JP2007076020A - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スキュー補正を簡単に行うことができる、ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置の提供。
【解決手段】 基板６２には、複数のＬＥＤアレイチップを実装し、ハウジング（ホルダ）６０にＳＬＡ６５と共に固定されて、ラインヘッドを構成している。ラインヘッドの両端には位置決めピン（基準ピン）６９、６９が設けられており、調整用治具８５の固定部８７に形成された開口部８８に挿入される。ＬＥＤアレイチップに設けられているＬＥＤを発光させて結像スポットを形成し、結像スポットの配列を結ぶ走査線が、前記両端の基準ピンを結ぶ線と平行となるようにラインヘッドの副走査方向の位置調整を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。

カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個（例えば４個）配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。

前記のようなタンデム方式の画像形成装置においては、ラインヘッドに発光素子としてＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いたものが知られている。このような構成のラインヘッドに、着脱可能なプロセスカートリッジを採用する場合に、着脱方向が感光体の軸方向に平行な場合においては、感光体の軸を本体に直接位置決めすることが困難である。

このような、着脱可能なプロセスカートリッジの構造を採用する場合には、各感光体の軸の平行度は各色のカートリッジごとにばらつきを生ずる。タンデム方式のカラー画像形成装置において、書き込みの走査線が正確に平行であっても、感光体の軸に傾きがあると、感光体上に書き込まれた像が現像されて中間転写媒体に転写される時点においては平行にならない、すなわちスキューが発生し色ずれを生ずる。

また、カートリッジを本体に取り付ける基準位置のばらつきによっても、各色カートリッジの平行性に誤差を生じる。このような平行性の誤差により、カートリッジに取り付けられている感光体の平行度が損なわれ、上記と同様にスキューを生ずる。このため、色ずれが生じて画質が劣化するので、スキューの防止策が必要になる。

しかしながら、ラインヘッドを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置において、各部の機械精度の向上のみで中間転写媒体に転写される各走査線の平行を保つことは非常に困難である。このような問題に対処するために、特許文献１には、ラインヘッドを３軸方向に平行移動調整＋３軸周りの回転移動調整する機構が開示されている。

また、特許文献２には、タンデム方式カラープリンターにおいて、ラインヘッドの書き込みを数回に分割して行い、その書き込みタイミングを順次ずらせることで各色のスキューを電気的に補正する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、セルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）に対して、ＬＥＤアレイを支持する部材を両端部において、横方向（副走査方向）に調整する機構が開示されている。なお、特許文献４には、ラインヘッド本体に対して基板の位置調整を行う機構が開示されている。

ところで、本発明が対象としている画像形成装置においては、ＬＥＤラインヘッドの両端部に設けられた基準ピンをカートリッジに挿入することで位置決めされている。あるいは、ＬＥＤラインヘッドは、画像形成装置本体に取り付けられても良い。一般に、ＬＥＤラインヘッドでは、複数の発光部が数１０〜２００個程度集積されたＬＥＤアレイチップを複数個使用し、それらを基板上に実装（マウント）して所定の長さのヘッドを得ている。

このような構成のラインヘッドにおいては、ＬＥＤアレイチップ実装時の位置誤差により、各ＬＥＤアレイチップの発光部を連ねた線（走査線）は湾曲している。ＬＥＤアレイチップからの光束を被走査面上に結像させるために、ロッドレンズアレイが設けられており、このロッドレンズアレイは光源からの光束を正立等倍で被走査面に投影する作用を有している。従って、光源の配置が誤差も含めてそのままの形で被走査面上に投影される。よって、上記のようにＬＥＤアレイチップが湾曲して実装されていると、それが結像してできる結像スポットの配列も同じ形状に湾曲している。すなわち、副走査方向の画像がずれてしまうことになる。

前記したような、ＬＥＤアレイチップの副走査方向の誤差の補正に関して、図１３により説明する。図１３において、６９は、ラインヘッドの主走査方向の両端に設けられている基準ピン、ＣＬは前記ラインヘッドの両端に設けられている基準ピンを結ぶ線で、ラインヘッドの主走査方向の中心線に相当する。７６ａ〜７６ｇは、ラインヘッドの主走査方向に複数配列されるＬＥＤアレイチップで、各ＬＥＤアレイチップには、それぞれ複数個のＬＥＤが設けられている。

図１３に示すように、各ＬＥＤアレイチップの副走査方向の配列が位置誤差を有するときには、図１３（ｂ）に示されているように、ＬＥＤアレイチップの中央の画素や、ＬＥＤアレイチップの両端の位置データの平均値を参照し、その値のヘッド両端点を結んだ基準線からずれ量によって、補正値を決定している。しかしながら、このような方法で位置誤差を補正すると、図１３（ａ）に示されているように、ＬＥＤアレイチップの境界での段差ｄａはより拡大してしまうという問題があった。特に、副走査方向の補正量が離散的な値しか取れない揚合は、この段差がさらに拡大してしまう傾向がある。

