JP2005131835A - 光プリントヘッド、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 結像素子アレイと像担持体との相対位置関係を高精度に維持可能な光プリントヘッド、及び、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 光プリントヘッド１に含まれる結像素子アレイ５と結像素子アレイ５から照射される光により静電潜像が形成される像担持体１３との相対位置関係が、間隔調整部材６により高精度に維持されることで、精度の良い書込みドットが得られ、出力画像の画像品質を向上させる。さらに、結像素子アレイ５と像担持体１３とが当接しないため、像担持体１３等の当接部材にトナーなどの異物の固着、ジターによる画像の劣化を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体に静電潜像を書き込む光プリントヘッド、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、デジタル複写機などの電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体に静電潜像を書き込むために、アレイ状に配列された多数の発光部から選択的に光を発光させる微小発光セグメントアレイを備えた自己走査型の光プリントヘッドを用いることが知られている。この光プリントヘッドが備える微小発光セグメントアレイとしては、ＬＥＤアレイや液晶シャッタがある。ＬＥＤアレイは、多数のＬＥＤ等の発光素子が発光部として機能する。一方、液晶シャッタは、液晶セルが発光部として機能する。

ＬＥＤアレイと液晶シャッタの発光部は、共に画素単位にアレイ状に配列されている。この種の装置においては、一つの発光素子から感光ドラム等の像担持体に照射されたビームによって画像の１ドットを形成するように、発光素子から出射するビームをレンズにより像担持体表面に結像させている。このような発光素子は、所定の点、又は、所定の面から拡散光を放射するものであるため、像担持体上に潜像を形成するためには発光素子から発せられた拡散光を各々微少なスポットに結像する必要がある。したがって、光プリントヘッドと像担持体表面との間隔を正確に保つ必要がある。

そこで、光プリントヘッドは、ロッドレンズアレイやルーフプリズムレンズアレイなどの結像素子を設けるようにして、良好なスポットを形成するようにしており、発光素子と結像素子、結像素子と像担持体との相対位置関係を高い精度で維持する必要がある。結像素子の焦点深度は数十μｍであり、従来の走査光学系などに用いられるレンズと比較して極度に小さく、また、レンズの開口数も低い等の理由による。

従来、発光素子と結像素子、結像素子と像担持体との相対位置関係を高い精度で維持する手段として以下の提案がなされている。

特許文献１は、長期間の使用においても感光ドラム表面に発光素子アレイから品質の良い安定した画像光を露光するために、発光ダイオードなどを多数並べた発光素子アレイによって感光ドラムを露光して静電潜像を形成するようにした電子写真装置の発光素子アレイ取付構造を提案している。特許文献２は、印字乱れを防止することのできる電子写真装置の光学式ヘッド取付構造を提案している。特許文献３は、ＬＥＤヘッドを曲げモーメントの発生無くして感光ドラムに位置決めでき、ＬＥＤヘッドをその長手方向の全長わたって感光ドラムに対し適切な焦点距離でもって配置する機構を提案している。特許文献４は、走査線の位置ずれを補正した際に生じる焦点ずれが小さい電子写真記録装置を提案している。特許文献５は、感光ドラムの表面に対するＬＥＤヘッドの位置決めの精度を向上させることにより、感光ドラムの上に正確に結像させる装置を提案している。

特許文献６は、電子写真プリンタの支持台やホルダの寸法精度やロッドレンズアレイの取付位置にばらつきがあっても、印字乱れを防止できる装置及びその調整方法を提案している。特許文献７は、感光体ドラムと発光ダイオード露光装置を正確な位置関係をもって取り付け可能な電子写真装置を提案している。特許文献８は、ＬＥＤアレイユニットと感光体ドラム表面との相対距離がフレームの振動の影響を受けて変動することを防止又は減少させること、及び、感光体ドラムの表面を基準としてＬＥＤアレイユニットの位置決めすることにより振動の影響を排除した画像形成装置を提案している。特許文献９は、潜像書込みヘッドの像担持回転体に対する位置決めをより的確に簡便に行うことができ、その位置決めが画像形成装置の設置条件や温度変化に伴う部品の変形による影響を受けにくい画像形成装置の潜像書込みヘッドの位置決め機構を提案している。

