JP6056802B2 - 画像形成装置及び露光位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチビーム方式の画像形成装置及び露光位置調整方法に関し、特に複数の光ビームの主走査方向のビームピッチを調整する技術に関する。

従来、画像出力の高速化の要求に対して、感光体に複数の光ビームを一斉に走査させるマルチビーム露光部を備えた画像形成装置がある。このような画像形成装置で高画質を得るためには、感光体に走査される複数の光ビームの主走査方向及び副走査方向のビームピッチ（間隔）を適切に調整することが重要である。

一般に画像形成装置は、マルチビーム露光部単体で粗調整（評価用パターン画像の出力なし）が行われる。その後、マルチビーム露光部を実機に取り付け、各光源の露光開始タイミングを変えながら評価用パターン画像の出力を行い、その評価用パターン画像を調整員が目視で評価することで微調整（感光体等、他ユニットの影響を含めた調整）が行われる。

例えば、副走査方向のビームピッチの調整に関して、複数の光ビームの副走査方向における微小なビームピッチの変化を検知するための評価用画像パターンを出力する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の光ビームの副走査方向における照射位置ズレの確認を容易に行うことができる評価チャートが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、副走査方向の光ビームピッチの変位を高精度で検知できる評価チャートが開示されている（例えば、特許文献３参照）。この評価チャートは、主走査方向に形成されるｎドットライン（ｎ≧２）が光ビームの数の整数倍の周期で副走査方向に繰り返す画像パターンからなり、複数の異なる光ビームの組み合わせで形成される画像パターンを、主走査方向に複数個並設して構成された画像評価パターンを含むものである。

特開２００７−１３３０５６号公報 特開２０１０−１９７０７２号公報 特開平１０−６２７０５号公報

従来の画像出力による調整は、主走査方向におけるピッチズレが視認できる評価用画像パターンのズレ量を調整員が目視により確認し、その後、ズレ量に基づいて調整値を画像形成装置に入力することにより対応していた。そのため、調整員による技量差（例えばイエローは他色より視認性が悪く、評価用画像パターンにブルーライトを当てて観察している）による影響が大きく、調整ばらつきによる不良画像が形成されることがあった。

また、評価用画像パターンを出力後に調整及び確認を行う工程をピッチズレがなくなるまで繰り返すため、複数回の調整作業が行われる。そのため、調整時間が長くなり、かつ評価用画像パターンを出力する用紙が増え、コストの増加にも繋がっていた。仮に、画像形成装置を出荷後に、上記の調整及び確認の作業をサービスマンが行う場合には、サービスマンの作業に対する費用がかかる。

さらに、用紙に出力された評価用画像パターンの線幅（評価用画像パターンを構成する線像の重なり具合（黒線）又は離れ具合（白線））を目視により評価するため、画像スジ（黒スジ、白スジ）の影響で正確な作業が行えない。

図１１は、複数の光源から射出された各々の光ビームを感光体に露光走査して得られる評価用画像パターンの一例を示す。評価用画像パターンは、例えば感光体の副走査方向に所定のピッチを有し、かつ、複数の光ビームの各々ごとに主走査方向へ周期的に配置された複数の線像を有する。図１１の例は、８個の光源（「ＬＤ１」〜「ＬＤ８」と表記することがある）を有する露光部により、異なる３つの条件Ａ〜Ｃで露光された評価用画像パターン３０１〜３０３を表している。ここでは、ＬＤ１による線像とＬＤ８による線像に着目して説明する。

条件Ａ〜ＣごとのＬＤ１による線像とＬＤ８による線像の間隔は下記である。
・条件Ａでは、ＬＤ８による露光を行うタイミング（以下、「露光タイミング」と称する）がＬＤ１に対して早いために、ＬＤ８の線像とその左側のＬＤ１の線像との間に重なり部３０１Ｄが生じ、かつ、ＬＤ８の線像とその右側のＬＤ１の線像との間に離間部３０１Ａが生じている。
・条件Ｂでは、ＬＤ８の露光タイミングが適切であり、ＬＤ８の線像はその左右のＬＤ１の線像との間に重なり及び離間がなく、ＬＤ１の線像と適切な間隔にある。
・条件Ｃでは、ＬＤ８の露光タイミングがＬＤ１に対して遅いために、ＬＤ８の線像とその左側のＬＤ１の線像との間に離間部３０３Ａが生じ、かつ、ＬＤ８の線像とその右側のＬＤ１の線像との間に重なり部３０３Ｄが生じている。
図１１の例では条件Ｂが各光ビームの主走査方向のビームピッチが揃っている。このように、評価用画像パターンの線像の重なり具合又は離れ具合を見ることで、各光源の露光タイミングが適切かどうかを判定できる。

