JP6256446B2 - 画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ補正方法に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラム（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

ところで、画像形成装置は、感光体ドラムや現像ローラー（現像剤担持体）の回転振れに起因して、画像の副走査方向に周期的な濃度ムラが発生することが知られている。図１は、出力画像Ｓ１の濃度ムラが発生した場合の用紙Ｓを示す図である。

このような濃度ムラが発生した場合、図１に示すように、例えば単色からなる画像を用紙Ｓに出力すると、色の濃い第１部分Ｓ１１と色の薄い第２部分Ｓ１２とが交互に位置するような出力画像Ｓ１となってしまう。特に、現像ローラーの径は、感光体ドラムの径よりも小さいことから、現像ローラーの回転振れに起因する濃度ムラの場合、第１部分Ｓ１１と第２部分Ｓ１２とが短い間隔で発生しやすい。そのため、現像ローラーの回転振れに起因する濃度ムラが発生すると、用紙に出力した画像にその濃度ムラの影響が出やすくなるので、精度良く濃度ムラを補正する必要がある。

例えば特許文献１には、像担持体の回転周期および濃度検出部の検出信号に基づいて、副走査方向及び主走査方向の濃度ムラを補正する技術が開示されている。この技術では、副走査方向における濃度ムラを検出して補正パターンを決定し、当該補正パターンを主走査方向における全ての位置に適用することで濃度ムラを補正している。

特開２０１２−８８５２２号公報

しかしながら、現像装置における現像ローラーの回転軸方向における両端部の保持部分が位置ずれしていると、現像ローラーが感光体ドラムに対して傾斜した状態となる。図２は、主走査方向に対して傾斜した濃度ムラが発生した場合の用紙Ｓを示す図である。図２に示すように、このような状態だと、現像ローラーの回転振れに起因して濃度ムラが発生した場合、出力画像Ｓ１における、第１部分Ｓ１１および第２部分Ｓ１２が主走査方向に対して傾斜した状態（以下、傾斜濃度ムラ）となってしまう。

上記特許文献１に記載の構成では、主走査方向における全ての位置において同じ補正パターンが適用されるので、主走査方向におけるＡ位置、Ｂ位置およびＣ位置等（図２を参照）の全ての位置での濃度ムラを打ち消すことができず、傾斜濃度ムラに対して濃度ムラの補正を精度良く行うことができなかった。

本発明の目的は、現像剤担持体の回転振れに起因した濃度ムラの補正を精度良く行うことが可能な画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ補正方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部と、
前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度検出部の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う濃度ムラ補正部と、
を備え、
前記濃度ムラ補正部は、
既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度検出部の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する。

本発明に係る画像形成システムは、
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部と、
前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度検出部の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う濃度ムラ補正部と、
を備え、
前記濃度ムラ補正部は、
既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度検出部の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する。

本発明に係る濃度ムラ補正方法は、
像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部とを備える画像形成装置の濃度ムラ補正方法であって、
前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出し、
前記濃度の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行い、
既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する。

本発明によれば、現像剤担持体の回転振れに起因した濃度ムラの補正を精度良く行うことができる。

出力画像の濃度ムラが発生した場合の用紙を示す図である。 主走査方向に対して傾斜した濃度ムラが発生した場合の用紙を示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 感光体ドラムの軸線に対して傾斜して配置された現像スリーブを示す図である。 中間転写ベルトの主走査方向における４つの位置に形成したパッチ画像を示す図である。 濃度検出部により検出した濃度の変動波形を示す図である。 ２つの変動波形から決定した濃度ムラ波形と、濃度ムラ波形から決定した補正波形を示す図である。 感光体ユニットの交換後における主走査方向に対して傾斜した濃度ムラが発生した場合の用紙を示す図である。 画像形成装置における濃度ムラ補正の第１補正処理を実行したときの動作例の一例を示すフローチャートである。 画像形成装置における濃度ムラ補正の第２補正処理を実行したときの動作例の一例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図４は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。

