(57)【要約】【課題】本発明は、ドット位置ずれ、縦スジ、ゴースト画像のない、高速印字可能な、光軸間距離寸法安定性の優れ、更に接合部環境経時特性の良い、接合組み立てタクト短縮可能で、ＸＹＺ方向の傾斜的な寸法変動対応可能な、光書込みヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の光書込みヘッド（１００）は、ＬＥＤ発光部（１２）を搭載する第１の部材（１０）とレンズミラー部（２１）を搭載する第２の部材（２０）とを、一定の光軸間距離を保ったまま位置決めして直接接合にて組み立てられる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ発光部を搭載する第１の部材とレンズミラー部を搭載する第２の部材とを、一定の光軸間距離を保ったまま位置決めして組み立てられた光書込みヘッドにおいて、
前記第１の部材と前記第２の部材とを直接接合にて組み立てることを特徴とする光書込みヘッド。
【請求項２】
ＬＥＤ発光部を搭載する第１の部材とレンズミラー部を搭載する第２の部材とを、一定の光軸間距離を保ったまま位置決めして組み立てられた光書込みヘッドにおいて、
前記第１の部材と前記第２の部材とを、相互に連結するための中間部材である第３の部材を介して組み立てることを特徴とする光書込みヘッド。
【請求項３】
前記第１の部材もしくは前記第２の部材の一方にすり鉢型の円錐状の貫通穴を設け、相互に位置合わせした後、前記貫通穴に接着剤又は半田を充填固化させた請求項１又は２に記載の光書込みヘッド。
【請求項４】
前記接着剤は、紫外線硬化樹脂、エポキシ系接着剤、変性アクリル系接着剤、錫−鉛共晶半田である請求項３記載の光書込みヘッド。
【請求項５】
前記接着剤に、無機フィラー、金属粉を充填した請求項４記載の光書込みヘッド。
【請求項６】
前記第１の部材又は前記第２の部材の一方に設けられた円錐状の前記貫通穴を、他方の部材には軸状の接合部材を一体的若しくは前記第３の部材として設け、更に前記貫通穴と前記接合部材との間に一定間隙を設け、当該間隙内で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、または傾斜方向の全方向での位置調整を可能ならしめた請求項１〜５のいずれかに記載の光書込みヘッド。
【請求項７】
前記貫通穴と前記接合部材との位置調整した後、前記接着剤又は半田を充填して接合組み立てた請求項６記載の光書込みヘッド。
【請求項８】
前記接合部材の先端形状を、台形状及び円錐凸形状とした請求項６又は７に記載の光書込みヘッド。
【請求項９】
前記貫通穴及び前記接合部材の表面を鏡面状に仕上げた請求項３、６又は８のいずれかに記載の光書込みヘッド。
【請求項１０】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、さらに無電解ニッケルメッキ処理した請求項１又は２に記載の光書込みヘッド。
【請求項１１】
前記第１の部材をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、接合部に半田付け性の優れた金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した別部材を圧入する請求項１又は２に記載の光書込みヘッド。
【請求項１２】
前記第３の部材を半田付け性のよい金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した軸状接合端を用いて前記第１の部材と前記第２の部材を半田付けで位置決め接合した請求項２又は６に記載の光書込みヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光書込みヘッドに関し、詳細には画像形成装置、レーザビームプリンタ、普通紙複写機、普通紙ＦＡＸなどに用いられる光書込みヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤなどの発光素子とレンズミラー一体型の等倍結像素子からなる光書込みヘッドの接合組み立て方法として、従来よりいくつかの提案がなされている。その一つとして、特開平１１−２６３００５号公報（以下従来例１と称す）には、ＬＥＤを搭載した第一の部材、レンズミラーを搭載した第二の部材を相互に位置決めした状態で、中間接合部材であるＬ形ブラケットを介して間接的に紫外線硬化系接着剤で接着する方法が提案されている。その他として、特開平６−１９５７２０号公報（以下従来例２と称す）には、位置決めした第一の光学ベースと第二の光学ベースを光透過性の第三の部材を介してＵＶ接着する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例１によれば、左右／前後の水平移動の調節しかできない欠点があった。また、上記従来例２によれば、介在物質が光透過性とあり、よってプラスチック、ガラスに限定される。また、第一の光学ベース及び第二の光学ベースが金属などの場合、強度上及び熱膨張係数の不整合が欠点といえる。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、ドット位置ずれ、縦スジ、ゴースト画像のない、高速印字可能な、光軸間距離寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供し、更に接合部環境経時特性の良い、接合組み立てタクト短縮可能で、ＸＹＺ方向の傾斜的な寸法変動対応可能な、光書込みヘッドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の光書込みヘッドは、ＬＥＤ発光部を搭載する第１の部材とレンズミラー部を搭載する第２の部材とを、一定の光軸間距離を保ったまま位置決めして組み立てられる。そして、第１の部材と第２の部材とを直接接合にて組み立てることに特徴がある。よって、ドット位置ズレのない光書込みヘッドを提供できる。