しかし、図１２に示すように、矢印で示した判定したい箇所（線像の繰り返しの境界）に、黒スジ３０４Ｂのようなプロセスノイズがあると、正確な判定を行うことができない。

上述した特許文献１〜３に係るいずれの技術も、副走査方向のビームピッチの良否の判定を行うための評価用チャートの形成に関するものであって、ビームピッチの自動補正を行うものではない。また、その評価用チャートを用いても、露光後に発生するプロセスノイズ等の影響により、ビームピッチのずれを純粋に判別及び調整できない。そのため、評価用チャートに基づいてビームピッチを調整したとしても、その後のプロセス変動によって不良画像が発生する可能性があった。

上記の状況から、露光後のプロセスノイズ等の影響を受けることなく、複数の光ビームの主走査方向のビームピッチを適切に調整できる手法が望まれていた。

本発明の一態様では、露光部が複数の光ビームを走査することにより、感光体の副走査方向に所定のピッチを設けながら、感光体の主走査方向に沿って複数の静電潜像を周期的に形成する。次に、表面電位検出部により、感光体の表面に形成された複数の静電潜像の電位を主走査方向に沿って検出する。そして、制御部により、表面電位検出部による検出結果に基づいて、露光部における複数の光ビームによる露光のタイミングを算出する。

上記構成では、感光体の主走査方向に形成された複数の光ビームによる現像前の静電潜像の電位に基づいて、複数の光ビームによる露光のタイミングが調整される。

本発明によれば、露光後のプロセスノイズ等の影響を受けることなく、複数の光ビームによる主走査方向のビームピッチを適切に調整できる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るパッチパターン像の説明図である。 第１の実施の形態に係る静電潜像の位置及び静電潜像の電位の一例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る露光タイミングと静電潜像の電位との関係の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る露光位置調整処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る諧調パッチパターン像の説明図である。 第２の実施の形態に係る、任意の諧調における静電潜像の位置及び静電潜像の電位の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る諧調レベルと静電潜像の電位との関係（感光体静電特性）の一例を条件別に示したグラフである。 第２の実施の形態に係る露光位置調整処理を示すフローチャートである。 複数の光源から射出された複数の光ビームにより露光された複数の線像の一例を示した説明図である。 従来の露光位置調整方法の問題点を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明や各図において、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

＜１．第１の実施の形態＞
［画像形成装置の構成例］
まず、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概要について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０と、２次転写部７０と、定着部８０とを有する。

原稿搬送部１０は、原稿Ｇがセットされる原稿給紙台１１と、複数のローラ１２と、搬送ドラム１３と、搬送ガイド１４と、原稿排出ローラ１５と、原稿排出トレイ１６とを有している。原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送される。搬送ガイド１４及び原稿排出ローラ１５は、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３により搬送された原稿Ｇを原稿排出トレイ１６に排出する。

画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台３１に載置された原稿の画像を読み取って、画像データを生成する。具体的には、原稿Ｇの画像がランプＬによって照射される。原稿Ｇからの反射光は、第１ミラーユニット３２、第２ミラーユニット３３、レンズユニット３４の順に導かれて、撮像素子３５の受光面に結像する。撮像素子３５は、入射した光を光電変換して所定の画像信号を出力する。出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換されることにより画像データとして作成される。

また、画像読取部３０は、画像読取制御部３６を有している。画像読取制御部３６は、Ａ／Ｄ変換によって作成された画像データに、シェーディング補正やディザ処理、圧縮等の処理を施して、ＲＡＭ１０３（図２参照）に格納する。なお、画像データは、画像読取部３０から出力されるデータに限定されず、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピュータや他の画像形成装置などの外部装置から受信したものであってもよい。

用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙のサイズや種類に応じて複数設けられている。この用紙は、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置を有する２次転写部７０に搬送される。つまり、搬送部２３は、給紙部２１から給紙された用紙を２次転写部７０へ搬送する機能を果たし、用紙を搬送する搬送経路を形成している。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰシート等の特殊紙が転写位置へ送られる。図１においては、給紙部２１により給紙される用紙にＳの符号を付している。

画像読取部３０と用紙収納部２０との間には、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー画像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー画像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンタのトナー画像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー画像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー画像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙについて説明する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによって回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、画像読取部３０により生成された画像データ又は外部装置から送信された画像データ等に基づいて、感光体４１の表面に対して露光走査を行うことにより、感光体４１上にスポット形状の静電潜像を形成する。

