JP3661292B2

JP3661292B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3661292B2
Application number: JP22383596A
Authority: JP
Inventors: 州太 ▲浜▼田; 宏行時松; 哲羽根田; 久喜永瀬; 正泰小野寺; 俊英三浦
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1069143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に帯電手段、像露光手段と現像手段を配置して画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多色のカラー画像を形成する方法としては、画像形成に必要な色と同数の像形成体、帯電手段、現像手段等を備え、それぞれの像形成体に形成した単色のトナー像を転写材に重ね合わせてカラー画像とするカラー画像形成装置や、像形成体を複数回回転して各色毎の帯電、像露光ならびに現像を繰り返してカラー画像を形成するカラー画像形成装置、或いは、同じく像形成体の一回転以内に各色毎の帯電、像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像を形成するカラー画像形成装置等が知られている。
【０００３】
しかし前記の各画像形成装置において、画像形成に必要な色と同数の像形成体、帯電手段、現像手段等を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を転写材に重ね合わせてカラー画像とするカラー画像形成装置は、複数の像形成体や転写材の搬送を要するため装置の容積が大型化する欠点があり、一方、像形成体を複数回回転して各色毎の帯電、像露光ならびに現像を繰り返してカラー画像を形成するカラー画像形成装置は、容積は小型化されるものの、形成される画像のサイズが感光体の表面積以下に限定されると云う制約がある。
【０００４】
その点、像形成体の一回転以内に各色毎の帯電、像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像を形成するカラー画像形成装置は、画像のサイズに制約がなく、しかも高速の画像形成を可能とする等の利点がある。
【０００５】
また、装置の小型化のため、露光素子として複数の発光素子、例えばＬＥＤをアレイ状に配設したものと、発光素子よりの発光光を結像する結像素子として光集束性光伝送体（商品名：セルフォックレンズ）とを使用した像露光手段が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の提案による装置では中心軸を併せて配置される像露光手段を支持する支持部材と像形成体とが高精度で位置決めされて維持される必要があるが、環境温度の上昇や像露光手段に設けられた露光素子の像露光光の光源としての発光素子、例えばＬＥＤの発熱により、円筒状の像形成体に用いられる基体や像露光手段を支持する支持部材が像形成体の中心軸の放射方向に熱膨張し、それぞれの直径が変化する。また、支持部材に取付けられ像露光手段に設けられる保持部材に保持される結像素子（セルフォックレンズ）の位置も、保持部材の熱膨張により変化し、それぞれの部材の熱膨張により、セルフォックレンズの焦点が焦点深度を外れてしまいピントずれが生じ、画像ボケが起こるという問題が生じる。
【０００７】
上記熱膨張によるセルフォックレンズのピントずれに関して本願発明者らが実験したところ、図１２に像露光手段の露光光学系を、また図１３にセルフォックレンズを用いた露光光学系のＭＴＦの変化を示すが、像露光手段の露光光学系の発光素子５１１とセルフォックレンズ５１２との距離ｂ、セルフォックレンズ５１２と像形成体５１０との距離ａの両方の距離が共に増加或いは減少する方向に熱膨張する場合には、セルフォックレンズ５１２による像形成体５１０上でのＭＴＦの変化は少なく、即ち焦点深度が深くピントずれが生じにくいが、何れか一方が増加し他方が減少するような場合には、セルフォックレンズ５１２による像形成体５１０上でのＭＴＦの変化が激しく、焦点深度が浅くピントずれが大きいことが確認された。
【０００８】
何れか一方が増加し他方が減少するような場合に比べ、両方の距離が共に増加或いは減少する場合は焦点深度が５〜１０倍程度深い。
【０００９】
本発明は上記問題点と現象とをとらえ、像露光手段に用いられる露光素子からの発熱による温度変化が生じても、結像素子のピントずれの生じにくい画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の発光素子をアレイ状に配設した露光素子と前記発光素子よりの発光光を結像する結像素子とを保持する保持部材を有する像露光手段を、前記像露光手段を支持する支持部材に設けて円筒状の像形成体の内側に配置し、前記像露光手段より前記像形成体に対し、前記像形成体の中心軸に垂直に像露光を行う画像形成装置において、前記支持部材の線膨張係数をα１１、前記保持部材の線膨張係数をα１２、前記像形成体の線膨張係数をα１３とするとき、α１３＜α１１、且つ、α１２＜α１１とすることを特徴とする画像形成装置によって達成される（第１の発明）。
【００１２】
