JP2014232149A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを用いて画像を形成する画像形成装置及びこのような画像形成装置における画像形成方法であって、像担持体や現像剤担持体の回転フレ等に起因する濃度ムラとともに帯電ローラによる帯電ムラが発生する場合にも、パターン画像が長大になることを回避しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能として、かかる濃度ムラを低減するように画像の濃度を調整可能な画像形成装置及び画像形成方法の提供。【解決手段】濃度が検知される画像の長さＬ、像担持体の周長Ｌｏ、帯電ローラの周長Ｌｃ、現像剤担持体の周長Ｌｄとについて、Ｌが、Ｌｃと、ＬｏとＬｄとのうちの何れか一方との最小公倍数であるとの第１の条件と、ＬｏとＬｄとのうちの何れか他方以上であるとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たす。【選択図】図１３

Description

本発明は、トナーを用いて画像を形成する、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうちの少なくとも１つの機能を備えた複合機等の画像形成装置及びこのような画像形成装置における画像形成方法であって、かかる画像の濃度を調整可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。

トナーを用いて画像を形成する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置が知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献４〕参照）。このような画像形成装置では、帯電装置によって像担持体を一様に帯電させ、形成すべき画像に対応して入力したデータに基づいて露光装置によって像担持体に潜像を形成し、現像装置によって潜像にトナーを付着させて画像を形成している。

このような画像形成装置は、近年、印刷業界にも普及し始めており、高速出力かつ高画質化への要求が急速に高まっている。高画質化に関する要求項目のなかでは、頁内濃度均一性すなわち用紙等の記録媒体の１枚に形成される画像の濃度の均一性への要望が強く、ユーザーが画像形成装置を選定する際の判断基準になっている。そのため、頁内の濃度ムラを極力抑制することが重要である。

かかる濃度ムラは、様々な要因によって発生することが知られている。たとえば、帯電の不均一性による帯電ムラ、露光装置の露光ムラ、感光体等の像担持体の回転振れや感度ムラ、現像ローラ等の現像剤担持体の回転振れや抵抗ムラ、トナーの帯電ムラ、転写ローラの転写ムラなどである。この中でもとくに像担持体の回転振れや感度ムラ及び現像剤担持体の回転振れに起因する濃度ムラは周期が短いため、頁内に周期的に発生し、視認が容易であることから、クレーム対象となる場合が多い。したがって、像担持体の回転振れや感度ムラ及び現像剤担持体の回転振れに起因する濃度ムラを抑制することがとくに重要である。

この濃度ムラについて以下説明する。
像担持体や現像剤担持体の回転振れに起因する濃度ムラに関して説明する。電子写真方式を用いた画像形成装置では、現像剤担持体と像担持体との間の電位差によって発生する電界を利用して像担持体上にトナーを付着させて画像を形成する。このため、像担持体や現像剤担持体の回転振れによって、これらの間隔である現像ギャップが変動すると、電界が変動して濃度変動が生じ、濃度ムラが生じる。

また、像担持体の感度ムラに起因する濃度ムラに関しては、たとえば次のとおりである。すなわち、露光に対する像担持体の感度に、環境変動、経時劣化等の要因によってばらつきが発生する場合、一定の露光量で露光しても、像担持体の露光後の電位である明電位に差が出るため、かかる電界が変動し、濃度変動が生じて、濃度ムラが生じる。なお、像担持体の感度ムラに関して、感度変化を小さくするため高精度な製法を用いるとコストアップとなるため、これは極力避けることが望ましい。

このような濃度ムラを補正するために、像担持体や現像剤担持体の回転周期で現像バイアス、帯電バイアス、露光条件等を変調させる補正データを用いる濃度ムラ補正技術が一般的に知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献４〕参照）。

この技術の中でも、たとえば、パターン画像を形成してこの濃度を読み取り、この濃度の変化すなわち濃度ムラを打ち消すように、像担持体等の回転周期で現像バイアス等を変調させる技術が知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献４〕参照）。
パターン画像を形成する場合には、この長さを少なくとも像担持体等の周長とすることが好ましく、さらには、かかる長さをかかる周長の数倍として検知した濃度の平均処理を行うこと（たとえば、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕参照）が好ましいと考えられる。

また、パターン画像の濃度に基づいて濃度ムラを検出、言い換えると抽出するために、かかる濃度の周波数解析を行うことが考えられる。なお、濃度ムラについては、その要因として、上述した、像担持体や現像剤担持体の回転振れ、像担持体の感度ムラの他に、帯電ローラによる帯電ムラがあることが知られている。

ところが、像担持体や現像剤担持体の回転振れ等に起因する濃度ムラを抽出するために周波数解析を行っても、かかる帯電ムラが像担持体や現像剤担持体の回転周期に近い周波数成分で発生している場合には、かかる濃度ムラが精度良く抽出されないこととなる。このような現象は、上述の平均処理を行ったうえで周波数解析を行った場合にも同様に発生すると考えられる。

補正データは抽出した濃度ムラに基づいて生成するため、帯電ムラによる画像への直接の影響が少ない場合であっても、抽出した濃度ムラに帯電ムラの影響がある場合、このような濃度ムラに基づいて生成した補正データでは濃度ムラを打ち消すことが困難である。また、帯電ムラの影響を含んだ補正データを用いると、濃度ムラを却って増加させることにもなり兼ねない。帯電ムラの影響を抑制するには、上述の平均処理を行うことが好ましいと推測されるが、帯電ムラの影響をより高度に抑制するために、単に、パターン画像の長さを長くすると、補正データ生成までの待ち時間が長くなるため好ましいとはいえない。

このような事情により、像担持体や現像剤担持体に起因する濃度ムラとともに帯電ローラによる帯電ムラが発生している場合にも、パターン画像が長大になることを回避しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能な濃度ムラ補正技術が待たれているところである。

本発明は、トナーを用いて画像を形成する画像形成装置及びこのような画像形成装置における画像形成方法であって、像担持体や現像剤担持体の回転フレ等に起因する濃度ムラとともに帯電ローラによる帯電ムラが発生する場合にも、パターン画像が長大になることを回避しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能として、かかる濃度ムラを低減するように画像の濃度を調整可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、回転する像担持体と、回転しながら前記像担持体を帯電させる帯電ローラと、回転しながら前記像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体と、この現像剤担持体により前記像担持体にトナーを付着させることによって形成される画像の濃度のムラを検出するために、同濃度を、同画像が所定の方向に移動する状態において検知する画像濃度検知手段と、この画像濃度検知手段によって検知された前記濃度に基づいて前記ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転位置を検出する回転位置検出手段とを有し、前記画像濃度検知手段によって濃度が検知される前記画像の、前記所定の方向に沿った、同画像濃度検知手段によって濃度が検知される位置を通過する長さであって、前記ムラを検出するのに有効な長さをＬとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記像担持体の周長をＬｏとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記帯電ローラの周長をＬｃとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記現像剤担持体の周長をＬｄとしたとき、前記Ｌが、前記Ｌｃと、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか一方との最小公倍数であるとの第１の条件と、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか他方以上であるとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たすように、前記画像濃度検知手段によって前記濃度が検出される前記画像を形成する画像形成装置にある。

本発明は、回転する像担持体と、回転しながら前記像担持体を帯電させる帯電ローラと、回転しながら前記像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体と、この現像剤担持体により前記像担持体にトナーを付着させることによって形成される画像の濃度のムラを検出するために、同濃度を、同画像が所定の方向に移動する状態において検知する画像濃度検知手段と、この画像濃度検知手段によって検知された前記濃度に基づいて前記ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転位置を検出する回転位置検出手段とを有し、前記画像濃度検知手段によって濃度が検知される前記画像の、前記所定の方向に沿った、同画像濃度検知手段によって濃度が検知される位置を通過する長さであって、前記ムラを検出するのに有効な長さをＬとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記像担持体の周長をＬｏとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記帯電ローラの周長をＬｃとし、前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記現像剤担持体の周長をＬｄとしたとき、前記Ｌが、前記Ｌｃと、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか一方との最小公倍数であるとの第１の条件と、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか他方以上であるとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たすように、前記画像濃度検知手段によって前記濃度が検出される前記画像を形成する画像形成装置にあるので、像担持体や現像剤担持体の回転フレ等に起因する濃度ムラとともに帯電ローラによる帯電ムラが発生する場合にも、パターン画像が長大になることを回避しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能として、かかる濃度ムラを低減するように画像の濃度を調整可能であり、頁内濃度均一性を向上した良好な画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明を適用した画像形成装置の一例の概略構成図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた画像形成部等の拡大図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた現像手段の概略正断面図である。 回転位置検出手段の構成例を示した概略斜視図である。 図４に示した回転位置検出手段からの信号の例を示したタイミングチャートである。 画像濃度検知手段、回転位置検出手段の信号に基づいて画像パターンが作成されることを示す概略制御ブロック図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた画像濃度検知手段の概略正断面図である。 図４に示した画像濃度検知手段の配設態様およびこの画像濃度検知手段によって濃度が検出される画像の構成態様の例を示した概略平面図である。 画像濃度検知手段の信号と、回転位置検出手段の信号との関係を示すタイミングチャートである。 帯電ローラの周期で発生する濃度ムラがある場合とない場合とで、回転体の濃度ムラの平均処理を行った波形が異なることを説明するためのグラフである。 回転位置検出手段によって検出される回転位置検出信号、濃度ムラ検出手段によって検出されるムラ、これらを元に作成される画像形成条件の関係の例を示す図である。 濃度ムラを抑制するための制御の例の概略を示すフローチャートである。 画像濃度検知手段によって濃度が検知される画像と、回転位置検知手段の出力信号と、画像濃度検知手段によって検知されたかかる画像の濃度の変化と、この濃度に含まれ、像担持体、現像剤担持体、帯電ローラの周期で発生している濃度の変化とを並べて図示した概念図である。 本発明の適用により、回転体の濃度ムラの平均処理を行った波形に生じる、帯電ローラの周期で発生する濃度ムラによる影響が低減されることを説明するためのグラフである。

