JP2011215557A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向の濃度ムラの影響により、画像濃度制御後の画像が、全体的に薄くなったり、濃くなったりするのを抑制し、かつ、精度の高い画像濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】各色の階調パターンのトナーパッチが、これより前のトナーパッチが検知される光学センサに対して図中右隣の光学センサが、検知する位置に形成していく。ただし、これより前のトナーパッチが、図中右端の光学センサ３１ｄにより検知される位置にある場合、図中左端の光学センサ３１ａにより検知される位置に形成する。このようにして、各色の階調パターンを主走査方向に分散して形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、画像濃度制御が行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の画像濃度制御は、次のように行われる。まず、感光体等の像担持体上にトナー付着量が互いに異なるように互いに異なる画像形成条件（現像ポテンシャル）で形成された複数個のトナーパッチからなる階調パターンを作成する。次に、それらトナーパッチをトナー付着量検知手段である光学センサにより検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量を算出する。次に、各トナーパッチのトナー付着量と画像形成条件（現像ポテンシャル）との関係から、直線方程式ｙ＝ａｘ＋ｂを求めた後、現像能力を示す指標値である現像γ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾きａ）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの横軸の切片（−ｂ／ａ））を求める。そして、その求めた現像γ、現像開始電圧Ｖｋに基づいて、適正なトナー付着量となる現像ポテンシャルとなるように、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスなどの作像条件を調整する。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、各色の階調パターンを作ることになる。光学センサが一つの場合、各色の階調パターンを副走査方向に並べて形成することになるので、画像濃度制御の時間が長くなってしまう。特許文献２には、感光体等をそれぞれ有するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの作像ステーションを、像担持体としての中間転写ベルトの移動方向に沿って平行に配置した、いわゆるタンデム方式の画像形成装置において、次のようにして、各色の階調パターンを検知するものが記載されている。すなわち、中間転写ベルトに対し、Ｙ用の光学センサ、Ｍ用の光学センサ、Ｃ用の光学センサ、Ｋ用の光学センサを主走査方向に並べて対向配置し、各色の階調パターンを、主走査方向に並ぶように中間転写ベルトに形成して、その色に対応する光学センサで検知するのである。このようにして、画像濃度制御を行うことで、画像濃度調整時間の短縮を図ることができる。

しかしながら、この特許文献２に記載の画像形成装置においては、感光体軸線方向の両端部の一方から他方に向けて、現像ギャップが徐々に大きくなるような現像ギャップ偏差などの様々な要因により主走査方向に濃度ムラが生じる。このような主走査方向に濃度ムラがある場合、次のような課題が生じる。すなわち、例えば、ある色について、階調パターンが形成される箇所に、主走査方向の他の部分よりも濃いような主走査方向の濃度ムラが生じた場合、この色の階調パターンは、主走査方向の濃度ムラの影響で、トナー付着量が多くなる。よって、この階調パターンの検出結果に基づいて、画像濃度を制御した場合、画像濃度制御後に形成される画像の、階調パターンが形成された箇所に対応する箇所は、目標の画像濃度となっているが、この箇所以外は、目標の画像濃度よりも薄くなってしまう。その結果、画像濃度制御後のこの色の画像は、全体的に画像濃度が薄い画像となってしまう。また、階調パターンが形成される箇所の濃度が、他の部分よりも薄いような主走査方向の濃度ムラが生じた場合、これとは逆に、主走査方向の濃度ムラの影響で、階調パターンのトナー付着量が少なくなる。よって、この階調パターンの検出結果に基づいて、画像濃度を制御した場合、画像濃度制御後に像担持体に形成された画像の、階調パターンが形成された箇所に対応する箇所は、目標の画像濃度となっているが、この箇所以外は、目標の画像濃度よりも濃くなってしまう。その結果、画像濃度制御後の画像は、全体的に画像濃度が濃い画像となってしまう。このように、特許文献２においては、主走査方向に濃度ムラが生じると、画像濃度制御後の画像濃度が、全体的に薄くなったり、濃くなったりする画像が生じてしまうという課題が生じる。

