(57)【要約】【課題】低コストの部材を用いても、ロッドレンズアレイを直線性良くレンズ支持体に取り付け固定できて、画像品位の高い光書き込みヘッドを得る。【解決手段】互いに直角をなす高精度の平坦性のＡ面およびＢ平面からなる切り欠きを長手方向に有するレンズ受け治具１１にロッドレンズアレイ１４を載置し、レンズ受け治具１１のＡ面に設けられた吸引穴１６から真空装置１３により真空引きを行ってロッドレンズアレイ１４の側面をＡ面に密着させ、押圧子１２により、ロッドレンズアレイ１４の一方のレンズ面に加重を加えて、他方のレンズ面をＢ面に密着させる。レンズ支持体１５のＣ面に接着剤を塗布し、Ｃ面とロッドレンズアレイ１４の側面との間の距離が所定の距離Ｘとなるようにレンズ支持体１５を固定し、接着剤を硬化させてロッドレンズアレイ１４をレンズ支持体１５に取り付け固定する。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直角をなす高精度の平坦性の第１の平面および第２の平面からなる切り欠きを長手方向に有し、前記切り欠きの第２の平面に、長手方向に所定の間隔で吸引穴を備えるレンズ受け治具と、
前記第１の平面に垂直な方向に荷重作用する押圧子と、
前記吸引穴から真空引きを行う真空装置とを備え、
前記切り欠きにロッドレンズアレイを載置し、前記真空装置により前記吸引穴から真空引きを行って前記ロッドレンズアレイの一方の側面を前記第２の平面に密着させ、前記ロッドレンズアレイの一方のレンズ面に前記押圧子を押し当てて前記ロッドレンズアレイの他方のレンズ面をレンズ受け治具の第１の平面に密着させ、前記ロッドレンズアレイを保持するための部材であるレンズ支持体を、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面と前記ロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離が所定の距離となるように固定し、前記レンズ支持体と前記ロッドレンズアレイとの間の接着剤を硬化させて前記ロッドレンズアレイを前記レンズ支持体に取り付け固定することを特徴とする光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項２】
前記レンズ受け治具は、金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項３】
前記押圧子は、先端に弾性体を備える１本または所定間隔に配置された複数本の棒状の金属体、または長手方向に長尺の板状の金属体であることを特徴とする請求項１または２に記載の光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項４】
前記レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面と前記ロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離は、０．５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項５】
前記吸引穴は、前記レンズ受け治具の第２の平面に長手方向全域にわたって１５〜３０ｍｍのピッチで設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項６】
前記吸引穴は、穴の径が０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光書き込みヘッドの組立装置。
【請求項７】
高精度の平坦性を有する第１の平面にロッドレンズアレイを載置し、
前記第１の平面と直角をなす、高精度の平坦性を有する第２の平面に設けられた吸引穴から真空引きを行って前記ロッドレンズアレイの一方の側面を前記第２の平面に密着させ、
前記ロッドレンズアレイの一方のレンズ面に加重を加えて、前記ロッドレンズアレイの他方のレンズ面を前記第１の平面に密着させ、
前記ロッドレンズアレイを保持するための部材であるレンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面に接着剤を塗布し、
前記ロッドレンズアレイ取り付け面と前記ロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離が所定の距離となるように前記レンズ支持体を固定し、
前記接着剤を硬化させて前記ロッドレンズアレイを前記レンズ支持体に取り付け固定することを特徴とする光書き込みヘッドの組立方法。
【請求項８】
