曝光装置以及图像形成装置的制作方法

专利名称：曝光装置以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及曝光装置、以及使用该曝光装置的图像形成装置，如数码复印机、激光 打印机、激光传真机等。
背景技术：
近年来的复印机、激光打印机、以及传真装置等电子照相方式的图像形成装置利 用以下方式进行图像形成，即将电子信息转变为光信息，用曝光装置将光信息作为潜像固 定到感光体上，而后用调色剂等对被固定了的潜像进行显影，进行图像形成。该曝光装置有 两种类型，一种为用光源和多角镜马达等的偏转器组合而成的光扫描装置，另一种为阵列 光源装置，其线性排列发光元件，并在扫描方向对感光体表面一次性曝光。相比于光扫描装置，对于阵列光源装置通常可列举出以下有利之处，(1)曝光装置 体积小，(2)感光体表面上的光束直径小，(3)曝光装置寿命长。在此，(1)的曝光装置小型 化与图像形成装置整体小型化有关，⑵的光束小径化与提高输出图像质量有关，⑶的寿 命增长则与机器寿命的增加以及曝光装置的再利用有关。另一方面，阵列光源装置的不利之处在于，焦点位置上的光束深度浅。具体来说， 光扫描装置的光束深度(相当于最小光束直径的士 10%的深度)为5mm左右，而阵列光源 装置的深度更小，为士20 30 μ m。该光束深度的差异会造成焦点对环境变动(温度)许 可程度上发生差异。尤其在阵列光源装置中，由于光源数量多，大约为光扫描装置的100至 1000倍，作为曝光装置的发热量大，除了环境温度变动以外，其本身发热，引起光源装置发 生热膨胀(热变形)。而如果光源装置发生热膨胀，则阵列光源与聚光透镜之间的距离发生 变动，使得感光体上的光束直径变大(因聚焦位置偏离造成)，由此引起发生图像劣化。针对上述问题，例如专利文献1 (JP特开2003-066306号公报)提出了对曝光装置 内部温度引起的焦点位置偏离进行补偿的技术方案。该专利文献1的曝光装置内部具有温度测定装置以及根据该温度测定装置的测 定值调整聚焦位置的控制装置，并对温度变动引起的焦点偏离进行调整。但是，该构成存在 问题，即曝光装置的元件数量增多，致使成本上升。

发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提出以下技术方案，其目的在于提供一种曝 光装置，该曝光装置可抑制环境变动，力图减少元件数量，降低成本，并且提供搭载该曝光 装置的图像形成装置。本发明具体如下。(1)本发明的一个方面为，一种曝光装置，其中包括光源元件，构成为按线性方 向或二维方向排列多个发光元件；光源保持部件，用于保持该光源元件；光学元件，将该光 源元件发射的光束会聚到像载置体上；光学元件保持部件，在该光源保持部件上保持该光 学元件，使该光学元件与该光源元件之间保持预定间距；以及，定位部件，用于在该像载置体上支持该光源保持部件，使该光源保持部件上的光源元件与该像载置体之间保持预定距 离，其特征在于，当从该光源元件的发光点位置观察时，该定位部件中用于支持该光源保持 部件的支持位置位于该像载置体的相反侧。(2)本发明的另一个方面为，根据上述(1)所述的曝光装置，其中，当设定所述光 源保持部件的线膨胀系数为kl，并设定所述定位部件的线膨胀系数为k2时，kl < k2。(3)本发明的另一个方面为，根据上述(2)所述的曝光装置，其中，当设定所述定 位部件的线膨胀系数为k2，并设定所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3时，k3 ^ k2。(4)本发明的另一个方面为，根据上述(1)所述的曝光装置，其中，当设定所述光 源元件的光束发射表面与所述光学元件的光束入射表面之间的距离为Li，并设定在所述定 位部件中，从该定位部件支持所述光源保持部件的支持位置、到光源元件的光束发射方向 上的前端位置之间的距离为L2时，L2 > Li。(5)本发明的另一个方面为，根据上述(1)所述的曝光装置，其中，所述光源保持 部件由一个或多个元件构成，所述定位部件直接支持在该光源保持部件中用于保持所述光 源元件的部件上。(6)本发明的另一个方面为，根据上述(1)所述的曝光装置，其中，用金属形成所 述光源保持部件。(7)本发明的另一个方面为，一种图像形成装置，其中包括上述(1)至(6)所述 的曝光装置；像载置体；以及，接触部件，被设为与该曝光装置中的所述定位部件相连接， 并与所述像载置体相接触，其特征在于，当设定所述光源保持部件的线膨胀系数为kl，所述 定位部件的线膨胀系数为k2，所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3，所述接触部件的 线膨胀系数为k4，并设定所述光源元件的光束发射表面与所述光学元件的光束入射表面之 间的距离为Li，该定位部件中从该定位部件支持所述光源保持部件的支持位置、到光源元 件的光束发射方向上的前端位置之间的距离为L2，该光源保持部件中从与该光源元件相连 接的位置、到受到该定位部件支持的位置之间的距离为L4，该接触部件中从与定位部件相 接触的位置到与感光体相接触的位置之间的距离为L5时，满足以下关系式。