(57)【要約】【課題】画像形成装置における感光体に潜像を形成するための露光装置には、小型化、低価格化の要請に伴って発光ダイオードアレイとレンズアレイを用いたヘッドが用いられるようになってきたが、この発光ダイオードアレイヘッドを用いた露光装置は、レンズの焦点距離が短いため、ヘッドの組み立てに際して焦点方向の位置ズレが少しでも出ると、感光体上の結像位置に所望の大きさのドットが得られなくなって光量ムラが大きくなる。【解決手段】発光ダイオードアレイを搭載した基板をベースに接着し、このベースの発光ダイオード配列方向両端に、ベースとレンズアレイとの間に弾性部材を配すると共に、ベースと弾性部材を貫通してレンズアレイにおける配列方向両端に設けたネジ孔に螺合する調節ネジを設け、該調節ネジの回転で発光ダイオードアレイとレンズアレイの間隔を調整できるようにした。【選択図】　　　図２
2004098436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイと、該発光ダイオードアレイに対応して設けられ、帯電させた感光体ドラムに前記発光ダイオードからの光を結像させるレンズアレイとを有した画像形成装置における露光装置の発光ダイオードアレイとレンズアレイとの位置関係調整方法において、
前記発光ダイオードアレイを搭載した基板をベースに接着して該ベースの発光ダイオード配列方向両端に前記レンズアレイとの間隔調整手段を設け、前記帯電させた感光体ドラムを前記露光装置で露光して感光体ドラムの表面電位を電位測定手段によって測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記間隔調整手段で前記発光ダイオードアレイと前記レンズアレイとの間隔を調節することで、前記レンズアレイと発光ダイオードの位置関係を調整するようにしたことを特徴とする画像形成装置における露光装置の調整方法。
【請求項２】
前記露光装置の前記発光ダイオード配列方向両端に前記露光装置と感光体ドラムとの間隔調整手段を設け、前記帯電させた感光体ドラムを前記露光装置で露光して感光体ドラムの表面電位を電位測定手段によって測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記露光装置と感光体ドラムの間隔調整手段を調整し、前記露光装置と感光体ドラムの位置関係を調整することを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における露光装置の調整方法。
【請求項３】
複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイと、該発光ダイオードアレイに対応して設けられ、感光体ドラムに前記発光ダイオードからの光を結像させるレンズアレイとを有した画像形成装置における露光装置の調整装置において、
前記発光ダイオードアレイを搭載した基板に接着したベースにおける発光ダイオード配列方向両端に、前記ベースと前記レンズアレイとの間に弾性部材を配すると共に、前記ベースと弾性部材を貫通して前記レンズアレイにおける配列方向両端に設けたネジ孔に螺合する調節ネジを設け、該調節ネジの回転で前記発光ダイオードアレイとレンズアレイの間隔を調整できるようにしたことを特徴とする画像形成装置における露光装置の調整装置。
【請求項４】
前記露光装置の前記発光ダイオード配列方向両端に、前記露光装置と該露光装置の取り付け部との間に弾性部材を配すると共に、前記露光装置と弾性部材を貫通して前記露光装置の取り付け部に設けたネジ孔に螺合する調節ネジを設け、該調節ネジの回転で前記露光装置と感光体ドラムとの間隔を調整できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載した画像形成装置における露光装置の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における、感光体上へ潜像を形成するための露光装置の調整方法及び装置に関し、特に、発光ダイオードアレイとレンズアレイで構成した発光ダイオードアレイヘッドを用いた露光装置において、発光ダイオードアレイの像をレンズアレイで感光体の焦点位置に正確に結像させるための調整方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などに用いられる画像形成装置においても、パーソナル化の要求に伴って小型化、低価格化が要請され、従来のレーザダイオードとポリゴンミラーを用いた露光装置に代わって発光ダイオードをアレイ状に配した発光ダイオードアレイヘッドが用いられるようになってきた。すなわち発光ダイオードアレイヘッドを用いた露光装置は、レーザダイオードとポリゴンミラーを用いた露光装置に比較して小型であり、しかも高価なポリゴンミラーやポリゴンモータなどの精密可動部品、及び複雑な制御回路が必要なく、簡単、安価に構成できるからである。
