JP2008073867A - Ｌｅｄプリントヘッド焦点調整方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でＬＰＨの最適な焦点位置検出ができ、前記焦点位置検出に基づき、簡単な構成で容易に焦点調整ができ、かつＬＰＨの傾きを調整することができるＬＰＨ焦点調整方法を提供する。
【解決手段】ＬＰＨの長手方向の一端を前記感光体ドラムとＬＰＨとの距離が設計焦点距離より短くなる（−）位置の第１の位置と、他端を前記距離が前記設計焦点距離より長くなる（＋）位置の第２の位置とに設定する。次に、記録紙に解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力し、出力されたパターン画像の解像度の情報に基づき、前記ＬＰＨの位置を解像度が高い位置に調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの焦点調整方法に関する。

一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを光源とするＬＥＤプリントヘッド（以下、ＬＰＨともいう）を用い、感光体ドラム（像担持体）に露光することで潜像を作像する画像形成装置が知られている。ＬＰＨは、収束性ロッドレンズアレイである一般的にセルフォックレンズと呼ばれる光学系により集光させることで高い解像力が得られる。そのため、ＬＰＨと感光体ドラムの距離（焦点）がずれると露光された像がぼやけ、解像力が低下する。また、複数色の画像を重ね合わせるカラー画像形成装置では色むら等の不具合が発生する。

しかしながら、良好な画像を得るためには、通常、ＬＰＨの位置は感光体ドラム上の結像面に対し、±０．０５ｍｍ以内の焦点の位置精度が要求される。そのため複数のＬＥＤをライン状に配置したＬＰＨでは焦点調整が困難であった。

上記焦点のずれに対する補正、調整に関し、ヘッドシェーディング補正値の測定・計算時のプリントヘッド取付け誤差補正値を記憶し、通常画像出力時にはヘッドシェーディングテーブルの設定時に、そのときのプリントヘッド取付け誤差補正値とそれ以前のヘッドシェーディング補正値の測定時に記憶したプリントヘッド取付け誤差補正値との差分から、プリントヘッドのずれ量分だけヘッドシェーディング補正をかける画素をずらすことが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＬＥＤプリントヘッドによって線画像パターンの静電潜像を感光体ドラムに形成することにより、感光体ドラム上に線画像パターンのトナー像を作像し、感光体ドラム上に形成された線画像パターンのトナー像の線幅を検出し、検出したトナー像の線幅に基づいてプリントヘッド位置調整機構を制御することによって、検出されたトナー像の線幅が所定値以内となるように、ＬＥＤプリントヘッドのデフォーカス方向（深度方向）の位置を調整することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１１３７６３号公報 特開２００１−１２５３４７号公報

特許文献１は、プリントヘッド交換や振動などによりプリントヘッドの取付け誤差が変わっていることがあっても、濃度むら補正テーブルとプリントヘッド素子との対応を正確に行い、各プリント素子に対して適切なヘッドシェーディング補正を施すものである。これにより、濃度むら補正を向上させている。

