JPH0592616A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 副走査方向に画素露光光源を配列した固体走
査ヘッドを主走査移動させて感光ドラムの連続回転中に
能率よく、しかも感光ドラムの表面の湾曲の影響なし
に、画像形成できるようにする。 【構成】 露光手段として副走査方向に画素露光光源２
１が配列された固体走査ヘッド３と、この固体走査ヘッ
ド３の感光ドラム１の回転に対する追随移動を含む主走
査方向移動をガイドし、かつ前記追随移動に応じて固体
走査ヘッド３が常に感光ドラム１の中心に対面するよう
姿勢を規制するガイド手段３１と、固体走査ヘッド３を
ガイド手段３１に沿って往復移動させるヘッド駆動手段
４２、４４、４８、４９とを備えたものであることを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置、詳しくは
連続に回転駆動される感光ドラムと、この感光ドラム上
に固体走査手段により画像露光を行う露光手段とを備え
た画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置は、電子写真方式
を利用して、画像を形成するプリンタやファクシミリ装
置で知られている。

【０００３】固体走査手段は、発光ダイオードや液晶光
源・シャッタアレイ等の発光部材と、これらからの光を
感光ドラム上に結像させる結像素子とから構成されてい
る。

【０００４】そして従来、発光部材とこれに対応する結
像素子とを走査範囲の主走査方向全域に配列し、発光部
材のそれぞれを画像信号に応じてオン、オフすることに
より感光ドラム上を一ラインづつ主走査していき、感光
ドラムの回転による副走査移動とで、感光ドラム上に画
像信号に応じた静電潜像を形成するようにしている。

【０００５】この潜像は現像により顕像化され、この顕
像を転写材上に転写して定着を行い、画像形成装置を終
える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のように発
光部材とこれに対応する結像素子とを、走査範囲の主走
査方向全域に配列するのでは、発光部材と結像素子とが
多数必要であるし、各発光部材の動作制御部との結線構
造も著しく複雑になるので高価なものとなる。

【０００７】これを解消するのに固体走査部材を主走査
移動させることにより小型化し、コストの低減を図るこ
とが考えられる。

【０００８】しかしこれでは、主走査中感光ドラムの回
転を停止する必要があり、画像形成が間欠動作でしか行
えないので、均一な画像形成がなされない。

【０００９】そこで本発明は、固体走査部材を感光ドラ
ムの回転に追随させながら主走査移動させることによ
り、感光ドラムを連続回転させながら、しかも感光ドラ
ムの表面の湾曲の影響なしに正常な画像を形成できる画
像形成装置を提供することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するために、連続に回転駆動される感光ドラム
と、この感光ドラム上に固体走査手段により画像露光を
行う露光手段とを備えた画像形成装置において、露光手
段は副走査方向に画素露光光源が配列された固体走査ヘ
ッドと、この固体走査ヘッドの感光ドラムの回転に対す
る追随移動を含む主走査方向をガイドし、かつ前記追随
移動に応じて固体走査ヘッドが常時感光ドラムの中心に
対面するよう姿勢を規制するガイド手段と、固体走査ヘ
ッドをガイド手段に沿って主走査方向に往復移動させる
ヘッド駆動手段とを備えたものであることを主たる特徴
とするものである。

【００１１】また、ヘッド駆動手段は一方向に定速回転
するモータと、このモータの動力によって一方向に回転
駆動される２本のプーリー間に掛回されたエンドレスベ
ルトと、一端を該エンドレスベルト外周の１点に回転自
在に固定し他端をスプリングに固定してこの方向に付勢
するとともに一部をガイド手段に案内される固定走査ヘ
ッドに固定したワイヤとにより構成され、該モータ、エ
ンドレスベルトの回転運動に伴い往時には該スプリング
の力に抗してモータの巻上力によって、復時にはスプリ
ングの復元力によって各々固定走査ヘッドを連続的に往
復移動させる構成としたものである。

