JP2006047349A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラにまつわる周期ムラの影響を受けず、常に正確な濃度制御をおこなうことができる画像形成装置の提供を目的とする。
【解決手段】１）第１のパッチパターン群を形成した後、その回転周期の１／２周期タイミングをずらして同じ条件で第２のパッチパターン群を形成する。そして、測定した第１、第２のパッチパターン群の測定値を平均すると濃度ムラを除去した測定値を得ることができる。２）濃検センサとレジ検センサを兼ねている場合は二つのセンサが使えるので両端にタイミングをずらしたパッチパターン群（Ｄｈａｌｆ用）を形成すれば従来と測定時間があまり変わらずに濃度制御を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置の特に画像濃度制御に関する。

図１４に従来の画像形成装置の一例を示す。同図において、画像形成装置は、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）等からなる光導電体を塗布して構成された感光ドラム１を配し、この感光ドラム１は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に駆動されローラ帯電器２により所定の電位に均一に帯電される。

装置本体内の上方には、レーザーダイオード３１、高速モーター３２によって回転駆動される多面鏡３３、レンズ３４、及び折り返しミラー３５から構成されるスキャナユニット３が配置される。

レーザードライバ３７に画像信号が入力されると、レーザードライバ３７はレーザーダイオード３１を発光させる。そして、この光は光路３６を通り、画像信号に対応した光情報が感光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成される。更に感光ドラム１が矢印方向に進むと、この潜像は現像装置４の現像ローラ４０によって現像されトナー可視像となる。現像されたトナー可視像は所定のバイアスが印加された転写ローラ６により転写紙Ｐ上に転写される。転写紙Ｐは搬送手段により定着装置１４に搬送され、トナー可視像は定着装置１４によって溶融固着され永久像とされる。

一方、感光ドラム１上に残留したトナーはファーブラシ、ブレード手段等のクリーニング装置８によって清掃される。

ところで、常に高品位の画像を出力するためには、入力された画像信号と出力画像の濃度との関係すなわち階調特性が常に所定のものになっていなければならない。そのため通常、現像バイアス制御と階調制御の二つの制御からなる画像濃度制御と呼ばれる制御を行って常に安定した階調特性が得られるようにしている。まず、現像バイアス制御では感光ドラム上に異なる複数の現像バイアスによって試験的にトナー像（パッチ）を形成し、それらの濃度（あるいは、トナー乗り量）を光学センサ等で測定することにより、最適な濃度（あるいは、トナー乗り量）になる現像バイアスを求める。次に行われる階調制御では感光ドラム上に複数の異なる画像データのパッチを形成し、それらの濃度を光学センサ等で測定することで画像形成装置のデフォルトの階調特性を求め、これを基に階調特性が直線関係等の所定の関係になるように画像形成装置に入力される画像信号とレーザードライバに送られる画像信号との対応関係を調整するルックアップテーブル（ＬＵＴ）と呼ばれるデータ変換テーブルを変更する。

以上のような画像濃度制御を行うことで階調の安定した高品位の画像を常に得ることができる。
特開平０５−２９６９２８号公報

ところが、現像ローラを完全な円筒作ることは難しく偏心することがある。そして偏心の度合いが大きい場合に、画像に周期的な濃度ムラを生ずることがある。濃度ムラが発生すると画像濃度制御時に作成するパッチも均一にならずにムラになってしまう。パッチの濃度は通常パッチ内を複数点測定した平均値を用いるので濃度ムラがあると実際とは異なる濃度になってしまい誤った制御を行ってしまう。パッチ内の１点のみを測定する場合はさらに濃度ムラの影響を受け易い。そこで現像ローラ１周分に相当する長さのパッチを作成してそれを測定して平均すれば周期的な濃度ムラの影響を受けにくくなるが多量のトナーを消費したり、画像濃度制御に非常に時間を費やすことになってしまう。

また、濃度ムラの影響で画像濃度制御に失敗すると画像形成装置が出力する画像の階調特性が大きく変動することがあるため著しく画像品位を低下させてしまう。

本出願に係る発明の目的は、以上のような状況に鑑み、周期的な濃度ムラが発生するような場合においても正確な画像濃度制御を行い常に適切な画像を得ることができる画像形成装置を提供しようとするものである。