以下、本発明の一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を、図２はかかる画像形成装置に備えられた画像形成部等の概略構成図を示している。

図１に示すように、画像形成装置１０は、記録媒体としての記録紙１２に画像を形成する、４つのプロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋを有する画像形成部１４と、画像形成部１４に記録紙を供給する給紙装置１６とを備えている。
画像形成装置１０はまた、原稿画像を読み取るスキャナ１８と、スキャナ１８に原稿を自動給紙する原稿自動搬送装置２０とを備えている。

画像形成装置１０はまた、本体２２内に、転写体たる無端状の中間転写ベルト２４を備えた転写手段たる転写ユニット２６と、画像形成部１４の上方に位置する露光手段としての光書込ユニット３８とを備えている。

画像形成装置１０はまた、記録紙１２を搬送し、中間転写ベルト２４に担持されているトナー像を、中間転写ベルト２４とのニップ部である二次転写位置Ｎでその記録紙１２に転写する２次転写手段である転写搬送ベルトとしての搬送ベルト４６を備えている。
画像形成装置１０はまた、給紙装置１６から供給された記録紙１２を所定のタイミングで二次転写位置Ｎに送り出すレジストローラ対４４を備えている。

画像形成装置１０はまた、二次転写位置Ｎを通過してトナー像を担持した、搬送ベルト４６によって搬送されてきた記録紙１２にそのトナー像を定着する定着ユニット４８を備えている。
画像形成装置１０はまた、定着ユニット４８を通過してトナー像を定着された記録紙１２を本体２２の外部に排出する排紙ローラ対５０を備えている。

画像形成装置１０はまた、中間転写ベルト２４上のトナーの付着量を検知して画像の濃度ムラを検出するために中間転写ベルト２４上の画像であるトナー像の濃度を検出する画像濃度検知手段としてのトナー付着量検知センサ５２を備えている。
画像形成装置１０はまた、図示しないＣＰＵ並びに不揮発性メモリおよび揮発性メモリを搭載した制御手段としての制御部３７を有している。

図２に示すように、プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはそれぞれ、図中反時計方向であるＡ１方向に回転する回転体としての像担持体たるドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを有している。
プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはまたそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周囲にＡ１方向に沿って設けられた、帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋを有している。

プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはまたそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置である位相を検出する回転位置検出手段である像担持体回転位置検出手段たるフォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを有している。
プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはまたそれぞれ、現像手段としての現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋと、転写ユニット２６に備えられた１次転写手段としての１次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｋとを有している。

プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはまたそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面電位を検出する表面電位検知手段としての表面電位センサである電位センサ３９Ｙ、３９Ｃ、３９Ｍ、３９Ｋとを有している。
プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋはそれぞれ、このような構成により、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色のトナー像を形成する。

現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋは、使用するトナーの色が異なるものの、その構成は互いに同様である。そこで、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋを、図３に、現像装置４２として図示し、また図４にこの現像装置４２の一部を示し、図３、図４に沿って現像装置４２の構成を説明する。図３においては、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを符号４０で示している。

図３は現像装置４２の概略図である。
現像装置４２は、一本の現像剤担持体としての回転体である現像ローラ５４と、現像剤撹拌手段としての撹拌スクリュ６０、供給スクリュ６２、回収スクリュ６４である三本のスクリュとを有している。
現像装置４２はまた、現像ローラ５４上の現像剤の高さを規制する図示しないドクタブレードと、これらを内蔵するとともに磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーを含む粉体状の二成分系の現像剤６６を収容した現像容器５８とを有している。
現像装置４２はまた、攪拌スクリュ６０上部において現像容器５８に形成された図示しない開口部より現像容器５８内にトナーを補給する図示しないトナー補給部を有している。

現像装置４２はまた、図４に示すように、現像剤担持体である現像ローラ５４の回転位置を検出する回転位置検出手段としての現像回転位置検出手段であるフォトインタラプタ７１を備えた現像回転位置検出装置７０を有している。

図３に示すように、現像ローラ５４は感光体４０とある一定の距離である現像ギャップｇをとって対向配置されている。撹拌スクリュ６０、供給スクリュ６２、回収スクリュ６４は現像ローラ５４に対して平行に設けられている。

撹拌スクリュ６０は、現像剤６６を撹拌しながら図手前方向の端部まで移動し、現像容器５８に設けられた図示しない開口部を通して供給スクリュ６２へ搬送する。この現像剤６６は供給スクリュ６２により撹拌搬送されながら現像ローラ５４へ供給される。

現像ローラ５４に供給された現像剤６６は、ドクタブレードによってその高さ言い換えると層厚みを規制され、感光体４０に対向する現像ニップで感光体４０に接触し、潜像部分にトナーを付着させ、現像を行い、感光体４０上に画像を形成する。このように、現像ローラ５４は、回転しながら感光体４０にトナーを付着させて感光体４０の潜像部分を現像する。この現像剤６６中のトナー濃度が低下すると、トナー補給部からトナーが現像容器５８内に補給され、撹拌スクリュ６０によって撹拌される。

図４に示す現像回転位置検出装置７０は、現像ローラ５４のそれぞれに対して別個に設けられているが、互いに同構成であって、同図に示す構成となっている。また、同図に示されているように、現像ローラ５４はそれぞれ、その回転中心軸をなす軸７６が、カップリング７７を介して駆動モータ７８の出力軸である軸７９に接続されており、駆動モータ７８の駆動によって回転駆動されるようになっている。

現像回転位置検出装置７０は、フォトインタラプタ７１の他に、軸７９と一体に設けられ軸７９の回転に伴って回転移動する遮光部材７２を有している。遮光部材７２は、現像ローラ５４の回転に従い、現像ローラ５４が所定の回転位置を占めたときにフォトインタラプタ７１によって検出される。これにより、フォトインタラプタ７１は、現像ローラ５４の回転位置を検出するようになっている。上述のフォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋも同様にして感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置を検出するようになっている。

同図に示した例では、現像ローラ５４の駆動に関し、駆動モータ直結のダイレクトドライブ方式を用いているが、駆動モータ７８からの動力伝達の間に減速機構が入っていても良い。但し、減速機構を採用する場合、遮光部材７２は現像ローラ５４と同じ回転数になるよう、軸７６上に設置しておくことが望ましい。このことは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置を検出する場合についても同様である。

図５は、フォトインタラプタ７１の出力例を示している。現像ローラ５４と同期して回転する遮光部材７２がフォトインタラプタ７１を通過するときに出力がほぼ０Ｖまで低下していることが分かる。このエッジを利用して、現像ローラ５４の回転位置を検出する。このような現像回転位置検出装置７０により検出した回転位置信号は、図６に示すように、現像ローラ回転位置検出信号として制御部３７に入力される。そして、この現像ローラ回転位置検出信号に基づき、後述するデータ処理や、各種補正と同様の処理、補正、制御が実施される。

なお、本実施形態では一本の現像ローラ５４が感光体４０と同方向に回転する順方向一段現像方式を用いているが、現像装置４２は、この方式に限らず、現像ローラ５４が複数配置される多段現像装置でもよい。また、現像剤６６に二成分系現像剤を用いているが、これに限らず一成分形現像剤であっても良い。

図２に示したフォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋは、たとえば特許文献２の図４に開示される構成を採用可能である。本実施形態においては、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置を検出する手段として、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを用いて検出している。このようなフォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋにより検出した回転位置信号は、図６に示すように、感光体回転位置検出信号として制御部３７に入力される。そして、この感光体回転位置検出信号に基づき、後述するデータ処理や、各種補正と同様の処理、補正、制御が実施される場合がある。なお、かかる手段は、ロータリエンコーダなど、回転位置を検出するものであればこの構成に限らない。

電位センサ３９Ｙ、３９Ｃ、３９Ｍ、３９Ｋはそれぞれ、光書込ユニット３８によって後述するように感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面に書き込まれたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像の電位を検出する。このように検出された電位は、画像濃度の安定性を保つために、後述する帯電バイアス、現像バイアス、レーザーパワーである露光パワーなどのプロセス条件にフィードバックされる。

帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋはそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋに当接し感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋに連れ周りして回転する帯電部材としての帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋを有している。
帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋはまたそれぞれ、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋに当接し帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋをクリーニングするクリーニング部材４７Ｙ、４７Ｃ、４７Ｍ、４７Ｋを有している。
帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋはまたそれぞれ、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５ＫにＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳して感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋとの間に帯電バイアスを重畳して印加する図示しない電圧印加手段を有している。

帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋに連れ周りして回転するために、両端部のみにおいて当接しており、この当接部の間の中央部は、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面と微小空隙で離間している。

かかる中央部は、電圧印加手段による電圧印加により、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにバイアスを印加するバイアス印加部となっている。よって、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋは、回転しながら感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを帯電させる。このように、非接触方式による帯電すなわち非接触帯電方式によって、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面が所望の電位に帯電されるようになっている。
本形態ではこのように非接触の帯電ローラ方式を用いているが、回転する帯電部材すなわち帯電ローラを用いていれば、他の方式を採用した帯電方式を用いて感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面を帯電するようにしてもよい。

転写ユニット２６は、中間転写ベルト２４を支持した複数の張架ローラである支持ローラとして、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラ２８、２次転写バックアップローラ３０、従動ローラ３２を有している。転写ユニット２６はそのほか、プロセスユニット３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｍ、３６Ｋのそれぞれに備えられた１次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｋも中間転写ベルト２４を掛け回した支持ローラとして有している。

中間転写ベルト２４は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散せしめた材料からなっている。中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２８の回転によって、図中時計方向であるＢ１方向に無端移動せしめられる。

