JP2013003342A - 画像形成装置及び画像安定化制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が低下することなく、画像の色安定性を向上できる画像形成装置及び画像安定化制御方法を提供する。
【解決手段】入力画像データに基づいて、露光装置により感光体ドラムに静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成する際に、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度検出結果に基づいて画像形成条件を設定する。このとき、第１トナーパターンの形成位置と、感光体ドラムの周方向の濃度プロフィールに基づいて、画像形成条件を補正する。濃度プロフィールは、予め画像形成前に、感光体ドラムの全周にわたって連続して、又は断続的に間隔で形成された第２トナーパターンの検出結果（出力画像濃度）に基づいて生成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及び画像安定化制御方法に関する。

従来、電子写真プロセス技術を利用したカラー画像形成装置（複写機、プリンター、ファクシミリ等）においては、中間転写ベルト等の中間転写体を用いた中間転写方式が主流となっている。中間転写方式とは、感光体ドラム上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写体に転写（一次転写）させ、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）させる方式である。

このような画像形成装置では、感光体ドラム、現像剤等の経時的な劣化や、装置周辺の環境（温湿度の変動）等によって、出力画像（用紙に形成された画像）の画質が低下するという問題がある。具体的には、入力画像の色が出力画像に忠実に再現されなかったり、画像間で色合いが異なったりするという現象が生じる。そこで、従来の画像形成装置では、色再現性や色安定性が確保されるように、画像安定化制御が行われる。
画像安定化制御では、例えば、感光体ドラムに形成されたトナーパターンの濃度を光センサーで検出し、この検出結果を帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせることにより、画像の濃度補正が行われる。一般に、画像安定化制御は、連続して多数枚の用紙に画像が形成される場合に、非画像形成領域を利用して定期的に行われる。

また、画像形成装置においては、感光体ドラムの偏心等が原因で、回転振れ、感光体ドラムと現像ローラー間の距離の変動、露光装置による焦点位置の変動が生じることにより、感光体ドラムに形成されるトナー像に周方向（副走査方向）の濃度むらが生じることがある。この場合、用紙に形成される画像においても、感光体ドラムの回転周期に同調して濃度むらが生じる。
特許文献１、２には、この周期的な濃度むらを防止することにより、高品質の画像を形成できる画像形成装置が開示されている。

特開２００９−５３４６５号公報 特開２００７−３８５４６号公報 特開２００４−６１８３７号公報

上述した周期的な濃度むらが生じる場合、画像安定化制御を行うためのトナーパターンの検出結果（出力画像濃度）が、このトナーパターンが形成される感光体ドラム上の周方向の位置によって変動する。そのため、適切な画像安定化制御を行うことが困難となる。つまり、実際の補正量（例えば露光補正量）は同じになるべきところ、トナーパターンの形成位置が異なっているために出力画像濃度が異なってしまい、異なる補正量が設定されてしまう。その結果、画像安定化制御が行われる前後で画像の色合いが変化してしまい、安定した画像品質が得られなくなる（色安定性の低下）。

かかる問題を解決すべく、特許文献３では、画像安定化制御において、感光体ドラムの周長にわたる領域に複数のトナーパターンを形成し、各トナーパターンの出力画像濃度を検出して、出力画像濃度の平均値を算出することにより、安定した濃度補正が行われるようにしている。
しかしながら、特許文献３に記載の技術を適用する場合、画像間隔を少なくとも感光体ドラムの１周分以上設ける必要があるため、生産性が著しく低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、生産性が低下することなく、画像の色安定性を向上できる画像形成装置及び画像安定化制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、入力画像データに基づいて、露光装置により感光体ドラムに静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成する画像形成部と、
前記感光体ドラム上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する濃度検出部と、
画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度を前記濃度検出部により検出し、この検出結果に基づいて前記画像形成部における画像形成条件を設定する画像安定化制御部と、
前記感光体ドラムの全周にわたって連続して、又は断続的に形成された第２トナーパターンの濃度を前記濃度検出部により検出し、この検出結果に基づいて前記感光体ドラムの周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成する濃度プロフィール生成部と、を備え、
前記画像安定化制御部が、前記第１トナーパターンの形成位置と前記濃度プロフィールに基づいて、前記画像形成条件を補正することを特徴とする。