L2 · k2+L5 · k4 = 2L1 · k3+L4 · kl(8)本发明的另一个方面为，根据上述(7)所述的图像形成装置，其中，k2 > k4。(9)本发明的一个方面为，一种图像形成装置，其中包括像载置体；接触部件，被 设为与该曝光装置中的所述定位部件相连接，并与所述像载置体相接触；以及，曝光装置， 包括光学元件，构成为按线性方向或二维方向排列多个发光元件；光源保持部件，用于保 持所述光源元件；光学元件，将该光源元件发射的光束会聚到像载置体上；光学元件保持 部件，在该光源保持部件上保持该光学元件，使该光学元件与该光源元件之间保持预定间 距；以及，定位部件，用于在该像载置体上支持该光源保持部件，使该光源保持部件上的光 源元件与该像载置体之间保持预定距离，该图像形成装置的特征在于，该接触部件具有沟 槽，该沟槽与所述定位部件底面一侧的角或边相接触，以支持该定位部件，该沟槽的宽度沿 着该光源元件的光束射出方向逐渐变得狭窄。(10)本发明的一个方面为，根据上述(9)所述的图像形成装置，其中，所述接触部 件的沟槽呈V字形，或者形成为具有两个为预定倾斜角度的斜面的形状。(11)本发明的一个方面为，根据上述(9)所述的图像形成装置，其中，当设定所述定位部件的线膨胀系数为k2，并设定所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3时， k3 彡 k2。(12)本发明的一个方面为，根据上述(9)所述的图像形成装置，其中，当设定所述 定位部件的线膨胀系数为k2，并设定所述接触部件的线膨胀系数为k4时，k2 > k4。(13)本发明的一个方面为，根据上述(9)所述的图像形成装置，其中，所述光源保 持部件由一个或多个元件构成，所述定位部件直接支持在该光源保持部件中用于保持所述 光源元件的部件上。(14)本发明的一个方面为，根据上述(9)所述的图像形成装置，其中，用金属形成 所述光源保持部件。本发明效果如下。根据本发明中上述(1)的方面，能够抵消发光元件阵列点灯时的自我发热以及环 境变动引起的焦点位置偏离，抑制图像劣化。成像元件阵列(棒透镜阵列)中物体和像面 为共轭关系，当热变动引起物体位置发生ALl变动时，像面位置也朝物体变动的相反方向 移动AL1。为此，从初始位置开始，焦点位置总共变动了 2AL1(图6)。对此，如果定位部 件发生2 Δ Ll的热膨胀，则能够使焦点位置保持不变。然而，从通常的物理角度来看，很难 仅为了使得发光元件阵列与像载置体之间发生2AL1的膨胀而设置定位部件(虽然存在采 用线膨胀系数大的材料的方法，但有可能发生杨氏模量减小，定位功能下降)。对此，采用本 发明的结构，可使得定位部件发生所需的热变动量，保持焦点位置不变。根据上述(2)的方面，通过选用具有比光源保持部件大的线膨胀系数的定位部件 (kl < k2)，使得定位部件的热膨胀大于光源保持部件的热膨胀，从而抵消发光元件阵列点 灯时的自我发热以及环境变动引起的焦点位置偏离，抑制图像劣化。根据上述(3)的方面，通过选用具有与光学元件保持部件相同或更大的线膨胀系 数的定位部件(k3 ^ k2)，使得伴随定位部件的热膨胀而发生的焦点位置偏离量、与伴随成 像元件阵列的热膨胀量而发生的焦点位置偏离量相同，从而抵消发光元件阵列点灯时的自 我发热以及环境变动引起的焦点位置偏离，抑制图像劣化。根据上述(4)的方面，通过将定位部件形成为其长度大于发光元件阵列与成像元 件阵列之间的(L2 > Li)距离，使得因定位部件热膨胀而发生的焦点位置偏离量与因成像 元件阵列热膨胀量而发生的焦点位置偏离量相同，从而抵消发光元件阵列点灯时的自我发 热以及环境变动引起的焦点位置偏离，抑制图像劣化。根据上述(5)的方面，当用多个元件构成用于保持光源元件的光源保持部件时， 将定位部件直接支持在该多个元件之中用于保持光源的部件上，有利于提高光源焦点位置 精度，提高图像质量。根据上述(6)的方面，用金属等导热性能良好的材料形成光源保持部件，可使得 光源保持部件中接触发光元件阵列(发热源)的部分的温度、以及光源保持部件中连接定 位部件的部分的温度变得均勻。而通过均勻温度，可使得定位部件以及光学部件发生所需 的热膨胀量，发挥本结构的效果。根据上述(7)的方面，可以抵消发光元件阵列点灯时的自我发热以及环境变动引 起的焦点位置偏离，实现能够抑制图像劣化的图像形成装置。从上述(7)中的关系式可知，定位部件热膨胀量的增加，或者接触部件热膨胀量的增加，可用来补偿中的焦点位置偏离量，但是，从接触部件与像载置体(感光体)之间的 滑动性能、磨损性能、以及热变形的观点出发，希望优选相对环境变动变形小的部件(线膨 胀系数小而且杨氏模量高的材料)。