(57)【要約】【課題】  個々の導光路（タンデム４色カラーでは４個の導光路）の熱膨張収縮差による色ズレ低減とＬＥＤアレイと導光路の位置ズレ（組み立て時、熱膨張差）による明るさムラを同時に解決する色ズレ、明るさムラをなくすＬＥＤアレイと導光路の組み合わせによる書き込み素子（ＬＥＤアレイ光プリントヘッド）及びその製造方法を提供する。【解決手段】  アレイ状に配置された複数発光部２と周辺の駆動回路等からなる発光基板１と、発光部からの光をそれぞれ独立して伝達する導光部３から構成される光プリントヘッドにおいて、前記導光部３が光を透過するコア部３ａと、このコア部３ａ周辺の前記コア部３ａより低屈折率であるクラッド部３ｂと、各コア部３ａ間の一部に設けられた遮光部とから構成され、この一部に接合された保持部材４を有するアレイ状導光路であり、このアレイ状導光路の一部が前記発光基板１の一部と接合されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部がアレイ状に配置された発光基板と、前記発光部からの光をそれぞれ独立して伝達する導光部とから構成される光プリントヘッドであって、前記導光部は、光を透過するコア部と、該コア部の周囲に設けられ、前記コア部より低屈折率であるクラッド部と、前記各コア部間の一部に設けられた遮光部と、前記各コア部間の一部に接合された保持部材とを有するアレイ状導光路により構成し、該アレイ状導光路の一部を前記発光基板の一部と接合するようにしたことを特徴とする光プリントヘッド。
【請求項２】
前記アレイ状導光路の少なくとも１部材が伸縮性の材料であることを特徴とする請求項１の光プリントヘッド。
【請求項３】
前記伸縮性材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であることを特徴とする請求項２の光プリントヘッド。
【請求項４】
前記遮光部はクラッド材と同材料に遮光材を含有した構成であることを特徴とする請求項１の光プリントヘッド。
【請求項５】
前記保持部材は前記アレイ状導光路より高剛性、低熱膨張材料であることを特徴とする請求項１の光プリントヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の光プリントヘッドを製造する製造方法において、接合する前記発光基板と前記アレイ状導光路の何れか一方の１部材を膨張収縮させ、相対的に所定の位置に達したときに接合することを特徴とする光プリントヘッドの製造方法。
【請求項７】
熱によって前記発光基板と前記アレイ状導光路のどちらか１部材を膨張収縮させることを特徴とする請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記アレイ状導光路を荷重にて膨張収縮させることを特徴とする請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法。
【請求項９】
接着剤にて前記発光基板と前記アレイ状導光路とを接合することを特徴とする請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤は光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項９記載の光プリントヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記アレイ状導光路を膨張収縮させ、所定の位置に達したときに保持部材を接合することを特徴とする請求項７または８記載の光プリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の伝送（一般光学分野、微小光学分野、光通信分野、光情報分野）かつ、入出力の際の相手部品とのカップリング効率向上及びその安定性（温度変化等の外乱に強い）を向上させるためのプラスチック光導波路及び導光路、主に画像形成装置の光書き込みユニットであるアレイ状導光路を用いたＬＥＤプリントヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、電子写真プロセスを用いた画像形成装置（プリンタ等）の書き込み光学系はレーザやポリゴンミラーを用いたレーザ書き込み光学系が代表である。近年、ＬＥＤアレイの光源を用いた書き込み素子（ＬＥＤアレイプリントヘッド）が出てきた（例えば特許文献１及び２参照）。