特許文献３には、中間転写ベルトの幅方向中央よりも一方側に第１の光学センサを設け、他方側に第２の光学センサを設けて、前回の濃度制御のときに検知に用いた光学センサとは、異なる光学センサで検知されるよう、階調パターンを形成する。そして、前回の光学センサの検知結果と、今回の光学センサの検知結果の平均値を算出し、この算出した値に基づいて、画像濃度調整を行う画像形成装置が記載されている。このように、画像濃度制御の実施毎に階調パターンを検知するセンサを異ならせて、前回の光学センサの検知結果と今回の光学センサの検知結果の平均値を、画像濃度検知結果として用いることで、次のような理由で、画像濃度制御後の画像濃度が、全体的に薄くなったり、濃くなったりするのを抑制することができる。すなわち、主走査方向の濃度ムラが平均化されるので、主走査方向１箇所の検知結果に基づき画像濃度制御を行う場合に比べて、画像濃度制御後の画像濃度が、全体的に薄くなったり、濃くなったりするのを抑制することができるのである。

しかしながら、特許文献３に記載の画像形成装置においては、前回の画像濃度制御から今回の画像濃度制御の間に主走査方向の濃度ムラが変動している場合があり、前回の光学センサの検知結果と、今回の光学センサの検知結果との平均値を算出しても、主走査方向の濃度ムラを精度よく平均化することができず、画像濃度制御後の画像濃度が、全体的に薄くなったり、濃くなったりするのを十分に抑制することができないという課題がある。また、主走査方向の濃度ムラ以外の要因による光学センサの検出結果も平均化されてしまうので、精度の高い画像濃度制御が行えないという課題もある。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、主走査方向の濃度ムラの影響により、画像濃度制御後の画像が、全体的に薄くなったり、濃くなったりするのを抑制し、かつ、精度の高い画像濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上のトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検知手段と、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチをトナー付着量検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段とを備える画像形成装置において、上記トナー付着量検知手段は、主走査方向に複数個設けられており、上記画像濃度制御手段は、前記像担持体の各光学的検知手段の主走査方向の配置位置に対応する各箇所に上記階調パターンのトナーパッチを分散して形成するよう制御することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー付着量検知手段は、上記像担持体の主走査方向中央を挟んで対称配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記画像濃度制御手段は、階調パターンのトナーパッチ数を、上記トナー付着量検知手段の数の偶数倍形成するとともに、複数のトナーパッチを低付着量側からトナー付着量検知手段の数で区切っていったとき、これら区切ったトナーパッチの群の各トナーパッチは互いに異なるトナー付着量検知手段で検知されるよう、像担持体上の主走査方向に互いに異なる位置に形成し、かつ、区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目のトナーパッチ群は、主走査方向一方側から他方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう形成され、区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて偶数番目のトナーパッチ群は、主走査方向他方側から一方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう上記階調パターンを形成することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、上記画像濃度制御手段は、この制御で使用する光学的検知手段の数に基づいて、上記階調パターンのトナーパッチ数、および、各トナーパッチの主走査方向の分配を決定することを特徴とするものである。

本発明によれば、像担持体の各トナー付着量検知手段の主走査方向の配置位置に対応する各箇所に階調パターンのトナーパッチを分散して形成することで、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができる。すなわち、階調パターンのトナーパッチを主走査方向に分散させることで、これらトナーパッチに基づき直線方程式ｙ＝ａｘ＋ｂを算出するときに、主走査方向の濃度ムラの影響が平均化される。これにより、一つのトナー付着量検知手段で、階調パターンの全てのトナーパッチを検知する場合に比べて、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができ、画像濃度制御後の全体の画像濃度が、濃くなったり薄くなったりするのを抑制することができる。また、特許文献３に記載の画像形成装置ように、前回の画像濃度制御におけるトナー付着量検知手段の検知結果を用いることはないので、現時点での画像濃度を正確に把握することができる。よって、特許文献３に記載の画像形成装置に比べて、精度の高い画像濃度制御を行うことができる。