特開平０４−１６６８２４号公報 特開平１０−７３９８０号公報 特開平１０−１６２９４号公報 特開２００２−３３７３９２公報

特許文献１に記載されているような調整機構により、ラインヘッドを３軸方向に精密に調整しても、ラインヘッドの取り付けの基準（例えば基準ピン）などに対する露光位置（走査線）の傾きが、ラインヘッドごとに異なれば、ラインヘッドを交換した際に再調整を余儀なくされるという問題があった。

また、特許文献２に記載されているように、電気的に書き込みタイミングをずらせて傾きを補正する（スキュー補正制御）ことも可能であるが、初期値のみを基準にしてスキュー補正する場合には、特許文献１と同様に、ラインヘッドを交換した際には初期値が変わってしまうので、スキュー補正値を修正する必要がある。このような煩雑な処理を避けるために、中間転写媒体の両側にセンサを設け、各色の画像位置（傾き）を検出して自動的に補正することが行われる。しかしながら、そのためのセンサが少なくとも中間転写媒体の両端２箇所に必要となり、構成が複雑でコストも高くなるという問題があった。

また、本来このようなスキュー補正制御を行うためには、画像データの転送順序を変更するなど、相当な規模の回路が必要となり、コストが過大となるという問題があった。さらに、スキュー補正を行う場合でも、ＬＥＤラインヘッドの露光位置の傾きのばらつきが大きいと、スキュー補正制御範囲が増大し、スキュー補正のための一時記憶メモリ量が増加するという問題があった。

一方、特許文献３に記載の技術は、レンズアレイに対してＬＥＤの支持部材を調整するものであって、ラインヘッドの取り付け基準部に対しての結像位置の傾きを調整するものではない。同様に特許文献４に記載の技術は、発光素子が取り付けられた基板を副走査方向に調整することが記載されている。また、レンズアレイに対して基板位置を調整することが記載されているが、ラインヘッド取り付け基準部に対する調整について全く触れられていない。このため、特許文献３、特許文献４に記載の技術では、スキューの発生を防止し色ずれを抑制することは困難であるという問題があった。さらに、特許文献３、特許文献４に記載の技術は、いずれも副走査方向位置の絶対値の調整と、傾き調整を同時に行う機構であるため、構造が複雑で、調整作業も煩雑であるという問題があった。

なお、図１３で説明したように、ＬＥＤアレイチップの境界での段差が大きいと、その部分で画像に食い違いを生ずるので、階調画を網点や斜め線で表現する楊合に、その段差部で濃度差を生じてしまうことになる。また段差がはなはだしい場合は、本来真っ直ぐな直線であるべきものが段差を生じてしまうという問題があった。

本発明は、従来技術のこのような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スキュー補正を簡単に行うと共に、ＬＥＤアレイチップのマウント位置誤差による画像劣化を防止した、ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、複数の像担持体に対して、複数のラインヘッドで同時に画像書き込みを行う画像形成装置に用いられるラインヘッドであって、複数のＬＥＤ発光部がライン状に配置されたＬＥＤアレイチップが複数実装された基板と、前記各発光部から射出される光ビームを前記像担持体表面に結像させるためのロッドレンズアレイを有し、
前記各ラインヘッドの両端部に書き込み方向の基準となる位置決め部材を設け、前記ラインヘッドの製造時において、前記位置決め部材で定義される基準線に対して、前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットで形成される走査線が平行になるように、前記基板を移動可能なように構成したことを特徴とする。この構成によれば、電気的なスキュー補正を行う必要がなく、また、色ずれを検出するセンサも不要であるので、書き込み部の回路構成が簡単になり、コストを低減できる。さらに、ラインヘッドを交換した場合でも、スキュー補正のためのラインヘッドの位置調整は不要である。なお、ロッドレンズアレイ透過後の結像スポットの位置を観察してラインヘッドの位置を調整するので、ロッドレンズアレイのねじれなどによる結像位置のずれなども合わせて調整することでできる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板がホルダに取り付けられており、前記ホルダと前記基板を一体にして副走査方向に移動させることを特徴とする。この構成によれば、基板とホルダの位置調整が同時に行えるので、別途、基板のホルダに対する位置調整を行なう必要がない。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板あるいはホルダを移動して副走査方向に位置調整してから、前記基板を前記ホルダに固定することを特徴とする。この構成によれば、基板を最適な位置に固定するので、基板の取り付け誤差による色ずれの発生を抑制できる。

