JP2019056732A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調整用画像の読み取りを行って位置ズレを算出する構成に比べて、発光装置の位置誤差を安定して補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】像保持体と、主走査方向に複数の発光素子が直線状に配列され順次点灯する発光素子アレイを複数配置した発光装置と、像保持体の回転方向における発光装置の下流側に配置され発光装置が発光した部分に対応して像保持体上のトナー像を検知する複数の検知手段と、それぞれの検知手段が検知したトナー像の検知時間に基づいて発光素子アレイ同士の位置誤差を推定する推定手段と、を備え、検知部材は、発光素子アレイの主走査方向において発光装置の走査範囲の中心に対して非対称の位置に配置されている。【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像を担持する担持体と、複数の発光素子が直線状に配列される発光素子アレイとを有し、発光素子を用いて担持体上に画像を形成し、当該画像をシートに書き込む書込部と、シートに書き込まれた画像を読み取る読取部と、制御部と、を備え、制御部は、発光素子アレイの位置ズレ検出用のパターン画像が書き込まれたシートを、読取部に読み取らせるパターン読取処理と、パターン読取処理による読取結果に基づいて、発光素子アレイの位置ズレ量を算出するズレ算出処理と、を実行する画像処理装置が知られている（特許文献１）。

複数個の発光素子を直線状に配列してなる発光素子アレイと、該発光素子アレイにより生成された光を集光し像担持体に結像する結像素子アレイとを備えることによって光プリントヘッドを構成し、該光プリントヘッドと像担持体との間の距離を、像担持体の主走査方向において少なくとも２箇所に設けられた調整手段により調整する光プリントヘッドの調整方法において、ピント調整モードを実行することで出力される最初の印字パターン出力の濃度差、シャープさ、解像度差などから判断されるピントが略合ったヘッド対応位置と、調整手段の作動後の印字パターン出力から判断されるピントが略合ったヘッド対応位置と、調整手段の作動量との関係から調整手段の最終作動量を算出し、該算出値に基づいて最終的な調整を行う光プリントヘッドの調整方法も知られている（特許文献２）。

特開２０１４−１６２１７５号公報 特開２００７−２２０６０号公報

本発明は、対称に配置した検知手段で検知する場合に比べて、撓みの影響を抑制して発光装置の位置誤差を補正することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、
像保持体と、
主走査方向に複数の発光素子が直線状に配列され順次点灯する発光素子アレイを複数配置した発光装置と、
前記像保持体の回転方向における前記発光装置の下流側に配置され前記発光装置が発光した部分に対応して前記像保持体上のトナー像を検知する複数の検知手段と、
それぞれの前記検知手段が検知した前記トナー像の検知時間に基づいて前記発光素子アレイ同士の位置誤差を推定する推定手段と、を備え、
前記検知部材は、前記発光素子アレイの主走査方向において前記発光装置の走査範囲の中心に対して非対称の位置に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記検知手段は、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域を含んで配置されている、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記検知手段は、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域を除いてそれぞれの前記発光素子アレイに対して２箇所以上に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記検知手段は、前記像保持体上の主走査方向に形成された細線のトナー像を検知する、
ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記検知手段は、前記像保持体上の副走査方向に形成された矩形状のトナー像を検知する、
ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分とを分離して推定する、
ことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイの前記発光装置に対する副走査方向の取り付け不良に起因する第３の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、を分離して推定する、
ことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、
前記推定手段は、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、をゼロとみなして前記第１の誤差成分と、前記第３の誤差成分を、分離して推定する、
ことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイの前記発光装置に対する副走査方向の取り付け不良に起因する第３の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域における隣り合う前記発光素子アレイ同士の位置不良に起因する第５の誤差成分と、を分離して推定する、
ことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、
前記推定手段は、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域における隣り合う前記発光素子アレイ同士の位置不良に起因する第５の誤差成分をゼロとみなして前記第１の誤差成分と、前記第３の誤差成分を、分離して推定する、
ことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記発光装置は、隣接する前記発光素子アレイ同士が側面が対向しないように千鳥状に配置された、
ことを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記検知手段が検知した前記トナー像の濃度に応じて、前記トナー像の付着状態を推定する第２の推定手段を備えた、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、対称に配置した検知手段で検知する場合に比べて、撓みの影響を抑制して発光装置の位置誤差を補正することができる。