また、上記目的は、複数の発光素子をアレイ状に配設した露光素子と前記発光素子よりの発光光を結像する結像素子とを保持する保持部材を有する像露光手段を、前記像露光手段を支持する支持部材に設けて円筒状の像形成体の外側に配置し、前記像露光手段より前記像形成体に対し、前記像形成体の中心軸に垂直に像露光を行う画像形成装置において、前記支持部材の線膨張係数をα２１、前記保持部材の線膨張係数をα２２、前記像形成体の線膨張係数をα２３とするとき、α２１＞α２３、且つ、α２２＞α２３とすることを特徴とする画像形成装置によって達成される（第２の発明）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本願の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】
実施形態１
本発明の画像形成装置の第１の実施形態の画像形成プロセス及び構成を図１〜図８により説明する。図１は、画像形成装置の第１の実施形態のカラー画像形成装置の断面構成図であり、図２は、図１の像露光手段の要部拡大断面図であり、図３は、図２の斜視図であり、図４は、第１の実施形態の像形成体と像露光手段との熱膨張の状態を示す図であり、図４（Ａ）は、像形成体の線膨張係数が像露光手段の支持部材の線膨張係数以上の場合を示す図であり、図４（Ｂ）は、像形成体の線膨張係数が像露光手段の支持部材の線膨張係数より小さい場合を示す図であり、図５は、像形成体の支持構造を示す正面図であり、図６は、像形成体の支持構造を示す断面図であり、図７は、中間転写ベルトの支持構造を示す正面図であり、図８は、中間転写ベルトの支持構造を示す側面図である。
【００１６】
図１ないし図４、及び図６によれば、円筒状の像形成体である感光体ドラム１０は、例えば、ガラス材や透光性アクリル樹脂の透光性部材によって形成される円筒状の透光性基体上に、透光性の導電層及び有機感光体層（ＯＰＣ）を該基体の外周に形成したものであり、導電層を接地された状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転される。
【００１７】
本実施形態では、像露光光に対し感光体ドラムの光導電体層は適切なコントラストを生成できる露光感度を有していればよい。従って、本実施形態における感光体ドラムのガラスや透光性樹脂を用いた基体の光透過率は、１００％である必要はなく、露光ビームの透過時にある程度の光が吸収されるような特性であっても構わない。透光性基体の素材としては、ガラス材の他にアクリル樹脂、特にメタクリル酸メチルエステルモノマーを用い重合したものが、透明性、強度、精度、表面性等において優れており好ましく用いられるが、その他一般光学部材などに使用されるフッ素、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの各種透光性樹脂が使用可能である。また、透光性基体は露光光に対し透光性を有していれば、着色していてもよい。これらの樹脂の屈折率はほぼ１．５である。
【００１８】
透光性樹脂による基体の製造方法としては遠心重合法で高精度の素筒をつくることができる。この製造法は、プラスチック材料モノマーを合成し、重合させるための触媒を添加した後、円筒状の型に注ぎ、側板にて密封して固定し、これを回転させると共に、適度に加熱することにより均一な重合を促進させる。重合終了後は冷却し、得られた透光性樹脂基体を型より取り出し、切断し、必要ならば仕上げ工程を経て画像形成装置の感光体ドラム用の基体が製造される（遠心重合法）。
【００１９】
遠心重合によって成型される透光性のプラスチックの基体の素材としては、上記のごとくメタクリル酸メチルエステルモノマーを用い重合したものが、透明性、強度、精度、表面性等において最も良いが、その他ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエステル或いはポリ塩化ビニル等、又はこれらの共重合体などが使用され得る。遠心重合法では真円度が成型に用いられる型で決まるので、高精度の基体を得ることができる。また、偏肉は重合時の回転ムラや粘度や重合時の加熱条件で変化する。
【００２０】
上記の製造方法によって造られたプラスチックの円筒状の透光性樹脂基体を用いることにより、肉厚が均一で、円筒状の基体の円筒度、真円度に優れ、ガラス材よりも製造が容易でコストが易い感光体ドラムが提供される。
【００２１】
次に、透光性導電層の成膜法としては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、各種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法を用いて、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、アルミナ、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ等からなる透光性を維持した薄膜が用いられる。また、好ましくは、浸漬塗工法やスプレー塗布法等を用いて上記透明の導電性（例えばＩＴＯ）の微粒子とバインダー樹脂とからなる導電性樹脂層等が用いられる。この場合、透光性を高めるためには、層を構成する微粒子を光散乱がほとんどないレイリー散乱（露光波長の１／１０以下の大きさの微粒子による散乱）領域の、５００オングストローム程度以下に制御することが好ましい。特に、主構成材料として、１次粒子径が４００オングストローム以下の導電性微粒子を用い、かつ、粒子半径の分布を±１００オングストローム以下に制御したものを好ましく用いることができる。
【００２２】
また、光導電体層としては、電荷発生層と電荷輸送層とからなる二層構成や単層構成の各種有機感光体層（ＯＰＣ）が使用可能である。
【００２３】
１１はコロナ放電用の帯電器としてのスコロトロン帯電器であり、感光体ドラム１０の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持されたグリッドと放電電極によるコロナ放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム１０に対し一様な電位を与える。