図３、４に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、濃度検出部８０および制御部１００を備える。制御部１００は、本発明の「濃度ムラ補正部」に対応する。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図３では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３（本発明の「像担持体」に対応）、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２が有する現像スリーブ４１２Ａ（本発明の「現像剤担持体」に対応）は、回転しながら現像剤を担持し、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー像を形成する。

また、現像スリーブ４１２Ａの周辺には、現像スリーブ４１２Ａの回転周期を検出する周期検出部４１６が設けられている。周期検出部４１６は、例えば、現像スリーブ４１２Ａ上のホームポジションを検出するように構成されている。具体的に、周期検出部４１６は、当該ホームポジションを検出した後、現像スリーブ４１２Ａの一回転後、再び当該ホームポジションを検出する。これにより、周期検出部４１６は、現像スリーブ４１２Ａの一周期分の回転周期を検出する。周期検出部４１６は、当該回転周期を制御部１００に出力する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印方向に一定速度で走行する。

濃度検出部８０は、中間転写ベルト４２１の外周面、より具体的には、図２の用紙Ｓの主走査方向におけるＡ位置およびＢ位置に対応する位置に２つ設けられている。濃度検出部８０は、感光体ドラム４１３の表面に形成され、中間転写ベルト４２１に転写されたパッチ画像の濃度、つまり、感光体ドラム４１３の回転方向である副走査方向の濃度を検出する。パッチ画像は、本発明の「トナー像」に対応する。なお、図１および図２では、出力画像Ｓ１における濃度ムラの様子を理解しやすいように、便宜的に用紙Ｓの縦方向を副走査方向として図示している。

濃度検出部８０は、中間転写ベルト４２１の外周面に形成されたパッチ画像からの反射光量を検出し、検出した反射光量を制御部１００に出力する。パッチ画像は、画像形成部４０によって、中間転写ベルト４２１の回転によって濃度検出部８０と対向するように形成される。

濃度検出部８０には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などの受光素子とを備えた光センサーを適用することができる。濃度検出部８０は、中間転写ベルト４２１の表面に光を照射し、反射して返ってきた光の量（反射光量）を検出する。中間転写ベルト４２１上に形成されたパッチ画像のトナー付着量が多いほど、照射された光がパッチ画像に遮られるため、受光素子における受光量が減少して反射光量は小さくなり、濃度検出部８０から出力されるセンサー出力値は小さくなる。逆に、中間転写ベルト４２１上に形成されたパッチ画像のトナー付着量が少ないほど、中間転写ベルト４２１で反射した光が多く返ってくるため、受光素子における受光量が増加して反射光量は大きくなり、濃度検出部８０から出力されるセンサー出力値は大きくなる。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に体積抵抗率が８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。なお、中間転写ベルト４２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成、いわゆるベルト式の二次転写ユニットを採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

ところで、画像形成装置１においては、感光体ドラム４１３や現像スリーブ４１２Ａの回転振れに起因して、画像の副走査方向に周期的な濃度ムラが発生することが知られている。このような濃度ムラが発生した場合、図１に示すように、例えば単色からなる画像を用紙Ｓに出力すると、色の濃い第１部分Ｓ１１と色の薄い第２部分Ｓ１２とが交互に位置するような出力画像Ｓ１となってしまう。特に、現像スリーブ４１２Ａの径は、感光体ドラム４１３の径よりも小さいことから、現像スリーブ４１２Ａの回転振れに起因する濃度ムラの場合、第１部分Ｓ１１と第２部分Ｓ１２とが短い間隔で発生しやすい。そのため、現像スリーブ４１２Ａの回転振れに起因する濃度ムラが発生すると、用紙に出力した画像にその濃度ムラの影響が出やすくなるので、精度良く濃度ムラを補正する必要がある。