本発明に係る画像安定化制御方法は、入力画像データに基づいて、露光装置により感光体ドラムに静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成する際に、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度検出結果に基づいて画像形成条件を設定する画像安定化制御方法であって、
前記感光体ドラムの全周にわたって連続して、又は断続的に形成された第２トナーパターンの濃度を検出し、この検出結果に基づいて前記感光体ドラムの周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成し、
前記第１トナーパターンの形成位置と、前記濃度プロフィールに基づいて、前記画像形成条件を補正することを特徴とする。

本発明によれば、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度検出結果に基づいて設定される画像形成条件が、第１トナーパターンの形成位置と画像形成前に予め生成された濃度プロフィールに基づいて補正されるので、適切な画像安定化制御が行われる。したがって、画像安定化制御の前後で画像の色合いが変化することはなく、画像の色安定性が格段に向上する。また、濃度プロフィールの生成は画像形成前に一度行われるだけであり、第１トナーパターンの濃度検出結果に基づく画像安定化制御は短時間で行われるので、生産性が低下することもない。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 濃度検出センサーの配置態様を示す図である。 濃度プロフィール生成処理の一例を示すフローチャートである。 第２トナーパターンの形成態様を示す図である。 感光体ドラム上の周方向の濃度プロフィールの一例を示す図である。 安定化制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１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、図２は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である。
図１、２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、感光体上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写体に転写（一次転写）し、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（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、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体を中間転写体の走行方向に直列配置し、中間転写体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。

図１、２に示すように、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、搬送部５０、定着部６０、及び制御部７０を備えている。

制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３等を備えている。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ７３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８２に格納されている各種データが参照される。記憶部８２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。
また、制御部７０は、通信部８１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７０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）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部８１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及び原稿画像走査装置（スキャナー）１２等を備えている。
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は、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できる。
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又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及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部７０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７０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ている。画像処理部３０は、制御部７０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、色補正等の各種補正処理、及び圧縮処理等を施す。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、及び中間転写ユニット４２等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、トナーの色を除いて同様の構成を有する。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１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、帯電装置４１４、クリーニング装置４１５、及び濃度検出センサー４１６等を備えている。

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、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こととなる。
現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、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。
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は、クリーニング装置４１５によって除去される。

濃度検出センサー４１６は、図３に示すように、トナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される一次転写位置Ｐ１よりも感光体ドラム４１３の回転方向上流側で、現像装置４１２による現像位置Ｐ２よりも下流側に、感光体ドラム４１３に対向して配置される。つまり、現像装置４１２によって感光体ドラム４１３に形成されたトナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される前に、このトナー像の濃度を検出できるように濃度検出センサー４１６が位置される。濃度検出センサー４１６は、例えば感光体ドラム４１３の軸方向略中央に配置される。

濃度検出センサー４１６は、感光体ドラム４１３の周方向の濃度プロフィールを生成する際、及び画像安定化制御を行う際に用いられ、感光体ドラム４１３に形成されたトナーパターンの濃度を検出する。

濃度検出センサー４１６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：Photodiode）などの受光素子を備え、トナーパターンの反射濃度を検出する反射型の光センサーを適用することができる。トナーパターンの反射濃度は、測定対象物への入射光量をＩ₀、測定対象物からの反射光量をＩとしたとき、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）で表される。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びクリーニング装置４２６等を備えている。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。
二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、クリーニング装置４２６によって除去される。

定着部６０は、用紙Ｓを狭持して搬送するためのニップ部を形成する加圧部、トナー像が転写された用紙Ｓに接触して定着温度で加熱する加熱部等を備えている。定着部６０には、公知の技術を適用することができる。定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓをニップ部で加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２、及び排紙部５３等を備えている。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、用紙の坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。

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、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２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５２ａが配設されたレジスト部により、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５３ａを備えた排紙部５３により機外に排紙される。

このように、画像形成装置１は、光導電性を有する感光体ドラム４１３と、感光体ドラム４１３の表面を一様に帯電させる帯電装置４１４と、光照射により感光体ドラム４１３の表面に静電潜像を形成する露光装置４１１と、感光体ドラム４１３の表面に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と、トナー像を中間転写ベルト４２１や用紙Ｓ等の転写体に転写する中間転写ユニット４２とを備えている。

