【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の画像形成装置において、画像データに基づいて変調された光を照射して像担持体表面に静電潜像を形成する光書込装置の焦点を調整する焦点調整装置、及び、この焦点調整装置備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やレーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、光書込装置の発光素子からディジタル化された画像データに基づいて変調した光を照射して像担持体表に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤によって顕像化した後に用紙等の記録媒体に転写して画像を形成する。この画像形成装置に用いられる光書込装置には、レーザ方式と固体走査方式との２つのタイプがある。
【０００３】
レーザ方式の光書込装置は、１つのレーザ発光素子から発光されるレーザビームを回転多面鏡等で広角度に偏向するので、光路長の長い光学系が必要となり、画像形成装置の小型化及び低コスト化の実現が困難になる。
【０００４】
一方、固体走査方式の光書込装置は、１ライン分に相当する個数（６００ｄｐｉの解像度のＡ３サイズの画像に対応する場合には約７０００個）のＬＥＤやＥＬ等の発光素子をアレイ状に並べ、各素子の光をセルフォックレンズ等からなるレンズアレイによって集光して像担持体表面に照射する。即ち、固体走査方式の光書込装置は、各発光素子が像担持体に１つの画素を書き込むため、光学系の光路長を短くでき、画像形成装置の小型化及び低コスト化を実現し易い。このため、近年では固体走査方式の光書込装置が主流を占めている。
【０００５】
固体走査方式の光書込装置において光路長を短くし過ぎると、焦点深度が浅くなって焦点ずれ（焦点ボケ）が発生し易いが、この焦点ずれは光書込装置と像担持体との距離を調整することで解消できる。そこで、画像形成装置の組立時に作業者は、画像形成で得られた画像を目視によって観察しつつ光書込装置と像担持体との距離を手動により調整する作業が繰り返し行われていた。
【０００６】
ところが、従来の光書込装置と像担持体との距離の調整作業では、非常に煩雑かつ困難な作業の全てを人手に頼っていたため、調整作業に熟練を要するとともに、作業時間が長時間化する問題がある。
【０００７】
このような焦点調整に関する技術として、発光素子の配列方向について焦点距離が不均一となるように光書込装置を像担持体に対して傾斜させた状態で画像形成を行った後、傾斜角度を保ったまま光書込装置を平行移動させて再度画像形成を行い、２度の画像形成において最も焦点のあった２つの画素位置の情報に基づいて、光書込装置に対する像担持体の傾斜角度及び焦点距離のずれ量を演算するようにした構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、焦点距離を変化させながら光書込装置の点灯及び消灯を繰り返して画像パターンを形成し、画像濃度が最も低くなる位置に光書込装置を配置するようにした構成が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−１６６３７２号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平７−２７０６７３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献１に開示された構成では、焦点調整のために煩雑な演算を行う必要がある。また、上記文献２に開示された構成は、２値画像用の像担持体に関するものであり、多値画像用の像担持体に関する焦点調整の技術については、何ら記載されていない。
【００１２】
この発明の目的は、２値画像用であるか多値画像用であるかに拘らず像担持体に対する光書込装置の焦点調整を容易かつ正確に行うことができる焦点調整装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、画像形成領域における主走査方向の各画素に対応して並設した複数の発光素子から照射される光の焦点位置を像担持体表面に一致させる光書込装置の焦点調整装置であって、
パターン画像を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶しているパターン画像に対応した静電潜像パターンを像担持体表面に形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された像担持体表面上の静電潜像パターン領域の表面電位を測定する表面電位測定手段と、前記表面電位測定手段により測定された表面電位に基づいて発光素子の光の焦点が像担持体表面に一致するように像担持体表面に対する光書込装置の位置を変位させる変位機構と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
この構成においては、光書込装置を像担持体に近接又は離間する方向に移動させて像担持体に光を照射し、像担持体の表面電位を測定する。像担持体の表面電位は、光書込装置の発光素子の焦点が像担持体表面に一致すると最も低く（絶対値）なる。そこで、像担持体の表面電位に光を照射しながら、像担持体の表面電位を測定することにより、像担持体の表面電位に基づいて発光素子の光の焦点が像担持体表面に一致するように光書込装置の位置を変位させる。
【００１５】
この発明は、変位機構は、発光素子の光の照射方向についての像担持体表面に対する光書込装置の位置を移動部材を介して変位自在にして保持する保持部材、移動部材に光書込装置の位置を変位させる駆動力を供給する駆動源、及び、前記表面電位測定手段により測定された表面電位に基づいて発光素子の光の焦点が像担持体表面に一致するように駆動源の動作を制御する駆動制御手段を含むこと特徴としている。
【００１６】
この構成においては、光書込装置の像担持体表面に対する位置を、移動部材によって変位自在にした状態で保持部材において保持され、駆動源からの駆動力により、移動部材に対して光書込装置の位置が変位される。したがって、光書込装置の像担持体表面に対する位置は、駆動源に対する信号を適正なものにすることで、自動的に調整可能となる。また、調整された位置は、保持部材において確実に保持される。
【００１７】
この発明は記憶手段は対応する濃度が異なる複数のパターン画像を記憶し、この記憶手段に記憶されている複数のパターン画像から前記画像形成手段により形成する静電潜像パターンに対応するものと選択可能にしている。
【００１８】
この構成においては、像担持体の種類や、経時変化に対応して最適な画像パターンを選択可能となる。
【００１９】
この発明は、静電潜像パターン画像は、画像形成領域における主走査方向の少なくとも前面側、後面側の２カ所に形成することを特徴としている。
【００２０】
この構成においては、光書込装置における主走査方向の複数のパターン画像に基づいて光書込装置の焦点調整作業が行われる。この作業時においては、主走査方向の前面側、後面側の電位差を測定することにより、光書込装置の傾きを把握することができ、それにより、光書込装置の位置をより正確に調整することができる。
【００２１】
この発明は、変位機構は、前記画像形成手段による画像形成処理前に、発光素子の光の焦点が像担持体表面に一致すると予想される位置から像担持体に近接又は離間する方向に十分に離れた位置を変位開始位置として光書込装置を変位させることを特徴としている。
【００２２】
この構成においては、予め発光素子の光の焦点が像担持体表面に一致すると予想される位置から離れた位置を調整開始点とする。そして、その開始位置から光書込装置を像担持体に向けて移動させる。例えば、像担持体から十分に離れた位置を調整開始点としたり、像担持体に相当程度接近した位置を調整開始点とする。これにより、光書込装置を移動させるべき方向が予め特定され、制御が簡単になる。
【００２３】
この発明は、表面電位測定装置を少なくとも２つ以上備え、少なくとも像担持体の前面側、後面側に配置することを特徴としている。
【００２４】
この構成においては、像担持体の前面側、後面側の電位を測定することができ、その電位差により光書込装置の傾きを正確に測定することができる。また、各測定装置により測定した電位に基づいて、書込み装置前後のドラムからの距離を調節でき、正確な位置に書込装置を移動させることができる。
【００２５】
この発明は焦点調整装置と、操作パネル上に設けられ、操作時に焦点調整装置を駆動させる焦点調整開始ボタンと、を備えていることを特徴としている。
【００２６】
