JP5573264B2 - 画像形成装置、位置ずれ検出方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の発光素子からなるプリントヘッドを備えた画像形成装置、前記プリントヘッドの位置ずれ検出方法及びプログラムに関する。

電子写真方式を適用した広幅複写機や広幅プリンタなどの画像形成装置では、安価なＡ３又はＡ４サイズ幅の発光素子アレイユニット、例えば発光素子がＬＥＤ（発光ダイオード）であるＬＥＤプリントヘッドを複数用いて主走査方向に千鳥状に配置して、広幅サイズの書き込みに対応する光書き込み装置が使用されている。

このような、複数のＬＥＤプリントヘッドを主走査方向に千鳥状に配置した光書き込み装置では、ＬＥＤプリントヘッドの取り付け位置の精度や誤差、又は、ＬＥＤプリントヘッドの熱膨張などにより、隣り合うＬＥＤプリントヘッド同士のつなぎ目部分のドット位置にずれが生じて、出力画像の縦方向に黒スジや白スジが発生し、画像品質を低下させることがある。

この問題を解決するために、従来、ＬＥＤプリントヘッドのつなぎ目部分の位置ずれ量を、センサを用いて検出して、位置ずれを補正する画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。
この従来の画像形成装置では、ＰＳＤセンサ（Position Sensitive Detector）を用いてＬＥＤプリントヘッドの光を直接受光し、各ＬＥＤ素子の点灯順序と光量に対するＰＳＤセンサの出力レベルに基づき、ＬＥＤプリントヘッドの位置ずれを検出する。

ところが、この従来の画像形成装置では、位置ずれを検出するために、ＰＳＤセンサをプリントヘッドと感光体ドラムの間に配置するか、或いは、プリントヘッドからの光をＰＳＤセンサまで導く導光部材を配置する必要がある。その際、プリントヘッドの焦点距離（プリントヘッドと感光体ドラムの間隔）は２ｍｍ程度であるため、その間にＰＳＤセンサを配置するのは極めて難しく、実現に多大な困難が伴う。これに対し、導光部材などを設けると、装置が大掛かりとなり構成も複雑化し、コストも上昇するという問題が生じる。

また、従来、ＬＥＤプリントヘッドを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に複数配置し、各ＬＥＤプリントヘッドの重複部分に配置した濃度検知センサで、感光体の１周期分の濃度検知を行い、その結果に基づいて、各ＬＥＤプリントヘッドの光量を個々に調整して、その焦点位置ずれを補正する画像形成装置も知られている（特許文献２参照）。
しかしながら、この従来の画像形成装置では、複数のＬＥＤプリントヘッドの重複部分に対して、複数の濃度検知センサを配置しなければならず、コストが高くなる傾向がある。
また、位置ずれの補正を行う場合に、位置ずれがどの方向に生じているか判断する必要があるが、簡易な方法でこれを行うものは知られていない。

本発明は、上記の従来の問題に鑑み為されたものであって、その目的は、感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を備え、副走査方向の異なる位置に配置された第１及び第２のプリントヘッドが、主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置において、簡単かつ安価な構成で、プリントヘッド間の位置ずれの有無と共に、そのずれの方向が判断できるようにすることである。

