JP2017009895A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周期濃度ムラを効率よく補正できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、印刷ジョブデータに含まれる画像情報を解析する画像情報解析部と、像担持体に補正用パッチ画像を形成することにより周期濃度ムラを示す濃度プロファイルを作成して管理する濃度プロファイル管理部と、濃度プロファイルに基づいて回転体の回転位置に対応する補正データを作成する補正データ作成部と、補正データを用いて濃度補正を行う濃度補正部と、形成される画像の画像情報に基づいて周期濃度ムラの発生状況を予測し、予測結果に基づいて濃度補正に関する条件を設定する濃度補正制御部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、副走査方向に生じる周期的な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、入力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、画像形成に関わる構成要素として、感光体や現像剤担持体等の様々な回転体を備えている。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な濃度変動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変動が生じる。以下において、画像の副走査方向に生じる周期的な濃度変動を「周期濃度ムラ」と称する。

従来の画像形成装置では、周期濃度ムラが相殺されるように、例えば周期濃度ムラを示す濃度プロファイルに基づいて、感光体の回転位置（ホームポジションを基準とした位相）に対応する補正データが作成される。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）。

濃度プロファイルは、例えば中間転写ベルト等のトナー像担持体に濃度補正用のパッチ画像（例えば中間調濃度のハーフ画像）を形成し、この補正用パッチ画像の画像濃度を検出することにより、作成される。このとき、補正用パッチ画像は、副走査方向の長さが、周期濃度ムラの発生要因となる回転体の周期長（回転周期に相当する長さ）のうち最も長い周期長（通常、感光体の周期長）よりも長くなるように形成される。また、補正用パッチ画像を、回転体の複数周期長よりも長く形成し、画像濃度の検出結果を平均化することにより、高精度の濃度プロファイルを得ることができる。

濃度補正精度を向上させるためには、濃度プロファイルを定期的に、又は印刷ジョブの開始時など所定のタイミングで更新するのが好ましい。環境や経時的な影響による現像性や転写性の変化によって、濃度プロファイルが変化するためである。

特開２０１４−２１９４５３号公報

しかしながら、補正用パッチ画像の副走査方向の長さを長くしたり、濃度プロファイルを頻繁に更新したりすると、濃度補正精度が向上する一方で、トナー像担持体に形成された補正用パッチ画像を除去する際のクリーニング部の負荷が増大する、濃度補正に要するトナー消費量が増大する、濃度補正に要する時間が長くなり生産性が低下する等の問題が生じる。

本発明の目的は、周期濃度ムラを効率よく補正できる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、構成要素として回転体を有し、印刷ジョブデータに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部と、
前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、
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、
前記印刷ジョブデータに含まれる画像情報を解析する画像情報解析部と、
前記像担持体に補正用パッチ画像を形成し、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、周期濃度ムラを示す濃度プロファイルを作成し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前記回転体の回転位置に対応する補正データを作成する補正データ作成部と、
前記補正データを用いて濃度補正を行う濃度補正部と、
形成される画像の画像情報に基づいて周期濃度ムラの発生状況を予測し、予測結果に基づいて前記濃度補正に関する条件を設定する濃度補正制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像情報に基づいて周期濃度ムラの発生状況が予測され、予測結果に基づいて濃度補正に関する条件（例えば補正データの更新、補正用パッチ画像の長さなど）が決定されるので、補正データを更新するために行われる補正用パッチ画像を用いた濃度プロファイルの作成動作が最小限に抑えられる。したがって、濃度補正に伴うクリーニング部の負荷及びトナー消費量を低減できるとともに、生産性の低下を防止することができ、周期濃度ムラを効率よく補正することができる。

画像形成装置の全体構成を示す図である。 画像形成装置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。 濃度補正処理の一例を示すフローチャートである。 図４に示す濃度補正処理の一部を構成するフローチャートである。 原画像の色分解を示す図である。 画像濃度の面積率の一例を示す図である。 基準画像判定テーブルの一例を示す図である。

