(57)【要約】【課題】プロセスカートリッジを主走査方向に挿抜する画像形成装置において、書込ヘッドの位置決めが正確にでき、しかも、書込ヘッドの変形やねじれが生じない書込ヘッドの位置決め方法と、この書込ヘッドを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、書込ヘッド１３が、画像形成装置本体の支持部４０に弾性体４１を介して支持され、かつ、手前側と奥側とに係止部１３４，１３５を有する。プロセスカートリッジ１０にも挿抜方向の手前側と奥側とに被係止部１８２，１９２があり、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とが挿抜方向に嵌合し、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とが挿抜方向に嵌合することで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めがされる。【選択図】        図４
2004354690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を備えたプロセスカートリッジと、前記像担持体に画像情報を書き込むために主走査方向に発光素子をライン状に配列した書込ヘッドとを有し、前記プロセスカートリッジを主走査方向に挿抜する画像形成装置における前記書込ヘッドと像担持体との相対位置を決める書込ヘッドの位置決め方法において、
前記プロセスカートリッジを引き抜いたとき、前記書込ヘッドを、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置内に支持する工程と、
前記プロセスカートリッジを挿入するとき、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とを係止させ、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とを係止させることで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めをする工程とを有することを特徴とする書込ヘッドの位置決め方法。
【請求項２】
像担持体を備えたプロセスカートリッジと、前記像担持体に画像情報を書き込むために主走査方向に発光素子をライン状に配列した書込ヘッドとを有し、前記プロセスカートリッジが主走査方向に挿抜される画像形成装置において、前記書込ヘッドが、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置本体の支持部に支持され、挿抜方向の手前側と奥側とに係止部を有し、前記プロセスカートリッジが挿抜方向の手前側と奥側とに被係止部を有し、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とが挿抜方向に嵌合し、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とが挿抜方向に嵌合することで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めがされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記手前側と奥側とにおける係止部と被係止部の嵌合の中心軸が平行線上にあることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記係止部と被係止部の一方がピンで、他方が該ピンの進入する孔であることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ピンの先端にテーパ部を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記書込ヘッドが、前記係止部と被係止部との係止が解除された状態のとき前記像担持体から離れる方向に弾性体で付勢されていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、像担持体としての感光体と、この感光体上に原稿画像を書き込む書込ヘッドとの位置決めに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置には、電子写真方式によって画像を形成するものがある。このような画像形成装置には、露光手段の光源として発光ダイオードなどを用いた発光素子アレイが使用されている。この発光素子アレイを用いた露光装置は、外部コンピュータや画像読取装置から出力された画像信号に応じて光を発光する。発光された光は、プロセスカートリッジに設けられた感光体ドラム上に画像を結像し、静電潜像を形成する。
【０００３】
