JP4821223B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、たとえばドラム状に構成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された露光手段によって露光して感光体上に静電潜像を形成する。そしてこの静電潜像を現像器でトナー現像してトナー像とし、このトナー像を記録紙に転写した後、定着することによって画像を得る。

近時、このような電子写真法を利用したカラーの画像形成装置が普及している。
電子写真法を利用したカラー画像形成装置には、タンデム方式や４サイクル方式等の方式があるが、一度の通紙でフルカラー画像を高速且つ高画質に形成することのできるタンデム方式が主流となっている。
タンデム方式のカラー画像形成装置は、例えば、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニットが並列に配置され、これら画像形成ユニットの各感光体ドラムに、中間転写体である中間転写ベルトが順次接触する経路で周回するように構成されている。そして、周回する中間転写ベルト上に、各画像形成ユニットによってイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー像を順次形成して、一旦、多重に一次転写した後、この中間転写ベルトから記録紙上に一括して二次転写し、この記録紙上のトナー像を定着してフルカラーの画像を形成する。

ところで、電子写真法を利用した画像形成装置における露光手段として、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状に配設して成るＬＥＤアレイによって、感光体をライン状に走査（主走査）するように構成されたＬＥＤプリントヘッド等の露光ヘッドがある。
ＬＥＤアレイは、所定数のＬＥＤがライン状に配設されて成るＬＥＤチップを、さらに複数直列または千鳥状等に並べて所定長さ（走査幅）に構成される。ＬＥＤは、機械的な駆動機構を必要とせず、また液晶素子のようにバックライトを必要としないことから、画像形成装置の小型化および省電力化を図ることができる。このようなＬＥＤプリントヘッドを、前述のタンデム方式のカラー画像形成装置に適用することも行われている。
このＬＥＤプリントヘッドのようなライン状の露光ヘッドを用いた画像形成装置では、高品位の画像形成を行うためには、露光ヘッドを感光体ドラムに対して高い精度で設置する必要がある。特許文献１には、感光体ドラム（像担持体）と露光ヘッド（露光系）とを高い精度で設置する構成が提案されている。これは、露光系と像担持体とを共通の支持部材に設けたものである。

特開平９−９５０１３号公報

ここで、一つの画像形成ユニットを単独で用いるモノクロの画像形成装置では、感光体ドラムに対して露光ヘッドを所定の間隔で平行に、所定の精度で配設すれば良い。
しかし、タンデム方式の画像形成装置のように、並設された複数の画像形成ユニットを共働させて一つの画像を形成するものでは、各画像形成ユニットの露光ヘッドのライン方向（主走査方向、以下これをＸ軸方向と言う）に、高い設置精度が要求される。

すなわち、各画像形成ユニットの露光ヘッドの、Ｘ軸方向の許容変位誤差は、記録用紙の移動領域である露光保証範囲に基づいて、全ての画像形成ユニットの他のデバイス（帯電器や現像器等）の許容変位誤差が複合して決まるため、極めて小さなものとなる。従って、設置の際の基準となるフレームに対するＸ軸方向の設置要求精度も、極めて高くなるのである。そして、その設置要求精度は、当然のことながら、露光保証範囲に対する露光ヘッドの走査幅の余裕が小さければ厳しく、露光保証範囲に対する露光ヘッドの走査幅の余裕が大きければ緩くなる。
一方、フレームに対する感光体ドラムの回転軸方向（Ｘ軸方向）の設置要求精度は、露光保証範囲に感光体が存在すれば良いため、特段厳しいものではない。
つまり、露光ヘッドは、感光体ドラムに対してではなく、その取り付け基準となるフレームに対してＸ軸方向に高い精度で設置する必要があるものである。

ところで、露光ヘッドとしてＬＥＤプリントヘッドを用いる画像形成装置において、ＬＥＤプリントヘッドの走査幅を必要最小限として、用いるＬＥＤチップの数を極力少なくし、コストの低減を図りたいという要求がある。
しかし、そうするとＬＥＤプリントヘッドの走査幅の露出保証範囲に対する余裕が小さくなり、前述のごとくＬＥＤプリントヘッドを高い精度で配置しなければならなくなる。その結果、構造の複雑化や組み立て工数の増大を招来し、却ってコストアップとなるという問題があった。
なお、前述の特許文献１に開示の構成では、個々の画像形成ユニットにおいて感光体ドラムに対して露光ヘッドを高い位置精度で配設することができる。しかし、各画像形成ユニット相互の設置関係から要求される露光ヘッドのフレームに対する位置精度を高めることはできないものである。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、コストアップを招来することなく複数の画像形成ユニットの露光ヘッドを高い精度で設置することができ、低コストに構成できる画像形成装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、感光体部材と、感光体部材をライン状に露光する露光手段と、を有する画像形成ユニットを、複数備える画像形成装置において、複数の画像形成ユニットの各露光手段は、複数の画像形成ユニットの配設域に露光手段による露光ライン方向であるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って設けられた共通のＸ軸方向位置決め部材によって、それぞれ位置決めされて設けられていることを特徴とする。

