JP3679565B2 - 書込ヘッド焦点位置調整方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体に静電潜像を書き込む書込ヘッドの焦点位置を定める書込ヘッド焦点位置調整方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤアレイから照射されたビームをレンズアレイにより感光体に結像することにより静電潜像を書き込むようにした画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、ビームを正しい焦点位置で感光体に結像させることが重要である。ＬＥＤアレイから照射されレンズアレイにより感光体に結像されるビーム径は、真の焦点位置で最も小さく、焦点距離が変化するに従い大きくなる。
【０００３】
そこで、例えば特開平５−１３４１５８号公報に記載されているように、ＬＥＤから照射されるビーム径やビーム照射面積を像面の位置で測定し、それらの測定値が最小になるように、ＬＥＤアレイやレンズアレイの位置を調整することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、像面の位置におけるビーム径やビーム照射面積の解析をするために、感光体に代えて像面の位置に配置したＣＣＤカメラによりビームを受光しているが、ＣＣＤカメラを用いるため構造が複雑化する。しかも、感光体の軸に平行な方向（以下、主走査方向という）に並ぶＬＥＤの焦点方向の位置のバラツキまで調整するためには、複数のＣＣＤカメラを主走査方向に配列するか、或いはＣＣＤカメラを主走査方向に移動させる構造を必要とし、さらに構造が複雑化する。
【０００５】
また、ＣＣＤカメラによりビーム径等を解析してＬＥＤアレイやレンズアレイの位置を定めても、ＣＣＤカメラの位置に感光体を組み立てるときに、感光体の位置を正確に定めなければならないため、組み立て作業は容易でない。
【０００６】
本発明は、感光体にビームを結像した場合、感光体と書込ヘッドとの距離が合焦点距離を中心に接近又は離反するに従い露光電位が落ちにくくなり、トナー像が可視化されなくなる傾向に着目し、感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を、感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を容易に調整しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによるテストの画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を形成し、前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を、前記感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点位置を設定し、この設定された位置に合わせて前記感光体に対する前記書込ヘッドの相対的な位置を調整するようにする。
【０００８】
したがって、トナー像が可視化されなくなるときの感光体に対する書込ヘッドの相対的な二箇所の位置を認識し、その認識した位置の中間点を求めることで、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を容易に調整することが可能となる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光することにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッドによる画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を形成する際に、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像するようにする。
【００１２】
したがって、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その画像パターンをドットで形成するようにした。
【００１４】
したがって、ドット画像は画像領域が微小で顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の回転方向に沿って画像パターンを形成するようにした。
【００１６】
したがって、感光体を所定角度回転させる度に、感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を認識することにより、感光体の真円度のバラツキを測定することが可能となる。
【００１７】
請求項５記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の軸方向に沿って画像パターンを形成するようにした。
【００１８】
したがって、画像パターンのトナー像の可視化状態が感光体の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することにより、感光体と書込ヘッドとの平行度を認識することが可能となる。
【００１９】
請求項６記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体にトナー像が形成されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を求めるために、可視化されたトナー像の有無を用紙の転写画像により判定するようにする。
【００２０】
したがって、可視化されたトナー像の有無を黙視確認により認識することが可能となる。
【００２１】
請求項７記載の画像形成装置は、アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、前記感光体に対して前記書込ヘッドを焦点距離方向に相対的に移動させる駆動部と、前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させるように前記駆動部の動作を制御する焦点位置変更手段と、この焦点位置変更手段の制御により前記感光体に対する相対位置が変更された前記書込ヘッドのそれぞれの位置で前記書込ヘッドによるテスト用の画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を感光体に形成する画像パターン画像出力手段と、可視化された前記トナー像の有無を検知する可視トナー像有無検知手段と、前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を記憶する無画像ヘッド位置記憶手段と、この無画像ヘッド位置記憶手段に記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を演算する中間点演算手段と、この中間点演算手段の演算値に基づいて前記駆動部を駆動して前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させて合焦点位置に位置させる焦点位置修正手段とを具備する。
【００２２】
したがって、焦点位置変更手段により駆動部の動作を制御し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させ、この移動により感光体に対する相対位置が変更された書込ヘッドのそれぞれの位置で、画像パターン画像出力手段によりトナー像を出力し、この可視化されたトナー像の有無を可視トナー像有無検知手段により検知し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を無画像ヘッド位置記憶手段に記憶し、この記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を中間点演算手段により演算し、この演算値に基づいて焦点位置修正手段で駆動部の動作を制御して書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させることにより、感光体に対して書込ヘッドを合焦点位置に定めることを自動的に行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第一の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。まず、図２を参照して画像形成装置１の概要について説明する。図中、２は回転駆動される感光体である。この感光体２の周囲には、帯電器３と、書込ヘッド４と、現像器５と、転写器６と、クリーニングユニット７とが配列されている。現像器５の下方には、給紙カセット８内の用紙を一枚ずつ分離して引き出す給紙ローラ９と、感光体２の回転に同期して駆動されるレジストローラ１０とが設けられ、クリーニングユニット７の下方には、転写器６を通過する用紙を定着器１１に向けて搬送するベルト１２が回転自在に設けられている。