また、画像形成装置１において、制御部７０は、画像安定化制御部７４、濃度プロフィール生成部７５として機能する。

画像安定化制御部７４は、安定した品質で画像を形成するために、画像形成部４０における画像形成条件（例えば、露光装置４１１における露光量、現像装置４１２における現像電位、帯電装置４１４における帯電電圧）を適宜設定する。画像安定化制御部７４は、感光体ドラム４１３に形成された第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_outを濃度検出センサー４１６により検出し、この検出結果に基づいて画像形成条件（露光装置４１１の露光量）を設定する。画像間の非画像形成領域に第１トナーパターンを形成することにより、画像形成動作を停止させることなく画像安定化制御を行うことができる。

第１トナーパターンは、一定濃度で形成された単一のトナーパターンで構成されてもよいし、感光体ドラム４１３の回転方向に沿って連続して配列され、濃度が段階的に変化する複数のトナーパターンで構成されてもよい。

画像形成時に用いられる基準となる画像形成条件は、画像を構成する一画素ごとの濃度（入力画像濃度Ｃ_in）に応じて設定されている。つまり、入力画像濃度Ｃ_inと、この入力画像濃度Ｃ_inを再現するための画像形成条件は予め設定され、例えば記憶部８２に格納されている。画像安定化制御では、この予め設定されている画像形成条件が、実際に形成される画像の濃度（出力画像濃度Ｃ_out）に基づいて補正される（フィードバック制御）。

以下において、便宜上、画像形成条件の一つである露光装置４１１における露光量を、画像安定化制御により設定する場合について説明する。画像安定化制御では、現在の露光量Ｌ₀に、下記式（１）で表される露光補正量Ｌ_cを加算することにより、新たな露光量Ｌ₁が設定される。
露光補正量Ｌ_c［ｓｔｅｐ］＝（第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_out［ｓｔｅｐ］−補正閾値Ｃ_th［ｓｔｅｐ］）／８０ ・・・（１）

この式（１）は予め実験的に求められるものである。式（１）において、露光補正量Ｌ_c、出力画像濃度Ｃ１_out、及び補正閾値Ｃ_thは、１０ビット（＝１０２４ｓｔｅｐ）で正規化した値で与えられる。また、補正閾値Ｃ_thは、第１トナーパターンの入力画像濃度Ｃ１_inである。

例えば、第１トナーパターンの入力画像濃度Ｃ１_inが６５０ｓｔｅｐで、これに対応する現在の露光量がＬ₀であった場合を考える。
この場合、第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_outが６００ｓｔｅｐであれば、このときの露光量Ｌ₀は入力画像濃度Ｃ１_inを再現するための露光量としては大きすぎることになる。このとき、式（１）に従うと、露光補正量Ｌ_cは−１ｓｔｅｐとなる。したがって、画像安定化制御においては、（現在の露光量Ｌ₀−１）ｓｔｅｐが新たな露光量Ｌ₁として設定される。

しかし、画像形成装置１においては、感光体ドラム４１３の偏心等が原因で、感光体ドラム４１３に形成されるトナー像に周方向（副走査方向）の濃度むらが生じる。そのため、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの検出結果（出力画像濃度Ｃ１_out）が、この第１トナーパターンが形成される感光体ドラム４１３上の周方向の位置によって変動する。したがって、そのまま第１トナーパターンの検出結果に基づいて画像安定化制御を行うと、すなわち式（１）を用いて露光補正量Ｌ_cを算出すると、画像安定化制御が行われる前後で画像の色合いが変化してしまい、安定した画像品質が得られなくなる。
そこで、本実施の形態では、濃度プロフィール生成部７５により生成される濃度プロフィールを考慮に入れた上で、露光補正量Ｌ_cが算出される。

濃度プロフィール生成部７５は、感光体ドラム４１３の周方向の位置に対する出力画像濃度の変動を示す濃度プロフィールを生成する。濃度プロフィール生成部７５は、感光体ドラム４１３に形成された第２トナーパターンの出力画像濃度Ｃ２_outを濃度検出センサー４１６により検出し、この検出結果に基づいて感光体ドラム４１３の周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成する。

第２トナーパターンは、感光体ドラム４１３の全周にわたって一定濃度で連続して形成されたトナーパターンであってもよいし、断続的に形成された複数のトナーパターンであってもよい。