【０００３】
しかしながらこの発光ダイオードアレイヘッドを用いた露光装置は、発光ダイオードを基板上に１列に配列した発光ダイオードアレイと、これに対向して屈折率分布型のレンズを多数並べたレンズアレイとで各発光ダイオードの像を感光体上の焦点位置に結像させるようにしているが、レンズの焦点距離が短いため、発光ダイオードアレイヘッドの組み立てに際して焦点方向の位置ズレが少しでも出ると、感光体上の結像位置に所望の大きさのドットが得られなくなって光量ムラが大きくなる。
【０００４】
すなわち従来の発光ダイオードアレイヘッドの組み立てに際しては、例えば発光ダイオードアレイヘッドにおけるレンズアレイを取り付けるための基準位置となる取り付け部を設け、レンズアレイをこの取り付け部に接着剤で固定するようにしていたが、幾何学的な寸法設定のみでレンズアレイの取り付けをするので、接着剤の塗布量、塗布位置によって取り付け位置がずれたり接着剤の硬化収縮によって取り付け位置がずれ、焦点位置がずれてプリント品質の低下を引き起こすという問題があった。
【０００５】
こういった発光ダイオードアレイとレンズアレイによる発光ダイオードアレイヘッドで構成した露光装置の調整方法については、例えば特許文献１に、発光ダイオードアレイを形成した基板上の発光ダイオード配列方向両端に長孔を設けて位置調整用捩子に設けた偏心突起部を嵌入し、調整捩子を回すことで基板を移動可能に構成して発光ダイオードアレイとレンズアレイの位置関係を調整できるようにすると共に、レンズアレイからの光量、またはＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：レスポンス関数）を画像測定カメラで測定しながら前記調整捩子を回し、発光ダイオードアレイの位置を調整するようにした発光ダイオードアレイヘッドにおける発光ダイオードアレイとレンズアレイの間の位置調整方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に示された発光ダイオードアレイとレンズアレイの位置調整方法は、画像形成装置の動作とは直接関係のない画像測定カメラを必要とし、それだけ調整作業がコスト高になると共に、発光ダイオードアレイを搭載した基板を水平に移動させるだけであってそれだけ調整範囲が限定され、また、発光ダイオードアレイとレンズアレイの間隔、発光ダイオードアレイとレンズアレイで構成された発光ダイオードアレイヘッドと感光体ドラムとの間隔の調整、すなわちレンズアレイの焦点位置の調整については何ら記されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−５２３８５号公報
【０００８】
上記事情に鑑み本発明は、発光ダイオードアレイヘッドにおける発光ダイオードアレイとレンズアレイの位置関係、及び発光ダイオードアレイヘッドと感光体における結像位置との関係を簡単、安価に調整でき、しかも調整範囲を大きくできる画像形成装置における露光装置の調整方法及び装置を提供することが課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明における請求項１は方法発明であり、
複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイと、該発光ダイオードアレイに対応して設けられ、帯電させた感光体ドラムに前記発光ダイオードからの光を結像させるレンズアレイとを有した画像形成装置における露光装置の発光ダイオードアレイとレンズアレイとの位置関係調整方法において、
前記発光ダイオードアレイを搭載した基板をベースに接着して該ベースの発光ダイオード配列方向両端に前記レンズアレイとの間隔調整手段を設け、前記帯電させた感光体ドラムを前記露光装置で露光して感光体ドラムの表面電位を電位測定手段によって測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記間隔調整手段で前記発光ダイオードアレイと前記レンズアレイとの間隔を調節することで、前記レンズアレイと発光ダイオードの位置関係を調整するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
そしてこの方法発明を実施するための装置発明である請求項３は、
複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイと、該発光ダイオードアレイに対応して設けられ、感光体ドラムに前記発光ダイオードからの光を結像させるレンズアレイとを有した画像形成装置における露光装置の調整装置において、
