JP2805556B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は光背面露光方式の画像形
成装置に関し、特に画像ヘッドの感光体に対する位置決
め、トナーや紙粉のヘッドへの侵入の防止、感光体とヘ
ッドに接続したシャフト間の気密封止に関する。

【０００２】

【従来技術】特開昭５８−４４４４５号公報は、光背面
露光方式の基本原理を示している。そして光背面露光方
式では、画像形成装置の小型化や低価格化、低圧での帯
電による安全性の向上やオゾン発生の防止等の効果が得
られる。しかしながら光背面露光方式では、感光体の内
部に画像ヘッドを収容するため、画像ヘッドを感光体の
結像面（感光体膜）に正確に位置決めするのが困難とな
る。また画像ヘッドはトナーや紙粉等で汚染され、画像
ヘッドを感光体の内部に配置すると清掃が困難となる。
このため清掃無しで、画像ヘッドへの紙粉やトナーの付
着を防止できる機構が必要である。紙粉やトナー等の侵
入を防止するには、ヘッドと感光体との間を気密に封止
することが考えられるが、通常のボールベアリングでは
ベアリングの摩耗が問題となり、空気軸受けでは荷重支
承能力が不足し感光体を高精度に支承することができな
い。軸受けの摩耗は気密度の低下や位置精度の低下をも
たらし、画像品質の低下をもたらす。

【０００３】

【発明の課題】この発明の課題は、(1) 画像ヘッドを
感光体に対して高精度に位置決めできるようにするとと
もに、(2) 画像ヘッドへのトナーや紙粉等の汚れの付
着を防止して清掃を不要にすることにある。この発明で
は上記(2)の課題のために、画像ヘッドにシャフトを接
続して、シャフトと感光体の間を気密に封止する。そし
てこの発明の他の課題は、(3) シャフトと感光体との
間の封止部の摩耗を防止し、高速で長時間感光体を回転
させても封止部が摩耗しないようにし、封止部の摩耗に
よる位置決め精度の低下や汚れの侵入を防止できるよう
にすることにある。

【０００４】

【発明の構成】この発明は、感光体の内部に画像ヘッド
を配設し、光背面露光方式で該感光体を動作させるよう
にした画像形成装置において、前記画像ヘッドの両端に
シャフトを結合して、画像ヘッドを該シャフトに固定
し、該シャフトを感光体に対して位置決めすると共に、
該シャフトと感光体ドラムとの間を磁性流体で気密封止
したことを特徴とする。

【０００５】ここに画像ヘッドとしては、実施例に示す
ＬＥＤ画像ヘッドの他に、液晶シャッタアレイ画像ヘッ
ド等を用いれば良い。好ましくはシャフトを画像ヘッド
のハウジングと一体成型し、ヘッドとシャフトとが最初
から位置決めされているようにする。このようなハウジ
ングの構造は複雑で、金属の押し出し等で成型するには
適さないので、好ましくはハウジングはエンジニアリン
グプラスチックで成型する。エンジニアリングプラスチ
ックでは導電性が不足し、帯電器からのノイズ等の静電
気から画像ヘッドを保護するのが不十分となる。また帯
電したトナーや紙粉の静電付着の防止も不十分となる。
そこで好ましくはハウジングを導電性のエンジニアリン
グプラスチックで製造し、例えばポリフェニレンサルフ
ァイドやポリカーボネート等のエンジニアリングプラス
チックに、金属粉末やグラファイト、炭素繊維等の導電
性粒子を混合して導電性を持たせると良い。磁性流体に
よる気密封止は、単に封止のためにのみ用いても良い
が、磁性流体封止は同時に軸受けとしても用いることが
できる。そして磁性流体軸受けは高速回転が可能で、摩
耗せず、長時間使用しても気密性が破られることがな
い。このため好ましくは、磁性流体封止を同時にシャフ
トと感光体間の軸受けとする。封止を破らずに、画像ヘ
ッドを外部に接続するために、好ましくはシャフトは中
空とし、中空のシャフトに画像ヘッドの信号線や電源線
を収容する。また例えばシャフトの中空部を、シャフト
の端部等で封止し、中空シャフトを介してのトナーや紙
粉の侵入を防止するのが好ましい。なおこの段落で示し
たものは、実施例の概要の説明であり、この発明の範囲
を限定するものではない。