【００２４】
このような画像形成装置１では、感光体２を時計方向に回転させる過程で、帯電器３により感光体２の表面を帯電させ、その帯電部分を書込ヘッド４により露光して静電潜像を書き込み、現像器５により静電潜像をトナー像として可視化する。この間、給紙カセット８内の用紙は、給紙ローラ９により引き出されて停止中のレジストローラ１０のニップ部で先端を揃えられ、感光体２の回転運動に同期して駆動されるレジストローラ１０により感光体２と転写器６との間に搬送される。感光体２上のトナー像は転写器６により用紙に転写される。定着器１１は用紙を搬送する過程で用紙に転写された画像を定着する。
【００２５】
図３は、感光体２と書込ヘッド４とを示す側面図で、書込ヘッド４は、点光源素子である多数のＬＥＤ１３（図４参照）を感光体２の軸方向に沿って配列したＬＥＤアレイ１４と、個々のＬＥＤ１３から照射されるビーム光を感光体２に結像する多数のレンズ１５（図４参照）を感光体２の軸方向に配列したレンズアレイ１６とよりなる。この書込ヘッド４は感光体２に対して焦点距離方向に接離自在に支持されている。すなわち、書込ヘッド４の長手方向の両端は、固定台１７に螺合された螺子１８が挿通され、これらの螺子１８の下端に固定的に形成されたフランジ１９により支えられている。したがって、固定台１７に螺子１８を締め付けると書込ヘッド４が感光体２から離反され、固定台１７から螺子１８を緩めると書込ヘッド４が自重又は図示しないスプリングの付勢力により感光体２に接近するように構成されている。さらに、書込ヘッド４の長手方向の両端付近には、感光体２の表面の光学濃度を検知する反射型の濃度センサ２０が固定的に設けられている。
【００２６】
次に、書込ヘッド４に関する制御系の電子回路を図５に示す。他のプロセスユニットの制御系の電子回路については省略する。印刷物として出力する通常の画像データが入力されると、データ補正部２１は第一のＲＯＭ２２に記憶されている補正データにより個々のＬＥＤ１３に出力する出力データを補正する。この補正の結果に基づいてＬＥＤ駆動回路２３が書込ヘッド４のＬＥＤ１３を駆動する。
【００２７】
図５において、２４は、感光体２に対して書込ヘッド４を焦点距離方向に相対的に移動させる駆動部である。この例では、感光体２を移動させずに書込ヘッド４を移動させるのでヘッド駆動部２４として説明する。このヘッド駆動部２４は具体的には正逆回転可能なモータで、このヘッド駆動部（モータ）２４は、図３に示す螺子１８を所望の方向に回転させることにより、書込ヘッド４を感光体２に対して接離させる。この動作は、ヘッド駆動部（モータ）２４に駆動されるギヤ（図示せず）を螺子１８のフランジ（ギヤ）１９に噛合させることで実現されるが、このような構成に限られるものではない。図５に示すように、このようなヘッド駆動部（モータ）２４はヘッド駆動回路２５に接続され、このヘッド駆動回路２５には第二のＲＯＭ２６が接続されている。後述するが、この第二のＲＯＭ２６には、感光体２に対して書込ヘッド４を合焦点位置に位置させるデータが記録される。
【００２８】
ここで、図４に、ＬＥＤ１３と結像面との距離の違いによるビームの変化を示す。ａは合焦点位置でのビーム径を示し、ｂは非合焦点位置でのビーム径を示す。図６は、一定の出力で感光体２にドットの静電潜像を形成し、その静電潜像を一定の条件で現像したときの、焦点距離と感光体２上のドット径との関係を実験により示したグラフである。図６において、横軸の０は、真の焦点を結ぶときの書込ヘッド４の位置、−１０，−２０…は書込ヘッド４を合焦点位置から感光体２側に１０μｍ毎に近付けた位置、１０，２０…は書込ヘッド４を合焦点位置から感光体２側に１０μｍ毎に離反させた位置で、感光体２に対して書込ヘッド４を非合焦点方向に１０μｍずつ移動させると、感光体２上のドット径は少しずつ大きくなることが分かる。この場合、合焦点位置に対して１０μｍの位置の違いによるドット径の変化は少なく、この程度の位置の誤差は許容範囲であると判断することができる。書込ヘッド４が合焦点位置から離れるに従い、ドット径は大きくなるが２０μｍ以上を超えると、合焦点位置に比較して感光体２上での露光電位が下がりにくいので、可視化しにくくなることが理解される。
【００２９】
このような現象を利用し、合焦点位置を挾んでトナー像が可視化されなくなるときの感光体２に対する書込ヘッド４の二箇所の位置の中間点に書込ヘッド４を位置させることにより、書込ヘッド４を合焦点位置に固定することができる。
【００３０】
以下、その処理を図１に示すフローチャートを参照して説明する。本実施の形態では、画像形成装置１を製造する工場での最終調整作業時、或いは、工場出荷後のメンテナンスによる調整作業時における焦点位置調整を想定して説明する。
【００３１】
まず、書込ヘッド４の位置を予想の合焦点位置より感光体２側に調整する（Ｓ１）。この例では合焦点位置は感光体２の表面からＬＥＤ１３までの距離を４００μｍと想定しているので、その合焦点位置よりも１５０μｍ感光体２側に調整する。この調整は、書込ヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を所定角度正転させ書込ヘッド４を感光体２側に移動させる。この非合焦点位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ２）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ３）。このトナー像の有無の判断は濃度センサ２０の出力を検知することにより行う。このステップＳ３で可視化されたトナー像があると判断した場合は、書込ヘッド４による露光の能率を下げる。この例では、書込ヘッド４の露光時間を通常の画像形成時より０．５μｓｅｃだけ下げる（Ｓ４）。このような処理をステップＳ３において可視化されたトナー像無しと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像無しと判断したときに、書込ヘッド４の位置を１０μｍだけ感光体２から遠ざける（Ｓ５）。感光体２から書込ヘッド４を遠ざけるには、ヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を所定角度逆転させることにより行う。
【００３２】
続いて、その位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ６）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ７）。このようなステップＳ５，Ｓ６の処理をステップＳ７において可視化されたトナー像有りと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像有りと判断したときに、現在の書込ヘッド４の位置Ａ１を図示しないＲＡＭに記憶する（Ｓ８）。この記憶されたＡ１のデータは、書込ヘッド４が合焦点位置より感光体２側に寄った方向でトナー像が可視化されるか、されなくなるかの臨界の位置を示すデータである。
【００３３】
続いて、書込ヘッド４が合焦点位置より感光体２から離れる方向でトナー像が可視化されるか、されないかの臨界の位置を検知するために、書込ヘッド４を１０μｍ感光体２から遠ざけ（Ｓ９）、その位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ１０）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ１１）。このようなステップＳ９，Ｓ１０の処理をステップＳ１１において可視化されたトナー像無しと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像無しと判断したときに、現在の書込ヘッド４の位置Ｂ１を図示しないＲＡＭに記憶する（Ｓ１２）。
【００３４】
このようにして、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を挾む二箇所において感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッド４の位置Ａ１，Ｂ１をＲＡＭから呼び出し、Ａ１，Ｂ１の中間点を演算し、その演算値Ｄ１を第二のＲＯＭ２６に記憶する（Ｓ１３）。この第二のＲＯＭ２６に記憶されたＤ１のデータは、個々の画像形成装置１の組み立て状態によって決まる固定データである。そして、このＤ１のデータに基づいてヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を駆動し、書込ヘッド４を合焦点位置に移動させる（Ｓ１４）。これにより、書込ヘッド４の焦点位置調整を自動的に行うことができる。