ここで、Ｘ軸方向位置決め部材は、Ｘ軸方向と直交する位置決め面を有し、各露光手段は、その露光ライン方向の端面で位置決め面に当接して、Ｘ軸方向に位置決めされて設けられていることを特徴とする。また、上記構成に加え、複数の画像形成ユニットの配設域に設けられたＹ軸方向位置決め部材を備え、複数の画像形成ユニットの露光手段は、共通のＹ軸方向位置決め部材によってそれぞれＹ軸方向に位置決めされて設けられていることを特徴とする。Ｙ軸方向位置決め部材は、たとえば、Ｘ軸方向位置決め部材に隣接して配設され、感光体部材は、Ｙ軸方向位置決め部材によってＹ軸方向に位置決めされて設けられていることを特徴とする。さらに、露光手段は、感光体部材によって感光体部材に対して離接するＺ軸方向に位置決めされていることを特徴とする。

また、本発明の他の画像形成装置は、感光体部材と、感光体部材をＸ軸方向にライン状に露光する露光ヘッドとを、それぞれ有する、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの四色に対応する４組の画像形成ユニットが、Ｘ軸方向と直行するＹ軸方向に並設されると共に、４組の画像形成ユニットの各露光ヘッドは、共通の位置決め手段によってＸ軸方向に位置決めされて設けられていることを特徴とする。
ここで、露光ヘッドは、たとえば、多数の発光素子が直線状に配置されて成る発光アレイを備えて構成されていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、複数の画像形成ユニットの露光ヘッドを、構造の複雑化や組み立て工数の増大を招来することなく高い精度で配設することができ、高精度の画像形成装置を低コストで構成することができる。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態が適用された画像形成装置の概略構成図である。図に示す画像形成装置１は、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。また、図２はその画像形成ユニット１０の拡大図である。

画像形成装置１は、電子写真方式によって各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１０(イエローの画像形成ユニット１０Ｙ，マゼンタの画像形成ユニット１０Ｍ，シアンの画像形成ユニット１０Ｃ，ブラックの画像形成ユニット１０Ｋ)と、各画像形成ユニット１０を廻る周回経路で各画像形成ユニット１０の図中上側に設けられた中間転写ベルト２０とを備えている。また、中間転写ベルト２０上のトナー像を記録用紙Ｐ上に転写する二次転写部４０と、二次転写部４０によって記録用紙Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするクリーニング装置５０と、記録用紙Ｐ上にトナー像を定着する定着装置６０とを備えている。また、用紙トレイ７１に収容された記録用紙Ｐを二次転写部４０に搬送すると共に、二次転写部４０から定着装置６０に搬送し、さらに定着装置６０による定着後の記録用紙Ｐを排出搬送する用紙搬送機構７０を備えている。

各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、現像器１４に収容するトナーの色を除いては全く同様な構成であり、図２に基づいて画像形成ユニット１０として説明し、各色で区別が必要な場合には、各符号の後にアルファベットを付して区別する。なお、以下の説明において、感光体ドラム１１の軸方向をＸ軸方向，このＸ軸方向と直交する記録用紙の移動方向と平行する方向をＹ軸方向，画像形成ユニット１０に対するＬＥＤプリントヘッド３０の離間距離方向をＺ軸方向とする。

画像形成ユニット１０は、図２中矢印Ａ方向に回転する感光体部材としての感光体ドラム１１の周囲に、その回転方向に沿って、感光体ドラム１１上を一様に帯電する帯電ロール１２と、画像情報に基づいて制御された照射光で感光体ドラム１１上を露光して静電潜像を書込む露光手段および露光ヘッドとしてのＬＥＤプリントヘッド３０と、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４と、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写ロール１５と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１６等の電子写真用デバイスが順次配設されている。なお、ＬＥＤプリントヘッド３０は感光体ドラム１１の下方に位置している。