この構成においては、焦点調整は、自動的に行えるため、専門的な知識は必要としない。そのため、本画像形成装置を使用するユーザーが操作パネルから簡単に調整可能とすることにより、印刷品質を常に管理することが出来る。また、時間指定を行うことにより、定期的に調整を実施し、常に高品質の印刷を実現できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について画面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の実施形態に係る焦点調整装置を適用したデジタル画像形成装置の構成図である。デジタル画像形成装置１の上面には、透明ガラスからなる原稿台１１１が配置されている。原稿台１１１の上面は、ＡＤＦ１１２によって開閉自在に被覆されている。ＡＤＦ１１２は、原稿セットトレイ上にセットされた原稿を １枚ずつ自動的に原稿台１１１上へ給送する。
【００２８】
デジタル画像形成装置１の内部において、原稿台１１１の下方には、画像読取部１１０が配置されている。画像読取部１１０は、第１の走査ユニット１１３、第２の走査ユニット１１４、光学レンズ１１５及びＣＣＤラインセンサ１１６を備えている。走査ユニット１１３には、原稿画像面を露光する露光ランプユニット、及び、原稿画像面における反射光を所定の方向に反射する第１ミラーが搭載されている。走査ユニット１１４には、第１ミラーを経由した原稿画像面における反射光をＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２ミラー及び第３ミラーが搭載されている。光学レンズ１１５は、原稿画像面における反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像する。画像読取部１１０は、この発明の画像読取装置であり、ＡＤＦ１１２との関連した動作により、ＡＤＦ１１２によって原稿台１１１上に給送された原稿の給送自動搬送される原稿の画像を所定の露光位置において読み取る。
【００２９】
画像読取部１１０によって読み取られた原稿の画像は、画像データとして画像データとして図示しない画像処理部へ送られ、所定の画像処理が施された後にメモリに格納される。メモリ内の画像データは、出力指示に応じて制御部２００によって画像形成部２１０の固体走査型の光書込装置であるＬＥＤヘッド２２７に転送される。
【００３０】
ＬＥＤヘッド２２７は、制御部２００により、メモリに格納されている画像データ、又は、外部の装置から転送されてきた画像データの供給を受ける。ＬＥＤヘッド２２７は、供給された画像データに応じて点灯する発光素子アレイ、及び、発光素子アレイから照射された光を像担持体である感光体ドラム２２２上に結像させるセルフォックスレンズ等のレンズアレイを備え、後述する帯電器２２３によって所定の電位に均一に帯電した感光体ドラム２２２の表面を画像データに基づいて変調された光よって露光し、感光体ドラム２２２の表面に静電潜像を形成する。
この発明の画像形成手段である画像形成部２１０には、感光体ドラム２２２の周囲に、感光体ドラム２２２の表面を所定の電位に帯電させる帯電気２２３、感光体ドラム２２２の表面にトナーを供給して静電潜像をトナー像に顕像化する現象器２２４、感光体ドラム２２２の表面に形成されたトナー像を記録媒体である用紙に転写するローラ方式やブラシ方式や図に示すチャージャ方式の転写器２２５、用紙を除電して感光体ドラム２２２の表面から剥離し易くする除電器２２９、及び、感光体ドラム２２２の表面に残留したトナーを回収するクリーニング器２２６等が備えられている。
【００３１】
画像形成部２１０においてトナー像が転写された用紙は、定着ユニット２１７に搬送されて加熱及び加圧を受ける。これによって、用紙上に転写されたトナー像が、一旦溶融した後に用紙上に堅牢に定着して画像を形成する。
【００３２】
デジタル画像形成装置１の内部の用紙搬送方向における画像形成部２１０の下流側には、定着ユニット２１７の他に、用紙の裏面に再度画像を形成するために用紙の前後端を反転させた後に両面ユニット２５５に導くスイッチバック搬送路２２１、画像が形成された用紙に対するステープル処理等を行う後処理機構、及び、用紙の収納枚数に応じて上下に移動する昇降トレイ２６１を有する後処理装置２６０を備えている。定着ユニット２１７を通過してトナー像が定着された用紙は、必要に応じて選択的にスイッチバック搬送路２２１から両面ユニット２５５を経由して画像形成部２１０及び定着ユニット２１７を再度通過した後、排紙ローラ２１９によって後処理装置２６０内に導かれ、所定の後処理が施された後に昇降トレイ２６１上に排出される。
【００３３】
デジタル画像形成装置１内において画像形成部２１０の下方には、給紙部２５０が配置されている。給紙部２５０は、手差トレイ２５４、両面ユニット２５５、用紙トレイ２５１〜２５３、及び、これらトレイ２５１〜２５４又は両面ユニット２５５から繰り出された用紙を画像形成部２１０に搬送する用紙搬送路２５６を備えている。両面ユニット２５５は、スイッチバック搬送路２２１において前後端を反転された用紙を一時収納する。両面ユニット２５５は、用紙トレイ２５１〜２５３と同様の通常の用紙トレイと交換可能にされている。
【００３４】
図２は、上記デジタル画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【００３５】
デジタル画像形成装置１の制御部２００は、ＲＯＭ２０２及びＲＡＭ２０３を備えたＣＰＵ２０１にパターンデータ記憶部２０４、画像データ記憶部２０５及び画像データ入力部２０６を接続して構成されている。ＣＰＵ２００には、操作部３０１、定着部３０２、給紙部３０３、帯電部３０４、現象部３０５、転写部３０６、ＬＥＤヘッド２２７、ＡＤＦ１１２、画像読取装置１１０及び調整モータ２２ａ、２２ｂ等の入出力機器が接続されている。ＣＰＵ２０１は、この発明の駆動制御手段及び制御手段であり、ＲＯＭ２０２に予め書き込まれたプログラムに基づいて各入出力機器を統括して制御する。この間に入出力されるデータがＲＡＭ２０３に一時格納される。
【００３６】
パターンデータ記憶部２０４は、後述するパターン画像の画像データを記憶するこの発明の記憶手段である。画像データ記憶部２０５は、画像処理後の画像データを記憶する。画像データ入力部２０６は、外部のスキャナ等の装置からの画像データの入力を受け付ける。操作部３０１は、ＣＰＵ２０１から供給される表示データに基づいて図示しない操作パネル内のディスプレイを駆動するとともに、オペレータによる同操作パネル内のキー操作の内容をＣＰＵ２０１に入力する。定着部３０２は、ＣＰＵ２０１から供給される制御データに基づいて定着ユニット２１７のヒーターを駆動する。
【００３７】
給紙部３０３は、ＣＰＵ２０１から供給される制御データに基づいてトレイ２５１〜２５４又は両面ユニット２５５に配置されている給紙ローラや用紙搬送路２５６内の搬送ローラ等に回転力を供給するモータやクラッチを駆動する。帯電部３０４は、ＣＰＵ２０１から供給される制御データに基づいて帯電器２２３の電源部を駆動する。現象部３０５は、ＣＰＵ２０１から供給される制御データに基づいて現象器２２４の現象バイアス電源やモータを駆動する。転写部３０６は、ＣＰＵ２０１から供給される制御データに基づいて転写器２２５の電源部を駆動する。また、ＣＰＵ２０１は、図示しないドライバ回路を介して前面側調整モータ２２ａ及び背面側調整モータ２２ｂを駆動する。この調整モータ２２ａ、２２ｂについては後述する。表面電位測定部２２８は、光書込装置の焦点を調整する際に、像丹担持体表面の電位を測定する。
【００３８】
図３は、上記デジタル画像形成装置におけるＬＥＤヘッド２２７と感光体ドラム２２２と表面電位測定装置２２８との位置関係を示す図である。ＬＥＤヘッド２２７は、ＬＥＤアレイ基板１２とレンズアレイ１３とを備えている。ＬＥＤアレイ基板１２には、複数のＬＥＤ（発光素子）１１が感光体ドラム２２２表面の回転軸方向（主走査方向）の略全域にわたってアレイ状に並設されている。各ＬＥＤ１１は、感光体ドラム２２２の表面を介して用紙Ｐ上に形成すべき画像の主走査方向における各画素に対応している。レンズアレイ１３は、ＬＥＤアレイ基板１２上の各ＬＥＤ１１に対向する複数のレンズによって構成されている。
【００３９】
ＬＥＤヘッド２２７が感光体ドラム２２２の表面に対して適正な距離に位置している状態で、画像データに基づいて各ＬＥＤ１１から照射された光が、レンズアレイ１３によって感光体ドラム２２２の表面に結像する。したがって、用紙Ｐ上に画像データの内容が忠実に再現された画像を形成するためには、感光体ドラム２２２に対するＬＥＤヘッド２２７の距離が主走査方向の全域にわたって適正な値となるようにデジタル画像形成装置１内にＬＥＤヘッド２２７を取り付ける必要がある。
【００４０】
図に示したように表面電位測定装置２２８は少なくとも２つ（像担持体２２２の前面側、後面側）に配置する。これにより、像担持体２２２の前後の電位差を測定することができ、その差により、光書込装置１２の像担持体２２２に対する傾きを検知することが出来る。また、前面、後面での電位を測定し、それぞれの位置で光書込装置１２の位置を調整することで、すべての位置で焦点を調整することができる。一方で、レール等に表面電位測定装置２２８を装着し、像担持体２２２に沿って移動可能とすることで、任意位置の電位を測定することができ、かつ、部品点数がへるためコストの削減にもつながる。なお、表面電位測定装置２２８は公知のものを使用することができる。例えば、像担持体に対向した電極に発生する誘導電位を測定して表面電位を測定する構造のもの等がある。