以下に、濃度プロフィール生成部７５による濃度プロフィール生成処理、及び画像安定化制御部７４による画像安定化制御処理について具体的に説明する。

ここで、感光体ドラム４１３の直径は１００ｍｍ、感光体ドラム４１３の回転速度は６００ｍｍ／ｓｅｃとする。また、濃度プロフィール生成処理では、感光体ドラム４１３の全周を８等分した位置に、第２トナーパターン（入力画像濃度Ｃ２_in）が形成されるものとする。また、感光体ドラム４１３は、回転開始後、一定の回転速度で回転しているものとする。感光体ドラム４１３の周方向の位置を、基準時からの時間と感光体ドラム４１３の回転速度に基づいて算出するためである。

図４は、濃度プロフィール生成処理の一例を示すフローチャートである。図４に示す濃度プロフィール生成処理は、例えば画像形成装置１で画像形成が開始されたとき、また例えば画像形成装置１の電源が投入されたときに、ＣＰＵ７１がＲＯＭ７２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。すなわち、濃度プロフィール生成処理は、画像形成動作が開始される前に行われる。

図４のステップＳ１０１において、制御部７０は、画像形成部４０を制御して、濃度プロフィール生成用のトナーパターン（第２トナーパターン）を感光体ドラム４１３に形成させる。具体的には、図５に示すように、感光体ドラム４１３の全周を８等分した位置に、入力画像濃度がＣ２_inである第２トナーパターンＴＰ１〜ＴＰ８を順に形成する。感光体ドラム４１３の直径が１００ｍｍであるので、感光体ドラム４１３の全周は１００×πｍｍ、第２トナーパターンＴＰ１〜ＴＰ８が形成される間隔は１００×π／８ｍｍとなる。

ステップＳ１０２において、制御部７０は、感光体ドラム４１３に形成された第２トナーパターンＴＰ１〜ＴＰ８のそれぞれについて、濃度検出センサー４１６により出力画像濃度Ｃ２_outを検出する。

ステップＳ１０３において、制御部７０は、ステップＳ１０２での検出結果（出力画像濃度Ｃ２_out）に基づいて、濃度プロフィールを生成する。具体的には、１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成位置を基準点（ｘ＝０）として、第２トナーパターンＴＰ１〜ＴＰ８の出力画像濃度Ｃ２_outを形成位置に対応させてプロットする。これにより、例えば図６に示す濃度プロフィールが生成される。
なお、２番目以降の第２トナーパターンＴＰ２〜ＴＰ８の形成位置は、１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成時を基準時として、この基準時からそれぞれの第２トナーパターンＴＰ２〜ＴＰ８が形成されるまでの時間に感光体ドラム４１３の回転速度（６００ｍｍ／ｓｅｃ）を乗じることで算出される。

図６において三角波近似を行うと、濃度プロフィールＣ（ｘ）は下式（２）で表される。また、濃度プロフィールＣ（ｘ）の平均値Ｃ_avgは６７８ｓｔｅｐとなる。この濃度プロフィールＣ（ｘ）が、画像安定化制御処理で用いられる。
Ｃ₁（ｘ）＝１．５５ｘ＋６９７（０≦ｘ＜７８．５）
Ｃ₂（ｘ）＝−１．５５ｘ＋９４１（７８．５≦ｘ＜２３５．６） ・・・（２）
Ｃ₃（ｘ）＝１．５５ｘ＋２１０（２３５．６≦ｘ＜３１４．２）
ｘ：１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成位置からの距離

上述したように、第２トナーパターンを断続的に形成する場合、感光体ドラム４１３の全周をＮ分割（Ｎは２以上の整数、図５ではＮ＝８）した位置に形成される複数のトナーパターンで第２トナーパターンを構成するのが望ましい。これにより、感光体ドラム４１３の全周にわたって連続して第２トナーパターンを形成する場合に比較して、トナー消費量を低減することができる。また、感光体の偏心では感光体１周周期、感光体が真円ではなく楕円形状に変形している場合には感光体１／２周周期で濃度変動が発生するため、その２倍のＮ≧４以上であれば、高精度の濃度プロフィールを生成することができる。なお、トナーパターンの形成位置を把握でき、高精度の濃度プロフィールを生成できれば、感光体ドラム４１３を等分割した位置に第２トナーパターンを形成しなくてもよい。

図７は、画像安定化制御処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す画像安定化制御処理は、例えば連続して複数の画像が形成される場合に、所定時間が経過（所定数の画像形成が終了）することに伴い、ＣＰＵ７１がＲＯＭ７２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。

