(57)【要約】【課題】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。【解決手段】画像形成装置１は、変位機構を含む焦点調整装置と光書込装置１２と表面電位測定装置２２８と像担持体２２２とＣＰＵ２０１とから構成される。光書込装置１２で像担持体２２２の両端部付近に所定のパターンを書込み、その部分の表面電位を表面電位測定装置２２８で測定する。そして測定された表面電位に基づいてＣＰＵ２０１は変位機構を駆動し、光書込装置１２の像担持体２２２に対する位置を調整して焦点を合わせる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する焦点調整装置。
【請求項２】
前記変位機構は、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する請求項１に記載の焦点調整装置。
【請求項３】
前記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を選択可能にした請求項１又は２に記載の焦点調整装置。
【請求項４】
前記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する請求項１から３いずれかに記載の焦点調整装置。
【請求項５】
前記変位機構は、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する請求項１に記載の焦点調整装置。
【請求項６】
前記表面電位測定手段を２つ以上備え、それらを、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する請求項１に記載の焦点調整装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の焦点調整装置と、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、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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