【００４１】
図４は、調整機構を含む上記ＬＥＤヘッド２２７の外観図である。ＬＥＤヘッド２２７は、調整機構２を介してデジタル画像形成装置１内の所定の位置に取り付けられる。調整機構２は、デジタル画像形成装置１の前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２、並びに、ＬＥＤヘッド２２７を支持するフレーム３０内に設けられている。ＬＥＤヘッド２２７の長手方向（主走査方向）の両端は、フレーム３０の両端から突出した支持軸２１によって前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２に支持されている。
【００４２】
前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２には、それぞれ前半面側調整モータ２２ａ及び背面側調整モータ２２ｂが設けられている。調整モータ２２ａ、２２ｂの回転により、ＬＥＤヘッド２２７の両端の感光体ドラム２２２に対する距離が変化する。ＬＥＤヘッド２２７をデジタル画像形成装置１内の所定位置に装着した後、調整モータ２２ａ、２２ｂを所定量だけ回転させてＬＥＤヘッド２２７の両端と感光体ドラム２２２との距離を変化させることにより、ＬＥＤヘッド２２７の焦点調整を行う。
【００４３】
図５は、上記調整機構の構成を示す図である。また、図６は、同調整機構における調整動作を示す図である。ＬＥＤヘッド２２７の両端部には、ヘッド支持部２２７ａが延出して形成されている。ヘッド支持部２２７ａには、ＬＥＤヘッド２２７の長手方向（図中、矢印Ｘで示す主走査方向）に直交する垂直方向（図中、矢印Ｙで示す方向）に突出した当接ピン２３及び支持ピン２４が設けられている。
【００４４】
ヘッド支持部２２７ａから上方に突出した当接ピン２３の上端は、支持軸２１の一部に摺動自在に外嵌した移動体２５の傾斜面２５ａに下方から当接する。ヘッド支持部２２７ａから下方に突出した支持ピン２３の下端は、フレーム３０に形成されたＵ字状の長孔３０ａに係止される。ＬＥＤヘッド２２７は、一端がフレーム３０に係止されたスプリング２６の他端に係止されており、スプリング２６の弾性力によって常に上方に付勢されている。
【００４５】
ＬＥＤヘッド２２７の上方には、前面側フレーム３１と背面側フレーム３２との間に架け渡された支持軸２１が位置している。支持軸２１の両端部には、スプリング２７が外嵌している。スプリング２７の一端は支持軸２１の周面から突出したフランジ部２１ａに当接し、スプリング２７の他端は支持軸２１に外嵌した移動体２５の内側面に当接している。したがって、移動体２５はスプリング２７の弾性力によって支持軸２１の端部方向に付勢されている。
【００４６】
ディジタル画像形成装置１の前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２には、調整ねじ２８ａ，２８ｂが螺合するねじ孔３１ａ，３２ａが形成されている。ねじ孔３１ａ，３２ａに前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２の外側から螺合した調整ねじ２８ａ，２８ｂの先端は、移動体２５の側面に当接する。また、調整ねじ２８ａ，２８ｂの前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２の外側の端部は、前面側フレーム３１及び背面側フレーム３２の外側に固定された前面側調整モータ２２ａ及び背面側調整モータ２２ｂの回転軸に固定されている。したがって、前面側調整モータ２２ａ及び背面側調整モータ２２ｂを駆動することにより、調整ねじ２２ａ，２２ｂが回転し、移動体２５がスプリング２７の弾性力により、又は、この弾性力に抗して支持軸２１の軸方向（主走査方向）である矢印Ｘ方向に変位する。
【００４７】
移動体２５が矢印Ｘ方向に変位すると、移動体２５の傾斜面２５ａにおける当接ピン２３の上端の当接位置が矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に変化する。移動体２５の傾斜面２５ａにおける当接ピン２３の上端の当接位置が印Ｙ方向に変化することにより、スプリング２６によって上方に付勢されているＬＥＤヘッド２２７がスプリング２６の弾性力により、又は、この弾性力に抗して上下方向に変位する。
【００４８】
即ち、図６に示すように、前面側調整モータ２２ａを正転駆動して調整ねじ２８ａを回転させ、スプリング２７から作用する矢印Ｆｏ方向の弾性力によって移動体２５を矢印Ｘ１方向に後退させると、移動体２５の傾斜面２５ａにおいて当接ピン２３の上端が当接する位置が上方に変位し、図示しないスプリング２６から作用する矢印Ｆｕ方向の弾性力によってＬＥＤヘッド２２７が矢印Ｙ１方向に変位する。また、前面側調整モータ２２ａを反転駆動してスプリング２７から作用する矢印Ｆｏ方向の弾性力に抗して調整ねじ２２を反対方向に回転させ、移動体２５を矢印Ｘ２方向に前進させると、移動体２５の傾斜面２５ａにおいて当接ピン２３の上端が当接する位置が下方に変位し、図示しないスプリング２６から作用する矢印Ｆｕ方向の弾性力に抗してＬＥＤヘッド２２７が矢印Ｙ２方向に変位する。背面側においても背面側調整モータ２２ｂの回転駆動によって、同様の動作が行われる。
【００４９】
このようにして、前面側調整モータ２２ａ及び背面側調整モータ２２ｂの回転駆動による調整ねじ２８ａ，２８ｂの回転によってＬＥＤヘッド２２７が矢印Ｙ１又はＹ２方向に変位し、ＬＥＤヘッド２２７と感光体ドラム２２２の表面との距離Ｈを調整することができる。図５に示したように、調整機構２はＬＥＤヘッド２２７の主走査方向（Ｘ方向）の両端において同一の構成を備えているため、ＬＥＤヘッド２２７と感光体ドラム２２２の表面との距離ＨをＬＥＤヘッド２２７の主走査方向の両端において個別に調整することができる。また、移動体２５の矢印Ｘ方向の移動量は調整モータ２２ａ，２２ｂ及び調整ねじ２８ａ，２８ｂの回転量に１次関数的に比例するとともに、当接ピン２３の上端が当接する移動体２５の傾斜面は移動体２５及びＬＥＤヘッド２２７の変位方向を含む平面において直線によって構成されているため、ＬＥＤヘッド２２７の変位量は調整モータ２２ａ，２２ｂの回転量に１次関数的に比例する。即ち、ＬＥＤヘッド２２７と感光体ドラム２２２の表面との距離Ｈは、調整モータ２２ａ，２２ｂの回転量に応じて一定の割合で変化する。
【００５０】
以上の構成において、当接ピン２３、移動体２５及び調整ねじ２２ａ，２２ｂがこの発明の移動部材に相当し、フレーム３０が同じく保持部材に相当し、調整モータ２２ａ，２２ｂが同じく駆動源に相当する。また、これら当接ピン２３、移動体２５、調整ねじ２２ａ，２２ｂ、フレーム３０及び調整モータ２２ａ，２２ｂがこの発明の変位機構を構成している。
図７は、ＬＥＤヘッド２２７の焦点位置（レンズアレイ先端から感光体ドラムまでの距離）と表面電位測定部２２８で測定したドラム表面電位の関係を示した図である。この図より、焦点位置が焦点の適正位置４．０ｍｍより小さくなると表面電位は−方向に大きくなり、焦点の適正位置４．０ｍｍより大きくなっても表面電位は−方向に大きくなる。つまり、焦点位置が焦点の適正位置にあれば、表面電位の絶対値は最も低くなる。そこで、表面電位が分かればその値によって焦点位置がわかり、該焦点位置と適正な焦点位置との差によりずれ量がわかる。このずれ量に応じて調整モータ２２ａ、２２ｂを回転駆動してＬＥＤヘッド２２７を感光体表面に向けて移動させながら表面電位の変化を比較してゆき、その変化が無くなった領域を焦点があっている合焦位置と推測し、最終的にこの合焦位置にきた段階で調整モータ２２ａ、２２ｂの回転を停止する。
【００５１】
或いは、表面電位の変化を測定して行き、この電位の絶対値が低下していってその値が最低値を示す領域を合焦位置と推測することも出来る。これによって、適正な感光体ドラム２２２の照合位置にＬＥＤへッド２２７を配置させることができる。
【００５２】
以上のように、表面電位を測定することで、焦点調整を行うことが出来るため、実際に印字する必要がなく、無駄なトナーを使用しない。
【００５３】
図８は、上記デジタル画像形成装置におけるＬＥＤヘッド２２７の焦点調整時に使用されるパターン画像を示す平面図である。パターンを形成する位置は、像担持体２２２の表面電位を測定する表面電位測定装置２２８を配置した位置に形成する。このパターン画像は、像担持体の種類や、経時変化に対応して最適なものを選択可能とするために複数個記憶されている。図は、表面電位測定装置２２８が像担持体２２２の前面部と後面部の２カ所に配置された場合のパターン画像である。各位置に形成するパターン画像の濃度は、濃すぎると飽和してしまい電位の変化量が小さくなり、また薄いと反応が小さいため、電位の変化量が小さくなるので、電位の変化量の大きいハーフトーンとする。
