JP6380081B2 - 画像形成装置、画像形成システム及び濃度補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、画像形成システム及び画像形成装置における濃度補正方法に関し、特に、副走査方向の濃度変動を補正する技術に関する。

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）においては、画像データに基づく光が、一様に帯電した感光体（例えば感光ドラム）に対して照射（露光）されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に用紙に転写された後、定着部で加熱、加圧されることにより、用紙に画像が形成される。

画像形成装置は、感光体や現像剤担持体等の様々な回転体を有しており、これらの回転体の回転振れに起因して、画像の副走査方向に周期的に濃度ムラが発生することが知られている。例えば、感光体又は現像剤担持体の回転振れによって感光体と現像剤担持体との間隔（現像ギャップ）は周期的に変動するため、一定の現像バイアスを印加しても、電界強度が周期的に変動し、その結果、画像には、感光体又は現像剤担持体の回転周期と同じ周期で濃度ムラが生じる。

従来の画像形成装置では、例えば副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルに基づいて、周期的に発生する濃度ムラが相殺されるように感光体の回転位置（ホームポジションを基準とした位相）に応じた補正データが作成される。そして、この補正データによって露光エネルギー（露光時間又は露光出力）、帯電電圧、現像バイアス電圧、現像剤担持体（例えば現像ローラー）の回転数等の画像形成条件や入力画像データの濃度値（階調値）が補正される（例えば特許文献１、２）。

特開２０１４−１１６７１１号公報 特開２０１３−１９５５８６号公報

枚葉紙に画像を形成する場合、紙間を利用して副走査方向に長いパッチ画像を形成し、このパッチ画像の濃度を検出することにより、定期的に濃度プロファイルを取得することができる。したがって、濃度プロファイルが経時的に変化しても対応することができる。しかしながら、感光体や現像剤担持体の回転周期に相当する長さのパッチ画像を形成する必要があるため、生産性の低下を招いてしまう。

また、長尺紙に連続して画像を形成する場合、紙間がないので濃度プロファイルを定期的に取得することはできない。そのため、初期の濃度プロファイルに基づいて作成される補正データによって濃度補正が行われるが、経時的に濃度プロファイルが変化すると、適切に濃度補正が行われなくなる虞がある。

本発明の目的は、濃度プロファイルが経時的に変化する場合に対応でき、周期的な濃度変動を適切に補正することができる画像形成装置、画像形成システム及び画像形成装置における濃度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、用紙を搬送する用紙搬送部と、
感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部と、
副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理する濃度プロファイル管理部と、
前記濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、前記補正データにより濃度補正を行う濃度補正部と、
前記画像形成部によって像担持体に形成される画像の濃度を検出する画像濃度検出部と、
前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備え、
前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、この補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
前記濃度補正部は、補正後の濃度プロファイルに基づいて作成した補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする。

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、
用紙を搬送する用紙搬送部と、
感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部と、
副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理する濃度プロファイル管理部と、
前記濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、前記補正データにより濃度補正を行う濃度補正部と、
前記画像形成部によって像担持体に形成される画像の濃度を検出する画像濃度検出部と、
前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備え、
前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、この補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
前記濃度補正部は、補正後の濃度プロファイルに基づいて作成した補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする。

本発明に係る濃度補正方法は、用紙を搬送する用紙搬送部、及び感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部を備える画像形成装置における濃度補正方法であって、
副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理し、
前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、
前記補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、
検出された画像濃度に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
補正後の濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、
作成された補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする。

本発明によれば、濃度プロファイルが効率よく補正されるので、濃度プロファイルが経時的に変化する場合に対応でき、周期的な濃度変動を適切に補正することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 画像形成装置本体の全体構成を示す図である。 画像形成装置本体の制御系の主要部を示す図である。 濃度プロファイルの一例を示す図である。 濃度プロファイル補正処理の一例を示すフローチャートである。 補正用パッチ画像の配置の一例を示す図である。 最高濃度と最低濃度の検出結果に基づく補正後の濃度プロファイルを示す図である。 補正用パッチ画像の配置の他の一例を示す図である。 最高濃度と平均濃度の検出結果に基づく補正後の濃度プロファイルを示す図である。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１を示す図である。
図１に示す画像形成装置１は、給紙装置１Ａ、画像形成装置本体１Ｂ、及び巻取装置１Ｃを備える。画像形成装置１は、ロール紙に対して画像形成を行うものであるが、本発明は、ロール紙や連続用紙を含む長尺紙、すなわち、複数の画像を紙間がない用紙に連続して画像形成する場合に好適である。