【００２４】
各色毎の像露光手段としての露光ユニット１２は、露光系として基板１２２上に感光体ドラム１０の軸と平行な主走査方向に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１２１をアレイ状に並べた線状の露光素子１２ａと、結像素子としての光集束性光伝送体（商品名、セルフォックレンズ）１２ｂとよりなり、セルフォックレンズ１２ｂが保持部材１２ｃに例えば図２及び図３に黒丸で示す接着剤により固定され、また、露光素子１２ａが例えば黒丸で示す接着剤により熱伝導性の良好な金属部材としての金属ケーシング１２ｄに固定され、更に露光素子１２ａとセルフォックレンズ１２ｂとが位置出しされた状態で、金属ケーシング１２ｄに保持部材１２ｃが例えば黒丸で示す接着剤により固定されて露光ユニット１２が構成される。
【００２５】
発光素子としてはその他、ＦＬ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、ＰＬ（プラズマ放電）等が用いられる。
【００２６】
各色毎の露光ユニット１２は楔状の貼付部材２１を用いて、予め治工具等により感光体ドラム１０との主走査方向及び感光体ドラム１０の回転方向の副走査方向とを位置出しされる状態に調整されて露光ユニット支持部材であり共通支持体としての、例えば取付部が正八角柱の支持部材２０に接着剤にて取付けられる。支持部材２０は各色毎の露光ユニット１２を保持した状態で、支持部材２０の中心軸を感光体ドラム１０の中心軸に合わせて感光体ドラム１０の内側に配置される。従って、感光体ドラム１０に対し露光ユニット１２による像露光が感光体ドラム１０の中心軸に垂直に行われる。
【００２７】
感光体ドラム１０としては外径６０〜１８０ｍｍのものが用いられ、支持部材２０としては差渡し径４０〜１６０ｍｍのものが用いられる。
【００２８】
感光体ドラム１０上の像露光光の結像位置と露光素子１２ａのＬＥＤ１２１との距離Ｄ１との中央位置にセルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ１−Ｃ１が設定される。
【００２９】
イメージスキャナにより読込まれたり、外部信号等により入力されて不図示の記憶部、例えばＲＡＭ内に記憶された各色の画像信号が装置本体の制御部を通して記憶部より順次読み出されて各色毎の露光ユニット１２にそれぞれ電気信号として入力され、ＬＥＤ１２１が、例えばパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）により発光される。この実施形態で使用される発光素子の発光波長は６００〜９００ｎｍの範囲のものである。
【００３０】
露光ユニット１２の発光素子としてのＬＥＤ１２１よりの発熱により、露光ユニット１２に設けられた金属ケーシング１２ｄ、保持部材１２ｃ、露光ユニット１２の支持部材２０及び像形成体としての感光体ドラム１０の基体等が熱膨張される。
【００３１】
支持部材２０の角柱の半径をＤ（ｍｍ）、線膨張係数をα１１、保持部材１２ｃの金属ケーシング１２ｄよりセルフォックレンズ１２ｂの取付位置までの高さをＬ（ｍｍ）、線膨張係数をα１２、感光体ドラム１０の基体の半径をＲ１（ｍｍ）、線膨張係数をα１３とするとき、ΔＴの温度上昇に対して、セルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ１−Ｃ１が、
（α１３×Ｒ１−α１１×Ｄ）／２＝α１２×Ｌ
であることが好ましく、
ΔＴ×（（α１３×Ｒ１−α１１×Ｄ）／２−α１２×Ｌ）≦±５０（μｍ）であることがピントずれ防止のために好ましい。即ち、中心位置からの変化を５０μｍ以内に押さえることが好ましい。
【００３６】
図４（Ｂ）に示すように、α１３＜α１１である場合、例えば、前述の如くに感光体ドラム１０の基体としてパイレックスガラス（線膨張係数３．０〜３．６×１０^-6℃^-1）や石英ガラス（線膨張係数０．４×１０^-6℃^-1）等のガラス材が用いられ、支持部材２０としてアルミ材（線膨張係数２３〜２９×１０^-6℃^-1）が用いられた場合、支持部材２０の熱膨張が感光体ドラム１０の熱膨張より大きく膨張され、感光体ドラム１０及び支持部材２０が矢印方向に点線で示す位置に熱膨張される。
【００３７】
支持部材２０の熱膨張により露光素子１２ａのＬＥＤ１２１の位置が同じく点線で示す位置に、また保持部材１２ｃに取付けられたＣ１−Ｃ１で示すセルフォックレンズ１２ｂの中心位置が支持部材の熱膨張分上乗せされてＣ３−Ｃ３位置に移動される。
【００３８】
保持部材１２ｃの高さＬは８〜１０ｍｍ程度であり、少なくともＬ≪Ｒ１であるので、感光体ドラム１０の熱膨張位置とＬＥＤ１２１の熱膨張位置間の距離Ｄ３の中央位置にセルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ３−Ｃ３が太線矢印方向にくるように、保持部材１２ｃが熱収縮されることが必要とされるが、収縮することは不可能であるので線膨張係数α１２がα１１より小さい部材を保持部材１２ｃとして用いることが好ましい（α１２＜α１１）。従って、保持部材１２ｃとしては線膨張係数が最も小さいインバ合金（３６％ニッケル合金、線膨張係数０〜１×１０^-6℃^-1）を用いることが特に好ましい。
【００３９】