上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、感光体上に形成された静電潜像を、表面に現像剤を担持して前記感光体に対向する現像位置に搬送する現像ローラによってトナー可視像化する現像手段と、前記感光体上に画像形成条件制御用の試験トナー像を形成する形成手段と、そのトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、その濃度検知手段の検知結果に応じて画像の濃度を制御する制御手段とを具備した画像形成装置において、
同一の画像形成条件によって形成した画像形成条件制御用の試験トナー像を少なくとも一ポイント以上測定する濃度検知行程を所定の時間間隔を空けて複数行程行い、それらの測定値を演算処理することにより試験トナー像の濃度を算出することを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記所定の時間間隔は第一の濃度検知行程の開始と第二の濃度検知行程の開始との間が現像ローラが（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転する時間に相当することを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記演算処理は、前記各濃度検知工程において同一の測定ポイントで測定された測定値同士をまず平均し、測定ポイントが単一の場合はその平均を濃度とし、測定ポイントが複数ある場合はその平均の中の一部またはすべてをさらに平均することにより濃度とすることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記複数回の濃度検知行程は単一の試験トナー像に対して行うことを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記複数回の濃度検知行程はそれぞれの検知行程に対して試験トナー像がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成条件制御は現像条件制御であることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成条件制御は中間調制御であることを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は複数色の現像装置を具備したカラー画像形成装置であることを特徴とする。

請求項９にかかる発明は、感光体上に形成された静電潜像を、表面に現像剤を担持して前記像担持体に対向する現像位置に搬送する現像ローラによってトナー可視像化する画像形成部を複数具備し、前記トナー可視像を被転写体に転写する工程を複数色のトナー像について繰り返して前記被転写体上に複数色のトナー像を重ね合わせる手段と、前記被転写体上に濃度制御用の複数色の試験トナー像を形成する形成手段と、そのトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、その検知結果に応じて各色の画像の濃度を制御する制御手段とを具備した画像形成装置において、同一の画像形成条件によって形成した画像形成条件制御用の試験トナー像を少なくとも一ポイント以上測定する濃度検知行程を所定の時間間隔を空けて複数行程行い、それらの測定値を演算処理することにより試験トナー像の濃度を算出することを各色に対して行うことを特徴とする。

請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記所定の時間間隔は第一の濃度検知行程の開始と第二の濃度検知行程の開始との間が現像ローラが（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転する時間に相当することを特徴とする。

請求項１１にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記演算処理は、前記各濃度検知工程において同一の測定ポイントで測定された測定値同士をまず平均し、前記各濃度検知工程における測定ポイントが単一の場合はその平均を濃度とし、前記各濃度検知工程における測定ポイントが複数ある場合はその平均の中の一部またはすべてをさらに平均することにより濃度とすることを特徴とする。

請求項１２にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記複数回の濃度検知行程は単一の試験トナー像に対して行うことを特徴とする。

請求項１３にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記複数回の濃度検知行程はそれぞれの検知行程に対して試験トナー像がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項１４にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記画像形成条件制御は現像条件制御であることを特徴とする。

請求項１５にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記画像形成条件制御は中間調制御であることを特徴とする。

請求項１６にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記被転写体は、転写材を担持搬送する転写材担持体であることを特徴とする。

請求項１７にかかる発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記被転写体は、中間転写体であることを特徴とする。

本発明によれば、現像ローラに周期的な濃度ムラが発生するような場合においても正確な画像濃度制御を行い常に適切な画像を得ることができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１を図１〜図７により詳細に説明する。なお、図１２と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。

図１における２３は感光ドラム１上に作成されたパッチＴの濃度を測定する光学濃度センサで、図２に示すようにＬＥＤなどの発光素子２３１、フォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子２３２、及びホルダー２３３から構成されている。