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、画像形成装置１の全体構成を示す図である。図２は、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。画像形成装置１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１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１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１１、操作表示部１２、画像処理部１３、画像形成部２０、給紙部１４、排紙部１５、用紙搬送部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１の各ブロックの動作を集中制御する。

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、外部装置から送信された印刷ジョブデータを受信し、この印刷ジョブデータに基づいて入力画像データを作成する。印刷ジョブデータは、所定のページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）で記述され、例えば図形や写真等の画像オブジェクトのデータ及び文字や記号等のテキストオブジェクトのデータを含む。

また、制御部１７は、画像情報解析部１７Ａ、濃度プロファイル管理部１７Ｂ、補正データ作成部１７Ｃ、及び濃度補正制御部１７Ｄとして機能する。

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、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等が格納される。

画像読取部１１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１１及び原稿画像走査装置１１２（スキャナー）等を備える。

自動原稿給紙装置１１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１１２は、自動原稿給紙装置１１１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）センサーの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１１は、原稿画像走査装置１１２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１３において所定の画像処理が施される。

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。

さらに、画像処理部１３は、濃度補正部として機能し、補正データ作成部１７Ｃによって作成された補正データを用いて濃度補正を行う。具体的には、画像処理部１３は、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２１２ａの回転数等の画像形成条件又は入力画像データの濃度値（階調値）を補正する。

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１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２参照、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）を収容し、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２参照、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の表面に摺接す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。濃度プロファイルを作成する際に中間転写ベルト２２１に形成された補正用パッチ画像は、ベルトクリーニング装置２２５によって除去される。

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更新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。

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、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１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（図示略）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。

給紙部１４は、給紙トレイ１４１及び手差し給紙部１４２を有する。給紙トレイ１４１には、坪量やサイズ等に基づいて識別された枚葉紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された紙種ごとに収容される。給紙トレイ１４１及び手差し給紙部１４２には、複数の給紙ローラー部が配置される。手差し給紙部１４２には、大容量の外部給紙装置（図示略）を接続することもできる。給紙部１４は、給紙トレイ１４１又は手差し給紙部１４２から給紙された用紙を用紙搬送部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、用紙搬送部１６から送出された用紙を機外に排紙する。

用紙搬送部１６は、主搬送部１６１、スイッチバック搬送部１６２、裏面印刷用搬送部１６３、及び通紙経路切替部（図示略）等を備える。用紙搬送部１６の一部は、例えば定着部２３とともに１つのユニットに組み込まれ、画像形成装置１に着脱可能に装着される。

主搬送部１６１は、用紙を挟持して搬送する用紙搬送要素として、ループローラー部及びレジストローラー部を含む複数の搬送ローラー部を有する。主搬送部１６１は、給紙トレイ１４１又は手差し給紙部１４２から給紙された用紙を搬送して画像形成部２０（中間転写部２２、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又はスイッチバック搬送部１６２に向けて搬送する。

スイッチバック搬送部１６２は、定着部２３から送出された用紙を一旦停止させ、搬送方向を逆転させて、排紙部１５又は裏面印刷用搬送部１６３に搬送する。

裏面印刷用搬送部１６３は、スイッチバック搬送部１６２でスイッチバックされた用紙を主搬送部１６１に循環搬送する。主搬送部１６１には、裏面が画像形成面となった状態で用紙が通紙されることになる。

通紙経路切替部（図示略）は、定着部２３から送出された用紙をそのままの状態で排紙するか、反転させて排紙するか、又は裏面印刷用搬送部１６３に搬送するかによって通紙経路を切り替える。具体的には、制御部１７が、画像形成処理の処理内容（片面／両面印刷、フェイスアップ／フェイスダウン排紙等）に基づいて、通紙経路切替部（図示略）の動作を制御する。