前記レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面と前記ロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離は、０．５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の光書き込みヘッドの組立方法。
【請求項９】
前記吸引穴は、前記レンズ受け治具の第２の平面に長手方向全域にわたって１５〜３０ｍｍのピッチで設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の光書き込みヘッドの組立方法。
【請求項１０】
前記吸引穴は、穴の径が０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光書き込みヘッドの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式により記録媒体に画像を形成する光書き込みヘッドの組立装置および組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真記録方式の画像記録装置では、基板上に直線的に配置されたＬＥＤ発光素子の光を、正立等倍のロッドレンズアレイを介して感光ドラムに照射して潜像を形成し、この潜像をトナーによって現像し、このトナーを紙に転写し、熱等によってトナーを紙に定着させることによって印字を行う。
【０００３】
図１は、従来の画像記録装置に搭載されるＬＥＤ光学系の光書き込みヘッドの長手方向に対して直交する方向（以下、短手方向という）の断面図である。チップ実装基板２０上に、発光素子を列状に配置した複数個のＬＥＤチップ２１が、走査方向に実装され、このＬＥＤチップ２１の発光素子が発光する光の光路上には、走査方向に長尺な正立等倍のロッドレンズアレイ２２が、樹脂ハウジング２３により固定されている。ロッドレンズアレイ２２上には、感光ドラム２４が設けられる。また、チップ実装基板２０の下地にはＬＥＤチップ２１の熱を放出するためのヒートシンク２５が設けられ、ハウジング２３とヒートシンク２５は、チップ実装基板２０を間に挟んで止め金具２６により固定されている。
【０００４】
ロッドレンズアレイ２２は、ＬＥＤチップ２１の発光素子の光を集光し、感光ドラム２４を露光して感光ドラムの表面に潜像を形成する。このロッドレンズアレイ２２は、非常に高い精度でハウジングに固定しなければ、画像品位を著しく低下させてしまう。
【０００５】
高解像度用のロッドレンズアレイは、焦点深度が非常に浅く、その値は６０μｍ前後である。したがって、ロッドレンズアレイの入射面または出射面の露光幅全域にわたる平坦性を非常に高い精度で維持しなければならない。図２は、ＬＥＤチップからの光がロッドレンズアレイを介して感光ドラムに照射された時の感光ドラム上のスポットサイズを示している。図２において、ＳはＬＥＤチップ２１の発光点からの光がロッドレンズアレイ２２を介して感光ドラム２４にベストフォーカスした時のスポットサイズの径であり、Ｔは、ロッドレンズアレイ２２が光軸に沿って感光ドラム２４の方向に平均ズレ量Ｒでずれたときの感光ドラム２４上のスポットサイズの径である。ロッドレンズアレイの入射面または出射面の露光幅全域にわたる平坦性の精度が悪い場合は、光書き込みヘッドの露光幅全域にわたって、フォーカスズレが感光ドラム２４の潜像スポットサイズの均一性に影響を及ぼし、画像の濃淡ムラを発生させてしまう。
【０００６】
また、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸の露光幅全域にわたる平行性、およびロッドレンズの光軸の、ＬＥＤチップ発光点におけるチップ実装基板面に対する直交性を高い精度で維持しなければ、ロッドレンズの光軸中心ズレにより、ロッドレンズの配置周期による光量周期ムラ、および空間結像位置の直線性の悪化を招いてしまう。
【０００７】
図３は、ロッドレンズの光軸中心がズレたときの結像位置ズレを示す図である。図３において、ロッドレンズアレイ２２が２点鎖線で示すように傾き、ロッドレンズアレイ２２のレンズの光軸中心が発光点位置からずれると、感光ドラム２４上に光軸中心からの結像位置ズレＹを生じる。図４は、ロッドレンズの光軸中心が発光点位置からズレたときの光量周期ムラの発生を示す図であり、光軸中心からの発光点のズレ量Δｙと光量レベルの関係を示している。レンズ配置周期による光量周期ムラの発生により、画像に濃淡が発生し、画像品位が著しく低下する。
【０００８】
また、ロッドレンズアレイの光軸に、発光点位置におけるチップ実装基板面に対しての直交性バラツキが発生すると、感光ドラムに書き込まれる潜像の直線性が低下する。
【０００９】
