JP5418257B2 - 光書き込み装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳しくは複数個の発光素子アレイユニットを千鳥状に配置した光書き込み装置及びこれを有する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置において、複数個の発光素子アレイユニットを千鳥状、すなわち互いに隣り合うユニットの端部が主走査方向に一部重なるように互い違いに配置した光書き込み装置を搭載したものが知られている。これによりＡ４あるいはＡ３サイズ等の幅の狭い安価な発光素子アレイユニットを複数用いることにより、幅の広いユニットを１つ用いる場合に比してコストを低減することができるが、各ユニット間の機械的配列調整が必要であること、熱膨張等により隣り合うユニットの繋ぎ目に位置ずれが発生して黒スジや白スジ等の異常画像が発生し易いという問題点がある。また、複数のイメージセンサを千鳥状に配置した画像読取装置では、画像情報の欠落や２重読取が発生し易いという問題点がある。

上述の問題点に対し、同形状のイメージセンサの筐体部に嵌合部を設けて連結し、各センサの繋ぎ目における位置決め作業を簡易化する技術が、たとえば「特許文献１」に開示されている。また、イメージセンサの筐体部材と保持フレーム部材との線膨張係数を同一として、イメージセンサを保持フレームに固定した際の熱膨張による変形を防止する技術が、たとえば「特許文献２」に開示されている。また、発光素子アレイユニット近傍の温度を検出する温度センサを設け、温度変化に応じて繋ぎ目に位置する発光素子アレイの発光光量を補正して繋ぎ目での異常画像の発生を防止する技術が、たとえば「特許文献３」に開示されている。また、隣り合う発光素子アレイあるいはイメージセンサの実装基板を接続部材により接続する技術が、たとえば「特許文献４」、「特許文献５」、「特許文献６」、「特許文献７」、「特許文献８」に開示されている。

「特許文献１」に開示された技術では、熱膨張による繋ぎ目位置における位置ずれは考慮されていない。「特許文献２」に開示された技術では、複数個のイメージセンサを千鳥状に配置した場合は実装基板の線膨張係数が考慮されていないため、繋ぎ目位置における熱膨張による位置ずれが発生してしまう。「特許文献３」に開示された技術では、実際の発光素子アレイユニットの温度による寸法変化と温度センサ出力との間に誤差があり精度が悪く、かつ温度センサ及び制御手段が必要となりコストアップしてしまう。「特許文献４」〜「特許文献８」に開示された技術では、接続部材を実装基板に対して接着あるいはねじ止め等の方法により固定しなければならず、基板を破損させる虞がある。