本発明によれば、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制し、かつ、精度の高い画像濃度制御を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図。 トナー像検知センサの設置状態を示す要部斜視図。 本プリンタの制御系の要部を示すブロック図。 従来の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図。 本実施形態の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図。 変形例１の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図。 各色の階調パターンを図５に示したように形成したときのＭ色のトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示す図。 各光学センサが検知する各色の階調パターンのトナーパッチ数が同じとなるように、中間転写ベルト表面に形成される各色の階調パターンを示す模式図。 各色の階調パターンを図８に示したように形成したときのＭ色のトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示す図。 各色の階調パターンを図６に示したように形成したときのＭ色のトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示す図。 変形例２の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。システムとしては４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機として描かれているが、これは電子写真式画像形成装置の代表例として描いているだけであり、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式等のフルカラー機でも良いし、１ドラム型直接転写方式等のモノクロ機でも良い。
像担持体であり、中間転写体である中間転写ベルト１の展張面に沿って、像担持体である感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが並設されている。符号に付記したＹはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｋはブラックの色をそれぞれ示している。イエローの作像ステーションを代表して説明すると、感光体ドラム２Ｙの回りにはその回転方向順に、帯電手段としての帯電チャージャ３、書込みユニット４Ｙ、現像ユニット５Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ６Ｙ、感光体クリーニングユニット７Ｙ、クエンチングランプ８Ｙが配置されている。他の色の作像ステーションにおいても同様である。
書込みユニット４の上方には、スキャナ部９、ＡＤＦ１０等が設けられている。

中間転写ベルト１は、複数のローラ１１、１２、１３で回転可能に支持されており、ローラ１２に対向する部位にはクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングユニット１５が設けられている。
ローラ１３に対向する部位には、転写手段としての二次転写ローラ１６が設けられている。
装置本体の下部には、複数の給紙トレイ１７が設けられており、これらのトレイに収容された記録媒体としての記録紙２０は、ピックアップローラ２１、給紙ローラ２２で給紙され、搬送ローラ対２３で搬送され、レジストローラ対２４により所定のタイミングで二次転写部位へ送られる。二次転写部位の用紙搬送方向下流側には定着手段としての定着ユニット２５が設けられている。図１において、符号２６は排紙トレイを、２７はスイッチバックローラ対を示している。

図１に示す構成において、画像形成動作を一通り説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム周辺・中間転写ベルト周辺・給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイから記録紙の給紙が開始される。
一方、各感光体ドラム２は帯電チャージャ３によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット４から照射される書込み光によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体ドラム２は、現像ユニット５からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。
図１においては感光体ドラム２が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム上に現像されることになる。

各感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１との接点において、感光体ドラムに対向して設置された一次転写ローラ６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１上に転写される。この一次転写動作をタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１上にフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ部において、レジストローラ対２４によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。この時、二次転写ローラ１６に印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。フルカラートナー像を転写された記録紙２０は、定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。

片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２６へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。用紙反転部へ到達した記録紙２０は、ここでスイッチバックローラ対２７により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部を出て行く。これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。
表裏反転された記録紙は定着ユニット方向には戻らず、再給紙搬送経路を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。また各部の動作を最後まで説明すると、一次転写部を通過した感光体ドラム２はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット７により除去される。その後、クエンチングランプ８によってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。
また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１５によってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。

中間転写ベルト１の外方におけるローラ１１に対向する位置（二次転写前の位置）には複数のトナー付着両検知手段としての光学センサを備えた光学センサユニット３０が配置されている。光学センサユニット３０は二次転写部の下流側（二次転写後の位置）に配置することもできる。二次転写部の下流側に配置する場合には、中間転写ベルト１の内方に振れ止めのためのローラ１４が設けられる。このように、光学センサユニット３０の設置位置としては上記のように２種類考えられる。一つは、二次転写前の位置Ｐ１である。二次転写工程前の中間転写ベルト１上のトナーパターンを検知できる位置であり、マシンレイアウトの制約がなければ、この構成が採用されることが多い。後述する階調パターンを形成してすぐに検知できるため待ち時間も少なく、また、階調パターンに二次転写部をすり抜けさせる必要がないため、そのための工夫が不要だからである。
しかしながら、４色目（ここではブラック）の作像ステーション直後が二次転写位置になっている機種も多く、その場合、位置Ｐ１にセンサを設置するのはスペース的に困難である。そのような場合は、二次転写後の位置である位置Ｐ２に光学センサユニット３０を設置し、中間転写ベルト１上に形成した階調パターンを二次転写部をスルーさせた後、光学センサユニット３０で検知することになる。
二次転写部をスルーさせる方式としては、二次転写ローラ１６の離間、二次転写ローラ１６への逆バイアスの印加等が考えられるが、ここでは特に限定しない。４連タンデム型中間転写方式の画像形成装置の場合には、光学センサユニット３０の位置として、以上のような２種類が考えられる。