露光部４３は、主走査方向及び副走査方向に一定の距離離間した不図示の複数の光源と、偏向光学系とを有する。各光源は、画像データに基づいてパルス発生部（不図示）から入力されたパルス電流に応じて、光ビームを射出する。複数の光源から射出された光ビームは不図示の偏向光学系により目的の方向へ一斉に偏向される。偏向光学系は、例えば、入射された光ビームを平行光に変換するコリメータレンズ、複数の光ビームを所定のビームピッチに変換するプリズム、入射した光ビームを集光するコリメータレンズ、該コリメータレンズから入射された光ビームを反射するポリゴンミラー、該ポリゴンミラーより入射された光ビームを感光体４１の表面に入射する走査レンズ等を用いて構成される。露光部４３は、後述するＣＰＵ１０１の指示に従って、主走査方向及び副走査方向に一定の距離離間した複数の光ビームを一斉に偏向して感光体４１の表面を主走査方向へ周期的に走査する。

現像部４４は、例えばトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面は、イエローのトナー画像が形成される。

感光体４１の露光位置（書き込み位置）と現像部４４との間には、感光体４１表面の電位を検出する表面電位センサ４６が配置されている。表面電位センサ４６の検出結果と、後述するトナー付着量検出センサ６０の検出結果に応じて、画像形成の各プロセスの制御条件を変更する、いわゆる画像安定化制御が適宜実施される。また、表面電位センサ４６は、後述する露光部４３の露光タイミングの調整に用いられる。

なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させる。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させる。

感光体４１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５０に転写される。中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、複数のローラに掛け渡されている。この中間転写ベルト５０は、不図示の駆動モータで感光体４１の回転（移動）方向とは逆方向に回転駆動する。
クリーニング部４５は、トナー画像が中間転写ベルト５０に転写された後に、感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。

中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性の電圧を印加することで、感光体４１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト５０に１次転写する。

そして、中間転写ベルト５０が回転駆動することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー画像が順次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー画像が重なり合いカラーのトナー画像が形成される。

中間転写ベルト５０の近傍で、４つの感光体４１の用紙搬送方向下流には、トナー付着量検出センサ６０が設けられている。トナー付着量検出センサ６０は、中間転写ベルト５０に付着しているトナー量を検出する。

また、中間転写ベルト５０には、ベルトクリーニング装置５３が対向している。このベルトクリーニング装置５３は、用紙へのトナー画像の転写を終えた中間転写ベルト５０の表面を清掃する。

中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の用紙搬送方向下流には、２次転写部７０が配置されている。２次転写部７０は、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙に２次転写する。

２次転写部７０は、２次転写ローラ７１を有している。２次転写ローラ７１は、中間転写ベルト５０を挟んで対向ローラ５２に圧接されている。２次転写ローラ７１と中間転写ベルト５０が接触する部分は、２次転写ニップ部７２となる。この２次転写ニップ部７２が、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙Ｓに転写する転写位置である。

２次転写部７０における用紙の排出側には、定着部８０が設けられている。この定着部８０は、用紙を加圧及び加熱して、転写されたトナー画像を用紙に定着させる。定着部８０は、例えば、一対の定着部材である定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２で構成されている。定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２は、互いに圧接した状態で配置されており、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２とが接する位置には、圧接部として定着ニップ部が形成される。

定着上ローラ８１の内部には、加熱部が設けられている。この加熱部からの輻射熱により定着上ローラ８１の外周部が温められる。そして、定着上ローラ８１の熱が用紙へ伝達されることにより、用紙上のトナー画像が熱定着される。

用紙は、２次転写部７０によりトナー画像が転写された面（定着対象面）が定着上ローラ８１と向き合うように搬送され、定着ニップ部を通過する。したがって、定着ニップ部を通過する用紙には、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２とによる加圧と、定着上ローラ８１の熱による加熱が行われる。

定着部８０の用紙搬送方向下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙の搬送路を切り換える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を上方に向けて排紙するフェースアップ排紙を行う場合に、用紙を直進させる。これにより、用紙は、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を下方に向けて排紙するフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙を下方に案内する。

フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙を下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、表裏が反転されて画像形成面が下方に向いた用紙は、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。
両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙を下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び２次転写部７０の転写位置へ送られる。

一対の排紙ローラ２５の下流側に、用紙を折ったり、用紙に対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。

［画像形成装置の制御系の構成］
次に、画像形成装置１の制御系について、図２を参照して説明する。
図２は、画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。

画像形成装置１は、図２に示すように、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、を有する。さらに、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０４と、操作表示部１０５を有する。なお、ＲＯＭ１０２としては、例えば、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭが用いられる。