また、２４は画像形成装置の制御部で、ＣＰＵ２５を備え、レーザードライバ３７、光学濃度センサ２３のほか、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、テストパターン発生手段２８、高圧制御手段２９などが接続されている。このうち、ＲＯＭ２６は、読み出し専用のメモリであり、ＣＰＵ２５が画像形成装置を制御するためのプログラムや各種データが書き込まれている。ＲＡＭ２７は読み書き可能なメモリであり、階調補正手段であるＬＵＴ２７１が確保されたり、ＲＯＭ２６内に格納されているデータの展開や画像濃度制御等のための作業領域になる。テストパターン発生手段２８は画像濃度制御のためのパッチの画像データを発生させる。本実施の形態では、画像信号は８ビット、００Ｈ〜ＦＦＨ（Ｈは１６進表示を意味する）の２５６レベルの画像データを発生可能である。また、高圧制御手段２９はＣＰＵ２５からの指示で所定の高圧を発生させることが可能である。なお、テストパターン発生手段２８やＬＵＴ２７１はホストコンピュータから送られてきたデータを所定の画像データに展開するコントローラ部（不図示）やホストコンピュータ内に設けられることもある。

まず、画像形成装置本体の電源投入、又は電源投入時からの経過時間、印字枚数（画像形成枚数）、ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ２５が検出すると、ＣＰＵ２５は画像濃度制御をスタートさせ、最初にＲＯＭ２６から各種バイアス設定及び現像バイアス制御の制御目標濃度を読み出しＲＡＭ２７に書き込む。そして、パッチの画像形成時にはここから適切なバイアス設定値を読み出して高圧制御手段２９に送って所定の高圧を発生させる。この後、ＣＰＵ２５は画像形成装置本体の初期動作を開始するとともに、ローラ帯電器２に所定の帯電バイアスを印加して感光ドラム１を所定の電位に均一に帯電する。次にＣＰＵ２５はテストパターン発生手段２８から発生させたパッチの画像（データは例えば７０ｈ）をレーザードライバ３７に送って露光を行う。そして、感光ドラム１上には図３に示すように感光ドラムの回転方向に沿ってＰ_１〜Ｐ_５の５個のパッチの潜像が形成される。感光ドラム１上に形成されたパッチの潜像は現像装置４の現像ローラ４０によって、パッチＰ_１はＶ_１、パッチＰ_２はＶ_２、パッチＰ_３はＶ_３、パッチＰ_４はＶ_４、パッチＰ_５はＶ_５の現像バイアスでそれぞれ現像されるようにＣＰＵ２５は高圧制御手段２９を設定する。パッチＰ_１〜Ｐ_５は連続していても構わないが、パッチ毎に現像バイアスを切り替えるため現像バイアスが切り替わってから電位が安定するのに必要な時間分（ここでは１００ｍｓ）は濃度が安定しない。そのためトナーの消費を抑えるためにも間隔を空けるのが望ましい。そこで、本実施の形態の画像形成装置のプロセススピードは１００ｍｍ／ｓのため各パッチの間隔は１０ｍｍとしている。

感光ドラム１上に形成されたパッチＰ_１〜Ｐ_５は光学濃度センサ２３によって測定される。測定は光学濃度センサの測定スポットが完全にパッチの中に入ってから行うのが好ましいので、測定スポットがパッチＰ_１の先端から２ｍｍ程度入った所から開始され、１回あたり７ｍｓ要する測定を８ポイント行い測定値Ｄ_{１−１−１}〜Ｄ_{１−１−８}を得る。以上が測定１行程分である。Ｄ_{１−１−１}添え字は、最初の１がパッチＰ_１を次の１は１行程目の測定を、最後の１はその行程の１ポイント目の測定であることを示す（図４）。なお、光学濃度センサ２３の有効スポット径はφ３程度であるためパッチの幅としては１０ｍｍ程度で十分である。これらの測定値はＲＡＭ２７に書き込まれる。次にパッチＰ_１の測定開始から現像ローラ４０が１／２回転する時間分経過したタイミングでパッチＰ_１に対する２行程目の測定を行う。本実施の形態では現像ローラ４０の径はφ１２で感光ドラム１に対して周速差１５０％で回転するので、現像ローラ４０が１回転するには、１２×π／（１００×１．５）＝０．２５１３ｓ要する。そこで、０．２５１３ｓの半分である０．１２５７ｓが現像ローラ４０が１／２回転する時間となる。そして、１行程目の測定開始から０．１２５７ｓ後に開始された２行程目の測定結果Ｄ_{１−２−１}〜Ｄ_{１−２−８}もＲＡＭ２７に書き込まれる。本実施の形態では上述のように測定１行程に要する時間は０．０７×８＝０．０５６ｓ程度のため１行程目の測定と２行程目の測定が重なることはない。しかし、現像ローラの径が小さくデータの取り込み間隔が長い場合や取り込み回数が多い場合は重なる場合がある。そのような場合は２行程目の測定は３／２回転後や５／２回転後といった（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転後に行えばよい。