而根据本发明上述(8)的方面，选用其线膨胀系数相对 于接触部件的线膨胀系数较大的材料作为定位部件，可同时兼顾热变动性能和接触部件使 用寿命。根据本发明上述(9)的方面，在无法确保定位部件(在发光元件的光束发射方向 上的)长度L2达到上述(1)至(8)中要求的所需长度的情况下，可将接触部件中与定位部 件相接触的部分形成为预定形状，用以确保所需热膨胀量的发生。接触部件具有沟槽，该沟 槽的宽度沿着光源元件的光束发射方向逐渐变得狭窄，为此，当定位部件发生热膨胀时，定 位部件的接触表面的面积增大，定位部件与接触部件相接触的接触位置沿着光束发射方向 移动，使得发光元件阵列与像载置体之间的距离增大。由此，抵消了发光元件阵列点灯时的 自我发热以及环境变动引起的焦点位置偏离，抑制图像劣化。根据本发明上述(10)的方面，由于接触部件的沟槽被形成为V字形，或者形成为 具有两个为预定倾斜角度的斜面的形状，这样，作为位置调整(抵消)结构，其相对于热量 发生线形变动，从而能够抵消发光元件阵列点灯时的自我发热以及环境变动引起的焦点位 置偏离，抑制图像劣化。对于未能通过上述(9)或(10)的技术方案得到补偿的部分，根据本发明上述(11) 的方面，可通过选用具有比光学元件保持部件更大的线膨胀系数的定位部件，来增加调整 范围，从而能够抵消发光元件阵列点灯时的自我发热以及环境变动引起的焦点位置偏离， 抑制图像劣化。从接触部件与像载置体(感光体)之间的滑动性能、磨损性能、以及热变形的观点 出发，希望优选相对环境变动变形小的部件(线膨胀系数小而且杨氏模量高的材质)。而根 据本发明上述(12)的方面，选用其线膨胀系数相对于接触部件的线膨胀系数较大的材料 作为定位部件，这样，可同时兼顾热变动性能和接触部件的使用寿命。根据本发明上述(13)的方面，当用多个元件构成用于保持光源元件的光源保持 部件时，将定位部件直接支持在该多个元件之中用于保持光源的部件上，有利于提高光源 焦点位置精度，提高图像质量。根据本发明上述(14)的方面，用金属等导热性能良好的材料形成光源保持部件， 可使得光源保持部件中接触发光元件阵列(发热源)的部分的温度、以及光源保持部件中 连接定位部件的部分的温度变得均勻，并使得定位部件以及光学部件发生所需的热膨胀 量，发挥本结构的效果。


图1是概括显示本发明曝光装置中的发光元件阵列和成像元件阵列的构成的立 体图。图2是概括显示本发明的像形成装置结构的剖视图。图3A和图3B分别为概括显示现有图像形成装置结构的侧视图和正视图。图4A和图4B分别为概括显示本发明第一实施方式的图像形成装置结构的侧视图 和正视图。
图5是概括显示本发明图像形成装置的第一实施方式的变形例的示意图。图6A和图6B是分别概括显示在常温以及温度上升时，本发明图像形成装置中的 发光元件阵列、成像元件阵列、以及感光体之间的位置关系的图。图7A和图7B分别为概括显示在常温以及温度上升时，发光元件阵列和定位部件 在光源保持部件中的固定部分之间的位置关系的图。图8A和图8B分别为概括显示本发明图像形成装置的第二实施方式结构的侧视图 和正视图。图9A和图9B分别为显示当使用现有接触部件和使用本实施方式的接触部件时， 定位部件与接触部件之间的位置关系随温度上升的热膨胀而发生变化的侧视图。图10是本发明图像形成装置中的定位部件与接触部件之间的位置关系随温度上 升的热膨胀而发生变化的侧视图。实施方式的变形例的示意图。图11是概括显示本发明图像形形成装置的第
标记说明
10感光体
11发光元件(LED)
12驱动器IC
13成像元件(棒透镜)
20充电部
40显影部
50转印部
60清洁部
70感光体保护层形成部
80消电部
90定影部
100,900曝光装置(曝光部)
101,901发光元件阵列
102,902光源保持部件
102AU02B光源保持元件
103,903成像元件部件
104,904成像元件保持阵列
105,905定位部件
106螺丝
202、202，、202”、203”，、912 接触部件
200图像形成装置
P记录纸
具体实施例方式以下说明本发明涉及的曝光装置以及图像形成装置的结构。首先，参考图1和2举例说明采用了本发明技术思维的曝光装置和图像形成装置。