図９は、多値画像感光材料を用いたデジタル画像形成装置１における焦点調整作業に使用されるパターン画像の形成方法を示す図である。多値画像感光材料によって感光体ドラム２２２が構成されている場合、主走査方向及び副走査方向ともに、ｎドット間隔（図ではｎ＝５）の点画像によってパターン画像を形成する。点画像の位置は縦横共に同一でなく千鳥配列にしても良い。各画素に対応したＬＥＤヘッド２２７のＬＥＤ１１の発光時間又は発光出力を変化させることで、濃度を制御できる。濃度を濃くする場合は、各ＬＥＤの発光時間を長く又は発光出力を大きくして図９（Ａ）に示すように各ドット径を大きくし、薄くする場合は、発光時間を短く又は発光出力を小さくすることで図９（Ｃ）に示すように各ドット径を小さくする。以上に示すドット間隔ｎ及びＬＥＤの発光出力・時間を制御することにより、感光材料に適したパターン画像を形成し、焦点調整を行う。
【００５４】
図１０は、２値画像感光材料を用いたデジタル画像形成装置における焦点調整作業に使用されるパターン画像の形成方法を示す図である。２値画像感光材料によって感光体ドラム２２２が構成されている場合、各ドット径を変化させることが出来ない。そこで、ＬＥＤヘッド２２７のＬＥＤ１１の内、発光させるＬＥＤ１１の数を変化させて濃度を変化させる。濃度を濃くする場合、発光させるＬＥＤ１１の数を多くして図１０（Ａ）に示すように黒画素を増加し、濃度を薄くする場合は、発光させるＬＥＤ１１の数を少なくして図１０（Ｃ）に示すように黒画素を減らす。
【００５５】
図１１は、光書込装置１２の位置を調整する際の、像担持体２２２との位置関係を示した図である。本発明では、調整を行う場合、光書込装置１２の位置をＡ，Ｂに示すようにあらかじめ像担持体２２２から離した位置もしくは近づけた位置（合焦位置から十分に離れた位置）に配置する。このように配置することにより、調整の際、光書込装置１２を移動させる方向が特定できるため、無駄な作業を省くことができる。これに対して、図１１（ｃ）の場合、電位を測定することにより、焦点がずれていることは検知できるが、像担持体２２２に対して近すぎるのか、離れているのかが不明なため、移動させる方向が断定出来ない。電位の測定は、変位機構よりあらかじめ決定した間隔で光書込装置１２を移動させ、各位置において像担持体２２２の電位を測定する。つまり図７において焦点位置の遠い方から光書込装置１２を近づけていく。なお、上記の説明では、光書込装置１２の片方を像担持体２２２に近づけた場合を示しているが、もう片方についても同様に制御される。
【００５６】
先に述べた様に、パターン画像を像担持体の両側に形成することにより、上記の調整の最初の段階で光書込装置１２の傾きを簡単に且つ正確に測定可能である。傾きがわかると、調整が容易になり正確となる。すなわち、傾きが大きすぎると、片方の調整を正しくしたあと、もう片方の調整を行った時に、最初に調整した側の調整位置がややずれてしまう可能性がある。この場合は、その位置に対して再度の調整をすることが必要になる。しかし、大きく傾いている場合、その傾きを緩和させてから、調整に入るとこのようなことがなくなる。また、パターン画像を像担持体の両側に形成することにより、傾きが正確に測定できる。
【００５７】
図１２は、焦点調整方法の処理手順を示すフローチャ−トである。まず、光書込装置であるＬＥＤヘッド２２７の組み立てを行い（Ｓ１）、組み立てたＬＥＤヘッド２２７を調整機構２に装着する（Ｓ２）。次いで、調整機構２を調整し、合焦点位置Ｈからずらした位置にＬＥＤヘッド２２７をセットする（Ｓ３）。このようにして調整機構２にセットしたＬＥＤヘッド２２７をデジタル画像形成装置１に装着し（Ｓ４）、パターン画像の画像形成処理を実行する（Ｓ５）。なお、「パターン画像」は、使用する像担持体と表面電位測定部２２８の性能に基づいて予め決められる。使用する像担持体の経時的な変化に基づいて決めることもできる。例えば、表面電位測定部２２８の電位測定範囲に−１００Ｖ〜ー２００Ｖが含まれていると、使用する像担持体２２２の電位変化が図７に示す変化となるように、パターン画像を決める。ここで、調整モータを回転駆動して光書込装置１２の位置を変えていく（Ｓ６）。また、表面電位測定部２２８により像担持体２２２の表面電位を測定する（Ｓ７）。（Ｓ６）、（Ｓ７）の操作を光書込装置１２の位置を変えながら行い、測定した電位と測定位置の関係により合焦点位置に到達したか否かを判定する（Ｓ８）。合焦位置にきているときは調整モータを停止する（Ｓ９）。図７に示すように光書込装置１２の位置変化があっても表面電位の変化がなくなる範囲の位置が許容誤差内の合焦点位置であり、その略中央位置（図の例では４．０ｍｍ）が最適な合焦点位置である。Ｓ８では、上記の最適な合焦位置であるかどうかを判定する。本焦点調整処理は、画像形成装置の内部で自動的に行うため、専門的な知識が必要とせず、誰でも行うことができる。このため、操作パネルのメニューから、調整を行えるようにすることでユーザーが任意に焦点を調整することができ、印刷品質を保つことが可能となる。また、時間指定を可能にすることにより、定期的に焦点を調整することができ、かつ、ユーザーの手を煩わすことなく印刷品質を保つことが可能である。
【００５８】
この他にも、画像形成装置１内に温度センサーや加速度センサーを配置することにより、環境の変化を察知し、焦点を調整することで、環境の変化に対応することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、焦点が自動で調整されるので、従来のように手作業で焦点調整をする必要がなくなり、作業が容易になる。また、自動で調整することにより正確に焦点位置をあわす事ができるので鮮明な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を適用したデジタル画像形成装置１の構成図
【図２】デジタル画像形成装置１の制御部の構成を示すブロック図
【図３】デジタル画像形成装置１におけるＬＥＤヘッド２２７と感光体ドラム２２２と表面電位測定装置２２８との位置関係を示す図
【図４】調整機構を含むＬＥＤヘッドの外観図
【図５】調整機構の構成図
【図６】調整機構の拡大構成図
【図７】ＬＥＤヘッド２２７の焦点位置と表面電位測定部２２８で測定したドラム表面電位の関係を示す図
【図８】デジタル画像形成装置におけるＬＥＤヘッド２２７の焦点調整時に使用されるパターン画像を示す平面図
【図９】多値画像感光材料を用いたデジタル画像形成装置における焦点調整作業に使用されるパターン画像の形成方法を示す図
【図１０】２値画像感光材料を用いたデジタル画像形成装置における焦点調整作業に使用されるパターン画像の形成方法を示す図
【図１１】光書込装置１２の位置を調整する際の、像担持体２２２との位置関係を示した図
【図１２】焦点調整方法の処理手順を示すフローチャート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus that adjusts the focus of an optical writing apparatus that forms an electrostatic latent image on the surface of an image carrier by irradiating light modulated based on image data. Further, the present invention relates to an image forming apparatus provided with this focus adjustment device.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer, an electrostatic latent image is formed on the surface of an image carrier by irradiating light modulated based on digitized image data from a light emitting element of an optical writing device. After forming the electrostatic latent image with a developer, the image is transferred to a recording medium such as paper to form an image. There are two types of optical writing apparatuses used in this image forming apparatus, a laser system and a solid scanning system.