請求項１の発明は、感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、副走査方向の異なる位置に主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置であって、少なくとも第１及び第２のプリントヘッドが重複する領域において、前記感光体に第１及び第２のプリントヘッドにより形成される第１のテストパターンと、第１及び第２のプリントヘッドにより形成される第２のテストパターンとを形成するプリントヘッド制御手段と、第１及び第２のプリントヘッドで感光体上に形成した印字マークの濃度を検知する濃度検知手段と、前記検出された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する位置ずれ方向判断手段と、を有し、前記第１のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち一方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第２のパターンと、からなるテストパターンであり、かつ前記第２のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち他方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第３のパターンと、からなるテストパターンであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像形成装置において、前記位置ずれ方向判断手段は、前記濃度検知手段の出力に基づき前記第１及び第２の検出パターンの比較を行うことを特徴とする画像形成装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載された画像形成装置において、前記濃度検知手段で検知した濃度を記憶する記憶手段を有し、前記位置ずれ方向判断手段は、前記記憶手段に記憶された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断することを特徴とする画像形成装置である。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載された画像形成装置において、前記印字マークは、前記第１及び第２のプリントヘッドの発光素子が感光体上に形成した潜像を現像した感光体上に形成された画像であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項５の発明は、感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、副走査方向の異なる位置に主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置における、前記プリントヘッドの位置ずれの方向を検出する位置ずれ検出方法であって、少なくとも第１及び第２のプリントヘッドが重複する領域において、前記感光体に第１及び第２のプリントヘッドにより第１のテストパターンを形成し、第１及び第２のプリントヘッドにより第２のテストパターンを形成するテストパターン形成工程と、第１及び第２のプリントヘッドで感光体上に形成した印字マークの濃度を濃度検知手段で検知する濃度検知工程と、前記検知された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する位置ずれ方向判断工程と、を有し、前記第１のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち一方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第２のパターンと、からなるテストパターンであり、かつ前記第２のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち他方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第３のパターンとからなるテストパターンである、ことを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法である。
請求項６の発明は、請求項５に記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、前記第１及び第２の検出パターンの比較は前記濃度検知手段の出力を用いて行うことを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法である。
請求項７の発明は、請求項６に記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、前記濃度検知手段で検知した濃度を記憶手段に記憶させる記憶工程を有し、前記位置ずれ方向判断工程は、前記記憶工程で記憶手段に記憶された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する工程であることを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法である。
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、前記印字マークは、前記第１及び第２のプリントヘッドの発光素子が感光体上に形成した潜像を現像した感光体上に形成された画像であることを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法である。
請求項９の発明は、請求項５ないし８のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、前記濃度検知手段が感光体の濃度を検知して行うキャリブレーション工程を有することを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法である。
請求項１０の発明は、感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている画像形成装置のコンピュータに、請求項５ないし９のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法の各工程の手順を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を備え、副走査方向の異なる位置に配置された第１及び第２のプリントヘッドが、主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置において、簡単かつ安価な構成で、ＬＥＤプリントヘッド間の位置ずれの有無及びそのずれの方向を容易に判断することができる。

本実施形態の画像形成装置の要部を概略的に示す図である。 図２Ａは、この画像形成装置Ｇの概略構成を示すブロック図であり、図２Ｂは、画像形成装置Ｇが備える制御装置の内部構成を示すブロック図である。 ＬＥＤプリントヘッドのつなぎ目で１ドット以下のずれ量を検出する原理を説明する図である。 ずれの方向の検出方法の原理を説明する図である。図４Ａは、第２のＬＥＤプリントヘッド３が右側に１／２ドットずれている例を、図４Ｂは、第２のＬＥＤプリントヘッド３が左側に１／２ドットずれている例を示す図である。 ＬＥＤプリントヘッドのつなぎ目でのずれ方向の検出処理の手順を示すフロー図である。

以下、本発明の画像形成装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の画像形成装置の要部を概略的に示す図である。
この画像形成装置Ｇは、図示のように、ドラム状に形成された感光体である感光体ドラム９と、感光体ドラム９を軸線回りに所定速度で回転させる回転駆動装置（図示せず）とを備えている。また、画像形成装置Ｇは、感光体ドラム９を囲んで、その回転方向（副走査線方向）に順に配置された、帯電チャージャ１、第１のプリントヘッド２、第２のプリントヘッド３、現像装置４、濃度検知手段である濃度検知センサ１０、転写チャージャ５、分離チャージャ６、クリーニングユニット７、及び、除電ランプ８を備えている。

帯電チャージャ１は、感光体ドラム９の外周の表面を一様に帯電させる。第１と第２のプリントヘッド２、３は、帯電させた感光体ドラム９の表面に、画像に相当するパターン光を照射して、感光体ドラム９の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、感光体ドラム９の静電潜像を現像用の粉体（トナー）により現像する。この現像された感光体ドラム９上の画像のトナーは、転写チャージャ５において、転写紙（図示せず）に重ね合わされて転写される。

分離チャージャ６は、転写紙を感光体ドラム９から分離させる。クリーニングユニット７は、感光体ドラム９の表面に残った転写残トナーを清掃する。除電ランプ８は、清掃後の感光体ドラム９上の残留電位を除電して一様に取り払う。濃度検知センサ１０は、感光体ドラム９に形成された画像の濃度（トナー濃度）を測定（検知）するための濃度検知手段、例えば、反射型フォトセンサ等の検知センサであり、後述するように、第１と第２のプリントヘッド２、３の位置ずれ及びその方向を検出するときに使用される。