前記発光ダイオードアレイを搭載した基板に接着したベースにおける発光ダイオード配列方向両端に、前記ベースと前記レンズアレイとの間に弾性部材を配すると共に、前記ベースと弾性部材を貫通して前記レンズアレイにおける配列方向両端に設けたネジ孔に螺合する調節ネジを設け、該調節ネジの回転で前記発光ダイオードアレイとレンズアレイの間隔を調整できるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このように、発光ダイオードアレイを構成する基板の両端にベースを貫通する調節ネジを設け、この調節ネジを回転させることで発光ダイオードアレイとレンズアレイとの間隔を調整する調整手段を用意し、さらにこの露光装置で感光体を露光して電位測定手段によって表面電位を測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記調節ネジを回転させて前記レンズアレイと発光ダイオードの位置関係を調整するようにしたことにより、簡単、安価な構成で大きな調整範囲を有した発光ダイオードアレイとレンズアレイの位置関係の調整装置を提供でき、かつこの調整作業を、感光体を露光したときの表面電位で行うことにより、通常調整などに使う電位測定手段をそのまま使って測定することが可能となり、従来のように画像測定カメラなどの高価な測定器を別途用意することなく調整作業を行うことができて、コスト的にも有利な発光ダイオードアレイヘッドにおける発光ダイオードアレイとレンズアレイの関係の調整方法と装置を提供することができる。
【００１２】
また請求項２と４に記載した発明は、
前記露光装置の前記発光ダイオード配列方向両端に前記露光装置と感光体ドラムとの間隔調整手段を設け、前記帯電させた感光体ドラムを前記露光装置で露光して感光体ドラムの表面電位を電位測定手段によって測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記露光装置と感光体ドラムの間隔調整手段を調整し、前記露光装置と感光体ドラムの位置関係を調整することを特徴とする。及び、前記露光装置の前記発光ダイオード配列方向両端に、前記露光装置と露光装置の取り付け部との間に弾性部材を配すると共に、前記露光装置と弾性部材を貫通して前記露光装置の取り付け部に設けたネジ孔に螺合する調節ネジを設け、該調節ネジの回転で前記露光装置と感光体ドラムとの間隔を調整できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
このように露光装置における発光ダイオードアレイの配列方向両端に、露光装置と露光装置の取り付け部との間に弾性部材を配して調節ネジを設けることにより、露光装置と感光体ドラムの位置関係を簡単に調整することができ、かつ、この調整作業を、感光体を露光したときの表面電位で行うことにより、通常調整などに使う電位測定手段をそのまま使って測定することが可能となり、画像測定カメラなどの高価な測定器を別途用意することなく調整作業を行うことができ、コスト的にも有利な露光装置と感光体ドラムの位置関係の調整方法とその装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１５】
図１は本発明に係る調整装置を備えた画像形成装置における露光装置の一実施例概略斜視図、図２は本発明に係る調整装置を備えた画像形成装置における露光装置の一実施例概略断面図、図３は露光装置を用いて帯電した感光体ドラムを露光したときにおける感光体ドラム表面の露光後電位分布を示す説明図である。
【００１６】
図中１は本発明に係る調整装置を備えた露光装置、２は複数のレンズを有したセルフォクレンズアレイ、３はレンズアレイ２を保持するための樹脂などで構成したレンズホルダー、４は発光ダイオードをアレイ状に形成した基板や発光ダイオードのドライバーＩＣなどの基板を接着保持するためのアルミなどで形成したベース、５はレンズアレイ２に設けた発光ダイオードアレイとレンズアレイ２との間隔を調整するために設けたネジ孔、６は露光装置１とこの露光装置１を取り付ける取り付け部との間隔を調整するためのネジを通すための貫通孔である。図２において、１０は基板１１上に形成した発光ダイオードアレイ、１２はベース４に設けた発光ダイオードアレイ１０とレンズアレイ２の間隔を調整するための調整ネジ１３を通すための貫通孔、１４はベース４とレンズアレイ２とを離間させるためのバネなどで構成した弾性部材、１５はネジ孔１６を有して露光装置１を取り付けるための取り付け部で、例えば感光体ドラム１７を取り付けるための取り付け部と共用しても良い。１８はこの取り付け部１５と露光装置１とを離間させるためのバネなどで構成した弾性部材、１９は取り付け部１５に設けたネジ孔１６に対応する部分にネジが切られ、露光装置１の貫通孔６と弾性部材１８を貫通して露光装置１と取り付け部１５間の間隔を調整するための調節ネジ、２０は発光ダイオード１０からレンズアレイ２への光路、２１はレンズアレイ２から感光体ドラム１７の表面への光路である。
【００１７】