感光体ドラムに高精細な静電潜像を形成するためには、発光素子から放射された拡散光を各々微小なスポットに集光する必要がある。そのため、多くの発光素子アレイを用いる露光装置には、結像手段としてのセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）等のレンズアレイを設け、各発光素子とレンズアレイとを対応させてライン状に配列し、良好なスポットを形成するようにしている。
【０００４】
上述したように感光体ドラム上に十分な画質の潜像を形成させるには、発光素子アレイ、レンズアレイおよび感光体ドラムを高精度に位置決めする必要がある。そのため、各部材は、高度な調整機構や各構成部材単体の製作に高い精度が要求される。
【０００５】
発光素子アレイとレンズアレイは、位置決め後固定し、書込ヘッドとしてユニット化することが可能である。一方、感光体ドラムは、クリーニング装置や現像装置などを一体化してプロセスカートリッジとして画像形成装置本体に着脱可能にしたものが多い。このようなプロセスカートリッジとすることで、感光体ドラムの劣化や現像剤の消耗の際の交換を簡便にすることが可能となった。
【０００６】
このようにプロセスカートリッジは、メンテナンス等で取り外す必要があるため、着脱可能な構成となるが、書込ヘッドの方は、高精度な画像信号を出力するために着脱可能な方式にすることが困難で、画像形成装置本体側に取り付けられている。そのため、プロセスカートリッジの挿抜によっても、感光体ドラムと書込ヘッドとの位置を高精度に位置決めすることが、高画質を達成するために必須となる。
【０００７】
画像形成装置の本体側に設けられた発光素子アレイと、プロセスカートリッジの感光体ドラムとの位置を正確に位置決めできるものとして、特許文献１（実開平２−１０５４８号）で開示されたものがある。
【０００８】
ここに開示された画像形成装置はプリンタで、装置の上面にカバーが設けられており、カートリッジはこのカバーを開けて、書込ヘッドの主走査方向と直交する方向に挿抜されるようになっている。書込ヘッドは、カバーの裏面に取り付けられており、カバーを閉じると、装着されたプロセスカートリッジに対して正確に位置決めされた状態になる。
【０００９】
一方、複写機等の場合は、原稿読み取りのためのプラテンガラスやミラーやレンズといった走行体などが装置の上部に配置されている。したがって、プリンタのように装置の上面にカバーを設けることができない。そのため、プロセスカートリッジは、装置の横方向、すなわち、主走査方向に挿抜しなければならなくなる。
【００１０】
このようなプロセスカートリッジを用いる例として、特許文献２（特開２００１−８３８６０号）に、次のような画像形成装置が提案されている。
【００１１】
これは、発光素子をライン状に配列した書込ヘッドの基端を画像形成装置本体に固定し、その先端をプロセスカートリッジの挿抜方向手前側のフレームに係止するものである。書込ヘッドの先端には、書込ヘッドの長さ方向に延びる穴が穿設されていて、プロセスカートリッジ側に設けられたピンが、この穴に嵌合することで、位置決めができるようにしている。
【００１２】
【特許文献１】実開平２−１０５４８号  第１図
【特許文献２】特開２００１−８３８６０号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献２記載の書込ヘッドは、基端側が画像形成装置に固定されているので、プロセスカートリッジが装着された状態では、先端に力が加わることになり、書込ヘッドが変形したり、ねじれ易くなる。また、プロセスカートリッジを抜き出した状態では、片持ち状態となるので、書込ヘッドの変形を生じやすい。
【００１４】
本発明は、このような事実から考えられたもので、プロセスカートリッジを主走査方向に挿抜する画像形成装置において、書込ヘッドの位置決めが正確にでき、しかも、書込ヘッドの変形やねじれが生じない書込ヘッドの位置決め方法と、そのような書込ヘッドを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る書込ヘッドの位置決め方法は、像担持体を備えたプロセスカートリッジと、前記像担持体に画像情報を書き込むために主走査方向に発光素子をライン状に配列した書込ヘッドとを有し、前記プロセスカートリッジを主走査方向に挿抜する画像形成装置における前記書込ヘッドと像担持体との相対位置を決める書込ヘッドの位置決め方法において、前記プロセスカートリッジを引き抜いたとき、前記書込ヘッドを、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置内に支持する工程と、前記プロセスカートリッジを挿入するとき、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とを係止させ、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