【００３５】
本実施の形態では、感光体２に対して書込ヘッド４を相対的に移動させる場合に、書込ヘッド４を移動させるようにしたが、感光体２を移動させるようにしてもよい。また、書込ヘッド４を移動させる場合に、この書込ヘッド４を構成するＬＥＤアレイ１４とレンズアレイ１６との何れか一方を移動させるようにしてもよい。
【００３６】
ここで、Ｓ１，Ｓ５，Ｓ９は、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッド４を感光体２に対して相対的に移動させるようにヘッド駆動部２４の動作を制御する焦点位置変更手段に相当する。
【００３７】
Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１０は、上述の焦点位置変更手段の制御により感光体２に対する相対位置が変更された書込ヘッド４のそれぞれの位置で書込ヘッド４によるテスト用の画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を感光体２に形成する画像パターン画像出力手段に相当する。
【００３８】
濃度センサ２０は、可視化されたトナー像の有無を検知する可視トナー像有無検知手段として機能する。
【００３９】
Ｓ１２は、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を挾む二箇所において感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッド４の位置Ａ１，Ｂ１を記憶する無画像ヘッド位置記憶手段に相当する。
【００４０】
Ｓ１３は、上述の無画像ヘッド位置記憶手段に記憶された二箇所の書込ヘッド４の位置の中間点を演算する中間点演算手段に相当する。
【００４１】
Ｓ１４は、上述の中間点演算手段の演算値Ｄ１に基づいてヘッド駆動部２４を駆動して書込ヘッド４を感光体２に対して相対的に移動させて合焦点位置に位置させる焦点位置修正手段に相当する。
【００４２】
以上のように、感光体２にビームを結像した場合、感光体２と書込ヘッド４との距離が合焦点距離を中心に接近又は離反するに従い露光電位が落ちにくくなり、トナー像が可視化されなくなる傾向に着目し、感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置Ａ１，Ｂ１を、感光体２に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドＡ１，Ｂ１の位置の中間点を合焦点位置Ｄ１として感光体２に対する書込ヘッドの焦点位置を調整するようにしたので、感光体２を着脱することなく書込ヘッド４の焦点位置を容易に調整することできる。また、感光体２を装着した状態で書込ヘッド４の位置調整をするために、感光体２を装着し直す煩わしさを解消することができる。
【００４３】
なお、感光体２上のトナー画像を濃度センサ２０により検知し、その検知結果に基づいて、帯電、露光、現像等の像条件を設定することにより一定濃度の画像を形成することは従来から行われているが、本実施の形態では、トナー像が可視化されなくなるか否かを検知するために、濃度センサ２０を利用しているのでＣＣＤカメラ等の他の受光デバイスを省略することができる。また、トナー像を用紙に転写して黙視することによって、可視化されたトナー像の有無を他の読み取り素子を用いることなく判断するようにした場合も、他の受光デバイスを省略してさらに構造の簡略化を図ることができる。
【００４４】
さらに、最初のトナー像が可視化されない位置Ａ１を検知するために、書込ヘッド４の露光の能率を高くすると、書込ヘッド４を合焦点位置まで移動させる距離が長くなるが、始めに、書込ヘッド４を所定の非合焦点位置に移動させ、このときに可視化されたトナー像が有るときに、書込ヘッド４による露光の能率を下げることにより、書込ヘッド４をさらに非合焦点位置に移動させることなくトナー像が可視化されなくなる位置を認識することができる。露光の能率を下げる場合は、図１のステップＳ４での処理のように書込ヘッド４の露光時間を下げるだけでなく、ＬＥＤ１３の露光パワーを下げてもよい。また、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像しても同様の効果を得ることができる。さらに、面積率が微小なドットで画像パターンを形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、感光体２に対する書込ヘッド４の焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッド４による画像パターンの露光をする際に、感光体２の軸方向に沿って画像パターンを形成するようした場合には、画像パターンのトナー画像の可視化状態が感光体２の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することができる。これにより、感光体２と書込ヘッド４との平行度を認識した上で、書込ヘッド４を正しく位置決めすることができる。
【００４６】
次に、本発明の実施の第二の形態を図７に基づいて説明する。図２ないし図６を参照して説明した部分は本実施の形態においても同様である。前実施の形態では、工場出荷時、メンテナンス時において書込ヘッド４の焦点位置を調整する場合を想定して説明したが、本実施の形態は、印刷作業を開始する都度書込ヘッド４の焦点位置を調整することを想定している。さらに、感光体２の真円度にバラツキがあることを考慮に入れ、感光体２の回転角度に合わせて書込ヘッド４の焦点位置調整を行う例である。そのために感光体２の回転角データをカウントするカウンタ（図示せず）を具備する。以下、焦点位置調整の処理を図７に示す。
【００４７】
まず、カウンタに感光体２の回転角度ｎ＝０をセットする（Ｓ２１）。続いて、副走査方向（感光体２の回転方向）のサンプル数を決める（Ｓ２２）。この例では感光体２を１°回転させる度に焦点位置調整をするため、サンプル数を３６０に設定する。続いて、図１のステップＳ１〜Ｓ１３と同様の処理により、感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置Ａｎ，Ｂｎを、感光体２に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッド４の位置Ａｎ，Ｂｎの中間点を合焦点位置Ｄｎとして第二のＲＯＭ２６に記憶させる（Ｓ２３）。この処理を感光体２を１°回転させる度に行い、その度にカウンタをインクリメントし（Ｓ２４）、ステップＳ２５においてサンプル数が３６０に達した状態を認識するまでステップＳ２３，Ｓ２４の処理を繰り返し、サンプル数が３６０になったときにカウンタをクリアする（Ｓ２６）。すなわち、Ａｎ、Ｂｎ、Ｄｎのｎのデータはサンプル数だけある。Ｓ２１〜Ｓ２６の処理では、Ｄｎの値が一定なら感光体２は真円で、一定でなければ真円でないことが認識できる。
【００４８】
続いて与えられた画像データを基に、帯電器３、書込ヘッド４、現像器５、転写器６、定着器１１等の各プロセスユニットの動作により印刷に移行する。この場合、感光体２を書込ヘッド４で露光（静電潜像の形成）する前に、第二のＲＯＭ２５から合焦点位置のデータＤｎを呼び出し（Ｓ２７）、Ｄｎに基づいて感光体２に対する書込ヘッド４の焦点位置を調整する（Ｓ２８）。このステップＳ２８での処理は図１において説明したステップＳ１４での処理と同様である。この後、書込ヘッド４により感光体２を露光し（Ｓ２９）、１走査ライン分の静電潜像を形成する。このステップＳ２７〜２９の処理は、ステップＳ３０において、画像データ（印刷データ）終了と判断されるまで実行し、その度にカウンタをインクリメントする（Ｓ３１）。ステップＳ３２において、カウンタの値が３６０に達したことが認識されない限り、ステップＳ２７〜Ｓ３１の処理を実行するが、３６０に達したものと認識したときはカウンタをクリアする（Ｓ２６）。
【００４９】
このように、印刷のための画像データを出力するときに、感光体２の回転角度に応じて書込ヘッド４の焦点位置を調整することができるため、感光体２の真円度が出ていなくても、副走査方向における画像品質のムラを防止することができる。
【００５０】