給紙装置１Ａは、ロール給紙部９１及び給紙側バッファ部９４等を有し、画像形成装置本体１Ｂからの指示に従ってロール紙を給紙する。給紙側バッファ部９４では、例えば鉛直方向に移動可能なテンションローラー、ロール紙にエアを吹き付ける送風装置、又はロール紙を吸引する給気装置等によりロール紙の弛みが吸収され、ロール紙に適正な張力が付与される。

給紙装置１Ａから給紙されたロール紙は、通紙経路９３に沿って搬送される。画像形成装置本体１Ｂは、電子写真プロセス技術を利用して、給紙装置１Ａから給紙されたロール紙に画像を形成する。

巻取装置１Ｃは、ロール巻取部９２及び巻取側バッファ部９５を有し、画像形成装置本体１Ｂによって画像が形成されたロール紙を巻き取る。巻取側バッファ部９５は、給紙側バッファ部９４と同様の構成を有する。

図２は、画像形成装置本体１Ｂの全体構成を示す図である。図３は、画像形成装置本体１Ｂの制御系の主要部を示す図である。
図２、３に示す画像形成装置本体１Ｂ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。画像形成装置本体１Ｂには、ＣＭＹＫの４色に対応する感光ドラム２１３を中間転写ベルト２２１の走行方向（鉛直方向）に直列配置し、中間転写ベルト２２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。

すなわち、画像形成装置本体１Ｂは、感光ドラム２１３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２２１に一次転写し、中間転写ベルト２２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に二次転写することにより、画像を形成する。

図２、３に示すように、画像形成装置本体１Ｂは、操作表示部１２、画像処理部１３、画像形成部２０、用紙導入部１４、排紙部１５、主搬送部１６、及び制御部１７を備える。

制御部１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７３等を備える。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７２又は記憶部１８２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１７３に展開し、展開したプログラムと協働して、画像形成装置本体１Ｂの各ブロック、給紙装置１Ａ、及び巻取装置１Ｃの動作を集中制御する。

通信部１８１は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）、ＭＯＤＥＭ（MOdulator-DEModulator）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の各種インターフェースを有し、給紙装置１Ａ、巻取装置１Ｃ、又はその他の外部装置との情報通信を可能とする。

記憶部１８２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。記憶部１８２には、例えば各ブロックの動作を制御する際に参照されるルックアップテーブルが格納される。

制御部１７は、通信部１８１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１７は、例えば、外部の装置から送信されたページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）による画像データ（入力画像データ）を受信し、これに基づいて用紙に画像を形成させる。

また、制御部１７は、濃度プロファイル管理部１７Ａ、及び濃度補正部１７Ｂとして機能する。濃度プロファイル管理部１７Ａは、副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と回転体（例えば感光ドラム２１３、現像剤担持体２１２ａ）の回転位置とを対応付けて管理する。濃度補正部１７Ｂは、濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、この補正データにより画像濃度を制御する。濃度プロファイル及び補正データは、例えば記憶部１８２に格納される。また、濃度プロファイル管理部１７Ａは、濃度プロファイルが経時的に変化した場合に、これを補正する。濃度プロファイルの補正方法については、後述する。

操作表示部１２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１２１及び操作部１２２として機能する。表示部１２１は、制御部１７から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部１２２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１７に出力する。ユーザーは、操作表示部１２を操作して、原稿設定、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定、及び用紙設定などの画像形成に関する設定を行うことができる。

画像処理部１３は、入力画像データに対して、初期設定又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１３は、制御部１７の制御下で、階調補正データに基づいて階調補正を行う。また、画像処理部１３は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理を施す。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２０が制御される。

画像形成部２０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トナー像を形成するためのトナー像形成部２１、トナー像形成部２１により形成されたトナー像を用紙に転写する中間転写部２２、及び用紙に転写されたトナー像を定着する定着部２３等を備える。

トナー像形成部２１は、Ｙ成分用、Ｍ成分用、Ｃ成分用、Ｋ成分用の４つのトナー像形成部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋで構成される。トナー像形成部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、同様の構成を有するので、図示及び説明の便宜上、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、Ｋを添えて示すこととする。図２では、Ｙ成分用のトナー像形成部２１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他のトナー像形成部２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの構成要素についての符号は省略されている。