給紙部１４から給紙された用紙は、主搬送部１６１によって画像形成部２０に搬送される。そして、用紙が転写ニップを通過する際、感光ドラム２１３上のトナー像が用紙の第１面（表面）に一括して転写され、定着部２３において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙部１５により機外に排紙される。用紙の両面に画像を形成する場合、第１面に画像が形成された用紙はスイッチバック搬送部１６２に送出され、裏面印刷用搬送部１６３を通って主搬送部１６１に戻ることにより反転されて、第２面（裏面）に画像が形成される。

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な濃度変動が発生する（周期濃度ムラ）。周期濃度ムラは、階調ごとに異なり、また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色ごとにも異なる。したがって、周期濃度ムラの補正は、色成分ごとに行われる。

画像形成装置１では、画像に周期濃度ムラが生じないように、制御部１７は、画像情報解析部１７Ａ、濃度プロファイル管理部１７Ｂ、補正データ作成部１７Ｃ、及び濃度補正制御部１７Ｄとして機能する。また、画像処理部１３は、補正データ作成部１７Ｃによって作成された補正データを用いて、画像形成条件又は入力画像データの濃度値（階調値）を補正する。本実施の形態では、必要に応じて補正データが更新される。

画像情報解析部１７Ａは、印刷ジョブデータに含まれる全ページの画像情報（画像オブジェクトデータ及びテキストオブジェクトデータを含む）を解析し、画像のサイズ情報、色情報、濃度情報、ページ情報、及び当該画像が形成される用紙のサイズ情報等を取得する。

濃度プロファイル管理部１７Ｂ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、画像形成部２０の構成要素である回転体（例えば感光ドラム２１３又は現像剤担持体２１２ａ）の回転位置とを対応付けて管理する。濃度プロファイルは、例えば記憶部１８２に格納される。

図３は、濃度プロファイルの一例を示す図である。図３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。濃度プロファイル管理部１７Ｂは、図３に示すような濃度プロファイルを、回転体ごと（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）に管理する。

濃度プロファイル管理部１７Ｂは、補正データを更新する必要がある場合には、中間転写ベルト２２１に濃度補正用のパッチ画像を形成し、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、新たな濃度プロファイルを作成する。補正用パッチ画像は、例えば中間調濃度のハーフ画像である。補正用パッチ画像の副走査方向の長さは、後述する基準画像領域の副走査方向の長さに基づいて設定される。

補正データ作成部１７Ｃは、周期濃度ムラが相殺されるように、濃度プロファイルに基づいて回転体の回転位置に対応する補正データを作成する。補正データは、例えば記憶部１８２に格納される。画像内において周期濃度ムラが目立ちやすい場合に、補正データの更新が行われる。

濃度補正制御部１７Ｄは、形成される画像の画像情報に基づいて、周期濃度ムラの発生状況を予測し、予測結果に基づいて濃度補正に関する条件を設定する。濃度補正に関する条件は、例えば補正データの更新の要否、及び補正データの更新を行う場合に用いられる補正用パッチ画像の副走査方向の長さ等を含む。

画像形成装置１では、画像に周期濃度ムラが目立って現れると予測される場合に、補正用パッチ画像の画像濃度に基づいて新たに濃度プロファイルが作成され、この新たな濃度プロファイルに基づいて作成される補正データを用いて濃度補正が行われる。一方、画像に周期濃度ムラが目立って現れないと予測される場合には、補正データは更新されず、既存の補正データを用いて濃度補正が行われる。既存の補正データとは、印刷ジョブの開始時にすでに格納されている補正データであり、初期状態では、回転体の固有の振れデータに基づいて作成された補正データである。具体的には、図４に示すフローチャートに従って、濃度補正が行われる。

図４は、濃度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が印刷ジョブデータ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。なお、感光ドラム２１３の周期長ｂは、現像剤担持体２１２ａの周期長ａの約３倍であるものとする。

ステップＳ１０１において、制御部１７は、印刷ジョブデータに含まれる全ページの画像情報を解析し、画像のサイズ情報、色情報、濃度情報、ページ情報、及び当該画像が形成される用紙のサイズ情報等を取得する（画像情報解析部１７Ａとしての処理）。画像情報の解析は、例えば図５に示すフローチャートに従って行われる。