しかし、図５に示すように、現像装置４１４内において、例えば製造ばらつき等により現像スリーブ４１２Ａの軸方向における両端部が保持部分において位置ずれして保持されていると、感光体ドラム４１３の軸線４１３Ａに対して傾斜して配置される場合がある。このような場合に、図２に示すように、単色からなる画像を用紙Ｓに出力した際に、現像スリーブ４１２Ａの回転起因による濃度ムラが発生すると、第１部分Ｓ１１および第２部分Ｓ１２が主走査方向に対して傾斜して位置する傾斜濃度ムラとなってしまう。このような傾斜濃度ムラを補正する際に、例えば主走査方向における全ての位置で同じ補正値により補正したとしても、全ての位置で濃度ムラを打ち消すことができず、精度良く傾斜濃度ムラを補正することができない。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、濃度検出部８０の検出結果に基づいて副走査方向におけるパッチ画像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、第１補正量と２つの濃度検出部８０の検出結果の違いとに基づいて主走査方向における複数の主走査位置についてパッチ画像の濃度ムラを補正するための補正量であって、第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う。

制御部１００は、図６に示すように、現像スリーブ４１２Ａの第１所定回転周期（例えば、１０周期）分に相当する第１パッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する。第１パッチ画像は、本発明の「第１トナー像」に対応し、予め設定された階調、色およびスクリーン数に基づいて形成される。図６では、パッチ画像として、検出階調が７５［％］の第１画像Ｅ１および５０［％］の第２画像Ｅ２を、ＹＭＣＫの４色分示している。

図７に示すように、制御部１００は、２つの濃度検出部８０より第１パッチ画像における濃度を検出し、用紙ＳのＡ位置（図２参照）に対応する位置における濃度の第１変動波形Ｐ１と、用紙ＳのＢ位置（図２参照）に対応する位置における濃度の第２変動波形Ｐ２とを抽出する。

第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２は、略同じ形状の変動波形であり、傾斜濃度ムラの影響により互いに時間差Ｔだけ位相がずれている。

制御部１００は、第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２の時間差Ｔを算出して第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２の位相のずれを検出する。制御部１００は、当該位相のずれを補正し、各変動波形の位相を合わせた部分における各濃度値を足し合わせて平均化することで、図８に示すように、現像スリーブ４１２Ａの一周期分の濃度ムラ波形Ｐ３を決定する。

制御部１００は、この濃度ムラ波形Ｐ３から、濃度ムラ波形Ｐ３における濃度ムラを打ち消すような補正波形Ｐ４を決定する。この補正波形Ｐ４における濃度ムラを有するように、画像形成部４０、例えば露光装置４１１における露光量を制御することで、出力画像における副走査方向における濃度を一定値Ｐ５にすることが可能となる。制御部１００は、補正波形Ｐ４を決定したら、当該補正波形Ｐ４を記憶部７２に記憶する。なお、補正波形Ｐ４は、本発明の「第１補正量」に対応する。

制御部１００は、現像スリーブ４１２Ａの回転周期および検出した各変動波形の検出結果の違い、つまり、位相のずれに基づいて、画像形成における開始時間に対応する濃度の補正波形上の補正量、つまり、位相位置を検出する。

具体的に、主走査方向におけるＡ位置（図２参照）での、画像形成における開始時間に対応する補正波形Ｐ４上の位相位置がＡＡ位置であり、主走査方向におけるＢ位置（図２参照）での、当該開始時間に対応する補正波形Ｐ４上の位相位置がＢＢ位置である場合について説明する。

制御部１００は、主走査方向のＡ位置とＢ位置の間の距離と、補正波形Ｐ４上のＡＡ位置およびＢＢ位置とに基づいて、主走査方向における主走査位置毎に補正波形Ｐ４上の位相位置を予測する。

制御部１００は、例えば、主走査方向の主走査位置がＣ位置（図２参照）のときの場合の位相位置が、ＡＡ位置およびＢＢ位置との位置関係から、Ａ位置とＢ位置の主走査方向における距離関係を考慮して、補正波形Ｐ４上におけるＡＡ位置とＢＢ位置の間に位置するＣＣ位置であると予測する。