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图1概括显示了本发明曝光装置的实施例。曝光装置100由以下部件构成，即发光元件阵列(LED阵列)101、构成发光元件阵 列101的发光元件(LED) 11、用于驱动发光元件(LED) 11的驱动器IC12、以及成像元件阵列 103。成像元件阵列103相对于发光元件阵列101定位，并受到未图示框体(下述光学元件 保持部件104)保持。发光元件阵列101被构成为按线性方向或二维方向以一定间隔排列多个发光元 件11。发光元件阵列101中的各个发光元件11发射的光束在成像元件阵列103成像，并在 图像表面形成光点。通常，将多个成束的折射率分布型成像元件13 (棒透镜)形成的棒透镜阵列用以 作为成像元件阵列103。如图1所示，发光元件阵列101与像载置体(感光体)之间的距离相等于棒透镜 13的共轭长度TC，在该共轭长度TC的中心设置棒透镜阵列。在此，用LED作为发光元件， 除此之外，还可以使用其它发光元件(如有机电致发光元件)。图2概括显示了本发明图像形成装置的实施例。图2所示图像形成装置200中的图像形成部具备以下部件，即被称为感光体的像 载置体10、充电部20、曝光部(曝光装置)100、显影部40、转印部50、清洁部60、感光体保 护层形成部70、以及消电部80。感光体10用通常在暗处显示绝缘性，而经光照射后则显示导电性的物质构成。感 光体10可大致分为，经光照射后发生电荷的层即电荷发生层、以及起到电荷输送作用，将 电荷发生层发生的电荷送往感光体10表面的层即电荷输送层。上述感光体10以一定速度向任意方向转动，在图2中向右转动。而后，位于感光 体10周围的充电部20发生电荷，使感光体10表面带电。该感光体10保持一定的电荷量， 直到受到光照射为止。接着，曝光装置100根据图像数据向保持电荷的感光体10表面照射 光束，使得感光体10上受到光照射部分的电荷发生层发生与感光体10表面电荷符号相反 的电荷，该电荷被送到感光体10表面，并与感光体10表面的电荷相结合。由此，感光体10 表面对应于图像数据，形成电荷存在部分和电荷不存在部分，其被称为静电潜像。在显影部40中，显影部40与形成静电潜像的图像部分之间产生电位差，利用该电 位差，调色剂被吸引到感光体10表面，从而使静电潜像的图像部分上吸附调色剂。感光体 10表面上吸附调色剂而形成的图像被称为调色剂图像。转印部50用于将该调色剂图像转印到记录纸P表面。当未图示供纸盒提供的记 录纸P，被输送辊输送到转印部50时，与上述吸附调色剂一样，利用感光体10表面与记录纸 P之间的电位差，将调色剂图像转印到记录纸P上。经过调色剂图像转印以后的记录纸P沿着纸张输送路被送往定影部90，利用加热 加压，将调色剂图像固定到记录纸P上，从而形成图像。另一方面，感光体10通过转印部50后，进而转动到清洁部70，由清洁部60清除未 转印到记录纸P上的调色剂。感光体保护层形成部70对被清除了调色剂后感光体10进行 润滑剂涂布，形成保护层，以保护感光体10表面避免在充电或清洁时受到摩擦。可使用硬 脂酸锌等作为润滑剂。而后，感光体10表面上的电荷一旦在消电部90受到调整后，重新由 充电部20对感光体10充电，使其表面带有一定电荷。在电子照相中，通过反复上述工序来形成图像。在此，首先说明现有的曝光装置。图3是概括显示具备现有曝光装置900的图像形成装置结构的示意图，其中图3A为侧视图，图3B为正视图。在曝光装置900中，发光元件阵列901和成像元件阵列903分别受到光源保持部 件902和光学元件保持部件904支持，该光学元件保持部件904被固定在光源保持部件902 上。此外，在发光元件阵列901和感光体10之间，接连设置定位部件905和接触部件912， 该定位部件被设置在光源元件阵列901中面向感光体10的主面上的长度方向(垂直于与 光源光束发射方向即主扫描方向)的两端，该接触部件912被设置在感光体10长度方向 (垂直于与光源光束发射方向即主扫描方向)的两端，利用该定位部件905和接触部件912 来调整发光元件阵列901和感光体10的距离。从放热性能观点出发，上述结构中的光源保持部件902 —般用铝系列材料形成， 当发光元件阵列901点灯，或曝光装置内部温度发生变化时，热量通过热传导性能良好的 光源保持部件传导，使光源元件保持部件904以及定位部件905受到加热。而一旦光学元 件保持部件904受到加热，则该光学元件保持部件904发生热膨胀，使得发光元件阵列901 和成像元件903之间的间距增大，引起感光体10上发生光束焦点偏离。具体为，温度上升 40°C时，曝光装置900中的焦点偏离为26 μ m，对此，定位部件905的膨胀大约为3 μ m。其 结果，在焦点相对于起始位置发生26 μ m-3 μ m = 23 μ m偏离，光束直径变大，导致图像质量 变差。上述所谓的温度上升是指，发光元件阵列901的点灯或环境温度变化所引起的曝光 装置内部气氛温度上升。针对上述课题，存在以下两种解决方法。(1)使得定位部件905的(光源的光束发 射方向的)热膨胀量大于光学元件保持部件904的热膨胀量，(2)有效利用垂直于定位部 件905的光源发射方向的热膨胀量，使得光源发射方向的热膨胀量大于光学元件保持部件 904的热膨胀量。本发明是基于上述观点并经过刻意探讨而得到的技术方案。图4至图6是表示本发明第一实施方式的曝光装置100和图像形成装置200。图4是大致显示具备本发明曝光装置100的图像形成装置的第一实施方式结构的 示意图，其中图4(A)是侧视图，图4(B)是正视图。