しかしながら、露光光量を調整しただけでは、焦点ずれについては解消できないため解像力低下は防止できず、濃度むら等の画質低下を防止することは困難である。

特許文献２は、感光体ドラム上に作像した線画像パターンの線幅を検出し、検出したトナー像の線幅に基づいてＬＰＨのデフォーカス方向の位置を調整するものであるが、ＬＰＨの長手方向の傾き、即ち感光体ドラムの軸方向に対しての傾きは調整しておらず、更に、線幅検出機構が必要になり、装置の大型化、コストアップを招く。また、適正線幅は露光量、現像バイアス等の作像条件で変化するので最適な焦点であるかが不明である。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、簡単な構成でＬＰＨの最適な焦点位置検出ができ、前記焦点位置検出に基づき、簡単な構成で容易に焦点調整ができ、かつＬＰＨの傾きを調整することができるＬＰＨ焦点調整方法を提供することを目的とする。また、前記ＬＰＨ焦点調整方法を用いて焦点調整を行うＬＰＨを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の方法及び構成で達成される。
１．感光体ドラムおよび感光体ドラムに静電潜像を形成させるための複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを長手方向にわたって配置したＬＥＤプリントヘッドと、記録紙に所定のパターン画像を形成し出力するパターン形成モードと、前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端及び他端を所定の範囲内で個別に移動し前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を設定する位置調整機構と、を備えた画像形成装置のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法において、前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端を前記感光体ドラムとＬＥＤプリントヘッドとの距離が設計焦点距離より短くなる（−）位置の第１の位置に、他端を前記距離が前記設計焦点距離より長くなる（＋）位置の第２の位置に設定するステップ１と、
前記パターン形成モードで前記記録紙に解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力するステップ２と、出力されたパターン画像の解像度の情報に基づき、前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を解像度が高い位置に調整するステップ３と、を含むことを特徴とするＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
２．前記解像度が判別可能な所定のパターン画像は、ＬＥＤプリントヘッドの主走査方向（長手方向）に点灯（ｏｎ）／消灯（ｏｆｆ）を繰り返し、副走査方向（記録紙搬送方向）に線状のパターン画像としたことを特徴とする１に記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
３．前記パターン画像には、調整値目盛が付記されていることを特徴とする１又は２に記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
４．出力されたパターン画像の解像度の情報は、出力されたパターン画像をスキャナで読み込み、スキャナから出力されることを特徴とする１乃至３の何れかに記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
５．感光体ドラムおよび感光体ドラムに静電潜像を形成させるための複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを長手方向にわたって配置したＬＥＤプリントヘッドと、記録紙に所定のパターン画像を形成し出力するパターン形成モードと、前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端及び他端を所定の範囲内で各々移動し前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を変更する位置調整機構と、前記位置調整機構を用い、前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端を第１の位置に、他端を第２の位置に設定する位置設定手段と、前記パターン形成モードで前記記録紙に解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力するパターン出力手段と、出力されたパターン画像の解像度の情報に基づき、前記位置調整機構を用い、前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を解像度が高い位置に調整する位置調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、簡単な構成で容易にＬＰＨの最適な焦点位置検出ができ、また焦点調整ができる。かつＬＰＨの長手方向の一端と他端とを個別に調整可能なため、傾きも容易に調整することができる。

これにより、露光された像がぼやけ、解像力が低下したり、色むら等の不具合発生することを防ぐことができ、解像力の高い画像を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を図を参照して説明する。

図１は本発明に係るＬＰＨ焦点調整方法を適用可能な画像形成装置の一例を示す図である。なお、本発明に係る画像形成装置は、以下の形態に限定されるものではない。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成手段である複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、像担持体であるベルト状の中間転写体６、転写手段７Ａ、給紙手段２０及び定着装置９等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と原稿画像走査露光装置５０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置５０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段であるＬＰＨ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体である感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、ＬＰＨ３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、ＬＰＨ３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、ＬＰＨ３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、ＬＰＨ３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２ＹとＬＰＨ３Ｙ、帯電手段２ＭとＬＰＨ３Ｍ、帯電手段２ＣとＬＰＨ３Ｃ、及び帯電手段２ＫとＬＰＨ３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置９は、本発明の実施例では、熱ローラ定着装置としている。加熱手段を備えた定着ローラ９３と、定着ローラ９３を押圧する加圧ローラ９４を有し、定着ローラ９３と加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で記録紙Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。

記録紙収納手段である給紙カセット２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２０の給紙ローラ２２により１枚分離されて給紙され、給紙ローラ２３を経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写体６上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、そのレジストローラ２４が回転を開始することにより転写手段７Ａに給紙され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。

定着装置９は、本発明の実施の形態では熱ローラ定着装置を用いたが、ベルト定着装置を用いてもよい。

次に、ＬＰＨ焦点調整について説明する。

本実施の形態では、各ＬＰＨ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋには、焦点方向の位置（ＬＰＨ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの距離）を変化させるための位置調整機構が設けられている。各ＬＰＨ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ毎に設けられた位置調整機構は、同じなので、ここでは、ＬＰＨ３Ｙの焦点調整について説明する。

図２は、ＬＰＨ３Ｙの位置調整機構の概略構成を示す図である。図２において、図の左側を手前側とし、右側を奥側とする。

ＬＥＤアレイ３０２及びセルフォックレンズ３０３で構成されるＬＰＨ３Ｙは、支持部材３０１に取り付けられ、感光体ドラム１Ｙの軸方向に沿って配置される。ＬＰＨ３Ｙは、感光体ドラム１Ｙの軸方向に配列された複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイ３０２を露光用の光源として用い、感光体ドラム２１の軸方向に配列したセルフォックレンズ３０３を用いてＬＥＤアレイ３０２から出力される光を感光体ドラム１Ｙ上に結像させる。