感光体ドラム１１は、図１および図２には示さないが、画像形成装置１のフレーム１Ｆに軸受けを介して回転自在に支持されており、図示しない駆動モータによって回転駆動されるようになっている。各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの感光体ドラム１１の間隔（Ｙ軸方向の距離）は高い精度が必要であり、そのＹ軸方向の位置決め構造については後に詳述する。

帯電ロール１２は、導電性ゴムまたは導電性スポンジと導電性ゴムとが積層して構成されている。帯電ロール１２には電圧が供給され、感光体ドラム１１の表面を一定電圧で一様に帯電する。
ＬＥＤプリントヘッド３０は、図１および図２には詳細に示さないが、内部にＬＥＤアレイを備えており、そのＬＥＤアレイを感光体ドラム１１と平行として（すなわちＸ軸方向として）設けられている。そして、図示しない制御部に制御されて画像データに基づいた照射光を射出して、感光体ドラム１１の表面の感光体をその軸方向（Ｘ軸方向）に主走査し、この主走査と感光体ドラム１１の回転によるＹ軸方向の副走査とによって、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＫのＬＥＤプリントヘッド３０は、図１および図２には示さないが、感光体ドラム１１に対する位置（Ｚ軸方向の位置）を所定の精度として、また、画像形成装置１のフレーム１Ｆ（図３参照）に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に所定の精度で固定されている。その位置決め構造については後に詳述する。

現像器１４は、現像剤を貯蔵する現像ハウジング１４Ａ、現像剤を担持搬送する現像ロール１４Ｂを備えている。現像ロール１４Ｂは現像ハウジング１４Ａ内に貯蔵されたトナーを担持して、回転しながら感光体ドラム１１にトナーを供給し、静電潜像を可視像化したトナー像を形成する。なお、本実施の形態では、負極性に帯電するトナーが使用される。

一次転写ロール１５は、中間転写ベルト２０を挟んで感光体ドラム１１と対峙して位置している。導電性ゴムまたは導電性スポンジと導電性ゴムとを積層して構成されており、トナーの帯電極性と逆極性（すなわち本実施の形態では正極性）の電圧が印加されるようになっている。そして、その電位差によって感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する。

中間転写ベルト２０は、ポリイミド等の樹脂に導電剤としてのカーボンブラック等の導電剤を含有させた素材によって、厚さが例えば、０．１ｍｍで所定幅の無端ベルト状に形成されている。その体積抵抗率は、１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍに設定されている。
そして、駆動ロール２１と、中間転写ベルト２０に対して一定の張力を与えると共に経路を規定するテンションロール２２と、二次転写部４０のバックアップロール４２とに掛け回されて、これらのロールによって規定された経路で周回可能に設けられている。
駆動ロール２１は、図示しないモータに接続されており、このモータよって回転駆動され中間転写ベルト２０を周回駆動する。
中間転写ベルト２０の周回経路は、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ)と対応する下側では水平となっている。

二次転写部４０は、バックアップロール４２と、中間転写ベルト２０を挟んでこのバックアップロール４２と対峙する二次転写ロール４１とを備えている。二次転写ロール４１には、トナーの帯電極性と逆極性（正極性）の電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２０の担持したトナー像を記録用紙Ｐに転写する。
定着装置６０は、加熱されるヒートロール６１と、このヒートロール６１に対向して設けられたプレッシャロール６２とで構成されている。プレッシャロール６２は、加熱されたヒートロール６１に記録用紙Ｐを押圧して、加熱・加圧によって記録用紙Ｐ上にトナー像を固定する。

用紙搬送機構７０は、記録用紙Ｐを収容する用紙トレイ７１と、用紙トレイ７１に収容された記録用紙Ｐを取り出して搬送するピックアップロール７２と、その記録用紙Ｐを搬送するいくつかの搬送ロール７３を備えている。そして、ピックアップロール７２で用紙トレイ７１に収容された記録用紙Ｐを所定のタイミングで取り出し、搬送ロール７３によって二次転写部４０へ、また、二次転写部４０から定着装置６０へと搬送する。

そして、画像形成装置１は、下記のごとく作用して記録用紙Ｐ上に画像形成する。
すなわち、周回駆動（回動）される中間転写ベルト２０上に、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分のトナー像を、それぞれ順次転写(一次転写)する。そして、中間転写ベルト２０上に保持された重ね画像を、用紙搬送機構７０によって搬送される記録用紙Ｐに、二次転写部４０で一括転写(二次転写)する。その後、この記録用紙Ｐに二次転写された画像を定着装置６０で定着させて排紙する。一方、二次転写部４０で担持するトナー像を記録紙用Ｐに転写した後の中間転写ベルト２０の部位は、移動してクリーニング装置５０と対応する位置に至り、残存するトナーが除去される。