ＣＰＵ１０１は、制御部の一例であり、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４及び操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０７を介して接続され、装置全体を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、画像読取部３０、画像処理部１１０、画像形成部４０、給紙部２１、搬送部２３にシステムバス１０７を介して接続されている。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿の画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて、入力信号をＣＰＵ１０１に出力する。

画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信される画像データは、画像処理部１１０に送られ、画像処理される。画像処理部１１０は、受信した画像データに対し、必要に応じて、シェーディング補正、画像濃度調整、画像圧縮等の画像処理を行う。

画像形成部４０は、画像処理部１１０によって画像処理された画像データを受け取り、画像データに基づいて露光部４３による感光体４１への露光及び現像部４４による現像等を行い、用紙Ｓ上に画像を形成する。

表面電位センサ４６（表面電位検出部の一例）は、感光体４１表面に形成された静電潜像の電位を主走査方向に検出し、検出結果をＣＰＵ１０１に出力する。表面電位センサ４６は、主走査方向及び副走査方向の読み取り幅が数ミリメートル角の大きさであり、複数の静電潜像の各々の電位を面的に検出する。ＣＰＵ１０１は、表面電位センサ４６から出力される複数の静電潜像の電位の検出結果に基づいて、露光部４３における複数の光ビームの露光タイミングを調整する。これにより、複数の光ビームの主走査方向の露光位置が調整され、その結果ビームピッチが調整される。露光タイミングは、例えば露光開始タイミングと露光時間により定義される。本例では、ビームピッチの調整時には、露光時間は一定とする。

通信部１０８は、例えば外部の情報処理装置であるＰＣ１２０から送信されるジョブ情報を、通信回線を介して受け取る。そして、受け取ったジョブ情報を、システムバス１０７を介してＣＰＵ１０１に送る。

なお、本実施の形態では、外部装置としてパーソナルコンピュータを適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置としては、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を適用することができる。

［光ビームの露光タイミングの調整について］
上述した画像形成装置１では、複数の光ビームの主走査方向の露光タイミングを調整する処理を行う。この露光タイミングを調整する処理は、感光体４１に露光位置調整用パターン像を形成し、この露光位置調整用パターン像を構成する静電潜像の電位を表面電位センサ４６で検出し、その検出結果を露光タイミング（露光開始タイミング）に反映させることによって行われる。

図３は、第１の実施の形態に係るパッチパターン像を示す。
露光位置調整用パターン像は、図３の左図のように、パッチ状のパターン像（以下、「パッチパターン像」と記述する）ＰＰとして感光体４１の表面に形成される。この例では、５個のパッチ６１〜６５が主走査方向と直交する副走査方向に配置されている。パッチパターン像ＰＰは、トナー像の色に対応した第１〜第４の画像形成ユニット４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋごとに形成される。

図３の右図は、パッチパターン像ＰＰの一部を拡大した図である。ここでは、説明を簡略化するため、露光部４３が主走査方向及び副走査方向に一定の距離離間した２つの光源を有するものとする。２つの光源のうち第１の光源をＬＤ１、第２の光源をＬＤ２と表記する。パッチ６１〜６５内の斜線部は露光が行われる画素、白地の部分は露光が行われない画素である。画像データ上は、パッチ６１〜６５内のパターンはすべて同一である。パッチパターン像ＰＰのような露光位置調整用パターンに基づいて、感光体４１の副走査方向に所定のピッチを有し、かつ、複数の光ビームの各々ごとに主走査方向へ複数の静電潜像が周期的に形成される。

図４は、第１の実施の形態に係る静電潜像の位置及び静電潜像の電位の一例を示す。
図４左の各図は、図３のパッチパターン像ＰＰに基づいて、露光タイミングの条件を変えて感光体４１を露光して形成された静電潜像の例（上面模式図）を示している。図中、矢印は第１条件から第５条件にかけてＬＤ２による静電潜像の位置が変化する方向を表している。主走査方向は矢印の向きと反対の左から右へ向かう方向である。また、図４右の各図は、表面電位センサ４６により検出される、主走査方向に並ぶＬＤ２の２つの静電潜像２１１，２１２の電位の分布を示している。なお、電位Ｖｏは感光体４１表面が露光されていない状態の電位、電位Ｖｄは現像バイアス、電位Ｖｉは露光後電位である。ただし、静電潜像の電位はこの例に限られない。