最初に本発明に係る調整装置を備えた露光装置１の構成について簡単に説明する。本発明における調整装置を備えた露光装置１は、図１に概略斜視図を、図２に概略断面図を示したように、アルミなどのベース４に発光ダイオードアレイ１０を搭載した基板１１を接着し、樹脂などで構成したレンズホルダー３によりセルフォクレンズで構成したレンズアレイ２を保持する。そしてそのレンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０との間隔を調整するため、ベース４とこのレンズアレイ２を離間させる方向に力を加えるバネなどの弾性部材１４と、ベース４を貫通し、レンズアレイ２における配列方向両端に設けたネジ孔５に螺合する調整ネジ１３を設け、この調整ネジ１３の回転によってレンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０との間隔を調整できるようにしてある。
【００１８】
そして本発明においては、さらにこのような構成の露光装置１を画像形成装置の取り付け部１５に取り付けるに際し、取り付け部１５と露光装置１間にこの露光装置１を取り付け部１５から離間させる方向に力を加えるバネなどの弾性部材１８を設けると共に、露光装置１の貫通孔６とこの弾性部材１８を貫通して取り付け部１５のネジ孔１６に螺合する調節ネジ１９を設け、この調節ネジ１９を回転させることで露光装置１と取り付け部１５との間隔、すなわち露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔を調節できるようにしてある。そのため本発明に係る調整装置を備えた露光装置１は、発光ダイオードアレイ１０から光路２０でレンズアレイ２に入った光は光路２１で感光体ドラム１７の表面に結像するが、この光路２０の光路長は調整ネジ１３で、光路２１の露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔は調節ネジ１９で別個に調節が可能である。
【００１９】
このように構成した露光装置１を用いた発光ダイオードアレイ１０とレンズアレイ２との間隔、及び露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔の調整は、次のようにして行う。まず、露光装置１を構成する発光ダイオードアレイ１０の発光ダイオードを、発光ダイオードの配列方向で１ドット毎に発光ＯＮとＯＦＦを繰り返し、レンズアレイ２を通過した光によって帯電させた感光体ドラム１７の表面を露光する。そして、感光体ドラム１７上の露光後電位の分布を、感光体ドラム１７に近接した表面電位測定プローブにより測定し、その電位の強度分布からＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：レスポンス関数）を計算する。
【００２０】
この露光後電位の分布の例を示したのが図３のグラフである。この図３のグラフにおいて、横軸は位置、縦軸は露光後電位であり、またＭＡＸは電位の強度の最大値、ＭＩＮは電位強度の最小値で、前記したＭＴＦは次の（１）式で表される。
ＭＴＦ＝｛（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）｝×１００（％）…（１）
そしてこのＭＴＦは、発光ダイオードアレイ１０と感光体ドラム１７の像面の位置に対するレンズアレイ２の間隔に大きく左右される。すなわち、レンズアレイ２が発光ダイオードアレイ１０と感光体ドラム１７の像面の位置に対し、像面における焦点精度最適の位置に調整されていれば図に実線で示すように光強度分布は鋭い変化を示し、ＭＴＦは大きくなる。逆に発光ダイオードアレイ１０と感光体ドラム１７の像面の位置に対するレンズアレイ２の位置がずれると、点線で示すように電位強度分布は鈍くなり、ＭＴＦは小さくなる。
【００２１】
そのため、レンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０の正規な間隔に対する位置ずれが大きいと、レンズアレイ２の焦点精度がずれて感光体ドラム１７上の位置による電位が大きく異なるようになり、電位ムラが大きくなって、レンズアレイ２の光学特性（焦点精度特性）がずれてビームの大きいもの、小さいものができ、感光体ドラム１７上の位置によるＭＴＦの差、すなわち電位ムラΔＥが大きくなる。ここで電位ムラのＭＴＦΔＥは、Ｅｍａｘを電位の最大値、Ｅｍｉｎを電位の最小値、ＥＡＶＥを電位の平均値とすると、次の（２）式で表される。
ΔＥ＝｛（Ｅｍａｘ　−Ｅｍｉｎ　）／（ＥＡＶＥ）｝×１００（％）……（２）
【００２２】