ここで、第１と第２のプリントヘッド２、３は、それぞれ感光体ドラム９の幅方向（主走査線方向）に沿って、かつ、感光体ドラム９の回転方向（副走査線方向）に所定間隔を開けて配置されている。併せて、第１と第２のプリントヘッド２、３は、感光体ドラム９に設定された主走査線方向の異なる範囲に配置されるとともに、一部の配置範囲がオーバーラップするように、配置範囲の境界側で、それぞれの端部を主走査方向に重複させて配置されている。これにより、第１と第２のプリントヘッド２、３は、感光体ドラム９の主走査方向に沿って、互いのつぎ目（配置範囲の境界）をオーバーラップさせて、感光体ドラム９を幅方向に分割した範囲に配置される。また、第１と第２のプリントヘッド２、３は、それぞれの一部（端部）を主走査方向に重複させて、感光体ドラム９の主走査方向の全感光範囲に亘り配置される。

この第１と第２のプリントヘッド２、３は、複数の発光素子を一次元状に配列させたアレイ状（列状）の発光素子からなり、ここでは、ＬＥＤを発光素子としたＬＥＤプリントヘッド（以下、第１のＬＥＤプリントヘッド２、第２のＬＥＤプリントヘッド３という）により構成される。これら第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３は、各発光素子が点灯したときに発生する光を感光体ドラム９に照射して、感光体ドラム９の表面に静電潜像を形成する。その際、画像形成装置Ｇは、第１と第２のプリントヘッド２、３により、感光体ドラム９に分割して画像を書き込み、それらを組み合わせて１つの静電潜像を形成した後、静電潜像を現像装置４のトナーにより現像する。

図２Ａは、この画像形成装置Ｇの概略構成を示すブロック図であり、図２Ｂは、画像形成装置Ｇが備える制御装置の内部構成を示すブロック図である。なお、図面では、ＬＥＤプリントヘッドはＬＰＨと表す。
画像形成装置Ｇは、図２Ａに示すように、原稿を読み取る手段である読取部１００、読み取られた原稿の画像（画像情報）に画像処理を施す画像処理部２００、及び、原稿を複写するときに画像を書き込む書込部５００を有する。また、画像形成装置Ｇは、装置全体を制御する制御装置３００、制御装置３００にキー入力などを行う操作手段である操作部４００を有し、制御装置３００に上記した濃度検知センサ１０が接続されている。

制御装置３００は、図２Ｂに示すように、各種の演算処理を実行するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１、ＣＰＵ３０１により使用される各種設定情報、プログラム、データ等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、及び、ＣＰＵ３０１が直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）３０３を有するコンピュータからなる。なお、本実施形態では、上記コンピュータでプログラムを実行させることにより、位置ずれ方向判断機能を備えた位置ずれ方向判断手段を実現する。

書込部５００（図２Ａ参照）は、画像処理部２００から転送された画像データの信号をプリントヘッド制御回路５０１で１画素単位ビットに変換し、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３で光（ここでは、赤外光）に変換して出力する。その際、プリントヘッド制御回路５０１は、画像を感光体ドラム９の幅方向に対応する方向に分割して、分割された各画像のデータを、第１のＬＥＤプリントヘッド２と第２のＬＥＤプリントヘッド３に並行して転送する。また、第２のＬＥＤプリントヘッド３は、第１のＬＥＤプリントヘッド２よりも感光体ドラム９の回転方向の下流に配置されている。そのため、プリントヘッド制御回路５０１は、第２のＬＥＤプリントヘッド３に対し、遅延回路を通して、第１のＬＥＤプリントヘッド２と第２のＬＥＤプリントヘッド３の副走査線方向の間隔、及び、感光体ドラム９の周速により決定される遅延時間だけ遅延させてデータを転送する。
これにより、感光体ドラム９上で、第２のＬＥＤプリントヘッド３が書き込む画像を、第１のＬＥＤプリントヘッド２が書き込んだ画像に１ラインに合成させる。

ところで、画像形成装置Ｇは、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の取り付け位置の精度や誤差などにより、それらの主走査線方向の位置ずれが生じるため、そのずれを補正するために、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の位置のずれ量およびその方向を検出して、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の取り付け位置を調整等する必要がある。

つまり、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のつなぎ目での位置ずれが発生すると、第１のＬＥＤプリントヘッド２で感光体上に形成した印字マークを含むパターン上に第２のＬＥＤプリントヘッド３の印字マークを含むパターンを重ねた場合、重ねたパターンは、第１のＬＥＤプリントヘッド２で形成した印字マークを含むパターンに対して、左右いずれかに位置ずれが生じる。