上記により、像形成体や支持部材の熱膨張に対し、結像素子を保持する保持部材が、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を近づけるように熱膨張され、ピントずれが防止される。また、保持部材として線膨張係数が最も小さいインバ合金を用いることにより、結像素子を保持する保持部材の熱膨張が殆どなく、像形成体や支持部材の熱膨張に対し、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を最も近づけるように保持部材が熱膨張され、ピントずれが防止される。
【００４０】
上記の露光ユニット１２において、セルフォックレンズ１２ｂには線膨張係数０．４〜３．６×１０^-6℃^-1程度のガラス材が用いられ、ＬＥＤ１２１の基板１２２や金属ケーシング１２ｄは厚みが薄いので、熱膨張量としては極めて小さく、相互の部材の熱膨張に入れずに説明したが、セルフォックレンズ１２ｂの熱膨張分を加えてセルフォックレンズ１２ｂの中心位置が決まるようにしたものや、ＬＥＤ１２１の基板１２２、金属ケーシング１２ｄの熱膨張分を加えてＬＥＤ１２１の位置が決まるようにしたものも、本発明に含まれるものであり、また、保持部材１２ｃと金属ケーシング１２ｄとを一体としたものを保持部材として用い、保持部材の熱膨張としたものも本発明に含まれるものである。
【００４１】
殊に、図４（Ｂ）にて説明したように、α１３＜α１１である場合は、金属ケーシング１２ｄの素材も線膨張係数が最も小さいインバ合金を用いることが好ましい。これにより、結像素子を保持する保持部材の熱膨張が殆どなく、像形成体や支持部材の熱膨張に対し、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を最も近づけるように保持部材が熱膨張され、ピントずれが防止される。
【００４２】
図５に示すように、上記の各露光ユニット１２は何れも露光ユニット支持手段として設けた支持部材２０に取り付けられて前記感光体ドラム１０の基体内部に収容され、また、各露光ユニット１２に設けられたＬＥＤ１２１のリード線１２Ａが前面側の支持部材２０の孔２０Ｂ、各窓２０Ａから外部に引出される。
【００４３】
１３（Ｙ），１３（Ｍ），１３（Ｃ）及び１３（Ｋ）はイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の各現像剤を収容する現像手段としての現像器であり、それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って現像領域において感光体ドラム１０と同方向に回転する現像スリーブ１３０を備えている。
【００４４】
前記の各現像器は、前述したスコロトロン帯電器１１による帯電，露光ユニット１２による像露光によって形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイアス電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。
【００４５】
原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り装置において、撮像素子により読み取られた画像或いはコンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＫの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納される。
【００４６】
画像記録のスタートにより感光体駆動モータの始動により感光体ドラム１０を反時計方向へと回転し、同時にスコロトロン帯電器１１（Ｙ）の帯電作用により感光体ドラム１０に電位の付与が開始される。
【００４７】
感光体ドラム１０は電位を付与されたあと、前記の露光ユニット１２（Ｙ）において第１の色信号即ちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号による露光が開始されドラムの回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。
【００４８】
前記の潜像は現像器１３（Ｙ）により現像スリーブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光体ドラム１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００４９】
次いで感光体ドラム１０は前記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に更にスコロトロン帯電器１１（Ｍ）の帯電作用により電位を付与され、露光ユニット１２（Ｍ）の第２の色信号即ちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光が行われ、現像器１３（Ｍ）による非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わせて形成していく。
【００５０】
同様のプロセスによりスコロトロン帯電器１１（Ｃ）、露光ユニット１２（Ｃ）及び現像器１３（Ｃ）によって更に第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、またスコロトロン帯電器１１（Ｋ）、露光ユニット１２（Ｋ）及び現像器１３（Ｋ）によって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００５１】
