1MLA60aのマイクロレンズ62aと第2MLA60bのマイクロレンズ62bとの配置に対応するように、LED素子68の光を透過する貫通孔として形成されている。この貫通穴58b1の中心(すなわち重心)は、開口中心となっている。
レンズユニット57内の各部材である第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b及び入射遮光プレート58bを射出成型する際は、反りを発生させないために、長手方向端部から樹脂を流されることが望ましい。しかしながら、レンズユニット57の各部材は長尺であるため、一方の端部から樹脂を流されても、途中で樹脂が硬化し、もう一方の端部まで樹脂が流動しない可能性がある。そこで、一般的には、長手方向両端部から樹脂を流す方法がとられる。しかしながら、2点以上の箇所から樹脂が流されると、樹脂が合流する箇所でウェルドが発生し、微妙な特性の変化が生じてしまう。第1MLA60a及び第2MLA60bは光学部材であり、樹脂の特性の非連続な急峻な変化は、光学特性の急峻な変化を生じさせてしまうため、2点以上の箇所から樹脂を流入させることができない。そこで、第1MLA60a及び第2MLA60bは、長手方向の中央部側面から樹脂が流され、1点ゲートでも短い距離を樹脂が流動するような方法がとられる。したがって、本実施の形態においては、第1MLA60a及び第2MLA60bには長手方向中央部の側面にゲート60a7(図7)が存在する。隔壁遮光プレート58a及び入射遮光プレート58bは、それぞれ図示しない長手方向両端部にゲートが存在する。
図4及び図5に示すように基板66は、ホルダ51におけるレンズユニット57の-Z方向側に、長手方向をX方向に沿わせて取り付けられている。図10に示すようにこの基板66は、いわゆるガラスエポキシ基板でなり、X方向に細長くZ方向に薄い板状に形成されており、所定の配線パターンが形成された配線層がZ方向に複数積層された構成となっている。基板66の+Z方向側の面である照射方向側には、Y方向のほぼ中央において、レンズユニット57と対向するようにLEDアレイ67が基板66の長手方向に沿って実装されている。このLEDアレイ67は、+Z方向側へ向けて光を発光するLED素子68がX方向である配列方向に沿って所定の微小間隔毎に並んでいる。また基板66の-Z方向側の面である反照射方向側には、複数個の電子部品68aが実装されている。さらに基板66の-Z方向側におけるX方向の中央部近傍には、基板66の各種電子部品68aとカラープリンタ1の制御部3等とを導通させるケーブルを接続するためのコネクタ68bが実装されている。
次に、図11を用いてLEDヘッド16の各部材の位置決め方法を詳細に説明する。
まず、X方向の位置決めについて説明する。X方向の位置は、ホルダ51のX方向中央部に形成された凸形状51dが基準となる。第1MLA60aは、ホルダ51の凸形状51dに第1MLA60aの溝60a3が嵌合することにより、X方向の位置が決定する。隔壁遮光プレート58aは、第1MLA60aの凸構造60a4と、隔壁遮光プレート58aの凹構造58a4とが嵌合することにより、X方向の位置が決定する。第2MLA60bは、隔壁遮光プレート58aの溝58a5と、第2MLA60bの凸構造60a4とが嵌合することにより、X方向の位置が決定する。入射遮光プレート58bは、第2MLA60bの溝60a3と、入射遮光プレート58bの凸構造58b4とが嵌合することにより、X方向の位置が決定する。基板66は、入射遮光プレート58bのピン58b5と、基板66の丸穴68dとが嵌合することにより、X方向の位置が決定する。これらの嵌合は、最大公差が例えば10[um]程度となるように高精度に嵌合している。
次に、Y方向の位置決めについて説明する。Y方向の位置は、ホルダ51のX方向両端部に形成されたピン51cが基準となる。第1MLA60aは、ホルダ51のピン51cに第1MLA60aの溝60a1が嵌合することにより、Y方向の位置が決定する。隔壁遮光プレート58aは、第1MLA60aの凸構造60a2と、隔壁遮光プレート58aの溝58a2とが嵌合することにより、Y方向の位置が決定する。
次に、Z方向の位置決めについて説明する。Z方向の位置は、カバー53の-Z方向側の面が基準となる。カバー53は、冶具により、ホルダ51に高い平面度で固着される。第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b及び入射遮光プレート58bは、高い平面度で形成された当接面同士が当接されることにより、各部材のZ方向の位置が決定される。基板66は、入射遮光プレート58bの-Z方向側の当接面58b7に、+Z方向側の面が当接されることにより、Z方向の位置が決定される。