そこで、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の取り付け位置を調整等する場合に必要となる、上記位置ずれ量と位置ずれの方向の検出について、まず、上記位置ずれ量を検出する原理を説明する。
図３は、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のつなぎ目で１ドット（図面では、ドットはｄｏｔと表す）以下のずれ量を検出する原理を説明する図である。また、図３Ａは、つなぎ目で、丸印により表すドット（ＬＥＤ）にずれがないときのパターン（テストパターン）を示す図、図３Ｂは、１／２ドットのずれが生じたときのテストパターンを示す図、図３Ｃは、濃度検知センサ１０の出力チャート図である。
画像形成装置Ｇは、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のつなぎ目のオーバーラップ部分（重複部分）で、感光体ドラム９上に所定の画像からなるテストパターンを形成し、濃度検知センサ１０で、感光体ドラム９上に形成されたテストパターンの画像の濃度を測定する。このテストパターンは、制御装置３００のＲＯＭ３０２に記憶されている。

このテストパターンの形成時（図３Ａ参照）には、転写紙は使わずに、感光体ドラム９上に上記のように画像を形成する。また、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３は、オーバーラップ部分の発光素子を所定数ごとに交互に点灯及び消灯させて感光体ドラム９上に所定のテストパターン（図面では、点灯部が黒、消灯部が白からなる画像で示す）を形成する。ここでは、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３は、オーバーラップ部分で相対するドットにて、それぞれドットの配列方向に沿って点灯（図の黒丸は１ドットに相当する印字マーク）と消灯（白丸は図の１ドットに相当する無印字領域）を交互に繰り返し、1ドット毎に1ドットずつ照射して、感光体ドラム９上にテストパターンを形成する。画像形成装置Ｇは、濃度検知センサ１０で、形成後のテストパターンの画像濃度を測定する。

１ドット以下のずれ量を検出する際に、テストパターンの画像濃度は、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のドットにずれがないときに最も薄く（図３Ａ参照）、ずれが大きくなるほど次第に濃くなり（図３Ｂ参照）、ずれが1ドットになると最も濃くなる。これに対し、濃度検知センサ１０（図３Ｃ参照）の出力は、画像濃度が薄いときに高く、画像濃度が濃いときに低くなる。これを利用して、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のつなぎ目のオーバーラップ部分で、濃度検知センサ１０の出力の変化量ｄにより、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の主走査線方向の位置のずれ量を検出する。

つまり、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の両方で、同じ白線と黒線が交互に並んだチャート（いわゆる万線チャート）を形成して重ね合わせると、画像の干渉により、ドットがずれているときは画像濃度が濃くなり、ずれていないときは薄くなる。この画像濃度を濃度検知センサ１０で測定して読み取り、濃度の変化量をずれ量に換算することで、ずれ量を検出することができる。

上記の方法により位置ずれ量の検出は可能である。しかし、位置ずれの方向までは検出できない。
そこで、本実施形態では、第１と第２のＬＥＤプリントヘッド２、３の位置ずれが所定のドット未満である場合に、第２、第３のパターンを工夫することにより、第１、第２のテストパターンのいずれかは、必ず基準となる第１のパターンよりも左右いずれかの幅が拡大され、したがってその濃度は第１のパターンよりも大きくなるようにしている。それによって、１回目の合成画像（第１のテストパターン）と２回目の合成画像（第２のテストパターン）の濃度を比較することで、つまり、どちらの濃度（実際には濃度検知センサ１０の出力電圧）が低いか或いは高いかにより、位置ずれが左右何れの方向かを知ることができる。

次に、上記位置ずれの方向の検出方法について具体的に説明する。
図４は、１ドット未満で位置ずれしているときのずれの方向の検出方法の原理を説明する図である。図４Ａは、第２のＬＥＤプリントヘッド３が右側に１／２ドットずれている例を、図４Ｂは、第２のＬＥＤプリントヘッド３が左側に１／２ドットずれている例を示す図である。