如图4所示，在曝光装置100中，光学元件阵列101由光源保持部件102保持，成 像透镜阵列(棒透镜阵列)即成像元件阵列103由光学元件保持部件104保持。此外，光 学元件保持部件104固定在光源保持部件102上。这样，在光源保持部件102上，光学元件 阵列101和成像元件阵列103之间保持一定间距，该间距取决于光学保持部件104。在发光元件阵列101和感光体10之间，连接设置定位部件105和接触部件202， 该定位部件105被固定在光源保持部件102的长度方向(垂直于光源的光束发射方向，主 扫描方向)两侧侧面，该接触部件202与感光体10的长度方向(垂直于光源的光束发射方 向，主扫描方向)两端端部相接触，通过该定位部件105以及接触部件202来调整发光元件 阵列101与感光体10之间的距离。进而，当定位部件105与感光体10之间的距离被调整 之后，用螺丝106将定位部件105固定在光源保持部件102上，在该固定位置，光源保持部 件102在感光体10上受到支持。这样，发光元件阵列101被设置为发光元件排列方向即长度方向与感光体10的长度方向一致，同时，该发光元件阵列101的光束发射面与感光体10 表面并平行与保持一定间距。在此，如果设定光源的光束发射方向为“ + ”方向，那么光源保持部件102上定位部 件105的固定位置相对于发光点位置位于“_”方向一侧(即位于感光体10的相反方)。该 结构可使得定位部件105在光束发射方向上的长度大于现有技术(图3的定位部件905) 的长度，并使得热膨胀量随着温度上升而变大。换而言之，在成像元件阵列101和感光体10 表面之间增加了相当于温度上升所引起的焦点偏离量的距离，因此，可以在不增加元件数 量的情况下调整焦点偏离。但是，若要利用定位部件105的热膨胀作为曝光装置100的焦点补偿手段并有效 发挥其作用，则需要使得定位部件105的热膨胀大于光源保持部件102的热膨胀。具体来 说，当设定光源保持部件102的线膨胀系数为kl，定位部件105的线膨胀系数为k2时，需要 kl < k2关系成立。此外，为了使得定位部件105的(光源的光束发射方向的)热膨胀量大于光学元 件保持部件104的热膨胀量，需要(1)使定位部件105的长度大于光学元件阵列101到棒 透镜阵列(成像元件阵列103)之间距离、以及(2)选择热膨胀系数高于光学元件保持部件 104的热膨胀系数的定位部件105。具体来说，当设定定位部件105中，从接触光源保持部件102的位置(用螺丝106 固定的位置)、到光源的光束发射方向上的前端位置之间的距离为L2，并设定从发光元件 阵列101的光束发射表面、到成像元件阵列103的光束入射表面之间的距离为Ll时，优选 L2 > Ll关系成立。或者，当设定定位部件105的线膨胀系数为k2，并设定光学元件保持部 件104的线膨胀系数为k3时，优选k2 ^ k3关系成立。另外如图5所示，在用多个部件(102A、102B)构成光源保持部件102的情况下，优 选用螺丝106将定位部件105固定在用于保持发光元件阵列101的光源保持元件102A上， 使得该光源保持元件102A直接受到定位部件105的支持，进行感光体10的定位。该结构 通过定位部件105，可相对于保持发光元件阵列101的光源保持元件102A，直接对感光体10 定位，这样，即便是在光源保持元件102B受到应力而发生应变的情况下，也能够实行伴随 热变形的焦点调整。本结构优选采用铝等导热性能量良好的金属等材料作为构成光源保持部件102 的材料。这样，光源保持部件102和发光元件阵列101之间的接触部分、以及光源保持部 件102和定位部件105之间的接触部分的温度变得均勻，而通过均勻温度，可使得定位部件 105和光学保持部件104分别发生所需量的热膨胀，发挥本结构的效果。图6显示了本发明图像形成装置中的发光元件阵列101、成像元件阵列103、以及 感光体10之间的位置关系，图6(A)为常温时的位置关系，图6(B)为温度上升时的位置关 系。在此，设定发光元件阵列101的光束发射面和成像元件阵列103的光束入射面之 间的距离为Li，成像元件阵列103的厚度为Zl，成像元件阵列103的发射面和感光体10表 面之间的距离为L3。而且，在本实施例中，由于使用正立等倍成像的成像元件阵列103，因 此 Ll = L3。当温度上升时，光学元件保持部件104发生热膨胀，使发光元件阵列101和成像元件阵列103之间的距离增大AL1，在此情况下，由于使用正立等倍成像透镜103，因此焦点 位置也向光源的光束发射方向伸长AL1。也就是说，成像元件阵列103向光源的光束发射 方向移动了 AL1，从而使得曝光装置100的焦点位置从初始状态(图6A)移动了 2AL1。进而，如图7所示，在光源的光束发射方向上，本实施方式中，发光元件阵列101和 定位部件105在光源保持部件102中的固定部分的位置关系不同。