以上の提案は以下の２通りに大別される。特許文献１から５は、光プリントヘッドの一部を像担持体に常時当接させ、結像素子と像担持体との相対位置関係を高い精度をもって維持している。一方、特許文献６から９は、光プリントヘッドの一部を像担持体以外の固定部に当接させ、結像素子と像担持体との相対位置関係を高い位置精度を維持している。なお、特許文献１０は、複数色の印刷ができ、かつ、感光体周辺の部品配置を容易にし、小型化を図った画像形成装置を提案している。
特開平５−１９６０２号公報 特開平５−２３８０５８号公報 特開平７−５２４４７号公報 特開２００１−１３００４７号公報 特開２００２−３６１９３１号公報 特開平６−８５１６号公報 特開平６−１０２７４２号公報 特開２０００−２５５１００号公報 特開２００１−８０１５６号公報 特開平５−３０９８７７号公報

しかしながら、これらの提案には、以下のような問題がある。光プリントヘッドの一部を像担持体に常時当接させる特許文献１から５においては、像担持体または当接部材にトナーなどの異物が固着しやすく、結像素子と像担持体との相対位置関係が変わってしまう。また、像担持体の駆動に対して抵抗となるため、ジター等の画像劣化の原因となりうる。

一方、光プリントヘッドの一部を像担持体以外の固定部当接させる特許文献６から９においては、像担持体以外の固定部との位置決めとなるため、像担持体に対する位置精度は、光プリントヘッドの一部を像担持体に常時当接させるタイプに比べて低い。さらに、像担持体を交換した場合の再調整ができない。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、結像素子と像担持体との相対位置関係が経時変化や像担持体の交換による影響なく、結像素子と像担持体との相対位置関係を高い精度で維持することを目的とする。

請求項１記載の光プリントヘッドは、複数個の発光素子を直線状に配列してなる発光素子アレイと、前記発光素子アレイにより生成された光を集光し、像担持体に結像する結像素子アレイとを備えた光プリントヘッドにおいて、前記結像素子アレイを保持する保持体の両端近傍に設けられた前記像担持体と前記発光素子アレイとの間隔を決定する間隔調整部材と、前記光プリントヘッドの画像形成装置への取り付け時に前記像担持体と前記間隔調整部材とを当接させる手段と、前記像担持体駆動時に前記像担持体と前記間隔調整部材とを離間させる手段とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドにおいて、前記間隔調整部材の前記光プリントヘッドからの突出量を調整する手段と、前記結像素子アレイの焦点と前記像担持体表面とは、前記間隔調整部材の突出量が最大時に、一致するように調整する手段とを有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドにおいて、前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接しているとき、前記画像形成装置の駆動を禁止する禁止手段と、前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接していないとき、前記画像形成装置の駆動の禁止を無効とする手段とを有すること特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドにおいて、前記光プリントヘッドが前記画像形成装置に取り付けられているとき、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接を検出する検出手段と、前記画像形成装置の駆動を禁止する手段とを有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の光プリントヘッドにおいて、前記検出手段は、フォトセンサであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドにおいて、前記画像形成装置に固定された場合に、前記画像形成装置が駆動可能となる間に、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接状態を自動的に解除する手段を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１記載の光プリントヘッドにおいて、前記画像形成装置のカバーの突起部と前記間隔調整部材とが干渉したとき、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接状態を自動的に解除する手段を有することを特徴とする。

請求項８記載のプロセスカートリッジは、前記像担持体、帯電手段、前記像担持体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器、及び、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つと、請求項１から７のうちいずれか１項記載の光プリントヘッドとを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。

請求項９記載の画像形成装置は、請求項１から７のうちいずれか１項記載の光プリントヘッドと、前記像担持体と、前記現像器と、前記像担持体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、前記転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを有することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の画像形成装置において、前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接してないとき、前記間隔調整部材と前記像担持体とが干渉しないようにストッパを設けられたことを特徴とする。

本発明を適用した光プリントヘッドを備える画像形成装置は、光プリントヘッドに像担持体との当接を防ぐ間隔調整部材が備えられているので、光プリントヘッドの画像形成装置本体への装着時や画像形成装置駆動時において、結像素子アレイと像担持体との相対位置関係にずれが発生することがない。よって、光プリントヘッドを高精度に画像形成装置へ装着することが可能である。さらに、結像素子アレイと像担持体との相対位置関係に経時変化が生じることもない。