請求項２に記載の発明によれば、画質補正のための検出手段を利用して、発光装置の位置誤差を安定して算出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、それぞれの発光素子アレイに対して複数の検出手段が配置されていない構成に比べて、位置誤差の算出精度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、像保持体上に形成される検知用のトナー像の面積を少なくすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、像保持体上に形成される検知用のトナー像を分解能の低い検知手段で検知することができる。

請求項６、７、８に記載の発明によれば、算出する誤差成分の種類よりも少ない検知手段で位置誤差の誤差成分を分離して推定することができる。

請求項９、１０に記載の発明によれば、位置誤差の誤差成分をより精度よく分離して推定することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、発光素子アレイの繋ぎ目部分での画像欠落を防止することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、各々別の検知手段を配置する場合に比較して、検知手段の数を減らすことができる。

画像形成装置の内部構成を示す断面模式図である。 （ａ）はＬＥＤプリントヘッドの全体を示す平面図、（ｂ）は発光部の概略構成を示す説明図である。 感光体ユニットにＬＥＤプリントヘッドが当接した状態を示す断面模式図である。 感光体ドラムに対するＬＥＤプリントヘッド及びセンサーの配置を示す断面模式図である。 位置誤差補正の機能構成を示すブロック図である。 ＬＥＤプリントヘッドの構成を示す説明図である。 位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドとセンサーの配置を示す説明図である。 実施例１に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドとセンサーの配置を示す説明図である。 実施例２に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドとセンサーの配置を示す説明図である。 実施例３に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）はＬＥＤユニットの重なり配置を示す説明図、（ｂ）はＬＥＤユニットによるトナー像を示す説明図である。 センサーによるトナー像の検知を説明する説明図である。 実施例４に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
図１は本実施形態に係る画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置１の全体構成及び動作を説明する。

画像形成装置１は、制御装置１０、給紙装置２０、感光体ユニット３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、電源装置７０、発光装置であるＬＥＤプリントヘッド１００を備えて構成されている。画像形成装置１の上面（Ｚ方向）には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ１ａが形成されている。

制御装置１０は、画像形成装置１の動作を制御するシステム制御部１１と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部１２、ＬＥＤプリントヘッド１００の点灯を制御する露光制御部１３等を有する。

コントローラ部１２は、外部の情報送信装置（例えばパーソナルコンピュータ等）から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号をＬＥＤプリントヘッド１００に出力する。本実施形態のＬＥＤプリントヘッド１００は、複数の発光素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が主走査方向に沿って線状に配列された発光素子アレイとしての複数のＬＥＤユニットにより構成されている（図２（ｂ）参照）。

画像形成装置１の底部には、給紙装置２０が設けられている。給紙装置２０は、用紙積載板２１を備え、用紙積載板２１の上面には多数の記録媒体としての用紙Ｐが積載される。用紙積載板２１に積載され、規制板（不図示）で幅方向位置が決められた用紙Ｐは、上側から１枚ずつ用紙引き出し部２２により右側方（Ｘ方向）に引き出された後、レジストローラ対２３のニップ部まで搬送される。

感光体ユニット３０は、給紙装置２０の上方（Ｚ方向）に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向にそって、帯電ローラ３２、ＬＥＤプリントヘッド１００、現像装置４０、一次転写ローラ５２、クリーニングブレード３４が配置されている。帯電ローラ３２には、帯電ローラ３２の表面をクリーニングするクリーニングローラ３３が対向、接触して配置されている。

現像装置４０は、内部にトナーとキャリアからなる現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体ドラム３１に対向して配置された現像剤保持体としての現像ローラ４２と、この現像ローラ４２の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌搬送する一対のオーガ４４、４５が配設されている。現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制する層規制部材４６が近接配置されている。
現像装置４０各々は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により帯電され、ＬＥＤプリントヘッド１００から出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置５０は、各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト５１、各感光体ユニット３０にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ローラ５３から構成されている。

各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、システム制御部１１により制御される電源装置７０から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ローラ５３が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置２０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、二次転写ローラ５３には、システム制御部１１により制御される電源装置７０から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対２３から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニングブレード３４により除去され、廃現像剤収容部に回収される。感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により再帯電される。尚、クリーニングブレード３４で除去しきれず帯電ローラ３２に付着した残留物は、帯電ローラ３２に接触して回転するクリーニングローラ３３表面に捕捉され、蓄積される。