本発明は上述した問題点を解決し、基板を破損させることなく簡単な構成で熱膨張に起因する発光素子アレイユニットの主走査方向における繋ぎ目での位置ずれを低減することが可能な光書き込み装置及びこれ等を有する画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の発光素子が基板部材上に主走査方向へライン状に実装された発光素子アレイと、前記発光素子アレイからの光を書き込み面に結像させる結像手段と、前記発光素子アレイと前記結像手段とを保持する筐体とからなる発光素子アレイユニットと、前記発光素子アレイユニットを主走査方向に対して千鳥状に複数配置保持するベース部材とを有する光書き込み装置において、前記複数の発光素子アレイユニットはそれぞれ前記基板部材と前記筐体とを１箇所固定することにより構成され、前記複数の発光素子アレイユニットは、互いに隣り合った繋ぎ目位置において熱膨張により互いに主走査方向へと変形移動する前記基板部材及び前記筐体及び前記ベース部材のそれぞれの移動量差が相殺される位置となるように前記各筐体を前記ベース部材にそれぞれ保持されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光書き込み装置において、さらに前記各筐体は前記ベース部材を構成する部材及び前記各基板部材を構成する部材よりも線膨張係数が大きい部材により構成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、複数の発光素子が基板部材上に主走査方向へライン状に実装された発光素子アレイと、前記発光素子アレイからの光を書き込み面に結像させる結像手段と、前記発光素子アレイと前記結像手段とを保持する筐体とからなる発光素子アレイユニットと、前記発光素子アレイユニットを主走査方向に対して千鳥状に複数配置保持するベース部材とを有する光書き込み装置において、前記複数の発光素子アレイユニットはそれぞれ前記基板部材と前記筐体とを１箇所固定することにより構成され、前記ベース部材を構成する部材及び前記基板部材を構成する部材よりも大きな線膨張係数を有する固定部材を介して前記各筐体を前記ベース部材にそれぞれ保持させ、互いに隣り合った繋ぎ目位置において熱膨張により互いに主走査方向へと変形移動する前記基板部材及び前記筐体及び前記ベース部材のそれぞれの移動量差が相殺されるべく前記固定部材の長さを設定することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の光書き込み装置において、さらに前記複数の発光素子アレイユニットの数が３本であり、この３本の発光素子アレイユニットのうち両端に位置する２つの前記発光素子アレイユニットが前記固定部材を介して前記ベース部材にそれぞれ保持されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の光書き込み装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、基板部材とベース部材の線膨張係数が異なっていても発光素子アレイユニットの繋ぎ目位置における基板部材及び筐体及びベース部材の熱膨張による変形移動量に起因する位置ずれを低減でき、画像不良の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略側面図である。 本発明の一実施形態に用いられる画像形成装置の画像形成部を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光書き込み装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる発光素子アレイユニットを示す概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる発光素子アレイユニットの千鳥状配置を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる発光素子アレイユニットの千鳥状配置を説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態における発光素子アレイユニットの千鳥状配置を説明する概略図である。 本発明の第２の実施形態における発光素子アレイユニットの千鳥状配置を説明する概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置としてのデジタル複写装置を示している。同図においてデジタル複写装置２０は、装置本体の上部に画像読取装置１を有しており、装置本体の下部にロール給紙ユニットを有している。画像読取装置１は、２つの原稿搬送ローラ２，３により原稿を搬送しつつ原稿上の画像を読み取る。ロール給紙ユニットにはロール紙１１が貯容されており、ロール紙１１は給紙ローラ１２により給送され、カッタ部１３で所定の長さに切断されて画像形成部に給送される。

装置本体内部であって画像読取装置１の下方位置には画像形成部が配設されている。画像形成部は、図２に示すように感光体ドラム８、感光体ドラム８の表面を一様に帯電させる帯電装置６、帯電された感光体ドラム８の表面に静電潜像を形成する光書き込み装置４、感光体ドラム８上の静電潜像にトナーを供給して顕像化させる現像装置５、記録紙に対して感光体ドラム８上のトナー像を転写させる転写装置９、転写後の感光体ドラム８表面をクリーニングするクリーニング装置７、記録紙に転写されたトナー像を記録紙上に定着させる定着装置１０等を有している。

ここで、本発明の特徴部である光書き込み装置４について説明する。光書き込み装置４は、図２、図３に示すように、発光素子アレイユニットとして一般的な発光素子アレイであるＬＥＤを用いたＡ３サイズＬＥＤプリントヘッド（以下、ＬＰＨという）がベース部材１４に感光体ドラム８の主走査方向に向けて３本千鳥状に配置保持されており、３分割でＡ０サイズ相当の画像の書き込みを行っている。具体的には、図３に示すように、出力画像信号（画像データ）はＬＰＨ制御回路２１に転送され、そこで画像は幅方向に３分割される。分割された画像信号はＬＰＨ１９−１，ＬＰＨ１９−２，ＬＰＨ１９−３へと並行にデータが転送されるが、ＬＰＨ１９−１．１９−３に関しては遅延回路２２を介して所定の時間遅延されてデータを転送することにより、感光体ドラム８上において再度１ラインに合成されるように構成している。