[0003]
Since the laser type optical writing device deflects the laser beam emitted from one laser light emitting element at a wide angle by a rotary polygon mirror or the like, an optical system having a long optical path length is required, and the image forming apparatus can be downsized. Realization of cost reduction becomes difficult.
[0004]
On the other hand, the solid-state optical writing device has a number of light emitting elements such as LEDs and ELs arranged in an array corresponding to one line (about 7000 when supporting an A3 size image with a resolution of 600 dpi). The light from each element is condensed by a lens array composed of a SELFOC lens or the like and irradiated onto the surface of the image carrier. That is, in the solid scanning optical writing device, each light-emitting element writes one pixel on the image carrier, so that the optical path length of the optical system can be shortened, and the image forming apparatus can be easily reduced in size and cost. . For this reason, in recent years, a solid scanning type optical writing apparatus has been dominant.
[0005]
If the optical path length is too short in a solid scanning optical writing device, the focal depth becomes shallow and defocusing (focal blur) is likely to occur. This defocusing is the distance between the optical writing device and the image carrier. It can be solved by adjusting. Therefore, when assembling the image forming apparatus, an operator manually adjusts the distance between the optical writing device and the image carrier while observing the image obtained by the image formation with the naked eye.
[0006]
However, in the conventional adjustment work of the distance between the optical writing device and the image carrier, all of the very complicated and difficult work is relied on manually, so that the adjustment work requires skill and the work time is prolonged. There is a problem to do.
[0007]
As a technique related to such focus adjustment, after forming an image with the optical writing device tilted with respect to the image carrier so that the focal length is nonuniform in the arrangement direction of the light emitting elements, the tilt angle is set. The optical writing device is moved in parallel while maintaining it, and image formation is performed again. Based on the information of the two pixel positions that are the most focused in the two image formations, the inclination angle of the image carrier with respect to the optical writing device And the structure which calculated the deviation | shift amount of a focal distance is disclosed (for example, refer patent document 1).
[0008]
Further, a configuration is disclosed in which an optical pattern is formed by repeatedly turning on and off the optical writing device while changing the focal length, and the optical writing device is disposed at a position where the image density is the lowest ( For example, see Patent Document 2.)
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-62-166372
[0010]
[Patent Document 2]
JP 7-270673 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration disclosed in Document 1, it is necessary to perform complicated calculations for focus adjustment. Further, the configuration disclosed in the above-mentioned document 2 relates to an image carrier for binary images, and does not describe any focus adjustment technique for an image carrier for multi-value images.
[0012]
An object of the present invention is to provide a focus adjusting apparatus and an image forming apparatus capable of easily and accurately performing focus adjustment of an optical writing device with respect to an image carrier regardless of whether it is for a binary image or a multi-value image. Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a focus adjustment device for an optical writing device that matches the focal position of light emitted from a plurality of light emitting elements arranged in parallel corresponding to each pixel in the main scanning direction in an image forming region to the surface of an image carrier. There,
Storage means for storing a pattern image, image forming means for forming an electrostatic latent image pattern corresponding to the pattern image stored in the storage means on the surface of the image carrier, and an image carrier formed by the image forming means A surface potential measuring means for measuring the surface potential of the electrostatic latent image pattern area on the surface, and the light focus of the light emitting element matches the surface of the image carrier based on the surface potential measured by the surface potential measuring means; And a displacement mechanism for displacing the position of the optical writing device with respect to the surface of the image carrier.
[0014]
In this configuration, the optical writing device is moved in a direction close to or away from the image carrier to irradiate the image carrier with light, and the surface potential of the image carrier is measured. The surface potential of the image carrier is lowest (absolute value) when the focal point of the light emitting element of the optical writing device coincides with the surface of the image carrier. Therefore, by measuring the surface potential of the image carrier while irradiating the surface potential of the image carrier, the light focus of the light emitting element coincides with the surface of the image carrier based on the surface potential of the image carrier. As described above, the position of the optical writing device is displaced.
[0015]
According to the present invention, the displacement mechanism includes a holding member that holds the position of the optical writing device with respect to the surface of the image carrier with respect to the light irradiation direction of the light emitting element through the moving member, and the optical writing device on the moving member. A driving source for supplying a driving force for displacing the position of the light source, and an operation of the driving source so that the light focus of the light emitting element coincides with the surface of the image carrier based on the surface potential measured by the surface potential measuring means. It is characterized by including drive control means for controlling.
[0016]
In this configuration, the position of the optical writing device relative to the surface of the image carrier is held by the holding member in a state of being freely displaceable by the moving member, and the optical writing device is applied to the moving member by the driving force from the driving source. The position of is displaced. Therefore, the position of the optical writing device with respect to the surface of the image carrier can be automatically adjusted by setting an appropriate signal to the driving source. Further, the adjusted position is securely held by the holding member.
[0017]
According to the present invention, the storage means stores a plurality of corresponding pattern images having different densities, and selects a pattern image corresponding to the electrostatic latent image pattern formed by the image forming means from the plurality of pattern images stored in the storage means. It is possible.
[0018]
In this configuration, it is possible to select an optimal image pattern corresponding to the type of image carrier and changes with time.
[0019]
The present invention is characterized in that the electrostatic latent image pattern images are formed at least at two positions on the front side and the rear side in the main scanning direction in the image forming area.
[0020]
In this configuration, the focus adjustment operation of the optical writing device is performed based on a plurality of pattern images in the main scanning direction in the optical writing device. During this operation, the inclination of the optical writing device can be grasped by measuring the potential difference between the front side and the rear side in the main scanning direction, thereby adjusting the position of the optical writing device more accurately. can do.
[0021]
In the present invention, before the image forming process by the image forming means, the displacement mechanism is sufficiently in the direction of approaching or separating from the image carrier from the position where the light focus of the light emitting element is expected to coincide with the surface of the image carrier. The optical writing device is displaced using the distant position as the displacement start position.
[0022]
In this configuration, a position away from the position where the light focus of the light emitting element is expected to coincide with the surface of the image carrier is set as the adjustment start point. Then, the optical writing device is moved toward the image carrier from the start position. For example, a position sufficiently away from the image carrier is used as the adjustment start point, and a position that is considerably close to the image carrier is used as the adjustment start point. As a result, the direction in which the optical writing device should be moved is specified in advance, and the control is simplified.