図４の例では、パッチ６１については、ＬＤ２の露光タイミングがＬＤ１の場合よりも１０ステップ遅い（第１条件）。１ステップは予め設定された所定距離であり、ステップ数は基準位置から露光開始位置までの距離（すなわち基準の露光タイミングからの遅れ時間又は進み時間）を表している。この第１条件では、図４の左図に示すように、ＬＤ１による１段目の静電潜像１１２と２段目の静電潜像１２２が、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２から等距離の位置に存在する。それにより、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２の電位は、ＬＤ１による静電潜像１１２，１２２の電位の干渉を強く受ける。このような電位の干渉が発生すると、静電潜像２１１と静電潜像２１２がくっついてしまい、現像時の電界が変わって画像品質が下がる。

また、パッチ６２については、ＬＤ２の露光タイミングがＬＤ１の場合よりも５ステップ遅い（第２条件）。この第２条件では、図４の左図に示すように、ＬＤ１による１段目の静電潜像１１２と２段目の静電潜像１２２が、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２から等距離の位置に近い位置ところに存在する。それにより、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２の電位は、弱いながらＬＤ１による静電潜像１１２，１２２の電位の干渉を受けてしまう。

また、パッチ６３ついては、ＬＤ２の露光タイミングがＬＤ１に合わせて０ステップになっている（第３条件）。この第３条件では、ＬＤ１による１段目の静電潜像１１１，１１２及び２段目の静電潜像１２１，１２２と、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２のそれぞれの副走査方向の位置が一致する。このような状態の場合には、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２の電位は、ＬＤ１による静電潜像１１２，１２２（かつ静電潜像１１１，１２１）の干渉を受けない。

また、パッチ６４については、ＬＤ２の露光タイミングがＬＤ１の場合よりも５ステップ早い（第４条件）。この第４条件では、図４の左図に示すように、ＬＤ１による１段目の静電潜像１１１と２段目の静電潜像１２１が、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２から等距離の位置に近いところに存在する。それにより、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２の電位は、弱いながらＬＤ１による静電潜像１１１，１２１の電位の干渉を受けてしまう。

そして、パッチ６５については、ＬＤ２の露光タイミングがＬＤ１の場合よりも１０ステップ早い（第５条件）。この第５条件では、図４の左図に示すように、ＬＤ１による１段目の静電潜像１１１と２段目の静電潜像１２１が、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２から等距離の位置に存在する。それにより、ＬＤ２による静電潜像２１１，２１２の電位は、ＬＤ１による静電潜像１１１，１２１の電位の干渉を強く受ける。

図５は、第１の実施の形態に係る露光の露光タイミングと静電潜像の電位との関係の一例を示すグラフである。横軸はＬＤ２の露光タイミング［ｓｔｅｐ］、縦軸は静電潜像の電位［−Ｖ］を表す。この縦軸の静電潜像の電位は、複数の静電潜像の電位を主走査方向に積分した値を指す。測定点Ｐ１〜Ｐ５は、第１条件〜第５条件ごとのＬＤ２による静電潜像の電位を表している。特性曲線６６は、第１条件〜第５条件ごとに得られた測定点Ｐ１〜Ｐ５に基づいて算出される近似式に相当する。

近似式（特性曲線６６）において静電潜像の電位の積分値の絶対値が最大となる条件のとき、その光源（図５ではＬＤ２）の光ビームによる静電潜像の電位は他の静電潜像の電位からの干渉が最も少ない。そして、静電潜像間の干渉が最も少ないときは、測定対象（ＬＤ２）の光ビームによる複数の静電潜像と比較対象（ＬＤ１）の光ビームによる複数の静電潜像との主走査方向のビームピッチ（間隔）が揃う最適な露光タイミングである。このように、近似式（特性曲線６６）における静電潜像の電位の積分値の絶対値が最大となる条件から、最適な露光タイミングを得ることができる。

なお、図５の例では、第３条件のときが最適な露光タイミングであるが、他の条件のときに最適な露光タイミングとなることもある。また、例えば異なる２つの露光タイミングの中間で静電潜像の電位の積分値の絶対値が最大となる場合が考えられる。この場合には、例えば積分値の絶対値の最大値に近い２つの露光タイミングにおける静電潜像の電位を用いて補間処理を行い、静電潜像の電位の積分値の絶対値が最大となる露光タイミングを算出する。

[画像形成装置の動作]
以下、画像形成装置１の動作を説明する。
図６は、画像形成装置１における露光位置調整処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記録されたプログラムを実行することで、図６に示す処理を実現する。以下の処理は、例えば、画像形成装置の出荷前、又は客先に納入後の故障時等に行われる。