【０００６】

【発明の作用】この発明では、感光体とシャフトとの間
を磁性流体で気密に封止し、トナーや紙粉の侵入を防止
する。次に画像ヘッドをシャフトに対して位置決めし、
シャフトを感光体に位置決めすれば、画像ヘッドを精密
に感光体に対し位置決めすることができる。磁性流体に
よる封止は摩耗がなく、長時間使用しても、あるいは感
光体を高速回転させても摩耗せず、長期に渡って感光体
と画像ヘッドとの気密封止を保つことができる。

【０００７】

【実施例】図１において、２は感光体ドラムで、例えば
ガラス等の透明基体にａ−Ｓｉ等の感光体膜を成膜した
ものとする。４は画像ヘッドで、ここではＬＥＤ画像ヘ
ッドとし、液晶シャッタアレイ画像ヘッド等の他の画像
ヘッドでも良い。６，８は、画像ヘッド４に結合した一
対のシャフトである。１０，１０は感光体ドラム２の両
端部で、シャフト６，８との間に設けた磁性流体軸受け
である。

【０００８】図２に、磁性流体軸受けの構造を示す。図
において、１２はプラスチック等のカバー、１４は永久
磁石で、例えば感光体ドラム２の内周に沿ってリング状
に配置し、１６，１８は鉄等の磁性金属を用いたヨーク
で、ドラム２の内周に沿ってリング状に形成する。２０
は磁性流体で、例えば潤滑油に鉄粉やＣｏ粉、Ｎｉ粉等
の磁性粉体の微粒子を分散させたものである。磁性粉体
の粒径は、例えば１μｍ〜０．００１μｍ程度とする。
永久磁石１４の周囲に鉄等のヨーク１６，１８を設けて
閉磁路を構成し、磁性流体２０をヨーク１６，１８の間
に保持する。

【０００９】磁性流体軸受け１０の配置は種々に変形す
ることができ、例えば図３の磁性流体軸受け３０のよう
に、感光体ドラム２と永久磁石１４の間に磁性流体２０
を配置しても良く、あるいは図４の磁性流体軸受け４０
のように、永久磁石１４の両側に磁性流体２０を配置し
ても良い。即ち磁性流体軸受け自体の構造は、任意であ
る。また磁性流体軸受け１０，３０，４０は、感光体ド
ラム２とシャフト６，８の間でなく、感光体ドラム２の
両端にはめ合わせたフランジとシャフト６，８との間に
設けても良い。しかしこの場合は、直接感光体ドラム２
に対し磁性流体軸受け１０，３０，４０で画像ヘッド４
を位置決めする場合に比べ、取り付け精度が低下する。

【００１０】磁性流体軸受け１０，３０，４０は、磁性
流体２０で荷重を支えるため摩耗せず、磁性流体２０の
密度が空気軸受けの場合の空気よりも大きいため、高荷
重を支えることができる。そこで磁性流体２０による封
止部をそのまま軸受けとして、感光体ドラム２の荷重の
支承や画像ヘッド４の位置決めに用いることが好まし
い。しかし図５，図６のように、別にボールベアリング
軸受けやスペーサーコロ等を設けて、これらのものを感
光体ドラム２の軸受けとすると共に、画像ヘッド４の位
置決めに用いても良い。図５において、５０はボールベ
アリング軸受けで、図６はボールベアリング軸受け５０
を感光体ドラム２の取り付けフランジ５２に結合した例
である。但し図６の変形例は、感光体ドラム２に対し直
接ボールベアリング軸受け５０を接触させる場合に比
べ、画像ヘッド４の位置決め精度が低下するので好まし
くはない。図５，図６の変形例では、磁性流体軸受け１
０，４０を気密封止にのみ用い、シャフト６，８の位置
決めによる画像ヘッド４の位置決めは、ボールベアリン
グ軸受け５０で行う。