定着装置６０は、加熱モジュール６１と加圧モジュール６２を有し、加熱モジュール６１と加圧モジュール６２の圧接領域によって定着ニップ部Ｎ（定着領域）が形成される。

転写装置５０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置６０に搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐは、一対の加熱モジュール６１と加圧モジュール６２により、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラ対６８を介して排出ローラ対６９から画像形成装置１上面の排出トレイ１ａに排出される。

（２）発光装置
図２（ａ）はＬＥＤプリントヘッド１００の全体を示す平面図、（ｂ）は発光部１１０の概略構成を示す説明図、図３は感光体ユニット３０にＬＥＤプリントヘッド１００が当接した状態を示す断面模式図、図４は感光体ドラム３１に対するＬＥＤプリントヘッド１００及びセンサーＳの配置を示す断面模式図、図５は位置誤差補正の機能構成を示すブロック図、図６はＬＥＤプリントヘッド１００の構成を示す説明図、図７は位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながらＬＥＤプリントヘッド１００の構成と位置誤差補正について説明する。

（２．１）ＬＥＤプリントヘッドの全体構成
ＬＥＤプリントヘッド１００は、図２（ａ）に示すように、発光部１１０、発光部１１０を支持する支持部材１２０、支持部材１２０を被走査面としての感光体ドラム３１と対峙して保持する保持部材１３０から構成されている。

発光部１１０は、ＬＥＤプリントヘッド１００の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成された駆動基板（不図示）に、複数の（画像の幅方向の最大画素数に対応する数）の発光素子１１１（ＬＥＤ）がライン状に配列されたＬＥＤチップとレンズからなるＬＥＤユニット１１２が複数配置されて構成されている。

駆動基板は、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡで構成される制御回路、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ及び不揮発メモリ内のデータを展開して保持するＲＡＭで構成されるメモリが設けられ、ＬＥＤプリントヘッド１００内における発光素子毎の光量むらを補正する補正値情報およびＬＥＤプリントヘッド１００に関する情報を格納する。発光素子１１１は、駆動基盤によって、一端側から他端側へ順に点灯可能となるように駆動される。

発光部１１０の各ＬＥＤユニット１１２は、例えば、図２（ｂ）に示すように、発光部１１０の長手方向に平行な２列に沿って、互い違いに千鳥状に配置されていてもよい。千鳥状に配置することで、各ＬＥＤユニット１１２の繋ぎ目部分での画像欠落を防止することができる。
なお，発光部１１０の各ＬＥＤユニット１１２は、２列のうち一方の列と他方の列とで走査方向が逆向きとなるように駆動されてもよい。

支持部材１２０は、発光部１１０の光出射面１１０ａを露出させた状態で感光体ドラム３１に対向して支持する長尺ハウジングであり、全体が液晶ポリマー等のガラス繊維を含む配向性の高い樹脂で形成され、光軸方向（感光体ドラム３１の軸方向）は環境変動に対して伸び縮みが抑制されている。

保持部材１３０は、アルミニウムやＳＵＳ等の金属材料等により構成され、感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）に沿って支持部材１２０を保持する本体部１３１と、ＬＥＤプリントヘッド１００の一端側（基端側）を筐体Ｆに固定する固定部１３２と、他端側（先端側）を筐体Ｆに固定する固定部１３３（図４に図示）から構成される。
本体部１３１は、断面がコの字のチャンネル構造を有し、支持部材１２０全体を感光体ドラム３１に向けてスプリングＳＲを介して付勢するように保持している（図３ 参照）。

（２．２）ＬＥＤプリントヘッドの感光体ユニットへの位置決め
図３に示すように、筐体Ｆに感光体ユニット３０が装着された状態では、感光体ユニット３０の感光体ドラム３１の表面にＬＥＤプリントヘッド１００が対向して近接している。
ＬＥＤプリントヘッド１００は保持部材１３０の固定部１３２が筐体Ｆに嵌め合わされて支持され、先端側は固定部１３３が筐体Ｆにネジ固定されて感光体ユニット３０に対向するように配置されている。

支持部材１２０は、保持部材１３０に対してスプリングＳＲで感光体ユニット３０に向けて付勢され、当接面１２１、１２２が感光体ユニット３０に当接して発光部１１０が感光体ドラム３１に対して所定の間隙を保つように当接している。