ＬＰＨ１９は、図４に示すように、感光体ドラム８上に画像信号に応じて静電潜像を露光形成する発光素子であるＬＥＤチップが基板部材としての実装基板１６上に主走査方向へ複数ライン状に配列された発光素子アレイ１５と、ＬＥＤからの光を感光体ドラム８上に結像させる結像手段としてのセルホックレンズ１７と、発光素子アレイ１５とセルホックレンズ１７とを保持する筐体１８とを有している。ここで、単純に複数のＬＰＨ１９をベース部座１４上に千鳥状に配列しただけでは、ベース部材１４と実装基板１６と筐体１８とはそれぞれ線膨張係数が異なるため、環境変化や光書き込み装置４内の温度変化により各部材が熱膨張により変形移動して各ＬＰＨ１９の主走査方向における読み取りの繋ぎ目においてずれが発生し、このずれが直接感光体ドラム８に潜像化されるため記録紙に形成される画像に黒スジや白スジ等の異常画像が発生して画像の品質低下を招いてしまう。

上述した不具合の発生を防止する方法を図５、図６を用いて以下に説明する。先ず、ベース部材１４を構成する部材とＬＰＨ１９−１とＬＰＨ１９−２とにおいてそれぞれ実装基板１６を構成する部材とを互いの線膨張係数Ｓ１，Ｓ２が同等となるように構成する。そして実装基板１６と筐体１８とを図５に符号Ｄ，Ｄ’で示す主走査方向の１箇所でそれぞれ固定する。また、ベース部材１４に突出形成されたＬＰＨ保持部１４ａにＬＰＨ１９−１，１９−２の各筐体１８をねじまたは接着により固定し、ＬＰＨ１９−１，１９−２をベース部材１４に千鳥状に保持させる。このときＬＰＨ１９−１，１９−２におけるベース部材１４と筐体１８との固定位置をそれぞれＣ，Ｃ’とし、固定位置Ｃ−Ｄ間の距離Ｌ１と固定位置Ｃ’−Ｄ’間の距離Ｌ１’とを同じとしている。

図６において、ＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置ＡとＬＰＨ１９−２の繋ぎ目位置Ｂとは、各構成部材の熱膨張によりそれぞれ主走査方向へと変形移動する。ＬＰＨ１９−１の変形移動量をΔＡ、ＬＰＨ１９−２の変形移動量をΔＢとすると、各移動量ΔＡ，ΔＢの移動量及び移動方向が異なると各繋ぎ目位置Ａ，Ｂにずれが生じ、上述した不具合が発生してしまう。

ここで、各繋ぎ目位置Ａ，Ｂの移動方向を図６において右方向を＋、各筐体１８の線膨張係数をＳ３、温度上昇量をΔｔとすると、ＬＰＨ１９−１の筐体１８の熱膨張による移動量ΔＡ１はＣ点を起点としたＤ点の移動量であり、図６において＋方向へＬ１×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−１の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＡ２はＤ点を起点としたＡ点の移動量であり、図６において＋方向へＬ２×Ｓ２×Δｔ移動する。Ｄ点は実装基板１６と筐体１８との固定点であるため、移動量ΔＡ１分、実装基板１６も移動するため、繋ぎ目位置Ａの移動量ΔＡは、ΔＡ＝ΔＡ１＋ΔＡ２＝Ｌ１×Ｓ３×Δｔ＋Ｌ２×Ｓ２×Δｔとなる。