そして、制御部１００は、画像形成における開始時間において、Ｃ位置に適用する補正波形Ｐ４上の位相位置がＣＣ位置に一致するように補正波形Ｐ４の位相の変動量を決定する。このようにして、制御部１００は、各主走査位置における補正波形Ｐ４の位相の、例えば濃度検出部８０が配置されたＡ位置に対応するＡＡ位置に対する変動量を決定する。制御部１００は、主走査位置毎の補正波形Ｐ４の位相の変動量を決定後、各主走査位置において位相のずれた補正波形Ｐ４を記憶部７２に記憶する。なお、各主走査位置において位相のずれた補正波形は、本発明の「第２補正量」に対応する。

このように、各主走査位置において位相のずれた補正波形Ｐ４が適用されることで、傾斜濃度ムラに対しても精度良く濃度ムラの補正をすることができる。

ところで、感光体ドラム４１３を保持する感光体ユニットを交換すると、現像スリーブ４１２Ａと感光体ドラム４１３との位置関係が当該交換前と比較して変動する場合がある。この場合、現像スリーブ４１２Ａの回転起因による濃度ムラが発生すると、例えば、図９に示すように、用紙Ｓに第１部分Ｓ１１および第２部分Ｓ１２の傾斜角度が図２の例と異なるような出力画像Ｓ１が出力される。このように感光体ユニットの交換前と交換後において、異なる傾斜濃度ムラが発生すると、交換後において再度傾斜濃度ムラの補正をする必要が生じてしまう。

しかし、現像スリーブ４１２Ａの回転起因による濃度ムラの副走査方向における濃度ムラ波形は、現像スリーブ４１２Ａの傾斜に依存するため、現像スリーブ４１２Ａを有する現像装置４１２を交換しない以上、変動しない。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、第１補正処理を行った後、再度濃度ムラを補正する場合、既に算出された第１補正量、つまり、記憶部７２に記憶された補正波形Ｐ４を用いて第２補正量、つまり各主走査位置において位相のずれた補正波形Ｐ４を算出する第２補正処理を実行する。

制御部１００は、第２補正処理を実行する際、現像スリーブ４１２Ａの第２所定回転周期（例えば、２周期）に相当し、第１パッチ画像よりも副走査方向の長さが短い第２パッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する。第２パッチ画像は、本発明の「第２トナー像」に対応する。

図７に示すように、制御部１００は、当該第２パッチ画像により第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２を抽出し、これらの時間差Ｔを算出する。制御部１００は、当該時間差Ｔに基づいて第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２の位相のずれを検出する。制御部１００は、現像スリーブ４１２Ａの回転周期および当該位相のずれに基づいて、第１補正処理と同様に各主走査位置における補正波形Ｐ４の位相を変動させる。

第１補正処理を実行する際には、濃度ムラの変動波形の周期が不明であるので、ある程度長い期間である第１所定回転周期分の第１パッチ画像を形成する必要がある。

それに対し、第２補正処理を実行する際には、濃度ムラの変動波形の周期が判明している。つまり、現像スリーブ４１２Ａの傾斜に基づいた補正波形Ｐ４が既に決定されているので、第１変動波形Ｐ１と第２変動波形Ｐ２の位相のずれを検出するだけで良い。当該位相のずれは、現像スリーブ４１２Ａの傾斜が変わらない以上、濃度ムラの変動波形の周期も変わらないので、比較的短い期間である第２所定回転周期分の第２パッチ画像を形成するだけで十分に検出することができる。そのため、感光体ユニットを交換した際に、再度傾斜濃度ムラを補正するために用いるトナー量を、感光体ユニットの交換前と比較して少なくすることができる。

次に、以上のような制御部１００を備えた画像形成装置１における濃度ムラ補正の第１補正処理を実行するときの動作例について説明する。図１０は、画像形成装置１における濃度ムラ補正の第１補正処理を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。図１０における処理は、補正波形Ｐ４が記憶部７２に記憶されていない場合において、制御部１００が印刷ジョブの実行指示を受け付けたときに実行される。