光書込ユニット３８は、画像情報に基づいて、図示しないレーザー制御部によって４つの図示しない半導体レーザーを駆動し、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋのそれぞれを照射する４つの書込光を出射する。光書込ユニット３８は、この書込光により、帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋにより暗中にて一様に帯電された感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋのそれぞれを暗中にて走査する。これにより、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの表面にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像が書き込まれる。このように、光書込ユニット３８は、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋに露光を行って静電潜像を書き込む書込手段である光書込手段として機能する。

本実施形態では光書込ユニット３８として、図示しない半導体レーザーから出射したレーザー光を図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで光走査を行うものを用いている。光書込ユニット３８は、かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。

給紙装置１６は、図１において符号１６ａで示されている給紙トレイ１と、符号１６ｂで示されている給紙トレイ２とを有している。
画像形成装置１０における記録紙１２の搬送経路を図１に一点鎖線で示している。

トナー付着量検知センサ５２は、中間転写ベルト２４の回転方向における二次転写位置Ｎの手前側に配置されている。トナー付着量検知センサ５２は、中間転写ベルト２４上のトナー像を検知するトナー像検知センサとして機能する。
図７に、トナー付着量検知センサ５２の概略図を示す。

図７（ａ）は、トナー付着量検知センサ５２としての黒トナー付着量検知センサ５２Ａの構成を、図７（ｂ）は、トナー付着量検知センサ５２としてのカラートナー付着量検知センサ５２Ｂの構成を示している。黒トナー付着量検知センサ５２Ａは、実質的に、中間転写ベルト２４上のトナー像の位置を検知する位置ずれ検知センサとして機能する。そして、カラートナー付着量検知センサ５２Ｂが、中間転写ベルト２４上のトナー付着量を検出して画像の濃度を検出するトナー付着量検知センサとして機能する。

図７（ａ）に示すように、黒トナー付着量検知センサ５２Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子５２Ａ−１と、正反射光を受光する受光素子５２Ａ−２とを有している。発光素子５２Ａ−１は中間転写ベルト２４上に光を照射し、この照射光は中間転写ベルト２４またはトナー像表面によって反射される。受光素子５２Ａ−２は、この反射光のうちの正反射光を受光する。

図７（ｂ）に示すように、カラートナー付着量検知センサ５２Ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子５２Ｂ−１と、正反射光を受光する受光素子５２Ｂ−２と、拡散反射光を受光する受光素子５２Ｂ−３とを有している。発光素子５２Ｂ−１は、黒トナー付着量検知センサ５２Ａの場合と同様、中間転写ベルト２４上に光を照射し、この照射光は、中間転写ベルト２４表面またはトナー像表面によって反射される。

正反射受光素子５２Ｂ−２は、この反射光のうちの正反射光を受光し、拡散反射光受光素子５２Ｂ−３は、反射光のうち拡散反射光を受光する。本実施形態では、発光素子５２Ｂ−１として、発光される光のピーク波長が９５０ｎｍであるＧａＡｓ赤外発光ダイオードを用いており、受光素子５２Ｂ−２、５２Ｂ−３としては、ピーク受光感度が８００ｎｍであるＳｉフォトトランジスタなどを用いている。ただし、ピーク波長およびピーク受光感度がこれと異なるものでも構わない。

また、黒トナー付着量検知センサ５２Ａ及びカラートナー付着量検知センサ５２Ｂは、検知対象物である中間転写ベルト２４のベルト表面との間に、検出距離として５ｍｍ程度の距離を設けて対向するように配設されている。本実施形態では、トナー付着量検知センサ５２を中間転写ベルト２４近傍に設け、中間転写ベルト２４上のトナー付着量に基づいて作像条件を決定するとともに中間転写ベルト２４上のトナー付着位置に基づいて作像タイミングを決定する。但し、トナー付着量検知センサ５２は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋに対向するように配設されていても構わないし、搬送ベルト４６等に対向するように配設して中間転写ベルト２４から画像を転写された記録紙１２に対向するように配設されていても良い。

トナー付着量検知センサ５２からの出力は制御部３７において付着量変換アルゴリズムによってトナー付着量に変換され、トナー付着量が認識され、制御部３７に備えられた不揮発性メモリまたは揮発性メモリに画像濃度として記憶される。この点、制御部３７は画像濃度記憶手段として機能する。画像濃度記憶手段として機能する制御部３７は、かかる画像濃度を時系列データとして記憶する。付着量変換アルゴリズムについては従来技術と同様であるため省略する。

制御部３７に備えられた不揮発性メモリまたは揮発性メモリには、その他、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋ等の各センサの出力や後述する処理結果のデータ、補正用データ、制御結果などに関する様々な情報が記憶されている。制御部３７は、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋによって検知された感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置を記憶する点において、第１の回転位置記憶手段である回転位置記憶手段として機能する。また、制御部３７は、現像回転位置検出装置７０によって検知された現像ローラ５４の回転位置を記憶する点において、第２の回転位置記憶手段である現像回転位置記憶手段としての回転位置記憶手段として機能する。

以上のような構成の画像形成装置１０において、帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋによる帯電後に感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に書き込まれた静電潜像は、次のように現像される。すなわち、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋ内に存在する現像剤中のトナーが静電的付着力によって感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に付着することで現像される。

その後、１次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｋにより、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上から中間転写ベルト２４上に順次トナー像が重ね合わせられ、これによって形成された画像は、中間転写ベルト２４の移動に伴って搬送される。この画像は、トナー付着量検知センサ５２による検知位置を通過して、２次転写器として構成された二次転写位置Ｎに至る。

記録紙１２は、レジストローラ対４４によって所定のタイミングで二次転写位置Ｎへ送られ、中間転写ベルト２４上で重ね合された各色成分画像すなわち４色成分のトナー像が一括して転写されながら、搬送ベルト４６によって搬送される。その後、記録紙１２は、定着ユニット４８を通過し、トナー画像が定着されてカラー印刷画像となり、排紙ローラ対５０により機外へと排出される。

このような画像形成装置１０において、高画質化を図るため、いわゆるパターン画像を形成し、形成されたパターン画像の画像濃度を用いて、ユーザーの指定によって形成する画像の濃度を調整するようになっている。

パターン画像は、次に述べるようにトナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される画像であって、図８に示すように、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色について、画像濃度が高濃度となるシャドウ部、本形態ではベタ画像となるように形成する。パターン画像は、高濃度であるほど、画像濃度の変動を検出しやすいためであり、また、高濃度のパターン画像としてベタ画像が典型的であるためである。パターン画像は、本形態ではベタ画像であるが、画像濃度の変動が検出されるのであれば、これよりも濃度の低い画像であっても良い。

パターン画像は、同図の左右方向に対応した、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転方向であるＡ１方向に沿った、中間転写ベルト２４の回転方向であるＢ１方向に長い帯パターンとなるように形成される。このようにパターン画像が延在する方向を、以下、副走査方向という。この副走査方向は、パターン画像すなわち現像ローラ５４により感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにトナーを付着させることによって形成されトナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される画像が移動する方向に一致している。副走査方向におけるパターン画像の、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される位置における長さＬは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの少なくとも１周長分とされ、本形態では３周長分としている。

これは、画像形成装置１０における画像の濃度の調整が、画像濃度のムラを抑制するように行われるようにするためである。このムラは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと現像ローラ５４との間隔である現像ギャップの変動及び後述する感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度ムラに基づくものである。

この点についてより詳しく説明する。かかる現像ギャップの変動の要因の１つとして、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転振れが挙げられ、この回転振れの要因として、たとえば感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転中心位置の偏心が挙げられる。よって、現像ギャップの変動に基づく画像濃度のムラには、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転周期に応じて発生する成分である回転変動成分が含まれている。そして、この成分を検出するには、副走査方向におけるパターン画像の長さＬとして、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの少なくとも１周長分の長さを要する。

そのため、トナー付着量検知センサ５２は、パターン画像の濃度ムラを検出するために、パターン画像の濃度を、パターン画像が所定の方向すなわち副走査方向に移動する状態において検知する。パターン画像の、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される位置における長さＬは、副走査方向に沿った長さであって、トナー付着量検知センサ５２によって検知されたパターン画像の濃度に基づいて濃度ムラを検出するのに有効な長さとされる。この「有効な長さ」の意義、長さＬの詳細については後述する。

同図（ａ）においては、各色のベタ帯パターンを、同図の上下方向に対応した主走査方向、すなわち副走査方向に直交する方向において、互いに同位置に形成している。この位置は、主走査方向におけるトナー付着量検知センサ５２の検知領域に一致する。なお、この位置は、同図（ａ）においては、主走査方向における中央部となっているが、これに限らず、主走査方向における端部であっても良い。

同図（ｂ）においては、各色のベタ帯パターンを、主走査方向において、互いに異なる位置に形成している。この位置はそれぞれ、主走査方向における各トナー付着量検知センサ５２の検知領域に一致する。

同図（ａ）に示したように画像パターンを形成すると、画像パターンの画像濃度を検知するトナー付着量検知センサ５２の数が１つで済むという利点がある。
同図（ｂ）に示したように画像パターンを形成すると、各色の画像パターンを副走査方向において重複するように形成することで、画像濃度の検知を完了するまでの時間が短くて済むという利点がある。
本形態では、同図（ａ）に示した構成を採用しているが、同図（ｂ）に示した構成を採用しても良い。

なお、トナー付着量検知センサ５２は、すでに述べたように、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋのそれぞれに対して設け、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ上に形成された画像の濃度を検知するようにしても良い。このようにすれば、中間転写ベルト２４の走行変動による影響が回避される。また、トナー付着量検知センサ５２は、すでに述べたように、中間転写ベルト２４から画像を転写された記録紙１２に対向するように設け、記録紙１２上に形成された画像の濃度を検知するようにしても良い。このようにすれば、記録紙１２の走行変動による影響が回避される。

画像濃度のムラに含まれる上述した成分を検出するため、パターン画像を形成するときの画像形成条件、具体的には画像を形成するための要素は、画像濃度が高濃度、すなわちここではベタとなるように、一定に維持される。かかる要素は、たとえば帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋにおける帯電条件、光書込ユニット３８における露光条件言い換えると書き込み条件、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋにおける現像条件である。かかる要素としては、他に、１次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｋにおける転写条件等が挙げられる。