ＬＥＤアレイを用いた書き込み素子の特徴として、感光体ライン上に一斉に発光できるため、非常に高速の書き込みが可能である。しかしながら、ＬＥＤアレイ基板自体には温度による膨張収縮が書き込み位置を変動させる課題がある。
具体的には、タンデム４色カラー（ＬＥＤアレイが４個搭載したもの）のとき、個々のＬＥＤの発熱による違いがＬＥＤアレイ基板の膨張差を生み、その結果、色ズレが生じてしまう問題である。
特にＬＥＤアレイと等倍結像素子（代表商品名：セルフォックレンズアレイ）を組み合わせたＬＥＤアレイプリントヘッドでは、熱膨張収縮したＬＥＤ位置を忠実に結像してしまうため、色ズレが顕著に現れてしまう。
他方、ＬＥＤアレイとアレイ状導光路（光ファイバ）を用いたＬＥＤアレイプリントヘッドがある。これはＬＥＤの１つの発光部に対して１つの導光路で感光体に光りを導くプリンタヘッドである。
【０００３】
図９は従来のＬＥＤアレイと導光路の位置を示す概略図である。図１０は図９の従来のＬＥＤアレイと導光路の熱膨張収縮差を説明する概略図である。図１１は図９の従来のＬＥＤアレイと導光路の熱膨張収縮差を説明する他の概略図である。
図９は温度変化無しの状態である。図１０において、この場合も、導光路の熱膨張収縮差が色ズレに寄与することは前述と同様の課題である。また、図１１に示すように、ＬＥＤアレイと導光路の位置ズレが明るさムラを発生させる課題も生じる。この位置ズレは組み立て時の位置ズレと、使用時の熱膨張収縮差による位置ズレの２つが主である。
色ズレ課題に対しては、特許文献１及び２の開示が存在する。前者はＬＥＤＡ基板に熱膨張係数が小さい材料を使用すること、後者は弱い電流を流して温度差を無くし、それぞれの熱膨張差をなくす工夫をしている。導光路を組み合わせたタイプでは、類似課題及びその従来技術の存在を確認することはできなかった。
特許文献１では、この種の露光装置においては、１列のＬＥＤアレイを有するものであったので、プリンタのカラー化を図るときには複数の露光装置を相互間に高精度を保って取り付けを行う必要を生じ、組み立て工程が煩雑化してコストアップする問題点を生じていたことを記載している。
そのため、温度膨張係数が小さい部材で形成された１枚の光源基板２上に、ＬＥＤアレイ３Ａ、３Ｂの２列が適宜の間隔を有して平行に配置されている電子写真用露光装置１としている。
【特許文献１】特開平８−１１８７２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、例えばプリンタなど、この種の露光装置を採用する機器をカラー化（多色化）するときに、個別の露光装置を取り付けるときの高精度が要求される組み立て工程を不要なものとして、この種の機器のコストダウンを可能として課題を解決するようにしている。
特許文献２では、複数の発光素子を備えた複数本の記録ヘッドの熱膨張の差から生ずる色ずれを防止することが記載されている。このために、画像形成時以外のときに発光素子を点灯させ、複数本の記録ヘッドの熱膨張の大きさを均一にするようにしている。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、個々の導光路（タンデム４色カラーでは４個の導光路）の熱膨張収縮差による色ズレ低減とＬＥＤアレイと導光路の位置ズレ（組み立て時、熱膨張差）による明るさムラを同時に解決する色ズレ、明るさムラをなくすＬＥＤアレイと導光路の組み合わせによる書き込み素子（ＬＥＤアレイ光プリントヘッド）及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の発光部がアレイ状に配置された発光基板と、前記発光部からの光をそれぞれ独立して伝達する導光部とから構成される光プリントヘッドであって、前記導光部は、光を透過するコア部と、該コア部の周囲に設けられ、前記コア部より低屈折率であるクラッド部と、前記各コア部間の一部に設けられた遮光部と、前記各コア部間の一部に接合された保持部材とを有するアレイ状導光路により構成し、該アレイ状導光路の一部を前記発光基板の一部と接合する光プリントヘッドを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記アレイ状導