本発明は、結像素子アレイと像担持体との直接の干渉を防止する間隔調整部材を光プリントヘッドに装備することで、光プリントヘッドを画像形成装置へ高精度な相対位置関係をもって取り付け可能である。さらに、光プリントヘッドを画像形成装置に装着する時や画像形成装置駆動時における結像素子アレイと像担持体との直接の干渉もないため、画像形成装置にダメージが発生しない。

まず、本発明を適用した光プリントヘッドを装備する画像形成装置の実施例を図９に示す。図９に示す画像形成装置は、静電潜像が書き込まれる像担持体１３、像担持体１３の表面を一様に帯電する帯電器１４、像担持体１３の帯電部分に光を照射して静電潜像を形成する光プリントヘッド１、像担持体１３上の静電潜像を現像する現像器１５、像担持体１３上の現像画像を用紙に転写する転写器１６、像担持体１３から用紙を剥離させるための剥離器１７、像担持体１３上の残存トナーを払拭するクリーニングユニット１８、像担持体１３の表面を一様に除電する除電器１９、原稿を搬送する用紙搬送ベルト２０、用紙搬送ベルト２０が通過する用紙搬送路２１、用紙搬送方向における用紙搬送ベルト２０の下流側に配置される定着器２２、転写器１６の上流側に配置されるレジストローラ２３、像担持体１３の下方に設けられている給紙カセット２４、給紙カセット２４内の用紙を一枚ずつ給紙する給紙ローラ２５、給紙ローラ２５とレジストローラ２３との間に湾曲された給紙通路２６から構成されている。

次に、本発明を適用した光プリントヘッドを装備するプロセスカートリッジの実施例を図８に示す。図８に示すプロセスカートリッジ３０は、光プリントヘッド１、像担持体１３、帯電手段１４、現像手段１５、クリーニング手段１８、除電器１９、プロセスカートリッジ３０から構成される。なお、本発明においては、光プリントヘッド１と、像担持体１３、帯電手段１４、現像手段１５及びクリーニング手段１８の構成要素の少なくとも１つと一体に結合したものをプロセスカートリッジと定義する。

図１は、本発明を適用した光プリントヘッド１を画像形成装置に対して取り付ける前の状態を示す図である。光プリントヘッド１は、アレイ状に配列された発光素子２を有するＬＥＤアレイ３、このＬＥＤアレイ３を支持する支持部材４を有する。ここで、ＬＥＤアレイ３は、支持部材４に対して接着、ネジ止め、板ばね、クリップなどにより固定可能である。また、本実施例では、発光素子アレイとしてＬＥＤアレイ３を用いたが、これに代え発光部として多数の液晶セルをアレイ状に配列した液晶光シャッタを用いてもかまわない。なお、分布屈折率型集光ファイバをアレイ状に配列された結像素子アレイ５は、支持部材４に対して接着などにより固定されている。結像素子アレイ５には、ルーフプリズムレンズアレイ等を用いてもかまわない。

ＬＥＤアレイ３と結像素子アレイ５との結合は次のように行う。ＬＥＤアレイ３を支持部材４の基準面に押しつけて固定した状態で、ＬＥＤアレイ３と結像素子アレイ５間の距離及び真直性が最適位置になるように結像素子アレイ５の位置を調整し、最適位置が確認されたら結像素子アレイ５を支持部材４に対して接着などにより固定する。

間隔調整部材６は、一般にインデックスプランジャと呼ばれているプランジャと同一構造であり、ピン部を約９０°回転させることで、ピンの突出量を調整可能である。なお、間隔調整部材６は、最も突出する位置で、プランジャ先端がピント位置になるように、支持部材４にねじ込まれた間隔調整部材６のハウジング７を調整固定してある。

間隔調整部材の突出量を調整可能としたことで、光プリントヘッドのピント位置のばらつきを調整により解決でき、高精度に光プリントヘッドを取り付けることが可能となる。

図２は、本発明を適用した光プリントヘッド１を画像形成装置に取り付ける様子を示す図である。光プリントヘッド１を画像形成装置のガイド８に沿って挿入すると、間隔調整部材６の先端が像担持体１３の表面に当接し位置が決まる。この状態で固定ネジ９により、光プリントヘッド１の支持部材４を画像形成装置のガイド８に固定する。このとき、間隔調整部材６と固定ネジ９とは干渉しない位置関係にあり固定ネジ９を締める事ができる。

