JP2006082249A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は上記問題を考慮し、記録ヘッドにヒーター等の熱源を設けることなく、記録ヘッドを全長に渡って等温にし、また、複数の記録ヘッドがある場合には、全ての記録ヘッドの伸び率を一定にすることを目的とする。
【解決手段】 感光体ドラム１２の表面を露光する際に、ＬＥＤ４４の発熱によってＬＰＨ３０の温度が部分的に上昇し、熱膨張する。そこで、部分的な温度上昇を抑えるために、温風を吹き付け、熱膨張していない部分の温度を上昇させて、ＬＰＨ３０を全長に渡って等温にする。つまり、ＬＰＨ３０の熱膨張量を全長に渡って均一にする。これにより、ＬＥＤ４４巻の間隔を均一にすることができ、部分的な倍率ずれがなくなって、画像ズレを防ぐことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、発電素子を備えた記録ヘッドによって、像担持体上に画像を形成する画像形成装置に関する。

イエロー色、マゼンタ色、シアン色、及びブラック色の４色のトナーを用いて記録媒体にカラー画像を形成する画像形成装置において、列状に発光素子（例えば、ＬＥＤ）を配置したプリントヘッドが各色毎に備えられているものがある。

このような画像形成装置では、記録媒体の搬送方向（副走査方向）に垂直な主走査方向にほぼ平行にＬＥＤプリントヘッド（記録ヘッド、以下、「ＬＰＨ」という）が各色毎に設置されている。

ＬＥＤを発光させると熱が発生し、この熱によってＬＰＨが熱膨張する。このとき、発光箇所及び発光量によって熱膨張量が部分的に異なることがあり、また、各ＬＰＨ間でも異なることがある。これにより、形成された画像が主走査方向の部分倍率色ズレや全倍率色ズレを起こす場合があり、高画質な画像を得ることができない。

このような問題に対して、ＬＥＤアレイにヒーターを設け、ＬＥＤアレイ全体を均一の温度に保つことが行われている（特許文献１参照）。また、ペルチェをＬＥＤアレイに設けて温度制御する構成が開示されている（特許文献２参照）。しかし、ヒーターやペルチェは消費電力が大きい、という問題がある。
特開平１０−０１６２９３号公報 特開２００２−１９６４２７号公報

本発明は上記問題を考慮し、記録ヘッドにヒーター等の熱源を設けることなく、記録ヘッドを全長に渡って等温にし、また、複数の記録ヘッドがある場合には、全ての記録ヘッドの露光幅を一定にすることを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、感光体の表面を複数の発光素子で露光する記録ヘッドを有する画像形成装置において、前記記録ヘッドにエアーを吹き付け、前記記録ヘッドを全長に渡って等温とするエアー吹付装置を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、エアー吹付装置で、感光体の表面を発光素子で露光する記録ヘッドにエアーを吹き付け、記録ヘッドを全長に渡って等温とする。

感光体の表面を露光する際に、発光素子の発熱によって記録ヘッドの温度が部分的に上昇し、熱膨張する。そこで、部分的な温度上昇を抑えるために、例えば、温風を吹き付け、記録ヘッドを全長に渡って等温にする。つまり、記録ヘッドの熱膨張量を全長に渡って均一にする。これにより、部分的な倍率ずれがなくなる。

請求項２に記載の本発明は、前記エアー吹付装置は、該記録媒体にトナー像を定着させる定着装置から発生する熱を温風として吹き付けることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、記録媒体にトナー像を定着させる際に定着装置から発生する熱を温風として、エアー吹付装置で記録ヘッドに吹き付ける。これにより、定着装置から発生する熱を有効利用できるので、ヒーター等の発熱装置を用いて記録ヘッドを温調する場合と比較して、電力消費を大幅に節約できる。

請求項３に記載の本発明は、前記エアー吹付装置は、前記発光素子が露光していない部分に温風を吹き付けることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、例えば、発光素子が露光していない部分より、発光素子が露光している部分は高温となり熱膨張量が大きくなる。そこで、記録ヘッドの発光素子が露光していない部分に温風を吹き付けることで、記録ヘッドを全長に渡って等温とすることができるので、記録ヘッドの熱膨張量が一定になる。