光路の少なくとも１部材が伸縮性の材料である請求項１の光プリントヘッドを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記伸縮性材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である請求項２の光プリントヘッドを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記遮光部はクラッド材と同材料に遮光材を含有した構成である請求項１の光プリントヘッドを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、前記保持部材は前記アレイ状導光路より高剛性、低熱膨張材料である請求項１の光プリントヘッドを特徴とする。
【０００６】
また請求項６に記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドを製造する製造方法において、接合する前記発光基板と前記アレイ状導光路の何れか一方の１部材を膨張収縮させ、相対的に所定の位置に達したときに接合する光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、熱によって前記発光基板と前記アレイ状導光路のどちらか１部材を膨張収縮させる請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、前記アレイ状導光路を荷重にて膨張収縮させる請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、接着剤にて前記発光基板と前記アレイ状導光路とを接合する請求項６記載の光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
また請求項１０に記載の発明は、前記接着剤が光硬化性樹脂である請求項９記載の光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
また請求項１１に記載の発明は、前記アレイ状導光路を膨張収縮させ、所定の位置に達したときに保持部材を接合する請求項７または８記載の光プリントヘッドの製造方法を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光プリントヘッドはアレイ状に配置された複数発光部と周辺の駆動回路等からなる発光基板と、発光部からの光をそれぞれ独立して伝達する導光部から構成され、前記導光部が光を透過するコア部と、このコア部周辺の前記コア部より低屈折率であるクラッド部と、各コア間の一部に遮光部を備えてアレイ状導光路となっており、前記アレイ状導光路の一部に接合された保持部材から構成されていて、また、前記アレイ状導光路の一部が発光基板の一部と接合されている。
したがって、個々の導光路（タンデム４色カラーでは４個の導光路）の熱膨張収縮差による色ズレ低減とＬＥＤアレイと導光路の位置ズレ（組み立て時、熱膨張差）による明るさムラを同時に解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による光プリントヘッドの構成を示す概略斜視図である。図２は保持部材が保持板タイプである図１の光プリントヘッドをＡ方向から視た断面図である。
光プリントヘッドの構成を大きく２つに分けると、アレイ状に配置された複数発光部２と周辺の駆動回路等からなる発光基板（例：ＬＥＤアレイヘッド基板）１と、発光部２からの光をそれぞれ独立して伝達する導光部３から構成されている。
導光部３は光が透過するコア部３ａと、このコア部３ａより低屈折率であるクラッド部３ｂがコア部３ａ周辺を取り巻いている。各コア部３ａ間の一部に遮光部及び保持部材４から構成されていている。
前記遮光部及び保持部材４は導光部３と一体に形成されている。また、アレイ状導光路の一部は発光基板１の一部と接合されている。以下で、図１及び図２を参照して第１の実施の形態について説明する。
発光基板１は普通（市販品）のＬＥＤアレイ基板を使用している（ここに特徴は無い）。導光部３は、例えば外寸が高さ２０ｍｍ×幅２ｍｍ×長さ３４０ｍｍ、コア部３ａの直径が０．０１ｍｍ、ピッチが０．０２１ｍｍ、総コア数１万６千本、屈折率１．５３のアクリル系樹脂から構成される。