ここでの帯電条件としては帯電バイアスが挙げられ、書き込み条件としては書込光の強度が挙げられ、現像条件としては現像バイアスが挙げられ、転写条件としては転写バイアスが挙げられる。

ただし、このように画像形成条件を一定に維持しても、たとえば、パターン画像の書き始め、言い換えると先頭位置では、バイアスの出力が安定せず、この出力の不安定性によってパターン画像の濃度が一定とならない場合がありうる。
また、トナー付着量検知センサ５２によって検知されたパターン画像の濃度は、その一部が濃度ムラの検出に不使用となる場合がある。すなわち、トナー付着量検知センサ５２によって検知されたパターン画像の濃度は、次のタイミングに基づいて後述のように切り出され、処理される。

このタイミングとは、たとえば、図５に沿って説明したエッジの検出タイミングであって、より具体的にはたとえば次のとおりである。
・現像回転位置検出装置７０によって検出された、現像ローラ５４が所定の回転位置を占めたタイミング
・フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋによって検出された、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋが所定の回転位置を占めたタイミング

したがって、副走査方向における、現像ローラ５４の周長未満、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長未満の長さのパターン画像の濃度は、濃度ムラの検出に不使用となる場合がありうる。このことは帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋについても同様である。

そのため、上述した有効な長さは、このようにパターン画像の濃度が一定とならず不安定となり得る領域、検知したパターン画像の濃度が不使用となる領域を除く、かかる濃度が一定となり安定した領域であって濃度ムラの検出に使用される部分の長さを意味する。なお、演算に用いるデータ数は必ずしも理論上の最小公倍数に相当する数に一致する必要はない。メカ公差による周長さの影響やタイマ誤差の影響によって多少ずれるためである。かかる影響を受けていても、長さＬがかかる影響を受けた程度のほぼ最小公倍数の長さであれば、平均処理によりかかる誤差は実質的に無視できる程度に小さくなる。

上述のように、パターン画像の濃度が不安定となり得る領域を除くため、トナー付着量検知センサ５２によって検知されたパターン画像の濃度の変動が生じている場合、この変動の要因は次の感度ムラとみなせる。すなわち、現像ギャップの変動及び後述する感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度ムラとみなせる。

ここで、上述した、副走査方向における、現像ローラ５４の周長、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長、その他、副走査方向における、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの周長について説明する。これらの回転体、その他、中間転写ベルト２４の回転速度言い換えると表面速度は、互いに異なりうる。そうすると、これらの回転体の実際の周長と、パターン画像がトナー付着量検知センサ５２によって検知される位置での、回転体が一周することで形成されるパターン画像の副走査方向における長さとは異なりうる。

たとえば、一般に、現像ローラの表面速度は、感光体の表面速度よりも大きくなるように設定されている。現像ローラ上のトナーを含む磁気穂と感光体との接触回数言い換えると現像回数を増加させ、現像能力を向上させるためである。このとき、感光体上に付着するトナーの、現像ローラ一周分の副走査方向における長さは現像ローラ周長よりも短くなる。よって、画像形成装置１０においてかかる表面速度の関係が設定されているとすれば、現像ローラ５４の周長と感光体の周長とが互いに等しいとしても、次の関係を有することとなる。すなわち、中間転写ベルト２４上における画像パターンの長さに対応した現像ローラ５４の周長の実効的な長さは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにおけるそれよりも短いこととなる。

そこで、上述の、副走査方向における、現像ローラ５４の周長、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長、その他、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの周長は、副走査方向長さというものとして、次のように定義する。すなわち、副走査方向に沿った、パターン画像がトナー付着量検知センサ５２によって検知される位置を通過する長さに換算した長さである。

現像ローラ５４の周長、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの周長の副走査方向長さを、それぞれ、Ｌｄ、Ｌｏ、Ｌｃとする。本形態において、トナー付着量検知センサ５２によるパターン画像の検知位置は中間転写ベルト２４上の位置であるため、Ｌｄは現像ローラベルト上周長、Ｌｏは感光体ベルト上周長、Ｌｃは帯電ローラベルト上周長であるといえる。

長さＬｄ、Ｌｏ、Ｌｃは、たとえば、図８（ａ）、図１３のように図示される。これらの図から明らかなように、長さＬｄ、Ｌｏ、Ｌｃは、Ｌｏ＞Ｌｄ＞Ｌｃの関係を有する。本形態において、現像ローラ５４の径φｄ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの径φｏ、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの径φｃは、φｏ＞φｄ＞φｃの関係を有する。感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ、現像ローラ５４、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの回転速度は、φｏ＞φｄ＞φｃの関係に対してＬｏ＞Ｌｄ＞Ｌｃの関係の関係を満たすように設定されている。

図８（ａ）には、長さＬも図示している。上述のように、パターン画像の先頭部分の濃度は不使用となる場合があるため、これを踏まえて、図８（ａ）に示された長さＬは、かかる先頭部分を除外した長さとなっており、長さＬｄ、Ｌｏ、Ｌｃについても、長さＬの先頭位置に合わせて図示している。

なお、すでに述べたように、トナー付着量検知センサ５２は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ、搬送ベルト４６等に対向する位置に配設しても良い。よって、副走査方向長さは、トナー付着量検知センサ５２の配置位置に応じて、パターン画像が感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ、搬送ベルト４６等によって搬送される位置を通過する長さに換算されることもありうる。

帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋ、光書込ユニット３８、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋ、１次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｋ等は、画像パターンを作成するにあたって、次のように機能する。すなわち、図６に示すパターン作成手段としてのパターン形成手段として機能する。このパターン形成手段は、現像、帯電、露光等の一連の電子写真式画像形成装置の作像プロセスを担う画像パターン作成手段である。

現像ギャップの変動などがなければ、画像形成条件を一定に維持してベタ画像を形成すると、その画像濃度は均一となる。しかし、画像形成条件を一定に維持してベタ画像を形成しても、上述のように、実際には、現像ギャップの変動などによって、画像濃度は変動する。

この画像濃度の変動は、トナー付着量検知センサ５２によって、副走査方向に長い帯状パターンであるベタ画像の画像濃度を検出することによって検知される。図６に示すように、トナー付着量検知センサ５２の検知信号は、トナー像検知センサ検出信号として、制御部３７に入力される。より具体的には、この検知信号は、制御部３７に時系列データとして入力され、制御部３７において、トナー付着量が時系列で認識され、画像濃度記憶手段としての機能により、時系列の画像濃度として記憶される。

画像濃度記憶手段として機能する制御部３７は、現像回転位置検出装置７０からの信号に基づき、かかる画像濃度を、現像ローラ５４の位相と関連付けて記憶する。

図９に、トナー付着量検知センサ５２によって検知された画像パターンの画像濃度の測定結果と、現像回転位置検出装置７０からの信号とを、同図の横軸にとった時間軸上において同期した状態で重ね合わせて示す。同図の縦軸はトナー付着量［１０００×ｍｇ／ｃｍ^２］である。画像パターンは、図８に示して説明した、画像濃度１００％の帯状のベタパターンである。

図９において、矩形型の線は、フォトインタラプタの出力を示し、山型の線は、画像濃度に対応したトナー付着量を示している。同図に示されたトナー付着量より、画像パターンには周期的なムラが発生していることがわかる。この周期的なムラには、既に述べたような様々な周期的変動成分、たとえば感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋや現像ローラ５４の回転振れによる濃度ムラや、帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの回転振れによる濃度ムラが含まれている（図１３を参照）。

現像ローラ周期の濃度むら成分を抽出するには、トナー付着量検知センサ５２によって検出された画像パターンの画像濃度を、現像回転位置検出装置７０の出力信号で切出し、平均処理を施せばよい。ここで、感光体周期の濃度むらを除去するため、まずトナー付着量検知センサ５２の検出結果に、ハイパスフィルタなどのフィルタ処理を行っても良い。

感光体周期についても同様である。具体的には、感光体周期の濃度むら成分を抽出する場合は、たとえば現像ローラ周期など高周波成分を除去するためにローパスフィルタに通した波形に対し、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋ出力に基づいた切出しおよび、平均処理を施す。

図１０に、上述のフィルタ処理を実施し、現像回転位置検出装置７０の出力に基づいてトナー付着量を切出した波形を示す。なお、この場合の長さＬは、後述のＬｄｃより短いものとする。同図（ａ）は、帯電ローラ周期で濃度むらが発生している場合の現像ローラ周期濃度むら抽出結果を示している。同図（ｂ）は、現像ローラ５４とフォトインタラプタ７１との位相を同図（ａ）の場合と同じにして、帯電ローラ周期の濃度むらが発生しない条件下で同様の評価、処理を行った結果を示している。

同図（ａ）と同図（ｂ）とにおいて、平均波形を示している太線を比較すると、同図ｘ軸の０ｓに対応する、フォトインタラプタ７１の検出位置におけるプロファイルがずれてしまっていることがわかる。同図（ａ）と同図（ｂ）とでは、帯電ローラ周期の濃度むら有無において測定条件が異なるため、かかるプロファイルのズレは、帯電ローラ周期の濃度むらの有無によって発生していると理解される。帯電ローラ周期の濃度むらの有無によってかかるプロファイルのずれが生じるのは、同図（ａ）の場合には、帯電ローラの濃度むら成分が現像ローラ周期において均等的に分散していないために平均処理の際に誤差が発生することに起因するものである。

濃度むら補正を行うにあたっては、各回転体周期の濃度むら波形から補正テーブルを作成する。より具体的には、図１１に沿って後述するように、平均処理を施した波形を打ち消すように、かかる波形と逆位相となる補正テーブルを作成する。そのため、図１０（ａ）のように濃度むら検出波形が本来の濃度むらとずれている場合、制御効果が低減してしまう。