なお、露光工程において、感光体２の回転角度が増すと、露光位置が現像器５や転写器６の位置に達するので、感光体２の回転の進行の状況に応じて、ステップＳ２９では現像や転写も行う。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、感光体に対する書込ヘッドの位置を相対的に変え、それぞれの位置でトナー像を形成し、感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を、感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を設定するようにすることにより、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を容易に調整することができる。また、感光体を装着した状態で書込ヘッドの位置調整をするために、感光体を装着し直す煩わしさを解消することができる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光するようにすることにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５３】
請求項２記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッドによる画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を形成する際に、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像するようにすることにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５４】
請求項３記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その画像パターンをドットで形成するようにすることにより、ドット画像は画像領域が微小で顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５５】
請求項４記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の回転方向に沿って画像パターンを形成するようにすることにより、感光体を所定角度回転させる度に、感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を認識することができる。これにより、感光体の真円度のバラツキを測定することができる。
【００５６】
請求項５記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の軸方向に沿って画像パターンを形成するようにすることにより、画像パターンのトナー像の可視化状態が感光体の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することができる。これにより、感光体と書込ヘッドとの平行度を認識することができる。
【００５７】
請求項６記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体にトナー像が形成されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を求めるために、可視化されたトナー像の有無を用紙の転写画像により判定するようにすることにより、可視化されたトナー像の有無を他の受光素子を用いることなく黙視確認により認識することができ、これにより、構造を簡略化することができる。
【００５８】
請求項７記載の画像形成装置は、焦点位置変更手段により駆動部の動作を制御し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させ、この移動により感光体に対する相対位置が変更された書込ヘッドのそれぞれの位置で、画像パターン画像出力手段によりトナー像を出力し、この可視化されたトナー像の有無を可視トナー像有無検知手段により検知し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を無画像ヘッド位置記憶手段に記憶し、この記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を中間点演算手段により演算し、この演算値に基づいて焦点位置修正手段で駆動部の動作を制御して書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させるようにしたので、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を自動的に調整することができ、また、感光体を装着した状態で書込ヘッドの位置調整をするために、感光体を装着し直す煩わしさを解消することができる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光することにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一の形態における書込ヘッド焦点位置調整処理を示すフローチャートである。
【図２】画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】感光体と書込ヘッドとを示す側面図である。
【図４】ＬＥＤから照射されたビームの結像状態を示す説明図である。
【図５】電子回路を示すブロック図である。
【図６】感光体に対する書込ヘッドの位置とドット径との関係を実験的に示すグラフである。
【図７】本発明の実施の第二の形態における印刷処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 感光体
４ 書込ヘッド
１３ 点光源素子
２０ 可視トナー像有無検知手段
２４ 駆動部
Ｓ１，Ｓ５，Ｓ９ 焦点位置変更手段
Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１０ 画像パターン画像出力手段
Ｓ１２ 無画像ヘッド位置記憶手段
Ｓ１３ 中間点演算手段
Ｓ１４ 焦点位置修正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体に静電潜像を書き込む書込ヘッドの焦点位置を定める書込ヘッド焦点位置調整方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤアレイから照射されたビームをレンズアレイにより感光体に結像することにより静電潜像を書き込むようにした画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、ビームを正しい焦点位置で感光体に結像させることが重要である。ＬＥＤアレイから照射されレンズアレイにより感光体に結像されるビーム径は、真の焦点位置で最も小さく、焦点距離が変化するに従い大きくなる。
【０００３】
そこで、例えば特開平５−１３４１５８号公報に記載されているように、ＬＥＤから照射されるビーム径やビーム照射面積を像面の位置で測定し、それらの測定値が最小になるように、ＬＥＤアレイやレンズアレイの位置を調整することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、像面の位置におけるビーム径やビーム照射面積の解析をするために、感光体に代えて像面の位置に配置したＣＣＤカメラによりビームを受光しているが、ＣＣＤカメラを用いるため構造が複雑化する。しかも、感光体の軸に平行な方向（以下、主走査方向という）に並ぶＬＥＤの焦点方向の位置のバラツキまで調整するためには、複数のＣＣＤカメラを主走査方向に配列するか、或いはＣＣＤカメラを主走査方向に移動させる構造を必要とし、さらに構造が複雑化する。
【０００５】
また、ＣＣＤカメラによりビーム径等を解析してＬＥＤアレイやレンズアレイの位置を定めても、ＣＣＤカメラの位置に感光体を組み立てるときに、感光体の位置を正確に定めなければならないため、組み立て作業は容易でない。
【０００６】
本発明は、感光体にビームを結像した場合、感光体と書込ヘッドとの距離が合焦点距離を中心に接近又は離反するに従い露光電位が落ちにくくなり、トナー像が可視化されなくなる傾向に着目し、感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を、感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を容易に調整しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによるテストの画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を形成し、前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を、前記感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点位置を設定し、この設定された位置に合わせて前記感光体に対する前記書込ヘッドの相対的な位置を調整するようにする。