これ等各露光ユニット１２による感光体ドラム１０の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述した露光波長に対し透明な基体を通して行われる。従って第２，第３及び第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、第１の色信号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。なお各現像器による現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ１３０に対し直流或いは更に交流を加えた現像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、透光性電導層を接地する感光体ドラム１０に対して非接触の反転現像が行われるようになっている。
【００５２】
かくして感光体ドラム１０の周面上に形成されたカラーのトナー像は一旦中間転写手段として設けた中間転写ベルト１４の周面に転写される。
【００５３】
中間転写ベルト１４は厚さ０．５〜２．０ｍｍの無端状のゴムベルトで、シリコンゴム或いはウレタンゴムの１０⁸〜１０¹²Ω・ｃｍの抵抗値をもつ半導電性基体と、ゴムの基体の外側にトナーフィルミング防止層として抵抗値１０¹⁰〜１０¹⁶Ω・ｃｍで、厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成とされる。この層も同様な半導電性が好ましい。ゴムベルト基体の代わりに厚さ０．１〜０．５ｍｍの半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等を使用することもできる。中間転写ベルト１４がローラ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ及び１４Ｄの間に張架され、ローラ１４Ｄに伝達される動力により感光体ドラム１０の周速度に同期して時計方向に循環して搬送される。
【００５４】
前記の中間転写ベルト１４はローラ１４Ａとローラ１４Ｂの間のベルト面を感光体ドラム１０の周面に接し、一方、ローラ１４Ｃの外周のベルト面を転写部材である転写ローラ１５に接していてそれぞれの接点においてトナー像の転写域を形成している。
【００５５】
感光体ドラム１０周面に付着した状態にあるカラートナー像は、先ず前記の中間転写ベルト１４との間の接点においてローラ１４Ｂへのトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次中間転写ベルト１４の周面側に転写される。即ちドラム上のカラートナー像は接地したローラ１４Ａの案内によりトナーを散らすことなく転写域へと搬送され、ローラ１４Ｂに対する１〜３ｋＶのバイアス電圧の印加によって中間転写ベルト１４側に効率良く転写される。
【００５６】
一方では給紙カセット（図示せず）の給紙ローラ１７の作動により転写材としての転写紙Ｐが搬出されてタイミングローラ１８に給送され、中間転写ベルト１４上のカラートナー像の搬送に同期して転写ローラ１５の転写域へと給紙される。
【００５７】
転写ローラ１５は前記中間転写ベルト１４の周速度に同期して反時計方向に回動されていて、給紙された転写紙Ｐは転写ローラ１５と前記の接地状態にあるローラ１４Ｃの間のニップ部の形成する転写域において中間転写ベルト１４上のカラートナー像に密着され転写ローラ１５への１〜３ｋＶのトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次カラートナー像は転写紙Ｐ上に転写される。
【００５８】
カラートナー像の転写を受けた転写紙Ｐは除電され、搬送板１９を介して定着装置９１に搬送され、熱ローラ９１Ａと圧着ローラ９１Ｂとの間に挟着搬送して加熱され、トナーを溶着して定着がなされたのち排紙ローラ９２を介して装置外部に排出される。
【００５９】
前述した感光体ドラム１０及び中間転写ベルト１４にはそれぞれクリーニング装置１００及び１４０が設置され、それぞれの備えるブレードが常時圧接されていて、残留した付着トナーの除去がなされて周面は常に清浄な状態に保たれている。
【００６０】
図５及び図６によれば、前記の支持部材２０は感光体ドラム１０の支持軸３０に固定された前後一対の部材により構成されていて、各露光ユニット１２は、それぞれの両端部が楔状の貼付部材２１を介し感光面に対する距離が所定の位置関係になるよう調節されて、接着により調節位置に固定されている。
【００６１】
一方感光体ドラム１０は両端部に備えるフランジ部材１０Ａ及び１０Ｂがそれぞれ軸受Ｂを介して前記の支持部材２０に回動自在に支持されていて、フランジ部材１０Ｂの備える歯車１０Ｇの駆動により固定状態にある支持軸３０を回転中心として回動される。
【００６２】
前記の支持軸３０を中心とし感光体ドラム１０ならびに各露光ユニット１２が同軸上にユニットとして一体化され、支持軸３０が該ユニットを支持した状態で、コの字状に形成して一体に接続された対称形の前後の各ドラムサポート板４０の間に軸受け支持されて画像形成ユニット３００が構成される。
【００６３】
前記のドラムサポート板４０は前後の接続部に、例えば鉄、アルミ等の金属部材を用いた吊り下げ手段としてのレール部材５０を設けていて、前記のレール部材５０を装置本体の備えるガイド部材６０に挿入し係合して吊り下げ状態にすることにより前記の支持軸３０は、従って感光体ドラム１０ならびに各露光ユニット１２はほぼ所定の設定位置に置かれる。
【００６４】
更に前記の支持軸３０は正規の位置まで挿入されると、前述した吊り下げ状態から後方のドラムサポート板４０より突出する軸端部３０Ｂが装置基板としての後側板７１の備える受座７２に嵌合し、前方のドラムサポート板４０より突出する軸端部３０Ａがドラム支持基板８０の備える受座８１に対しテーパー嵌合するネジ部材８２に支持されることにより、感光体ドラム１０を正規の設定位置に正確に規制して歯車１０Ｇを駆動側の歯車に噛合し、一方、各露光ユニット１２が更に軸端部３０Ｂの備える貫通ピンＰ１を前記の受座７２に形成した断面形状Ｖ字型の溝に係合されることにより、装置本体に対する所定の角度位置に正確に規制され固定状態となる。