まず、制御部１００は、第１パッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する（ステップＳ１０１）。制御部１００は、当該第１パッチ画像から濃度検出部８０により検出された第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２を検出する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部１００は、第１変動波形Ｐ１と第２変動波形Ｐ２の位相のずれを検出する（ステップＳ１０３）。次に、制御部１００は、第１変動波形Ｐ１と第２変動波形Ｐ２の位相を補正する（ステップＳ１０４）。制御部１００は、平均化して濃度ムラ波形Ｐ３を決定する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部１００は、濃度ムラ波形Ｐ３から補正波形Ｐ４を決定する（ステップＳ１０６）。制御部１００は、当該補正波形Ｐ４を記憶部７２に記憶する（ステップＳ１０７）。

次に、制御部１００は、主走査位置毎の補正波形Ｐ４の位相変動量を決定する（ステップＳ１０８）。次に、制御部１００は、主走査位置毎に当該位相変動量を記憶部７２に記憶する（ステップＳ１０９）。そして、制御部１００は、補正波形Ｐ４を適用、つまり、補正波形Ｐ４に基づいた補正値となるように画像形成条件を制御し（ステップＳ１１０）、本制御を終了する。

次に、画像形成装置１における濃度ムラ補正の第２補正処理を実行したときの動作例について説明する。図１１は、画像形成装置１における濃度ムラ補正の第２補正処理を実行したときの動作例の一例を示すフローチャートである。図１１における処理は、補正波形Ｐ４が記憶部７２に記憶されている場合、つまり、感光体ユニットが交換された後において、制御部１００が印刷ジョブの実行指示を受け付けたときに実行される。

まず、制御部１００は、第２パッチ画像を形成するように画像形成部４０を制御する（ステップＳ２０１）。制御部１００は、当該第２パッチ画像から第１変動波形Ｐ１および第２変動波形Ｐ２を検出する（ステップＳ２０２）。

次に、制御部１００は、第１変動波形Ｐ１と第２変動波形Ｐ２の位相のずれを算出する（ステップＳ２０３）。次に、制御部１００は、主走査位置毎の補正波形Ｐ４の位相変動量を決定する（ステップＳ２０４）。制御部１００は、主走査位置毎に当該位相変動量を記憶部７２に記憶する（ステップＳ２０５）。

そして、制御部１００は、補正波形Ｐ４を適用するように画像形成条件を制御し（ステップＳ２０６）、本制御を終了する。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態における画像形成装置１は、感光体ドラム４１３と、トナーを感光体ドラム４１３に供給する現像スリーブ４１２Ａとを有し、感光体ドラム４１３にトナーを付着させてパッチ画像を形成する画像形成部４０と、感光体ドラム４１３の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、感光体ドラム４１３に形成されたパッチ画像の副走査方向の濃度を検出する濃度検出部８０と、濃度検出部８０の検出結果に基づいて副走査方向に発生したパッチ画像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された第１補正量と複数の位置における濃度検出部８０の検出結果の違いとに基づいて主走査方向における複数の主走査位置についてパッチ画像の濃度ムラを補正するための補正量であって、第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う制御部１００と、を備える。

このように構成した本実施の形態によれば、主走査位置毎に、位相のずれた補正波形Ｐ４を適用することができるので、傾斜濃度ムラが発生しても、精度良く濃度ムラの補正をすることができる。

また、現像スリーブ４１２Ａの回転周期に基づいて補正波形Ｐ４を決定するので、現像スリーブ４１２Ａの回転振れに起因した濃度ムラが発生した場合に、当該濃度ムラに対して補正波形Ｐ４を合わせやすい。そのため、比較的出力画像に影響しやすい現像スリーブ４１２Ａの回転振れに起因した濃度ムラに対しても、精度良く補正することができる。