図１に示す画像形成装置においては、感光体ドラム２、帯電チャージャ３、書込みユニット４、現像ユニット５、一次転写ローラ６が、画像形成手段として機能しており、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の画像形成手段を備えている。

図２に、図１で説明した光学センサユニット３０の設置イメージを示す。ちょうど、図１の位置Ｐ１に設置したイメージである。この光学センサユニット３０はセンサ基板３２に４つのトナー付着量検知手段たる光学センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを搭載した４ヘッドのタイプで描いており、記録紙の搬送方向と直交する主走査対応方向（感光体ドラム２の軸方向）に複数組設置するセンサ構成例となっているが、特にこの数に限定するものではない。

図３は本画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図である。同図において制御手段としての制御部２００は、例えばマイクロコンピュータで構成され、演算処理手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、記憶手段としての不揮発性メモリのＲＡＭ（Random Access Memory）２０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）２０３等を有している。この制御部２００には、作像ステーション４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、書込みユニット４、光学センサユニット３０などが電気的に接続されている。そして、制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。不揮発性メモリであるＲＡＭ２０２には、光学センサユニット３０各光学センサの検出値からトナー濃度（トナー付着量）を算出するときに用いる出力換算情報としての後述の出力換算データ（変換テーブル）や出力換算式（アルゴリズム）を記憶している。

また、制御部２００は、画像濃度制御手段として機能し、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。
画像濃度制御は、まず、各色の階調パターンを中間転写ベルト１上における各光学センサ３１ａ〜３１ｄに対向する位置に自動形成する。各色の階調パターンは、１０個程度の画像濃度が異なるトナーパッチからなっている。各色の階調パターンを作成するときの、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの帯電電位は、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ形成せしめながら、それらをＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって現像する。この現像の際、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの階調パターン像が形成される。

中間転写ベルト１に形成され各トナーパターンは、中間転写ベルト１の無端移動に伴って、光学センサユニット３０との対向位置を通過する。この際、各光学センサ３１ａ〜３１ｄは、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の光を受光する。

次に、各色トナーパッチを検知したときの各光学センサ３１ａ〜３１ｄの出力電圧と、付着量変換アルゴリズムとから、各色のトナーパターンの各トナーパッチにおける付着量を算出し、算出した付着量に基づき作像条件を調整する。具体的には、トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像バイアス値を特定する。

メモリ内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。各色の画像形成手段について、それぞれこの作像条件テーブルの中から、特定した現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。特定した現像バイアス値、ドラム帯電電位をメモリに格納する。以上が、画像濃度制御である。そして、画像形成時は、メモリに格納した現像バイアス値、ドラム帯電電位となるように、作像条件を制御して、画像形成を行うことで、所定の画像濃度の画像を得ることができる。

図４は、従来の画像形成装置における中間転写ベルト１と、これの表面に形成される各色の階調パターンＰｍ，Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｋとを示す模式図である。従来の画像形成装置においては、図示のように、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの階調パターンＰｍ，Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｋを互いに異なる光学センサで検知していた。各色の階調パターンＰｍ，Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｋは、トナー付着量の互いに異なる１０個のトナーパッチからなっている。図中ｍ１，ｙ１，ｃ１，ｋ１は、最もトナー付着量の少ないトナーパッチであり、ｍ１０，ｙ１０，ｃ１０，ｋ１０は、最もトナー付着量の多いトナーパッチである。そして、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの階調パターンＰｍ，Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｋを、図示のように、主走査方向（ベルト幅方向）に並べて形成していた。このような構成においては、階調パターンの形成、及び階調パターン内のトナーパッチの検知を各色で並行して行うことが可能なので、１色ずつ時間をずらして行うよりも、画像濃度制御を早く終えることができる。