在温度上升时，需要将该两者的设置距离L4的热膨胀量作为焦点偏离来考虑。即 只要使定位部件105的热膨胀量和接触部件202的热膨胀量之和(△ L2+ △ L5)，与伴随所述 曝光部件100的热变动所发生的焦点偏离量(2 △ Li)、以及光源保持部件102中发光元件阵 列101和定位部件105之间的设置面差距(L4)的热膨胀量(AL4)之和相等(图7)便可。具体为，当设定光源保持部件102的线膨胀系数为kl，定位部件105的线膨胀系 数为k2，光学元件保持部件104的线膨胀系数为k3，接触部件202的线膨胀系数为k4，并 设定在定位部件105中，从其固定在光源保持部件102上的固定位置、到光源的光束发射方 向前端之间的距离为L2，从定位部件105在光源保持部件102中的固定部分与发光元件阵 列101之间的设置距离为L4，从接触部件202与定位部件105相接触的位置、到该接触部件 202与感光体10相接触的位置之间的距离为L5，则下式(1)成立。L2 · k2+L5 · k4 = 2L1 · k3+L4 · kl (1)在上述式(1)中，为了补偿温度上升时的焦点位置偏离量，可以提高式(1)左侧， 即提高定位部件105的热膨胀量，或者提高接触部件202的热膨胀量。但是，从接触部件 202与感光体10之间的滑动性能、磨损性能以及热变形的观点出发，则希望优选相对于环 境变动的变形小的部件(线膨胀系数小而且杨氏模量高的材料)。此时，选择相对于接触 部件202来说线膨胀系数较大的材料作为定位部件202，可同时兼顾利用热变动的焦点补 偿手段以及接触部件202的使用寿命。具体优选为，当设定接触部件202的线膨胀系数为 k4，并设定定位部件105的线膨胀系数105为k2时，k2 > k4关系成立。本实施方式中，光源保持部件102采用铝(kl = 2. 4X 10-5/oC )，光学元件保持 部件104采用聚碳酸酯(PC)材料(k3 = 6X10_5/°C)，定位部件105采用与光学元件保 持部件104不同的聚碳酸酯材料(k2 = 7X10_5/°C )，接触部件202采用聚苯硫醚树脂 (polyphenylene sulfide,PPS) (k4 = L OX 1(T5,C )。发光元件阵列 101 和成像元件阵列 103之间的距离Ll = 3. 0mm。发光元件阵列101的厚度为0. 1mm，成像元件阵列103的厚度 为Zl = 4. 0mm，接触部件202的厚度为6mm，从定位部件105在光源保持部件102中的固定 位置到光源的光束发射方向前端位置之间的距离为L2 = 4. 38mm，从光源保持部件102中的 发光元件阵列101设置面到定位部件105的设置面之间的距离L4 = 0. 28mm。此时，温度上升40°C时的焦点位置偏离量和光源保持部件102的发光元件阵列 101与定位部件105之间的距离的热膨胀之和为2X3謹X6X1(T5/°C X40°C +0. 28mmX2. 4 X 10-5/°C X 400C= 14. 7μπι。而定位部件105和接触部件202的热膨胀量为4. 38mmX7X 10_5/°C X40°C+6_X1X1(T5/°C X 40°C = 14. 7 μ m，因此，可以用定位部件的热膨胀来吸收 焦点位置偏离。下面，图8至图11显示了本发明第二实施方式所涉及的曝光装置100以及图像形 成装置200。图8是大致显示具备本发明曝光装置100的图像形成装置的第二实施方式结构的示意图，其中图8A为侧视图，图8B为正视图。如图8B所示，与图3所示相同，当定位部件105与发光元件阵列101在光源的光 束发射方向上位于相同一侧，或者位于“ + ”方向一侧(即位于感光体10—侧)时，如图8A 所示，可通过改变接触部件202’的形状，以热膨胀来调整焦点。也就是说，从感光体10的转动轴侧面(感光体10侧面)观察接触部件202’时 (参见图8A)，接触部件202’呈具有V字形沟槽的结构。构成V字形斜面之间形成的角度 优选为120°。图9显示了温度上升时随着热膨胀而发生的定位部件的变化状态，其中，图9A为 采用现有的接触部件的情况(具有图3的结构)，图9B为采用本实施方式的接触部件的情 况(具有图8的结构)。在图9A中，905(a)表示常温时的定位部件，905 (b)表示温度上升 时的定位部件。在图9B中，105(a)表示常温时的定位部件，105(b)表示温度上升时的定位 部件。在此，考虑定位部件105和905受到加热，且温度上升40°C的情况。该定位部 件105和905为长度4mmX宽度ISmmX高度4mm的聚碳酸酯材料形成，其线膨胀系数为 7X1(T5,C。首先，在图9A所示的现有方式中，定位部件905的高度位置向图中上方增高了 4mmX7Xl(T7°C X40°C= 11. 2μπι。