まず、画像形成装置１のＣＰＵ１０１は、操作表示部１０５から入力される操作信号又は通信部１０８を介してＰＣ１２０から送信されるジョブ情報に基づき、露光位置調整に係るジョブ開始を検知する。ＣＰＵ１０１は、露光位置調整に係るジョブ開始を検知すると、露光部４３の各ＬＤの露光タイミング（図中「発光タイミング」と表記している）の補正量をＲＯＭ１０２から読み出してＲＡＭ１０３に設定する（ステップＳ１）。この補正量は、図４において説明した基準の露光タイミングからの遅れ時間又は進み時間（ステップ数）に相当する。ＣＰＵ１０１は、一例としてＬＤ２に第１条件〜第５条件の露光タイミング（図４右図参照）を設定する。

次に、ＣＰＵ１０１は、パッチパターン像ＰＰ（図４参照）をＲＯＭ１０２から読み出してＲＡＭ１０３に設定する（ステップＳ２）。

次に、ＣＰＵ１０１は、パッチパターン像ＰＰに基づいて画像形成部４０の露光部４３（例えばＬＤ１及びＬＤ２）を制御し、感光体４１に第１条件〜第５条件でパッチパターン像ＰＰのパッチ６１〜６５を形成する（ステップＳ３）。

次に、ＣＰＵ１０１は、表面電位センサ４６によりパッチパターン像ＰＰの各パッチ６１〜６５内の静電潜像の電位を検出し、検出結果をＲＡＭ１０３に保存する（ステップＳ４）。

そして、ＣＰＵ１０１は、全ての条件でパッチパターン像ＰＰの各パッチ内の静電潜像の電位の検出処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。パッチパターン像ＰＰの静電潜像の電位の検出処理が終了していない場合又は他の条件で静電潜像の電位の検出を行う場合（ステップＳ５のＮＯ）には、ステップＳ１に戻る。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返す。一方、全ての条件でパッチパターン像ＰＰの静電潜像の電位の検出処理が終了した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）には、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ５の判定処理が終了後、ＣＰＵ１０１は、測定対象のＬＤ（例えばＬＤ２）の露光タイミングの補正量と静電潜像の電位の近似式（特性曲線６６）（図５参照）を算出する（ステップＳ６）。

次に、ＣＰＵ１０１は、この近似式（特性曲線６６）から最適条件を選択する（ステップＳ７）。図５の例では、最適条件は測定点Ｐ３に対応する第３条件である。

そして、ＣＰＵ１０１は、選択した最適条件に基づいてＬＤ２の露光タイミングの補正量の最適値を算出する（ステップＳ８）。図５の例では、補正量の最適値は０ステップである。そして、ＣＰＵ１０１は、以降のジョブで画像データに基づいて露光する際に、ＬＤ２の露光タイミングをＬＤ１に対して０ステップに設定し、露光を行う。上述した一連の処理を、ＬＤ１とＬＤ２（図３、図４参照）、ＬＤ１とＬＤ８（図１１参照）のように、光ビームが隣接する光源について実施するとよい。

上述した第１の実施の形態では、露光タイミングを変えながら感光体４１に主走査方向に形成された複数の光ビームによる現像前の静電潜像の電位に基づいて、複数の光ビームの各々の主走査方向における露光タイミングを調整（補正）する。それゆえ、露光後のプロセスノイズ等の影響を受けることなく、複数の光ビームによる主走査方向のビームピッチを適切に調整できる。

なお、図６の例では、パッチパターン像ＰＰのパッチ６１〜６５を形成した後にまとめて静電潜像の電位検出を実行したが、パッチ６１〜６５ごとにパッチ形成して静電潜像の電位検出を実行するようにしてもよい。

＜２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態は、感光体静電特性（PIDC:Photo- Induced Discharge Curve）を利用した露光位置調整方法に係り、異なる複数の露光タイミングで感光体４１の表面に複数の静電潜像を形成する処理を、諧調レベルを変えて行う。

図７は、第２の実施の形態に係る諧調パッチパターン像の説明図である。
本実施の形態に係る露光位置調整用パターン像は、図７の左図に示すように、階調が異なる複数のパッチ状のパターン像（以下、「階調パッチパターン像」と記述する）として感光体４１の表面に形成される。この例では、それぞれ階調の異なる５個のパッチ６１Ａ〜６５Ａが主走査方向と直交する副走査方向に配置されている。階調パッチパターン像は、第１〜第４の画像形成ユニット４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋごとに形成される。図７の右図は、階調パッチパターン像の一部を拡大した図である。階調パッチパターン像は各パッチの階調が異なるが、各パッチのパターンそのものは同じである。