【０００８】
したがって、トナー像が可視化されなくなるときの感光体に対する書込ヘッドの相対的な二箇所の位置を認識し、その認識した位置の中間点を求めることで、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を容易に調整することが可能となる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光することにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッドによる画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を形成する際に、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像するようにする。
【００１２】
したがって、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その画像パターンをドットで形成するようにした。
【００１４】
したがって、ドット画像は画像領域が微小で顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の回転方向に沿って画像パターンを形成するようにした。
【００１６】
したがって、感光体を所定角度回転させる度に、感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を認識することにより、感光体の真円度のバラツキを測定することが可能となる。
【００１７】
請求項５記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の軸方向に沿って画像パターンを形成するようにした。
【００１８】
したがって、画像パターンのトナー像の可視化状態が感光体の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することにより、感光体と書込ヘッドとの平行度を認識することが可能となる。
【００１９】
請求項６記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体にトナー像が形成されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を求めるために、可視化されたトナー像の有無を用紙の転写画像により判定するようにする。
【００２０】
したがって、可視化されたトナー像の有無を黙視確認により認識することが可能となる。
【００２１】
請求項７記載の画像形成装置は、アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、前記感光体に対して前記書込ヘッドを焦点距離方向に相対的に移動させる駆動部と、前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させるように前記駆動部の動作を制御する焦点位置変更手段と、この焦点位置変更手段の制御により前記感光体に対する相対位置が変更された前記書込ヘッドのそれぞれの位置で前記書込ヘッドによるテスト用の画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を感光体に形成する画像パターン画像出力手段と、可視化された前記トナー像の有無を検知する可視トナー像有無検知手段と、前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を記憶する無画像ヘッド位置記憶手段と、この無画像ヘッド位置記憶手段に記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を演算する中間点演算手段と、この中間点演算手段の演算値に基づいて前記駆動部を駆動して前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させて合焦点位置に位置させる焦点位置修正手段とを具備する。
【００２２】
したがって、焦点位置変更手段により駆動部の動作を制御し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させ、この移動により感光体に対する相対位置が変更された書込ヘッドのそれぞれの位置で、画像パターン画像出力手段によりトナー像を出力し、この可視化されたトナー像の有無を可視トナー像有無検知手段により検知し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を無画像ヘッド位置記憶手段に記憶し、この記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を中間点演算手段により演算し、この演算値に基づいて焦点位置修正手段で駆動部の動作を制御して書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させることにより、感光体に対して書込ヘッドを合焦点位置に定めることを自動的に行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第一の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。まず、図２を参照して画像形成装置１の概要について説明する。図中、２は回転駆動される感光体である。この感光体２の周囲には、帯電器３と、書込ヘッド４と、現像器５と、転写器６と、クリーニングユニット７とが配列されている。現像器５の下方には、給紙カセット８内の用紙を一枚ずつ分離して引き出す給紙ローラ９と、感光体２の回転に同期して駆動されるレジストローラ１０とが設けられ、クリーニングユニット７の下方には、転写器６を通過する用紙を定着器１１に向けて搬送するベルト１２が回転自在に設けられている。
【００２４】
このような画像形成装置１では、感光体２を時計方向に回転させる過程で、帯電器３により感光体２の表面を帯電させ、その帯電部分を書込ヘッド４により露光して静電潜像を書き込み、現像器５により静電潜像をトナー像として可視化する。この間、給紙カセット８内の用紙は、給紙ローラ９により引き出されて停止中のレジストローラ１０のニップ部で先端を揃えられ、感光体２の回転運動に同期して駆動されるレジストローラ１０により感光体２と転写器６との間に搬送される。感光体２上のトナー像は転写器６により用紙に転写される。定着器１１は用紙を搬送する過程で用紙に転写された画像を定着する。
【００２５】
図３は、感光体２と書込ヘッド４とを示す側面図で、書込ヘッド４は、点光源素子である多数のＬＥＤ１３（図４参照）を感光体２の軸方向に沿って配列したＬＥＤアレイ１４と、個々のＬＥＤ１３から照射されるビーム光を感光体２に結像する多数のレンズ１５（図４参照）を感光体２の軸方向に配列したレンズアレイ１６とよりなる。この書込ヘッド４は感光体２に対して焦点距離方向に接離自在に支持されている。すなわち、書込ヘッド４の長手方向の両端は、固定台１７に螺合された螺子１８が挿通され、これらの螺子１８の下端に固定的に形成されたフランジ１９により支えられている。したがって、固定台１７に螺子１８を締め付けると書込ヘッド４が感光体２から離反され、固定台１７から螺子１８を緩めると書込ヘッド４が自重又は図示しないスプリングの付勢力により感光体２に接近するように構成されている。さらに、書込ヘッド４の長手方向の両端付近には、感光体２の表面の光学濃度を検知する反射型の濃度センサ２０が固定的に設けられている。
【００２６】
次に、書込ヘッド４に関する制御系の電子回路を図５に示す。他のプロセスユニットの制御系の電子回路については省略する。印刷物として出力する通常の画像データが入力されると、データ補正部２１は第一のＲＯＭ２２に記憶されている補正データにより個々のＬＥＤ１３に出力する出力データを補正する。この補正の結果に基づいてＬＥＤ駆動回路２３が書込ヘッド４のＬＥＤ１３を駆動する。
【００２７】