図７のステップＳ２０１において、制御部７０は、画像形成部４０を制御して、感光体ドラム４１３の非画像形成領域に画像安定化制御用のトナーパターン（第１トナーパターン）を形成させる。例えば、制御部７０は、露光装置４１１の露光量をＬ₀とすることにより、入力画像濃度がＣ１_inの第１トナーパターンを形成させる。
第１トナーパターンの形成位置は、１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成時を基準時として、この基準時から第１トナーパターンが形成されるまでの時間に感光体ドラム４１３の回転速度を乗じることで算出される。これにより、感光体ドラム４１３の周方向の位置を検出可能な位置検出センサー等を設けることなく、第１トナーパターンの形成位置を容易に特定することができる。

例えば、基準時（１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成時）から７４８５ｍｓｅｃ後に第１トナーパターンが形成されたとすると、１番目の第２トナーパターンＴＰ１の形成位置から第１トナーパターンの形成位置までの延べ距離Ｌは４４９１ｍｍとなる。これを感光体ドラム４１３の周長（１００×πｍｍ）で割った余り９３ｍｍが、感光体ドラム４１３上における第１トナーパターンの形成位置となる。

ステップＳ２０２において、制御部７０は、感光体ドラム４１３に形成された第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_outを濃度検出センサー４１６により検出する。

ステップＳ２０３において、制御部７０は、濃度プロフィールを考慮に入れた上で、ステップＳ２０２で得られた検出結果（出力画像濃度Ｃ１_out）に基づいて露光補正量を算出する。具体的には、第１トナーパターンの形成位置における出力画像濃度Ｃ１_outが、画像安定化制御に用いるべき基準値（例えば平均値）からどれだけ乖離しているかが考慮される。

入力画像濃度Ｃ１_inが６５０ｓｔｅｐである第１トナーパターンを、基準時から７４８５ｍｓｅｃ後に形成し、このときの出力画像濃度Ｃ１_outが７１０ｓｔｅｐであった場合を考える。この場合、式（２）の濃度プロフィールＣ（ｘ）によると、ｘ＝９３ｍｍにおける出力画像濃度はＣ₂（９３）＝７９７ｓｔｅｐとなり、平均値Ｃavg（６７８ｓｔｅｐ）の７９７／６７８倍となる。つまり、ステップＳ２０２で検出された出力画像濃度Ｃ１_out（７１０ｓｔｅｐ）は、画像安定化制御で用いるべき基準値の７９７／６７８倍であることになる。

したがって、式（１）における第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_out、又は補正閾値Ｃ_thを補正することにより、適切な露光補正量Ｌ_cが算出される。すなわち、式（１）は式（１−１）、式（１−２）で表される。
露光補正量Ｌ_c［ｓｔｅｐ］＝（第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_out×６７８／７９７［ｓｔｅｐ］−補正閾値Ｃ_th［ｓｔｅｐ］）／８０ ・・・（１−１）
露光補正量Ｌ_c［ｓｔｅｐ］＝（第１トナーパターンの出力画像濃度Ｃ１_out［ｓｔｅｐ］−補正閾値Ｃ_th×７９７／６７８［ｓｔｅｐ］）／８０ ・・・（１−２）
第１トナーパターンの入力画像濃度Ｃ１_in（補正閾値Ｃ_th）が６５０ｓｔｅｐで、出力画像濃度Ｃ１_outが７１０ｓｔｅｐの場合、式（１−１）又は式（１−２）に従うと、露光補正量Ｌ_cは−１ｓｔｅｐとなる。

ステップＳ２０４において、制御部７０は、現在の露光量Ｌ₀に露光補正量Ｌ_cを加算して、画像形成条件（露光量）を新たに設定する。上述の場合、新たな露光量Ｌ₁は、（現在の露光量Ｌ₀−１）ｓｔｅｐに設定される。

これに対して、本発明を適用しなかった場合には、図７の画像安定化制御処理におけるステップＳ２０３が省略される。したがって、式（１）より露光補正量Ｌ_cは＋１ｓｔｅｐとなり、新たな露光量Ｌ₁は（現在の露光量Ｌ₀＋１）ｓｔｅｐに設定される。つまり、濃度検出センサー４１６による出力画像濃度Ｃ１_outが基準値より高くなる位置に第１トナーパターンが形成されているため、本来は露光量を下げなければいけないところ、露光量が増大する方向に補正されることになる。