プロファイルのズレを減少させるには、平均処理回数を多くすることが好ましく、平均処理回数を多くすればするほどかかるズレが小さくなる。しかし、平均回数を多くするには画像パターンを副走査方向に長く形成する必要がある。画像パターンを副走査方向に長く形成すると、トナー消費やベルトクリーニングの負荷、ダウンタイムすなわち補正データ生成までの待ち時間が増加する。よって、トナー消費やベルトクリーニングの負荷、ダウンタイムを考慮すると、画像パターンの副走査方向における長さはなるべく短い方が好ましい。

このような事情に鑑みれば、次のような場合にもパターン画像が長大になることを回避しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能とし、濃度ムラの補正を可能とする必要がある。すなわち、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋや現像ローラ５４に起因する濃度ムラとともに帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋによる帯電ムラが発生している場合である。

画像形成装置１０においては、濃度ムラパターン検知時において、画像パターンの副走査方向長さを、次の第１の条件と第２の条件とのうち少なくとも第２の条件を満たすように設定することで、帯電ローラ周期の濃度ムラの影響を排除することを可能とした。

第１の条件は、長さＬが、帯電ローラ周長Ｌｃと、感光体周長Ｌｏと現像ローラ周長Ｌｄとのうちの何れか一方との最小公倍数に相当する長さである、という条件である。本形態では、長さＬを、帯電ローラ周長Ｌｃと、現像ローラ周長Ｌｄとの最小公倍数に相当する長さＬｄｃとしている（図１３を参照）。
第２の条件は、長さＬが、感光体周長Ｌｏと現像ローラ周長Ｌｄとのうちの何れか他方すなわち本形態では感光体周長Ｌｏ以上である、という条件である。なお、Ｌｃ、Ｌｏ、Ｌｄの単位は何れも［ｍｍ］であり、よってＬの単位も［ｍｍ］である。

通常、長さＬは、第１の条件を満たして帯電ローラ周長Ｌｃと現像ローラ周長Ｌｄとの最小公倍数に相当する長さであれば、感光体周長Ｌｏ及び現像ローラ周長Ｌｄより長いこととなるため、第２の条件は一般に満たされる。そのため、画像形成装置１０は、上述のように、第１の条件と第２の条件とのうち少なくとも第１の条件が満たされるように、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検出される画像パターンを形成する。ただし、第１の条件を満たしても第２の条件が満たされない場合を考慮して、第１の条件と第２の条件とのうち少なくとも第１の条件が満たされるとの条件としている。

これにより、濃度ムラの検出にあたって、パターン画像において、各ローラの周長未満の、濃度ムラの検出に活用されることなく無駄となる部分が可能な限り抑制され、形成されたパターン画像が効率よく利用されることとなる。そのため、パターン画像が副走査方向において長大になることが回避され、トナー消費やベルトクリーニングの負荷、ダウンタイムを抑制しながら、帯電ムラによる影響を抑制可能とし、濃度ムラの補正が可能となり、良好な画像形成が可能とされる。

本形態では、上述のように、長さＬを、帯電ローラ周長Ｌｃと、現像ローラ周長Ｌｄとの最小公倍数に相当する長さＬｄｃとしているため、現像ローラ５４の回転振れ成分による現像ローラ周期の濃度ムラが補正される。長さＬは、帯電ローラ周長Ｌｃと、感光体周長Ｌｏとの最小公倍数に相当する長さＬｏｃとしても良く、この場合は、感光体周期の濃度ムラが補正される。なお、長さＬは、パターン画像の長さが許容されるのであれば、帯電ローラ周長Ｌｃと、帯電ローラ周長Ｌｃと、感光体周長Ｌｏとの最小公倍数に相当する長さＬｏｄｃとしても良い。長さＬを長さＬｏｄｃとした場合は、感光体周期の濃度ムラとともに現像ローラ周期の濃度ムラが補正される。

長さＬ、Ｌｏ、Ｌｄ、Ｌｃに関する情報は、制御部３７に記憶されている。これらの長さは、設計上予め定められた長さとして制御部３７に記憶されていても良いし、適宜のタイミングで制御部３７において算出された長さとして制御部３７に記憶されていてもよい。

制御部３７は、上述の画像濃度と、これに関連付けられたトリガとに基づいて、上述の平均処理、及び必要に応じて上述のフィルタリング処理を行う。かかる画像濃度は、長さＬ等に関する上述の条件で形成した長さＬの画像パターンについて、画像濃度記憶手段としての制御部３７により取得し記憶した画像濃度である。かかるトリガは、現像回転位置記憶手段としての制御部３７により、長さＬの画像パターンの画像濃度の取得、記憶と同期して取得し記憶した現像ローラ５４の回転位置、具体的には上述のエッジである。

かかる平均処理、適宜のフィルタリング処理は、長さＬ分の画像濃度のデータを、かかるトリガに基づいて時系列データとして切り出し、各時系列データの時間軸を揃えて行われる。この処理により、トナー付着量検知センサ５２によって検知された、長さＬの画像パターンの濃度に基づいて、濃度ムラが検出されることとなる。この処理を行う点において、制御部３７は、濃度ムラ検出手段として機能する。

濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラは、画像濃度に関する時系列データすなわち濃度むらデータである。本形態において、この濃度ムラは、現像ローラ周期の濃度ムラであるが、これは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと現像ローラ５４とのうち、最小公倍数である長さＬ（＝Ｌｄｃ）に寄与する回転体を、現像ローラ５４としたためである。

このように、濃度ムラ検出手段としての制御部３７は、トナー付着量検知センサ５２によって検知された画像濃度と、回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて、画像形成の際に回転する回転体に起因する濃度ムラを検出する。ここでの回転体とは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと現像ローラ５４とのうち、最小公倍数である長さＬに寄与する回転体である。

ここにいう回転位置検出手段は、本形態では現像回転位置検出装置７０であり、当該回転体である現像ローラ５４の回転位置を検出するため、濃度ムラの検出精度が高い。ただし、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを回転位置検出手段として用いることも可能である。同様に、最小公倍数である長さＬを長さＬｏｃとし、かかる回転体を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋとした場合には、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを回転位置検出手段として用いて回転位置を検出することが好ましい。ただし、この場合も、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを回転位置検出手段として用いることが可能である。したがって、回転位置検出手段は、最小公倍数である長さＬに寄与し得る回転体、すなわち本形態では、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ、現像ローラ５４の少なくとも一方の回転位置を検出するものであれば良い。

濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度むらデータは、画像濃度記憶手段である濃度ムラ記憶手段としての制御部３７によって記憶される。
上述のように、濃度ムラ補正を行うにあたっては、各回転体周期の濃度むら波形から補正テーブルを作成する。かかる濃度むら波形が、かかる濃度むらデータである。図１１に沿って後述するように、補正テーブル言い換えると補正データも、時系列の画像濃度によって構成される。

ところで、既に述べたように、画像の濃度は、現像ギャップの変動に左右される。
また、上述のように、画像を形成するための要素として、帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件が挙げられる。

本形態においては、現像条件を、かかる変動による画像濃度を調整するための制御対象である第１の要素とし、これを用いて画像の濃度を調整可能な第１の画像形成手段を現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋとする。

現像条件は、他の要素に比べて、画像の濃度の調整、とくに高濃度の画像の調整に対する感度が高いため、第１の要素として選択したものである。しかし、露光条件も比較的かかる感度が高いため、これを現像条件に代えて、あるいは現像条件とともに、第１の要素としてのパラメータとして選択しても良い。この点、第１の画像形成手段は、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋおよび／または光書込ユニット３８である。

かかる制御を行うにあたり、制御部３７は、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラに基づいて、画像の濃度を調整するために、現像条件についての具体的な第１の条件を決定する第１の画像形成条件決定手段として機能する。

濃度ムラ検出手段としての制御部３７は、次の少なくとも１つのときに濃度ムラを検出し、第１の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７は、この検出されムラを抑制するように、第１の条件を決定する。
・現像ローラ５４の回転中心と感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転中心との相対位置が変化し得たとき
・画像形成が一定回数行われたとき
・画像形成装置１０の使用環境が変化するなどして本体２２内の環境条件に変動が生じたとき

第１の条件である現像条件は現像バイアスである。なお、現像バイアスでなくても、画像の濃度を調整可能であれば、これを現像条件としても良い。露光条件を第１の要素とする場合の第１の条件は露光強度言い換えると露光パワーとすることが可能である。

現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋは、画像形成にあたり、このようにして決定された第１の条件に応じて動作する。この動作は、制御部３７によって制御される。この点、制御部３７は、第１の制御手段として機能する。

ここで、現像ローラ５４の回転中心と感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転中心との相対位置が変化し得たときとは、現像ローラ５４、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの初期取付時、交換時、着脱時の少なくとも１つである。現像ローラ５４の回転中心と感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転中心との相対位置が変化すると、現像ギャップの変化に起因する濃度ムラの発生パターンが変化する。よって、これを制御するための制御テーブルであるプロファイル、ここでは現像条件を変化させる必要が生じるためである。

すなわち画像形成条件の決定、言い換えると制御テーブルの作成・更新を、現像剤担持体、像担持体がセットされた直後である初期セット時、交換時、脱着時等に行うのは次の理由による。現像剤担持体、像担持体をメカ的に取り外した場合に、現像剤担持体周期、感光体周期での画像濃度ムラの発生状況が変化する可能性が高いからである。また、設置されている現像ローラホームポジションセンサ、ここでは現像回転位置検出装置７０や、感光体ホームポジションセンサ、ここではフォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋとの位置関係がずれてしまうという理由もある。