また、本発明のラインヘッドは、前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットのなかで、基板の両端部にある結像スポットを基準にして、位置調整を行うことを特徴とする。この構成によれば、ラインヘッドの副走査方向の両端に設けた基準ピンの位置に近接した結像スポットを基準にして、位置調整をしている。このため、前記両端の基準ピンを結ぶ線と結像スポットを結ぶ走査線との平行度の観察が容易であり、ラインヘッドの位置調整を精度良く行なえる。

また、本発明のラインヘッドは、前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットのなかで、副走査方向において一方の側に最も偏位した結像スポットと、副走査方向においてもう一方の側に最も偏位した結像スポットを基準にして、位置調整を行うことを特徴とする。この構成によれば、ＬＥＤアレイチップの基板に対する実装位置が湾曲している場合でも、ＬＥＤアレイチップの全体的な基準線からのずれ量を小さくすることができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板に、副走査方向の位置調整用治具が挿入される第１の開口部を設けたことを特徴とする。この構成によれば、位置調整用治具を操作することにより基板の副走査方向への位置調整が容易に行なえる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板に、当該ラインヘッドの取り付け部材に固定されている位置調整用ピンが挿入される第２の開口部を設けたことを特徴とする。この構成によれば、固定されている位置調整用ピンを基準として、基板の副走査方向への位置調整が容易に行なえる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板を載置する基板固定台を設けたことを特徴とする。この構成によれば、基板保持台により、基板を安定してホルダに取り付けることができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板を前記ホルダに固定する取付板を設けたことを特徴とする。この構成によれば、基板の剛性、精度不足を取付板で補強することができる。

また、本発明のラインヘッドは、当該ラインヘッドの副走査方向の位置ずれ量を検出する検出手段と、前記位置ずれ量を記憶する記憶手段と、前記ＬＥＤ発光部に前記位置ずれを補正する制御信号を出力する制御手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、ラインヘッド内部の精度に起因する走査線の傾きが非常に小さいので、スキュー補正制御範囲が非常に小さくなり、スキュー補正に必要なメモリなどが少なくて済むという利点がある。

本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、前記いずれかのラインヘッド、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。この構成によれば、タンデム方式の画像形成装置において、スキュー補正を簡単に行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えた画像形成装置において、スキュー補正を簡単に行うことができる。

以上のように、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置は、次のような効果が得られる。（１）副走査方向の書き込みタイミングを順次ずらせて行うスキュー補正制御を行う必要がなくなるので、書き込み部の制御回路の簡素化、コストダウンが容易となる。（２）また、自動的にスキューを補正するためには画像の左右両端部に各色の色ずれを検出するセンサも必要なくなるのでさらに構造の簡素化とコストダウンが可能となる。（３）ラインヘッド組立時に光源の結像したスポットの列、すなわち走査線を位置決め部材基準に調整するので、ラインヘッド交換しても画像の傾き（スキュー）はほとんど変化しない。このため、再調整が不要となる。（４）また、スキュー補正制御を行う場合でも、ラインヘッド内部の精度に起因する走査線の傾きが非常に小さいので、スキュー補正制御範囲が非常に小さくなり、補正に必要なメモリなどが少なくて済む。（５）さらに、レンズアレイ透過後の結像スポットの位置を観察して調整するので、レンズアレイのねじれなどによる結像位置のずれなども合わせて調整することでできる。（６）その上、副走査方向における絶対位置の調整機構は設けず、傾き方向に対応する調整機構のみを設けたので機構が簡素で、調整作業も簡略である。

図７は、本発明のラインヘッドが用いられる画像形成装置の縦断側面図である。本実施例は、発光素子としてＬＥＤを用いている。この画像形成装置は、同様な構成の４個のＬＥＤアレイ露光ヘッドを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）の露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。図７に示された本実施例の画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。さらに、第１の開閉部材３には、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された開閉蓋３’を備え、開閉蓋３’は第１の開閉部材３と連動して、または独立して開閉可能にされている。

ハウジング本体２内には、電源回路基板及び制御回路基板を内蔵する電装品ボックス５、画像形成ユニット６、送風ファン７、転写ベルトユニット９、給紙ユニット１０が配設され、第１の開閉部材３内には、二次転写ユニット１１、定着ユニット１２、記録媒体搬送手段１３が配設されている。画像形成ユニット６及び給紙ユニット１０内の消耗品は、本体に対して着脱可能な構成であり、その場合には、転写ベルトユニット９を含めて取り外して修理又は交換を行うことが可能な構成になっている。