すなわち、ステップＳ２０１において、制御部１７は、全ページにわたって画像データを色成分ごとに分解する。例えば、図６に示すように、原画像がマゼンタとシアンで構成される場合、マゼンタの色画像とシアンの色画像に分解される。分解された色画像ごとに、濃度補正に関する条件が設定されることになる。

ステップＳ２０２において、制御部１７は、色画像ごとに濃度分布を検出し、画像領域を抽出する。画像領域とは、濃度が０である背景領域と明確に区別できる領域であり、例えば、濃度が０より大きい画素が連続している部分（ある程度まとまって点在している部分を含む）が一つの画像領域として抽出される。それぞれの画像領域は、通常、濃度の異なる複数の画素で構成される。例えば、図６のマゼンタの画像においては、画像領域Ｉｍ１〜Ｉｍ５が抽出される。また、図６のシアンの画像においては、画像領域Ｉｃ１、Ｉｃ２が抽出される。

ステップＳ２０３において、制御部１７は、色画像ごとに濃度の面積率を算出する（図７参照）。面積率とは、全ページの画像面積に対する所定濃度範囲の画素面積の割合である。

ステップＳ２０４において、制御部１７は、抽出した画像領域ごとに副走査方向の長さＬ（以下「判定距離Ｌ」と称する）及び平均濃度Ｄを算出し、保存する。この画像情報解析処理により得られた情報に基づいて、濃度補正に関する条件が設定される。ステップＳ２０４が終了すると、図４のメインフローに移行する。

図４のステップＳ１０２以下の処理は、色成分ごとに行われる。ステップＳ１０２において、制御部１７は、色画像ごとに抽出された画像領域を比較して基準画像領域を決定する（濃度補正制御部１７Ｄとしての処理）。基準画像領域とは、濃度補正に関する条件を設定するために用いる画像領域であり、周期濃度ムラが最も目立って発生しやすいと考えられる画像領域である。

例えば、基準画像判定テーブルを参照して、画像領域の判定距離Ｌと平均濃度Ｄに基づいて、判定値を算出する。基準画像判定テーブルでは、平均濃度Ｄが基準濃度Ｃに近い程、また判定距離Ｌが長い程、判定値が大きく設定される。基準濃度Ｃは、周期濃度ムラが発生しやすい画像濃度であり、任意に設定される。

図８に基準画像判定テーブルの一例を示す。図８において、図８に示す基準画像判定テーブルに従うと、判定距離Ｌがａ＜Ｌ≦２ａ（ａ：現像剤担持体２１２ａの周期長）で、平均濃度ＤがＣ−１０≦Ｄ＜Ｃ＋１０である画像領域の判定値は、“７”となる。判定値が最も大きい画像領域が、基準画像領域として決定される。

ステップＳ１０３において、制御部１７は、ステップＳ１０１で得られた情報に基づいて、補正実施条件を満たしているか否かを判定する（濃度補正制御部１７Ｄとしての処理）。補正実施条件が満たされている場合（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０４の処理に移行する。補正条件が満たされていない場合（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、ステップＳ１０８の処理に移行する。補正実施条件とは、実際に周期濃度ムラが目立って発生すると予測しうる条件である。

例えば、（１）基準画像領域の判定距離Ｌがしきい値Ｚ以上（例えば現像剤担持体２１２ａの周期長ａ以上）であり、かつ、（２）平均濃度Ｄと基準濃度Ｃとの差分がしきい値Ｘ以下（例えば階調値で２０以下）であり、さらに（３）平均濃度Ｄの面積率がしきい値Ｙ以上（図７参照）である場合に、補正実施条件が満たされる。