【００１１】シャフト６，８と感光体ドラム２の間を磁
性流体軸受け１０等で気密に封止したので、画像ヘッド
４の信号線や電源線、アース線の取り出しが問題とな
る。そこで例えば図７のように、シャフト６，８を中空
として中空部５４を設け、ここに信号線等を結束してケ
ーブル５６として通し、シリコンゴム５８等で端部を封
止する。なお封止には、シリコンゴム５８の他に任意の
封止剤を用いることができ、また封止の位置はシャフト
６，８の端部に限らず任意である。シリコンゴム５８に
よる封止で、中空部５４を介してのトナーや紙粉の侵入
を防止する。

【００１２】図８に、画像ヘッド４の例を示す。図にお
いて、６０は画像ヘッドのハウジングで、シャフト６，
８と一体成型したものである。６２はセルフフォーカシ
ングレンズアレイ等のレンズアレイで、６４はＬＥＤア
レイ６６を搭載した基板、６８は基板６４の上下位置を
定めて搭載するための基準面で、例えば接着剤により基
板６４を固定する。７０はレンズアレイ６２の側面位置
を定めながらレンズアレイ６２を支承するための基準面
で、７２はレンズアレイ６２の底面を支えるための突起
である。突起７２の上面を面出しし、レンズアレイ６２
の底面位置を規定する。７４はステンレス等のカバーで
ある。

【００１３】図８の画像ヘッド４では、ハウジング６０
の基準面６８，７０を直角に配置するので、図のｙ方向
にもｚ方向にも反りが生じ難い。このため基板６４やレ
ンズアレイ６２の反りを防止するとともに、ハウジング
６０自体の剛性を高め変形を防止することができる。

【００１４】次にＬＥＤアレイ６６の搭載に当たって
は、基板６４に図示しない導電性接着剤を塗布して置
き、ダイマウンタでＬＥＤアレイ６６の上面位置（発光
面の高さ）が揃うように加圧して導電性接着剤の厚さを
定めて、固定する。このことによって、ＬＥＤアレイ６
６の上面高さを揃えることができる。

【００１５】実施例では、ハウジング６０とシャフト
６，８を一体成型したので、ハウジング６０に対して基
板６４やレンズアレイ６２を位置決めすれば、これらの
ものを直ちにシャフト６，８に対して位置決めできる。
しかし図８に示したように、これらを一体化したハウジ
ングの構造は複雑で、Ａｌ等の押し出し加工では一体成
型ができない。このためハウジング６０はエンジニアリ
ングプラスチック製とし、例えばポリフェニレンサルフ
ァイド（ＰＰＳ）やポリカーボネート（ＰＣ）等を用い
る。そしてエンジニアリングプラスチックを用いれば、
例えば射出成型でハウジング６０とシャフト６，８とを
安価に一体成型できる。ハウジング６０をエンジニアリ
ングプラスチック製とすると導電性が不足し、図示しな
い帯電器からのノイズに対するシールドや、紙粉やトナ
ー等の静電付着の防止が不完全となる。そこで好ましく
はハウジング６０の材質に、ステンレス粉末等の金属粉
末やグラファイト粒子、炭素繊維等の導電性粒子を混合
し、導電性を与える。なお図には示さなかったが、ハウ
ジング６０の両端の開口は、カバー７４を折り曲げる等
により密封しておくのが好ましい。

【００１６】レンズアレイ６２にガラスレンズのアレイ
を用いる場合、ＣＯ2等と水分との反応で生じた炭酸
で、レンズアレイ６２の表面が侵され曇りが生じるとの
問題がある。このような曇りは簡単に拭き取ることがで
きるが、画像ヘッド４を感光体ドラム２の内部に配置し
たため拭き取りは難しい。そこで図９のように、レンズ
アレイ６２の表面をエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の透
明樹脂７８で被覆し、防曇処理を行う。

【００１７】好ましくは図１０のように、個別のレンズ
７６毎に透明樹脂７８の厚さを替え、個別のレンズ７６
毎の焦点調整を行う。

【００１８】実施例の作用を説明する。磁性流体軸受け
１０等は、気密でトナーや紙粉等の侵入を防止できる。
次に磁性流体軸受け１０等は流体軸受けで摩耗せず、磁
性流体２０は永久磁石１４の磁力で軸受け１０等の内部
に閉じ込められる。更に高密度の磁性流体１０を用いる
ため正確にシャフト６，８と感光体ドラム２の内周との
間隔を保ち、高速回転時にも狂いが生じないとの特徴が
ある。このため長期間に渡ってシャフト６，８と感光体
ドラム２との位置関係を保ち、かつ汚れの侵入を防止で
きる。