次に、ＬＰＨ１９−２の筐体１８の熱膨張による移動量ΔＢ１はＣ’点を起点としたＤ’点の移動量であり、図６において＋方向へＬ１’×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−２の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＢ２はＤ’点を起点としたＢ点の移動量であり、図６において−方向へ−（Ｌ４×Ｓ２×Δｔ）移動する。ベース部材１４の熱膨張による移動量ΔＢ３はＣ点を起点としたＣ’点の移動量であり、図６において＋方向へＬ３×Ｓ１×Δｔ移動する。繋ぎ目位置Ｂの移動量ΔＢは、ΔＡと同様に、ΔＢ＝ΔＢ１＋ΔＢ２＋ΔＢ３＝Ｌ１’×Ｓ３×Δｔ−Ｌ４×Ｓ２×Δｔ＋Ｌ３×Ｓ１×Δｔとなり、ここでＬ１＋Ｌ２＋Ｌ４＝Ｌ３＋Ｌ１’、Ｌ１＝Ｌ１’であることからＬ２＝Ｌ３−Ｌ４となり、またＳ１≒Ｓ２よりΔＡ＝ΔＢとなり、ＬＰＨ１９−１とＬＰＨ１９−２との繋ぎ目位置Ａ，Ｂの熱膨張によるずれはほとんど生じず、良好な画像を得ることができる。

上述した構成では、（１）ベース部材１４と実装基板１６の各線膨張係数Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ同等とする、（２）実装基板１６と筐体１８とを主走査方向の１箇所で固定し、その位置を図５に示すようにＬＰＨ１９−１ではＤ、ＬＰＨ１９−２ではＤ’とする、（３）ベース部材１４による筐体１８の保持位置をＬＰＨ−１ではＣ、ＬＰＨ−２ではＣ’とし、各固定位置Ｄ，Ｄ’との距離をそれぞれＬ１，Ｌ１’としてＬ１＝Ｌ１’とすることにより、その位置関係に関わりなくＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置Ａ点とＬＰＨ１９−２の繋ぎ目位置Ｂ点における、各部材の熱膨張による変形移動量が同じとなり、繋ぎ目にずれが生じることなく画像不良の発生が防止される。

しかし、上述の構成においてベース部材１４と実装基板１６の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２を同等とするという（１）の条件を満足することは、特に汎用の発光素子アレイユニットを使用する場合にそれらを繋げて使用することは考慮されていないため、実装基板１６として一般的なガラスエポキシ材料が使用されており、ベース部材１４をこのような材料で構成することが困難であり難しい。ベース部材１４を一般的な鉄部材で構成し筐体１８をアルミ部材により構成すると、ガラスエポキシ材料の線膨張係数は１３〜１６×１０^−６／℃、鉄部材の線膨張係数は１１．７×１０^−６／℃、アルミ部材の線膨張係数は２１×１０^−６／℃であり、温度上昇を２０ｄｅｇ、Ａ３幅のＬＰＨを想定してＬ１＝Ｌ１’＝１０ｍｍ、Ｌ２＝２８０ｍｍ、Ｌ３＝３００ｍｍ、Ｌ４＝２０ｍｍとすると、主走査方向におけるＬＰＨ１９−１とＬＰＨ１９−２との位置ずれは、ＬＰＨ１９−１の繋ぎ目ＡがＬＰＨ１９−２の繋ぎ目Ｂよりオーバラップするように、図６において右方向へ最大約２５．８μｍのずれが生じる。画素密度を６００ｄｐｉとすると、画素ピッチ４２．３μｍに対して約半画素分のずれが生じるため、画素の重なりが発生して黒スジ等の異常画像となり画像品質が低下してしまう。そこで、ベース部材１４と実装基板１６の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２が異なっていても不具合の発生を防止することが可能な構成を以下に説明する。

図７に示すように、図６に示した構成に対し、ベース部材１４に対するＬＰＨ１９−１の保持位置ＣをＬＰＨ１９−１における筐体１８と実装基板１６との固定位置Ｄよりも図７において右側に設けている。これにより、Ｄ点はＬＰＨ１９−１の実装基板１６が熱膨張により変形移動する繋ぎ目位置Ａの移動方向とは反対方向である図７において左側であるー方向にＬ１×Ｓ３×Δｔ移動するため、保持位置Ｃと固定位置Ｄとの間の距離Ｌ１を、繋ぎ目位置Ａ及び繋ぎ目位置Ｂの熱膨張による移動量が同じとなるように設定することにより、実装基板１６とベース部材１４の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２が異なっている場合であっても主走査方向での繋ぎ目位置における位置ずれの発生を低減することができる。また、筐体１８の線膨張係数Ｓ３を実装基板１６とベース部材１４の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２よりも大きく（Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１）することにより、Ｃ−Ｄ間の距離Ｌ１の長さを比較的短く設定できるため、複数のＬＰＨ１９を配置する自由度が大きくなる。