とを係止させることで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めをする工程とを有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の第２の発明に係る画像形成装置は、像担持体を備えたプロセスカートリッジと、前記像担持体に画像情報を書き込むために主走査方向に発光素子をライン状に配列した書込ヘッドとを有し、前記プロセスカートリッジが主走査方向に挿抜される画像形成装置において、前記書込ヘッドが、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置本体の支持部に支持され、挿抜方向の手前側と奥側とに係止部を有し、前記プロセスカートリッジが挿抜方向の手前側と奥側とに被係止部を有し、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とが挿抜方向に嵌合し、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とが挿抜方向に嵌合することで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めがされることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第３の発明によれば、前記手前側と奥側とにおける係止部と被係止部の嵌合の中心軸が平行線上にあることを特徴としている。
【００１８】
本発明の第４の発明によれば、前記係止部と被係止部の一方がピンで、他方が該ピンの進入する孔であることを特徴としている。
【００１９】
本発明の第５の発明は、前記ピンの先端にテーパ部を設けたことを特徴としている。
【００２０】
本発明の第６の発明は、前記書込ヘッドが、前記係止部と被係止部との係止が解除された状態のとき前記像担持体から離れる方向に弾性体で付勢されていることを特徴としている。
【００２１】
【作用】
第１及び第２の発明において、像担持体を含むプロセスカートリッジを画像形成装置から主走査方向に沿って抜き取ると、書込ヘッドは画像形成装置本体に残る。このとき書込ヘッドは画像形成装置本体から外れないが、主走査方向と交差する方向への変位が可能な状態となる。書込ヘッドは、挿抜方向の手前側と奥側とに係止部が設けられており、プロセスカートリッジにも書込ヘッドの係止部に対応して手前側と奥側とに被係止部がある。新たなプロセスカートリッジを挿入すると、挿入方向の手前側と奥側とで係止部と被係止部とがガタツキなく係止する。これによって、像担持体と書込ヘッドとの相対位置を正確に決めることができる。また、書込ヘッドは、主走査方向と交差する方向への変位が可能な構造なので、先端側の係止部と被係止部とが係止したとき書込ヘッドの先端に力が加わることがなく、変形やねじれを起こすことがない。手前側と奥側との係止部と被係止部との係止を、挿抜方向の嵌合とすることができる。
【００２２】
書込ヘッドは両端がプロセスカートリッジと嵌合して係止するが、両端の嵌合の中心軸が重なっていると、書込ヘッドは中心軸を中心として回動してしまう。書込ヘッドの回転位置が異なると、像担持体上の結像位置がずれ、不良画像の原因となる。これに対し、第３の発明では、嵌合の中心軸がずれているので、書込ヘッドは回転できなくなる。
【００２３】
第４の発明では、プロセスカートリッジを挿入すると、係止部と被係止部を構成する一方のピンが他方の孔に入って係止する。挿入動作と係止動作とが１つの動作ででき、係止部と被係止部の係止のための特別の操作は不要である。
【００２４】
第５の発明では、係止部と被係止部との芯が若干ずれている場合でも、ピンの先端にあるテーパ部が孔に入り、孔とピンとの相対位置を修正しながら係止し、最終的には正確な位置決めをする。また、プロセスカートリッジを挿抜する際に、像担持体を傷つけることもない。
【００２５】
第６の発明では、プロセスカートリッジを抜き取ると、まず、係止部と被係止部との係止が外れる。このとき、書込ヘッドは、弾性体によって像担持体から離れる方向に変位する。これによって、書込ヘッドが像担持体に衝突することを防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面によって説明する。図１は、本発明の画像形成装置の主要部の構成を示す図である。
【００２７】
図１において、像担持体１１は、円筒形をした感光体ドラムで、その周面に帯電器１２により一様の帯電が付与され、書込ヘッド１３により画像情報を像担持体１１の周面に照射し、静電潜像を形成する。静電潜像は現像器１４により現像され、トナー像を形成する。
【００２８】
給紙部２０から記録紙が１枚ずつ取り出され、給紙ローラ２１，２２により送り出され、先端がレジストローラ２３に達する。