しかし、従来の画像形成装置おいては、中間転写ベルト１の主走査方向に濃度ムラがあった場合、この主走査方向の濃度ムラの影響により、画像濃度制御後の画像濃度が全体的に濃くなったり、薄くなったりする。このような、主走査方向の濃度ムラは、感光体軸線方向の両端部の一方から他方に向けて、現像ギャップが徐々に小さくなる、あるいは大きくなるような現像ギャップ偏差があったり、現像装置内のトナー濃度が現像ローラ軸線方向の両端部の一方から他方に向けて、トナー濃度が除々に濃くなる、あるいは薄くなるようなトナー濃度偏差があったりした場合に生じる。さらには、現像ローラと対向して、現像ローラ表面の現像剤の層厚を整えるドクターブレードのギャップ偏差によっても生じる。例えば、Ｍ色に、図中左端の光学センサ３１ａ位置でトナー付着量が他の箇所よりも少ないという主走査方向の濃度ムラが生じている場合、Ｍ色階調パターンＰｍは全階調に渡って薄くなる。また、逆に、図中左端の光学センサ３１ａ位置でトナー付着量が他の箇所よりも多いという主走査方向の濃度ムラが生じている場合、Ｍ色階調パターンＰｍは全階調に渡って濃くなる。この階調パターンを検知して、上述のトナー付着量のフィードバック制御を行うと、前述の場合は左端の光学センサ３１ａ位置のトナー付着量を増やす制御となり、結果としてセンサ直下のトナー付着量は目標値に合わせられるが、画面全体としては全体的に付着量多めになってしまう。一方、後述の場合はその逆で、全体的に付着量少なめになってしまう。

そこで、本実施形態の画像形成装置においては、各色の階調パターンを図５に示すように形成している。
図５に示すように、各色の階調パターンの複数のトナーパッチが、像担持体たる中間転写ベルト１の各光学センサの主走査方向の配置位置に対応する箇所に分散して形成する。図に示すように、各色の階調パターンの１番目トナーパッチ（最もトナー付着量の少ないトナーパッチ）ｍ１，ｙ１，ｃ１，ｋ１が、図中左側からＭ，Ｙ，Ｃ，Ｋの順に形成される。２番目トナーパッチは、例えば、Ｍ色の２番目のトナーパッチｍ２は、一番目のトナーパッチｍ１が検知される光学センサ３１ａの図中右隣の光学センサ３１ｃが検知する位置に形成されるように、各色の２番目のトナーパッチは、１番目のトナーが検知される光学センサに対して図中右隣の光学センサが、検知する位置に形成される。ただし、Ｋ色のトナーパッチは、１番目のトナーパッチｋ１が、図中右端の光学センサ３１ｄにより検知される位置にあるので、２番目のＫ色のトナーパッチｋ１は、図中左端の光学センサ３１ａにより検知される位置に形成する。このようにして、各色階調パターンのトナーパッチを形成する。例えば、Ｍ色の階調パターンに着目すると、１，５，９番目のトナーパッチｍ１，ｍ５，ｍ９が、中間転写ベルト１の図中左端の光学センサ３１ａと対向する位置に形成され、２，６，１０番目のトナーパッチｍ２，ｍ６，ｍ１０が、光学センサ３１ｂと対向する位置に形成され、３，７番目のトナーパッチｍ３，ｍ７が、光学センサ３１ｃと対向する位置に形成され、４，８番目のトナーパッチｍ４，ｍ８が光学センサ３１ｄと対向する位置に形成される。このように、Ｍ色の階調パターンのトナーパッチｍ１〜ｍ１０が、主走査方向に分散されて形成されていることがわかる。他色の階調パターンにおいても、図５からわかるように、Ｍ色の階調パターンと同様、トナーパターンが主走査方向に分散されて形成される。

このように、各色の階調パターンが、主走査方向に分散して形成されることによって、主走査方向の濃度ムラが平均化される。一例を挙げて説明すると、図中左端の光学センサ３１ａ位置でトナー付着量が少なく、右端の光学センサ３１ｄの位置でトナー付着量が多いという主走査方向の濃度ムラが生じている場合、Ｍ色の階調パターンにおいては、１，５，９番目のトナーパッチの付着量は、主走査方向の濃度ムラの影響により、少ないが、４，８番目のトナーパッチの付着量は、主走査方向の濃度ムラの影響により、多くなる。このように、階調パターンのトナーパッチの中に、主走査方向の濃度ムラの影響により付着量が少なくなるものと、多くなるものとが存在することにより、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を算出するときに、この主走査方向の濃度ムラが平均化され、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができる。これにより、図４に示すように、各階調パターンの複数のトナーパッチを一つの光学センサで検知するようにした場合に比べて、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができる。

次に、変形例について説明する。

［変形例１］
図６は、変形例１の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図である。
この変形例１においては、各色の階調パターンは、次の条件を満たすように、形成される。
（１）階調パターンのトナーパッチ数は、光学センサの数の偶数倍。
（２）複数のトナーパッチを低付着量側からトナー付着量検知手段の数で区切っていったとき、これら区切ったトナーパッチの群の各トナーパッチは互いに異なる光学センサで検知される。
（３）区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目のトナーパッチ群は、主走査方向一方側から他方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加する。
（４）区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて偶数番目のトナーパッチ群は、主走査方向他方側から一方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加する。