図３は、本発明を適用した光プリントヘッド１を備える画像形成装置の像担持体１３が駆動しているときの様子を示す図である。間隔調整部材６のピン部を約９０°回転させることで像担持体１３に対する当接を解除するが、固定ネジ９により、光プリントヘッド１の支持部材４が画像形成装置のガイド８に固定されているため、結像素子アレイ５と像担持体１３との相対位置関係にずれが生じることはない。また、間隔調整部材６の像担持体１３に対する当接は解除されているため、像担持体１３の駆動に対して抵抗とならない。さらに、像担持体１３等の当接部材にトナーなどの異物の固着、ジターによる画像の劣化を防止することができる。

間隔調整部材６が像担持体１３と当接状態では、画像形成装置の駆動が不可能となっていることで、像担持体１３に傷がついたり間隔調整部材６が変形したりといった不具合が発生する事を防止できる。

以上により、光プリントヘッド１を像担持体１３に対して高精度に取り付けることができ、結像素子アレイ５と像担持体１３との相対位置関係の経時変化を防止する。また、長期間の使用においても像担持体１３表面にＬＥＤアレイ３から品質の良い安定した画像光の露光を実現し、高い画質の画像を得ることができる。

図４は、本発明を適用した画像形成装置において、光プリントヘッドの誤った位置への取り付けを防止する機構を示す図である。光プリントヘッド１を画像形成装置に取り付ける際、間隔調整部材６のピン部が９０°回転し、ピンが最大に突出していない状態で光プリントヘッド１を画像形成装置のガイド８に沿って挿入すると、結像素子アレイ５が像担持体１３にぶつかる前に、支持部材４とガイド８との段差１０が当接し、像担持体１３に傷がつく事を防止する。この状態で固定ネジ９を締める事が出来るとピント位置がずれてしまうが、固定ネジ９は飛び出ている間隔調整部材６に干渉するため締める事ができず、誤った位置に光プリントヘッド１が取り付けられることを防止できる。

この機構により、光プリントヘッド１の結像素子アレイ５から拡散されるビームのピント位置からずれた状態で、光プリントヘッド１が画像形成装置に取り付けられることを防ぐ。また、画像形成装置に設けられた光プリントヘッド１と像担持体１３との接触を防止する段差１０（ストッパ）により、結像素子アレイ５と像担持体１３とが干渉して、画像形成装置にダメージが発生することを防止する。

間隔調整部材６が像担持体１３と当接状態のとき、光プリントヘッド１は画像形成装置と固定可能とし、間隔調整部材６が像担持体１３と離間状態のとき、光プリントヘッド１は画像形成装置と固定不可能としたことで、光プリントヘッド１がピント位置からずれた状態で取り付けられてしまうことを防止する。

また、間隔調整部材が像担持体と離間状態のとき、結像素子アレイと像担持体とが干渉しないようなストッパを設けたことで、光プリントヘッド、特に結像素子アレイと像担持体とが干渉して、画像形成装置にダメージが発生することを防止する。

図５は、本発明を適用した画像形成装置において、光プリントヘッド１を像担持体１３に対して取り付けた状態を示す図である。間隔調整部材６が像担持体１３に当接した状態でカバー１１を閉めようとすると、カバー１１の突起１２と、間隔調整部材６が干渉するためカバー１１が閉まらない。したがって、画像形成装置は駆動することができず、光プリントヘッド１との接触により像担持体１３に傷がつくことはない。また、間隔調整部材６が変形するといった不具合が発生することもない。

一方、図６は、間隔調整部材６が像担持体１３に対して当接を解除した状態を示す図である。間隔調整部材６のピン部が９０°回転しているため、間隔調整部材６とカバー１１の突起１２は、干渉せずカバー１１は閉まる。さらに、間隔調整部材６のピン部が９０°回転したことにより、ピンが最大に突出した状態にないため、画像形成装置は駆動可能となる。

なお、本実施例においては、画像形成装置のカバー１１と間隔調整部材６との接触により、画像形成装置の駆動を防止しているが、間隔調整部材６が直接干渉せず、フォトセンサ等により間隔調整部材６が像担持体１３に当接しているか否かを検知して、画像形成装置の駆動を制御することも可能である。