図５において、２４は、感光体２に対して書込ヘッド４を焦点距離方向に相対的に移動させる駆動部である。この例では、感光体２を移動させずに書込ヘッド４を移動させるのでヘッド駆動部２４として説明する。このヘッド駆動部２４は具体的には正逆回転可能なモータで、このヘッド駆動部（モータ）２４は、図３に示す螺子１８を所望の方向に回転させることにより、書込ヘッド４を感光体２に対して接離させる。この動作は、ヘッド駆動部（モータ）２４に駆動されるギヤ（図示せず）を螺子１８のフランジ（ギヤ）１９に噛合させることで実現されるが、このような構成に限られるものではない。図５に示すように、このようなヘッド駆動部（モータ）２４はヘッド駆動回路２５に接続され、このヘッド駆動回路２５には第二のＲＯＭ２６が接続されている。後述するが、この第二のＲＯＭ２６には、感光体２に対して書込ヘッド４を合焦点位置に位置させるデータが記録される。
【００２８】
ここで、図４に、ＬＥＤ１３と結像面との距離の違いによるビームの変化を示す。ａは合焦点位置でのビーム径を示し、ｂは非合焦点位置でのビーム径を示す。図６は、一定の出力で感光体２にドットの静電潜像を形成し、その静電潜像を一定の条件で現像したときの、焦点距離と感光体２上のドット径との関係を実験により示したグラフである。図６において、横軸の０は、真の焦点を結ぶときの書込ヘッド４の位置、−１０，−２０…は書込ヘッド４を合焦点位置から感光体２側に１０μｍ毎に近付けた位置、１０，２０…は書込ヘッド４を合焦点位置から感光体２側に１０μｍ毎に離反させた位置で、感光体２に対して書込ヘッド４を非合焦点方向に１０μｍずつ移動させると、感光体２上のドット径は少しずつ大きくなることが分かる。この場合、合焦点位置に対して１０μｍの位置の違いによるドット径の変化は少なく、この程度の位置の誤差は許容範囲であると判断することができる。書込ヘッド４が合焦点位置から離れるに従い、ドット径は大きくなるが２０μｍ以上を超えると、合焦点位置に比較して感光体２上での露光電位が下がりにくいので、可視化しにくくなることが理解される。
【００２９】
このような現象を利用し、合焦点位置を挾んでトナー像が可視化されなくなるときの感光体２に対する書込ヘッド４の二箇所の位置の中間点に書込ヘッド４を位置させることにより、書込ヘッド４を合焦点位置に固定することができる。
【００３０】
以下、その処理を図１に示すフローチャートを参照して説明する。本実施の形態では、画像形成装置１を製造する工場での最終調整作業時、或いは、工場出荷後のメンテナンスによる調整作業時における焦点位置調整を想定して説明する。
【００３１】
まず、書込ヘッド４の位置を予想の合焦点位置より感光体２側に調整する（Ｓ１）。この例では合焦点位置は感光体２の表面からＬＥＤ１３までの距離を４００μｍと想定しているので、その合焦点位置よりも１５０μｍ感光体２側に調整する。この調整は、書込ヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を所定角度正転させ書込ヘッド４を感光体２側に移動させる。この非合焦点位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ２）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ３）。このトナー像の有無の判断は濃度センサ２０の出力を検知することにより行う。このステップＳ３で可視化されたトナー像があると判断した場合は、書込ヘッド４による露光の能率を下げる。この例では、書込ヘッド４の露光時間を通常の画像形成時より０．５μｓｅｃだけ下げる（Ｓ４）。このような処理をステップＳ３において可視化されたトナー像無しと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像無しと判断したときに、書込ヘッド４の位置を１０μｍだけ感光体２から遠ざける（Ｓ５）。感光体２から書込ヘッド４を遠ざけるには、ヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を所定角度逆転させることにより行う。
【００３２】
続いて、その位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ６）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ７）。このようなステップＳ５，Ｓ６の処理をステップＳ７において可視化されたトナー像有りと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像有りと判断したときに、現在の書込ヘッド４の位置Ａ１を図示しないＲＡＭに記憶する（Ｓ８）。この記憶されたＡ１のデータは、書込ヘッド４が合焦点位置より感光体２側に寄った方向でトナー像が可視化されるか、されなくなるかの臨界の位置を示すデータである。
【００３３】
続いて、書込ヘッド４が合焦点位置より感光体２から離れる方向でトナー像が可視化されるか、されないかの臨界の位置を検知するために、書込ヘッド４を１０μｍ感光体２から遠ざけ（Ｓ９）、その位置において、テスト用の画像パターンを書込ヘッド４により書き込み、その画像パターンを現像器５により現像し（Ｓ１０）、このときに可視化されたトナー像の有無を判断する（Ｓ１１）。このようなステップＳ９，Ｓ１０の処理をステップＳ１１において可視化されたトナー像無しと判断されるまで繰り返し、可視化されたトナー像無しと判断したときに、現在の書込ヘッド４の位置Ｂ１を図示しないＲＡＭに記憶する（Ｓ１２）。
【００３４】
このようにして、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を挾む二箇所において感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッド４の位置Ａ１，Ｂ１をＲＡＭから呼び出し、Ａ１，Ｂ１の中間点を演算し、その演算値Ｄ１を第二のＲＯＭ２６に記憶する（Ｓ１３）。この第二のＲＯＭ２６に記憶されたＤ１のデータは、個々の画像形成装置１の組み立て状態によって決まる固定データである。そして、このＤ１のデータに基づいてヘッド駆動回路２５によりヘッド駆動部（モータ）２４を駆動し、書込ヘッド４を合焦点位置に移動させる（Ｓ１４）。これにより、書込ヘッド４の焦点位置調整を自動的に行うことができる。
【００３５】
本実施の形態では、感光体２に対して書込ヘッド４を相対的に移動させる場合に、書込ヘッド４を移動させるようにしたが、感光体２を移動させるようにしてもよい。また、書込ヘッド４を移動させる場合に、この書込ヘッド４を構成するＬＥＤアレイ１４とレンズアレイ１６との何れか一方を移動させるようにしてもよい。
【００３６】
ここで、Ｓ１，Ｓ５，Ｓ９は、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッド４を感光体２に対して相対的に移動させるようにヘッド駆動部２４の動作を制御する焦点位置変更手段に相当する。
【００３７】
Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１０は、上述の焦点位置変更手段の制御により感光体２に対する相対位置が変更された書込ヘッド４のそれぞれの位置で書込ヘッド４によるテスト用の画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を感光体２に形成する画像パターン画像出力手段に相当する。
【００３８】
濃度センサ２０は、可視化されたトナー像の有無を検知する可視トナー像有無検知手段として機能する。
【００３９】
Ｓ１２は、感光体２に対して予想される書込ヘッド４の合焦点位置を挾む二箇所において感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッド４の位置Ａ１，Ｂ１を記憶する無画像ヘッド位置記憶手段に相当する。
【００４０】
Ｓ１３は、上述の無画像ヘッド位置記憶手段に記憶された二箇所の書込ヘッド４の位置の中間点を演算する中間点演算手段に相当する。
【００４１】
Ｓ１４は、上述の中間点演算手段の演算値Ｄ１に基づいてヘッド駆動部２４を駆動して書込ヘッド４を感光体２に対して相対的に移動させて合焦点位置に位置させる焦点位置修正手段に相当する。
【００４２】
以上のように、感光体２にビームを結像した場合、感光体２と書込ヘッド４との距離が合焦点距離を中心に接近又は離反するに従い露光電位が落ちにくくなり、トナー像が可視化されなくなる傾向に着目し、感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置Ａ１，Ｂ１を、感光体２に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドＡ１，Ｂ１の位置の中間点を合焦点位置Ｄ１として感光体２に対する書込ヘッドの焦点位置を調整するようにしたので、感光体２を着脱することなく書込ヘッド４の焦点位置を容易に調整することできる。また、感光体２を装着した状態で書込ヘッド４の位置調整をするために、感光体２を装着し直す煩わしさを解消することができる。