このように、保持部材１３０に保持された支持部材１２０を感光体ユニット３０に当接させることで、感光体ドラム３１とＬＥＤプリントヘッド１００の発光部１１０との間隙を高精度で設定している。

一方、各ＬＥＤユニット１１２が千鳥状に配置された画像形成装置１においては、ＬＥＤプリントヘッド１００の副走査方向の取り付け位置（角度）誤差、各ＬＥＤユニット１１２の副走査方向の取り付け位置（角度）誤差、ＬＥＤプリントヘッド１００の主として保持部材１３０の自重による撓みに基づく位置誤差等が発生する虞があった。
そのために、上記位置誤差を認識して発光素子１１１の発光タイミングや発光量を調整することで位置誤差を補正している。

本実施形態に係る画像形成装置１は、図４に示すように、装置の内部に小型のセンサーＳを配置して、それらのセンサーＳの検知結果を用いて、ＬＥＤプリントヘッド１００の位置誤差を推定して発光素子１１１の発光タイミングを補正する。
そのために、制御装置１０のシステム制御部１１は、図５に示すように、ＬＥＤプリントヘッド１００が感光体ドラム３１上に潜像を形成してからセンサーＳがトナー像を検知できるまでの時間を計測する計測部１０１と、計測時間からトナー像の位置誤差を計算する計算部１０２と 位置誤差の各成分を推定する推定部１０３と、ＬＥＤプリントヘッド１００の任意位置での補正値を計算し補正する補正部１０４と、を備えている。

（２．３）位置誤差の補正
図６に示すように、ＬＥＤプリントヘッド１００は、ｍ個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌ（ｍ）の中で，すべての発光素子１１１の位置誤差はＬＥＤユニット１１２の主走査方向に対しての傾きα 、副走査方向に対して平行的な位置誤差ｘ、ＬＥＤプリントヘッド１００全体の主走査方向に対しての傾きβ 、ＬＥＤプリントヘッド１００全体の自重たわみδによる位置ズレの一部あるいは全部から構成されるものと考えられる．

システム制御部１１は、位置誤差の補正実行を受け付けた場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、位置誤差ｅ_ｎを検知するためにセンサーＳで露光位置からの時間計測を行う（Ｓ１０２）。
そして、位置誤差があった場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、位置誤差の計算を行う（Ｓ１０４）。
位置誤差ｅ_ｎは、ＬＥＤプリントヘッド１００が取り付けたれている保持部材１３０を１つの部品とみなす時の長さをｌ、ＬＥＤユニット１１２自体の長さをｌ_ＬＰＨとするとき、ｎ個のセンサーＳが検出した位置誤差ｅ_ｎの成分は以下の数１式により算出する。

数１式において、ｘ_ｍはセンサーＳが配置されているＬＥＤユニット１１２の副走査方向における位置誤差に対する平行的な位置誤差、ｐ_ｎはセンサーＳのｌにおける相対位置、ｐ´_ｎはセンサーＳのｌ_ＬＰＨにおける相対位置である。ｆ（ｐ_ｎ）・δは自重たわみ、δは自重たわみの単位量、ｆ（ｐ_ｎ）はセンサーＳのｌにおける相対位置での係数であり、数２式で表される。

ここで、ＬＥＤプリントヘッド１００の自重による等分布荷重は、数３式で表され、ＬＥＤプリントヘッド１００の任意位置ｐ_ｘにおけるたわみ量は、数４式で表される。数４式において、ｍｇｌ^４／ＥＩは、ＬＥＤプリントヘッド１００の物理特性により決まっているために、係数項は数２式となる。

ＬＥＤプリントヘッド１００の発光素子１１１の位置誤差を検出し，誤差成分を推定する際に、その推定精度はＬＥＤユニット１１２ごとに配置されるセンサーＳの数により変わる。位置誤差ｅ_ｎを表す数１式から、ｍ個のＬＥＤユニット１１２に対して、位置誤差ｅ_ｎは２ｍ＋２個存在することが分かる。そのために、センサーＳの読み取り値を用いて各誤差成分を計算するとき、センサーＳの数は２ｍ＋２以上が必要とされている。
しかし、位置誤差ｅ_ｎのうち一部を既知とする場合、必要なセンサー数は相応に減少する。また、相対的に少ないセンサーＳを用いた場合、各誤差成分ごとにゼロ仮定して計算結果を求め、複数の異なる計算結果を統計学手法にて推定することができる（Ｓ１０５）。