トナー像形成部２１は、露光装置２１１、現像装置２１２、感光ドラム２１３、帯電装置２１４、及びドラムクリーニング装置２１５等を備える。トナー像形成部２１は、一次転写後に感光ドラム２１３の表面に残留する残留電荷を除去するための除電装置を備えていてもよい。

感光ドラム２１３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。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置２１１による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

感光ドラム２１３には、基準位置を示すホームポジションマークが設けられ、感光ドラム２１３に近接してセンサーＳ１（図３参照、回転位置検出部）が配置される。センサーＳ１によってホームポジションマークが検出されてからの時間に基づいて、感光ドラム２１３の回転位置が特定される。

帯電装置２１４は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置２１４は、コロナ放電によって感光ドラム２１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置２１１は、例えば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が直線状に配列されたＬＥＤアレイ、個々のＬＥＤを駆動するためのＬＰＨ駆動部（ドライバーＩＣ）、及びＬＥＤアレイからの放射光を感光ドラム２１３上に結像させるレンズアレイ等を有するＬＥＤプリントヘッドで構成される。ＬＥＤアレイの１つのＬＥＤが、画像の１ドットに対応する。

露光装置２１１は、感光ドラム２１３に対して各色成分の画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光ドラム２１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム２１３の表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光ドラム２１３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２１２は、各色成分の現像剤（例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容する。現像装置２１２は、感光ドラム２１３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。具体的には、現像剤担持体２１２ａ（例えば現像ローラー）に現像バイアス電圧が印加され、感光ドラム２１３と現像剤担持体２１２ａとの間に電界が形成される。感光ドラム２１３と現像剤担持体２１２ａとの電位差によって、現像剤担持体２１２ａ上の帯電トナーが感光ドラム２１３の表面の露光部に移動し、付着する。

現像剤担持体２１２ａには、基準位置を示すホームポジションマークが設けられ、現像剤担持体２１２ａに近接してセンサーＳ２（図３参照、回転位置検出部）が配置される。センサーＳ２によってホームポジションマークが検出されてからの時間に基づいて、現像剤担持体２１２ａの回転位置が特定される。

ドラムクリーニング装置２１５は、感光ドラム２１３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、一次転写後に感光ドラム２１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写部２２は、中間転写ベルト２２１、一次転写ローラー２２２、複数の支持ローラー２２３、二次転写ローラー２２４、及びベルトクリーニング装置２２５等を備える。

中間転写ベルト２２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー２２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー２２３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２２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー２２２は、各色成分の感光ドラム２１３に対向して、中間転写ベルト２２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト２２１を挟んで、一次転写ローラー２２２が感光ドラム２１３に圧接されることにより、感光ドラム２１３から中間転写ベルト２２１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（以下「一次転写部」と称する）。

二次転写ローラー２２４は、複数の支持ローラー２２３のうちの一つに対向して、中間転写ベルト２２１の外周面側に配置される。複数の支持ローラー２２３のうち中間転写ベルト２２１に対向して配置される支持ローラー２２３はバックアップローラーと呼ばれる。中間転写ベルト２２１を挟んで、二次転写ローラー２２４がバックアップローラーに圧接されることにより、中間転写ベルト２２１から用紙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（以下「二次転写部」と称する）。なお、二次転写ローラー２２４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）を採用してもよい。

一次転写部において、感光ドラム２１３上のトナー像が中間転写ベルト２２１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２２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト２２１の裏面側（一次転写ローラー２２２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２２１に静電的に転写される。

その後、用紙が二次転写部を通過する際、中間転写ベルト２２１上のトナー像が用紙に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー２２４に二次転写バイアスを印加し、用紙の裏面側（二次転写ローラー２２４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、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部２３に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置２２５は、中間転写ベルト２２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト２２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。ベルトクリーニング装置２２５は、現像装置２１２内の劣化トナーを強制的に排出するトナーリフレッシュ動作においても利用される。