ここで、Ｃ−Ｄ間の距離Ｌ１について考察する。各点が図７に示す位置関係である場合、各位置の移動方向を図７において右方向を＋、ＬＰＨ１９−１，ＬＰＨ１９−２の各筐体１８の線膨張係数をＳ３、温度上昇量をΔｔとすると、ＬＰＨ１９−１の筐体１８の熱膨張による移動量ΔＡ１はＣ点を起点としたＤ点の移動量であり、図７において−方向へＬ１×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−１の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＡ２はＤ点を起点としたＡ点の移動量であり、図７において＋方向へＬ２×Ｓ２×Δｔ移動する。Ｄ点は実装基板１６と筐体１８との固定点であるため、移動量ΔＡ１分、実装基板１６も移動するため、繋ぎ目位置Ａの移動量ΔＡは、ΔＡ＝ΔＡ１＋ΔＡ２＝−Ｌ１×Ｓ３×Δｔ＋Ｌ２×Ｓ２×Δｔとなる。

次に、ＬＰＨ１９−２の筐体１８の熱膨張による移動量ΔＢ１はＣ’点を起点としたＤ’点の移動量であり、図７において＋方向へＬ１’×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−２の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＢ２はＤ’点を起点としたＢ点の移動量であり、図７において−方向へ−（Ｌ４×Ｓ２×Δｔ）移動する。ベース部材１４の熱膨張による移動量ΔＢ３はＣ点を起点としたＣ’点の移動量であり、図７において＋方向へＬ３×Ｓ１×Δｔ移動する。繋ぎ目位置Ｂの移動量ΔＢは、ΔＡと同様に、ΔＢ＝ΔＢ１＋ΔＢ２＋ΔＢ３＝Ｌ１’×Ｓ３×Δｔ−Ｌ４×Ｓ２×Δｔ＋Ｌ３×Ｓ１×Δｔとなり、ここでＬ２＋Ｌ４＝Ｌ１＋Ｌ３＋Ｌ１’、Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ１’＋Ｌ４であることから、Ｌ１＝｛（Ｌ２＋Ｌ４）×（Ｓ２−Ｓ１）−Ｌ１’×（Ｓ３−Ｓ１）｝／（Ｓ３−Ｓ１）となり（Ｓ３＞Ｓ１，Ｓ２）、各線膨張係数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ１’が既知であればＬ１を求めることができる。

実装基板１６として一般的なガラスエポキシ材料（線膨張係数Ｓ２＝１６×１０^−６／℃）、ベース部材１４として一般的な鉄部材（線膨張係数Ｓ１＝１１．７×１０^−６／℃）、筐体１８としてアルミ部材（線膨張係数Ｓ３＝２１×１０^−６／℃）を使用し、Ａ３幅のＬＰＨを想定してＬ１’＝１０ｍｍ、Ｌ２＝２８０ｍｍ、Ｌ４＝２０ｍｍとした場合、上式よりＣ−Ｄ間の距離Ｌ１＝１２８．７ｍｍとなり、ＬＰＨ１９−１，１９−２の位置関係を上述の数値とすれば、実装基板１６とベース部材１４の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２が異なっていてもＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置Ａ点とＬＰＨ１９−２の繋ぎ目位置Ｂ点における、各部材の熱膨張による変形移動量に起因する位置ずれを低減でき、画像不良の発生を防止することができる。