次に、本実施の形態の主要部位である感光体ドラム１１とＬＥＤプリントヘッド３０の位置決め構造を説明する。
図３は、図２のＢ−Ｂ矢視に相当し、画像形成装置のフレーム１Ｆへの感光体ドラム１１とＬＥＤプリントヘッド３０の位置決め構造を示す図、図４は図３のＣ−Ｃ断面図である。また、図５は図４から感光体ドラム１１を除いた平面図、図６（ａ）は図５の斜視図である。
フレーム１Ｆは、画像形成装置１のＹ軸方向に延設されたアウタフレーム２と、このアウタフレーム２の内側にスタッド２Ｓ（図５に示す）によって固定されたＹ軸方向位置決め部材としてのＹ軸方向位置決めフレーム３とを備えている。なお、このアウタフレーム２とＹ軸方向位置決めフレーム３とは、図３および図５には一方側しか示さないが、それぞれ画像形成装置１の前後両側（感光体ドラム１１の両軸端側）に配設されているものである。

アウタフレーム２は、所定幅の板状で、その板面を鉛直としてＹ軸方向に延設されて各画像形成ユニット１０の配設域全域に亘って設けられている。このアウタフレーム２の内側（装置中央側、図２中右側）の面には、Ｘ軸方向位置決め部材としての位置決め金具４が固定されている。位置決め金具４は、所定厚さの金属板をいわゆるハット状に屈曲して、ＬＥＤプリントヘッド３０の側端面３４が当接する位置決め面４Ａを有して形成され、その配設域は各画像形成ユニット１０の配設域全域に亘っている。なお、この位置決め金具４は、Ｘ軸方向の位置決めを行う一方のアウタフレーム２にのみ設けられているものである。

Ｙ軸方向位置決めフレーム３は、アウタフレーム２と同様な板状で、アウタフレーム２の内側に隣接して平行に各画像形成ユニット１０の配設域全域に亘って設けられている。このＹ軸方向位置決めフレーム３の、感光体ドラム１１の配設位置には、少なくとも上方に開放する支持切り欠き部３Ａが形成されている。この支持切り欠き部３Ａの下辺がＺ軸方向の位置を規定するＺ軸位置基準部３Ｚ、Ｙ軸方向の一方の（図中右側の）縦辺がＹ軸方向の位置を規定するＹ軸位置基準部３Ｙとなっている。また、その支持切り欠き部３Ａの図中右下の角部には、ヘッド用切り欠き部３Ｈが形成されている。その図中右側の縦辺がＹ軸方向の位置を規定するＹ軸位置基準部３ＨＹとなっている。
なお、これらアウタフレーム２とＹ軸方向位置決めフレーム３とは、記録紙搬送方向（Ｙ軸方向）に対して左右両側にそれぞれ設けられているものである。

感光体ドラム１１は、そのＹ軸方向とＺ軸方向がそれぞれＹ軸方向位置決めフレーム３によって位置決めされて設けられている。
すなわち、感光体ドラム１１には、側端に感光体ドラム１１を回転自在に支持する軸受け１１Ａが装着されている。その軸受け１１ＡがＹ軸方向位置決めフレーム３の支持切り欠き部３Ａに嵌合し、軸受け１１Ａの外周面（外輪の外面）が、Ｚ軸位置基準部３ＺとＹ軸位置基準部３Ｙに圧接されてそれぞれの方向に位置決めされている。尚、Ｚ軸位置基準部３ＺとＹ軸位置基準部３Ｙへの圧接は、図示しないスプリング等の押圧付勢手段によって行われている。

ＬＥＤプリントヘッド３０は、そのＸ軸方向はアウタフレーム２によって位置決めされ、Ｙ軸方向はＹ軸方向位置決めフレーム３によって位置決めされ、Ｚ軸方向は感光体ドラム１１によって位置決めされて設けられている。
ここで、ＬＥＤプリントヘッド３０は、内部にＬＥＤアレイを収容する素子収容部３１の両端に背の低い装着部３２が延設されて、全体として細長い角軸状の外観を呈している。前後両端の装着部３２には、位置決め突起３３が突設されている。