上記条件を満たすことで、さらに、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができる。以下に、図７〜図１０を用いて具体的に説明する。

図７は、各色の階調パターンを先の図５に示したように形成したときのＭ色のトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示す図である。図７（ａ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも薄く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が濃くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示しており、図７（ｂ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも濃く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が薄くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示している。図７（ａ）、図７（ｂ）の点線は、主走査方向の濃度ムラがないときにおけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示している。このシミュレーションにおいては、近似式直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）が、ｙ＝ｘであると仮定して、行っている。

図７（ａ）に示すように、前のトナーパッチに対して図５中の右側に次のトナーパッチが形成されるところ（ｍ１〜ｍ４，ｍ５〜ｍ８のパッチ）の傾きが図中点線に示す傾きよりも急峻になっている。一方、図７（ｂ）の場合は、（ｍ１〜ｍ４，ｍ５〜ｍ８のパッチ）の傾きが図中点線に示す傾きよりも緩やかになる。このように、トナーパッチを図５に示すように左側から右側へシフトさせて形成し、図中右端の光学センサと対向する位置までトナーパッチを形成したら、次のトナーパッチを図中左端の光学センサと対向する位置に形成するように、各色の階調パターンを作った場合は、上述のように、傾きが急峻な箇所や傾きが緩やかな箇所が複数回繰り返すことになる。その結果、直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めた場合、主走査方向の濃度ムラの影響により、本来の直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）（このシミュレーションにおいては、図中点線のｙ＝ｘ）と異なってしまうことがわかる。

図５の実施形態においては、Ｍ色の階調パターンにおいて、図中左側の光学センサ３１ａ，３１ｂが、図中右側の光学センサ３１ｃ，３１ｄよりも検知するトナーパッチ数が多いため、本来の直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）（このシミュレーションにおいては、図中点線のｙ＝ｘ）と異なってしまったと考えられたので、次に、本発明者らは、図８に示すように、各色の階調パターンを８個にして、各光学センサが検知するトナーパッチ数を同じにして、上述と同様のシミュレーションを行った。
図９は、その結果である。（ａ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも薄く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が濃くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示しており、（ｂ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも濃く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が薄くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示している。

図９に示すように、各光学センサが検知するトナーパッチ数を同じにしても、本来の直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）（このシミュレーションにおいては、図中点線のｙ＝ｘ）と異なってしまった。しかも、図８に示すように、階調パターンを形成した場合は、図５に示すように、階調パターンを形成した場合に比べて、本来の直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）から大きく外れてしまった。これは、データ点数が減っている分、ずれが大きくなったと考えられる。このように、各光学センサが検知するトナーパッチ数を同じにしただけでは、主走査方向の濃度ムラの影響を十分に除去することができないことがわかる。

図１０は、先の図６に示した変形例１における方式で、階調パターンを形成した場合のシミュレーション結果である。（ａ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも薄く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が濃くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示しており、（ｂ）は、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも濃く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が薄くなるような主走査方向の濃度ムラが発生したと仮定した場合におけるトナーパッチの階調と、トナー付着量との関係を示している。

上述した（１）〜（４）の条件を満たすようにして形成した変形例１の階調パターンにおいては、本来の直線近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）（このシミュレーションにおいては、図中点線のｙ＝ｘ）とほぼ同じ直線近似式が得られたことがわかる。
図１０（ａ）に示すように、光学センサ３１ａ側の濃度が基準よりも薄く、光学センサ３１ｄ側の基準よりも濃度が濃くなるような主走査方向の濃度ムラが発生した場合は、奇数番目のトナー群である第１群のところの傾き（ｍ１〜ｍ４）は、図中点線に示す傾きよりも急峻になっており、偶数番目のトナー群である第２群のところの傾き（ｍ５〜ｍ８）は、図中点線に示す傾きよりも緩やかになっている。同様に、図１０（ｂ）に示すように、主走査方向の濃度ムラが、図１０（ａ）と逆の場合においては、奇数番目のトナー群である第１群のところの傾き（ｍ１〜ｍ４）は、図中点線に示す傾きよりも緩やかになっており、偶数番目のトナー群である第２群のところの傾き（ｍ５〜ｍ８）は、図中点線に示す傾きよりも急峻になっている。