上述した実施形態はＬＰＨ１９を２本配列した例を示したが、ＬＰＨ１９を３本以上とした場合には図７に示すＬ１をより長くするかもしくは、または互いに隣り合うＬＰＨ１９の繋ぎ目位置における熱膨張による主走査方向での移動量差を相殺するためにＬ１の伸び方向を逆方向に設定する必要があり、ＬＰＨ１９の筐体１８を利用して位置ずれを相殺させるには支障が生じてくる。この課題を解決する構成を、図８を用いて説明する。

図８に示す構成では、発光素子アレイユニット１９としてＬＰＨ１９−１、ＬＰＨ１９−２、ＬＰＨ１９−３の３本を用いている。ＬＰＨ１９−１，１９−３は、ベース部材１４及び実装基板１６の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２よりも大きな線膨張係数を有する材質からなる固定部材３０，３１を介して筐体１８をベース部材１４に保持されている。固定部材３０，３１は、その固定位置間の長さＬ１，Ｌ１’が、隣り合うＬＰＨ１９の繋ぎ目位置における熱膨張による主走査方向への移動量差を相殺する長さとなるようにそれぞれ設定されている。具体的には、先ず熱膨張によるＬＰＨ１９の繋ぎ目位置における移動要因を少なくすべく、ＬＰＨ１９−２の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ２とＬＰＨ１９−２の筐体１８とベース部材１４との固定点Ｃ２の主走査方向における位置を同じ位置とし、ＬＰＨ１９−１，１９−３の各筐体１８と固定部材３０，３１との固定点Ｅ，Ｅ’とＬＰＨ１９−１，１９−３の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ１，Ｄ３の主走査方向における位置を同じ位置としている。これによりＬＰＨ１９−１，１９−２，１９−３の各筐体１８の熱膨張による影響はなくなる。

次に、ＬＰＨ１９−２の筐体１８とベース部材１４との固定点Ｃ２を基準とした場合のＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置Ｔ１、ＬＰＨ１９−２の繋ぎ目位置Ｔ２，Ｔ２’、ＬＰＨ１９−３の繋ぎ目位置Ｔ３の熱膨張による移動を考察する。

各位置の移動方向を図８において右方向を＋、固定部材３０の線膨張係数をＳ３、温度上昇量をΔｔとすると、固定部材３０の熱膨張による移動量ΔＷ１は固定部材３０とベース部材１４の固定点Ｃ１を起点としたＬＰＨ１９−１の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ１の移動量であり、図８において−方向へＬ１×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−１の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＷ２はＤ１点を起点としたＴ１点の移動量であり、図８において＋方向へＬ２×Ｓ２×Δｔ移動する。ベース部材１４の熱膨張による移動量ΔＷ３はＬＰＨ１９−２の筐体１８とベース部材１４との固定点Ｃ２を起点とした点Ｃ１の移動量であり、図８において−方向へ−（Ｌ−Ｌ１）×Ｓ１×Δｔ移動する。従って、ＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置Ｔ１の移動量ΔＷは、ΔＷ＝ΔＷ１＋ΔＷ２＋ΔＷ３＝−Ｌ１×Ｓ３×Δｔ＋Ｌ２×Ｓ２×Δｔ−（Ｌ−Ｌ１）×Ｓ１×Δｔとなる。

次に、ＬＰＨ１９−２の実装基板１６の熱膨張による移動量はＬＰＨ１９−２の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ２点を起点とした繋ぎ目位置Ｔ２の移動量ΔＸであり、図８において＋方向へ（Ｌ２−Ｌ）×Ｓ２×Δｔ移動する。以上より、繋ぎ目位置Ｔ１，Ｔ２の移動量が同じであれば繋ぎ目位置における位置ずれが生じないため、移動量ΔＷと移動量ΔＸとを同じとすると、ΔＷ＝ΔＸ、−Ｌ１×Ｓ３×Δｔ＋Ｌ２×Ｓ２×Δｔ−（Ｌ−Ｌ１）×Ｓ１×Δｔ＝（Ｌ２−Ｌ）×Ｓ２×Δｔ、すなわちＬ１＝Ｌ×（Ｓ２−Ｓ１）／（Ｓ３−Ｓ１）となり（Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１）、固定部材３０の長さＬ１が求められる。上述より、各線膨張係数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＬが既知であれば、固定部材３０の長さＬ１を求めることができる。