このようなＬＥＤプリントヘッド３０は、その側端の装着部３２が、Ｙ軸方向位置決めフレーム３のヘッド用切り欠き部３Ｈに移動自在に嵌合している。そして、その底面側から押圧スプリング５Ｚによって感光体ドラム１１に近接する側に押圧付勢されて、位置決め突起３３の先端が感光体ドラム１１の軸受け１１Ａの外面に当接し、これによってＺ軸方向の位置決めが成されている。また、押圧スプリング５Ｙによって押圧付勢されてＹ軸位置基準部３ＨＹに圧接され、これによってＹ軸方向の位置決めが成されている。

ＬＥＤプリントヘッド３０の側端面３４は、アウタフレーム２に固定された位置決め金具４の位置決め面４Ａに当接すると共に、他端側からの図示しない押圧固定手段による押圧によって圧接し、これによってＸ軸方向の位置決めが成されている。
ここで、位置決め金具４は、前述のごとく各画像形成ユニット１０の配設域全域に亘って設けられており、各画像形成ユニット１０のＬＥＤプリントヘッド３０は、同一且つ共通の位置決め金具４によって位置決めされているものである。これにより、極めて簡単な構成で、各画像形成ユニット１０のＬＥＤプリントヘッド３０の相互のＸ軸方向を極めて高い精度として装着固定することができる。従って、ＬＥＤプリントヘッド３０の走査幅の露光保証範囲に対する余裕を小さくすることが可能となり、高い装着精度を得るために構造の複雑化や組み立て工数の増大による製造コストの上昇を招来することもなく、コストの低減が可能となるものである。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、本発明をいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置に適用したものであるが、たとえば、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置や、モノクロの複写機等に適用しても良いことは言うまでもない。
また、露光手段はＬＥＤアレイを備えるＬＥＤプリントヘッドとして説明したが、これに限るものではなく、液晶シャッターリニアアレイを用いるプリントヘッドに適用しても良い。
さらに、ＬＥＤプリントヘッド３０のＸ軸方向の位置決めを行う位置決め金具４の形状は、ＬＥＤプリントヘッド３０のＸ軸方向を位置決めする位置決め面４Ａを備えれば、たとえば、図６（ｂ）に斜視図を示すようにいわゆるＺ曲げによって形成する等、適宜変更可能なものである。また、位置決め金具４は必ずしも必要なものではなく、アウタフレーム２にＬＥＤプリントヘッド３０の側端面を直接押し当てて位置決めするように構成しても良いものである。

本発明の実施の形態が適用された画像形成装置の概略構成図である。 画像形成ユニットの概略構成図である。 図２のＢ−Ｂ矢視に相当する図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図４から感光体ドラムを除いた平面図である。 （ａ）は図５の斜視図、（ｂ）は位置決め金具の形状が異なる構成例の斜視図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１Ｆ…フレーム、２…アウタフレーム、３…Ｙ軸方向位置決めフレーム（Ｙ軸方向位置決め部材）、４…位置決め金具（Ｘ軸方向位置決め部材）、４Ａ…位置決め面、１０(１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム（感光体部材）、３０…ＬＥＤプリントヘッド（露光手段，露光ヘッド）

Claims (4)

1. 感光体部材と、当該感光体部材をライン状に露光する露光手段と、を有する画像形成ユ
   ニットを、複数備える画像形成装置において、
   前記複数の画像形成ユニットの配設域に前記露光手段による露光ライン方向であるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って設けられ、各露光手段のＸ軸方向の位置決め基準としての共通の面を有するＸ軸方向位置決め部材と、
   前記複数の画像形成ユニットの配設域に板面が前記Ｙ軸方向に沿って設けられ、各露光手段のＹ軸方向の位置決め基準として各露光手段の位置に対応してそれぞれ設けられた辺を有する、単一の板状部材で構成されたＹ軸方向位置決め部材と、
   前記各露光手段を、前記Ｘ軸方向位置決め部材の前記共通の面に対して押圧するＸ軸方向の押圧手段と、
   前記各露光手段を、前記Ｙ軸方向位置決め部材の前記辺に対して押圧するＹ軸方向の押圧手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記Ｙ軸方向位置決め部材は、前記感光体部材に対して、前記Ｙ軸方向、及び前記Ｘ軸方向と当該Ｙ軸方向のそれぞれに直交する方向であるＺ軸方向の位置決めをする辺を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
3. 前記各露光手段は、前記Ｚ軸方向の位置決めをするための突起を備え、当該突起が前記感光体部材に向けて押圧されることにより、前記各露光手段の前記Ｚ軸方向の位置決めがなされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記露光手段は、多数の発光素子が直線状に配置されて成る発光アレイを備えて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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