上述したように、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する濃度検出センサー４１６（濃度検出部）と、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度を濃度検出センサー４１６により検出し、この検出結果に基づいて画像形成部４０における画像形成条件を設定する画像安定化制御部７４と、感光体ドラム４１３の全周にわたって連続して、又は所定の間隔で形成された第２トナーパターンの濃度を濃度検出センサー４１６により検出し、この検出結果に基づいて感光体ドラム４１３の周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成する濃度プロフィール生成部７５と、を備えている。
そして、画像安定化制御部７４が、第１トナーパターンの形成位置と濃度プロフィールに基づいて、画像形成条件を補正する（図７のフローチャート）。

画像形成装置１によれば、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度検出結果に基づいて設定される画像形成条件が、第１トナーパターンの形成位置と画像形成前に予め生成された濃度プロフィールに基づいて補正されるので、適切な画像安定化制御が行われる。したがって、画像安定化制御の前後で画像の色合いが変化することはなく、画像の色安定性が格段に向上する。また、濃度プロフィールは画像形成前に一度行われるだけであり、第１トナーパターンの濃度検出結果に基づく画像安定化制御は短時間で行われるので、生産性が低下することもない。

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、実施の形態では、感光体ドラム４１３の周方向の位置を、基準時からの時間と感光体ドラム４１３の回転速度に基づいて算出しているが、感光体ドラム４１３の周方向の位置を検出可能な位置検出センサーを設けるようにしてもよい。この場合、濃度プロフィールを生成した後、感光体ドラム４１３の回転を停止させても構わない。

また、実施の形態では、画像安定化制御により露光装置４１１における露光量を設定する場合について説明したが、現像装置４１２における現像電位、帯電装置４１４における帯電電圧等、その他の画像形成条件に関する画像安定化制御においても本発明を適用できる。

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
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ユニット
５０ 搬送部
６０ 定着部
７０ 制御部
７４ 画像安定化制御部
７５ 濃度プロフィール生成部
８１ 通信部
８２ 記憶部
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ クリーニング装置
４１６ 濃度検出センサー（濃度検出部）

Claims (6)

1. 入力画像データに基づいて、露光装置により感光体ドラムに静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成する画像形成部と、
   前記感光体ドラム上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する濃度検出部と、
   画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度を前記濃度検出部により検出し、この検出結果に基づいて前記画像形成部における画像形成条件を設定する画像安定化制御部と、
   前記感光体ドラムの全周にわたって連続して、又は断続的に形成された第２トナーパターンの濃度を前記濃度検出部により検出し、この検出結果に基づいて前記感光体ドラムの周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成する濃度プロフィール生成部と、を備え、
   前記画像安定化制御部が、前記第１トナーパターンの形成位置と前記濃度プロフィールに基づいて、前記画像形成条件を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成部は、前記濃度プロフィールの生成後、前記感光体ドラムを停止させることなく画像形成動作を開始し、
   前記画像安定化制御部は、前記感光体ドラムの回転を開始させた後の基準時から前記第１トナーパターンを形成するまでの時間と、前記感光体ドラムの回転速度に基づいて、前記第１トナーパターンの形成位置を算出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. 前記画像安定化制御部は、前記第２トナーパターンの形成を開始した時点を前記基準時とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２トナーパターンは、前記感光体ドラムの全周をＮ分割（Ｎは２以上の整数）した位置に形成される複数のトナーパターンで構成されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記画像安定化制御部は、連続する複数の画像を形成する際に、定期的に画像安定化制御を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 入力画像データに基づいて、露光装置により感光体ドラムに静電潜像を形成させ、現像装置により前記感光体にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成する際に、画像安定化制御を行うための第１トナーパターンの濃度検出結果に基づいて画像形成条件を設定する画像安定化制御方法であって、
   前記感光体ドラムの全周にわたって連続して、又は断続的に形成された第２トナーパターンの濃度を検出し、この検出結果に基づいて前記感光体ドラムの周方向の濃度プロフィールを画像形成前に生成し、
   前記第１トナーパターンの形成位置と、前記濃度プロフィールに基づいて、前記画像形成条件を補正することを特徴とする画像安定化制御方法。

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