【００１２】さらに、回転駆動される感光ドラムと、こ
の感光ドラム上に固体走査ヘッドにより画像露光を行う
露光手段を備えた画像形成装置において、該露光手段は
副走査方向に画素光源が多数配列された固体走査ヘッド
と、この固体走査ヘッドをガイド手段に沿って感光ドラ
ムの主走査方向に往復移動させるヘッド駆動手段とを備
え、かつ該固体走査ヘッドは複数のＬＥＤアレイチップ
を副走査方向に各々が感光ドラムの中心に面するよう互
いに所定の角度で傾けて配線基板上に一体化した光源
と、これらの光源からの光を感光ドラム上に結像する結
像レンズとにより構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】本発明の主たる特徴の上記構成によれば、固体
走査ヘッドはガイド手段による案内で、感光ドラムの回
転に追随しながら主走査方向に移動する動きが可能とな
り、ヘッド駆動手段によって固体走査ヘッドが繰り返し
往復移動されるときの往動時に、副走査方向に配列され
た画素露光光源分の幅の画像を、連続回転中の感光ドラ
ム表面の軸線方向一直線上に形成することができる。

【００１４】また固体走査ヘッドは前記主走査移動中、
感光ドラムの回転に追随しながら常時感光ドラムの中心
に対面するようにガイド手段によって規制されるので、
固定走査ヘッドの位置によって大きな焦点ずれを起こし
たり、露光幅にバラツキが生じたりするようなことを防
止することができる。

【００１５】またヘッド駆動手段に一方向に回転するモ
ータとエンドレスベルトを用い、このエンドレスベルト
に一端を連結、他端をスプリングで引張ったワイヤの往
復動によって固定走査ヘッドを往復動作させる構成とし
ているため、感光ドラムを回転させるモータとヘッド駆
動用のモータを共用することが可能となり安価な駆動機
構が実現できる。またモータにヘッド駆動専用のモータ
を用いた場合でもモータを高頻度で正転・反転を繰り返
す必要がないので安価なモータで効率良く駆動ができ
る。

【００１６】さらに固体走査ヘッドを複数のＬＥＤアレ
イチップとこれらの光を感光ドラム上に結像する結像レ
ンズとにより構成し、かつ複数のＬＥＤアレイチップを
副走査方向に各々が感光ドラムの中心に対面するよう互
いに傾けて配線基板上に配置一体化しているため副走査
方向の発光画素数を増大しても平面上の光源を感光ドラ
ムの曲面上に結像することによる焦点ずれを最小限にお
さえることができるため全域に亘ってシャープな画像を
得ることが出来る。

【００１７】

【実施例】以下図１〜図４に示す本発明の第１の実施例
について説明する。

【００１８】図１は本発明が適用された画像形成装置の
概略構成を示している。

【００１９】図に示すように感光ドラム１のまわりに帯
電チャージャ２、画像露光用の固体走査ヘッド３、現像
器４、転写チャージャ５、クリーニングブレード６、イ
レーサランプ７が感光ドラム１の回転方向に沿って順次
配列されている。

【００２０】感光ドラム１は、クリーニングブレード６
によって残留トナーを除去され、またイレーサランプ７
によって残留電荷を除去された後の表面に帯電チャージ
ャ２によって一様に帯電される。

【００２１】感光ドラム１の一様に帯電された表面には
固体走査ヘッド３によって画像露光を受け、固体走査ヘ
ッド３に与えられる画像信号に対応した静電潜像を形成
する。

【００２２】この感光ドラム１上の静電潜像は、現像器
４によってトナー現像されて顕像化する。

【００２３】この顕像は転写チャージャ５の位置に至っ
たとき、転写チャージャ５と感光ドラム１との間に送ら
れてくる転写シート１１に転写チャージャ５によって転
写される。

【００２４】転写後の転写シート１１は定着ローラ１２
に送り込まれ、ここで定着処理を受けた後排出される。

【００２５】これによって画像形成したシートが得られ
る。

【００２６】固体走査ヘッド３は、図３、図４に示すよ
うに、発光ダイオードアレイチップ（以下ＬＥＤアレイ
チップと云う）２１とこのＬＥＤアレイチップ２１から
の光を感光ドラム１上に結像させるロッドレンズアレイ
２２とによって副走査方向に必要な複数画素分、例えば
６４ビット分の画像露光光源を形成している。これらの
具体的な組合せは特に問わない。 これによって固体走
査ヘッド３は、ＬＥＤアレイチップ２１の各画素に対応
するＬＥＤが画像信号に応じて発光させられる副走査
と、固体走査ヘッド３が感光ドラム１の軸線方向に対応
する主走査方向の移動とによって、感光ドラム１上に前
記副走査分の幅の帯状画像を形成することができる。