次に、ＬＰＨ１９−２の実装基板１６の熱膨張による移動量はＬＰＨ１９−２の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ２を起点とした繋ぎ目位置Ｔ２’の移動量ΔＹであり、図８において＋方向へＬ２’×Ｓ２×Δｔ移動する。

各位置の移動方向を図８において右方向を＋、固定部材３１の線膨張係数をＳ３、温度上昇量をΔｔとすると、固定部材３１の熱膨張による移動量ΔＺ１は固定部材３１とベース部材１４との固定点Ｃ３を起点としたＬＰＨ１９−３の筐体１８と実装基板１６との固定点Ｄ３の移動量であり、図８において＋方向へＬ１’×Ｓ３×Δｔ移動する。ＬＰＨ１９−３の実装基板１６の熱膨張による移動量ΔＺ２はＤ３点を起点とした繋ぎ目位置Ｔ３点の移動量であり、図８において＋方向へ（Ｌ２’−Ｌ）×Ｓ２×Δｔ移動する。ベース部材１４の熱膨張による移動量ΔＺ３はＬＰＨ１９−２の筐体１８とベース部材１４との固定点Ｃ２を起点とした固定点Ｃ３の移動量であり、図８において＋方向へ（Ｌ’−Ｌ１’）×Ｓ１×Δｔ移動する。従って、繋ぎ目位置Ｔ３の移動量ΔＺは、ΔＺ＝ΔＺ１＋ΔＺ２＋ΔＺ３＝Ｌ１’×Ｓ３×Δｔ＋（Ｌ２’−Ｌ）×Ｓ２×Δｔ＋（Ｌ’−Ｌ１’）×Ｓ１×Δｔとなる。以上より、繋ぎ目位置Ｔ２’，Ｔ３の移動量が同じであれば繋ぎ目位置における位置ずれが生じないため、移動量ΔＹと移動量ΔＺとを同じとすると、ΔＹ＝ΔＺ、Ｌ２’×Ｓ２×Δｔ＝Ｌ１’×Ｓ３×Δｔ＋（Ｌ２’−Ｌ）×Ｓ２×Δｔ＋（Ｌ’−Ｌ１’）×Ｓ１×Δｔ、すなわちＬ１’＝Ｌ’×（Ｓ２−Ｓ１）／（Ｓ３−Ｓ１）となり（Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１）、固定部材３１の長さＬ１’が求められる。上述より、各線膨張係数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＬ’が既知であれば、固定部材３１の長さＬ１’を求めることができる。また、当然ながらＬ＝Ｌ’であれば、固定部材３０，３１の長さＬ１，Ｌ１’は等しい長さとなる。

具体例を説明する。実装基板１６として一般的なガラスエポキシ材料（線膨張係数Ｓ２＝１６×１０^−６／℃）、ベース部材１４として一般的な鉄部材（線膨張係数Ｓ１＝１１．７×１０^−６／℃）、筐体１８としてアルミ部材（線膨張係数Ｓ３＝２１×１０^−６／℃）を使用し、Ａ３幅のＬＰＨを想定してＬ＝Ｌ’＝３００ｍｍとした場合、上式より固定部材３０，３１の長さＬ１＝Ｌ１’＝１３８．７ｍｍとなり、ＬＰＨ１９−１，１９−２，１９−３の位置関係を上述の数値とすれば、実装基板１６とベース部材１４の線膨張係数Ｓ１，Ｓ２が異なっていてもＬＰＨ１９−１の繋ぎ目位置Ｔ１点、ＬＰＨ１９−２の繋ぎ目位置Ｔ２．Ｔ２’点、ＬＰＨ１９−３の繋ぎ目位置Ｔ３点における、各部材の熱膨張による変形移動量に起因する位置ずれを低減でき、画像不良の発生を防止することができる。