図８は、第２の実施の形態に係る、任意の諧調における静電潜像の位置及び静電潜像の電位の一例を示す。
本実施の形態では、異なる複数の階調（図７の階調パッチパターン像）で感光体４１の表面に複数の静電潜像を形成する処理を、露光タイミング（図８Ａ〜図８Ｃの第１条件〜第３条件）を変えて行う。各静電潜像内の四角形は、露光が行われる位置を表している。図８Ａ〜図８Ｃの第１条件〜第３条件におけるＬＤ１とＬＤ２の露光タイミングは、図４に示した第１条件〜第３条件の場合と同じである。第１条件では主走査方向に隣接する静電潜像の距離が近いため電位が落ちやすく、第３条件では主走査方向に隣接する静電潜像の距離が遠いため電位が落ちにくい。そして、表面電位センサ４６より階調及び露光タイミングごとの複数の静電潜像の電位を取得し、露光タイミングごとに階調レベルと複数の静電潜像の電位との関係を示す近似式（感光体静電特性）を算出する。

図９は、諧調レベルと静電潜像の電位との関係（感光体静電特性）の一例を条件別に示したグラフである。横軸は階調レベル、縦軸は静電潜像の電位を表す。
図９に示すように、露光タイミングの条件（第１条件から第３条件）ごとの感光体静電特性７６〜７８が得られる。感光体静電特性の感度が最も鈍い（曲線の接線の傾きの変化が最も小さい）ときの条件が、露光タイミングの最適条件となるため、ＣＰＵ１０１は、この条件を満足する露光タイミングを決定する。図９の例では、第３条件（図８Ｃ参照）のときの感光体静電特性が最適条件である。

図１０は、第２の実施の形態に係る露光位置調整処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記録されたプログラムを実行することで、図１０に示す処理を実現する。

まず、画像形成装置１のＣＰＵ１０１は、露光位置調整に係るジョブ開始を検知すると、露光部４３の各ＬＤの露光タイミング（図中「発光タイミング」と表記している）の補正量をＲＯＭ１０２から読み出してＲＡＭ１０３に設定する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１０１は、ＬＤ２に対し第１条件の露光タイミング（図８Ａ右図参照）を設定する。

次に、ＣＰＵ１０１は、階調パッチパターン像（図７参照）をＲＯＭ１０２から読み出してＲＡＭ１０３に設定する（ステップＳ１２）。

次に、ＣＰＵ１０１は、階調パッチパターン像に基づいて画像形成部４０の露光部４３（例えばＬＤ１及びＬＤ２）を制御し、感光体４１に第１条件で階調パッチパターン像のパッチ６１Ａ〜６５Ａを形成する（ステップＳ１３）。

次に、ＣＰＵ１０１は、表面電位センサ４６により階調パッチパターン像の各パッチ６１Ａ〜６５Ａ内の静電潜像の電位を検出し、検出結果をＲＡＭ１０３に保存する（ステップＳ１４）。

次に、ＣＰＵ１０１は、測定対象のＬＤ（例えばＬＤ２）の第１条件における、階調レベルと静電潜像の電位の近似式（感光体静電特性７６）（図９参照）を算出する（ステップＳ１５）。

次に、ＣＰＵ１０１は、全ての条件で階調パッチパターン像の各パッチ内の静電潜像の電位の検出処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。全ての条件で階調パッチパターン像の各パッチ内の静電潜像の電位の検出処理が終了していない場合（ステップＳ１６のＮＯ）にはステップＳ１１に戻る。この例では、第２条件及び第３条件での静電潜像の電位の検出処理が終了していないため、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返す。一方、全ての条件で階調パッチパターン像の各パッチ内の静電潜像の電位の検出処理が終了した場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）には、ステップＳ１７へ移行する。

ステップＳ１６の判定処理が終了後、ＣＰＵ１０１は、測定対象のＬＤ（例えばＬＤ２）について各条件（第１条件〜第３条件）における階調レベルと静電潜像の電位の近似式（感光体静電特性７６〜７８）（図９参照）を取得する（ステップＳ１７）。

次に、ＣＰＵ１０１は、この近似式（感光体静電特性７６〜７８）から最適条件を満たす感光体静電特性を選択する（ステップＳ１８）。図９の例では、最適条件は第３条件のときの感光体静電特性７８である。

そして、ＣＰＵ１０１は、選択した最適条件に基づいてＬＤ２の露光タイミングの補正量の最適値を算出する（ステップＳ１９）。図８，９の例では、補正量の最適値は０ステップである。そして、ＣＰＵ１０１は、以降のジョブで画像データに基づいて露光する際に、ＬＤ２の露光タイミングをＬＤ１に対して０ステップに設定し、露光を行う。上述した一連の処理を、ＬＤ１とＬＤ２（図７、図８参照）、ＬＤ１とＬＤ８（図１１参照）のように、光ビームが隣接する光源について実施する。