【００２７】本実施例では特に、この画像形成を感光ド
ラム１の連続回転中に繰り返し行い、連続画像や一定間
隔を置いた画像を形成できるようにしてある。このため
に固体走査ヘッド３を特別なガイド３１によって安定す
るようにしている。

【００２８】このガイド３１は図２、図３に示すように
互いに平行な２本のガイド棒３１ａ、３１ｂで構成さ
れ、一方のガイド棒３１ａは固体走査ヘッド３のスライ
ド孔３ａに、他方のガイド棒３１ｂは固体走査ヘッド３
のスライド溝３ｂにそれぞれ嵌め合わされ、固体走査ヘ
ッド３を主走査方向に移動可能なように支持する。さら
にガイド棒３１ａ、３１ｂは固体走査ヘッド３の主走査
方向移動に伴い固体走査ヘッド３を感光ドラム１の回転
による表面の移動に追随させるために傾斜姿勢に設けら
れると共に、この間固体走査ヘッド３が感光ドラム１の
表面から常時一定の間隔を保ち、かつ、感光ドラム１の
中心に面する姿勢を保たせるように、感光ドラム１の軸
心と同軸の円筒面に接する湾曲とガイド棒３１ａ、３１
ｂの間に捩れの関係が与えられている。

【００２９】図２に示すαはガイド棒３１ａ、３１ｂの
傾斜角、βはガイド棒３１ａ、３１ｂの両端における端
部どうしの並び方向を比較して見た最大捩れ角をそれぞ
れ示している。なお、ガイド棒３１ａ、３１ｂの湾曲は
図示していないが走査幅の中間点でこのガイド棒３１
ａ、３１ｂを本体側から支持し近似的に湾曲を与えるこ
とも可能である。

【００３０】固体走査ヘッド３はこれにピン４１にて途
中を連結した駆動ワイヤ４２によって往復移動されるよ
うにしてある。この駆動ワイヤ４２は一端が巻取ドラム
４３に図示しないぜんまいばねの付勢によって巻取ら
れ、他端が無端ベルト４４の一部にピン４５によって止
着されている。また駆動ワイヤ４２はピン４５への止着
部とピン４１による固体走査ヘッド３への連結部との間
が中間プーリ３３によって折り返されている。

【００３１】無端ベルト４４は一対のプーリ４６、４７
によって張設され、内周にはプーリ４６、４７と噛合う
歯４４ａを持ったタイミングベルトである。

【００３２】この無端ベルト４４は感光ドラム１と共に
メインモータ４８によってギヤ列４９を介し所定の速度
比にて同期駆動されるが、前記したタイミングベルトで
あることによって感光ドラム１との同期ズレが解消され
る。

【００３３】もっとも無端ベルト４４への伝動ギヤ列中
にはクラッチ５１が設けられ、感光ドラム１はメインモ
ータ４８のオン、オフに同期して回転、停止されるのに
対し、無端ベルト４４はメインモータ４８がオン状態に
あるときの、クラッチ５１のオン、オフによって駆動、
停止が制御されるようにしている。

【００３４】これによってメインモータ４８の回転中、
適宜なタイミングで無端ベルト４４を駆動し、固体走査
ヘッド３を往復移動させられるようにしている。

【００３５】この固体走査ヘッド３の往復移動について
説明する。無端ベルト４４が駆動されると、無端ベルト
４４上のピン４５は無端ベルト４４に伴って巡回移動さ
れる。

【００３６】このときピン４５は中間プーリ３３に対し
近接したり離隔したりする動きを繰り返し、中間プーリ
３３に近づくときは駆動索条４２に対する引っ張りを緩
めていくので、駆動ワイヤ４２はぜんまいばねの力によ
り巻取ドラム４３に巻き取られていく。

【００３７】またピン４５が中間プーリ３３から離隔し
ていくときは、駆動索条ワイヤ４２に対する引っ張りを
増大していくので、駆動ワイヤ４２は巻取ドラム４３か
ら繰り出されていく。

【００３８】この結果駆動ワイヤ４２は無端ベルト４４
が駆動される間、巻取ドラム４３に巻取られたり繰り出
されたりすることが交互に繰り返され、駆動ワイヤ４２
上のピン４１による固体走査ヘッド３との連結点がガイ
ド棒３１ａ、３１ｂと平行な方向に往復移動され、この
動きに固体走査ヘッド３を同動させ、固体走査ヘッド３
を往復移動させる。