ステップ１０５で取得した位置誤差成分を用いて、ＬＥＤプリントヘッド１００の任意位置ｐ_ｘにおける露光開始時間補正値ｔ_ｘは数５式により求められる（Ｓ１０６）。但し、ｍはｐ_ｘの位置に対応するＬＥＤユニット１１２であり、ｖ_ｐ＝ω・ｒはプロセス速度（画像形成装置１の画像形成時の線速）である。

ここで、本実施形態においては、センサーＳとしてトナー像を検知する濃度センサーを用いている。濃度センサーは感光体ドラム３１上に形成されたトナー像を検知するが、正確な時間を計測するためセンサーＳの性能に応じて検知のために形成されるトナー像の形状を選択することが好ましい。

例えば、分解能の高いセンサーＳは微小な変化を検知できるため、トナー像を主走査方向上の細線にすることができる。センサーＳがその細線を検知した時の出力はパルス信号となりシステム制御部１１は、この信号により時間を取得できる。
一方、分解能の低いセンサーＳを用いる場合は、濃度補正で広く使われているパッチやパターンと類似する像になるようにトナー像の面積を増やす必要がある。システム制御部１１は、センサーＳの検知した濃度に対して閾値を設定し、検知濃度が閾値を超える間の中点を取り時間を取得することができる。

本実施形態に係る画像形成装置１においては、装置の内部に小型のセンサーＳを配置して、それらのセンサーＳの検知結果を用いて、ＬＥＤプリントヘッド１００の位置誤差を推定して発光素子１１１の発光タイミングを補正する。そのために、調整用画像の読み取りを行って位置ズレを算出する構成に比べて、ＬＥＤプリントヘッド１００の位置誤差を安定して補正することができる。また、センサーＳは、画質補正のための濃度センサーを利用して、位置誤差ｅ_ｎを検知するための露光位置からの時間計測を安定して行うことができる。

「実施例１」
図８は実施例１に係る画像形成装置１におけるＬＥＤプリントヘッド１００とセンサーＳの配置を示す説明図、図９は実施例１に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。
本実施例に係る画像形成装置１においては、ＬＥＤプリントヘッド１００は３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３から構成されている。本実施例においては、２つのセンサーＳ１、Ｓ２は、ＬＥＤプリントヘッド１００の主走査方向において、中心からそれぞれ等距離に配置されず、ＬＥＤプリントヘッド１００の一端側からそれぞれｐ_１、ｐ_２の位置に配置されている。

センサーＳ１、Ｓ２が二つの場合、３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３の数より少ないために、ＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３それぞれに関する誤差ｘ_ｍ、α_ｍを推定できない。そのために、補正する誤差をＬＥＤプリントヘッド１００全体に関わるβ、δのみを考慮することになる。そして、センサーＳ１、Ｓ２で検知した位置誤差ｅ_１、ｅ_２は数６式で表される。

ＬＥＤプリントヘッド１００は、多くの場合自重たわみは微小なので、ＬＥＤプリントヘッド１００全長の１／２、すなわち自重たわみが最大となる位置にセンサーを配置することでより正確な誤差検出ができる最適配置として考えられる。本実施例ではｐ＝１／５、ｐ＝１／２とすると、位置誤差ｅ_１、ｅ_２は数７式で表される。

位置誤差ｅ１、ｅ２を計測により取得し（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、ｌはＬＥＤプリントヘッド１００の設計寸法により既知であるために、数７式の連立方程式の解（β、δ）が求められる（Ｓ２０２）。これにより、ＬＥＤプリントヘッド１００全体での任意位置に関わる傾き及び重力たわみによる位置誤差の補正値は数８式で求められる（Ｓ２０３）。

本実施例によれば、３個のＬＥＤユニット１１２から構成されるＬＥＤプリントヘッド１００対して、ＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３の数より少ない２つのセンサーＳ１、Ｓ２を、ＬＥＤプリントヘッド１００の主走査方向において非対称的に配置して、ＬＥＤプリントヘッド１００全体での任意位置に関わる傾きβ及び重力たわみδを推定して補正値を推定するｔ_１、ｔ_２を求めることができる。