【００４３】
なお、感光体２上のトナー画像を濃度センサ２０により検知し、その検知結果に基づいて、帯電、露光、現像等の像条件を設定することにより一定濃度の画像を形成することは従来から行われているが、本実施の形態では、トナー像が可視化されなくなるか否かを検知するために、濃度センサ２０を利用しているのでＣＣＤカメラ等の他の受光デバイスを省略することができる。また、トナー像を用紙に転写して黙視することによって、可視化されたトナー像の有無を他の読み取り素子を用いることなく判断するようにした場合も、他の受光デバイスを省略してさらに構造の簡略化を図ることができる。
【００４４】
さらに、最初のトナー像が可視化されない位置Ａ１を検知するために、書込ヘッド４の露光の能率を高くすると、書込ヘッド４を合焦点位置まで移動させる距離が長くなるが、始めに、書込ヘッド４を所定の非合焦点位置に移動させ、このときに可視化されたトナー像が有るときに、書込ヘッド４による露光の能率を下げることにより、書込ヘッド４をさらに非合焦点位置に移動させることなくトナー像が可視化されなくなる位置を認識することができる。露光の能率を下げる場合は、図１のステップＳ４での処理のように書込ヘッド４の露光時間を下げるだけでなく、ＬＥＤ１３の露光パワーを下げてもよい。また、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像しても同様の効果を得ることができる。さらに、面積率が微小なドットで画像パターンを形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、感光体２に対する書込ヘッド４の焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッド４による画像パターンの露光をする際に、感光体２の軸方向に沿って画像パターンを形成するようした場合には、画像パターンのトナー画像の可視化状態が感光体２の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することができる。これにより、感光体２と書込ヘッド４との平行度を認識した上で、書込ヘッド４を正しく位置決めすることができる。
【００４６】
次に、本発明の実施の第二の形態を図７に基づいて説明する。図２ないし図６を参照して説明した部分は本実施の形態においても同様である。前実施の形態では、工場出荷時、メンテナンス時において書込ヘッド４の焦点位置を調整する場合を想定して説明したが、本実施の形態は、印刷作業を開始する都度書込ヘッド４の焦点位置を調整することを想定している。さらに、感光体２の真円度にバラツキがあることを考慮に入れ、感光体２の回転角度に合わせて書込ヘッド４の焦点位置調整を行う例である。そのために感光体２の回転角データをカウントするカウンタ（図示せず）を具備する。以下、焦点位置調整の処理を図７に示す。
【００４７】
まず、カウンタに感光体２の回転角度ｎ＝０をセットする（Ｓ２１）。続いて、副走査方向（感光体２の回転方向）のサンプル数を決める（Ｓ２２）。この例では感光体２を１°回転させる度に焦点位置調整をするため、サンプル数を３６０に設定する。続いて、図１のステップＳ１〜Ｓ１３と同様の処理により、感光体２にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置Ａｎ，Ｂｎを、感光体２に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッド４の位置Ａｎ，Ｂｎの中間点を合焦点位置Ｄｎとして第二のＲＯＭ２６に記憶させる（Ｓ２３）。この処理を感光体２を１°回転させる度に行い、その度にカウンタをインクリメントし（Ｓ２４）、ステップＳ２５においてサンプル数が３６０に達した状態を認識するまでステップＳ２３，Ｓ２４の処理を繰り返し、サンプル数が３６０になったときにカウンタをクリアする（Ｓ２６）。すなわち、Ａｎ、Ｂｎ、Ｄｎのｎのデータはサンプル数だけある。Ｓ２１〜Ｓ２６の処理では、Ｄｎの値が一定なら感光体２は真円で、一定でなければ真円でないことが認識できる。
【００４８】
続いて与えられた画像データを基に、帯電器３、書込ヘッド４、現像器５、転写器６、定着器１１等の各プロセスユニットの動作により印刷に移行する。この場合、感光体２を書込ヘッド４で露光（静電潜像の形成）する前に、第二のＲＯＭ２５から合焦点位置のデータＤｎを呼び出し（Ｓ２７）、Ｄｎに基づいて感光体２に対する書込ヘッド４の焦点位置を調整する（Ｓ２８）。このステップＳ２８での処理は図１において説明したステップＳ１４での処理と同様である。この後、書込ヘッド４により感光体２を露光し（Ｓ２９）、１走査ライン分の静電潜像を形成する。このステップＳ２７〜２９の処理は、ステップＳ３０において、画像データ（印刷データ）終了と判断されるまで実行し、その度にカウンタをインクリメントする（Ｓ３１）。ステップＳ３２において、カウンタの値が３６０に達したことが認識されない限り、ステップＳ２７〜Ｓ３１の処理を実行するが、３６０に達したものと認識したときはカウンタをクリアする（Ｓ２６）。
【００４９】
このように、印刷のための画像データを出力するときに、感光体２の回転角度に応じて書込ヘッド４の焦点位置を調整することができるため、感光体２の真円度が出ていなくても、副走査方向における画像品質のムラを防止することができる。
【００５０】
なお、露光工程において、感光体２の回転角度が増すと、露光位置が現像器５や転写器６の位置に達するので、感光体２の回転の進行の状況に応じて、ステップＳ２９では現像や転写も行う。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、感光体に対する書込ヘッドの位置を相対的に変え、それぞれの位置でトナー像を形成し、感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を、感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を設定するようにすることにより、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を容易に調整することができる。また、感光体を装着した状態で書込ヘッドの位置調整をするために、感光体を装着し直す煩わしさを解消することができる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光するようにすることにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５３】
請求項２記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッドによる画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を形成する際に、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像するようにすることにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５４】
請求項３記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その画像パターンをドットで形成するようにすることにより、ドット画像は画像領域が微小で顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することができる。
【００５５】
請求項４記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の回転方向に沿って画像パターンを形成するようにすることにより、感光体を所定角度回転させる度に、感光体に対する書込ヘッドの焦点位置を認識することができる。これにより、感光体の真円度のバラツキを測定することができる。
【００５６】
請求項５記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の軸方向に沿って画像パターンを形成するようにすることにより、画像パターンのトナー像の可視化状態が感光体の軸方向に沿う位置で変化する状態を認識することができる。これにより、感光体と書込ヘッドとの平行度を認識することができる。
【００５７】
請求項６記載の書込ヘッド焦点位置調整方法は、請求項１記載の発明において、感光体にトナー像が形成されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を求めるために、可視化されたトナー像の有無を用紙の転写画像により判定するようにすることにより、可視化されたトナー像の有無を他の受光素子を用いることなく黙視確認により認識することができ、これにより、構造を簡略化することができる。