次に、LEDヘッド16の組み立て方法について説明する。図12に示すように、まず、カバー53がホルダ51の底部51Bにおける-Z方向側の面に図示しない冶具により固着される。次に、第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b、入射遮光プレート58b及び基板66が、ホルダ51の内部に挿入される。これら第1MLA60a、隔壁遮光プレート58a、第2MLA60b、入射遮光プレート58b及び基板66の各部材は、X方向及びY方向の位置が、上述した溝や凸構造等がそれぞれ嵌合されることにより位置決めされ、Z方向の位置が、各部材が嵌合され基板66がカバー53方向へ付勢されることで各部材の当接面が当接されることにより位置決めされる。
以上の構成においてLEDヘッド16は、基板66の丸穴68dにレンズユニット57における入射遮光プレート58bのピン58b5を係合して長手方向及び短手方向へのピン58b5の移動を規制し、さらに基板66の溝68cにレンズユニット57における入射遮光プレート58bのピン58b3を係合して短手方向へのピン58b3の移動を規制し、入射遮光プレート58bと基板66とを当接させるようにした。このためLEDヘッド16は、基板66に対するレンズユニット57の長手方向及び短手方向の位置ずれを防止し、位置決めを行うことができる。ここで、LED素子68とレンズユニット57とのY方向の位置ずれの許容値は、2列に並んだマイクロレンズ62のY方向の距離であるレンズピッチが0.76[mm]の場合、レンズピッチが0.1[mm]ずれると、ずれ量が0[mm]の場合と比較して、光量の変動量が倍になり、レンズピッチ周期の印刷筋が発生する可能性がある。したがって、位置ずれのずれ量の許容値は、Y方向のレンズピッチの13[%]程度(0.1/0.76)という範囲であれば、LED素子68とレンズユニット57とのY方向の位置がずれても構わないように設計されている。
[2-1.スキャナの構成]
図13に側面図を示すようにスキャナ82は、原稿読取装置であり、例えばA3サイズやA4サイズ等の大きさでなる原稿を読み取って電子データを生成する。スキャナ82は、読取ヘッド83、ランプ84、原稿台85、レール86、駆動ベルト87及びモータ88等により構成されている。ランプ84は、照射した光が原稿Mの表面で反射して読取ヘッド83内に取り込まれるように配置されている。原稿台85は、可視光線を透過する素材で形成されており、原稿Mを載置する。レール86は、原稿台85の下方に配置されており、読取ヘッド83を移動可能に支持する。読取ヘッド83は、複数の滑車90により張架された駆動ベルト87にその一部が接続されており、モータ88で駆動された駆動ベルト87によりレール86上を移動可能に構成されている。この読取ヘッド83は、ランプ84により照射され原稿Mの表面で反射した光線を取り込み電子データに変換する。
読取ヘッド83は、全体として、LEDヘッド16のLEDアレイ67(図4)に代えて被写体である原稿Mを、感光体ドラム35(図2)に代えて検出器であるラインセンサ94を配置したような構成となっている。この読取ヘッド83は、レンズユニット92、ミラー93及びラインセンサ94により構成されている。レンズユニット92は、第1の実施の形態によるレンズユニット57(図4)と同様に構成されている。ミラー93は、原稿Mで反射された光線の光路を折り曲げてレンズユニット92へ入射させる。ラインセンサ94は、複数の受光素子が所定の間隔で直線上に配置されており、レンズユニット92により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換する。本実施の形態においては、ラインセンサ94は600[dpi]の解像度であるため、受光素子が1インチ当たり600個配置されている。すなわち受光素子がX方向の間隔を0.0423[mm]として配列されている。
なお上述した第1の実施の形態においては、それぞれ基板66に凹部である丸穴68dを、入射遮光プレート58bに突部であるピン58b5を設ける場合について述べた。本発明はこれに限らず、それぞれ入射遮光プレート58bに凹部である丸穴を、基板66に突部であるピンを設けても良い。しかしながら、一般的にガラスエポキシ製である基板66に突起を形成するよりは、孔部を形成した方が、容易に凹部を基板66に製造できる。また、丸穴68d及び溝68cは、基板66の+Z方向側面から-Z方向側面までZ方向に貫通する場合について述べたが、丸穴68d又は溝68cの少なくとも何れか一方は、基板66の+Z方向側面から-Z方向に向かって凹設されていれば良い。さらに、基板66及び入射遮光プレート58bの両方に孔部を形成し、それら孔部の両方にピンを嵌め込んでも良い。第2の実施の形態においても同様である。