ハウジング本体２の前面下部の両側には、回動軸３ｂを介して第１の開閉部材３がハウジング本体２に開閉自在に装着されている。本実施例においては、装置の前面のみからのアクセスで各ユニットの着脱を可能としており、装置を室内にコンパクトに設置することができるようにしている。転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に離当接されるクリーニング手段１７とを備えている。上記駆動ローラ１４及び従動ローラ１５は、支持フレーム９ａに回転自在に支持され、支持フレーム９ａの下端には回動部９ｂが形成され、この回動部９ｂはハウジング本体２に設けられた回動軸（回動支点）２ｂに嵌合され、これにより、支持フレーム９ａはハウジング本体２に対して回動自在に装着されている。

また、支持フレーム９ａの上端にはロックレバー９ｃが回動自在に設けられ、ロックレバー９ｃはハウジング本体２に設けられた係止軸２ｃに係止可能にされている。駆動ローラ１４は、二次転写ユニット１１を構成する二次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。また、従動ローラ１５をクリーニング手段１７のバックアップローラとして兼用させている。なお、クリーニング手段１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられている。また、中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０に対向して板バネ電極からなる一次転写部材２１がその弾性力で当接され、一次転写部材２１には転写バイアスが印加されている。転写ベルトユニット９の支持フレーム９ａには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の画像濃度を補正するためのセンサである。なお、図示を省略しているが、中間転写ベルト１６と対向する適宜の位置にレジストパターン検出用のセンサを設ける。

画像形成ユニット６は、複数（本実施例では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用）、Ｍ（マゼンタ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備え、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにはそれぞれ、感光ドラムからなる像担持体２０と、像担持体２０の周囲に配設された、帯電手段２２、像書込手段（ラインヘッド）２３及び現像手段２４を有している。なお、帯電手段２２、像書込手段２３及び現像手段２４は、画像形成ステーションＹのみに図番を付けており、他の画像形成ステーションについては構成が同一のため、図番を省略する。また、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの配置順序は任意である。

そして、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。像担持体２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に回転駆動される。帯電手段２２は、高電圧発生源に接続された導電性ブラシローラで構成され、ブラシ外周が感光体である像担持体２０に対して逆方向で、かつ、２〜３倍の周速度で当接回転して像担持体２０の表面を一様に帯電させる。

像書込手段２３は、後述するように、ＬＥＤを像担持体２０の軸方向に列状に配列したＬＥＤアレイを用いている。ＬＥＤアレイを用いたラインヘッドは、レーザ走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであり、像担持体２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。本実施形態においては、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０、帯電手段２２及び像書込手段２３を１つの像担持体ユニット２５としてユニット化している。これらのユニットは、転写ベルトユニット９と共に支持フレーム９ａに交換可能にしている。像担持体ユニット２５の交換時には、ラインヘッドを含めて前記部材を交換する構成としている。

次に、現像手段２４の詳細について、画像形成ステーションＫを代表して説明する。本実施例においては、各画像ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが斜め方向に配設され、かつ、像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像手段２４として特別の構成を採用している。すなわち、現像手段２４は、トナー（図のハッチング部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０を有している。

また、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接されるブレード３２と、トナー供給ローラ３１及び像担持体２０に当接するように配設される現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とが設けられている。像担持体２０は中間転写ベルト１６の搬送方向に回転され、現像ローラ３３及び供給ローラ３１は、図示矢印に示すように、像担持体２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。

また、給紙ユニット１０は、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４及び中間転写ベルト１６に圧接される二次転写手段としての二次転写ユニット１１と、定着ユニット１２と、記録媒体搬送手段１３と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。

定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６と、加圧ローラ４６に揺動可能に配設されたベルト張架部材４７と、加圧ローラ４５とベルト張架部材４７間に張架された耐熱ベルト４９を有している。記録媒体に二次転写されたカラー画像は、加熱ローラ４５と耐熱ベルト４９で形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。

図７に示したように、本発明の画像形成装置は、４本のラインヘッドで書き込まれた静電潜像に対して現像部によって、各色の現像剤（トナー）が付着され、中間転写媒体上に転写されて４色トナー像が重ねあわされる。また、プロセスカートリッジは消耗品でありユーザが着脱可能なように構成されている。

図８は、像書込手段２３を拡大して示す概略の斜視図である。図８において、ＬＥＤアレイ６１は、長尺のハウジング６０中に保持されている。長尺のハウジング６０の両端に設けた位置決めピン６９をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング６０の両端に設けたねじ挿入孔６８を通して固定ねじをケースのねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段２３が所定位置に固定される。