【０００６】
また、別の発明としての光書込みヘッドは、第１の部材と第２の部材とを、相互に連結するための中間部材である第３の部材を介して組み立てることに特徴がある。よって、接着構造体の高精度位置決めと位置調整可能な接着組み立てが可能となり、ＸＹＺの三次元方向の平行移動並びに傾斜的な移動位置決め調節可能な光書込みヘッドを提供できる。
【０００７】
更に、第１の部材もしくは第２の部材の一方にすり鉢型の円錐状の貫通穴を設け、相互に位置合わせした後、貫通穴に接着剤又は半田を充填固化させたことにより、接合信頼性のよい接合構造の光書込みヘッドを提供できる。
【０００８】
また、接着剤は、紫外線硬化樹脂、エポキシ系接着剤、変性アクリル系接着剤、錫−鉛共晶半田であることが好ましい。更に、接着剤に、無機フィラー、金属粉を充填したものが好ましい。
【０００９】
更に、第１の部材又は第２の部材の一方に設けられた円錐状の前記貫通穴を、他方の部材には軸状の接合部材を一体的若しくは第３の部材として設け、更に貫通穴と接合部材との間に一定間隙を設け、当該間隙内で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、または傾斜方向の全方向での位置調整を可能ならしめた。よって、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【００１０】
また、貫通穴と接合部材との位置調整した後、接着剤又は半田を充填して接合組み立てたことにより、接合信頼性のよい接合構造で、接合間隙への自重で接着剤供給が可能な接合構造の光書込みヘッドを提供できる。
【００１１】
更に、接合部材の先端形状を、台形状及び円錐凸形状としたことにより、または貫通穴及び接合部材の表面を鏡面状に仕上げたことにより、自重で接着剤供給が可能な接合構造である光書込みヘッドを提供できる。
【００１２】
また、第１の部材及び第２の部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、さらに無電解ニッケルメッキ処理したことにより、または第１の部材をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、接合部に半田付け性の優れた金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した別部材を圧入することにより、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【００１３】
更に、第３の部材を半田付け性のよい金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した軸状接合端を用いて第１の部材と第２の部材を半田付けで位置決め接合したことにより、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の光書込みヘッドは、第１の部材と第２の部材とを、相互に連結するための中間部材である第３の部材を介して組み立てる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の第１の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。同図において、本実施例の光書込みヘッド１００は、第１の部材１０及び第２の部材２０を含んで構成されている。また、第１の部材１０には、所定の位置に、ＬＥＤアレイ１２を実装した実装基板１１が設けられている。更に、第２の部材２０には、所定の位置に、レンズミラーアレイ２１が設けられている。このような構成を有する光書込みヘッド１００は、ＬＥＤアレイ１２の光がレンズミラーアレイ２１を通して当該内部の２つのミラーで反射し、もう一方のレンズで感光体２００上にフォーカスするようにして像を形成する光書込みヘッド１００である。レンズミラーアレイ２１はプラスチック成形やガラスプレスにより製作されている。ＬＥＤアレイ１２とレンズミラーアレイ２１との位置整合して一体的に接合組み立てする。このような構造の光書込みヘッド１００において、ＬＥＤアレイ１２とレンズミラーアレイ２１との間、及びレンズミラーアレイ２１と感光体２００との間の距離（光軸距離）が、ミクロン単位の精度で管理することが求められる。以下に示した実施例はＬＥＤアレイとレンズミラーアレイとの間の距離を確保した状態で接合組み立てすることに関するものである。
【００１６】