以下同様にして残りのパッチＰ_２〜Ｐ_５に対しても各パッチ毎に現像ローラ半回転分の時間をずらして２行程分の測定を行い、パッチＰ_２の各ポイントの測定値Ｄ_{２−１−１}〜Ｄ_{２−１−８}とＤ_{２−２−１}〜Ｄ_{２−２−８}、パッチＰ_３の各ポイントの測定値Ｄ_{３−１−１}〜Ｄ_{３−１−８}とＤ_{３−２−１}〜Ｄ_{３−２−８}、パッチＰ_４の各ポイントの測定値Ｄ_{４−１−１}〜Ｄ_{４−１−８}とＤ_{４−２−１}〜Ｄ_{４−２−８}、パッチＰ_５の各ポイントの測定値Ｄ_{５−１−１}〜Ｄ_{５−１−８}とＤ_{５−２−１}〜Ｄ_{５−２−８}はＲＡＭ２７に書き込まれる。

ところで、図５は周期的な濃度ムラが発生している現像器で、ある現像バイアスを使ってある画像を形成した場合の濃度変動を表したものである。図は現像ローラ１回転分の濃度ムラを表していて濃度ムラの１周期は０．２５１３×１００＝２５．１３ｍｍである。通常、パッチの濃度は１行程分の測定値を平均して求めている。１行程分の測定に要する時間は０．０５６ｓなので周期的な濃度ムラが発生している現像器を使った時の現像バイアス制御ではこの１周期の中の任意の５．６ｍｍ分を平均したものがパッチの濃度となってしまう。この図を見てわかるように５．６ｍｍ分の取り方によって平均値はばらついてしまう。次に図６は図５の濃度変動（１）に現像ローラ１／２回転分だけずらした場合の濃度変動（２）を加えたものである。この時１と２との平均をとったものが３で現像ローラ１周期のどの場所でも同じ濃度となる。したがって５．６ｍｍ分の取り方によらず常に一定の平均値を得ることができる。本実施の形態のように１行程目の測定開始と２行程目の測定開始との間に現像器１／２回転分ずらしたのはこのためである。

以上のように例え周期的な濃度ムラが発生していても本発明によってその影響を排除することができる。

なお、本実施の形態のように１つのパッチ内で２行程分の測定を続けて行うとパッチの先端に２ｍｍ、現像ローラ１／２回転分に１２．５７ｍｍ、２行程目の測定に５．６ｍｍ、パッチの後端に２ｍｍの計２２．１７ｍｍの長さのパッチが必要になる。そこでパッチを２つに分けてそれぞれ１行程分の測定を行うようにすれば１つのパッチに必要な長さはパッチの先端に２ｍｍ、１行程の測定に５．６ｍｍ、パッチの後端に２ｍｍの計９．６ｍｍとなり、二つ分で１９．２ｍｍとなり一つの時よりもトナーの消費を抑えることができる。この場合、２つのパッチは続けて作成する必要はなく間に他の現像バイアスで現像するパッチが入っても良い。この時、２行程目の測定開始が１行程目の測定開始の（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転後になる関係を満たすならばどのような順番で形成しても構わない。

次に各パッチの濃度の求め方を説明する。まず、ＲＡＭ２７に格納されているパッチＰ_１の１行程目の測定データと２行程目の測定データの各ポイント同士で平均を行いさらにそれらの平均を行ったものを現像バイアスＶ_１で現像した時のパッチＰ_１の濃度をＤ_１とする。すなわち
以下同様にしてパッチＰ_２〜Ｐ_５の濃度Ｄ_２〜Ｄ_５をそれぞれ求めてＲＡＭ２７内に格納する。