また、感光体ドラム４１３が交換されて、現像スリーブ４１２Ａと感光体ドラム４１３の位置関係が変わって、再度濃度ムラ補正をする必要がある場合、本実施の形態では、既に実行された第１補正処理で決定された補正波形Ｐ４を用いて第２補正処理を実行する。これにより、第１パッチ画像よりも副走査方向の長さが第２パッチ画像を形成するだけで濃度ムラの補正をすることが可能となるので、感光体ユニットを交換した際に、再度傾斜濃度ムラを補正するために用いるトナー量を少なくすることができる。

なお、上記実施の形態では、補正波形Ｐ４が２つの濃度検出部８０により検出した変動波形から算出されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば２つの濃度検出部８０のうち、１つの濃度検出部８０が検出した変動波形から算出されても良いし、３つ以上の濃度検出部８０が検出した変動波形から算出されても良い。

最後に、本実施の形態に係る画像形成装置１における評価実験について説明する。
本評価実験では、図３に示す画像形成装置１を用いて、傾斜濃度ムラが発生する条件において、傾斜濃度ムラを補正できるかについて確認した。

実験条件としては、現像スリーブ４１２Ａの外径を２５［ｍｍ］、プロセス線速を３２５［ｍｍ／ｓｅｃ］、感光体ユニットの寿命における印刷枚数を２０００００枚、感光体ドラム４１３の外径を６０［ｍｍ］、現像装置４１２の寿命における印刷枚数を２４０００００枚とした。

図６に示すように、パッチ画像としては、検出階調が７５［％］の第１画像Ｅ１および５０［％］の第２画像Ｅ２を、ＹＭＣＫの４色分、スクリーン数を３パターン形成したものであって、現像スリーブ４１２Ａの１０周期分に相当するものを用いた。なお、図６では、スクリーン数を１パターン形成したものを示している。

また、各パッチ画像は、１００［％］階調のときのトナー付着量が６［ｇ／ｍ^２］、長さが４８０［ｍｍ］、幅が２０［ｍｍ］である。なお、図６では、図面の見易さを考慮して、第１画像Ｅ１および第２画像Ｅ２の長さを幅に対して小さくして示している。

以上のような条件において、図６における主走査方向におけるＤ１位置、Ｄ２位置、Ｄ３位置、Ｄ４位置の４つの位置における副走査方向における濃度ムラの変動パターンを検出して第１補正処理を実行した場合を実施例１とし、Ｄ２位置のみで副走査方向における濃度ムラの変動パターンを検出して第１補正処理を実行した場合を比較例１とし、濃度ムラの補正を行わなかった場合を比較例２として、濃度ムラ補正判定を行った。

表１に、濃度ムラ補正判定の実験結果を示す。

表１では、濃度ムラを完全に補正できた場合を「○」とし、濃度ムラを補正できなかった場合を「×」とした。

表１の結果から、比較例１では、Ｄ２位置については、濃度ムラを補正できたが、他の３つの位置では、濃度ムラを補正できなかった。それに対し、実施例１の場合、全ての位置で濃度ムラを補正できたことを確認した。すなわち、濃度ムラの変動波形を検出する位置が多くなるほど、濃度ムラを補正しやすくなることが確認できた。

次に、現像装置４１２の寿命（２４０００００枚）までの補正で消費したトナー量について確認した。本実験では、感光体ユニットが２０００００枚の印刷枚数で寿命となるので、感光体ユニットを１１回交換して印刷処理を行う。

そして、実施例１および比較例１に加えて、Ｄ１位置、Ｄ２位置、Ｄ３位置、Ｄ４位置の４つの位置における副走査方向における濃度ムラの変動波形を検出して第１補正処理を実行した後、感光体ユニットの交換後は最初の第１補正処理において決定された補正波形を用いて第２補正処理を実行した場合を実施例２として濃度ムラの判定結果およびトナーの消費量について確認した。