カラー印字の場合は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック用の４本のヘッドで書き込み、色を重ね合わせて多色を表現するため、４本のヘッド各々の潜像直線性にバラツキがある場合は、色の重ね合わせ位置が部分的にずれることにより、色再現性に支障を来たし、画像の色ムラを発生させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ロッドレンズアレイの配置位置精度が悪いと光書き込みヘッドの露光幅全域にわたり画像濃度の均一化に影響を与えてしまう。
【００１１】
したがって、光書き込みヘッドの露光幅全域にわたり均一光量とするためには、ロッドレンズアレイを保持する部材（以下、レンズ支持体という）にロッドレンズアレイを位置決め固定する際には、ロッドレンズの入射面または出射面の露光幅全域にわたる平坦性、ロッドレンズの光軸の露光幅全域にわたる平行性、およびロッドレンズの光軸のＬＥＤチップ発光点におけるチップ実装基板面に対する直交性の精度を高くしておく必要がある。
【００１２】
従来は、ロッドレンズアレイの固定には、射出成型された樹脂ハウジングに沿わせる構造が採用されてきたが、樹脂ハウジングでは、材料強度に起因した自己形状保持性能が低いため、ロッドレンズの入射面または出射面の露光幅全域にわたる平坦性、およびロッドレンズの光軸の露光幅全域にわたる平行性を高精度で保持することは困難であった。
【００１３】
そのために、レンズ支持体を鉄系金属材料または非鉄金属材料として強度を向上させ、このレンズ支持体にロッドレンズアレイを沿わせて、ロッドレンズアレイの搭載精度を向上させている。図５は、レンズ支持体にアルミを用いた光書き込みヘッドを示す図である。この光書き込みヘッドは、ロッドレンズアレイ３０と、ロッドレンズアレイ３０を保持するレンズ支持体３１と、基板台３２と、基板台３２に載置されるチップ実装基板３３と、チップ実装基板３３に実装されるＬＥＤチップ３４と、基板台３２に載置されるドライバ基板３５と、ドライバ基板３５からＬＥＤチップ３４に信号や電源を供給するフレキシブルケーブル３６などにより構成されている。
【００１４】
図６は、レンズ支持体にロッドレンズアレイを位置決めする際の構造側面図である。ロッドレンズアレイ３０の焦点距離方向の位置決めを図るために、ロッドレンズアレイ３０を押し当て基準バー３７にあてがい、押圧子３８の作用により、ロッドレンズアレイ３０を基準バー３７押し当て、ロッドレンズアレイ３０を基準バー３７の面精度に倣わせる。
【００１５】
ロッドレンズアレイ３０の短手方向の位置決めを図るために、押圧子３９の作用により、ロッドレンズアレイ３０をレンズ支持体３１のロッドレンズアレイ取り付け面に押し当て、ロッドレンズアレイ３０をレンズ支持体３１のロッドレンズアレイ取り付け面の面精度に倣わせる。
【００１６】
以上の工程により、ロッドレンズアレイ３０の取り付け精度を向上させている。この工程により、ロッドレンズアレイの取り付け精度を高めるためには、押し当て基準バーのロッドレンズアレイ当接面、およびレンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面は非常に高い面精度が必要とされる。
【００１７】
従来のロッドレンズアレイを樹脂ハウジングに固定する方法では、樹脂ハウジング自体の剛性不足に起因したハウジング歪みにより、ロッドレンズアレイの直線性が低下するという問題があったが、上述した工法では、このロッドレンズアレイの直線性が低下するという問題を解決できる。
【００１８】
しかしながら、上述した工法には、鉄系金属材料または非鉄金属材料で構成されるレンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面を高い精度で加工するために、高精度の平面研削が必要とされ、レンズ支持体の加工コストの増大を招くという問題があった。
【００１９】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、低コストの部材を用いても、ロッドレンズアレイを直線性良くレンズ支持体に取り付け固定できて、画像品位の高い光書き込みヘッドを得ることのできる光書き込みヘッドの組立装置および組立方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光書き込みヘッドの組立装置は、互いに直角をなす高精度の平坦性の第１の平面および第２の平面からなる切り欠きを長手方向に有し、切り欠きの第２の平面に、長手方向に所定の間隔で吸引穴を備えるレンズ受け治具と、第１の平面に垂直な方向に荷重作用する押圧子と、吸引穴から真空引きを行う真空装置とを備え、切り欠きにロッドレンズアレイを載置し、真空装置により吸引穴から真空引きを行ってロッドレンズアレイの一方の側面を第２の平面に密着させ、ロッドレンズアレイの一方のレンズ面に押圧子を押し当ててロッドレンズアレイの他方のレンズ面をレンズ受け治具の第１