基準となる第１のＬＥＤプリントヘッド２で、第１のＬＥＤプリントヘッド２と第２のＬＥＤプリントヘッド３のオーバーラップ領域の左端２ドットと、以降の２ドット毎に２ドットずつ照射し、感光体ドラム９上に、図４Ａ（１）ａで示すように、点灯したＬＥＤに対応するそれぞれ２ドットの印字マーク（黒丸）と点灯しないＬＥＤに対応する２ドットの無印字部分（白丸でドットを表す）が交互に並んだパターン(これを第１のパターンという)を形成する。次に、第２のＬＥＤプリントヘッド３で、図４Ａ（１）ｂで示すように、オーバーラップ領域の左端１ドット（つまり、図３Ａ（１）ａに示す第１のパターンの左端の印字マークと重なる位置の１ドット）と、以降の３ドット毎に１ドットずつ点灯して、感光体ドラム９上に、１ドットの印字マーク（黒丸）と３ドットの無印字部分（白丸）が交互に並んだパターン（これを第２のパターンという）を形成する（正確には、第１のLEDプリントヘッドが第１のパターン（図４（１）ａ）中の所定のマークを形成した発光素子の端部の発光素子と、第１のLEDプリントヘッドと第２のLEDプリントヘッドが互いにそれぞれ予め定めた取り付け距離である場合に、同じ主走査位置に来る第２のLEDプリントヘッドの発光素子で、第２のパターン（図４（１）ｂ）中の所定のマークを形成する。後述の第３のパターンも同様である）。
図４Ａ（２）は、以上の第１及び第２のパターンを合成して形成した、感光体ドラム９上に形成されるパターン（第１のテストパターン）である。この第１のテストパターンでは、第２のパターンの１ドットの印字マークは第１のパターンの２ドットの印字マーク領域と重なるため、その印字幅は第１のパターンと変わらない。

次に、上記と同様に、基準となる第１のＬＥＤプリントヘッド２でＬＥＤをオーバーラップ領域の左端２ドットと、以降の２ドット毎に２ドットずつ点灯して、感光体ドラム９上に図４Ａ（１）ａに示すような第１のパターンを形成する。
続いて、第２のＬＥＤプリントヘッド３を用いて、図４Ａ（１）ｃに示すように、第２のパターン（図４Ａ（１）ｂ）から１ドット右方にずらしてＬＥＤ１ドット（つまり、第１のパターンの右端部分に重なる位置の１ドット）の点灯を行う。即ち、図４Ａ（１）ｃに示すように、オーバーラップ領域の左端から２ドット目と、以降の３ドット目毎に１ドットずつＬＥＤを照射して、感光体９上に１ドットの印字マークと３ドット分の無印字部分（白丸）が交互に並んだパターン（第３のパターン）を形成する。
図４Ａ（３）は、上記第１及び第３のパターンを合成して形成したパターン（第２のテストパターン）を示す。

この場合は、第２のＬＥＤプリントヘッド３が第１のＬＥＤプリントヘッド２から右にずれているため（図示例では１／２ずれている例である）、第２のテストパターンでは、第３のパターンの左端から２番目の印字マーク（黒丸）は、第１のパターンの連続した印字マーク（黒丸）の右端の印字マークから１／２ドット分右側に出るため、その幅は、図４Ａ（３）に示すように、第１のテストパターンのそれよりも幅広になる。
このことは、第２のＬＥＤプリントヘッドが第１のＬＥＤプリントヘッドから右側にずれている場合は、第２のテストパターンの幅は第１のテストパターンの幅よりも幅広になること、つまり、濃度が高くなることを示している。

同様に、図４Ｂに示すように、第２のＬＥＤプリントヘッド３が第１のＬＥＤプリントヘッド２から左にずれていると（図示例では１／２ずれている例である）、上記とは逆に、第２のテストパターン（図４Ｂ（３））の幅は、第１のテストパターン（図４Ｂ（２））の幅よりも幅広（図示例では１／２ドット）になる。
したがって、感光体上に第１及び第２のテストパターンを形成し、その濃度を測定し、その大小を比較することにより、ずれが主走査方向右向きか左向きか判別することができる。

つまり、図４Ａ、３Ｂに示すように、第１のテストパターンの濃度検知センサ１０の出力と第２のテストパターンのそれとを比較して、第１のテストパターンの濃度検知センサ出力＞第２のテストパターンの濃度検知センサ出力であれば、第２のＬＥＤプリントヘッド３が右方向、また、第１のテストパターンの濃度検知センサ出力＜第２のテストパターンの濃度検知センサ出力であれば、第のＬＥＤプリントヘッド３は左方向にずれていることが判別される。