また導光部３において、クラッド部３ｂは屈折率１．４１、弾性係数０．０００３Ｐａ（非常に柔らかい）、熱伝導率２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をベースとし、遮光効果を持たせるためカーボンブラックを５ｗ％含有させたものである。
【０００９】
保持部材４は、例えば金属板をクラッド壁面に発光基板１から１０ｍｍ離した箇所（＝感光体側）に接着剤（接合部材）５で張り付けている。保持部材４は厚み０．５ｍｍ×高さ１０ｍｍ×長さ３４０ｍｍである。
ここでは線膨張係数１２×１０-6（ｃｍ／ｃｍ／℃）、弾性係数２１×１０10Ｐａの板金材を使用している。これらの発光基板１と導光部３を紫外線（ＵＶ）接着剤５で接合している。なお、接合方法は後述する。
導光部３のクラッド部３ｂはクラッド機能、遮光部として作用する遮光機能、ＬＥＤ膨張追従機能（可撓性）を有している。また、保持部材４は保持機能、低膨張機能、放熱機能を有している。
図３は第１の実施の形態にかかる光プリントヘッドの第１の特徴とその効果を示す概略図である。まず、クラッド部３ｂに伸縮性のある柔らかい材料を用い、かつ、発光基板１と導光部３を接合しているため、発光基板１の膨張収縮に対して追従でき、発光基板１と導光部３の位置ズレが生じない。即ち明るさにむらが生じにくいという利点がある。
第２に線膨張が小さな金属板（保持部材）４を熱伝導率が小さなクラッド部３ｂの感光体６側に貼り合わせているため、発光基板１側からの熱（室温＋５０℃）が金属板に伝わり難く（殆ど室温）なり、感光体６側の導光部３の熱膨張収縮が小さく抑えられる。即ち色ズレが生じにくいという利点がある。
これによって、ＬＥＤアレイと導光路３の初期の位置ズレを低減することができる。
また、このような光プリントヘッドは、ＬＥＤアレイ基板（発光基板）１と一体化したアレイ状導光路３を用い、どちらかの位置を変化させ、相対的に狙いの位置なった時点で、接着剤等で接合することにより形成することができる。
【００１０】
次に第２の実施の形態に係るプリントヘッドについて説明する。
図４は、保持部が保持部材を含有するタイプである図１の光プリントヘッドをＢ方向から視た断面図である。なお、図４において、上記図１と図２に示す共通部分には同一部分に同一符号を付して省略する。
この場合、発光基板１と導光部３の外寸及びコア部構成は図１及び図２と同様である。クラッド部３ｂは、例えば屈折率１．４１、弾性係数０．０００３Ｐａ（非常に柔らかい）のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をベースとし、遮光効果を持たせるためカーボンブラックを５ｗ％含有させたものである。
さらに、発光基板１から１０ｍｍ離した箇所に金属繊維（タングステン繊維、直径０．１ｍｍ、長さ２ｍｍ）をＰＤＭＳに５０ｗ％含有させている。この場合の接合は発光部２を避けて接合している。
このように構成される第２の実施の形態に係る光プリントヘッドにおいても、その特徴と効果は、上記図１及び図２に示した第１の実施の形態と同様の効果を有している。これに加えて、金属繊維を混ぜるため、強度向上、小スペースを図ることができる。
また、クラッド製造工程中に金属繊維を混ぜるため、工程が短縮される。さらに、発光部２を避けて接合しているため、接着剤５の選択が増す。例えば、不透明な接着剤の使用が可能となる。
このように第２の実施の形態では、導光部３のクラッド部３ｂは保持部材を含有しているので、クラッド機能、遮光部として作用する遮光機能、ＬＥＤ膨張追従機能（可撓性）に加えて、また、出射側は保持機能、低膨張機能、放熱機能を有している。
【００１１】
図５は発光基板と導光部を接合するための位置合わせ工程を説明する概略図である。図６は図５の発光基板と導光部を接合するための接合工程を説明する概略図である。
製造方法において、導光部３はナノインプリント技術、及びホットエンボシング技術等で一体加工される。この加工の技術的特徴はここでは示さないので、詳細は省く。
使用時等、熱膨張差によるＬＥＤアレイと導光路の位置ズレを低減する。ＬＥＤアレイ側は上記同様に、ＬＥＤアレイヘッド基板１と一体化したアレイ状導光部３を接着剤等で接合する。そのとき、導光部３は伸縮性のある材料を一部に使用し、ＬＥＤアレイヘッド基板１の熱膨張に追従できるような材料構成とする。