ＣＰＵ２５は、つづいてＲＡＭ２７に保存された各パッチの濃度から所定の濃度を得るために必要な現像バイアスＶ_Ｔの算出を行う。濃度検知用パッチの潜像を異なる現像バイアスＶ_１〜Ｖ_５で現像すると、濃度Ｄ_１〜Ｄ_５は、図７に示すようになる。そして、図７に示すように制御目標濃度Ｄ_Ｔは必ずＤ_１〜Ｄ_５の区間の中に収まるようにあらかじめ現像バイアスＶ_１〜Ｖ_５は設定されている。そこでＤ_ＴがＤ_３とＤ_４の間にある場合には、制御目標濃度Ｄ_Ｔを得るために必要な現像バイアスＶ_Ｔは、Ｄ_Ｔを挟む現像バイアスＶ_３、Ｖ_４とパッチの濃度Ｄ_３、Ｄ_４を用いて下記のような直線補間によって求めることができる。

Ｖ_Ｔ＝｛（Ｖ_４−Ｖ_３）／（Ｄ_４−Ｄ_３）｝
×（Ｄ_Ｔ−Ｄ_３）＋Ｖ_３

このようにして求めた現像バイアスＶ_ＴをＣＰＵ２５は、ＲＡＭ２７に書き込み、この現像バイアスＶ_Ｔは続いて行われる中間調制御や以後の画像形成において次回の現像バイアス制御が行われるまで用いられる。

現像バイアス制御が終わると引き続いて中間調制御に移る。先ず、ＣＰＵ２５はテストパターン発生手段２８から発生させたパッチの画像データをＬＵＴ２７１を通してレーザードライバ３７に送り、図８に示すように感光ドラム１上に回転方向に沿ってＨ_１〜Ｈ_７の７つのパッチの潜像を形成する。中間調制御時にはＬＵＴ２７１は入力値と出力値とを直線関係にしておきテストパターン発生手段２８から発生させた画像データは同じ値のままレーザードライバ３７に送られている。なお、中間調を形成する方法としてはレーザーの発光時間や発光光量を変える方法やディザ等のよく知られた中間調表現方法を用いることができる。

本実施の形態では００ｈ〜ＦＦｈの画像データの中から、画像データ対濃度の対応関係すなわち階調特性を再現するのに適した７種類の画像データＳ_１〜Ｓ_７をパッチＨ_１〜Ｈ_７用のデータとして選んでいて以下の通りになっている。

なお、中間調制御の時には現像バイアス制御の時のように現像バイアスを切り替えることがないので、パッチＨ_１〜Ｈ_７は間隔を空けずに詰めて形成される。

これらの潜像は現像バイアス制御で求められた現像バイアスＶ_Ｔによって現像される。

以上によって作成されたパッチＨ_１〜Ｈ_７は光学濃度センサ２３によって測定が行われる。現像バイアス制御の時と同様にまずパッチＨ_１の１行程目の測定が行われ各ポイントの測定値ｄ_{１−１−１}〜ｄ_{１−１−８}が得られＲＡＭ２７に書き込まれる。続いて、１行程目の測定開始から現像ローラ１／２回転分の時間（現像バイアス制御時と同様ここでも０．１２５７ｓ）を空けて２行程目の測定が行われ２行程目の各ポイントの測定値ｄ_{１−２−１}〜ｄ_{１−２−８}が得られＲＡＭ２７に書き込まれる。パッチＨ_１の測定が終わると以下同様にしてパッチＨ_２〜Ｈ_７の測定を行い、パッチＨ_２の２行程分の各ポイントの測定値ｄ_{２−１−１}〜ｄ_{２−１−８}、ｄ_{２−２−１}〜ｄ_{２−２−８}からパッチＨ_７の２行程分の各ポイントの測定値ｄ_{７−１−１}〜ｄ_{７−１−８}、ｄ_{７−２−１}〜ｄ_{７−２−８}までが得られＲＡＭ２７に書き込まれる。測定が終わると現像バイアス制御の時と同様に以下のようにしてパッチの濃度ｄ_１を求める。