像書込手段２３は、基板６２上にＬＥＤアレイ６１の発光素子６３を載置し、同じ基板６２上に形成された駆動回路７１により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）６５は結像光学系を構成し、発光素子６３の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ８４を俵積みしている。ロッドレンズアレイ６５には、前記のような「セルフォックレンズアレイ」（略称ＳＬＡ、日本板硝子株式会社の商標名）が多用されている。ＬＥＤチップの発光部から射出された光ビームは、ＳＬＡ６５により等倍正立像として被走査面に結像する。

６６はカバーである。ハウジング６０は、基板６２の周囲を覆い、図７に示した像担持体２０に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ８４から図７に示した像担持体２０に光線を射出する。ハウジング６０の基板６２の端面と対向する面には、光吸収性の部材（塗料）が設けられている。ハウジング６０は、ＳＬＡ６５を基板６２に対応する位置に固定するためホルダとして機能している。

図９は、図８に示した像書込装置２３の副走査方向の断面図、図１０は主走査方向の断面図である。像書込装置２３には、ハウジング６０中の屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５の後面に面して取り付けられたＬＥＤ６１と、ハウジング６０の背面から、その中のＬＥＤアレイ６１を遮蔽する不透明なカバー６６とが設けられている。また、固定板バネ６７によりハウジング６０の背面に対してカバー６６を押圧して、ハウジング６０内を光密に密閉する。すなわち、基板６２は、固定板バネ６７によりハウジング６０で光学的に密閉されている。

固定板バネ６７は、ハウジング６０の長手方向に複数個所設けられている。９１は像担持体に形成される像面（被照射面）である。８３は基板６２をハウジング６０に固定する接着剤である。前記のように、ねじ挿入孔６８、位置決めピン６９を用いて、ラインヘッドをケースに固定する。

次に、本発明におけるラインヘッドの位置調整の基本原理を説明する。図５は、本発明の実施形態にかかるラインヘッドの副走査方向の断面図である。図５において、基板６２には、図示を省略した複数の発光素子（ＬＥＤ）が形成されている。前記ＬＥＤを動作させ、結像スポットの配列を結ぶ走査線を、ラインヘッドの主走査方向の両端に設けた基準ピン６９、６９を結ぶ線と平行になるように、ＣＣＤカメラ８０で観察して基板６２を矢視Ｘ方向（副走査方向）に移動調整する。５０は基板７０を保持する基板保持台、６５はＳＬＡ、６０はホルダ（図８、図９のハウジングに相当する）である。基板保持台５０を設けた場合には、基板６２を安定してホルダ６０に取り付けることができる。

図６は、図５の部分的な図で、（ａ）は主走査方向の断面図、（ｂ）は平面図である。次に、前記位置決めの処理手順について、図５、図６により説明する。（１）基板保持台５０と基板６２を接着材などで固定する。（２）ＳＬＡ６５をホルダ６０の開口部６０ｘに挿入し、段部６０ｙに載置して固定する。（３）ホルダ６０の開口部６０ａ内に基板保持台５０を挿入し、段部６０ｂに係止して取り付ける。この際に、基板保持台５０とホルダ６０には副走査方向に若干の隙間が存在している。

（４）ＣＣＤカメラ８０によりＳＬＡ６５を通して基板６２を撮像する。ＣＣＤカメラ８０から基板６２を観察した状態は図６（ｂ）に示す平面図のようになる。（５）ＬＥＤを発光させ、ＣＣＤカメラ８０により基板６２を撮像すると、結像スポットの配列を結ぶ走査線と、ラインヘッドの両端に設けた基準ピン６９、６９を結ぶ線との位置ずれが観察される。（６）基板保持台５０、またはホルダ６０を副走査方向（Ｘ方向）に移動させて前記位置ずれを調整し、結像スポットの配列を結ぶ走査線を、ラインヘッドの主走査方向の両端に設けた基準ピン６９、６９を結ぶ線と平行になるように、位置合わせする。（７）基板保持台５０を、図９に示した接着材８３などの適宜の手段でホルダ６０に保持する。（８）ホルダ６０をラインヘッドのケースに取り付ける。

本発明の画像形成装置においては、プロセスカートリッジは消耗品であり、ユーザが着脱可能な構成とされている。このため、カートリッジを感光体の軸方向に挿抜する構成が有用である。しかしながら、このような構成においては、感光体軸の両端を画像形成装置（プリンター）本体に直接位置決めすることが困難になってしまう。従って必然的に、感光体は一旦カートリッジ支持された上で、プリンター本体に取り付けられている。

上記構成では各感光体において、中間転写媒体への転写部と、ラインヘッドによる書込み部はほぼ１８０°対向する位置にある。よって、感光体の軸が中間転写ベルトのベルト面内方向において傾くと、画像の傾きは２倍になる。中間転写媒体に対する感光体の位置は上側に配置される場合と、下側に配置される場合の両方がある。いずれの場合でも、上記のように、中間転写媒体への転写部と書き込み部は感光体の回転軸に対してほぼ１８０°対向する位置に置かれる。