請求項４に記載の本発明は、前記エアー吹付装置は、前記記録ヘッドにエアーを吹き付ける開口部が、前記記録ヘッドの長さ方向に沿って複数形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、エアー吹付装置には、記録ヘッドの長さに渡って複数の開口部が形成されている。これにより、例えば発光素子が露光していない部分にのみ温風を吹き付けることができる。これにより、記録ヘッドの温度を全長に渡って容易に等温にできる。

請求項５に記載の本発明は、画像形成装置は、感光体と記録ヘッドとを複数個備えたタンデム方式であり、前記エアー吹付装置は前記記録ヘッドにエアーを吹き付け、各記録ヘッドの露光幅を一定とすることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、例えば、記録ヘッドを構成している基板が熱伝導率の高い部材である場合、発光素子の露光によって記録ヘッド全体が膨張する。これにより、発光素子の露光量の違いによって、色ごとに記録ヘッドの熱膨張量が異なる。そこで、例えば露光量が小さい記録ヘッドに、露光量が大きい記録ヘッドの伸び量と同じ伸び量になるまで温風を吹き付けることで、各記録ヘッドの伸び量を一定とすることができる。従って、記録ヘッドが複数ある場合でも色ズレを防ぐことができる。

また、記録ヘッドを構成している基板が熱伝導率の低い部材である場合は、請求項３及び請求項４のように、記録ヘッドの幅方向にエアー吹き付け装置の開口部が複数形成されている構成とすればよい。

請求項６に記載の本発明は、前記エアー吹付装置は、前記記録ヘッドの露光量によって風量を制御されることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、記録ヘッドの露光量によって、エアー吹付装置から吹き付けられる風量が制御される。すなわち、画像形成モードによって、発光素子の露光量が決定されるので、この情報に基づいてエアー吹付装置から吹き出すエアーの量を決定する。

請求項７に記載の本発明は、前記記録ヘッドには、該記録ヘッドの長さ方向に沿って温度センサが設置されており、該温度センサからの信号に基づき、前記エアー吹付装置の風量が制御されることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、記録ヘッドの温度は、記録ヘッドの長さ方向に沿って設けられた温度センサによって検知され、このセンサからの情報によってエアー吹付装置から吹き出されるエアーの量が制御される。

また、記録ヘッドの温度を温度センサで管理することで、エアー吹付装置からエアーを吹き付けたとき、記録ヘッドが所定の温度に至ったことを検知できるので、記録ヘッドの温度を必要以上に上昇させてしまうことがない。

本発明は上記構成としたので、記録ヘッドにヒーター等の熱源を設けることなく、記録ヘッドを全長に渡って等温にし、また、複数の記録ヘッドがある場合には、全ての記録ヘッドの伸び率を一定にすることができる。

以下に図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ連続紙Ｐに順次転写し、重ね合わせるプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが搬送方向上流側から順に配置されている。なお、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

プリント部１２は、感光体ドラム２０を備え、この感光体ドラム２０の回りにはそれぞれ、感光体ドラム２０の回転方向（図中矢印Ａ方向）に順に転写ロール２２、クリーニング装置２６、帯電チャージャー２８、ＬＥＤプリントヘッド３０（以下、「ＬＰＨ」という。なお、詳細は後述する。）、現像器２４が配設されている。

帯電チャージャー２８は、感光体ドラム２０表面を帯電させ、ＬＰＨ３０は、感光体ドラム２０表面をライン露光して潜像を形成する。そして、現像器２４は、感光体ドラム２０に形成された潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。また、クリーニング装置２６は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム２０表面に残留した未転写残留トナーを掻き落して除去する。

プリント部１２Ｙの搬送方向上流側には、連続紙Ｐをプリント部１２Ｙに搬送する用紙搬送部１４が設けられている。用紙搬送部１４から搬送された連続紙Ｐはプリント部１２Ｙに搬送され、イエローのトナー像が転写される。そして、プリント部１２Ｍでマゼンタのトナー像がイエローのトナー像の上に重ねて転写され、プリント部１２Ｃでシアンのトナー像が連続紙Ｐのイエロー、マゼンタのトナー像の上に重ねて転写される。さらに、プリント部１２Ｋでブラックのトナー像が連続紙Ｐのイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像の上に重ねて転写される。