また、一次転写部よりもベルト走行方向下流側で、二次転写部よりもベルト走行方向上流側の領域には、中間転写ベルト２２１上に形成されたトナー像の濃度を検出する画像濃度検出部２２６が配置される。画像濃度検出部２２６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：Photodiode）などの受光素子を備え、トナー像の反射強度を検出する反射型の光センサーで構成される。画像濃度検出部２２６は、濃度プロファイルを作成する際、及び濃度プロファイルを補正する際に用いられる。なお、画像濃度検出部２２６はライン型センサーでも構わない。また、画像濃度検出部２２６は、定着部２３の用紙搬送下流側に配置され、定着後の画像濃度を検知するようにしてもよい。

定着部２３は、用紙の定着面（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２３１、用紙の裏面（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２３２、定着面側部材を加熱する加熱源２３３、定着面側部材の近傍の温度（定着温度）を検出する定着温度検出部２３４、及び裏面側支持部材を定着面側部材に対して圧接する圧接離間部（図示略）等を備える。

例えば、上側定着部２３１がローラー加熱方式である場合は定着ローラーが定着面側部材となり、ベルト加熱方式である場合は定着ベルトが定着面側部材となる。また例えば、下側定着部２３２がローラー加圧方式である場合は加圧ローラーが裏面側支持部材となり、ベルト加圧方式である場合は加圧ベルトが裏面側支持部材となる。図２は、上側定着部２３１がローラー加熱方式で構成され、下側定着部２３２がローラー加圧方式で構成される場合について示している。

上側定着部２３１は、定着面側部材を回転させるための上側定着部用駆動部（図示略）を有する。制御部１７によって上側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、定着面側部材は所定の速度で回転（走行）する。下側定着部２３２は、裏面側支持部材を回転させるための下側定着部用駆動部（図示略）を有する。制御部１７によって下側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、裏面側支持部材は所定の速度で回転（走行）する。なお、定着面側部材が裏面側支持部材の回転に従動する場合は、上側定着部用駆動部は必要ない。

加熱源２３３は、定着面側部材の内部又は近傍に配置される。制御部１７は、定着面側部材に近接して配置される定着温度検出部２３４の検出結果に基づいて、定着温度が定着制御温度となるように加熱源２３３の出力を制御する。制御部１７によって加熱源２３３の出力が制御されることにより、定着面側部材が加熱され、定着制御温度（例えば定着目標温度、アイドリング温度）で保持される。

圧接離間部（図示略）は、裏面側支持部材を定着面側部材に向けて押圧する。圧接離間部は、例えば裏面側支持部材を支持する軸の両端部に当接し、軸の両端をそれぞれ独立して押圧する。これにより、定着ニップにおける軸方向のニップ圧のバランスを調整することができる。制御部１７によって圧接離間部（図示略）の動作が制御され、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、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。

トナー像が二次転写され、通紙経路に沿って搬送されてきた用紙は、定着部２３を通過する際に加熱、加圧される。これにより、用紙にトナー像が定着する。

用紙導入部１４は、例えば用紙導入ローラー部１４１等を有し、給紙装置１Ａから給紙されたロール紙を主搬送部１６に送り込む。
排紙部１５は、例えば排紙ローラー部１５１等を有し、主搬送部１６から送出されたロール紙を巻取装置１Ｃに送り込む。

主搬送部１６は、用紙を挟持して搬送する用紙搬送要素として、二次転写部の用紙搬送方向上流側に配置される進入ローラー部１６１を含む複数の搬送ローラー部を有する。主搬送部１６は、用紙導入部１４から導入されたロール紙を搬送して画像形成部２０（二次転写部、定着部２３）に通紙するとともに、画像形成部２０（定着部２３）から送出された用紙を排紙部１５に向けて搬送する。

ロール紙に画像形成が行われる場合、給紙装置１Ａから給紙されたロール紙が用紙導入部１４を介して導入される。導入されたロール紙は、主搬送部１６によって画像形成部２０に搬送される。ロール紙が二次転写部を通過する際、中間転写ベルト２２１上のトナー像がロール紙に一括して二次転写され、定着部２３において定着処理が施される。画像が形成されたロール紙は、排紙部１５から機外に排紙され、巻取装置１Ｃのロール巻取部９２に巻き取られる。このように、用紙導入部１４、排紙部１５、及び主搬送部１６によって、画像形成装置本体１Ｂの用紙搬送部が構成される。