[0023]
The present invention is characterized in that at least two surface potential measuring devices are provided and arranged at least on the front side and the rear side of the image carrier.
[0024]
In this configuration, the potential on the front side and the rear side of the image carrier can be measured, and the tilt of the optical writing device can be accurately measured by the potential difference. Further, the distance from the drum before and after the writing device can be adjusted based on the potential measured by each measuring device, and the writing device can be moved to an accurate position.
[0025]
The present invention is characterized by comprising a focus adjustment device and a focus adjustment start button provided on the operation panel and driving the focus adjustment device during operation.
[0026]
In this configuration, focus adjustment can be performed automatically, and thus no specialized knowledge is required. For this reason, the user who uses the image forming apparatus can easily adjust from the operation panel, so that the print quality can always be managed. Also, by specifying the time, adjustments can be made periodically and high quality printing can always be realized.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to a screen. FIG. 1 is a configuration diagram of a digital image forming apparatus to which a focus adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. A document table 111 made of transparent glass is disposed on the upper surface of the digital image forming apparatus 1. The upper surface of the document table 111 is covered with an ADF 112 so as to be freely opened and closed. The ADF 112 automatically feeds the documents set on the document setting tray one by one onto the document table 111.
[0028]
In the digital image forming apparatus 1, an image reading unit 110 is disposed below the document table 111. The image reading unit 110 includes a first scanning unit 113, a second scanning unit 114, an optical lens 115, and a CCD line sensor 116. The scanning unit 113 is equipped with an exposure lamp unit that exposes the document image surface and a first mirror that reflects the reflected light on the document image surface in a predetermined direction. The scanning unit 114 is equipped with a second mirror and a third mirror that guide the reflected light on the document image surface via the first mirror to the CCD line sensor 116. The optical lens 115 forms an image of the reflected light on the document image surface on the CCD line sensor 116. The image reading unit 110 is an image reading apparatus according to the present invention. By an operation associated with the ADF 112, an image of a document that is automatically fed by the ADF 112 onto the document table 111 is fed to a predetermined exposure position. Read in.
[0029]
The document image read by the image reading unit 110 is sent as image data to an image processing unit (not shown) as image data, and is stored in a memory after being subjected to predetermined image processing. The image data in the memory is transferred by the control unit 200 to the LED head 227 which is a solid scanning optical writing device of the image forming unit 210 in accordance with an output instruction.
[0030]
The LED head 227 is supplied with image data stored in a memory or image data transferred from an external device by the control unit 200. The LED head 227 is a light-emitting element array that is turned on according to supplied image data, and a lens such as a Selfox lens that forms an image of light emitted from the light-emitting element array on the photosensitive drum 222 that is an image carrier. The surface of the photosensitive drum 222, which is provided with an array and is uniformly charged to a predetermined potential by a charger 223 described later, is exposed with light modulated based on image data, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 222. Form.
The image forming unit 210, which is an image forming unit of the present invention, supplies toner to the surface of the photosensitive drum 222 and the electric charge 223 that charges the surface of the photosensitive drum 222 to a predetermined potential around the photosensitive drum 222. Then, a phenomenon device 224 that visualizes the electrostatic latent image into a toner image, a roller method that transfers the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 222 onto a recording medium, a brush method, and a charger method shown in the figure. A transfer unit 225, a charge remover 229 that discharges paper from the surface of the photoconductive drum 222 easily, a cleaning unit 226 that collects toner remaining on the surface of the photoconductive drum 222, and the like.
[0031]
The sheet on which the toner image is transferred in the image forming unit 210 is conveyed to the fixing unit 217 and is heated and pressurized. As a result, the toner image transferred onto the paper is once melted and then firmly fixed on the paper to form an image.
[0032]
In addition to the fixing unit 217, on the downstream side of the image forming unit 210 in the paper conveyance direction inside the digital image forming apparatus 1, both sides of the paper are reversed after the front and rear edges of the paper are reversed to form an image again on the back surface of the paper. A switchback conveyance path 221 leading to the unit 255, a post-processing mechanism for performing stapling processing on the paper on which the image is formed, and a post-processing device 260 having an elevating tray 261 that moves up and down according to the number of sheets stored. ing. The sheet on which the toner image has been fixed by passing through the fixing unit 217 selectively passes through the image forming unit 210 and the fixing unit 217 from the switchback conveying path 221 via the duplex unit 255 as needed, The paper is guided into the post-processing device 260 by the paper discharge roller 219, and after being subjected to predetermined post-processing, it is discharged onto the lifting tray 261.
[0033]
In the digital image forming apparatus 1, a paper feeding unit 250 is disposed below the image forming unit 210. The paper feed unit 250 includes a manual feed tray 254, a duplex unit 255, sheet trays 251 to 253, and a sheet conveyance path 256 that conveys the sheet fed from the trays 251 to 254 or the duplex unit 255 to the image forming unit 210. I have. The duplex unit 255 temporarily stores a sheet whose front and rear ends are reversed in the switchback conveyance path 221. The duplex unit 255 can be replaced with a normal paper tray similar to the paper trays 251 to 253.
[0034]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the digital image forming apparatus.
[0035]
The control unit 200 of the digital image forming apparatus 1 is configured by connecting a pattern data storage unit 204, an image data storage unit 205, and an image data input unit 206 to a CPU 201 having a ROM 202 and a RAM 203. The CPU 200 includes input / output devices such as an operation unit 301, a fixing unit 302, a paper feeding unit 303, a charging unit 304, a phenomenon unit 305, a transfer unit 306, an LED head 227, an ADF 112, an image reading device 110, and adjustment motors 22a and 22b. Is connected. The CPU 201 is a drive control unit and control unit of the present invention, and controls each input / output device in an integrated manner based on a program written in the ROM 202 in advance. Data input / output during this time is temporarily stored in the RAM 203.
[0036]
The pattern data storage unit 204 is a storage unit of the present invention that stores image data of a pattern image to be described later. The image data storage unit 205 stores image data after image processing. The image data input unit 206 receives input of image data from an external device such as a scanner. The operation unit 301 drives a display in an operation panel (not shown) based on display data supplied from the CPU 201 and inputs the contents of key operations in the operation panel by the operator to the CPU 201. The fixing unit 302 drives the heater of the fixing unit 217 based on control data supplied from the CPU 201.
[0037]
The paper feed unit 303 is a motor that supplies rotational force to the paper feed rollers disposed in the trays 251 to 254 or the duplex unit 255 based on the control data supplied from the CPU 201, the transport rollers in the paper transport path 256, and the like. Drive the clutch. The charging unit 304 drives the power supply unit of the charger 223 based on the control data supplied from the CPU 201. The phenomenon unit 305 drives the phenomenon bias power source and the motor of the phenomenon unit 224 based on the control data supplied from the CPU 201. The transfer unit 306 drives the power supply unit of the transfer unit 225 based on the control data supplied from the CPU 201. The CPU 201 drives the front side adjustment motor 22a and the back side adjustment motor 22b via a driver circuit (not shown). The adjusting motors 22a and 22b will be described later. The surface potential measuring unit 228 measures the surface potential of the image bearing member when adjusting the focus of the optical writing device.
[0038]
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship among the LED head 227, the photosensitive drum 222, and the surface potential measuring device 228 in the digital image forming apparatus. The LED head 227 includes an LED array substrate 12 and a lens array 13. On the LED array substrate 12, a plurality of LEDs (light emitting elements) 11 are arranged in an array over substantially the entire area of the surface of the photosensitive drum 222 in the rotation axis direction (main scanning direction). Each LED 11 corresponds to each pixel in the main scanning direction of an image to be formed on the paper P via the surface of the photosensitive drum 222. The lens array 13 is composed of a plurality of lenses facing each LED 11 on the LED array substrate 12.