次に、第１及び第２のＬＥＤプリントヘッド２、３のずれ量の算出について説明する。
ずれ量は、まず第２のＬＥＤプリントヘッド３が１／２ドット右にずれるとき(図４Ａ)、濃度検知センサ１０の出力が黒ベタのとき（１ドットずれるとき）と第１のパターン濃度を基準に、以下の換算式で算出することができる。
ずれ量（ドット）＝[第１のパターン−第２のテストパターン／（第１のパターン−黒ベタ）]×Ｎ
ここで、第１のパターン及び黒ベタ時の濃度は基準データであり、第２のテストパターン（第１のパターン＋第３のパターン）はずれ検出用データである。第２のＬＥＤプリントヘッド３が１／２ドット右にずれるときは、第１のパターンと第１のテストパターン（第１のパターン＋第２のパターン）は同じ濃度（第２のパターンが第１のパターンに隠れる）を持つため、「第１のパターン」の代わりに第１のテストパターンを基準濃度データに用いてもよい。また、Ｎは、第１のＬＥＤプリントヘッド２のパターンの白黒ドットの繰り返し間隔である。つまり、１ドット未満のずれ量検出のときはＮ＝１、４ドット未満のずれ量検出のときはＮ＝４、８ドット未満のずれ量検出のときはＮ＝８となり、本実施例でＮは２となる。

同じように、第２のＬＥＤプリントヘッド３が１／２ドット左にずれるとき(図Ｂ)、濃度検知センサ１０の出力が黒ベタ（１ドットずれるとき）ときと第１のパターン濃度を基準に、以下のような換算式でずれ量を換算することができる。
ずれ量（ドット）＝[第１のパターン−第１のテストパターン／（第１のパターン−黒ベタ）]×Ｎ
ここで、第１のパターン及び黒ベタ時の濃度は基準データであり、第１のテストパターン（第１のパターン＋第２のパターン）はずれ検出用データである。第２のＬＥＤプリントヘッド３が１／２ドット左にずれているときは、第１のパターンと第２のテストパターン（第１のパターン＋第３のパターン）は同じ濃度（第３のパターンが第１のパターンに隠れる）を持つため、「第１のパターン」の代わりに第１のテストパターンを基準濃度データに用いてもよい。また、Ｎは２となる。

図４Ｃ（１）及び図４Ｄ（１）は、濃度検知センサ１０の出力を縦軸に出力を、また横軸に時間をとって、ドラム面の濃度（キャリブレーション用）と、第１、第２のテストパターンの濃度に対応した出力値（電圧）を示した図である。図４Ｃ（２）及び図４Ｃ（２）は、図４Ｃ（１）と図４Ｄ（１）において、さらに、全てのＬＥＤを点灯したときの黒ベタ画像の濃度に対応した出力値を示した図である。
図示のように、各整数（１、２、３、・・・）のドットずれごとに基準濃度データ（第１及び第２のテストパターン）を取っておき、ずれ検出用データと比較することで、１ドット以下の精度で、第２のＬＥＤプリントヘッド３の位置のずれ量を検出することができる。

なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、１ドット以下のずれ量の検出を行うことができるパターンを示しているが、パターンの幅を変更することによりずれ量の検出範囲を増やすこともできる。例えば、２ドット以下のずれ量を検出するときは、第１のパターンでは４ドット毎に４ドットずつ照射し、第２のパターン及び第３のパターンで第１のパターンの両端部に２ドットを照射するテストパターンを形成すればよく、４ドット以下のずれ量を検出するときは、第１のパターンでは８ドット毎に８ドットずつ照射し、第２のパターン及び第３のパターンで第１のパターンの両端部に４ドットを照射するテストパターンを形成すればよい。

また、濃度検知センサ１０で濃度を測定するときはパターン読取期間中（ドラム回転中）に複数回サンプリングを行い、その最高値データ、最低値データを除いたデータの平均値を取得することが好ましい。
また、感光体ドラム９上のトナー像は転写紙に転写するが、テストパターン形成時は、転写紙は使わずに感光体ドラム９上の画像を形成する。

図５は、以上で説明したＬＥＤプリントヘッドのオーバヘッド領域（つなぎ目）でのずれ方向の検出処理の手順を示すフロー図である。
図５において、まず、感光体ドラム９を回転させ、濃度検知センサ１０で感光体ドラム９面の濃度を読み取り、濃度検知センサ１０のキャリブレーションを実行する（Ｓ１０１）。ここで、キャリブレーションは、例えば、感光体ドラム面を読み取ったときのセンサ出力電圧が４Ｖになるようにセンサ光量を調整又は校正するものである。