の平面に密着させ、ロッドレンズアレイを保持するための部材であるレンズ支持体を、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面とロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離が所定の距離となるように固定し、レンズ支持体とロッドレンズアレイとの間の接着剤を硬化させてロッドレンズアレイをレンズ支持体に取り付け固定することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の光書き込みヘッドの組立方法は、高精度の平坦性を有する第１の平面にロッドレンズアレイを載置し、第１の平面と直角をなす、高精度の平坦性を有する第２の平面に設けられた吸引穴から真空引きを行ってロッドレンズアレイの一方の側面を第２の平面に密着させ、ロッドレンズアレイの一方のレンズ面に加重を加えて、ロッドレンズアレイの他方のレンズ面を第１の平面に密着させ、ロッドレンズアレイを保持するための部材であるレンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面に接着剤を塗布し、ロッドレンズアレイ取り付け面とロッドレンズアレイの他方の側面との間の距離が所定の距離となるようにレンズ支持体を固定し、接着剤を硬化させてロッドレンズアレイをレンズ支持体に取り付け固定することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図７は、本発明に係る光書き込みヘッドの組立装置の実施の形態を説明する図である。図７に示す光書き込みヘッドの組立装置は、ロッドレンズアレイ１４を載置するレンズ受け治具１１と、ロッドレンズアレイ１４をレンズ受け治具１１のＢ面に押し当てる押圧子１２と、レンズ受け治具１１のＡ面に配置してある吸引穴１６から真空引きを行う真空装置１３とにより構成されている。レンズ支持体１５は、光書き込みヘッドにおいて、ロッドレンズアレイ１４を保持するための部材である。レンズ支持体１５は、ロッドレンズアレイ１４との接着隙間Ｘが所定の距離となるように固定される。
【００２４】
図８は、ロッドレンズアレイをレンズ支持体に搭載する際に用いられるレンズ受け治具の斜視図である。レンズ受け治具１１のＡ面およびＢ面は高い平面精度で加工されている。レンズ受け治具１１のＡ面には、レンズ受け治具１１にロッドレンズアレイ１４を載置した際に、ロッドレンズアレイ１４をＡ面に吸着固定できるように、レンズ受け治具１１の長手方向全域にわたって１５〜３０ｍｍのピッチで、穴の径が０．５〜１．５ｍｍ（好ましくは１ｍｍ）である吸引穴１６が設けられている。この吸引穴１６には、真空ポンプなどの真空装置１３が接続される。
【００２５】
レンズ受け治具１１はアルミ等の金属材料で形成され、また、Ａ面とＢ面が交わる角部には、逃げ１７が設けられている。この逃げ１７は、Ａ面とＢ面が交わる角部の先端部分にわたるまで、高い平面度で加工することが困難であるために、凹ませて仕上げを避けるためのものである。
【００２６】
図７において、押圧子１２は、先端に弾性体を備える棒状の金属体である。押圧子１２は、図示しない駆動装置により駆動され、ロッドレンズアレイ１４の焦点距離方向の位置決めを行うために、レンズ受け治具１１のＢ面に垂直な方向に荷重作用する。押圧子１２によりロッドレンズアレイ１４に荷重を加えた時に、ロッドレンズアレイ１４のレンズ面を傷つけないように、押圧子１２は、先端に硬質ゴム等の弾性体を備えている。
【００２７】
押圧子１２は、１本または所定間隔に配置された複数本でもよい。また、押圧子１２は、ロッドレンズアレイの長手方向全域にわたって押し当てることができるように、長尺の板状の金属体でもよい。
【００２８】
次に、図７を用いてロッドレンズアレイをレンズ支持体に取り付け固定する方法について説明する。
【００２９】
まず、ロッドレンズアレイ１４をレンズ受け治具１１に載置した後、レンズ受け治具１１のＡ面に配置してある吸引穴１６から真空装置１３により真空引きを行って、負圧によりロッドレンズアレイ１４の側面（ロッドレンズの光軸に沿う側面）をレンズ受け治具１１のＡ面に密着させる。
【００３０】
次に、押圧子１２を降下させて、押圧子１２の先端をロッドレンズアレイ１４の一方のレンズ面に押し当て、ロッドレンズアレイ１４の他方のレンズ面をレンズ受け治具１１のＢ面に密着させる。押圧子１２が１本であるときは、ロッドレンズアレイ１４の長手方向全域にわたって所定の間隔で複数箇所を押し当てる。
【００３１】
このようにして、ロッドレンズアレイ１４を、高い平面度で加工されたレンズ受け治具１１のＡ面とＢ面に密着させて長手方向に沿わせることで、ロッドレンズアレイ１４をＡ面とＢ面の面精度に倣わせることができるので、ロッドレンズアレイ１４の配置直線性を向上させることができる。