画像形成装置１においては、感光ドラム２１３や現像剤担持体２１２ａ等の回転体の回転振れにより、副走査方向に周期的に濃度ムラが発生する。濃度ムラは、階調ごとに異なり、また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色ごとにも異なる。ここでは、Ｋ成分用の現像剤担持体２１２ａの回転振れに起因して濃度ムラが発生する場合について説明するが、その他の回転体（例えばＹ、Ｍ、Ｃ成分用の現像剤担持体２１２ａ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ成分用の感光ドラム２１３）の回転振れに起因して濃度ムラが発生する場合についても同様のことがいえる。

図４は、濃度プロファイルの一例を示す図である。図４に示す濃度プロファイルは、現像剤担持体２１２ａの回転振れに起因する副走査方向の濃度変動を示す。この濃度プロファイルは、予め現像剤担持体２１２ａの周期長（現像剤担持体２１２ａの回転周期に相当する長さ）以上の長さで、中間転写ベルト２２１に濃度補正用のパッチ画像（中間調濃度のハーフ画像）を形成し、このパッチ画像の濃度を画像濃度検出部２２６で検出することにより、作成される。作成された濃度プロファイルは、当該濃度プロファイルの位相と現像剤担持体２１２ａの回転位置とを対応付けて、記憶部１８に格納される（濃度プロファイル管理部１７Ａ）。濃度プロファイルは、回転体（例えばそれぞれの色成分用の現像剤担持体２１２ａ、感光ドラム２１３）ごとに作成される。

図４に示すように、濃度プロファイルは、サインカーブ（Ｙ＝Ａｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂ）で近似できる。ここで、Ａは振幅、（θ＋α）は濃度プロファイルの位相、Ｂは平均濃度である。図４に示すように、位相が０°、１８０°のときが平均濃度、９０°のときが最高濃度、２７０°のときが最低濃度となる。すなわち、現像剤担持体２１２ａの回転位置が、最高濃度及び最低濃度となる位相（９０°、２７０°）に対応する状態となっているときに形成された画像が、濃度ムラとして現れる。

この濃度プロファイルに基づいて、周期的に発生する濃度ムラが相殺されるように、濃度プロファイルの位相（現像剤担持体２１２ａの回転位置）に応じた補正データが作成され、記憶部１８２に格納される。この補正データに基づいて、濃度補正が行われる（濃度補正部１７Ｂ）。

例えば、補正データによって、入力画像データの階調値（入力画像値）が補正され、補正後の入力画像データに基づいて、画像形成が行われる。なお、補正データによって、露光装置２１１における露光エネルギー（露光時間又は露光出力）、帯電装置２１４における帯電電圧、現像装置２１２における現像バイアス電圧、現像剤担持体２１２ａ（例えば現像ローラー）の回転数等の画像形成条件が補正されてもよい。

画像形成装置１において、初期の濃度プロファイルは予め作成されるが、経時的に変化する虞がある。本実施の形態では、以下に示す手法により、経時的に変化する濃度プロファイルを効率よく補正する。

図５は、濃度プロファイル補正処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置１が印刷ジョブを受信することに伴い、ＣＰＵ１７１がＲＯＭ１７２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

ステップＳ１０１において、制御部１７は、予め作成された濃度プロファイルを取得する。前回の濃度プロファイル補正処理によって濃度プロファイルが補正された場合は、最新の濃度プロファイルが取得される。

ステップＳ１０２において、制御部１７は、印刷ジョブに含まれる入力画像データを取得する。入力画像データには、ロール紙におけるラベル画像の配置パターンも含まれる。

ステップＳ１０３において、制御部１７は、取得された濃度プロファイルと入力画像データに基づいて、濃度プロファイル補正用のパッチ画像の配置を決定する。具体的には、現像剤担持体２１２ａの回転位置が濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、中間転写ベルト２２１への書込み位置が非画像領域である場合に、この領域に補正用パッチ画像を形成させる。ここでは、特定位相が９０°（最高濃度に対応）及び２７０°（最低濃度に対応）である場合について説明する。

なお、補正用パッチ画像は、副走査方向の濃度変動を把握するために形成される画像であるため、主走査方向の位置は同じである必要がある。ここでは、主走査方向中央に補正用パッチ画像が形成されるものとする。また、補正用パッチ画像の副走査方向の長さは、所望の位相が中心になるように、±４５°以下の位相範囲に相当する長さとされる。