次に、同制御回路５００は、制御装置３００からの指示に基づき第１のＬＥＤプリントヘッド２の上記第１のパターン及び第２のＬＥＤプリントヘッド３の上記第２のパターンを感光体ドラム９上に書き込んで合成し、第１のテストパターンを形成する（Ｓ１０２）。
次に、濃度検知手段である濃度検知センサ１０で第１のテストパターンの濃度を測定し、システム制御装置３００は、その測定値を記憶手段であるＲＡＭ３０２(図２)に記憶（蓄積）させる（Ｓ１０３）。

次に、第１のＬＥＤプリントヘッド２の上記第１のパターン及び第２のＬＥＤプリントヘッド３の上記第３のパターンを感光体ドラム９上に書き込んで合成し、第２のテストパターンを形成する（Ｓ１０４）。
次に、システム制御装置３００のプログラムによる機能実現手段として構成される位置ずれ方向判断手段は、濃度検知センサ１０で第２テストパターンの濃度を測定（検知）させ、システム制御装置３００の記憶手段であるＲＡＭ３０２に記憶（蓄積）させる（Ｓ１０５）。

ここで、システム制御装置３００の 位置ずれ方向判断手段は、測定した第１のテストパターンと第２のテストパターンの濃度データをＲＡＭ３０２から読み出して比較演算処理を行い、ずれ方向の検出を行う（Ｓ１０６）。
なお、ずれ方向の検出方法は上記のように、第１のテストパターンの濃度出力が第２のテストパターンの濃度出力より大きいとき、つまり、第１のテストパターンの濃度検知センサ出力＞第２のテストパターンの濃度検知センサ出力のとき、第２のＬＥＤプリントヘッド３は右方向にずれており、第１のテストパターンの濃度出力が第２のテストパターン濃度出力より小さいとき、つまり、第１のテストパターンの濃度検知センサ出力＜第２のテストパターンの濃度検知センサ出力のときは、第のＬＥＤプリントヘッド３は左方向にずれていると判断する。また、第１のテストパターンの濃度出力と第２のテストパターンの濃度出力が等しいときは、第２のＬＥＤプリントヘッド３はずれがないか、又はここでは２ドット単位でずれていてドット画像が一致しているかのいずれかである。

以上のように、本実施形態の位置ずれ検出方法では、第１のＬＥＤプリントヘッド２により形成された第１のパターンは所定の印字幅を持った印字マークを含むパターンとし、第２のＬＥＤプリントヘッド３により形成される第２、第３のパターンは、第１のパターンの印字マークの左端部と右端部にパターン１の印字マークよりも幅狭の印字マークを含んだパターンにして、それぞれ第１のパターンと合成して合成画像である第１及び第２のテストパターンを形成する。そして、この第１及び第２のテストパターンの濃度の検知値（電圧）を比較すれば、その大小の関係から位置ずれの方向が分かる。
なお、印字マーク幅に変化がないときは、ずれがない（本実施形態では１ドット未満のずれはない）と判断する。この位置ずれ検出において、ハードウエアとしては濃度検知センサ１０が一個追加すれば足りるから、その構成は簡単でありかつコストもそれ程掛からない。

また、本実施形態では、第１、２、３のパターンとも、テストパターンを形成する領域、つまりＬＥＤプリントヘッドのつなぎ目の領域は主走査側に５００ドット（約２０ｍｍ）程度、さらに副走査方向には連続して５００ライン程度であり、濃度検知センサ１０の検知領域より十分大きくしているので（図２Ｃ参照）、濃度検知センサ１０の取り付けにばらつきが生じ、測定ポイントが多少ずれたとしても、濃度検知センサ１０の出力は十分保つことができる。
また、本実施形態では、ＬＥＤプリントヘッドのオーバーラップ領域分にのみパターンを書き込みするようにしているが、ＬＥＤプリントヘッドの全領域で書き込ませるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、第１のＬＥＤプリントヘッド２及び第２のＬＥＤプリントヘッド３の２本のＬＥＤプリントヘッドを用いた場合について説明したが、これはＬＥＤプリントヘッドが２台であることに限定する趣旨ではなく、副走査方向上流側のＬＥＤプリントヘッドを第１のＬＥＤプリントヘッド、下流側のものを第２のＬＥＤプリントヘッドとして、それぞれ複数台のＬＥＤプリントヘッドで構成してもよい。また、位置ずれ及びその方向を判断する制御装置は、画像形成装置全体を制御する制御装置３００として説明したが、これに限定されず、独立した制御装置であってもよい。また、当然のことながらプリントヘッドはＬＥＤプリントヘッドのみに限定されず、感光体もドラム状のもののみに限定されない。