プリント部１２Ｋの搬送方向下流側には、定着部１６が設けられている。定着部１６にプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が転写された連続紙Ｐが搬送される。そして、定着部１６に設けられたフラッシュ定着装置３２から発光されたフラッシュ光によって、連続紙Ｐ上のトナー像が加熱され、溶融する。これにより、連続紙Ｐにトナー像が定着する。トナー像が定着された連続紙Ｐは、排紙部１８から排紙される構成となっている。

次に、ＬＰＨ３０の構成について説明する。ＬＰＨ３０は、図２に示すように、ＬＥＤアレイ３４と、ＬＥＤアレイ３４が搭載され、ＬＥＤアレイ３４の駆動を制御する各種信号を供給するための回路（図示省略）とが形成されたプリント基板３６と、ロッドスレンズアレイ（ＳＬＡ）３８を備えている。

プリント基板３６は、ＬＥＤアレイ３４を感光体ドラム２０に対向させてＳＬＡホルダー４０内に配設されている。プリント基板３６の裏面には、ハウジング４１が配置され、このハウジング４１を板バネ４２で押圧することで、プリント基板３６がＳＬＡホルダー４０に固定される。

ＬＥＤアレイ３４は、図３に示すように、感光体ドラム２０の軸線方向（主走査方向）に沿って複数のＬＥＤ４４が配列されて構成されたＳＬＥＤチップ４６が、さらに複数個直列に配列して構成されており、感光体ドラム２０（図２参照）の軸線方向に、所定の解像度で光ビームを照射することができるようになっている。

図１及び図４に示すように、定着部１６から各色のＬＰＨ３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙにかけて、温風吹付装置５０のエアダクト５４が延びている。エアダクト５４の吸引口５２は、定着部１６の定着フレーム４８に接続されており、ＬＰＨ３０の下方に向かってそれぞれ分岐ダクト５６Ｋ、５６Ｃ、５６Ｍ、５６Ｙが設けられている。

図５に示すように、分岐ダクト５６の開口部５８は、ＬＰＨ３０のプリント基板３６側に向かって配置されており、ＬＰＨ３０の長手方向とほぼ同じ長さを有している。これにより、ＬＰＨ３０全域にエアーを吹き出すことができるようになっている。

図４に示すように、エアダクト５４の吸引口５２にはファン６０が取り付けられており、図示しないモータによってファン６０を回転させて、吸引口５２から定着フレーム４８内のエアーを吸引するようになっている。そして、この吸引した定着フレーム４８内のエアーを、分岐ダクト５６の開口部５８からＬＰＨ３０に向けて吹き出す構成となっている。つまり、定着部１６で発生した高温のエアーが、温風吹付装置５０によって、ＬＰＨ３０へ吹き付けられるようになっている。

図５に示すように、分岐ダクト５６には、ＬＰＨ３０の長手方向と直交する方向に複数の仕切板６２が設けられている。これにより、開口部５８は、ＬＰＨ３０の長手方向に直交するように分割されて、複数の吹出口５８Ａが形成されている。そして、この吹出口５８ＡからエアーがＬＰＨ３０に向かってそれぞれ吹き出す構成となっている。

それぞれの吹出口５８Ａの奥には、シャッター６４が設置されている。シャッター６４は、吹出口５８Ａとほぼ同じ大きさの板材６６と、板材６６の一端に設けられた軸６８とで構成されており、軸６８が分岐ダクト５６に回動可能に取り付けられている。これにより、板材６６が軸６８を中心として回動可能となっている。

分岐ダクト５６に取り付けられた軸６８は、分岐ダクト５６の側壁５６Ａから突出しており、この突出した部分には、軸６８と一体に回動する板片７０が設けられている。板片７０と側壁５６Ａの間には、コイルスプリング７２が設けられている。コイルスプリング７２の一端は板片７０に係止され、他端は分岐ダクト５６の側壁５６Ａに係止されている。これにより、板片７０は、コイルスプリング７２で矢印Ｂ方向と反対方向に付勢されている。