比較例１では、パッチ画像を、Ｄ２位置以外の位置で形成しないように設定し、実施例１では、感光体ユニット交換前後に関わらず常時第１補正処理を実行するように設定する。

実施例２では、印刷枚数が２０００００枚までの場合、実施例２と同様の条件で第１補正処理を実行し、２０００００枚に達し、感光体ユニットを交換後、再度濃度ムラの補正を行う場合、第２補正処理を実行するように設定される。

実施例２の第２補正処理を実行する際のパッチ画像としては、各色における７５［％］階調の第１画像Ｅ１のみを、スクリーン数を１つ形成したものを測定パターンとした。このときの第１画像Ｅ１は、長さを４０［ｍｍ］、幅を２０［ｍｍ］に設定した。

また、第２補正処理を実行する際の主走査方向における検知位置は、Ｄ１位置、Ｄ２位置、Ｄ３位置、Ｄ４位置の何れか１つの位置で実行する。この場合、パッチ画像は、検知位置のみで形成するように設定する。

表２に、印刷枚数毎の濃度ムラの判定結果および現像装置４１２の寿命までの補正で消費したトナー量を示す。

表２では、濃度ムラを完全に補正できた場合を「○」とし、濃度ムラを補正できなかった場合を「×」とした。

表２の結果から、実施例１および実施例２において、印刷枚数が２４０００００枚に達するまで濃度ムラを補正できていることが確認できた。また、トナーの消費量が、比較例１の１０．３６８［ｇ］や実施例１の４１．４７２［ｇ］に対して、実施例２では、３．９６２［ｇ］まで削減できたことを確認した。すなわち、実施例２において、その他の実施例よりも大幅にトナー消費量を削減できることを確認できた。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

１ 画像形成装置
４０ 画像形成部
８０ 濃度検出部
１００ 制御部
４１２Ａ 現像スリーブ
４１３ 感光体ドラム
４１６ 周期検出部

Claims (6)

1. 像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度検出部の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う濃度ムラ補正部と、
   を備え、
   前記濃度ムラ補正部は、
   既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度検出部の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
   前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する、
   画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体の回転周期を検出する周期検出部を備え、
   前記濃度検出部は、前記主走査方向に並んで複数配置され、
   前記濃度ムラ補正部は、前記周期検出部により検出された回転周期および前記濃度検出部の検出結果に基づいて前記主走査方向における複数の前記濃度検出部が配置された各位置の補正量を検出し、各補正量に基づいて前記濃度検出部が配置されていない位置における補正量を算出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記濃度ムラ補正部は、前記周期検出部により検出された回転周期および複数の前記濃度検出部のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて前記第１補正量を算出する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記濃度ムラ補正部は、前記濃度検出部による検出結果における前記濃度ムラを打ち消すように前記第１補正量を算出する、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度検出部の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行う濃度ムラ補正部と、
   を備え、
   前記濃度ムラ補正部は、
   既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度検出部の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
   前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する、
   画像形成システム。
6. 像担持体と、トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体とを有し、前記像担持体に前記トナーを付着させてトナー像を形成する画像形成部とを備える画像形成装置の濃度ムラ補正方法であって、
   前記像担持体の回転方向である副走査方向と直交する主走査方向の複数の位置において、前記像担持体に形成された前記トナー像の前記副走査方向の濃度を検出し、
   前記濃度の検出結果に基づいて前記副走査方向に発生した前記トナー像の濃度ムラを補正するための第１補正量を算出し、当該算出された前記第１補正量と前記複数の位置における前記濃度の検出結果の違いとに基づいて前記主走査方向における複数の主走査位置について前記トナー像の濃度ムラを補正するための補正量であって、前記第１補正量とは位相が異なる第２補正量を算出する第１補正処理を行い、
   既に算出された前記第１補正量と、前記第１補正処理を行う際に用いる第１トナー像とは異なる第２トナー像における前記濃度の検出結果とに基づいて前記第２補正量を算出する第２補正処理を行い、
   前記第２トナー像の前記副走査方向の長さが、前記第１トナー像の前記副走査方向の長さよりも短くなるように前記画像形成部を制御する、
   濃度ムラ補正方法。

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