Claims (13)
- 長手方向に複数の発光素子が配置される基板と、
前記長手方向に延在し、前記複数の発光素子から放射される光を収束させるレンズユニットと
を有し、
前記レンズユニットは、
射出成型によって作成され、
前記長手方向において前記レンズユニットにおける前記射出成型のゲート位置とほぼ同じ位置に設けられ前記基板と係合する第1の突部と、
前記第1の突部と前記長手方向に離れた位置に設けられた第2の突部と
を有し、
前記基板は、
前記第1の突部と対応する位置に設けられ、前記第1の突部と係合して、前記長手方向と直交する短手方向への前記第1の突部の移動を規制する第1の凹部と、
前記第2の突部と対応する位置に設けられ、前記第2の突部と係合して、前記短手方向への前記第2の突部の移動を規制する第2の凹部と
を有することを特徴とする露光ヘッド。 - 前記ゲート位置は、前記レンズユニットの前記長手方向における略中央部に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記第1の凹部は、前記第1の突部と係合して、前記長手方向及び前記短手方向への前記第1の突部の移動を規制する
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記第1の凹部は、円形状である
ことを特徴とする請求項3に記載の露光ヘッド。 - 前記第2の凹部は、前記第2の突部と係合して、前記長手方向への前記第2の突部の移動を許容しつつ、前記短手方向への前記第2の突部の移動を規制する
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記第2の凹部は、
前記長手方向において前記複数の発光素子よりも外側に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記第2の突部は複数配置され、
前記長手方向において前記第1の突部を挟んで対称配置される
ことを特徴とする請求項6に記載の露光ヘッド。 - 前記基板における前記発光素子と前記第1の凹部の中心との前記短手方向の間隔と、前記レンズユニットにおけるレンズの前記長手方向に沿う中心線と前記第1の突部の中心との前記短手方向の間隔とがほぼ一致している
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記レンズユニットは、
前記基板の前記発光素子と対向して配置され、前記発光素子からの光の一部を遮光する第1の開口を有する第1の遮光部材と、
前記第1の開口を通過した光を収束する複数の第1のレンズが配置された第1のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイに対して、前記第1の遮光部材の反対側に配置され、前記第1のレンズからの光の一部を遮光する第2の開口を有する第2の遮光部材と、
前記第2の開口を通過した光を収束する複数の第2のレンズが配置された第2のレンズアレイと
を有し、
前記第1の遮光部材は、前記第1の突部及び前記第2の突部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記第1の凹部は、前記第1の突部が係合する第1の穴部であり、
前記第2の凹部は、前記第2の突部が係合する第2の穴部である
ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 請求項1乃至請求項10の何れかの露光ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
- 長手方向に複数の受光素子が配置される基板と、
前記長手方向に延在し、前記複数の受光素子に放射される光を収束させるレンズユニットと
を有し、
前記レンズユニットは、
射出成型によって作成され、
前記長手方向において前記レンズユニットにおける前記射出成型のゲート位置とほぼ同じ位置に設けられ前記基板と係合する第1の突部と、
前記第1の突部と前記長手方向に離れた位置に設けられた第2の突部と
を有し、
前記基板は、
前記第1の突部と対応する位置に設けられ、前記第1の突部と係合して、前記長手方向と直交する短手方向への前記第1の突部の移動を規制する第1の凹部と、
前記第2の突部と対応する位置に設けられ、前記第2の突部と係合して、前記短手方向への前記第2の突部の移動を規制する第2の凹部と
を有することを特徴とする読取ヘッド。 - 請求項12の読取ヘッドを有することを特徴とする読取装置。
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