変形例１に示すように、光学センサの個数で区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目（１番目）のトナーパッチ群を、主走査方向左側から右側へシフトするように、トナーパッチを作成し、偶数番目（２番目）のトナーパッチ群を、主走査方向右側から左側へシフトするように、トナーパッチを作成することによって、急峻な傾きの箇所と緩やかな傾きの箇所が交互に現れる。すなわち、トナーパッチの形成位置を主走査方向にシフトさせることで、濃度が除々に濃くなっていくときの傾向と、濃度が除々に薄くなっていくときの傾向との両方の傾向が得られる。その結果、主走査方向の濃度ムラの方向性に対して重み付けを均等に付けられていることになり、近似直線がほぼ本来の近似直線となったと考えられる。特に、Ｍ色の階調パターンにおいては、左端から右端、右端から左端のように、トナーパッチ間で主走査方向の形成位置が大きくシフトすることがないので、データに連続性が得られ、他の色よりも近似直線がほぼ本来の近似直線にできる。

変形例１に示すように、光学センサの個数で区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目（１番目）のトナーパッチ群を、主走査方向左側から右側へシフトするように、トナーパッチを作成し、偶数番目（２番目）のトナーパッチ群を、主走査方向右側から左側へシフトするように、トナーパッチを作成することによって、主走査方向の濃度ムラがどの様に生じていても、その影響をほぼ相殺できる近似直線データを得ることが可能となる。よって、近似直線の傾き（γ値）を元にトナー付着量制御を行う場合には、図６に示すようなパターン構成としておくことにより、どの様に主走査方向の濃度ムラが生じていても、各色の画像濃度制御を、主走査方向の濃度ムラの影響が抑制された安定して行うことができる。

また、図６に示すパターン構成は、パッチ群の最後の主走査方向のトナーパッチの色の配置と、次のパッチ群の最初の主走査方向のトナーパッチの色の配置とを同じにしている。

［変形例２］
図１１は、変形例２の画像形成装置における中間転写ベルトと、これの表面に形成される各色の階調パターンとを示す模式図である。
この変形例２においては、画像濃度制御で使用する光学センサの数に応じて、各色の階調パターンのトナーパッチ数、および、各トナーパッチの主走査方向の分配を決定するようにしたものである。
図１１に示すように、図中左から２番目の光学センサ３１ｂが故障して、画像濃度制御で使用する光学センサの数が、４個から３個に減った場合は、制御部は、使用する光学センサの数に基づき、各色の階調パターンのトナーパッチの数、各トナーパッチの配置位置の分配を再構築する。

図１１に示すパターン構成においては、上記変形例に示した条件（１）に基づいて、各色階調パターンのトナーパッチ数を６個（光学センサの個数：３×偶数：２）にする。また、複数のトナーパッチを低付着量側からトナー付着量検知手段の数で区切ったとき、１番目のトナー群は、トナーパッチの作成順序を、図中左側から右側へ、ｍ→ｙ→ｃ→ｋの順にトナーパッチを作成していく。一方、２番目のトナー群は、トナーパッチの作成順序を、図中右側から左側へ、ｋ→ｃ→ｙ→ｍの順にトナーパッチを作成していく。このように、パターンの構成を使用する光学センサの数に応じて再構築するので、故障した光学センサを修理しなくても、画像濃度調整を実施することができる。なお、図１１においては、各色の階調パターンのトナーパッチ数を６個にしているが、制御精度に問題が出るようならば、トナーパッチ数を１２個（光学センサの個数：３×偶数：４）にしてもよい。

この図１１に示したパターン構成においても、変形例１で示した（１）〜（４）の条件を満たすように、パターンが再構築されているので、変形例１同様、どの様に主走査方向の濃度ムラが生じていても、各色の画像濃度制御を、主走査方向の濃度ムラの影響が抑制された安定して行うことができる。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、像担持体たる中間転写ベルト１にトナー像を形成する画像形成手段たる作像ステーション４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋと、中間転写ベルト１上のトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検知手段たる光学センサ３１と、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、複数のトナーパッチを光学センサで検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段たる制御部２００とを備えている。また、本実施形態の画像形成装置は、光学センサが、主走査方向に複数個配置されており、制御部２００は、中間転写ベルト１の各光学センサの主走査方向の配置位置に対応する各箇所に上記階調パターンのトナーパッチを分散して形成する。このように、階調パターンのトナーパッチを形成することにより、画像濃度制御に主走査方向の濃度ムラの影響が生じるのを抑制することができ、精度の高い画像濃度制御を行うことができる。