[0039]
With the LED head 227 positioned at an appropriate distance from the surface of the photosensitive drum 222, the light emitted from each LED 11 based on the image data is coupled to the surface of the photosensitive drum 222 by the lens array 13. Image. Therefore, in order to form an image in which the content of the image data is faithfully reproduced on the paper P, the digital image is set so that the distance of the LED head 227 to the photosensitive drum 222 becomes an appropriate value over the entire region in the main scanning direction. It is necessary to attach the LED head 227 in the forming apparatus 1.
[0040]
As shown in the figure, at least two surface potential measuring devices 228 (the front side and the rear side of the image carrier 222) are arranged. Thereby, the potential difference before and after the image carrier 222 can be measured, and the inclination of the optical writing device 12 with respect to the image carrier 222 can be detected based on the difference. Further, the focal point can be adjusted at all positions by measuring the potential at the front surface and the rear surface and adjusting the position of the optical writing device 12 at each position. On the other hand, by mounting the surface potential measuring device 228 on a rail or the like and making it movable along the image carrier 222, the potential at an arbitrary position can be measured, and the number of parts is reduced. It also leads to reduction. As the surface potential measuring device 228, a known device can be used. For example, there is a structure in which the surface potential is measured by measuring the induced potential generated at the electrode facing the image carrier.
[0041]
FIG. 4 is an external view of the LED head 227 including the adjusting mechanism. The LED head 227 is attached to a predetermined position in the digital image forming apparatus 1 via the adjustment mechanism 2. The adjustment mechanism 2 is provided in the front frame 31 and the rear frame 32 of the digital image forming apparatus 1 and the frame 30 that supports the LED head 227. Both ends of the LED head 227 in the longitudinal direction (main scanning direction) are supported by the front frame 31 and the back frame 32 by support shafts 21 protruding from both ends of the frame 30.
[0042]
The front side frame 31 and the back side frame 32 are respectively provided with a front half side adjustment motor 22a and a back side adjustment motor 22b. The distance between the LED head 227 and the photosensitive drum 222 is changed by the rotation of the adjusting motors 22a and 22b. After the LED head 227 is mounted at a predetermined position in the digital image forming apparatus 1, the adjustment motors 22 a and 22 b are rotated by a predetermined amount to change the distance between the both ends of the LED head 227 and the photosensitive drum 222. The focus of the head 227 is adjusted.
[0043]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the adjustment mechanism. FIG. 6 is a diagram showing an adjusting operation in the adjusting mechanism. Head support portions 227a are extended and formed at both ends of the LED head 227. The head support portion 227a includes a contact pin 23 and a support pin protruding in a vertical direction (direction indicated by an arrow Y in the drawing) perpendicular to the longitudinal direction of the LED head 227 (main scanning direction indicated by the arrow X in the drawing). 24 is provided.
[0044]
The upper end of the contact pin 23 protruding upward from the head support portion 227a contacts the inclined surface 25a of the moving body 25 slidably fitted to a part of the support shaft 21 from below. The lower end of the support pin 23 protruding downward from the head support portion 227 a is locked to a U-shaped long hole 30 a formed in the frame 30. One end of the LED head 227 is locked to the other end of the spring 26 locked to the frame 30, and is always urged upward by the elastic force of the spring 26.
[0045]
Above the LED head 227, the support shaft 21 is located between the front side frame 31 and the back side frame 32. Spring 27 is fitted on both ends of the support shaft 21. One end of the spring 27 is in contact with the flange portion 21 a protruding from the peripheral surface of the support shaft 21, and the other end of the spring 27 is in contact with the inner surface of the moving body 25 that is externally fitted to the support shaft 21. Therefore, the moving body 25 is urged toward the end of the support shaft 21 by the elastic force of the spring 27.
[0046]
Screw holes 31 a and 32 a into which the adjusting screws 28 a and 28 b are screwed are formed in the front side frame 31 and the back side frame 32 of the digital image forming apparatus 1. The tips of the adjusting screws 28 a and 28 b screwed into the screw holes 31 a and 32 a from the outside of the front side frame 31 and the rear side frame 32 abut on the side surface of the moving body 25. Further, the outer end portions of the front side frame 31 and the rear side frame 32 of the adjustment screws 28a and 28b are respectively connected to the front side adjustment motor 22a and the rear side adjustment motor 22b fixed to the outside of the front side frame 31 and the rear side frame 32. It is fixed to the rotation axis. Therefore, by driving the front-side adjustment motor 22a and the rear-side adjustment motor 22b, the adjustment screws 22a and 22b are rotated, and the moving body 25 is supported by the elastic force of the spring 27 or against the elastic force. 21 is displaced in the direction of arrow X, which is the axial direction of 21 (main scanning direction).
[0047]
When the moving body 25 is displaced in the arrow X direction, the contact position of the upper end of the contact pin 23 on the inclined surface 25a of the moving body 25 changes in the arrow X direction and the arrow Y direction. When the contact position of the upper end of the contact pin 23 on the inclined surface 25a of the moving body 25 changes in the Y direction, the LED head 227 biased upward by the spring 26 is caused by the elastic force of the spring 26, or Displaces in the vertical direction against this elastic force.
[0048]
That is, as shown in FIG. 6, when the front adjustment motor 22a is driven forward to rotate the adjustment screw 28a, and the movable body 25 is retracted in the arrow X1 direction by the elastic force in the arrow Fo direction acting from the spring 27. The position where the upper end of the abutting pin 23 abuts on the inclined surface 25a of the moving body 25 is displaced upward, and the LED head 227 is displaced in the arrow Y1 direction by the elastic force in the arrow Fu direction acting from the spring 26 (not shown). Further, when the adjustment screw 22 is rotated in the opposite direction against the elastic force in the direction of the arrow Fo acting from the spring 27 by driving the front side adjustment motor 22a in the reverse direction, the moving body 25 moves forward in the direction of the arrow X2. The position where the upper end of the contact pin 23 abuts on the inclined surface 25a of the body 25 is displaced downward, and the LED head 227 is displaced in the arrow Y2 direction against the elastic force in the arrow Fu direction acting from the spring 26 (not shown). . The same operation is performed on the back side by the rotational drive of the back side adjustment motor 22b.
[0049]
In this way, the LED head 227 is displaced in the direction of the arrow Y1 or Y2 by the rotation of the adjusting screws 28a and 28b by the rotational drive of the front side adjustment motor 22a and the rear side adjustment motor 22b, and the LED head 227 and the photosensitive drum 222 are moved. The distance H from the surface can be adjusted. As shown in FIG. 5, the adjustment mechanism 2 has the same configuration at both ends of the LED head 227 in the main scanning direction (X direction), and therefore the distance H between the LED head 227 and the surface of the photosensitive drum 222 is set. The adjustment can be made individually at both ends of the LED head 227 in the main scanning direction. Further, the moving amount of the moving body 25 in the arrow X direction is proportional to the rotation amount of the adjusting motors 22a and 22b and the adjusting screws 28a and 28b in a linear function, and the moving body 25 of which the upper end of the contact pin 23 comes into contact. Since the inclined surface is formed by a straight line in a plane including the displacement direction of the moving body 25 and the LED head 227, the displacement amount of the LED head 227 is proportional to the rotation amount of the adjustment motors 22a and 22b in a linear function. That is, the distance H between the LED head 227 and the surface of the photosensitive drum 222 changes at a constant rate according to the rotation amount of the adjustment motors 22a and 22b.
[0050]
In the above configuration, the contact pin 23, the moving body 25, and the adjusting screws 22a and 22b correspond to the moving member of the present invention, the frame 30 also corresponds to the holding member, and the adjusting motors 22a and 22b also correspond to the driving source. To do. Further, the contact pin 23, the moving body 25, the adjusting screws 22a and 22b, the frame 30, and the adjusting motors 22a and 22b constitute the displacement mechanism of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the focal position of the LED head 227 (distance from the front end of the lens array to the photosensitive drum) and the drum surface potential measured by the surface potential measuring unit 228. From this figure, the surface potential increases in the-direction when the focal position becomes smaller than the appropriate focal position of 4.0 mm, and the surface potential increases in the-direction even when the focal position becomes larger than 4.0 mm. That is, the absolute value of the surface potential is the lowest when the focal position is at an appropriate focal position. Therefore, if the surface potential is known, the focal position can be determined from the value, and the amount of deviation can be determined from the difference between the focal position and the appropriate focal position. The adjustment motors 22a and 22b are rotationally driven in accordance with the amount of deviation to compare the change in surface potential while moving the LED head 227 toward the surface of the photosensitive member, and focus on the area where the change has disappeared. The rotation of the adjusting motors 22a and 22b is stopped at the stage where the in-focus position is finally reached.