【００６５】
しかる後、各露光ユニット１２に設けられたＬＥＤ１２１のリード線１２Ａが前面側の支持部材２０の孔２０Ｂ、各窓２０Ａからドラムサポート板４０の切欠部４０Ａを経て電源部へと接続される。なお、リード線１２Ａを通す各窓２０Ａはトナー等が内部に入らないようにシールされている。
【００６６】
前記のドラム支持基板８０は、上下の各基準穴Ｈ１が前方の装置基板としての前側板７０の備える一対の基準ピンＰ２に係合してその取付位置が決定された上で複数個所のネジ止メにより前側板７０に固定されるもので、更に複数の窓８０Ａを開口していて前述した棒状をなす各スコロトロン帯電器１１をドラム支持基板８０の外部より挿入して感光体ドラム１０に対して所定の間隔位置に設定すると共に電極を接続した状態でネジ止メにより固定し支持している。
【００６７】
従って前記のドラム支持基板８０は、各スコロトロン帯電器１１を前記の窓８０Ａを経て取り外した状態で前記のネジ部材８２を取り除くと複数個所のネジ止メを解除するのみにして前側板７０より分離される。
【００６８】
その状態から前記のドラムサポート板４０がガイド部材６０の案内によりレール部材５０をスライドして引出され、感光体ドラム１０ならびに各露光ユニット１２を一体化した画像形成ユニット３００が水平方向に移動し、装置基板としての前側板７０の像形成体開口部としての開口孔７０Ａより装置本体の外部へと取り出すことが可能となる。
【００６９】
前記のドラムサポート板４０によって支持された感光体ドラム１０の装置本体への着脱操作の開始に先立って、感光体ドラム１０の周辺に配置される中間転写ベルト１４ならびにブレードの各圧接作用が事前に解除されているクリーニング装置１００は、１〜１０ｍｍ程度退避状態とされており、また、感光体ドラム１０の周辺に配置される各現像器１３は、後述する感光体ドラム１０の引出し方向と同方向に現像器１３を引出し可能な３０〜５０ｍｍ程度の位置まで退避状態とされており、装着後再び圧接状態に後帰されるものとする。
【００７０】
図７及び図８によれば、前記の各ローラ１４Ａないし１４Ｄは前記の中間転写ベルト１４をテンションローラＴの付勢により張架した状態で、コの字状に形成して一体に接続された前後の各ベルトサポート板４５の間に軸受け支持されている。
【００７１】
前記のベルトサポート板４５は、更にコの字状に形成して一体に接続された非対称形の前後の各ベルト支持基板８５の間に前記のクリーニング装置１４０と共に挟持して一体とされている。
【００７２】
前記の前方のベルト支持基板８５は上下の立上り部８５Ａに吊り下げ手段としての基準穴Ｈ２を設け、一方後方のベルト支持基板８５は背面に同じく吊り下げ手段としての一対の基準ピンＰ４を備えていて、前記の基準穴Ｈ２を前方の前側板７０の備える基準ピンＰ３に、一方前記の基準ピンＰ４を後方の装置基板としての後側板７１に設けた基準穴Ｈ３に係合した上ネジ止メして固定することにより中間転写ベルト１４は所定の位置に設定され、感光体ドラム１０の周面に圧接して感光体ドラム１０から中間転写ベルト１４へのトナー像の転写を行う第１の転写域を構成し、更に前記の転写ローラ１５の圧接により中間転写ベルト１４から転写材に対するトナー像の転写を行う第２の転写域が構成される。
【００７３】
前記のベルト支持基板８５は前後側板７０，７１に対し、アキュライドレール（商品名）と呼ばれる２段階に伸縮可能の一対のガイドレール２００を介し装置本体の前面側に引き出し可能に支持されている。
【００７４】
ベルト支持基板８５は、左右の側部に設けたそれぞれ前後一対の案内板８６が前記のガイドレール２００の可動部２００Ａを上下方向に摺動可能に挟持していて、引き出し方向に対しては前記の可動部２００Ａを一体とするが、上下方向に対しては突当板８７が可動部２００Ａに突き当たる迄下降出来るように構成されている。
【００７５】
前記のベルト支持基板８５はネジ止メを解除した上で装置本体の全面側に僅かに引き出す操作により前述した各基準ピンと各基準穴の係合が解除されて僅かに下方へとさがり、従って前記の各突当板８７が前記の可動部２００Ａに乗った状態でガイドレール２００の伸長作動により前側板７０の像形成体開口部としての開口孔７０Ａより装置本体の前面に大きく引き出される。その結果中間転写ベルト１４は感光体ドラム１０の周面より退避して圧接を解除した状態で引き出され、再度の装着に当たってもガイドレール２００の伸長状態からの復帰と各基準ピンのテーパ部の案内により僅かに上方へと移動して感光体ドラム１０への圧接状態への復帰動作が自動的かつ確実に行われる。
【００７６】
従ってベルト支持基板８５の極めて簡単な着脱操作により感光体ドラム１０は中間転写ベルト１４に干渉することなく取り出しが可能な状態となり、更にベルト支持基板８５の引き出しにより搬送路に滞留したジャム紙の取り出し処理や中間転写ベルト１４の交換、点検等のメンテナンスも容易に行えることとなる。
【００７７】
なおベルト支持基板８５は装置本体からの引き出し操作に先立って中間転写ベルト１４を張架するローラ１４Ｃに対する前記の転写ローラの圧接作用を前もって解除され、所定の設定位置への復帰後再び圧接状態に置かれる。
【００７８】
実施形態２
本発明の画像形成装置の第２の実施形態について図９〜図１１を用いて説明する。図９は、画像形成装置の第２の実施形態のカラー画像形成装置の断面構成図であり、図１０は、図９の像露光手段の要部拡大断面図であり、図１１は、第２の実施形態の像形成体と像露光手段との熱膨張の状態を示す図であり、図１１（Ａ）は、像形成体の線膨張係数が像露光手段の支持部材の線膨張係数より大きい場合を示す図であり、図１１（Ｂ）は、像形成体の線膨張係数が像露光手段の支持部材の線膨張係数以下の場合を示す図である。