位置調整機構３１は手前側及び奥側に配置される。位置調整機構３１は基台３１１、調整ネジ３１２、調整ネジ３１２の回転により矢印Ｚ方向に移動する移動駒３１３及び調整ネジ３１２を回転させるツマミ３１４で構成される。本実施の形態では、ツマミ３１４は操作者の手動により回転する形態を用いているが、駆動手段（不図示）、例えばステッピングモーター等を用いて回転させてもよい。

支持部材３０１は移動駒３１３に矢印Ｚ方向に回転可能に取り付けられる。これにより、ツマミ３１４の回転で調整ネジ３１３が回転し、移動駒３１３が矢印Ｚ方向に移動する。移動駒３１３の移動にともない支持部材３０１及び支持部材３０１に取り付けられたＬＰＨ３Ｙの手前側及び奥側が個別に移動する。なお、ツマミ３１４には移動距離を示す目盛が付けられている。また、ツマミ３１４あるいは調整ネジ３１２に移動駒３１３が不用意に移動することをロックするロック部材（不図示）を設けることが好ましい。

位置調整機構３１は、本実施の形態に限定されるものではなく、例えばラック・ピニオン方式等を用いることもできる。

以下に、ＬＰＨ焦点調整方法について説明する。

最初に、図３に示すようにＬＰＨ３Ｙの長手方向の一端（手前側）、図３のａ部、を感光体ドラム１Ｙとの距離が設計焦点距離ｆより短くなる（−）位置の第１の位置ｆ１に、他端（奥側）、図３のｃ部、を前記距離が設計焦点距離ｆより長くなる（＋）位置の第２の位置ｆ２に設定する（ステップ１）。これにより、ＬＰＨ３Ｙは感光体ドラム１Ｙの軸方向に傾いた状態で配置される。本実施の形態では、ｆ１＝ｆ−０．２ｍｍ、ｆ２＝ｆ＋０．２ｍｍに設定している。

次に、ステップ１の設定状態で、パターン形成モードで記録紙Ｐに解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力する（ステップ２）。

前記パターン画像は、主走査方向（長手方向）にＬＰＨ３Ｙを２画素点灯（ｏｎ）／２画素消灯（ｏｆｆ）を繰り返した、副走査方向（記録紙搬送方向）に線状としたパターン画像として出力される。

図４は、前記パターン画像の線状パターンとＬＰＨ３Ｙの画素の点灯／消灯との関係を拡大して示した部分模式図である。図中○印は発光画素を表し、×印は消灯画素を表す。このように、発光画素部分が線状パターンとして出力される。

前記線状パターンの線幅Ｗ１と隙間Ｗ２は、焦点が合っている場合は略同一となり、焦点が合っていない場合はＷ１は広くなり逆にＷ２は狭くなる。

後述の図５（ｂ）に示すように、前記パターン画像の出力時に、同時に調整値目盛としてＬＰＨ３Ｙと感光体ドラム１Ｙとの距離を表示する数値及び目盛を記録紙Ｐに出力することが好ましい。これにより、後述の最適な焦点位置にあるＬＥＤの位置とＬＰＨ固有の実焦点距離を容易に検出、確認することができる。

また、設計焦点距離ｆ、ＬＰＨ３Ｙの手前側及び奥側の位置ｆ１、ｆ２の値を変更する場合は、操作部（不図示）より入力し、前記パターン形成モード内に設定されている値を変更する。

次に、ステップ２で出力された記録紙Ｐのパターン画像の情報に基づき、ＬＰＨ３Ｙの位置を解像度が高い位置に調整する（ステップ３）。

図５（ａ）はステップ１で設定したＬＰＨ３Ｙと感光体ドラム１Ｙの位置関係（詳細は図３参照）を、図５（ｂ）は出力されたパターン画像を、図５（ｃ）は、前記パターン画像の濃度分布を示す図である。図５は、設計焦点距離ｆ＝２．３５０の例である。

前述のように線状パターンの線幅Ｗ１と隙間Ｗ２は、焦点が合っている場合は略同一となり、近傍の濃度は低くなる。また、焦点が合っていない場合はＷ１は広く、逆にＷ２は狭くなり、近傍の濃度は高くなる。したがって、記録紙Ｐに出力されたパターン画像の解像度の情報として、最も解像力が得られるＬＰＨ３Ｙの位置、即ち焦点の合っている位置はパターン画像の濃度が最も低い位置となる。