ここで、補正用パッチ画像の形成間隔は、所定時間以上とならないようにする。言い換えると、補正用パッチ画像の書込み位置が非画像領域となる状態が所定時間内（例えば１分ごと）に現れるようにする。これにより、現在の濃度プロファイルの正確性を短時間で適切に判断することができ、必要に応じて補正することができる。ロール紙にラベル画像を形成する場合は、例えばラベル画像の間隔（余白）を調整することにより、補正用パッチ画像の形成間隔を調整することができる。

図６は、補正用パッチ画像の配置の一例を示す図である。図６に示すように、ラベル画像Ｌが所定のパターンで配置される場合、ラベル画像Ｌが形成されない余白が、非画像領域となる。図６に示すように、現像剤担持体２１２ａの回転位置が濃度プロファイルにおける９０°及び２７０°の位相に対応する場合であって、このときの書込み位置がラベル画像Ｌと重ならない場合、すなわち非画像領域となる場合に、パッチ画像Ｐが形成される。

ステップＳ１０４において、制御部１７は、印刷ジョブで指示された画像形成処理を実行する一方で、ステップＳ１０３で決定された位置に補正用パッチ画像を形成させる。この補正用パッチ画像は、初期の濃度プロファイルを作成する場合に用いられるパッチ画像と同じ濃度であり、補正データによる濃度補正が行われない状態で形成される。

ステップＳ１０５において、制御部１７は、画像濃度検出部２２６によって検出された補正用パッチ画像の濃度を取得する。濃度プロファイルが変化していない場合、元の濃度プロファイルから読み取られる濃度値と検出濃度の差は小さくなり、濃度プロファイルが変化している場合、元の濃度プロファイルから読み取られる濃度値と検出濃度の差は大きくなる。

ステップＳ１０６において、制御部１７は、元の濃度プロファイルから読み取られる濃度値と検出濃度とを比較し、濃度変化が所定値（例えば濃度差が５％）よりも大きいか否かを判定する。濃度変化が所定値よりも大きい場合、ステップＳ１０７の処理に移行する。濃度変化が所定値以下の場合、元の濃度プロファイルが保持され、ステップＳ１０９の処理に移行する。

ここで、検出濃度には、同位相に対応する位置に形成された補正用パッチ画像についての検出濃度のうち、直近の所定数の平均値を用いるのが好ましい。また、直近の所定数の加重平均値（検出タイミングが新しい程、重み付けを大きくする）を用いるようにしてもよい。これにより、不規則な濃度変動が排除されるので、濃度プロファイルの補正の要否を適切に判断できる。

ステップＳ１０７において、制御部１７は、ステップＳ１０６での比較結果に基づいて、元の濃度プロファイルを補正する。具体的には、濃度プロファイルの９０°の位相に対応する検出濃度（最高濃度）と、２７０°の位相に対応する検出濃度（最低濃度）に基づいて、濃度プロファイルの振幅（（最高濃度−最低濃度）／２）、及び平均濃度（振動中心、（最高濃度＋最低濃度）／２）が算出される。算出された振幅Ａ及び平均濃度Ｂによって、補正後の濃度プロファイルが特定される。このとき、濃度プロファイルの周期は保持される。最高濃度と最低濃度の検出結果に基づいて補正された後の濃度プロファイルＹ１（振幅：Ａ１、平均濃度：Ｂ１）を図７に示す。

ステップＳ１０８において、制御部１７は、補正後の濃度プロファイルに基づいて、濃度ムラが相殺されるように補正データを作成する。その後の画像形成処理においては、ステップＳ１０８で作成された補正データによって濃度補正が行われる。補正データは、濃度プロファイルの経時的な変化が反映されたものとなるので、適切な濃度補正が行われる。したがって、良好な画像品質が確保される。なお、濃度プロファイルの補正が行われない場合（ステップＳ１０６で“ＮＯ”）は、現在の補正データによって濃度補正が行われる。

ステップＳ１０９において、制御部１７は、印刷ジョブで指示された画像形成処理が終了したか否かを判定する。画像形成処理が終了した場合は、濃度プロファイル補正処理は終了となる。画像形成処理が終了していない場合は、ステップＳ１０４の処理に移行する。