元々、制御テーブルが作成されていない現像剤担持体、像担持体初期セット時には、まず一連の補正制御を行う制御テーブルを作成する必要がある。現像剤担持体、感光体交換時には、今まで使っていた現像剤担持体、感光体に対して、新しい現像剤担持体、感光体ではフレ特性や現像特性ムラ、光感度特性ムラの違いがあるため、新しい現像剤担持体、感光体に応じた制御テーブルを再作成する必要がある。また、メンテナンスの為に、単に現像剤担持体、感光体を脱着した場合においても、制御テーブルを再作成する必要がある。現像剤担持体、感光体脱着に伴う現像剤担持体、感光体の取り付け状況変化、たとえば現像剤担持体軸、感光体軸と回転軸とのずれ方の変化が生じる可能性があるためである。また、これとともに、現像剤担持体、感光体のフレ特性及び現像特性ムラ、光感度特性ムラの位置と現像ローラホームポジションセンサ、感光体ホームポジションセンサとの位置関係がずれてしまうためである。このような理由により、現像剤担持体、像担持体がセットされた直後には画像形成条件の決定、言い換えると制御テーブルの作成・更新を行う必要がある。

ただし、画像の濃度は、現像ギャップの変動のみならず、次の理由によっても変動する。すなわち、画像形成が一定回数行われたとき、画像形成装置１０の使用環境が変化するなどして本体２２内の環境条件に変動が生じたとき、などによって生ずる感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度ムラによっても変動する。具体的には、たとえば、露光に対する感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度に、経時劣化、環境変動等の要因によってばらつきが発生する場合、一定の露光量で露光しても濃度ムラが生じる。これは、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの露光後の電位である明電位に差が出るため、かかる電界が変動し、濃度変動が生じるためである。

この点、次のタイミングで、すでに述べたのと同様にしてパターン画像を形成し、このときに第１の条件を更新することが可能である。感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置が変化し得たときよりも後の、画像形成が一定回数行われたとき、画像形成装置１０の使用環境が変化するなどして本体２２内の環境条件に変動が生じたとき、などのタイミングである。また、ユーザー指定で形成される画像が感光体周期以上の均一の高濃度画像を含むときにこれを利用して第１の条件を更新するようにしても良い。これらのことは、後述する第２の条件についても同様である。

ところで、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度ムラは、トナー付着量についての感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの感度を決定する電位差の種類が変化することによっても生ずる。具体的に、トナー付着量が多いベタ画像部などの高濃度部であるシャドウ部においては、明電位と現像バイアスの電位差、すなわち現像ポテンシャルが支配的となる。また、逆に、シャドウ部よりもトナー付着量の少ない中間調やハイライト部の画像では、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの非露光部の電位である暗電位と現像バイアスの電位差、すなわち地肌ポテンシャルが支配的となる。

現像ポテンシャルが支配的である高濃度の画像のムラについて現像バイアス等の第１の条件を用いてこれを抑制することはすでに述べたとおりである。
地肌ポテンシャルが支配的である中間調やハイライト部の画像のムラについては、第１の条件と異なる条件を用いてこれを制御する必要がある。この条件を第２の条件とすると、画像を形成するための要素のうち、地肌ポテンシャルを制御するには、帯電条件が有効である。

そこで、本形態では、第２の条件として、帯電条件、具体的には帯電バイアスを用いる。なお、帯電バイアスでなくても、画像の濃度を調整可能であれば、これを帯電条件としても良い。

中間調やハイライト部の画像のムラを制御するための第２の条件、ここでは帯電バイアスをどのようにして決定すれば良いかを説明する。
濃度ムラは、高画像濃度ほど大きく、低画像濃度になるとほとんど現れないことが分かっている。ただし、低画像濃度においても、濃度ムラが振幅を変えて残る場合がある。しかし、低画像濃度に残っている濃度ムラの成分は、１００％のベタ画像の濃度ムラ成分に基づいて推測、推定され、再現される。したがって、第２の条件は、１００％のベタ画像の濃度ムラの測定値に、適当なゲインを重畳して生成することが可能である。

そのため、高濃度の画像の濃度ムラについては第１の条件を用いた第１の制御によってこれを制御し、これよりも低濃度の中間調やハイライト部の画像の濃度ムラについては第２の条件を用いた第２の制御を用いてこれを制御することとなる。このように、第２の条件は、現像ポテンシャルを変化させる第１の条件とともに用いられるものである。

そうすると、第１の条件によって地肌ポテンシャルが変化することとなり、第２の条件も変化させることを要することとなる。第１の条件は、高濃度の画像に対して支配的であるが、第２の条件にも影響を与える。第１の条件と第２の条件とは、互いに影響を与え得る。

濃度ムラは、より高濃度の画像において認識され易いため、第１の条件と第２の条件とでは、第１の条件を先に決定し、第２の条件を、第１の条件による影響に配慮した上で、この影響をキャンセルするように決定することが望ましい。

また、第１の制御による中間調やハイライト部の画像への影響は、第１の制御による中間調やハイライト部の画像の濃度ムラへの影響を示すパラメータがわかっていれば、理論上簡単に推測することが可能である。かかるパラメータは、すでに述べた事項から明らかなように、第１の条件、ここでは現像バイアスである。このパラメータによる、中間調やハイライト部の画像への影響量、およびこれに対応して調整すべき第２の条件の調整量も、実測に基づいたチューニングを用いた計算によって求めることが可能である。

したがって、高濃度、およびこれよりも低濃度の画像の濃度ムラを低減するための画像パターンの作成は、各画像濃度について行う必要がなく、画像パターンを作成するのに要するトナー量、クリーニング負荷、時間が少なくて済む。

とくに、時間に関しては、第２の条件を決定するのに第１の条件の影響を考慮する必要上、各画像濃度について画像パターンを作製する場合には、次のようにしなければならないこととなる。すなわち、高濃度の画像パターンを作成して第１の条件を決定し、第１の条件を用いてこれより低濃度の画像パターンを作成して第２の条件を決定しなければならいこととなる。しかし、本制御方式によれば、第２の条件を決定するのに画像パターンを形成する必要がないため、第２の条件を決定するまでの時間が大幅に短縮され、ダウンタイムが大幅に短縮される。

ただし、第１の条件を決定するときに形成する画像パターンとは別に、第２の条件を決定するときにも画像パターンを形成してもよい（たとえば、図１２に示す後述の制御例を参照）。このように、前者の画像パターンである第１の画像パターン、後者の画像パターンである第２の画像パターンを形成すれば、実際に形成された第２の画像パターンに基づいて検出された濃度ムラによって第２の条件が決定される。よって、高い精度で濃度ムラを補正することが可能となる。

すでに述べたように、本形態では、第２の条件として、帯電条件、具体的には帯電バイアスを用いる。このように本形態においては、帯電条件を、かかる制御方式による制御対象である第２の要素とし、これを用いて画像の濃度を調整可能な第２の画像形成手段を帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋとする。

かかる制御を行うにあたり、制御部３７は、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラに基づいて、画像の濃度を調整するために、帯電条件についての具体的な第２の条件を決定する第２の画像形成条件決定手段として機能する。

第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７は、かかる濃度ムラを用いて、計算により、第２の条件を決定することが可能である。本形態において、第２の条件を決定するための濃度ムラに関するデータは、第２の画像パターンの画像濃度を検知することで生成されたデータである。しかし、第１の画像パターンのみを形成する場合は、第１の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７が第１の条件を決定するのに用いるデータと共用する。

なお、かかる共用を行うとき、第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７は、次のように第２の条件を決定する。すなわち、第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７は、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転変動成分に起因する画像濃度のムラを、第１のパターン画像の濃度ムラから推定し、この推定したムラを抑制するように、第２の条件を決定する。

第２の条件は、第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７により、すでに述べたように、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検出された画像である高濃度のパターン画像よりも、低濃度の画像のムラを抑制するように決定される。

第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７は、かかる濃度ムラに基づいて第１の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７で決定される第１の条件による画像濃度への影響に基づき、この影響をキャンセルするように、第２の条件を決定する。

帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋは、画像形成にあたり、第２の条件に応じて動作する。この動作は、制御部３７によって制御される。この点、制御部３７は、第２の制御手段として機能する。

したがって、画像形成は、第１、第２の制御手段として機能する制御部３７が、次の制御を行って実行される。すなわち、画像形成は、上述のように決定された第１の条件に応じて現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋが制御されるとともに、第２の条件に応じて帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋが制御されることによって実行される。

図１１に、現像回転位置検出装置７０によって検出される回転位置検出信号、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラ、かかる回転位置検出信号、濃度ムラを元に作成される画像形成条件である制御テーブルの関係の例を示す。同図は、現像ローラ５４の２周分の信号を示している。
なお、第１の条件と第２の条件とを重畳したものは、同図において、決定した画像形成条件として示されている。

同図に示されているように、トナー付着量検知信号は回転位置検出信号の周期と同じ周期で変動している。これに合わせて、次の動作等は、現像回転位置検出装置７０によって検出された現像ローラ５４の回転位置に同期させて行われる。
・第１の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７による第１の条件の算出、決定
・第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７による第２の条件の算出、決定
・第１の条件に応じた現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋの動作
・第２の条件に応じた帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋの動作

同図からわかるように、第１の条件と第２の条件とを重畳した画像形成条件は、濃度ムラをキャンセル、言い換えると相殺する波形となる時系列データとして作成される。そのため、画像形成条件である制御テーブルはトナー付着量検知信号と逆位相になるように決定されている。

ここで、第１の条件として用いられ得る画像濃度制御パラメータである現像バイアスや露光パワー、第２の条件として用いられる画像濃度制御パラメータである帯電バイアスは、符号がマイナスである場合や、その絶対値が大きくなると付着量が減る場合がある。そのため、“逆位相”と表現するのが適切でない場合があるが、トナー付着量検知信号が示す付着量変動を打ち消す方向の制御テーブルを作る、つまり逆位相の付着量変動を作り出す制御テーブルを作るという意味で、ここでは“逆位相”と表現している。

この制御テーブルを決定する際のゲイン、すなわち検出された濃度ムラの変動量［Ｖ］に対して制御テーブルの変動量を何［Ｖ］にするか、については、原理的には理論値から求められる。ただし、実機搭載に際しては、理論値を元に実機検証して、最終的には実験データから決定することになる可能性が高いと想定される。