「実施例２」
図１０は実施例２に係る画像形成装置１におけるＬＥＤプリントヘッド１００とセンサーＳの配置を示す説明図、図１１は実施例２に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。
本実施例に係る画像形成装置１においては、ＬＥＤプリントヘッド１００は３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３から構成されている。本実施例においては、３つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ＬＥＤプリントヘッド１００の主走査方向において、中心からそれぞれ等距離に配置されず、非対象となるようにＬＥＤプリントヘッド１００の一端側からそれぞれｐ_１、ｐ_２、ｐ_３の位置に配置されている。

本実施例において、センサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３がＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３に対してそれぞれ計測した基準時間との位置誤差ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３は数９式で表される。

ここで、３つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ＬＥＤプリントヘッド１００の一端側から、例えば、それぞれｐ_１、ｐ_２、ｐ_３を数１０式のように配置することができる。

これにより、数９式は数１１式のように表される。

数１１式においては、方程式３つに対して、誤差成分を意味する未知数が８つ（ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、α_１、α_２、α_３、β、δ）あるため、この場合は安定した補正結果を得るのが難しい。しかし、一部の誤差成分が十分に小さい場合には、その誤差成分を０とみなすことができる。例えば、本実施例では、ＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３ごとの傾きがないことが既知であるならば、その対応する項は消すことができ（Ｓ３０２）、位置誤差ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３は数１２式で表される。

数１２式においては、方程式３つに対して，誤差成分を意味する未知数が５つあるが、組み合わせにより１０通りの解が求められる（Ｓ３０３）。この１０通りの解の中では０仮定の解は４つあり、数値平均を計算すると望ましい補正値の約６０％が得られる（Ｓ３０４）。望ましい許容誤差は既存誤差１／１０と仮定するなら、このアルゴリズムを３回実行することで補正後の誤差は許容誤差より小さくなる。

このような処理により、補正値を推定するｔ_１、ｔ_２、ｔ_３を求めることができる（Ｓ３０５）。
本実施例によればＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３のプロセス方向下流側で、３つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３をＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３に対して非対称的に配置することで、算出する誤差成分の種類よりも少ない検知手段で位置誤差の誤差成分の種類を分離して推定することができる。

「実施例３」
図１２は実施例３に係る画像形成装置１におけるＬＥＤプリントヘッド１００とセンサーＳの配置を示す説明図、図１３は実施例３に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャート、図１４（ａ）はＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２の重なり配置を示す説明図、（ｂ）はＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２によるトナー像を示す説明図、図１５はセンサーＳによるトナー像の検知を説明する説明図である。

本実施例に係る画像形成装置１においては、ＬＥＤプリントヘッド１００は３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３から構成され、３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３は重なりを有するように千鳥配置されている。
本実施例においては、５つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５のうち、センサーＳ２はＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２の重なり領域、センサーＳ４はＬＥＤユニットＬ２、Ｌ３の重なり領域に配置されている。

画像形成装置１においては、通常、ＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３のつなぎ目の濃度補正や筋の形成防止のために、ＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３の重なり部分にセンサーを配置することが多い。
この場合は重なり部分に配置されているセンサーＳ２、Ｓ４は、それぞれのＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３における相対位置が存在するｐ´_ｎ、ｐ´´_ｎを用いて異なるＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３における相対位置を表現できる。このときの誤差成分連立方程式は数１３式のようになる。

ここで、以下の数１４式、数１５式に示す条件を満足した位置誤差は、これまでに実施例２に示した処理アルゴリズムだけでは検出できない。

数１４式、数１５式を満足する条件においては、重なり部分に配置されているセンサーＳ２、Ｓ４が、位置誤差がない（Ｓ４０１：Ｎｏ）と誤検出する虞があった。
図１４（ａ）に示すような、重なり配置されたＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２によるトナー像は、図１４（ｂ）に示すように、プロセス方向において通常領域（図中Ｔ１）に比べて重なり領域（図中Ｔ２）では広く形成される。このように形成されるトナー像をセンサーＳ２、Ｓ４で検知した場合、位置誤差による画像ズレが発生していても、センサーＳ２、Ｓ４では位置誤差は検知されない。