板片７０には、ソレノイド７４の可動鉄心７６が当接している。ソレノイド７４は、図示しない制御装置で駆動制御される。また、ＬＰＨ３０には、温度センサ８０が設けられており、温度センサ８０によってＬＰＨ３０の温度が検出され、温度センサ８０の温度情報に基づいて制御装置がソレノイド７４をＯＮ、ＯＦＦ制御する。

制御装置によってソレノイド７４に通電されると、可動鉄心７６が突出して板片７０を矢印Ｂ方向に回動させるようになっている。これによって、板材６６も板片７０と同時に軸６８を介して回動する。そして、図６（Ｂ）に示すように、吹出口５８Ａは開放された状態となり、吸引口５２から吸引されたエアーが、吹出口５８Ａから吹き出されるようになっている
ソレノイド７４への通電が停止されると、可動鉄心７６が退避して、コイルスプリング７２の付勢力によって板片７０は矢印Ｂ方向と反対方向に回動し、板材６６も同時に矢印Ｂ方向と反対方向に回動する。このとき、板材６６は、分岐ダクト５６内に設けられたストッパー７８に係止される。これにより、板材６６によって吹出口５８Ａが閉塞され、吸引口５２から吸引されたエアーは、この吹出口５８Ａからは吹き出されなくなる。

このようにして、板材６６を回動させることで、吹出口５８Ａを開放又は閉止して、吹出口５８Ａからエアーを吹き出したり、エアーの吹き出しを停止することができるようになっている。

なお、ＬＰＨ３０には、吹出口５８Ａと同数の温度センサ８０が配設されており、ＬＰＨ３０が所定の温度になったのを温度センサ８０によって検知すると、吹出口５８Ａから吹き出していたエアーがストップするようになっている。これにより、温度が低い部分には長時間エアーが吹き付けられ、温度があまり低くない部分には、短時間エアーが吹き付けられるようになっている。そして、所定の温度に達すると、その部分に吹き付けられていたエアーの吹き出しがストップするので、ＬＰＨ３０は所定の温度以上に上昇することがない。

ここで、温風吹付装置５０の動作について説明する。

ＬＥＤ４４を発光させると、図７（Ａ）に示すように、Ｂ部分のＳＬＥＤチップ４６の温度が上昇し熱膨張する。これにより、Ｂ部分のＳＬＥＤチップ４６の長さがＨ＋αに熱膨張し、隣接するＳＬＥＤチップ４６の長さと異なり、画像ズレが生じてしまう。そこで、図７（Ｂ）に示すように、熱膨張していない部分の温度を上昇させて、プリント基板３６の全体を等温にし、熱膨張量を均一にすることで、ＳＬＥＤチップ４６の長さを均一にし、ＬＥＤ４４間の間隔を均一にする必要がある。

このため、ＬＰＨ３０に設けた温度センサ８０（図５参照）によって、温度が上昇した箇所が特定されると、図６（Ｂ）に示すように、温度が上昇していない箇所に対応する分岐ダクト５６の吹出口５８Ａに設けられたシャッター６４が開放される。そして、温度が上昇していない部分のＬＰＨ３０に向かって、定着部１６で発生した高温のエアーが吹き出される。これにより、温度が上昇していない部分のＬＰＨ３０の温度が上昇する。

そして、ＬＰＨ３０の温度が、一番温度が高い部分の温度まで上昇したのが温度センサ８０で検出されると、開放していたシャッター６４が閉塞する。これにより、吹出口５８Ａから吹き出されていたエアーが停止する。

このように、ＬＥＤ４４の発熱によって温度が上昇したＬＰＨ３０に合わせて、温度が上昇していない他の部分のＬＰＨ３０の温度を上昇させて全体に渡って温度を一定にすることで、図７（Ｂ）に示すように、ＬＰＨ３０全体の熱膨張量を均一にすることができ、主走査方向の色ズレを防ぐことができる。

また、定着部１６で用紙に未定着像を定着させる際に発生する高温のエアーを、温風吹付装置５０でＬＰＨ３０に吹付けることで、定着部１６で発生する熱を有効利用できるので、節電効果に繋がる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