次に、本発明の実施形態にかかるラインヘッドのスキュー補正の具体例を、図１〜図３により説明する。図２は、図８で説明した書き込み手段（ラインヘッド）２３の概略の分解斜視図である。図２において、基板６２には、ＬＥＤを用いた発光部６３が設けられており、この発光部６３が数１０〜２００個程度集積されたＬＥＤアレイチップ７６を形成している。基板６２の主走査方向には、前記構成のＬＥＤアレイチップ７６を複数個実装（マウント）して、所定の長さのラインヘッドとしている。なお、図５に示した基板保持台５０は、簡単のため図示を省略している。

６０はＳＬＡ６５を保持するホルダで、主走査方向の両端にはＬＥＤラインヘッドの位置調整の際に基準として用いる基準ピン６９、６９が設けられている。基準ピン６９、６９は、図８に示したラインヘッドに設けた位置決めピン６９に相当する。８４はＳＬＡのレンズ（ロッドレンズ）である。８０はＣＣＤカメラで、ラインヘッドの主走査方向の両端上部に配置されており、ラインヘッドの副走査方向の位置調整の際に走査線を観察する。８１はＣＣＤカメラ８０の拡大光学系である。基板６２を矢視Ｚａ方向に移動してホルダ６０に挿入する。

図１は、図２のホルダ６０にＳＬＡ６５と基板６２を固定したラインヘッド２３を、調整用の治具８５に取り付けた状態を示す概略の斜視図である。８６は調整用の治具８５のベース、８７は調整用の治具の主走査方向両側に設けられている固定部で、逆Ｌ字状に構成されておりラインヘッド２３を固定する。調整用の治具８５の主走査方向両側に設けた固定部８７には、開口部８８が形成されており、当該開口部８８に図２に示したラインヘッド２３の基準ピン（位置決めピン）６９、６９が挿入される。この実施形態においては、調整用の治具８５にラインヘッド２３を取り付け、基板６２とホルダ６０を一体として位置調整が同時に行えるので、別途、基板６２のホルダ６０に対する位置調整を行なう必要がない。

本発明においては、前記のようにＬＥＤラインヘッド組立時においては、結像スポットが配列されて形成される走査線が、基準ピン６９、６９を結んだ線に平行になるように位置調整を行う。次に、この位置調整の一例について説明する。ラインヘッド２３を調整用の冶具８５に取り付けて、両端のＬＥＤ基準画素を点灯させ、その結像位置をＣＣＤカメラ８０で拡大撮影する。撮影された画像をモニタ画面上で観察し、結像した画素の位置が所定位置になるように、発光部６３が形成されている基板６２を副走査方向に左右に移動させて（図２の矢視Ｘａ、Ｘｂ方向）、ラインヘッド２３の位置調整を行なう。このようなラインヘッドの副走査方向への位置調整は、図５、図６で説明した処理に対応している。このように、本発明の実施形態においては、ロッドレンズアレイ透過後の結像スポットの位置を観察してラインヘッドの位置を調整するので、ロッドレンズアレイのねじれなどによる結像位置のずれなども合わせて調整することでできる。

ラインヘッド２３の位置調整後は、基板６２をホルダ６０に対してネジ止めしてもよいし、図９に示したようにＵＶ接着剤などで接着してもよい。なお、ＣＣＤカメラ８０による位置調整は、モニタ画面を見ながら行い、モニタ画面上に結像した画素が調整されるべき位置を示す目盛り線などでスーパーインポーズすればよい。この目盛り線の校正は、ラインヘッドの代わりに基準となるターゲットを調整用の冶具にセットし、そのターゲットをＣＣＤカメラ８０で撮影して目盛り線をあわせればよい。このような調整用の治具８５は、ガラスマスクに対して基準ピンを工具顕微鏡などで高精度に取り付けたものでもよいし、金属材料を高精度に加工したものでもよい。

図３は、本発明の実施形態を示す説明図である。図３において、ホルダ６０に固定される基板６２に第１の開口部７２を形成している。この第１の開口部７２は、基板６２あるいは図４に示す取付板７１の副走査方向への移動を容易にするために設けられている。すなわち、移動用治具７４の先端を第１の開口部７２に嵌合させる。このように、基板６２に第１の開口部７２を形成することにより、前記移動用治具７４の先端を嵌合させ、移動用治具７４を矢視Ｘａ方向に移動させて、ラインヘッドの副走査方法の調整を行なうことができる。また、位置調整用ピン７５が嵌合する第２の開口部７３を基板６２に設けても良い。