上述したように、固定部材３０，３１の長さ及び材質の設定には比較的自由度があるため、固定部材３０，３１を適切に設定することにより汎用の発光素子アレイユニットを保持するための構成を特別に変更することなく、各発光素子ユニットの繋ぎ目において熱膨張による変形移動量に起因する位置ずれの発生を防止しつつ、複数の発光素子アレイユニットを千鳥状に配置することができる。

４ 光書き込み装置
１４ ベース部材
１５ 発光素子アレイ
１６ 基板部材（実装基板）
１７ 結像手段（セルホックレンズ）
１８ 筐体
１９ 発光素子アレイユニット
２０ 画像形成装置（デジタル複写装置）
３０，３１ 固定部材

特開２００４−３３６２０１号公報 特開２００３−８７５０４号公報 特開２００３−７２１４６号公報 特許第３７８４２４９号公報 特許第２５７２３０７号公報 特開平５−３３６３０１号公報 特開２００５−１９８２５４号公報 特開２００８−１１２３０号公報

Claims (5)

1. 複数の発光素子が基板部材上に主走査方向へライン状に実装された発光素子アレイと、前記発光素子アレイからの光を書き込み面に結像させる結像手段と、前記発光素子アレイと前記結像手段とを保持する筐体とからなる発光素子アレイユニットと、前記発光素子アレイユニットを主走査方向に対して千鳥状に複数配置保持するベース部材とを有する光書き込み装置において、
   前記複数の発光素子アレイユニットはそれぞれ前記基板部材と前記筐体とを１箇所固定することにより構成され、前記複数の発光素子アレイユニットは、互いに隣り合った繋ぎ目位置において熱膨張により互いに主走査方向へと変形移動する前記基板部材及び前記筐体及び前記ベース部材のそれぞれの移動量差が相殺される位置となるように前記各筐体を前記ベース部材にそれぞれ保持されていることを特徴とする光書き込み装置。
2. 請求項１記載の光書き込み装置において、
   前記各筐体は前記ベース部材を構成する部材及び前記各基板部材を構成する部材よりも線膨張係数が大きい部材により構成されていることを特徴とする光書き込み装置。
3. 複数の発光素子が基板部材上に主走査方向へライン状に実装された発光素子アレイと、前記発光素子アレイからの光を書き込み面に結像させる結像手段と、前記発光素子アレイと前記結像手段とを保持する筐体とからなる発光素子アレイユニットと、前記発光素子アレイユニットを主走査方向に対して千鳥状に複数配置保持するベース部材とを有する光書き込み装置において、
   前記複数の発光素子アレイユニットはそれぞれ前記基板部材と前記筐体とを１箇所固定することにより構成され、前記ベース部材を構成する部材及び前記基板部材を構成する部材よりも大きな線膨張係数を有する固定部材を介して前記各筐体を前記ベース部材にそれぞれ保持させ、互いに隣り合った繋ぎ目位置において熱膨張により互いに主走査方向へと変形移動する前記基板部材及び前記筐体及び前記ベース部材のそれぞれの移動量差が相殺されるべく前記固定部材の長さを設定することを特徴とする光書き込み装置。
4. 請求項３記載の光書き込み装置において、
   前記複数の発光素子アレイユニットの数が３本であり、この３本の発光素子アレイユニットのうち両端に位置する２つの前記発光素子アレイユニットが前記固定部材を介して前記ベース部材にそれぞれ保持されていることを特徴とする光書き込み装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の光書き込み装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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