図２は本発明の第２の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。図３は第２の実施例の光書込みヘッドの斜視図である。両図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例の光書込みヘッド１００は、ＬＥＤアレイ１２を搭載した第１の部材１０とレンズミラーアレイ２１を搭載した第２の部材２０の接合において、光非透過性の第３の部材３０を介して位置調整並びに接合組み立てられたものである。図３及び穴の部分を詳細に示す部分断面図である図４に示すように、第１の部材１０に設けられた穴４０と、第２の部材２０に設けられた軸４１による勘合式接合組み立てをした書込みヘッドである。穴４０と軸４１との間隙４２を利用して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び傾斜性の位置調整（ワーク把持機構は省略）した後、間隙４２を接着剤や半田で接合して組み立てるのである。なお、図４の（ａ）は光非透過性の第３の部材である軸４１を別途用意した例であり、図４の（ｂ）は穴−軸勘合式の軸４１の部分を第２の部材２０と一体的に製作した例である。
【００１７】
図５は本発明の第３の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。同図に示す第３の実施例の光書込みヘッド１００は、軸−穴勘合式接合の別の実施例で、円錐穴５０と山型の軸５１（両者とも鏡面加工）のハメアイにおいて、紫外線硬化系接着剤５２の深部硬化性をより確実なものとし接合信頼性を高めた実施例である。原理は上面より照射された紫外線が鏡面状の円錐穴５０の表面５３及び軸５１の表面５４で反射し、光硬化反応をより促進させるためである。また、軸５１の先端部を、台形、山型にしてあるのでその頂点に接着剤を滴下すると、接着剤５２の自重で軸斜面を伝わって接着剤の充填がより確実なものにできるようにした。
【００１８】
（具体例１）
ＬＥＤアレイ基板を搭載した第１の部材とレンズアレイを搭載した第二基板を一定の光軸間距離を確保した状態で位置きめしたまま接合固定して光学ヘッドとして組み立てる。Ａ４、若しくはＡ３サイズの書込みヘッドなので、ＬＥＤアレイ及びレンズアレイ単体において一定の真直度で仕上がっていることが必要である。位置調整と接合組み立ては、第１の部材若しくは第２の基板の一方を把持し狙いの光軸間距離で位置調整する。本具体例では第２の部材を固定し第１の部材を把持して位置調整及び接合する。第１の部材にすり鉢型の円錐状の穴を設け、その穴部に接着剤を滴下充填して第２の部材と接合する。本具体例の第１の部材はアルミニウムから成るので、切削加工で鏡面状に容易に仕上げることができる。一般に紫外線硬化系の接着剤は接着層厚さに限界があり、内部が未硬化、若しくは、硬化反応が完全ではない。本具体例では接合被着体からの紫外線反射を利用しより硬化反応を促進させるものである。具体的には、第１の部材、若しくは第２の部材に設けた円錐穴の内面を切削加工で鏡面状に仕上げるものである。この円錐状の穴に紫外線硬化系接着剤を滴下し、上面より紫外線照射すると円錐穴の表面での紫外線反射により接着剤の深部まで硬化反応が進むようになる。エポキシ系接着剤（金属粉、無機フィラー入り）、変性アクリル系接着剤、さらには、半田接合の場合は、硬化機構が紫外線硬化系接着剤と異なるので円錐穴の表面を鏡面に仕上げる必要はない。
【００１９】
（具体例２）
上記具体例１同様の構成部材を用い、本具体例では半田接合する例である。アルミニウムを直接半田付けも可能であるが、本具体例では容易に半田付けできる金属でアルミニウムをメッキした。本具体例では、第１、第２の部材を無電解ニッケルでメッキした。無電解ニッケルのメッキは半田付け性が良いので直接半田接合が可能となる。半田付け可能な円錐穴状の金属を圧入する、もう一方の半田接合個所にも半田接合可能な金属を圧入すれば、半田付けのための第１、第２の部材全体のメッキ処理は不要となる。円錐状の穴に、粒状、ペースト状の半田を供給しておき、通常の半田付け同様、加熱溶融、空冷固化することにより接合する。加熱源としては、ヒートチップ、ホットエアー、光集光、レーザなどを用いることができる。本具体例では粒状半田（フラックス入り）を用いた。粒状なので自動供給可能で装置化が容易で作業性もよい。Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田では、融点１８３℃、作業温度約２３０℃で接合作業を行う。最近の環境事情に応えるために、鉛フリー半田を用いるが、融点が約２２０℃で、作業温度が約２６０〜２７０℃となる。半田接合によれば、半田は金属なので温度環境における光軸間距離の変動が有機接着剤より優れる。専用装置化により複数個の接合箇所を瞬時に半田接合することができる。
【００２０】
（具体例３）
軸と穴の勘合式接合端による位置調整ならびに接合組み立てする方法にいて説明する。円錐穴と軸状の接合端をハメアイ式に勘合させて、その間隙を接着剤で充填固化させる接合方式である。ＬＥＤアレイ基板を搭載し勘合式の円錐穴を付与した第１の部材、勘合式の軸状接合端を付与しレンズアレイ部品を搭載した第２の部材とにおいて、接合端をハメアイ式にしてその間隙を接着材、半田接合する例である。更には、軸状接合端を別途第３の部材（中間部材）として、第１、第２の部材の中だちにして接合する場合もある。いずれも、第１、第２の部材をミクロンレベルの位置精度を保持した状態で接着組み立てする方法である。あるいは、予め第２の部材に第３の部材を接合しておく例もある。第３の部材はＵＶ透過性の透明材料に限らず、金属、プラスチック、いずれも使用することができる。第３の部材は、第１、第２の部材の外形寸法、熱伝導、要求接合強度などにより、数量、接合位置を調節する。