このように、第２の開口部７３を設けた例では、前記位置調整用ピン７５をラインヘッドが取り付けられる相手部材（カートリッジ、あるいは本体）に設けている。したがって、相手部材に固定されている位置調整用ピン７５を基準として、基板６２の第２の開口部７３を副走査方向に移動しラインヘッドの位置調整を行なう。このような構成においても、ラインヘッドの位置調整では、前記移動用治具７４および第１の開口部７２を用いる場合と全く同じ効果を有することは明らかである。

図４は、前記のように、基板６２およびホルダ６０を一体として位置調整した後に、基板６２をホルダ６０に固定する例を示す説明図である。図４（ａ）では、基板６２の副走査方向両端を、ねじ７７、７８でホルダ６０に固定する。また、図４（ｂ）では、基板６２を、取付板７１により支持し、取付板７１をホルダ６０に固定する。基板６２の剛性、精度不足を取付板７１で補強している。取付板７１の副走査方向両側には、垂直方向に折り曲げ部７１ａ、７１ａを形成しており、ホルダ６０に嵌合させている。このため、取付板７１は、強固にホルダ６０に固定され、基板６２を安定して保持できる。また、上記いずれの場合においても、基板６２あるいは取付板７１とホルダ６０の固定に際してネジを用いてもよいし、上記のような接着と併用してもよい。

図１１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１３で説明したように、６９は、ラインヘッドの主走査方向の両端に設けられている基準ピン、ＣＬは前記両端に設けられている基準ピンを結ぶ線で、ラインヘッドの主走査方向の中心線に相当する。７６ａ〜７６ｇは、ラインヘッドの主走査方向に配列されるＬＥＤアレイチップで、各ＬＥＤアレイチップには、それぞれ複数のＬＥＤが設けられている。

前記したように、本発明の実施形態においては、ラインヘッドの両端に設けられている基準ピン６９、６９を用いて、すなわち、ラインヘッドの両端点を基準として位置調整している。この場合には、図１１（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップの実装位置が湾曲している場合には、前記のようにラインヘッドの両端点のみを基準として調整すると、湾曲により中間部のずれが大きくなる場合がある。すなわち、図１１（ｂ）に示すようにラインヘッドの中心線ＣＬと、ＬＥＤアレイチップ７６ｂ間に段差ｄｂが生じる。

そこで、このようなＬＥＤチップの実装位置が湾曲している場合には、図１１（ｃ）に示すように、ＬＥＤアレイチップ７６ａの点Ａ、ＬＥＤアレイチップ７６ｆの点Ｃと、ＬＥＤアレイチップ７６ｂの点Ｂ、ＬＥＤアレイチップ７６ｇの点Ｄが、基準線（中心線ＣＬ）から等距離となるように調整すると、全体的な基準線からのずれ量を小さくできる。すなわち、段差ｄｃを小さくすることができる。

図１１（ｃ）に示すような調整は、ＬＥＤアレイチップの結像スポットの内、副走査方向において一方の側に最も偏位した結像スポット（ＬＥＤアレイチップ７６ａの点Ａ）と、副走査方向においてもう一方の側に最も偏位した結像スポット（ＬＥＤアレイチップ７６ｇの点Ｄ）を基準にして、ラインヘッドの調整を行うものである。

本発明においては、ロッドレンズアレイは正立光学系なので、ロッドレンズアレイの副走査方向のずれ、あるいは湾曲によって結像位置がずれたり湾曲したりすることはない。しかしながら、ロッドレンズアレイがねじれていると、それに応じて結像位置もずれて走査線に傾きを生ずる。本発明では、実際の結像位置を見て調整するので、ロッドレンズアレイのねじれによる誤差も合わせて、前記した位置調整で吸収することができる。

なお、ロッドレンズアレイの取り付け基準面と、位置決めピン６９、６９を結んでできる基準線との平行度は極めて高精度に加工されている。このため、上記のように位置決めピン６９を基準として、発光部が載置された基板６２の位置を調整しても、結果として発光部とロッドレンズアレイの相対精度は確保される。

本発明においては、基本的にはスキュー補正回路は不要であるが、スキュー補正の精度を向上させるために、補助的にスキュー補正回路を用いる場合がある。図１２は、位置調整手段の制御部の概略構成を示すブロック図である。図１２において、１０１は制御部、１０２はラインヘッドの位置ずれ検出部、１０３はメモリ、１０４は制御回路、１０５は駆動回路である。位置ずれ検出部１０２は、図１に示したＣＣＤカメラ１０のようなセンサを用いる。１００は本体コントローラである。位置ずれ検出部１０２は、前記のように結像スポットを結ぶ走査線と、基準ピン６９、６９を結ぶ線を撮像し、撮像結果を記憶させている。