以下、同様にしてパッチＨ_１〜Ｈ_７の濃度ｄ_１〜ｄ_７が求められる。

これらのデータは直線や多項式、スプライン関数を用いた補間によって画像データと濃度との関係すなわちデフォルトの階調特性が求められる。図９に直線補間によって求められたデフォルトの階調特性を示す。このようにして求めたデフォルトの階調特性を基に所定の階調特性になるようにＬＵＴを作成してＲＡＭ２７に保存する。一般の画像形成時は画像データはこのＬＵＴを通ってレーザードライバに送られることになる。

なお、階調制御の場合も現像バイアス制御の時と同様に１つのパッチ内で２行程分の測定を続けて行うのではなく、パッチを２つに分けて１つのパッチ内では１行程分の測定のみを行うようにしてもよい。その場合は１行程目用のパッチの書き出しから現像ローラ（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転後に２行程目用のパッチの作成となるようにすればよい。

＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２を説明する。なお、本実施の形態においては図１と同様な構成をとるものとする。

本実施の形態では中間調制御時に画像形成装置が出力することができるすべての画像データを使って階調パターンを作成しそれを測定することを特徴とする。

まず、実施の形態１と同様な現像バイアス制御を行った後、中間調制御に移るとＣＰＵ２５はテストパターン発生手段２８から０１Ｈ〜ＦＦＨまでのすべてのデータを使った連続階調パターン画像を発生させる。この連続階調パターン画像は図１０に示すような幅１０ｍｍ、長さ１ｍｍのパッチを繋げたもので先端と後端のパッチのみ長さを３ｍｍにしてある。この画像をＬＵＴ２７１を通してレーザードライバ３７に送り、感光ドラム１上に潜像を形成する。この時も実施の形態１同様、ＬＵＴ２７１は直線関係にしておく。

感光ドラム１に形成された潜像は現像バイアス制御で求められた現像バイアスＶ_Ｔによって現像され光学濃度センサ２３によって測定が行われる。測定は光学濃度センサ２３の測定スポットの中心が連続階調パターンの各パッチの画像の中心に重なるタイミングで行っていく。本実施の形態では光学濃度センサ２３の測定スポットはφ３で各画像データのパッチよりも大きいため、測定値は測定中心のパッチとその前後のパッチの平均値に相当する。したがって、本実施の形態では各パッチの移動平均を求めていることに相当する。

パッチは２５５個あるので測定データもＤ_１−１〜Ｄ_{１−２５５}の２５５個が得られＲＡＭ２７に書き込まれる。Ｄ_１−１の添え字は、最初の１が１行程目の測定を次の１はパッチの画像データを表す。

次にＣＰＵ２５は２行程目の測定を行うために次の連続階調パターンを作成する。連続階調パターンは先端と後端が３ｍｍ以外は各パッチ１ｍｍの長さなので全部で２５９ｍｍとなる。したがって、これを現像するには現像ローラは２５９／１００／０．２５１３＝１０．３１回転必要となり、連続階調パターン形成後最初に現像ローラが連続階調パターン形成開始から１／２回転ずれるのは１０．５回転目となる。１０．５回転するのは１０．５×０．２５１３＝２．６４ｓなのでこのタイミングで次の連続階調パターンを形成して光学濃度センサ２３で測定を行う。そして、２行程目に得られた測定データＤ_２−１〜Ｄ_{２−２５５}もＲＡＭ２７に書き込まれる。なお、２行程目の連続階調パターンを形成するのは（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…の関係を満たすならば１０．５回転以後のタイミングでも構わない。

測定が終わるとＣＰＵ２５はＲＡＭ２７に格納されている１行程目の測定データと２行程目の測定データを各パッチ毎に平均したものを各パッチの濃度とする。すなわち、画像データｉのパッチの濃度Ｄ_ｉは
で求められる。

以上で画像データと濃度との関係が求められ、これを基に所定の階調特性になるようにＬＵＴを作成してＲＡＭ２７に保存する。一般の画像形成時は画像データはこのＬＵＴを通ってレーザードライバに送られることになる。

連続階調パターンは補間を使わずに階調特性を一度に測定してしまう手法である。そのため現像ローラに周期的な濃度ムラが発生していると誤検知をして大きく画質を損なう可能性がある。