図１５は重なり領域と通常領域におけるトナー像の検知を示している。図１５に示すように、重なり領域と通常領域の中点における時間ｔ_ｔ、ｔ´_ｔが同じでも、ε＝ｔ_ａ−ｔ_ｂとε´＝ｔ´_ａ−ｔ´_ｂ の時間の差分が異なる。本実施例の例では、ε_１＝ε_２＝ε_３かつε２＝ε４となるときはＬＥＤプリントヘッド１００全体の傾き β、ε_２≠ε_４となるときはＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３ごとの傾きα_ｍが補正されてない。そして、それぞれの補正値は、数１６式及び数１７式で表されるように概算可能である。

数１６式及び数１７式による補正値を反映させて（Ｓ４０２）から、ステップ４０３〜ステップ４０６の処理を行うことでより正確な補正値ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３を得ることができる。

「実施例４」
図１６は本実施例に係る位置誤差補正の処理の流れを示すフローチャートである。
本実施例における画像形成装置１は、ＬＥＤプリントヘッド１００は３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３から構成され、３個のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３は重なりを有しないように千鳥配置されている。
本実施例においては、６つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、１本のＬＥＤユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３ごとに2つ以上のセンサーＳが配置されている。このときの誤差成分連立方程式は数１８式のようになり、検出精度は高くなる。

数１８式においては、組み合わせにより２８通りの解が求められる（Ｓ５０３）。この２８通りの解に対して、数値平均を計算すると望ましい補正値の約７５％が得られる（Ｓ５０４）。そして、センサーＳを３つ備えた場合と比べて高い精度の補正値ｔ１、ｔ２、ｔ３を得ることができる（Ｓ５０４）。

１・・・画像形成装置
１０・・・制御装置
１１・・・システム制御装置
１０１・・・計測部
１０２・・・計算部
１０３・・・推定部
１０４・・・補正部
１３・・・露光制御部
２０・・・給紙装置
３０・・・感光体ユニット
３１・・・感光体ドラム
４０・・・現像装置
５０・・・転写装置
６０・・・定着装置
１００・・・ＬＥＤプリントヘッド
１１０・・・発光部
１１１・・・発光素子（ＬＥＤ）
１１２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ＬＥＤユニット
１２０・・・支持部材
１３０・・・保持部材
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６・・・センサー

Claims (12)

1. 像保持体と、
   主走査方向に複数の発光素子が直線状に配列され順次点灯する発光素子アレイを複数配置した発光装置と、
   前記像保持体の回転方向における前記発光装置の下流側に配置され前記発光装置が発光した部分に対応して前記像保持体上に付着したトナー像を検知する複数の検知手段と、
   それぞれの前記検知手段が検知した前記トナー像の検知時間に基づいて前記発光素子アレイ同士の位置誤差を推定する推定手段と、を備え、
   前記検知部材は、前記発光素子アレイの主走査方向において前記発光装置の走査範囲の中心に対して非対称の位置に配置されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域を含んで配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域を除いてそれぞれの前記発光素子アレイに対して２箇所以上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段は、前記像保持体上の主走査方向に形成された細線のトナー像を検知する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記像保持体上の副走査方向に形成された矩形状のトナー像を検知する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分とを分離して推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイの前記発光装置に対する副走査方向の取り付け不良に起因する第３の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、を分離して推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記推定手段は、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、をゼロとみなして前記第１の誤差成分と、前記第３の誤差成分を、分離して推定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記推定手段は、前記検知手段により検知した前記トナー像の検知時間から、前記発光装置と前記像保持体の相対的角度不良に起因する第１の誤差成分と、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイの前記発光装置に対する副走査方向の取り付け不良に起因する第３の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域における隣り合う前記発光素子アレイ同士の位置不良に起因する第５の誤差成分と、を分離して推定する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
10. 前記推定手段は、前記発光装置の自重撓みに起因する第２の誤差成分と、前記発光素子アレイと前記像保持体の相対的角度不良に起因する第４の誤差成分と、前記発光素子アレイの繋ぎ目における重なり領域における隣り合う前記発光素子アレイ同士の位置不良に起因する第５の誤差成分をゼロとみなして前記第１の誤差成分と、前記第３の誤差成分を、分離して推定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記発光装置は、隣接する前記発光素子アレイ同士が側面が対向しないように千鳥状に配置された、
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記検知手段が検知した前記トナー像の濃度に応じて、前記トナー像の付着状態を推定する第２の推定手段を備えた、
    ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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