制御回路１０４は、メモリ１０３から前記データを読み出し、その差の位置ずれ量を算出する。制御回路１０４は、駆動回路１０５に信号を送出し、位置ずれ量を補正するように、すなわち、スキュー補正を行うように駆動回路１０５を制御する。このような、制御部１０１を用いた場合には、ラインヘッド内部の精度に起因する走査線の傾きが非常に小さいので、スキュー補正制御範囲が小さくなり、スキュー補正に必要な前記メモリ１０３の容量が少なくても良い。

以上のように、本発明ではラインヘッドの両端に設けた基準ピンを結んで形成される基準線と、光源からの光束が結像してできる結像スポットの整列線（走査線）との平行度を合わせることのみを課題としており、その副走査方向の絶対距離の誤差は無視している。これは、カラー画像形成装置（プリンター）においては、各色の副走査方向の書き出し位置調整は、書き込みタイミングを変化させることで自由に行うことで対処できる。また、プリンター本体の他の誤差要因もあるので、副走査方向の絶対距離の誤差補正は必ず備えられる機能であるので、ＬＥＤラインヘッドでは精度を管理する必要がないためである。

以上、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置について実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 本発明の実施形態を示す分解斜視図である。 本発明にかかるラインヘッドの斜視図である。 本発明にかかるラインヘッドの説明図である。 本発明にかかるラインヘッドの副走査方向の断面図である。 本発明にかかるラインヘッドの説明図である。 本発明実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 図７を部分的に示す斜視図である。 ラインヘッドの副走査方向の断面図である。 ラインヘッドの主走査方向の断面図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示すブロック図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置、６…画像形成ユニット、９…転写ベルトユニット、１０…給紙ユニット、１１…二次転写ユニット、１２…定着ユニット、１３…記録媒体搬送手段、１６…中間転写ベルト、１７…クリーニング手段、２０…像担持体、２１…一次転写部材、２２…帯電手段、２３…像書込手段（ラインヘッド）、２４…現像手段、２５…像担持体ユニット（像担持体カートリッジ）、３３…現像ローラ、５０…基板保持台、６０…ハウジング（ホルダ）、６１…ＬＥＤアレイ、６２…基板、６３…画像形成用の発光素子、６５…屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）、８０…ＣＣＤカメラ、８１…拡大光学系、８３…接着剤、８４…屈折率分布型ロッドレンズ、８５…調整用の治具、８６…ベース、８７…固定部

Claims (12)

1. 複数の像担持体に対して、複数のラインヘッドで同時に画像書き込みを行う画像形成装置に用いられるラインヘッドであって、複数のＬＥＤ発光部がライン状に配置されたＬＥＤアレイチップが複数実装された基板と、前記各発光部から射出される光ビームを前記像担持体表面に結像させるためのロッドレンズアレイを有し、
   前記各ラインヘッドの両端部に書き込み方向の基準となる位置決め部材を設け、前記ラインヘッドの製造時において、前記位置決め部材で定義される基準線に対して、前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットで形成される走査線が平行になるように、前記基板を移動可能なように構成したことを特徴とするラインヘッド。
2. 前記基板がホルダに取り付けられており、前記ホルダと前記基板を一体にして副走査方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
3. 前記基板あるいはホルダを移動して副走査方向に位置調整してから、前記基板を前記ホルダに固定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のラインヘッド。
4. 前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットのなかで、基板の両端部にある結像スポットを基準にして、位置調整を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラインヘッド。
5. 前記ＬＥＤ発光部からの結像スポットのなかで、副走査方向において一方の側に最も偏位した結像スポットと、副走査方向においてもう一方の側に最も偏位した結像スポットを基準にして、位置調整を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラインヘッド。
6. 前記基板に、副走査方向の位置調整用治具が挿入される第１の開口部を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
7. 前記基板に、当該ラインヘッドの取り付け部材に固定されている位置調整用ピンが挿入される第２の開口部を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
8. 前記基板を載置する基板固定台を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のラインヘッド。
9. 前記基板を前記ホルダに固定する取付板を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のラインヘッド。
10. 当該ラインヘッドの副走査方向の位置ずれ量を検出する検出手段と、前記位置ずれ量を記憶する記憶手段と、前記ＬＥＤ発光部に前記位置ずれを補正する制御信号を出力する制御手段とを有することを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のラインヘッド。
11. 像担持体の周囲に帯電手段と、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のラインヘッドと、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
12. 中間転写部材を備えたことを特徴とする、請求項１１に記載の画像形成装置。

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