【００５８】
請求項７記載の画像形成装置は、焦点位置変更手段により駆動部の動作を制御し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させ、この移動により感光体に対する相対位置が変更された書込ヘッドのそれぞれの位置で、画像パターン画像出力手段によりトナー像を出力し、この可視化されたトナー像の有無を可視トナー像有無検知手段により検知し、感光体に対して予想される書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を無画像ヘッド位置記憶手段に記憶し、この記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を中間点演算手段により演算し、この演算値に基づいて焦点位置修正手段で駆動部の動作を制御して書込ヘッドを感光体に対して相対的に移動させるようにしたので、感光体を着脱することなく書込ヘッドの焦点位置を自動的に調整することができ、また、感光体を装着した状態で書込ヘッドの位置調整をするために、感光体を装着し直す煩わしさを解消することができる。特に、感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光することにより、画像パターンのトナー像が顕像化しにくくなるため、感光体と書込ヘッドとの相対位置を変更した場合に、トナー像が可視化される範囲が短くなる。これにより、トナー像が可視化されなくなる二箇所の位置を短時間で認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一の形態における書込ヘッド焦点位置調整処理を示すフローチャートである。
【図２】画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】感光体と書込ヘッドとを示す側面図である。
【図４】ＬＥＤから照射されたビームの結像状態を示す説明図である。
【図５】電子回路を示すブロック図である。
【図６】感光体に対する書込ヘッドの位置とドット径との関係を実験的に示すグラフである。
【図７】本発明の実施の第二の形態における印刷処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 感光体
４ 書込ヘッド
１３ 点光源素子
２０ 可視トナー像有無検知手段
２４ 駆動部
Ｓ１，Ｓ５，Ｓ９ 焦点位置変更手段
Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１０ 画像パターン画像出力手段
Ｓ１２ 無画像ヘッド位置記憶手段
Ｓ１３ 中間点演算手段
Ｓ１４ 焦点位置修正手段
Claims (7)
- アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによるテスト用の画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を形成し、前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を、前記感光体に対して真の焦点を結像する予想の合焦点位置を挾む二箇所で求め、この二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を合焦点位置として前記感光体に対する前記書込ヘッドの焦点位置を設定し、この設定された位置に合わせて前記感光体に対する前記書込ヘッドの相対的な位置を調整するようにすることを特徴とする書込ヘッド焦点位置調整方法。
- 感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で書込ヘッドによる画像パターンの露光及び現像を行ってトナー像を形成する際に、現像バイアスを通常の画像形成時より下げて現像するようにすることを特徴とする請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法。
- 感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、その画像パターンをドットで形成するようにしたこと特徴とする請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法。
- 感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の回転方向に沿って画像パターンを形成するようにしたこと特徴とする請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法。
- 感光体に対する書込ヘッドの焦点距離方向の位置を相対的に変え、それぞれの位置で前記書込ヘッドによる画像パターンの露光をする際に、前記感光体の軸方向に沿って画像パターンを形成するようにしたこと特徴とする請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法。
- 感光体にトナー像が形成されなくなる臨界の書込ヘッドの位置を求めるために、可視化されたトナー像の有無を用紙の転写画像により判定するようにすることを特徴とする請求項１記載の書込ヘッド焦点位置調整方法。
- アレイ状に配列された多数の点光源素子を有する書込ヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、
前記感光体に対して前記書込ヘッドを焦点距離方向に相対的に移動させる駆動部と、
前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を対称とする複数位置に前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させるように前記駆動部の動作を制御する焦点位置変更手段と、
この焦点位置変更手段の制御により前記感光体に対する相対位置が変更された前記書込ヘッドのそれぞれの位置で前記書込ヘッドによるテスト用の画像パターンの露光をする際にその露光の能率を通常の画像形成時より下げて露光し現像を行ってトナー像を感光体に形成する画像パターン画像出力手段と、
可視化された前記トナー像の有無を検知する可視トナー像有無検知手段と、
前記感光体に対して予想される前記書込ヘッドの合焦点位置を挾む二箇所において前記感光体にトナー像が可視化されなくなる臨界の前記書込ヘッドの位置を記憶する無画像ヘッド位置記憶手段と、
この無画像ヘッド位置記憶手段に記憶された二箇所の前記書込ヘッドの位置の中間点を演算する中間点演算手段と、
この中間点演算手段の演算値に基づいて前記駆動部を駆動して前記書込ヘッドを前記感光体に対して相対的に移動させて合焦点位置に位置させる焦点位置修正手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP25803097A JP3679565B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 書込ヘッド焦点位置調整方法及び画像形成装置 |
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| JP25803097A JP3679565B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 書込ヘッド焦点位置調整方法及び画像形成装置 |
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|---|---|
| JPH1191159A JPH1191159A (ja) | 1999-04-06 |
| JP3679565B2 true JP3679565B2 (ja) | 2005-08-03 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008173905A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
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-
1997
- 1997-09-24 JP JP25803097A patent/JP3679565B2/ja not_active Expired - Fee Related
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