【００７９】
前記の第１の実施形態においては、像露光手段としての露光ユニット１２が像形成体としての感光体ドラム１０の内部に設けられるように説明したが、本実施形態においては、像形成体としての感光体ドラム１０の外部に像露光手段としての露光ユニット１２が設けられて像露光が行われるもので、図１にて説明した前記実施形態と同様な画像形成プロセスが行われる。前記第１の実施形態と同様の機能、形状を有する部材には同一の符号を付した。
【００８０】
像形成体である感光体ドラム１０ａは、例えば、円筒状の基体上に、ａ−Ｓｉ層或いは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を該基体の外周に形成したものであり、基体や導電層を接地された状態で図９の矢印で示す反時計方向に回転される。
【００８１】
各色毎の像露光手段としての露光ユニット１２は、露光系として基板１２２上に感光体ドラム１０ａの軸と平行な主走査方向に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１２１をアレイ状に並べた線状の露光素子１２ａと、結像素子としての光集束性光伝送体（商品名、セルフォックレンズ）１２ｂとよりなり、セルフォックレンズ１２ｂが保持部材１２ｃに例えば図１０に黒丸で示す接着剤により固定され、また、露光素子１２ａが例えば黒丸で示す接着剤により熱伝導性の良好な金属部材としての金属ケーシング１２ｄに固定され、更に露光素子１２ａとセルフォックレンズ１２ｂとが位置出しされた状態で、金属ケーシング１２ｄに保持部材１２ｃが例えば黒丸で示す接着剤により固定されて露光ユニット１２が構成される。
【００８２】
発光素子としてはその他、ＦＬ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、ＰＬ（プラズマ放電）等が用いられる。
【００８３】
各色毎の露光ユニット１２は楔状の貼付部材２１を用いて、予め治工具等により感光体ドラム１０ａとの主走査方向及び感光体ドラム１０ａの回転方向の副走査方向とを位置出しされる状態に調整されて共通支持体としての、円筒状の支持部材２０ａに接着剤にて取付けられる。支持部材２０ａは各色毎の露光ユニット１２を保持した状態で、支持部材２０ａの中心軸を感光体ドラム１０ａの中心軸に合わせて感光体ドラム１０ａの外側に配置される。従って、感光体ドラム１０ａに対し露光ユニット１２による像露光が感光体ドラム１０ａの中心軸に垂直に行われる。
【００８４】
感光体ドラム１０ａとしては外径６０〜１８０ｍｍのものが用いられ、支持部材２０ａとしては外径８０〜２００ｍｍのものが用いられる。
【００８５】
感光体ドラム１０ａ上の像露光光の結像位置と露光素子１２ａのＬＥＤ１２１との距離Ｄ１との中央位置にセルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ１−Ｃ１が設定される。
【００８６】
イメージスキャナにより読込まれたり、外部信号等により入力されて不図示の記憶部、例えばＲＡＭ内に記憶された各色の画像信号が装置本体の制御部を通して記憶部より順次読み出されて各色毎の露光ユニット１２にそれぞれ電気信号として入力され、ＬＥＤ１２１が、例えばパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）により発光される。この実施形態で使用される発光素子の発光波長は６００〜９００ｎｍの範囲のものである。
【００８７】
露光ユニット１２の発光素子としてのＬＥＤ１２１よりの発熱により、露光ユニット１２に設けられた金属ケーシング１２ｄ、保持部材１２ｃ、露光ユニット１２の支持部材２０ａ及び像形成体としての感光体ドラム１０ａの基体等が熱膨張される。
【００８８】
円筒状の支持部材２０ａの半径をＲ２（ｍｍ）、支持部材２０の角柱の半径をＲ２（ｍｍ）、線膨張係数をα１１、保持部材１２ｃの金属ケーシング１２ｄよりセルフォックレンズ１２ｂの取付位置までの高さをＬ（ｍｍ）、線膨張係数をα２１、感光体ドラム１０の基体の半径をＲ３（ｍｍ）、線膨張係数をα２３とするとき、ΔＴの温度上昇に対して、セルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ１−Ｃ１が、
（α２１×Ｒ２−α２３×Ｒ３）／２＝α２２×Ｌ
であることが好ましく、
ΔＴ×（（α２１×Ｒ２−α２３×Ｒ３）／２−α２２×Ｌ）≦±５０（μｍ）
であることがピントずれ防止のために好ましい。即ち、中心位置からの変化を５０μｍ以内に押さえることが好ましい。
【００８９】
図１１（Ａ）に示すように、α２１＞α２３である場合、例えば、支持部材２０としてアルミ材（線膨張係数２３〜２９×１０^-6℃^-1）が用いられ、感光体ドラム１０の基体として鉄材（線膨張係数１１．７〜１５×１０^-6℃^-1）が用いられた場合、支持部材２０の熱膨張が感光体ドラム１０の熱膨張より大きく膨張され、支持部材２０及び感光体ドラム１０が矢印方向に点線で示す位置に熱膨張される。
【００９０】
支持部材２０の熱膨張により露光素子１２ａのＬＥＤ１２１の位置が同じく点線で示す位置に、また保持部材１２ｃに取付けられたＣ１−Ｃ１で示すセルフォックレンズ１２ｂの中心位置が支持部材の熱膨張分に従ってＣ４−Ｃ４位置に移動される。
【００９１】