図７は、本発明を適用した画像形成装置において、画像形成装置のカバー１１の装着により間隔調整部材６と像担持体１３との当接を解除する機構を示す図である。図７に示すように、カバー１１の突起１２は、傾斜状の切欠き形状を有しており、カバー１１を矢印方向へ押し込むことで間隔調整部材６が回転し、カバー１１の突起１２と間隔調整部材６との当接、及び、間隔調整部材６と像担持体１３との当接が解除される。したがって、仮に、間隔調整部材６と像担持体１３との当接を解除し忘れても画像形成装置を駆動することが可能となる。また、間隔調整部材６と像担持体１３との当接を解除するためのモータ等の特別な部品を付加する必要もないため、コストの削減にもつながる。

間隔調整部材と像担持体との当接状態が自動的に解除されることで、間隔調整部材を解除する手間が省ける。

本発明をプロセスカートリッジに適用することで、精度の良い書き込みドットが得られ、画像品質の高いプロセスカートリッジを提供することが可能となる。

また、本発明を画像形成装置に適用することで、精度の良い書き込みドットが得られ、画像品質の高い画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明を適用した光プリントヘッド１を画像形成装置に取り付ける前の状態を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッド１を画像形成装置に取り付ける様子を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッド１を備える画像形成装置の像担持体駆動時の様子を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッド１が画像形成装置の誤った位置への取り付けを防止する機構を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッド１画像形成装置に取り付けた様子を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッドに含まれる間隔調整部材と像担持体の当接が解除された様子を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッドが取り付けられた画像形成装置のカバー装着により間隔調整部材と像担持体の当接を解除する機構を示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッドが取り付けられるプロセスカートリッジを示す図である。 本発明を適用した光プリントヘッドが取り付けられる画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１ 光プリントヘッド
２ 発光素子
３ ＬＥＤアレイ
４ 支持部材
５ 結像素子アレイ
６ 間隔調整部材
７ ハウジング
８ ガイド
９ 固定ネジ
１０ 段差
１１ カバー
１２ 突起
１３ 像担持体

Claims (10)

1. 複数個の発光素子を直線状に配列してなる発光素子アレイと、前記発光素子アレイにより生成された光を集光し、像担持体に結像する結像素子アレイとを備えた光プリントヘッドにおいて、
   前記結像素子アレイを保持する保持体の両端近傍に設けられた前記像担持体と前記発光素子アレイとの間隔を決定する間隔調整部材と、
   前記光プリントヘッドの画像形成装置への取り付け時に前記像担持体と前記間隔調整部材とを当接させる手段と、
   前記像担持体駆動時に前記像担持体と前記間隔調整部材とを離間させる手段とを有することを特徴とする光プリントヘッド。
2. 前記間隔調整部材の前記光プリントヘッドからの突出量を調整する手段と、
   前記結像素子アレイの焦点と前記像担持体表面とは、前記間隔調整部材の突出量が最大時に、一致するように調整する手段とを有することを特徴とする請求項１記載の光プリントヘッド。
3. 前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接しているとき、前記画像形成装置の駆動を禁止する禁止手段と、
   前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接していないとき、前記画像形成装置の駆動の禁止を無効とする手段とを有すること特徴とする請求項１記載の光プリントヘッド。
4. 前記光プリントヘッドが前記画像形成装置に取り付けられているとき、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接を検出する検出手段と、
   前記画像形成装置の駆動を禁止する手段とを有することを特徴とする請求項１記載の光プリントヘッド。
5. 前記検出手段は、フォトセンサであることを特徴とする請求項４記載の光プリントヘッド。
6. 前記画像形成装置に固定された場合に、前記画像形成装置が駆動可能となる間に、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接状態を自動的に解除する手段を有することを特徴とする請求項１記載の光プリントヘッド。
7. 前記画像形成装置のカバーの突起部と前記間隔調整部材とが干渉したとき、前記間隔調整部材と前記像担持体との当接状態を自動的に解除する手段を有することを特徴とする請求項１記載の光プリントヘッド。
8. 前記像担持体、帯電手段、前記像担持体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器、及び、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つと、
   請求項１から７のいずれか１項記載の光プリントヘッドとを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１から７のいずれか１項記載の光プリントヘッドと、前記像担持体と、前記現像器と、前記像担持体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、前記転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記間隔調整部材と前記像担持体とが当接してないとき、前記間隔調整部材と前記像担持体とが干渉しないようにストッパを設けたことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。

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