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発明の名称 ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−76021(P2007−76021A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−263274(P2005−263274)
出願日 平成17年9月12日(2005.9.12)
代理人 【識別番号】100109748
【弁理士】
【氏名又は名称】飯高 勉
発明者 井上 望 / 辻野 浄士
要約 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
ガラス基板62には、複数の有機EL素子を実装し、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。有機EL素子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。
特許請求の範囲
【請求項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、複数の有機EL素子がライン状に配置された基板と、前記各有機EL素子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、前記有機EL素子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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項4】
前記有機EL素子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。
【請求項5】
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4のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項6】
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4のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項7】
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6のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項8】
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7のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項9】
前記基板はガラス基板であることを特徴とする、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。
【請求項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、前記有機EL素子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。
【請求項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。
【請求項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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
【特許文献1】特開平04−166824号公報
【特許文献2】特開平10−73980号公報
【特許文献3】特開平10−16294号公報
【特許文献4】特開2002−337392公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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構成とした、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。
【課題を解決するための手段】
【0016】
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、複数の有機EL素子がライン状に配置された基板と、前記各有機EL素子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、前記有機EL素子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。有機EL素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの制御系を簡略化できる。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
また、本発明のラインヘッドは、前記有機EL素子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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
また、本発明のラインヘッドは、前記基板はガラス基板であることを特徴とする。この構成によれば、発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。
【0025】
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、前記有機EL素子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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【発明の効果】
【0028】
以上のように、本発明のラインヘッドは、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。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。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、ラインヘッドを交換しても画像の傾き(スキュー)はほとんど変化しないので、再調整が不要となる。
【0029】
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。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。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
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、発光素子として有機EL発光素子を用いている。この画像形成装置は、同様な構成の4個の有機EL素子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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
像書込手段23は、後述するように、有機EL素子を像担持体20の軸方向に列状に配列した有機EL素子アレイを用いている。有機EL素子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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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、有機EL素子アレイ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。
【0046】
像書込手段23は、ガラス基板62上に有機EL素子アレイ61の発光素子(有機EL素子)63を載置し、同じガラス基板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。有機EL素子アレイ61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。このように、ガラス基板62上に有機EL素子63を配列しているので、発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。また、有機EL素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの制御系を簡略化できる。
【0047】
66はカバーである。ハウジング60は、ガラス基板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のガラス基板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をガラス基板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。
【0048】
図9は、図8に示したラインヘッド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。ラインヘッド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発光素子63と、ハウジング60の背面から、その中の発光素子63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、ガラス基板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。
【0049】
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はガラス基板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。
【0050】
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(有機EL素子)が形成されている。前記有機EL素子を動作させ、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で観察してガラス基板62を矢視X方向(副走査方向)に移動調整する。50はガラス基板62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、ガラス基板62を安定してホルダ60に取り付けることができる。
【0051】
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とガラス基板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。
【0052】
(4)CCDカメラ80によりSLA65を通してガラス基板62を撮像する。CCDカメラ80からガラス基板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)有機EL素子を発光させ、CCDカメラ80によりガラス基板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に固定する。(8)ホルダ60をラインヘッドのケースに取り付ける。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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、ガラス基板62には、複数の発光素子63が設けられている。ガラス基板62の主走査方向には、前記複数の発光素子63を配列して、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。
【0056】
60はSLA65を保持するホルダで、主走査方向の両端には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。ガラス基板62を矢視Za方向に移動してホルダ60に挿入する。
【0057】
図1は、図2のホルダ60にSLA65とガラス基板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、ガラス基板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、ガラス基板62のホルダ60に対する位置調整を行なう必要がない。
【0058】
本発明においては、前記のように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、両端の有機EL素子(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、ガラス基板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。
【0059】
ラインヘッド23の位置調整後は、ガラス基板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85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。
【0060】
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に固定されるガラス基板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、ガラス基板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、ガラス基板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。
【0061】
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、ガラス基板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。
【0062】
図4は、前記のように、ガラス基板62およびホルダ60を一体として位置調整した後に、ガラス基板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、ガラス基板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、ガラス基板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。ガラス基板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、ガラス基板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、ガラス基板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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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11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11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。
【0066】
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。
【0067】
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から、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。
【0068】
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。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態を示す分解斜視図である。
【図3】本発明にかかるラインヘッドの斜視図である。
【図4】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図5】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。
【図6】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図7】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8】図7を部分的に示す斜視図である。
【図9】ラインヘッドの副走査方向の断面図である。
【図10】ラインヘッドの主走査方向の断面図である。
【図11】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0070】
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…有機EL素子アレイ、62…ガラス基板、63…発光素子(有機EL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




 

 


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