【００１９】図８に示したように、ハウジング６０とシ
ャフト６，８を一体成型したので、レンズアレイ６２や
基板６４は自動的にシャフト６，８に対して位置決めさ
れる。ここでハウジング６０に対する基板６４の位置は
基準面６８で定め、レンズアレイ６２の位置は基準面７
０で定め、基板６４に対するＬＥＤアレイ６６の高さの
ばらつきはダイマウント時に導電性接着剤の厚さを変え
ることで吸収した。またハウジング６０には、図８のｙ
方向にもｚ方向にも反りが生じ難い形状のものを用い
た。この結果、シャフト６，８を感光体ドラム２に対し
て位置決めすれば、自動的にレンズアレイ６２やＬＥＤ
アレイ６６を感光体ドラム２の結像面に対し位置決めで
きることになる。

【００２０】これらのことにより、画像ヘッド４を感光
体ドラム２に対し正確に位置決めし、焦点精度を向上さ
せると共に、トナーや紙粉の侵入を防止し、印画品質を
向上させることができる。しかも磁性流体軸受け１０等
は摩耗しないので、長期間印画品質を保つことができ
る。

【００２１】これらの他に、ハウジング６０をエンジニ
アリングプラスチック製とすることにより、シャフト
６，８を一体成型した複雑な形状のものを安価に量産す
ることができ、また導電性微粒子を混合することにより
静電ノイズをシールドし、トナーや紙粉等の静電付着も
防止できる。また気密封止だけでは解決できない、ＣＯ
2によるレンズアレイ６２の曇りの発生も、透明樹脂７
８で被覆することにより解消できる。

【００２２】ここでは感光体ドラム２の内周に画像ヘッ
ドを配置したが、図１１に示すように、ＯＰＣフィルム
等の感光体８０の内部に画像ヘッドを配置しても良い。

【００２３】

【発明の効果】この発明では、感光体とシャフトとの間
を磁性流体で気密に封止し、トナーや紙粉の侵入を防止
する。この結果、画像ヘッドの清掃無しで、長時間駆動
することができる。次に画像ヘッドをシャフトに対して
位置決めし、シャフトを感光体に位置決めすれば、画像
ヘッドを精密に感光体に対し位置決めすることができ
る。このため画像形成装置の位置精度を向上させること
ができる。磁性流体による封止は摩耗がなく、長時間使
用しても、あるいは感光体を高速回転させても摩耗せ
ず、長期に渡って感光体と画像ヘッドとの気密封止を保
つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像形成装置の端面図

【図２】 実施例の画像形成装置での、磁性流体軸受
けの配置を示す要部端面図

【図３】 他の実施例での、磁性流体軸受けの配置を
示す要部端面図

【図４】 更に他の実施例での、磁性流体軸受けの配
置を示す要部端面図

【図５】 磁性流体をシャフトと感光体ドラム間の気
密封止のみに用いた、実施例の要部端面図

【図６】 磁性流体をシャフトと感光体ドラム間の気
密封止のみに用いた、他の実施例の要部端面図

【図７】 実施例での中空シャフトを示す部分断面図

【図８】 実施例での画像ヘッドの例を示す斜視図

【図９】 実施例でのガラスレンズアレイの防曇処理
を示す側面図

【図１０】 変形例でのガラスレンズアレイの防曇処理
を示す側面図

【図１１】 ＯＰＣ感光体への実施例の適用を示す斜視
図

【符号の説明】

２ 感光体ドラム ４ 画像ヘッド ６，８ シャフト １０，３０，４０ 磁性流体軸受け １４ 永久磁石 １６，１８ ヨーク ２０ 磁性流体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体の内部に画像ヘッドを配設し、
   光背面露光方式で該感光体を動作させるようにした画像
   形成装置において、 前記画像ヘッドの両端にシャフトを結合して、画像ヘッ
   ドをシャフトに固定し、かつ、該シャフトを感光体に対
   して位置決めすると共に、該シャフトと感光体ドラムと
   の間を磁性流体で気密封止したことを特徴とする、画像
   形成装置。