そこで本実施の形態のようにすれば濃度ムラの影響を抑えることができるので常に正確な階調特性を把握して階調制御をすることが出来る。

なお、連続階調パターンの形の補正のために実施の形態１で用いたパッチを用いた中間調制御を合わせて行ってもよい。

＜実施の形態３＞
図１１はインライン方式のカラーの画像形成装置で、画像形成装置本体Ａに対して着脱自在なプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、ドラムユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとによって構成されている。このうち前者のドラムユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、それぞれ像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、クリーニングブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、廃トナー容器とを有している。

また後者の現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像ローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、現像剤塗布ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、現像剤塗布ブレード４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを有している。

プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのほぼ水平方向にはスキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対して行う。

感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成される。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、給搬送装置１３によって供給される転写材（被転写体）Ｐに順次転写される。給搬送装置１３は、転写材Ｐを収納する給紙カセット１１内から転写材Ｐを給紙する給紙ローラ９と、給紙された転写材Ｐを搬送する搬送ローラ１０とを有している。そして、給搬送装置１３から搬送された転写材Ｐは吸着ローラ１６によって静電転写ベルト１２表面に吸着される。

静電転写ベルト１２は、ローラ１７，１８，１９，２０に掛け渡されており、転写材Ｐを表面に担持して矢印Ｒ１２方向に回転する。また、静電転写ベルト１２の内側には、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにほぼ対向した位置に転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが並設される。上述の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナー像は、静電転写ベルト１２上の転写材Ｐ上に転写ローラ（転写部材）６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄへの正極性のバイアス印加によって順次転写されて重ね合わされる。トナー像転写後の転写材Ｐは、静電転写ベルト１２から分離されて定着装置１４に搬送され、定着ローラ１４１と加圧ローラ１４２とによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Ｐは排紙ローラ対１５によって排紙トレー２１に排出される。

一方、トナー像転写後に、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に残ったトナーは、クリーニング装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって除去され、また、転写材Ｐの分離後に転写ベルト１２上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニング装置２２によって除去される。

本実施の形態では画像濃度制御用のパッチや連続階調パターンは転写ベルト１２上に形成されそれらはＢｋの画像形成部のすぐ下流側に、転写ベルト１２表面に対向するように配設された光学濃度センサ２３によって測定される。

この構成において、実施の形態１で説明したものと同様な現像バイアス制御と中間調制御用のパッチや実施の形態２で説明した連続階調パッチを各色で転写ベルト１２上に形成し、これらの濃度を光学濃度センサ２３で測定することによりたとえ現像ローラに濃度ムラがあっても常に安定した階調の画像を得ることが出来る。

なお、カラー画像形成装置では色ずれを補正するために色ずれ補正用のトナー像を形成しその測定に濃度センサを用いるものがある。色ずれ補正用に使う場合には通常図１２に示すようにスラスト方向に２３ａ、２３ｂと２つのセンサを並べて用いる。この場合、連続階調パッチのような場合でも図１３に示すように１行程目の測定用のパッチと２行程目の測定用のパッチを左右のセンサに対応する位置に形成すれば、それぞれのパッチの形成および測定タイミングは現像ローラ１／２回転分だけずらすだけでいいので制御時間を大きく減らすことができる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。すなわち、現像バイアス制御や中間調制御で形成するパッチの数は上記で述べたもの以外でもよくパッチの大きさやデータ、連続階調パターンのデータ順や大きさも上記実施の形態に限られるものではない。画像形成装置が取り扱うデータも８ビット以外でもよく、また、画像濃度制御として現像バイアス制御だけ行ったり、中間調制御だけ行ってもよい。