このように、画像形成装置１は、用紙を搬送する用紙搬送部（用紙導入部１４、排紙部１５、主搬送部１６）と、感光ドラム２１３（感光体）及び現像剤担持体２１２ａを含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部２０と、副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理する濃度プロファイル管理部１７Ａと、濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、この補正データにより濃度補正を行う濃度補正部１７Ｂと、画像形成部２０によって中間転写ベルト２２１（像担持体）に形成される画像の濃度を検出する画像濃度検出部２２６と、回転体の回転位置を検出する回転位置検出部（図示略）と、を備える。濃度プロファイル管理部１７Ａは、回転体（例えば現像剤担持体２１２ａ）の回転位置が濃度プロファイルにおける特定位相（例えば９０°及び２７０°）に対応し、かつ、このときの中間転写ベルト２２１への書込み位置が非画像領域となる場合に、中間転写ベルト２２１に補正用パッチ画像を形成させ、この補正用パッチ画像についての画像濃度検出部２２６の検出結果に基づいて、濃度プロファイルを補正する。濃度補正部１７Ｂは、補正後の濃度プロファイルに基づいて作成した補正データにより濃度補正を行う。

画像形成装置１によれば、濃度プロファイルが効率よく補正されるので、濃度プロファイルが経時的に変化する場合に対応でき、周期的な濃度変動を適切に補正することができる。また、回転体（例えば現像剤担持体２１２ａ）の回転位置が濃度プロファイルにおける特定位相（例えば９０°及び２７０°）に対応する場合にだけ補正用パッチ画像が形成されるので、少量のトナー消費によって適切な濃度プロファイルを維持することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、濃度プロファイル補正処理において、少なくとも９０°（最高濃度に対応）及び２７０°（最低濃度に対応）の何れか一方と、０°又は１８０°のいずれか一方を特定位相とするようにしてもよい。０°、９０°、１８０°を特定位相とする場合、図８に示すようにパッチ画像が配置される。

この場合、濃度プロファイルの９０°の位相に対応する検出濃度（最高濃度）と、０°、１８０°の位相に対応する検出濃度（平均濃度）に基づいて、濃度プロファイルの振幅（最高濃度−平均濃度）が算出される。算出された振幅Ａ及び検出された平均濃度Ｂによって、補正後の濃度プロファイルが特定される。このとき、濃度プロファイルの周期は保持される。最高濃度と平均濃度の検出結果に基づいて補正された後の濃度プロファイルＹ２（振幅：Ａ２、平均濃度：Ｂ２）を図９に示す。

また例えば、図５のステップＳ１０６において、元の濃度プロファイルから読み取られる濃度値と検出濃度とを比較した結果、濃度変化が著しく大きい場合（例えば最大濃度又は最低濃度の何れか一方についての濃度差が１０％以上）、現像θ（現像剤担持体２１２ａの回転速度／感光ドラム２１３の回転速度）が変動して、濃度プロファイルの周期が変化している虞がある。したがって、濃度プロファイルを改めて作成し直すのが好ましい。例えば、画像形成中に断続的に出現する非画像領域に濃度プロファイル作成用のパッチ画像を形成し、これらの検出結果を結合させることにより、画像形成処理を継続したまま、濃度プロファイルを作成し直すこともできる。

さらには、図５のステップＳ１０６において、元の濃度プロファイルから読み取られる濃度値と検出濃度とを比較した結果、濃度変化が著しく小さく、有意差が認められない場合（例えば最大濃度及び最低濃度についての濃度差がいずれも３％以下）、補正用パッチ画像の形成間隔を長くしてもよい。例えば、濃度変化が著しく小さいと判断されるごとに、１回分の補正用パッチ画像の形成をスキップする。連続して濃度変化が小さい場合には、補正用パッチ画像の形成間隔は徐々に長くなる。これにより、より少量のトナー消費によって適切な濃度プロファイルを維持することができる。また、濃度変化に有意差が認められる場合には、補正用パッチ画像の形成間隔をリセットすればよい。

実施の形態では、補正用パッチ画像として、ハーフ画像（中間調）を採用しているが、階調ごとの濃度ムラの違いに対応すべく、パッチ画像にグラデーションパターンを採用してもよい。

実施の形態では、ロール紙に画像形成を行う場合について説明したが、本発明は、枚葉紙に画像形成を行う場合にも適用できる。この場合、先行する枚葉紙と後続の枚葉紙との紙間に対応する領域が非画像領域となる。