【００３２】
次に、レンズ支持体１５のロッドレンズアレイ取り付け面であるＣ面に、接着剤を塗布する。レンズ支持体１５のＣ面とロッドレンズアレイ１４の側面（Ａ面に接していない側の側面）との間の接着隙間Ｘが０．５〜０．１ｍｍとなるように、レンズ支持体１５を固定し、レンズ支持体１５とロッドレンズアレイ１４との間の接着剤を硬化させる。なお、Ｃ面に塗布する接着剤の厚さは、レンズ支持体１５とロッドレンズアレイ１４との間に空隙が発生するのを防ぐため、接着隙間Ｘ以上であることが好ましい。
【００３３】
以上の工程により、ロッドレンズアレイ１４をレンズ支持体１５に取り付け固定する。
【００３４】
上述のように、ロッドレンズアレイ１４は、レンズ受け治具１１のＡ面およびＢ面に接していた面の平坦性が良くなるように矯正された後、接着剤により、レンズ支持体１５に取り付け固定される。すなわち、ロッドレンズアレイ１４は、ロッドレンズの入射面または出射面の露光幅全域にわたる平坦性、ロッドレンズの光軸の露光幅全域にわたる平行性、およびロッドレンズの光軸のＬＥＤチップ発光点におけるチップ実装基板面に対する直交性の精度を高くして、レンズ支持体１５に取り付けられる。
【００３５】
上述した方法によれば、ロッドレンズアレイとレンズ支持体との接着に際して、接着剤の厚みを、レンズ支持体とロッドレンズアレイとの間の接着隙間以上の厚みとしたことにより、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面の精度が悪くても、ロッドレンズアレイとレンズ支持体は接触せず、取り付け面精度の悪さを両者間の空隙の接着剤層で吸収できる。したがって、比較的面精度の悪いレンズ支持体を用いても、ロッドレンズアレイの搭載精度に影響を及ぼさない。すなわちレンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面は、高精度の平坦性が不要となるため、レンズ支持体は、例えば、アルミ押し出し材を機械加工不要で使用できるため、材料コストの低減が図れる。
【００３６】
本発明の組立装置および組立方法で作製した光書き込みヘッドは、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面の平坦性よりも、レンズ支持体に接していないロッドレンズアレイ側面（図７のＡ面に接していた側面）の平坦性が良いことが特徴となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ロッドレンズアレイの面平坦性をレンズ受け治具により矯正し、ロッドレンズアレイとレンズ支持体との間に接着隙間を設けて、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面の精度の悪さを接着剤層で吸収するため、レンズ支持体のロッドレンズアレイ取り付け面の平坦性が悪くても、ロッドレンズアレイの搭載精度に影響を及ぼさずに、ロッドレンズアレイをレンズ支持体に取り付けることができる。したがって、レンズ支持体に高精度の平坦性が不要となるため、材料コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像記録装置に搭載されるＬＥＤ光学系の光書き込みヘッドの長手方向に対して直交する方向の断面図である。
【図２】ＬＥＤチップからの光がロッドレンズアレイを介して感光ドラムに照射された時の感光ドラム上のスポットサイズを示す図である。
【図３】ロッドレンズの光軸中心がズレたときの結像位置ズレを示す図である。
【図４】ロッドレンズの光軸中心が発光点位置からズレたときの光量周期ムラの発生を示す図である。
【図５】レンズ支持体にアルミを用いた光書き込みヘッドを示す図である。
【図６】レンズ支持体にロッドレンズアレイを位置決めする際の構造側面図である。
【図７】本発明に係る光書き込みヘッドの組立装置の実施の形態を説明する図である。
【図８】レンズ受け治具の斜視図である。
【符号の説明】
１１　レンズ受け治具
１２，３８，３９　押圧子
１３　真空装置
１４，２２，３０　ロッドレンズアレイ
１５，３１　レンズ支持体
１６　吸引穴
１７　逃げ
２０，３３　チップ実装基板
２１，３４　ＬＥＤチップ
２３　樹脂ハウジング
２４　感光ドラム
２５　ヒートシンク
２６　止め金具
３２　基板台
３５　ドライバ基板
３６　フレキシブルケーブル
３７　押し当て基準バー
【図１】
2004082467.tif 000003
【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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