而在图9Β所示的本实施方式中，定位部件105高度位置的变化中，除了定位部件 105在高度方向发生的增加以外，还要加上定位部件105在横向发生热膨胀而使得接触部 件202’在V字形沟槽上移动的移动距离，该高度位置向图中上方增高了 4mmX7X10_5/°C X 40°C+18mmX7Xl(T5/°C X40°C X tan (30° ) = 26 μ m。也就是说，增加了定位部件 105 与接 触部件202’的热膨胀量之和(AL2+AL5)，从而增加了曝光装置与感光体10之间的距离。按照上述结构，可以用定位部件105高度位置的增加，来补偿上述现有技术中曝 光装置900中所发生的焦点偏离26 μ m。除了图9例举的、具有120° V字形角度沟槽的接 触部件202’以外，还可以根据所需膨胀量来调整沟槽的V字形角度。或者如图10所示，可 以将接触部件202”V字形沟槽形成为，只有与定位部件105底面的角或底边相接触的部分 为斜面，或者不形成为V字形，而用多个具有倾斜角度的斜面所形成的形状来代替V字形的 各个斜面。另外，如图11所示，接触部件202”’的沟槽方向不仅可以为如图8所示沿着发光 元件阵列101的短边方向，还可以沿着长边方向(垂直于光源的光束射出方向)。即无论是接触部件202，还是202”或203”，，都优选具有与定位部件105底面一侧 的角或边相接触、以支持该定位部件的沟槽，该沟槽的宽度沿着光源的光束射出方向逐渐
变得狭窄。对于以接触部件的沟槽所构成的本位置调整(抵消)机构，优选定位部件105的 位置伴随热量(温度上升所带来的温度增加)进行线性变动，为此，接触部件202’、202”、 203”’的沟槽优选形成为V字形，或者形成为具有两个为预定角度的斜面的形状，即从截面 观察，以定位部件底面一方的角或边上的两点来进行接触。同样，本实施方式也能够通过选用具有高于光学元件保持部件104的线膨胀系数 的材料形成定位部件105，来调整焦点位置偏离。具体为，当设定定位部件105的线膨胀系
13数为k2，并设定光学元件保持部件104的线膨胀系数为k3时，如果选择k3 ( k2关系成立 的材料，则能够补偿上述热膨胀量的差。从接触部件与感光体10之间的滑动性能、磨损性能、以及热变形等观点来看，希 望优选相对于环境变动(温度、应力)变化较小的部件(线性膨胀系数小且杨氏模量大的 材料)为接触部件202，、202”、203”，。因此，如果选用相比于接触部件202，、202”、203”，， 具有较高线膨胀系数的材料作为定位部件105，则能够同时兼顾热变动的焦点补偿方法的 利用和接触部件202，、202”、203”，使用寿命的延长。具体为，当设定接触部件202，、202”、 203”’的线膨胀系数为k4时，优选对于定位部件105的线膨胀系数k2，k2 > k4关系成立。在用多个部件(102A，102B)构成光源保持部件102的情况下，优选将定位部件105 相对于保持发光元件阵列101的光源保持元件102A定位。该结构中，由于发光元件阵列 101相对于被定位了的光源保持元件102A定位，因此，即便是在光源保持元件102B受到应 力作用等而发生应变的情况下，也能够利用该结构，通过热变形来调整焦点。本实施方式利用铝等导热性能良好的材料作为光源保持部件102，这样，可使得光 源保持部件102与发光元件阵列102相连接的部分、以及光源保持部件102与定位部件105 相连接的部分的温度变得均勻，由此，定位部件105和光学元件保持部件104发生所需量的 热膨胀，良好发挥本结构的作用。至此，利用图示的实施方式对本发明进行了说明。然而，本发明并不局限于图示的 实施方式，本发明还具有其他实施方式，而且本技术领域的专业人员可以在能够预想到的 范围内对本发明的实施方式进行添加、更改、或删除，但是，无论采用哪一种实施方式，只要 其起到本发明的作用及效果，该实施方式便属于本发明范畴。
权利要求
1.一种曝光装置，其中包括光源元件，构成为按线性方向或二维方向排列多个发光元件；光源保持部件，用于保持该光源元件；光学元件，将该光源元件发射的光束会聚到像载置体上；光学元件保持部件，在该光源保持部件上保持该光学元件，使该光学元件与该光源元 件之间保持预定间距；以及，定位部件，用于在该像载置体上支持该光源保持部件，使该光源保持部件上的光源元 件与该像载置体之间保持预定距离，其特征在于，当从该光源元件的发光点位置观察时，该定位部件中用于支持该光源保 持部件的支持位置位于该像载置体的相反侧。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，当设定所述光源保持部件的线膨胀系数为 kl，并设定所述定位部件的线膨胀系数为k2时，kl < k2。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其中，当设定所述定位部件的线膨胀系数为k2，并 设定所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3时，k3 ^ k2。