そしてプリント品質を決定するのは、このＭＴＦの影響の方が大きいので、以下の手順でレンズアレイ２の位置調整を行う。まず露光後の表面電位を測定し、各位置における電位のＭＴＦがＭＴＦ（ｗ）≧５０を満たすようにレンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０の間隔を調整する。この調整は、前記発光ダイオードアレイ１０の基板１１を接着したベース４の両サイドに設けた調整ネジ１３を回転させ、発光ダイオードアレイ１０とレンズアレイ２の間隔を調整して行なう。そして次に、前記したようにドラムに近接した表面電位測定プローブを用いて露光後電位の分布測定を行い、電位のＭＴＦがＭＴＦ（ｗ）≧５０の範囲内で最大となるよう調整ネジ１３を回転させて調整する。
【００２３】
このようにすることにより、感光体ドラム１７の像面の焦点位置に対するレンズアレイ２の位置は、最も良好なプリント品質を得る位置に設定される。すなわち、露光後電位値の測定による調整の後、電位の強度分布測定によりレンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０との間隔の調整をするので、電位ムラだけでなくＭＴＦムラも最小にすることができ、解像度の優れた濃度ムラのないより高品質のプリントが実現できる効果がある。
【００２４】
そしてその後、さらに露光後電位値の測定による調整の後、電位の強度分布測定により、すでに組み込まれたレンズアレイ２で形成された露光装置１を、調節ネジ１９を回転させることで露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔を変化させ、同様にＭＴＦの値が最大となるよう調整する。このようにすることで、露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔も最適化でき、濃度ムラのないより高品質のプリントが実現できる効果がある。なお、これら調整ネジ１３、調節ネジ１９による調整は、以上述べてきた順序だけでなく、露光装置１と感光体ドラム１７の表面との間隔を調節ネジ１９で先に調節し、その後レンズアレイ２と発光ダイオードアレイ１０の間隔を調整ネジ１３で調整するなどしても良く、その順序は随時選択できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項１及び３に記載した本発明によれば、発光ダイオードアレイを構成する基板の両端にベースを貫通する調節ネジを設け、この調節ネジを回転させることで発光ダイオードアレイとレンズアレイとの間隔を調整する調整手段を用意し、さらにこの露光装置で感光体を露光して電位測定手段によって表面電位を測定し、露光部位と非露光部位の表面電位差が最大となるよう前記調節ネジを回転させて前記レンズアレイと発光ダイオードの位置関係を調整するようにしたことにより、簡単、安価な構成で大きな調整範囲を有した発光ダイオードアレイとレンズアレイの位置関係の調整装置を提供でき、かつこの調整作業を、感光体を露光したときの表面電位で行うことにより、通常調整などに使う電位測定手段をそのまま使って測定することが可能となり、従来のように画像測定カメラなどの高価な測定器を別途用意することなく調整作業を行うことができて、コスト的にも有利な発光ダイオードヘッドにおける発光ダイオードアレイとレンズアレイの関係の調整方法とその装置を提供することができる。
【００２６】
また請求項２と４に記載した本発明によれば、露光装置における発光ダイオードアレイの配列方向両端に、露光装置と露光装置の取り付け部との間に弾性部材を配して調節ネジを設けることにより、露光装置と感光体ドラムの位置関係を簡単に調整することができ、かつ、この調整作業を、感光体を露光したときの表面電位で行うことにより、通常調整などに使う電位測定手段をそのまま使って測定することが可能となり、画像測定カメラなどの高価な測定器を別途用意することなく調整作業を行うことができ、コスト的にも有利な露光装置と感光体ドラムの位置関係の調整方法と装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る調整装置を備えた画像形成装置における露光装置の一実施例概略斜視図である。
【図２】本発明に係る調整装置を備えた画像形成装置における露光装置の一実施例概略断面図である。
【図３】露光装置を用いて帯電した感光体ドラムを露光したときにおける感光体ドラム表面の露光後電位分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１　露光装置
２　セルフォクレンズアレイ
３　レンズホルダー
４　ベース
５　ネジ孔
６　貫通孔
１０　発光ダイオードアレイ
１１　基板
１２　貫通孔
１３　調整ネジ
１４　弾性部材
１５　取り付け部
１６　ネジ孔
１７　感光体ドラム
１８　弾性部材
１９　調節ネジ
２０、２１　光路
【図１】
2004098436.tif 000003
【図２】
2004098436.tif 000004
【図３】
2004098436.tif 000005