[0051]
Alternatively, the change in surface potential is measured, and the region where the absolute value of this potential is reduced and the value shows the lowest value can be estimated as the in-focus position. As a result, the LED head 227 can be disposed at the appropriate collation position of the photosensitive drum 222.
[0052]
As described above, since focus adjustment can be performed by measuring the surface potential, it is not necessary to actually print, and useless toner is not used.
[0053]
FIG. 8 is a plan view showing a pattern image used when adjusting the focus of the LED head 227 in the digital image forming apparatus. The pattern is formed at a position where a surface potential measuring device 228 for measuring the surface potential of the image carrier 222 is disposed. A plurality of pattern images are stored so that an optimum image can be selected in accordance with the type of image carrier and changes with time. The figure shows a pattern image in the case where the surface potential measuring device 228 is disposed at two locations on the front surface portion and the rear surface portion of the image carrier 222. If the density of the pattern image formed at each position is too high, it will be saturated and the potential change will be small, and if it is thin, the reaction will be small and the potential change will be small. Tones.
FIG. 9 is a diagram showing a pattern image forming method used for a focus adjustment operation in the digital image forming apparatus 1 using a multi-value image photosensitive material. When the photosensitive drum 222 is composed of a multi-value image photosensitive material, a pattern image is formed by dot images with n dot intervals (n = 5 in the figure) in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. The positions of the point images are not the same both vertically and horizontally, but may be a staggered arrangement. The density can be controlled by changing the light emission time or light output of the LED 11 of the LED head 227 corresponding to each pixel. When the density is increased, the light emission time of each LED is lengthened or the light emission output is increased to increase the dot diameter as shown in FIG. 9A. By reducing the size, each dot diameter is reduced as shown in FIG. By controlling the dot interval n and the light emission output / time of the LED as described above, a pattern image suitable for the photosensitive material is formed, and focus adjustment is performed.
[0054]
FIG. 10 is a diagram showing a pattern image forming method used for a focus adjustment operation in a digital image forming apparatus using a binary image photosensitive material. When the photosensitive drum 222 is composed of a binary image photosensitive material, each dot diameter cannot be changed. Therefore, the density is changed by changing the number of LEDs 11 to emit light among the LEDs 11 of the LED head 227. When the density is increased, the number of LEDs 11 that emit light is increased to increase the number of black pixels as shown in FIG. 10A, and when the density is reduced, the number of LEDs 11 that emit light is decreased to reduce the number of LEDs 11 shown in FIG. ) Reduce black pixels as shown in FIG.
[0055]
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship with the image carrier 222 when the position of the optical writing device 12 is adjusted. In the present invention, when the adjustment is performed, the position of the optical writing device 12 is arranged at a position away from the image carrier 222 in advance or at a position close thereto (position sufficiently away from the in-focus position) as shown in A and B. To do. By arranging in this way, it is possible to specify the direction in which the optical writing device 12 is moved during the adjustment, so that useless work can be omitted. On the other hand, in the case of FIG. 11C, it is possible to detect that the focus is shifted by measuring the potential, but it is unknown whether the image carrier 222 is too close or far away. The direction of movement cannot be determined. To measure the potential, the optical writing device 12 is moved at intervals determined in advance by the displacement mechanism, and the potential of the image carrier 222 is measured at each position. That is, in FIG. 7, the optical writing device 12 is brought closer from the far side of the focal position. In the above description, the case where one side of the optical writing device 12 is brought close to the image carrier 222 is shown, but the other side is similarly controlled.
[0056]
As described above, by forming pattern images on both sides of the image carrier, the inclination of the optical writing device 12 can be measured easily and accurately at the initial stage of the above adjustment. Knowing the tilt makes adjustments easier and more accurate. That is, if the inclination is too large, the adjustment position on the side adjusted first may be slightly shifted when the other adjustment is performed after the one adjustment is correct. In this case, it is necessary to adjust the position again. However, in the case of a large inclination, such a situation disappears when adjustment is started after the inclination is relaxed. Further, the inclination can be accurately measured by forming the pattern images on both sides of the image carrier.
[0057]
FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the focus adjustment method. First, the LED head 227, which is an optical writing device, is assembled (S1), and the assembled LED head 227 is attached to the adjustment mechanism 2 (S2). Next, the adjustment mechanism 2 is adjusted, and the LED head 227 is set at a position shifted from the in-focus position H (S3). The LED head 227 set in the adjustment mechanism 2 in this way is attached to the digital image forming apparatus 1 (S4), and pattern image image forming processing is executed (S5). The “pattern image” is determined in advance based on the image carrier to be used and the performance of the surface potential measuring unit 228. It can also be determined based on the change over time of the image carrier to be used. For example, if -100V to -200V is included in the potential measurement range of the surface potential measurement unit 228, the pattern image is determined so that the potential change of the image carrier 222 to be used becomes the change shown in FIG. Here, the position of the optical writing device 12 is changed by rotating the adjustment motor (S6). Further, the surface potential of the image carrier 222 is measured by the surface potential measuring unit 228 (S7). The operations of (S6) and (S7) are performed while changing the position of the optical writing device 12, and it is determined whether or not the in-focus position has been reached based on the relationship between the measured potential and the measured position (S8). When the focus position is reached, the adjustment motor is stopped (S9). As shown in FIG. 7, the position in the range in which the surface potential does not change even when the position of the optical writing device 12 is changed is the in-focus position within the allowable error, and its substantially central position (4.0 mm in the example in the figure). ) Is the optimum focus position. In S8, it is determined whether or not it is the above-mentioned optimum focusing position. Since the focus adjustment process is automatically performed inside the image forming apparatus, no specialized knowledge is required, and anyone can perform the focus adjustment process. For this reason, by enabling adjustment from the menu on the operation panel, the user can arbitrarily adjust the focus, and the print quality can be maintained. Further, by making it possible to specify the time, the focus can be adjusted periodically, and the print quality can be maintained without bothering the user.
[0058]
In addition, by arranging a temperature sensor or an acceleration sensor in the image forming apparatus 1, it is possible to detect a change in the environment and adjust the focus to cope with the change in the environment.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the focus is automatically adjusted, it is not necessary to manually adjust the focus as in the conventional case, and the work is facilitated. In addition, since the focal position can be accurately adjusted by automatic adjustment, a clear image can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a digital image forming apparatus 1 to which an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of the digital image forming apparatus 1;
3 is a diagram showing a positional relationship among an LED head 227, a photosensitive drum 222, and a surface potential measuring device 228 in the digital image forming apparatus 1. FIG.
FIG. 4 is an external view of an LED head including an adjustment mechanism.
FIG. 5 is a configuration diagram of an adjustment mechanism.
FIG. 6 is an enlarged configuration diagram of the adjustment mechanism.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the focal position of the LED head 227 and the drum surface potential measured by the surface potential measuring unit 228;
FIG. 8 is a plan view showing a pattern image used when adjusting the focus of the LED head 227 in the digital image forming apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a pattern image forming method used for a focus adjustment operation in a digital image forming apparatus using a multi-value image photosensitive material.
FIG. 10 is a diagram showing a pattern image forming method used for a focus adjustment operation in a digital image forming apparatus using a binary image photosensitive material.
11 is a diagram showing a positional relationship with the image carrier 222 when adjusting the position of the optical writing device 12. FIG.
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of a focus adjustment method.