インライン方式のカラー画像形成装置としては中間転写体を用いたものもある。この場合はパッチを中間転写体上に形成してもよい。さらに別の方式のカラー画像形成装置としては１つの感光ドラムに四つの現像装置を備えた形式のものがあり、これには転写材を保持する転写材保持体や中間転写体を用いたものがある。このようなカラー画像形成装置の場合には形式に応じて感光ドラム上や転写材保持体上、中間転写体上にパッチを形成することができる。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図 光学濃度センサの概略構成を示す断面図 現像バイアス制御の時に形成するパッチを示す概略図 パッチの測定ポイントを示す図 周期的な濃度ムラのある画像の濃度変動を示す図 周期的な濃度ムラのある画像の濃度変動を補正する方法を示した概念図 現像バイアス制御の現像バイアスを決定する方法を示す概念図 中間調制御の時に形成するパッチを示す概略図 直線補間によって求められたデフォルトの階調特性を示す図 連続階調パッチを示す図 本実施の形態３のカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図 濃度センサを二つ使う場合の構成を示す図 濃度センサを二つ使った場合のパッチの形成の仕方を示す図 従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電ローラ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 露光装置
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 転写ローラ
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ プロセスカートリッジ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ クリーニング装置
１２ 転写ベルト
１４ 定着装置
１６ 吸着ローラ
２２ 転写ベルトクリーニング装置
２３、２３ａ、２３ｂ 光学濃度センサ

Claims (17)

1. 感光体上に形成された静電潜像を、表面に現像剤を担持して前記感光体に対向する現像位置に搬送する現像ローラによってトナー可視像化する現像手段と、前記感光体上に画像形成条件制御用の試験トナー像を形成する形成手段と、そのトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、その濃度検知手段の検知結果に応じて画像の濃度を制御する制御手段とを具備した画像形成装置において、
   同一の画像形成条件によって形成した画像形成条件制御用の試験トナー像を少なくとも一ポイント以上測定する濃度検知行程を所定の時間間隔を空けて複数行程行い、それらの測定値を演算処理することにより試験トナー像の濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の時間間隔は第一の濃度検知行程の開始と第二の濃度検知行程の開始との間が現像ローラが（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転する時間に相当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. 前記演算処理は、前記各濃度検知工程において同一の測定ポイントで測定された測定値同士をまず平均し、前記各濃度検知工程における測定ポイントが単一の場合はその平均を濃度とし、前記各濃度検知工程における測定ポイントが複数ある場合はその平均の中の一部またはすべてをさらに平均することにより濃度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. 前記複数回の濃度検知行程は単一の試験トナー像に対して行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記複数回の濃度検知行程はそれぞれの検知行程に対して試験トナー像がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成条件制御は現像条件制御であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成条件制御は中間調制御であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は複数色の現像装置を具備したカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 感光体上に形成された静電潜像を、表面に現像剤を担持して前記像担持体に対向する現像位置に搬送する現像ローラによってトナー可視像化する画像形成部を複数具備し、前記トナー可視像を被転写体に転写する工程を複数色のトナー像について繰り返して前記被転写体上に複数色のトナー像を重ね合わせる手段と、前記被転写体上に濃度制御用の複数色の試験トナー像を形成する形成手段と、そのトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、その濃度検知手段の検知結果に応じて各色の画像の濃度を制御する制御手段とを具備した画像形成装置において、
   同一の画像形成条件によって形成した画像形成条件制御用の試験トナー像を少なくとも一ポイント以上測定する濃度検知行程を所定の時間間隔を空けて複数行程行い、それらの測定値を演算処理することにより試験トナー像の濃度を算出することを各色に対して行うことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記所定の時間間隔は第一の濃度検知行程の開始と第二の濃度検知行程の開始との間が現像ローラが（２ｎ＋１）／２、ｎ＝０，１，２，…回転する時間に相当することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記演算処理は、前記各濃度検知工程において同一の測定ポイントで測定された測定値同士をまず平均し、前記各濃度検知工程における測定ポイントが単一の場合はその平均を濃度とし、前記各濃度検知工程における測定ポイントが複数ある場合はその平均の中の一部またはすべてをさらに平均することにより濃度とすることを各色について行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記複数回の濃度検知行程は単一の試験トナー像に対して行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
13. 前記複数回の濃度検知行程はそれぞれの検知行程に対して試験トナー像がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成条件制御は現像条件制御であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
15. 前記画像形成条件制御は中間調制御であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
16. 前記被転写体は、転写材を担持搬送する転写材担持体であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
17. 前記被転写体は、中間転写体であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。