１・・・帯電チャージャ、２・・・第１のＬＥＤプリントヘッド、３・・・第２のＬＥＤプリントヘッド、４・・・現像ユニット、５・・・転写チャージャ、６・・・分離チャージャ、７・・・クリーニングチャージャ、８・・・除電ランプ、９・・・感光体ドラム、１０・・・濃度検知センサ、１００・・・読取部、２００・・・画像処理部、３００・・・システム制御装置、３０１・・・ＣＰＵ、３０２・・・ＲＯＭ、３０３・・・ＲＡＭ、４００・・・操作部、５００・・・書込み制御部、５０１・・・ＬＥＤプリントヘッド制御回路。

特許第４０１９６５４号公報 特開２００７―０３８５４６公報

Claims (10)

1. 感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、副走査方向の異なる位置に主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置であって、
   少なくとも第１及び第２のプリントヘッドが重複する領域において、前記感光体に第１及び第２のプリントヘッドにより形成される第１のテストパターンと、第１及び第２のプリントヘッドにより形成される第２のテストパターンとを形成するプリントヘッド制御手段と、
   第１及び第２のプリントヘッドで感光体上に形成した印字マークの濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記検出された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する位置ずれ方向判断手段と、を有し、
   前記第１のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち一方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第２のパターンと、からなるテストパターンであり、かつ
   前記第２のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち他方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第３のパターンと、からなるテストパターンであることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記位置ずれ方向判断手段は、前記濃度検知手段の出力に基づき前記第１及び第２の検出パターンの比較を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載された画像形成装置において、
   前記濃度検知手段で検知した濃度を記憶する記憶手段を有し、
   前記位置ずれ方向判断手段は、前記記憶手段に記憶された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記印字マークは、前記第１及び第２のプリントヘッドの発光素子が感光体上に形成した潜像を現像した感光体上に形成された画像であることを特徴とする画像形成装置。
5. 感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、副走査方向の異なる位置に主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている光書き込み装置を備えた画像形成装置における、前記プリントヘッドの位置ずれの方向を検出する位置ずれ検出方法であって、
   少なくとも第１及び第２のプリントヘッドが重複する領域において、前記感光体に第１及び第２のプリントヘッドにより第１のテストパターンを形成し、第１及び第２のプリントヘッドにより第２のテストパターンを形成するテストパターン形成工程と、
   第１及び第２のプリントヘッドで感光体上に形成した印字マークの濃度を濃度検知手段で検知する濃度検知工程と、
   前記検知された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する位置ずれ方向判断工程と、を有し、
   前記第１のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち一方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第２のパターンと、からなるテストパターンであり、かつ
   前記第２のテストパターンは、第１のプリントヘッドが形成する複数の連続した印字マークを含む第１のパターンと、第２のプリントヘッドが形成する前記第１のパターンの前記印字マークのうち他方端側の印字マークと重なる印字マークを含む前記第１のパターンよりも印字マーク幅の狭い第３のパターンとからなるテストパターンである、ことを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法。
6. 請求項５に記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、
   前記第１及び第２の検出パターンの比較は前記濃度検知手段の出力を用いて行うことを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法。
7. 請求項６に記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、
   前記濃度検知手段で検知した濃度を記憶手段に記憶させる記憶工程を有し、
   前記位置ずれ方向判断工程は、前記記憶工程で記憶手段に記憶された第１及び第２のテストパターンの濃度を比較して、その大小関係から第１及び第２のプリントヘッドの位置ずれの方向を判断する工程であることを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法。
8. 請求項５ないし７のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、
   前記印字マークは、前記第１及び第２のプリントヘッドの発光素子が感光体上に形成した潜像を現像した感光体上に形成された画像であることを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法。
9. 請求項５ないし８のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法において、
   前記濃度検知手段が感光体の濃度を検知して行うキャリブレーション工程を有することを特徴とするプリントヘッドの位置ずれ検出方法。
10. 感光体に光を照射することで潜像を形成する列状に配置された複数の発光素子列を有する第１及び第２のプリントヘッドが、主走査方向において互いに端部を重複させて配置されている画像形成装置のコンピュータに、請求項５ないし９のいずれかに記載されたプリントヘッドの位置ずれ検出方法の各工程の手順を実行させるためのプログラム。

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