【００２９】
レジストローラ２３は、像担持体１１の回転に同期して駆動し、記録紙を転写部１５に送り込む。この転写部１５でトナー像は記録紙上に転写される。記録紙は、引き続いて分離器１６により像担持体１１から分離され、搬送経路３０を通過して定着装置３１に送り込まれ、トナー像を溶融させて定着する。
【００３０】
像担持体１１の周囲には、クリーニング装置１７が配設され、転写後の像担持体１１の表面の残留トナーを除去する。像担持体１１は更に回転し、次の画像形成のために、帯電器１２で再度帯電される。
【００３１】
図２は、本発明の画像形成装置の全体を示す斜視図で、プロセスカートリッジを抜き出した状態を示す。この実施例のプロセスカートリッジ１０は、図１に示す像担持体１１、帯電器１２、クリーニング装置１７が一体となったものである。
【００３２】
図３はプロセスカートリッジ１０と書込ヘッド１３との取り付け関係を模式的に示す拡大図で、（ａ）は主走査方向の手前側の図、（ｂ）は主走査方向の奥側の図である。図４は、書込ヘッド１３の取り付け状態を示す図で（ａ）は図３（ａ）のＡから見た図、（ｂ）は図３（ａ）のＢから見た図である。
【００３３】
プロセスカートリッジ１０には、挿抜方向の手前側にフレーム１８が、また、挿抜方向の奥側にフレーム１９がある。これらフレーム１８，１９は、像担持体１１の両端を軸支するものである。
【００３４】
書込ヘッド１３は、図示を省略するがベースに発光素子としての発光ダイオード列を取り付け、この発光ダイオード列から若干離れてレンズアレイを設けた構成となっている。書込ヘッド１３の基部１３１は、画像形成装置本体に固定されている支持部４０に弾性体４１を介して支持されている。弾性体４１は、書込ヘッド１３を像担持体１１から引き離す方向（図４において支持部４０側に引き寄せる方向）に付勢している。すなわち、書込ヘッド１３は、弾性体４１の弾性変位可能な範囲内で、像担持体１１との距離が変更可能な状態で画像形成装置本体に支持されている。弾性体４１としては、各種ゴム、コイルスプリング、板バネなどを用いることができる。
【００３５】
支持部４０としては、プロセスカートリッジ１０を引き抜いたとき、書込ヘッド１３が画像形成装置本体から外れることがなく、かつ、プロセスカートリッジ１０を挿抜方向（主走査方向）と交差する方向に若干の距離だけ変位可能であればよい。
【００３６】
書込ヘッド１３は、走査方向（図４の矢印Ｘの方向）の両端に側板１３２，１３３を有している。これらの側板１３２，１３３のうち手前側の側板１３２は図３（ａ）において横向きの小さな矩形で、奥側の側板１３３は図３（ｂ）において縦向きの大きな矩形となっており、それぞれの先端近傍には係止部１３４，１３５が設けられている。係止部１３４，１３５は、先端にテーパ部を有する断面円形のピンである。
【００３７】
一方、プロセスカートリッジ１０のフレーム１８，１９には、突起部１８１，１９１があり、このほぼ中央に被係止部１８２，１９２が形成されている。被係止部１８２，１９２は貫通孔である。
【００３８】
図４（ｂ）に示すように、書込ヘッド１３は、両端にある係止部１３４，１３５でプロセスカートリッジ１０に係止している。このとき、係止部１３４の中心軸ａと係止部１３５の中心軸ｂとは重なり合わず、離間しており、平行である。もし、中心軸ａ，ｂが同一直線上にあると、書込ヘッド１３は嵌合部の中心軸ａ，ｂを中心として回動してしまう。回動すると、像担持体１１上の結像位置がずれることになり、画像不良の原因になる。これに対し、この実施例のように中心軸ａ，ｂを平行にすると、書込ヘッド１３が係止部を中心にして回動するのを抑制することができる。
【００３９】
図５は、挿抜方向（主走査方向）の手前側にある係止部１３４と被係止部１８２との嵌合状態を示す拡大図である。図５（ａ）は嵌合を開始した状態を示し、図５（ｂ）は嵌合完了状態を示す。係止部１３４は、先端側約１／２程度がテーパ部１３４ａとなっており、それより基端側がストレート部１３４ｂとなっている。このストレート部１３４ｂの径をｄとし、被係止部１８２の孔径をＤとすると、ｄ≒Ｄの関係にある。ただし、完全にｄ＝Ｄであると、嵌合が困難になるので、実際には、孔径Ｄをピン径ｄよりごく僅かだけ大きくしている。
【００４０】
嵌合を開始した図５（ａ）の状態では、係止部１３４と被係止部１８２の芯が一致しておらず、δのずれがある。しかし、δのずれが、係止部１３４におけるテーパ部１３４ａの先端が被係止部１８２の孔に進入できる程度であれば、嵌合を開始することが可能となる。そして、図５（ａ）の状態から嵌合を開始し、係止部１３４を被係止部１８２に押し込んでいくと、書込ヘッド１３の先端が弾性体４１の弾性変位可能な範囲内で図５（ａ）の矢印ｍの方向に移動する。そして、嵌合が終了すると、図５（ｂ）のように係止部１３４と被係止部１８２の芯が一致する。このとき、被係止部１８２内に嵌合した係止部１３４は、ｄ＝Ｄの関係からガタツキなく係止し、像担持体１１と書込ヘッド１３との相対的な位置決めが正確になされることになる。