【００２１】
以上説明したように、第１の部材と第２の部材とにおいて一定ギャップを保ったまま位置調整して接合する。この方法によれば、ＸＹＺ方向、そして傾斜的な位置関係を保ったまま接合できる。また、上記各実施例によれば、紫外線硬化系接着剤を用いるので鏡面状の円錐穴と鏡面にした、台形、山型の軸状接合端によりハメアイ式とした。山型接合端中央部に接着剤を滴下するとその斜面を伝わって間隙部に接着剤が充填され、寸法変化の接着剤は無機フィラーなどが配合されており粘度が高く接着剤の供給がしにくいが、軸先端部を台形、山型にしたので、軸先端部に接着剤を滴下すると自重で円錐状穴部に自動的に充填される。穴、軸とも鏡面に仕上がっているので紫外線の反射により接着剤内部の深部硬化が確実なものとなる。エポキシ系接着剤（金属粉、無機フィラー入り）や、変性アクリル系接着剤、及び、半田接合の場合鏡面仕上げは不要である。半田接合の場合は、半田付け性改善のメッキ、半田付け性のよい金属の圧入、さらには、半田付け性のよい金属からなる第３の部材（メッキ）を採用してもよい。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光書込みヘッドは、ＬＥＤ発光部を搭載する第１の部材とレンズミラー部を搭載する第２の部材とを、一定の光軸間距離を保ったまま位置決めして組み立てられる。そして、第１の部材と第２の部材とを直接接合にて組み立てることに特徴がある。よって、ドット位置ズレのない光書込みヘッドを提供できる。
【００２４】
また、別の発明としての光書込みヘッドは、第１の部材と第２の部材とを、相互に連結するための中間部材である第３の部材を介して組み立てることに特徴がある。よって、接着構造体の高精度位置決めと位置調整可能な接着組み立てが可能となり、ＸＹＺの三次元方向の平行移動並びに傾斜的な移動位置決め調節可能な光書込みヘッドを提供できる。
【００２５】
更に、第１の部材もしくは第２の部材の一方にすり鉢型の円錐状の貫通穴を設け、相互に位置合わせした後、貫通穴に接着剤又は半田を充填固化させたことにより、接合信頼性のよい接合構造の光書込みヘッドを提供できる。
【００２６】
また、接着剤は、紫外線硬化樹脂、エポキシ系接着剤、変性アクリル系接着剤、錫−鉛共晶半田であることが好ましい。更に、接着剤に、無機フィラー、金属粉を充填したものが好ましい。
【００２７】
更に、第１の部材又は第２の部材の一方に設けられた円錐状の前記貫通穴を、他方の部材には軸状の接合部材を一体的若しくは第３の部材として設け、更に貫通穴と接合部材との間に一定間隙を設け、当該間隙内で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、または傾斜方向の全方向での位置調整を可能ならしめた。よって、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【００２８】
また、貫通穴と接合部材との位置調整した後、接着剤又は半田を充填して接合組み立てたことにより、接合信頼性のよい接合構造で、接合間隙への自重で接着剤供給が可能な接合構造の光書込みヘッドを提供できる。
【００２９】
更に、接合部材の先端形状を、台形状及び円錐凸形状としたことにより、または貫通穴及び接合部材の表面を鏡面状に仕上げたことにより、自重で接着剤供給が可能な接合構造である光書込みヘッドを提供できる。
【００３０】
また、第１の部材及び第２の部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、さらに無電解ニッケルメッキ処理したことにより、または第１の部材をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、接合部に半田付け性の優れた金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した別部材を圧入することにより、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【００３１】
更に、第３の部材を半田付け性のよい金属、もしくは半田付け性のよいメッキ処理した軸状接合端を用いて第１の部材と第２の部材を半田付けで位置決め接合したことにより、光軸間寸法安定性の優れた光書込みヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施例の光書込みヘッドの斜視図である。
【図４】第２の実施例における勘合式接合部分を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る光書込みヘッドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０；第１の部材、１１；実装基板、１２；ＬＥＤアレイ、
２０；第２の部材、２１；レンズミラーアレイ、３０；第３の部材、
４０；穴、４１，５１；軸、４２；間隙、５０；円錐穴、
５２；紫外線硬化系接着剤、５３，５４；表面。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月6日(2002.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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