特に、上記トナー付着量検知手段は、上記像担持体の主走査方向中央を挟んで対称配置することによって、主走査方向一方側の濃度が濃く、他方側へ向うに従って薄くなるような主走査方向の濃度ムラが生じた場合に、主走査方向の濃度ムラの影響で付着量が多くなったトナーパッチと、付着量が少なくなったトナーパッチとを検知することができる。これにより、光学センサが主走査方向一方側に偏って配置した場合に比べて、主走査方向の濃度ムラの影響を抑制することができる。

特に、次の（１）〜（４）の条件を満たすように、階調パターンを作成することにより、主走査方向の濃度ムラを抑制することができる。
（１）階調パターンのトナーパッチ数を、光学センサの数の偶数倍形成する。
（２）複数のトナーパッチを低付着量側から光学センサの数で区切ったとき、これら区切ったトナーパッチの群の各トナーパッチは互いに異なるトナー付着量検知手段で検知されるよう、像担持体上の主走査方向に互いに異なる位置に形成される。
（３）区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目のトナーパッチ群は、主走査方向一方側から他方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう形成する。
（４）区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて偶数番目のトナーパッチ群は、主走査方向他方側から一方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう上記階調パターンを形成する。
上記（２）〜（４）の条件を満たすことで、一方のトナーパッチ群のトナーパッチに、主走査方向の濃度ムラの影響で、階調が増えるにつれて、トナー付着量が多くなる傾向が得られ、他方のトナーパッチ群のトナーパッチに、主走査方向の濃度ムラの影響で、階調が増えるにつれて、トナー付着量が少なくなる傾向が得られる。そして、上記（１）の条件を満たすことによって、上記のトナー付着量が多くなる傾向と、トナー付着量が少なくなる傾向とが、同数得られる。これにより、主走査方向の濃度ムラの方向性に対して重み付けを均等に付けることができ、主走査方向の濃度ムラがどの様に生じていても、その影響をほぼ相殺できる近似直線データを得ることが可能となる。

また、制御部２００は、画像濃度制御で使用する光学センサの数に基づいて、階調パターンのトナーパッチ数、および、各トナーパッチの主走査方向の分配を決定するので、光学センサのひとつが故障しても画像濃度調整を実施することができる。また、このとき、上述した（１）〜（４）の条件を満たすように、パターンの構成を再構築することによって、上記した効果を継続的して得ることができる。

１：中間転写ベルト
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ：光学センサ
４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ：作像ステーション
２００：制御部

特開２００４−３５４６２３号公報 特開２００６−２３４８６２号公報 特開２００８−１３９５９２号公報

Claims (4)

1. 像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体上のトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検知手段と、
   付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチをトナー付着量検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段とを備える画像形成装置において、
   上記トナー付着量検知手段は、主走査方向に複数個設けられており、
   上記画像濃度制御手段は、前記像担持体の各光学的検知手段の主走査方向の配置位置に対応する各箇所に上記階調パターンのトナーパッチを分散して形成するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記トナー付着量検知手段は、上記像担持体の主走査方向中央を挟んで対称配置されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記画像濃度制御手段は、階調パターンのトナーパッチ数を、上記トナー付着量検知手段の数の偶数倍形成するとともに、
   複数のトナーパッチを低付着量側からトナー付着量検知手段の数で区切っていったとき、これら区切ったトナーパッチの群の各トナーパッチは互いに異なるトナー付着量検知手段で検知されるよう、像担持体上の主走査方向に互いに異なる位置に形成し、かつ、区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて奇数番目のトナーパッチ群は、主走査方向一方側から他方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう形成され、区切ったトナーパッチの群のうち、低付着量側から数えて偶数番目のトナーパッチ群は、主走査方向他方側から一方側へ向かうにつれて、トナーパッチの付着量が増加するよう上記階調パターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
   上記画像濃度制御手段は、この制御で使用する光学的検知手段の数に基づいて、上記階調パターンのトナーパッチ数、および、各トナーパッチの主走査方向の分配を決定することを特徴とする画像形成装置。

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