図５及び図６において、発光基板１側の導光部３端部に未硬化のＵＶ（紫外線）接着剤（接合部材）５を塗布する。このとき、接着剤５は、図２、図４に示すように発光部２またはこの発光部２の周辺位置に塗布する。
発光基板１中央部（仮止めと書いた箇所）と左右の３カ所に設けた発光部２中心部の直交方向延長線上に光量検出計７を配置する。上記発光部２と光量検出計７（ロ）の間に導光部３をおおよその位置に仮置きする。
発光基板１を発光させ、発光基板１中央部の光量検出計７の検出した光量が最大となる位置に導光部３を移動させ、仮止めする（ここまで図５）。
発光基板１の発光量を調整する。即ち、発光に伴う熱にて、発光基板１の膨張量を調整して、光量検出計７（イ、ハ）の光量が光量検出計７（ロ）と同量となった時点でＵＶ照射してＵＶ接着剤を硬化接着させる（図６）。
この接合方法では、発光部２の発熱による発光基板１の膨張を利用しているので、特別な装置を必要とせず、簡易に高精度な組み付けが可能となる。光量を直接検出しながら組み付けているため、明るさむらが小さくなる。なお、発光基板１に限らず、アレイ状導光路３を膨張させて、発光基板１とアレイ状導光路３とが相対的に所定の位置に達したときに接合することも可能である。
また本実施の形態では、熱により発光基板１を膨張させるようにしているが、例えばアレイ状導光路を荷重にて膨張収縮させることも可能である。
個々の導光路（タンデム４色カラーでは４個の導光路）の熱膨張収縮差による色ズレを低減する。すなわち、導光路３の光出射側（感光体側）は、熱膨張率が小さな部材を導光路３と一体化した構造とする。
【００１２】
図７は発光基板と導光部を接合するための他の位置合わせ工程を説明する概略図である。図８は図７の発光基板と導光部を接合するための接合工程を説明する概略図である。
図７及び図８において、仮止めまでは図５と同様である。図７の他の位置合わせ工程においては、位置合わせ装置８にて導光部３を圧縮調整し、光量検出計７（イ、ハ）の光量が光量検出計７（ロ）と同量となった時点でＵＶ照射し、ＵＶ接着剤を硬化接着させる（図８）。
この図７の他の位置合わせ工程においては、上述のごとく、位置合わせ装置８によって位置調整しているため、より高精度に組み付けが可能である。図３、図５乃至図１１において、導光部及び発光基板を左右及び中央に分断して断面図で示しているが、これらについての符号は主として中央部分にのみ付して左右の部分は省略した。
本発明は、主に画像形成装置の光書き込みユニットであるアレイ状導光路を用いたＬＥＤプリントヘッドの構成及び製造方法に関するものである。また、ＬＥＤアレイプリントヘッドの導光路、光導波路、すなわち、光伝送用の導波路アレイ、導光路、すなわち、液晶表示パネル、リアプロジェクタ用の拡大光学系等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光プリントヘッドの構成を示す概略斜視図。
【図２】保持部が保持板タイプである図１の光プリントヘッドのＡ視断面図。
【図３】第１の実施の形態にかかる光プリントヘッドの第１の特徴とその効果を示す概略図。
【図４】保持部が保持部材を含有するタイプである図１の光プリントヘッドをＢ方向から視た断面図。
【図５】発光基板と導光部を接合するための位置合わせ工程を説明する概略図。
【図６】図５の発光基板と導光部を接合するための接合工程を説明する概略図。
【図７】発光基板と導光部を接合するための他の位置合わせ工程を説明する概略図。
【図８】図７の発光基板と導光部を接合するための接合工程を説明する概略図。
【図９】従来のＬＥＤアレイと導光路の位置を示す概略図。
【図１０】図９の従来のＬＥＤアレイと導光路の熱膨張収縮差を説明する概略図。
【図１１】図９の従来のＬＥＤアレイと導光路の熱膨張収縮差を説明する他の概略図。
【符号の説明】
【００１４】
１  発光基板（ＬＥＤアレイヘッド発光基板）、２  発光部、３  導光部、３ａコア部、３ｂ  クラッド部、４  保持部材、５  接合部材（接着剤）、７  光量検出計、８  位置合わせ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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