図５に示す例においては、濃度の低い位置はＬＰＨ３Ｙの位置が２．３６８ｍｍとなりこれが実焦点位置となる。

出力されたパターン画像の濃度の高低は目視で確認することができるため、濃度の低いＬＰＨ３Ｙの位置は、目視で検出することができる。前記検出に際して、前述のように記録紙ＰにＬＰＨ３Ｙと感光体ドラム１Ｙとの距離を表示する数値及び目盛を出力することにより、最も解像力が得られる位置及び実焦点距離を容易に読み取ることができる。しかしながら、前記濃度の検出に際しては、パターン画像をスキャナ（濃度計）で読み込み、スキャナで得られた濃度の情報を用いることが好ましい。これにより、より正確に検出することができ、また人による誤差の発生を防止できる。

ＬＰＨ３Ｙの位置の調整は、前記解像度の情報を基に、解像度の得られる実焦点距離の位置になるように、手前側及び奥側の位置調整機構３１で行う。図５の例では、２．３６８ｍｍに合わせるように調整する。

上記により、簡単な構成で容易にＬＰＨの最適な焦点位置検出ができ、また焦点調整ができる。かつＬＰＨの長手方向の一端と他端とを個別に調整可能なため、傾きも容易に調整することができる。このため、画像形成装置の設置場所を問わず、例えばユーザー先であっても、容易に焦点調整が可能となる。

これにより、露光された像がぼやけ、解像力が低下したり、色むら等の不具合発生することを防ぐことができ、解像力の高い画像を得ることができる。

本発明に係るＬＰＨ焦点調整方法を適用した画像形成装置図である。 ＬＰＨの位置調整機構の概略構成を示す図である。 ＬＰＨを傾かせて位置設定した図である。 記録紙Ｐに出力されたパターン画像の状態を示す図である。 で設定したＬＰＨ３Ｙと感光体ドラム１Ｙの位置関係、出力されたパターン画像、パターン画像の濃度分布を示す図である。

符号の説明

ＧＨ 画像形成装置本体
ＹＳ 画像読み取り装置
ＭＣ 制御手段
ＧＳ 画像形成手段
Ｐ 記録紙
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体ドラム
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ ＬＰＨ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
６ 中間転写他
７Ａ 転写手段
９ 定着装置
２０ 給紙手段
２１ 給紙カセット
３０１ 支持部材
３０２ ＬＥＤアレイ
３０３ セルフォックレンズ
３１ 位置調整機構
３１１ 基台
３１２ 調整ネジ
３１３ 移動駒
３１４ ツマミ

Claims (5)

1. 感光体ドラムおよび感光体ドラムに静電潜像を形成させるための複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを長手方向にわたって配置したＬＥＤプリントヘッドと、
   記録紙に所定のパターン画像を形成し出力するパターン形成モードと、
   前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端及び他端を所定の範囲内で個別に移動し前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を設定する位置調整機構と、
   を備えた画像形成装置のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法において、
   前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端を前記感光体ドラムとＬＥＤプリントヘッドとの距離が設計焦点距離より短くなる（−）位置の第１の位置に、他端を前記距離が前記設計焦点距離より長くなる（＋）位置の第２の位置に設定するステップ１と、
   前記パターン形成モードで前記記録紙に解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力するステップ２と、
   出力されたパターン画像の解像度の情報に基づき、前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を解像度が高い位置に調整するステップ３と、
   を含むことを特徴とするＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
2. 前記解像度が判別可能な所定のパターン画像は、ＬＥＤプリントヘッドの主走査方向（長手方向）に点灯（ｏｎ）／消灯（ｏｆｆ）を繰り返し、副走査方向（記録紙搬送方向）に線状のパターン画像としたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
3. 前記パターン画像には、調整値目盛が付記されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
4. 出力されたパターン画像の解像度の情報は、出力されたパターン画像をスキャナで読み込み、スキャナから出力されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＬＥＤプリントヘッド焦点調整方法。
5. 感光体ドラムおよび感光体ドラムに静電潜像を形成させるための複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを長手方向にわたって配置したＬＥＤプリントヘッドと、
   記録紙に所定のパターン画像を形成し出力するパターン形成モードと、
   前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端及び他端を所定の範囲内で各々移動し前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を変更する位置調整機構と、
   前記位置調整機構を用い、前記ＬＥＤプリントヘッドの長手方向の一端を第１の位置に、他端を第２の位置に設定する位置設定手段と、
   前記パターン形成モードで前記記録紙に解像度が判別可能な所定のパターン画像を出力するパターン出力手段と、
   出力されたパターン画像の解像度の情報に基づき、前記位置調整機構を用い、前記ＬＥＤプリントヘッドの位置を解像度が高い位置に調整する位置調整手段とを
   有することを特徴とする画像形成装置。

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