このようにして決められたゲインで決定された制御テーブル言い換えると補正テーブルが、回転位置検出信号との間に、たとえば図１１に示すタイミング関係を持っている。同図に示されている例では、制御テーブルの先頭は回転位置検出信号発生時点とされている。ゲインは、画像形成装置１０の使用環境、例えば温度や湿度等の影響を受ける場合には、かかる使用環境に対応したテーブルを構成するように予め準備されるようにしても良い。このテーブルは、制御部３７に備えられた不揮発性メモリおよび揮発性メモリに記憶され、画像形成装置１０の使用環境に応じて読み出されて使用される。

ここで、この制御テーブルが現像バイアス制御テーブルであるとすると、現像ニップ−トナー付着量検知センサ５２間の距離すなわちトナー像の移動距離を考慮して制御テーブル適用のタイミングを決める必要がある。かかる距離が、感光体周長のちょうど整数倍である場合、回転位置検出信号のタイミングに合わせて、制御テーブルを先頭から適用すれば良い。かかる距離が感光体周長の整数倍からずれている場合は、ずれの距離分だけタイミングをずらして制御テーブルを適用すれば良い。同様に、露光パワーの制御テーブルであれば露光位置−トナー付着量検知センサ５２間距離を考慮して制御テーブルを適用することになる。同様に、帯電バイアスの制御テーブルであれば帯電位置−トナー付着量検知センサ５２間距離を考慮して制御テーブルを適用することになる。

第１の条件の決定を行うための画像パターンの形成は、現像回転位置検出装置７０によって検出された現像ローラ５４の回転位置に基づいて行われる。同図に示されている例では、副走査方向における画像パターンの先頭位置が回転位置検出信号の立ち上がりタイミングと同期するように、画像パターンの形成が行われるようになっている。

このタイミングでの画像パターンの形成を可能とするため、図６に示したように、制御部３７に、現像回転位置検出装置７０によって検出された現像ローラ５４の回転位置に関する検出信号が入力される。この検出信号は、制御部３７を介して、パターン形成手段に送信され、パターン形成手段は、入力された検出信号に基づいて画像パターンを形成する。

また、同図に示されているように、制御部３７に、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラに関する検出信号が入力される。これらの検出信号の入力により、長さＬｄｃの画像パターンに対応した濃度ムラに基づいて、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって、濃度ムラ抽出処理が実行される。また、かかる検出信号の入力により、濃度ムラ検出手段としての制御部３７によって検出された濃度ムラ情報と、現像回転位置検出装置７０で検出した現像ローラ５４の回転位置との関係が、時間軸上で対応した関係で得られる。

なお、制御部３７のＣＰＵにおいては、トナー付着量検知センサ５２によって取得した画像パターンの演算、具体的には、現像回転位置検出装置７０の信号に基づいた、上述の平均処理等が実施される。本形態では、図１１に示した各タイミングの関係が得られるように、画像パターンの先頭部分に現像回転位置検出装置７０の信号が来るように、パターン形成手段のパターン書込み位置を決めている。

具体的には、トナー付着量検知センサ５２と現像回転位置検出装置７０との位相関係をあらかじめ求めておき、トナー付着量検知センサ５２で検知した場合に画像パターンの先頭部分が来るように、パターン作成部の露光開始位置を変更している。パターン先頭部分は付着量が不安定であるため、先頭から、トナー付着量が安定する程度に短い所定距離に現像回転位置検出装置７０の検出信号が来るように、光書込ユニット３８による露光開始位置を決めている。

このような、画像パターンの、副走査方向に沿った方向における先端位置の決定にあたっては、次のデータが必要である。
・現像回転位置検出装置７０によって検出された現像ローラ５４の回転位置
・光書込ユニット３８によって書き込まれた感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ上の静電潜像形成位置すなわち露光位置である書込位置からトナー付着量検知センサ５２の検知位置までのレイアウト距離
・このレイアウト距離におけるプロセス線速とに関するデータ

これらのデータは、制御部３７に備えられた不揮発性メモリまたは揮発性メモリに記憶されており、これらのデータに応じて、画像パターンの、副走査方向に沿った方向における先端位置が決定される。

ここで、かかるレイアウト距離は、光書込ユニット３８によって書き込まれた感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ上の書込位置と、トナー付着量検知センサ５２による画像パターンの検知位置との間の区間の、副走査方向に沿った方向における距離を意味する。

また、かかるレイアウト距離におけるプロセス線速は、かかる区間に含まれる回転体である感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの、副走査方向に沿った方向における移動速度である。

画像パターンの、副走査方向に沿った方向における後端位置も、上述のように決定される先端位置と同様にして決定しても良い。また、かかる先端位置が任意に決定される場合であっても、かかる後端位置を上述のデータに応じて決定しても良い。

このような、かかる先端位置および／または後端位置の、上述のデータに応じた決定は、現像回転位置検出装置７０による現像ローラ５４の回転位置の検出からの経過時間に基づいて行っても良い。この場合にも、かかる先端位置および／または後端位置の決定は、実質的に上述のデータに応じて行われることとなる。またこの場合、パターン画像の書き出しは任意に行い、露光終了位置を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長の整数倍となるように決定しても良い。

かかる経過時間は、たとえば制御部３７のＣＰＵによって計測することが可能である。この計測を行うとき、制御部３７は、かかる経過時間を計測する経過時間計測手段として機能する。

このようにして、図１１に示した各タイミングの関係が得られ、パターン画像の形成が、現像回転位置検出装置７０によって検出された現像ローラ５４の回転位置に同期させて行われることとなる。

レイアウト距離が各色で互いに異なることから、パターン画像の形成位置が各色の作像ステーションごとに副走査方向で異なるように調整されることとなり得る。よって、図８（ｂ）に示したように、副走査方向における各色のパターン画像の形成位置は、互いに異なり得る。

このようなタイミング制御によって、画像パターンの副走査方向における長さを、長さＬに精度よく設定することが可能となり、現像ローラ回転周期に対応した第１の条件を決定するのに必要且つ十分な長さとすることが可能となる。これにより、画像パターンの副走査方向における長さに、たとえば現像ローラ周長、感光体周長に一致するほどの大きな余裕を持たせることが不要となって、トナーイールドや制御時間が低減される。

このような画像パターンの形成は、制御部３７のＣＰＵによって制御される。その他、制御部３７のＣＰＵは、濃度ムラの抽出、補正テーブルの生成、各種データの保存などの一連の処理を実施する。

第１の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７によって決定された第１の条件、第２の画像形成条件決定手段として機能する制御部３７によって決定された第２の条件は、トナー付着量に関する補正データとして、制御部３７によって記憶される。この点、制御部３７は、画像濃度記憶手段である補正データ記憶手段として機能する。この補正データは時系列の補正テーブルである。

以上述べた制御の概略をフローチャートにまとめると、図１２に示すようになる。なお、この例では、既に述べたように、第１の条件を決定するときに形成する画像パターンとは別に、第２の条件を決定するときにも画像パターンを形成する。また、ここでは、図１３、図１４を適宜参照しながら、図１２に示されている制御を説明する。

まず、第１の画像パターンを色毎に形成し、検知する（Ｓ１１）。図１３に示すように、このときの画像パターンの副走査方向における有効長さはＬｄｃであり、現像回転位置検出装置７０の出力が同期して取得される。本形態において、長さＬｄｃは、現像ローラ副走査方向長さＬｄの１０周分、帯電ローラ副走査方向長さＬｃの１３周分であって、感光体副走査方向長さＬｏより長い。第１の画像パターンを形成するための画像形成条件は、各色ごとに一定に維持される。

つぎに、既に述べた切り出し、平均処理による、濃度ムラの現像ローラ周期成分検出と、第１の条件である第１の画像形成条件算出（画像形成条件のうちの現像条件および／または露光条件の制御テーブル作成）とを行う（Ｓ１２）。図１４に、かかる切り出しによって得られた切り出し波形及びこの波形を平均処理した平均波形の例を示す。図１０（ａ）における平均波形との比較により、長さＬｄｃの画像パターンを用いた図１４における平均波形では、平均処理のデータ長さを最小公倍数とすることで、各周回のプロファイルが平均化されていることが分かる。このことから、長さＬｄｃの画像パターンを用いることで、帯電ローラ周期の濃度むらが発生している場合においても、平均処理により、帯電ローラ周期の濃度むらが平均除去され、現像ローラ周期の濃度むらが精度よく抽出されることがわかる。

よって、第１の制御テーブルの作成は、濃度ムラの補正が精度良く行われるように行われることとなる。そして、第１の制御手段として機能する制御部３７により、作成した制御テーブルが使われるようにセットして第１の条件の制御に反映する（Ｓ１３）。

次いで、第１の条件を制御に反映した状態で、第２の画像パターンを色毎に形成し、検知する（Ｓ１４）。図１３に示すように、このときの画像パターンの副走査方向における有効長さもＬｄｃであり、現像回転位置検出装置７０の出力が同期して取得される。また、この場合も、長さＬｄｃは、現像ローラ副走査方向長さＬｄの１０周分、帯電ローラ副走査方向長さＬｃの１３周分であって、感光体副走査方向長さＬｏより長い。

第２の画像パターンを形成するための画像形成条件は、第１の条件を反映することによって一定に維持されない場合があるが、第２の画像パターンを形成するための画像形成条件も、各色ごとに一定に維持されるようにしてもよい。このように、第１の画像パターン、第２の画像パターンを形成するときは、少なくとも第１の画像パターンを形成するときの画像形成条件を一定に維持することが好ましく、第２のパターンを形成するときも画像形成条件を一定に維持してもよい。なお、一定に維持される場合の第２のパターンを形成するための画像形成条件は、一定に維持される、第１のパターンを形成するための画像形成条件と異なっていても良い。

つぎに、既に述べた切り出し、平均処理による、濃度ムラの現像ローラ周期成分検出と、第２の条件である第２の画像形成条件算出（画像形成条件のうちの帯電条件の制御テーブル作成）とを行う（Ｓ１５）。この場合も、長さＬｄｃの画像パターンを用いることで、図１４に沿って説明したように、帯電ローラ周期の濃度むらが平均除去され、現像ローラ周期の濃度むらが精度よく抽出される。