保持部材１２ｃの高さＬは８〜１０ｍｍ程度であり、少なくともＬ≪Ｒ３であるので、感光体ドラム１０の熱膨張位置とＬＥＤ１２１の熱膨張位置間の距離Ｄ４の中央位置にセルフォックレンズ１２ｂの中心位置Ｃ４−Ｃ４が太線矢印方向にくように、保持部材１２ｃの高さＬが熱膨張（熱膨張分がΔＴ×Ｌ×α２２）されるよう、線膨張係数α２２がα２３より大きい部材を保持部材１２ｃとして用いることが好ましい（α２２＞α２３）。
【００９２】
上記により、環境温度の上昇や像露光手段に設けられた露光素子の像露光光の光源としての発光素子の発熱による像形成体や像露光手段を支持する支持部材の熱膨張に対し、像形成体と支持部材との間に配置され結像素子を保持する保持部材が、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を設定するように熱膨張され、ピントずれが防止される。
【００９７】
上記の実施形態において、セルフォックレンズ１２ｂには線膨張係数０．４〜３．６×１０^-6℃^-1程度のガラス材が用いられ、ＬＥＤ１２１の基板１２２や金属ケーシング１２ｄは厚みが薄いので、熱膨張量としては極めて小さく、相互の部材の熱膨張に入れずに説明したが、セルフォックレンズ１２ｂの熱膨張分を加えてセルフォックレンズ１２ｂの中心位置が決まるようにしたものや、ＬＥＤ１２１の基板１２２、金属ケーシング１２ｄの熱膨張分を加えてＬＥＤ１２１の位置が決まるようにしたものも、本発明に含まれるものであり、また、保持部材１２ｃと金属ケーシング１２ｄとを一体としたものを保持部材として用い、保持部材の熱膨張としたものも本発明に含まれるものである。
【００９９】
上記第１及び第２の実施形態により、像露光手段に用いられる露光素子からの発熱による温度変化が生じても、発光素子と結像素子、結像素子と像形成体の両距離の熱膨張による差が小さく抑えられ、ピントずれが少なく、画像ボケが生じにくい画像形成装置が提供される。
【０１００】
また、上記の実施形態において、図１、図９において中間転写手段を用いず、像形成体から直接転写材に転写を行うことにより画像形成が行われる場合も、本発明に含まれることは勿論である。
【０１０１】
【発明の効果】
請求項１によれば、像形成体や支持部材の熱膨張に対し、結像素子を保持する保持部材が、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を近づけるように熱膨張され、ピントずれが防止される。
【０１０３】
請求項２によれば、結像素子を保持する保持部材の熱膨張が殆どなく、像形成体や支持部材の熱膨張に対し、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を最も近づけるように保持部材が熱膨張され、ピントずれが防止される。
【０１０４】
請求項３によれば、環境温度の上昇や像露光手段に設けられた露光素子の像露光光の光源としての発光素子の発熱による像形成体や像露光手段を支持する支持部材の熱膨張に対し、像形成体と支持部材との間に配置され結像素子を保持する保持部材が、像形成体と支持部材の中間位置に結像素子の中心を設定するように熱膨張され、ピントずれが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の第１の実施形態のカラー画像形成装置の断面構成図である。
【図２】図１の像露光手段の要部拡大断面図である。
【図３】図２の斜視図である。
【図４】第１の実施形態の像形成体と像露光手段との熱膨張の状態を示す図である。
【図５】像形成体の支持構造を示す正面図である。
【図６】像形成体の支持構造を示す断面図である。
【図７】中間転写ベルトの支持構造を示す正面図である。
【図８】中間転写ベルトの支持構造を示す側面図である。
【図９】画像形成装置の第２の実施形態のカラー画像形成装置の断面構成図である。
【図１０】図９の像露光手段の要部拡大断面図である。
【図１１】第２の実施形態の像形成体と像露光手段との熱膨張の状態を示す図である。
【図１２】像露光手段の露光光学系を示す図である。
【図１３】セルフォックレンズを用いた露光光学系のＭＴＦの変化を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ感光体ドラム
１１スコロトロン帯電器
１２露光ユニット
１２ａ露光素子
１２ｂセルフォックレンズ
１２ｃ保持部材
１２ｄ金属ケーシング
１３現像器
１４中間転写ベルト
２０，２０ａ支持部材
１２１ＬＥＤ
１２２基板

Claims

複数の発光素子をアレイ状に配設した露光素子と前記発光素子よりの発光光を結像する結像素子とを保持する保持部材を有する像露光手段を、前記像露光手段を支持する支持部材に設けて円筒状の像形成体の内側に配置し、前記像露光手段より前記像形成体に対し、前記像形成体の中心軸に垂直に像露光を行う画像形成装置において、
前記支持部材の線膨張係数をα１１、前記保持部材の線膨張係数をα１２、前記像形成体の線膨張係数をα１３とするとき、
α１３＜α１１、且つ、α１２＜α１１とすることを特徴とする画像形成装置。
前記保持部材は線膨張係数α１２が１×１０ ^-6 ℃ ^-1 以下であるインバ合金であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
複数の発光素子をアレイ状に配設した露光素子と前記発光素子よりの発光光を結像する結像素子とを保持する保持部材を有する像露光手段を、前記像露光手段を支持する支持部材に設けて円筒状の像形成体の外側に配置し、前記像露光手段より前記像形成体に対し、前記像形成体の中心軸に垂直に像露光を行う画像形成装置において、
前記支持部材の線膨張係数をα２１、前記保持部材の線膨張係数をα２２、前記像形成体の線膨張係数をα２３とするとき、
α２１＞α２３、且つ、α２２＞α２３とすることを特徴とする画像形成装置。