また、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、後処理装置や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。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１Ａ 給紙装置（給紙部）
１Ｂ 画像形成装置本体
１Ｃ 巻取装置（巻取部）
１２ 操作表示部
１３ 画像処理部
１４ 用紙導入部（用紙搬送部）
１５ 排紙部（用紙搬送部）
１６ 主搬送部（用紙搬送部）
１７ 制御部
１７Ａ 濃度プロファイル管理部
１７Ｂ 濃度補正部
２０ 画像形成部
２１ トナー像形成部
２２ 中間転写部
２２１ 中間転写ベルト（像担持体）
２２６ 画像濃度検出部
２３ 定着部
Ｓ１、Ｓ２ センサー（回転位置検出部）

Claims (14)

1. 用紙を搬送する用紙搬送部と、
   感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部と、
   副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理する濃度プロファイル管理部と、
   前記濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、前記補正データにより濃度補正を行う濃度補正部と、
   前記画像形成部によって像担持体に形成される画像の濃度を検出する画像濃度検出部と、
   前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備え、
   前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、この補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
   前記濃度補正部は、補正後の濃度プロファイルに基づいて作成した補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記濃度プロファイルが
   Ｙ＝Ａｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂ
   Ａ：濃度変動幅
   θ＋α：位相
   Ｂ：平均濃度
   で近似される場合に、
   前記濃度プロファイル管理部は、少なくともθ＋α＝９０°及び２７０°を前記特定位相とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記濃度プロファイルが
   Ｙ＝Ａｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂ
   Ａ：濃度変動幅
   θ＋α：位相
   Ｂ：平均濃度
   で近似される場合に、
   前記濃度プロファイル管理部は、少なくともθ＋α＝９０°及び２７０°の何れか一方と、θ＋α＝０°及び１８０°の何れか一方を前記特定位相とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記濃度プロファイル管理部は、同位相に対応する位置に形成された前記補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果と、元の濃度プロファイルにおける濃度値とを比較して、当該比較結果に基づいて、前記濃度プロファイルを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記濃度プロファイル管理部は、同位相に対応する位置に形成された前記補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、直近の所定数の平均値を算出して、元の濃度プロファイルにおける濃度値と比較することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記濃度プロファイル管理部は、同位相に対応する位置に形成された前記補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、直近の所定数の加重平均値を算出して、元の濃度プロファイルにおける濃度値と比較することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記濃度プロファイル管理部は、前記比較結果に基づいて、前記濃度プロファイルを改めて作成することを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記濃度プロファイル管理部は、前記比較結果に基づいて、前記補正用パッチ画像を形成する間隔を変更することを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体ごとに前記濃度プロファイルを管理することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記用紙搬送部は、長尺紙を搬送可能であり、
    前記濃度プロファイル管理部は、前記長尺紙に連続して周期的に形成されるラベル画像間の余白に、前記補正用パッチ画像を形成させることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、像担持体への書込み位置が非画像領域となる状態が所定時間内に現れるように、前記ラベル画像の間隔を調整することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記用紙搬送部にロール紙を給紙する給紙部と、
    前記用紙搬送部から送出されたロール紙を巻き取る巻取部と、を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像形成装置
13. 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、
    用紙を搬送する用紙搬送部と、
    感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部と、
    副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理する濃度プロファイル管理部と、
    前記濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、前記補正データにより濃度補正を行う濃度補正部と、
    前記画像形成部によって像担持体に形成される画像の濃度を検出する画像濃度検出部と、
    前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備え、
    前記濃度プロファイル管理部は、前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、この補正用パッチ画像についての前記画像濃度検出部の検出結果に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
    前記濃度補正部は、補正後の濃度プロファイルに基づいて作成した補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする画像形成システム。
14. 用紙を搬送する用紙搬送部、及び感光体及び現像剤担持体を含む回転体を有し、用紙に画像を形成する画像形成部を備える画像形成装置における濃度補正方法であって、
    副走査方向の濃度変動を示す濃度プロファイルを、当該濃度プロファイルの位相と前記回転体の回転位置とを対応付けて管理し、
    前記回転体の回転位置が前記濃度プロファイルにおける特定位相に対応し、かつ、このときの像担持体への書込み位置が非画像領域となる場合に、前記像担持体に補正用パッチ画像を形成させ、
    前記補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、
    検出された画像濃度に基づいて、前記濃度プロファイルを補正し、
    補正後の濃度プロファイルに基づいて補正データを作成し、
    作成された補正データにより濃度補正を行うことを特徴とする濃度補正方法。

Images