【００３９】この固体走査ヘッド３の往復移動は前記ガ
イド棒３１ａ、３１ｂによって案内されるので、平面的
には図４に示す仮想線位置と実線位置との間で、感光ド
ラム１の軸線に対し角αだけ傾斜した方向に往復移動さ
れ、往動時に画像露光を行う。

【００４０】図４においてＭＺは主走査帯域、ｂは固体
走査ヘッド３の副走査域によって規定される主走査幅、
ｄは１つの主走査帯域ＭＺ分の主走査が行われる間の感
光ドラム１表面の移動量をそれぞれ示している。また図
２においてｘは１つの主走査帯域につき主走査している
間の無端ベルト４４の移動距離であり、ｙは主走査終了
点Ｐに達した固体走査ヘッド３を主走査開始点Ｑに戻す
までの間の無端ベルト４４の移動距離である。

【００４１】そして前記主走査方向の傾き角αは、ｄ：
ｂ−ｄ＝ｘ：ｙを満足するように設定してある。

【００４２】これによって主走査終了点Ｐに達した固体
走査ヘッド３が、主走査開始点Ｑに戻った時点で、先に
画像形成された主走査帯域ＭＺに継続して次の主走査帯
域ＭＺの画像形成を行える位置にあるようにすることが
できる。

【００４３】以上によって副走査方向に連続した画像を
形成することができる。

【００４４】もっとも文字のみのプリンタであれば先の
主走査帯域と次の主走査帯域との間に間隔を置いた状態
での画像形成を行うこともできる。

【００４５】図５は本発明の第２の実施例を示し、２個
のＬＥＤアレイチップ２１を配線基板６５上で一体化
し、各々に対応してロッドレンズアレイ２２を配置して
これらをハウジング６３により一体化した構成としてい
る。２個のＬＥＤアレイチップ２１は各々３２ビットの
画素光源から成り、配線基板６５上には各々同一平面上
ではなく一定の角度をつけて固定し、各々の発光面が感
光ドラム１の中心に対面するよう配置している。

【００４６】なお、これら２個のＬＥＤアレイチップ２
１の画素は結像した感光ドラム１上で等間隔に並ぶよう
配置されていることはいうまでもない。このような構成
にすることによって平面であるＬＥＤアレイチップ２１
の結像位置が曲面である感光ドラム１の表面からの大き
くずれて許容できる焦点深度の範囲を越えて画ボケが発
生するのを防止することができるものである。

【００４７】したがって主走査幅ｂを増大して連続画像
の形成速度を高速化し、また１回の主走査にて画像形成
できる文字や図形の大きさを増大するのに有利である。

【００４８】なおＬＥＤアレイチップ２１の画素数は３
２ビットに限定されるものではなく、感光ドラム１の外
形の大きさや記録の速度、チップの価格等によって適宜
決定してやればよい。

【００４９】また前記実施例では、固体走査ヘッド３に
発光ダイオード２１とロッドレンズアレイ２２との組合
せ体を用いたが、これに代えて液晶を利用した光源・シ
ャッタアレイとロッドレンズアレイとの組合せ体やその
他適当な固体走査部材を採用することができる。

【００５０】また固体走査ヘッド３のガイド構造や往復
駆動機構も前記実施例に限定されるものではなく、固体
走査ヘッド３を駆動するモータも、反転可能な固体走査
ヘッド３の送り専用のモータを用いるなど、既に知られ
る種々の機構を採用することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の主たる特徴によれば、固体走査
ヘッドがガイド手段による案内で、感光ドラムの回転に
追随しながら主走査方向に移動するようにされ、ヘッド
駆動手段によって固体走査ヘッドが繰り返し往復移動さ
れるときの往動時に、副走査方向に配列された画素露光
光源分の幅の画像を、連続回転中の感光ドラム表面の軸
線方向一直線上に形成することができるので、感光ドラ
ムを停止させないで能率よく画像を形成できる。

【００５２】また固体走査ヘッドは前記主走査移動中、
感光ドラムの回転に追随しながら常時感光ドラムの中心
に対面するようにガイド手段によって規制されるので走
査位置によって大きな焦点ずれを起こしたり、露光幅に
バラツキが生じたりするようなことを防止でき、画質の
低下を回避することができる。