プリント基板３６（図２参照）に熱伝導率の高い部材が用いられている場合には、ＬＥＤ４４が発光したときに、プリント基板３６全体に熱が伝導して、全体的に熱膨張する。

例えば、図８（Ａ）に示すように、マゼンタのＬＰＨ３０ＭのＬＥＤ４４Ｍ（図３参照）の露光量が他の色に比べて大きい場合、マゼンタのＬＰＨ３０Ｍが、イエローのＬＰＨ３０Ｙ、シアンのＬＰＨ３０Ｃ、ブラックのＬＰＨ３０Ｋよりも熱膨張量が大きくなり、全長がＨ＋αとなる。

そこで、ＬＰＨ３０Ｙ、ＬＰＨ３０Ｃ、ＬＰＨ３０Ｋの全体に、温風吹付装置５０で高温のエアーを吹付ける。これにより、図８（Ｂ）に示すように、ＬＰＨ３０Ｙ、ＬＰＨ３０Ｃ、ＬＰＨ３０Ｋの温度が上昇して、熱膨張量がＬＰＨ３０Ｍの熱膨張量と等しくなる。すなわち、ＬＰＨ３０Ｙ、ＬＰＨ３０Ｍ、ＬＰＨ３０Ｃ、ＬＰＨ３０Ｋの伸び量が等しくなる。従って、色ズレが発生するのを防止できる。

なお、本実施形態では、ＬＰＨ３０に温度センサ８０を設置して、温度情報によって吹出口５８Ａからエアーを吹き出す構成としたが、画像形成モードによってＬＥＤ４４の露光量が決定されるので、この情報に基づいてエアーを吹き出す吹出口５８Ａを選択する構成とすることもできる。

また、フラッシュランプによりトナー像を加熱するフラッシュ定着装置３２を例にとって説明したが、加熱ローラ及び加圧ローラでトナー像を定着する定着装置が搭載された画像形成装置にも、本発明を適用することができる。

さらに、定着部１６で発生する高温のエアーを、温風吹付装置５０でＬＰＨ３０に吹き出す構成としたが、ヒーターなどの熱源をカラーレーザープリンタ１０内に設置して、この熱源で高温のエアーを発生させてＬＰＨ３０に吹き出す構成としてもよい。

また、ＬＰＨ３０に高温のエアーを吹き付けてＬＰＨ３０の熱膨張量を均一にする構成としたが、ＬＰＨ３０の熱膨張量が高い部分に冷風を吹き付けて、熱膨張量を下げることで、ＬＰＨ３０の熱膨張量を均一にしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に搭載されたＬＥＤプリントヘッドの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に搭載されたＬＥＤチップの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す部分概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に搭載された温風吹付装置とＬＥＤプリントヘッドの位置関係を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に搭載された温風吹付装置を示す斜視図であり、（Ａ）は温風吹付装置のシャッターが閉塞した状態を示す図であり、（Ｂ）は温風吹付装置のシャッターが開放した状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に搭載された温風吹付装置からＬＥＤプリントヘッドへ向けて吹き出す温風の状態を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に搭載された温風吹付装置からＬＥＤプリントヘッドへ向けて吹き出す温風の状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
２０ 感光体ドラム（感光体）
３０ ＬＰＨ
３２ フラッシュ定着装置（定着装置）
４４ ＬＥＤ（発光素子）
５０ 温風吹付装置（エアー吹付装置）
５８ 開口部
８０ 温度センサ

Claims (7)

1. 感光体の表面を複数の発光素子で露光する記録ヘッドを有する画像形成装置において、
   前記記録ヘッドにエアーを吹き付け、前記記録ヘッドを全長に渡って等温とするエアー吹付装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記エアー吹付装置は、該記録媒体にトナー像を定着させる定着装置から発生する熱を温風として吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記エアー吹付装置は、前記発光素子が露光していない部分に温風を吹き付けることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記エアー吹付装置は、前記記録ヘッドにエアーを吹き付ける開口部が、前記記録ヘッドの長さに方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 画像形成装置は、感光体と記録ヘッドとを複数個備えたタンデム方式であり、前記エアー吹付装置は前記記録ヘッドにエアーを吹き付け、各記録ヘッドの露光幅を一定とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記エアー吹付装置は、前記記録ヘッドの露光量によって風量を制御されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記記録ヘッドには、該記録ヘッドの長さ方向に沿って温度センサが設置されており、該温度センサからの信号に基づき、前記エアー吹付装置の風量が制御されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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