【００４１】
図示は省略するが、奥側の係止部１３５と被係止部１９２の嵌合についても同様に、ずれを自動的に修正することができる。
【００４２】
前述のような構成なので、書込ヘッド１３において、係止部１３４，１３５と被係止部１８２，１９２とが係止したとき、書込ヘッド１３には、書込ヘッド１３を曲げたり捻ったりする力は一切作用していない。元々書込ヘッド１３は、弾性体４１の弾性変位可能な範囲内で主走査方向と交差する方向に変位可能な構造だからである。
【００４３】
プロセスカートリッジ１０を引き抜いたとき、書込ヘッド１３は画像形成装置本体に残るのであるが、支持部４０は書込ヘッド１３が本体から外れない程度に支持していればよい。プロセスカートリッジ１０を装着した状態では、書込ヘッド１３には、曲げ応力や捻り応力は一切加わらないので、変形を起こすことはない。
【００４４】
なお、上記の実施例において、係止部１３４，１３５をピンとし、被係止部１８２，１９２は貫通孔としたが、逆に係止部１３４，１３５を貫通孔とし、被係止部１８２，１９２をピンとしてもよい。また、係止部と被係止部との係止はピンと孔に限定されない。
【００４５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、像担持体を備えたプロセスカートリッジと、前記像担持体に画像情報を書き込むために主走査方向に発光素子をライン状に配列した書込ヘッドとを有し、前記プロセスカートリッジが主走査方向に挿抜される画像形成装置において、前記書込ヘッドが、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置本体の支持部に支持され、挿抜方向の手前側と奥側とに係止部を有し、前記プロセスカートリッジが挿抜方向の手前側と奥側とに被係止部を有し、前記書込ヘッドの奥側の係止部とプロセスカートリッジの奥側の被係止部とが挿抜方向に嵌合し、前記書込ヘッドの手前側の係止部とプロセスカートリッジの手前側の被係止部とが挿抜方向に嵌合することで前記書込ヘッドと像担持体との間の相対的な位置決めがされるので、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に挿入することで、像担持体と書込ヘッドとの相対位置を正確に決めることができる。また、書込ヘッドは、挿抜方向と交差する方向に変位可能な状態で画像形成装置本体の支持部に支持されているので、先端側と奥側の係止部と被係止部とが嵌合したとき書込ヘッドを変形させたりねじれを加えるような力が加わることがなくなる。
【００４６】
前記手前側と奥側とにおける係止部と被係止部の嵌合の中心軸が平行線上にある構成とすれば、嵌合の中心軸がずれるので、書込ヘッドの回転を防止することができる。
【００４７】
前記係止部と被係止部の一方がピンで、他方が該ピンの進入する孔である構成とすれば、プロセスカートリッジの挿入動作で係止部と被係止部の嵌合を一緒に行うことができ、作業が容易になる。
【００４８】
前記ピンの先端にテーパ部を設けた構成とすれば、嵌合開始時において、係止部と被係止部との中心が若干ずれていても、ずれを修正しながら嵌合することができる。
【００４９】
また、前記書込ヘッドが、前記係止部と被係止部との係止が解除された状態のとき前記像担持体から離れる方向に弾性体で付勢されている構成とすれば、プロセスカートリッジを抜き取る際に、書込ヘッドが像担持体に接触して傷を付けることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置の全体を示す斜視図で、プロセスカートリッジを抜き出した状態を示す。
【図３】プロセスカートリッジと書込ヘッドとの取り付け関係を模式的に示す拡大図で、（ａ）は主走査方向の手前側の図、（ｂ）は主走査方向の奥側の図である。
【図４】書込ヘッドの取り付け状態を示す図で（ａ）は図３（ａ）のＡから見た図、（ｂ）は図３（ａ）のＢから見た図である。
【図５】挿抜方向の手前側にある係止部と被係止部との嵌合状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
ａ，ｂ    嵌合の中心軸
１０      プロセスカートリッジ
１１      像担持体
１３      書込ヘッド
４０      支持部
４１      弾性体
１３４，１３５    係止部
１３４ａ  テーパ部
１８２，１９２    被係止部
【図１】
2004354690.tif 000003
【図２】
2004354690.tif 000004
【図３】
2004354690.tif 000005
【図４】
2004354690.tif 000006
【図５】
2004354690.tif 000007