上述した第２の実施の形態によれば、露光タイミングを変えながら感光体４１に主走査方向に形成された複数の光ビームによる現像前の階調レベルごとの静電潜像の電位に基づいて、複数の光ビームの各々の主走査方向における露光タイミングを調整（補正）する。それゆえ、露光後のプロセスノイズ等の影響を受けることなく、感光体静電特性を利用して、複数の光ビームによる主走査方向のビームピッチを適切に調整できる。

なお、図９の例では、条件ごとに階調パッチパターン像のパッチ６１Ａ〜６５Ａの形成、静電潜像の電位検出及び感光体静電特性の算出を実行したが、全条件の静電潜像の電位検出が終了後にまとめて各条件について感光体静電特性を算出するようにしてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明した。しかしながら、上記実施の形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した第１及び第２の実施の形態において、電子写真方式の画像形成装置について説明したが、電子写真方式以外にも適用可能である。例えば、本発明は、複数の光源から射出される複数の光ビームを感光体等の像担持体の主走査方向及び副走査方向へ走査する画像形成装置に適用可能である。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、例えば図４及び図８において主走査方向に並んで存在する２つの静電潜像の電位を検出する例を説明したが、３以上の静電潜像の電位を検出して露光タイミングを調整してもよいことは勿論である。

１…画像形成装置、 ４０…画像形成部、 ４１…感光体、 ４３…露光部、 ４６…表面電位センサ、 ６１〜６５…パッチ、 ６６…特性曲線、 ６１Ａ〜６５Ａ…パッチ、 ７６〜７８…感光体静電特性、 １０１…ＣＰＵ、 １０２…ＲＯＭ、 １０３…ＲＡＭ、 １１１，１１２，１２１，１２２，２１１，２１２…静電潜像、 ＰＰ…パッチパターン像

Claims (2)

1. 感光体と、
   複数の光ビームを走査することにより、前記感光体の副走査方向に所定のピッチを設けながら、前記感光体の主走査方向に沿って複数の静電潜像を周期的に形成する露光部と、
   前記感光体の表面に形成された複数の静電潜像の電位を主走査方向に沿って検出する表面電位検出部と、
   前記表面電位検出部による検出結果に基づいて、前記露光部における前記複数の光ビームによる露光のタイミングを算出する制御部と、を備え、
   前記露光部は、異なる階調のパッチを含むパッチパターン像に基づき複数の階調で前記感光体の表面に複数の静電潜像を形成する処理を、前記露光のタイミングを変えて行い、
   前記制御部は、前記表面電位検出部より前記階調及び前記露光のタイミングごとの前記複数の静電潜像の電位を取得し、前記露光のタイミングごとに前記階調と前記複数の静電潜像の電位の積分値との関係を示す近似式を算出し、各近似式が表す曲線のうちその接線の傾きの変化が最も小さい曲線に対応する露光のタイミングを、一の光ビームにより周期的に形成される前記複数の静電潜像と他の光ビームにより周期的に形成される前記複数の静電潜像との主走査方向の間隔が揃う最適な露光のタイミングとして算出する
   画像形成装置。
2. 露光部が複数の光ビームを走査することにより、感光体の副走査方向に所定のピッチを設けながら、前記感光体の主走査方向に沿って複数の静電潜像を周期的に形成する処理と、
   表面電位検出部により、前記感光体の表面に形成された複数の静電潜像の電位を主走査方向に沿って検出する処理と、
   制御部により、前記表面電位検出部による検出結果に基づいて、前記露光部における複数の光ビームによる露光のタイミングを算出する処理と、を含み、
   前記露光部により、異なる階調のパッチを含むパッチパターン像に基づき複数の階調で前記感光体の表面に複数の静電潜像を形成する処理を、前記露光のタイミングを変えて行い、
   前記制御部により、前記表面電位検出部より前記階調及び前記露光のタイミングごとの前記複数の静電潜像の電位を取得し、前記露光のタイミングごとに前記階調と前記複数の静電潜像の電位の積分値との関係を示す近似式を算出し、各近似式が表す曲線のうちその接線の傾きの変化が最も小さい曲線に対応する露光のタイミングを、一の光ビームにより周期的に形成される前記複数の静電潜像と他の光ビームにより周期的に形成される前記複数の静電潜像との主走査方向の間隔が揃う最適な露光のタイミングとして算出する
   露光位置調整方法。