4.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，当设定所述光源元件的光束发射表面与所 述光学元件的光束入射表面之间的距离为Li，并设定在所述定位部件中，从该定位部件支 持所述光源保持部件的支持位置、到光源元件的光束发射方向上的前端位置之间的距离为 L2 时，L2 > Li。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，所述光源保持部件由一个或多个元件构成， 所述定位部件直接支持在该光源保持部件中用于保持所述光源元件的部件上。
6.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，用金属形成所述光源保持部件。
7.一种图像形成装置，其中包括 权利要求1至6所述的曝光装置； 像载置体；以及，接触部件，被设为与该曝光装置中的所述定位部件相连接，并与所述像载置体相接触， 其特征在于，当设定所述光源保持部件的线膨胀系数为kl，所述定位部件的线膨胀系 数为k2，所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3，所述接触部件的线膨胀系数为k4，并 设定所述光源元件的光束发射表面与所述光学元件的光束入射表面之间的距离为Li，该定 位部件中从该定位部件支持所述光源保持部件的支持位置、到光源元件的光束发射方向上 的前端位置之间的距离为L2，该光源保持部件中从与该光源元件相连接的位置、到受到该 定位部件支持的位置之间的距离为L4，该接触部件中从与定位部件相接触的位置到与感光 体相接触的位置之间的距离为L5时，满足以下关系式。 L2 · k2+L5 · k4 = 2L1 · k3+L4 · kl
8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其中，k2> k4。
9.一种图像形成装置，其中包括 像载置体；接触部件，被设为与该曝光装置中的所述定位部件相连接，并与所述像载置体相接触； 以及，曝光装置，包括光学元件，构成为按线性方向或二维方向排列多个发光元件；光源保持部件，用于保持所述光源元件；光学元件，将该光源元件发射的光束会聚到像载置体上；光学元件保持部件，在该光源保持部件上保持该光学元件，使该光学元件与该光源元 件之间保持预定间距；以及，定位部件，用于在该像载置体上支持该光源保持部件，使该光源保持部件上的光源元 件与该像载置体之间保持预定距离，该图像形成装置的特征在于，该接触部件具有沟槽，该沟槽与所述定位部件底面一侧的角或边相接触，以支持该定 位部件，该沟槽的宽度沿着该光源元件的光束射出方向逐渐变得狭窄。
10.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，所述接触部件的沟槽呈V字形，或者形 成为具有两个为预定倾斜角度的斜面的形状。
11.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，当设定所述定位部件的线膨胀系数为 k2，并设定所述光学元件保持部件的线膨胀系数为k3时，k3 ^ k2。
12.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，当设定所述定位部件的线膨胀系数为 k2，并设定所述接触部件的线膨胀系数为k4时，k2 > k4。
13.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，所述光源保持部件由一个或多个元件 构成，所述定位部件直接支持在该光源保持部件中用于保持所述光源元件的部件上。
14.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，用金属形成所述光源保持部件。
全文摘要
本发明涉及一种能够抑制随环境变动而发生的图像形成劣化并力图减少元件数量以降低成本的曝光装置、以及搭载该曝光装置的图像形成装置。其构成为包括发光元件阵列(101)；光源保持部件(102)，用于保持发光元件阵列；成像元件阵列(103)，将发光元件阵列发射的光束会聚到感光体(10)上；光学元件保持部件(104)，在光源保持部件上保持成像元件阵列，使成像元件阵列与发光元件阵列之间保持预定间距；定位部件(105)，在感光体上支持光源保持部件，使光源保持部件上的发光元件阵列与感光体之间保持预定距离，从发光元件阵列的发光点位置观察时，定位部件中用于支持光源保持部件的位置即螺丝(106)位于感光体的相反侧。
文档编号G03G15/04GK102004409SQ201010268130
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年8月28日
发明者增田宪介 申请人:株式会社理光