よって、第２の制御テーブルの作成も、濃度ムラの補正が精度良く行われるように行われることとなる。そして、第２の制御手段として機能する制御部３７により、作成した制御テーブルが使われるようにセットして第２の条件の制御に反映する（Ｓ１６）。

その後のユーザ指定による画像形成は、第１の条件及び第２の条件を反映して行う。このような、濃度ムラ補正を伴う画像形成動作も、制御部３７の制御のもとで行われる。この点、制御部３７は、画像濃度補正手段として機能する。

以上説明した処理は、複数回繰り返しても良い。すなわち、決定された第１の条件、第２の条件に応じて現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋ、帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋを動作させるなどして画像形成を行い、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検出される画像パターンを形成する。そして、このようにして形成された画像パターンの濃度をトナー付着量検知センサ５２によって検出し、改めて第１の条件、第２の条件を決定し、この第１の条件、第２の条件に応じてユーザー指定の画像形成を行うようにしても良い。

本制御を実機に搭載する場合、過補正を防ぐために制御テーブル作成時のゲインを弱めに設定しておく可能性があるため、一度の補正制御で画像濃度ムラを除去し切れない場合が生じ得る。よって、一連の補正制御を繰り返すことによって濃度ムラを更に軽減することが可能である。繰り返しは１回でも複数回でも良いが、画像パターンを繰り返して描くと、制御時間、トナーイールドの面で不利となってしまう。よって、一度の補正で制御効果が現れるゲイン設定とし、補正制御を複数回繰り返すことなく終了する方が好ましい。

以上の説明においては、現像ギャップを形成する回転体である感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと現像ローラ５４とのうち、現像ローラ５４の回転変動成分である回転振れによって、現像ギャップの変動が生じる場合を想定している。しかし、現像ギャップの変動は、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転変動成分である回転振れによっても生じる。

そのため、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検出される画像パターンを形成する回転体を、現像ローラ５４とともに、あるいはこれに代えて感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋとしてもよい。この場合、フォトインタラプタ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋを用いて感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの回転位置を検出し、検出された回転位置に基づいて、濃度ムラの検知、第１の条件、第２の条件の決定を行う。

制御部３７は、不揮発性メモリおよび／または揮発性メモリに、以上述べた、回転する感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと、回転しながら感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを帯電させる帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋと、回転しながら感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにトナーを付着させる現像ローラ５４と、現像ローラ５４により感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにトナーを付着させることによって形成される画像の濃度のムラを検出するために、同濃度を、同画像がＢ１方向に移動する状態において検知するトナー付着量検知センサ５２と、トナー付着量検知センサ５２によって検知された画像の濃度に基づいてこの濃度のムラを検出する濃度ムラ検出手段として機能する制御部３７と、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと現像ローラ５４とのうち一方の回転位置を検出する現像回転位置検出装置７０とを用い、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される画像の、Ｂ１方向に沿った、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検知される位置を通過する長さであって、画像の濃度のムラを検出するのに有効な長さをＬとし、Ｂ１方向に沿った、かかる位置を通過する長さに換算した感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋの周長をＬｏとし、Ｂ１方向に沿った、かかる位置を通過する長さに換算した帯電ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋの周長をＬｃとし、Ｂ１方向に沿った、かかる位置を通過する長さに換算した現像ローラ５４の周長をＬｄとしたとき、長さＬが、長さＬｃと、長さＬｏと長さＬｄとのうちの一方との最小公倍数の長さＬｄｃであるとの第１の条件と、長さＬｏと長さＬｄとのうちの他方より長いとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たすように、トナー付着量検知センサ５２によって濃度が検出される画像を形成する画像形成方法である画像濃度制御方法を実行するための画像濃度制御プログラムとしての画像形成プログラムを記憶している。この点、制御部３７ないし不揮発性メモリおよび／または揮発性メモリは、画像形成プログラム記憶手段として機能している。

かかる画像形成プログラムは、制御部３７に備えられた不揮発性メモリおよび／または揮発性メモリのみならず、次の記録媒体、その他の記憶媒体に記憶可能である。
・半導体媒体（たとえば、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）
・光媒体（たとえば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ−Ｒ等）
・磁気媒体（たとえば、ハードディスク、磁気テープ、フレキシブルディスク等）
かかるメモリ、他の記憶媒体は、かかる画像形成プログラムを記憶した場合に、かかる画像形成プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記録媒体を構成する。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

たとえば、本発明を適用する画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってフルカラーの画像形成を行うことが可能なカラーデジタル複合機であってもよい。本発明を適用する画像形成装置は、その他、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタの単体、あるいは複写機とプリンタとの複合機等他の組み合わせの複合機であっても良い。近年では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラー画像を形成可能な画像形成装置が多くなってきているが、本発明を適用する画像形成装置は、モノカラー画像のみを形成可能なものであっても良い。

かかる画像形成装置は、一般にコピー等に用いられる普通紙のみならず、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをも記録シートであるシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能であることが望ましい。かかる画像形成装置は、記録媒体としての記録体である記録紙たる転写紙の両面に画像形成可能な両面画像形成装置であっても良い。このような画像形成装置に用いる現像剤は、２成分現像剤に限らず、一成分現像剤であっても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ 画像形成装置
３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｋ 回転位置検出手段
３７ 濃度ムラ検出手段、第１の画像形成条件決定手段、第２の画像形成条件決定手段、第１の制御手段、第２の制御手段
３８ 第１の画像形成手段
４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ 像担持体、回転体
４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｋ 第１の画像形成手段
４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｋ 第２の画像形成手段
４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋ 帯電ローラ
５２ 画像濃度検知手段
５４ 現像剤担持体、回転体
７０ 回転位置検出手段
Ｂ１ 所定の方向

特許第３８２５１８４号公報 特開２０００−９８６７５号公報 特開平９−６２０４２号公報 特開２００４−１０９４８３号公報

Claims (8)

1. 回転する像担持体と、
   回転しながら前記像担持体を帯電させる帯電ローラと、
   回転しながら前記像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体と、
   この現像剤担持体により前記像担持体にトナーを付着させることによって形成される画像の濃度のムラを検出するために、同濃度を、同画像が所定の方向に移動する状態において検知する画像濃度検知手段と、
   この画像濃度検知手段によって検知された前記濃度に基づいて前記ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転位置を検出する回転位置検出手段とを有し、
   前記画像濃度検知手段によって濃度が検知される前記画像の、前記所定の方向に沿った、同画像濃度検知手段によって濃度が検知される位置を通過する長さであって、前記ムラを検出するのに有効な長さをＬとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記像担持体の周長をＬｏとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記帯電ローラの周長をＬｃとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記現像剤担持体の周長をＬｄとしたとき、
   前記Ｌが、前記Ｌｃと、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか一方との最小公倍数であるとの第１の条件と、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか他方以上であるとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たすように、前記画像濃度検知手段によって前記濃度が検出される前記画像を形成する画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記濃度ムラ検出手段は、前記画像濃度検知手段によって検知された前記濃度と、前記回転位置検出手段によって検出された前記回転位置とに基づいて、前記像担持体と前記現像剤担持体とのうち前記最小公倍数に寄与する方の回転体に起因する前記ムラを検出することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記画像濃度検知手段によって濃度が検知される前記画像を形成するとき、同画像を形成中の画像形成条件を一定に維持することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記画像を形成するための第１の要素を用いて前記濃度を調整可能な第１の画像形成手段と、
   前記濃度ムラ検出手段によって検出された前記ムラに基づいて、前記濃度を調整するために、第１の要素についての第１の条件を決定する第１の画像形成条件決定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   第１の画像形成条件決定手段は、第１の条件の決定を、前記回転位置検出手段によって検出された前記回転位置に関連付けて行い、
   前記回転位置検出手段によって検出された前記回転位置に関連付けて、第１の画像形成条件決定手段によって決定された第１の条件に応じて第１の画像形成手段を制御する第１の制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５記載の画像形成装置において、
   前記画像を形成するための第２の要素を用いて前記濃度を調整可能な第２の画像形成手段と、
   前記濃度ムラ検出手段によって検出された前記ムラに基づいて、前記濃度を調整するために、第１の画像形成条件決定手段によって決定される第１の条件による前記濃度への影響に応じて、第２の要素についての第２の条件を決定する第２の画像形成条件決定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、
   第２の画像形成条件決定手段は、第２の条件の決定を、前記回転位置検出手段によって検出された前記回転位置に関連付けて行い、
   前記回転位置検出手段によって検出された前記回転位置に関連付けて、第２の画像形成条件決定手段によって決定された第２の条件に応じて第２の画像形成手段を制御する第２の制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 回転する像担持体と、
   回転しながら前記像担持体を帯電させる帯電ローラと、
   回転しながら前記像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体と、
   この現像剤担持体により前記像担持体にトナーを付着させることによって形成される画像の濃度のムラを検出するために、同濃度を、同画像が所定の方向に移動する状態において検知する画像濃度検知手段と、
   この画像濃度検知手段によって検知された前記濃度に基づいて前記ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転位置を検出する回転位置検出手段とを用い、
   前記画像濃度検知手段によって濃度が検知される前記画像の、前記所定の方向に沿った、同画像濃度検知手段によって濃度が検知される位置を通過する長さであって、前記ムラを検出するのに有効な長さをＬとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記像担持体の周長をＬｏとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記帯電ローラの周長をＬｃとし、
   前記所定の方向に沿った、前記位置を通過する長さに換算した前記現像剤担持体の周長をＬｄとしたとき、
   前記Ｌが、前記Ｌｃと、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか一方との最小公倍数であるとの第１の条件と、前記Ｌｏと前記Ｌｄとのうちの何れか他方より長いとの第２の条件とのうち、少なくとも第１の条件を満たすように、前記画像濃度検知手段によって濃度が検出される前記画像を形成する画像形成方法。

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