【００５３】さらに固体走査ヘッドの各回の往動時に形
成する画像は感光ドラム上で円周方向、つまり副走査方
向に所定のピッチづつ位置ズレしていくが、このピッチ
と固体走査ヘッドが持っている画素露光光源の副走査方
向の配列範囲との関係によって連続画像を形成するよう
にできるし、所定の間隔を置いて形成するようにもでき
るので、種々の画像形成に対応できる。

【００５４】またヘッド駆動手段に一方向に回転するモ
ータとエンドレスベルトを用い、このエンドレスベルト
に一端を連結、他端をスプリングで引張ったワイヤの往
復動によって固定走査ヘッドを往復動作させる構成とし
ているため、感光ドラムを回転させるモータとヘッド駆
動用のモータを共用することが可能となり安価な駆動機
構が実現できる。またモータにヘッド駆動専用のモータ
を用いた場合でもモータを高頻度で正転・反転を繰り返
す必要がないので安価なモータで効率良く駆動ができ
る。

【００５５】さらに固体走査ヘッドを複数のＬＥＤアレ
イチップとこれらの光を感光ドラム上に結像する結像レ
ンズとにより構成し、かつ複数のＬＥＤアレイチップを
副走査方向に各々が感光ドラムの中心に対面するよう互
いに傾けて配線基板上に配置一体化しているため副走査
方向の発光画素数を増大しても平面上の光源を感光ドラ
ムの曲面上に結像することによる焦点ずれを最小限にお
さえることができるため全域に亘ってシャープな画像を
得ることが出来る。

【００５６】従って１回の主走査での画像形成幅を増大
して連続画像の形成速度を高速化し、また１回の主走査
にて画像形成できる文字や図形等の大きさを増大するの
に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された第１の実施例としての画像
形成装置を示す主要構成図である。

【図２】感光ドラムおよび固体走査ヘッドの駆動機構を
示す斜視図である。

【図３】固体走査ヘッドの断面図である。

【図４】固体走査ヘッドによる画像形成状態を示す展開
図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す固体走査ヘッドの
断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ３ 固体走査ヘッド ３ａ スライド孔 ３ｂ スライド溝 ２１ ＬＥＤアレイチップ ２２ ロッドレンズアレイ ３１ ガイド ３１ａ、３１ｂ ガイド棒 ４１ ピン ４２ 駆動索条 ４４ 無端ベルト ４５ ピン ４８ メインモータ ４９ ギヤ列 ５１ クラッチ ６１、６２ 組合せ体 ６３ ハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０５ 7251−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続に回転駆動される感光ドラムと、こ
   の感光ドラム上に固体走査手段により画像露光を行う露
   光手段とを備えた画像形成装置において、 露光手段は副走査方向に画素露光光源が配列された固体
   走査ヘッドと、この固体走査ヘッドの感光ドラムの回転
   に対する追随移動を含む主走査方向をガイドし、かつ前
   記追随移動に応じて固体走査ヘッドが常時感光ドラムの
   中心に対面するよう姿勢を規制するガイド手段と、固体
   走査ヘッドをガイド手段に沿って主走査方向に往復移動
   させるヘッド駆動手段とを備えたものであることを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 ヘッド駆動手段は一方向に定速回転する
   モータと、このモータの動力によって一方向に回転駆動
   される２本のプーリー間に掛回されたエンドレスベルト
   と、一端を該エンドレスベルト外周の１点に回転自在に
   固定し他端をスプリングに固定してこの方向に付勢する
   とともに一部をガイド手段に案内される固定走査ヘッド
   に固定したワイヤとにより構成され、該モータ、エンド
   レスベルトの回転運動に伴い往時には該スプリングの力
   に抗してモータの巻上力によって、復時にはスプリング
   の復元力によって各々固定走査ヘッドを連続的に往復移
   動させることを特徴とした請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 回転駆動される感光ドラムと、この感光
   ドラム上に固体走査ヘッドにより画像露光を行う露光手
   段を備えた画像形成装置において、該露光手段は副走査
   方向に画素光源が多数配列された固体走査ヘッドと、こ
   の固体走査ヘッドをガイド手段に沿って感光ドラムの主
   走査方向に往復移動させるヘッド駆動手段とを備え、 かつ該固体走査ヘッドは複数のＬＥＤアレイチップを副
   走査方向に各々が感光ドラムの中心に面するよう互いに
   所定の角度で傾けて配線基板上に一体化した光源と、こ
   れらの光源からの光を感光ドラム上に結像する結像レン
   ズとにより構成されていることを特徴とする画像形成装
   置。