つまり、周期濃度ムラが発生しても１周期未満である場合、及び平均濃度Ｄと基準濃度Ｃとの差分がしきい値Ｘより大きい場合は、周期濃度ムラが発生しても目立ちにくい。また、平均濃度Ｄの面積率がしきい値Ｙ未満である場合は、周期濃度ムラが発生しても局所的であり、全体を通して画質が低下するとはいえない。したがって、このような場合は、補正データを更新する必要性は低い。

なお、前述の（１）〜（３）のうちの少なくとも一つの条件が満たされている場合に、補正実施条件が満たされていると判定してもよい。

ステップＳ１０４において、制御部１７は、補正用パッチ画像のサイズ（副走査方向の長さ）を決定する（濃度補正制御部１７Ｄとしての処理）。補正用パッチ画像のサイズは、基準画像領域に発生しうる周期濃度ムラを補正できる範囲で、できるだけ小さいことが好ましい。

例えば、基準画像領域の判定距離Ｌが感光ドラム２１３の周期長ｂ以上である場合、基準画像領域には感光ドラム２１３及び現像剤担持体２１２ａの回転振れに起因する周期濃度ムラが現れると考えられる。したがって、補正用パッチ画像のサイズは、感光ドラム２１３の周期長ｂと同等に設定される。また例えば、基準画像領域の判定距離Ｌが感光ドラム２１３の周期長ｂよりも短い場合、基準画像領域には感光ドラム２１３の回転振れに起因する周期濃度ムラは現れにくいが、現像剤担持体２１２ａの回転振れに起因する周期濃度ムラが現れると考えられる。したがって、補正用パッチ画像のサイズは、現像剤担持体２１２ａの周期長ａと同等に設定される。

ステップＳ１０５において、制御部１７は、決定された補正用パッチ画像を用いて、濃度プロファイルを新たに作成する（濃度プロファイル管理部１７Ｂとしての処理）。基準画像領域に基づいて適切なサイズの補正用パッチ画像が設定されているので、濃度補正に伴うベルトクリーニング装置２２５の負荷を低減できるとともに、濃度補正に要するトナー消費量を低減できる。

ステップＳ１０６において、制御部１７は、作成した濃度プロファイルに基づいて、それぞれの補正データを更新する（補正データ作成部１７Ｃとしての処理）。

ステップＳ１０７において、制御部１７は、画像処理部１３に対して、更新後の補正データを用いて濃度補正を行うように指示する。これにより、形成される画像に発生しうると考えられる周期濃度ムラを補正することができる。

ステップＳ１０８において、制御部１７は、補正データの更新を行うことなく、画像処理部１３に対して、既存の補正データを用いて濃度補正を行うように指示する。これにより、濃度補正に伴うベルトクリーニング装置２２５の負荷を低減できるとともに、濃度補正に要するトナー消費量を低減できる。

このように、画像形成装置１は、構成要素として感光ドラム２１３及び現像剤担持体２１２ａ（回転体）を有し、印刷ジョブデータに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部２０と、感光ドラム２１３及び現像剤担持体２１２ａの回転位置を検出する回転位置検出部と、画像形成部２０によって中間転写ベルト２１１（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、印刷ジョブデータに含まれる画像情報を解析する画像情報解析部１７Ａと、中間転写ベルト２１１に補正用パッチ画像を形成し、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、周期濃度ムラを示す濃度プロファイルを作成して管理する濃度プロファイル管理部１７Ｂと、濃度プロファイルに基づいて感光ドラム２１３及び現像剤担持体２１２ａの回転位置に対応する補正データを作成する補正データ作成部１７Ｃと、補正データを用いて濃度補正を行う画像処理部１３（濃度補正部と、形成される画像の画像情報に基づいて周期濃度ムラの発生状況を予測し、予測結果に基づいて濃度補正に関する条件（例えば補正データの更新の要否、補正用パッチ画像の長さなど）を設定する濃度補正制御部１７Ｄと、を備える。

画像形成装置１においては、周期濃度ムラの発生状況を予測して、画像に周期濃度ムラが目立って現れる虞がある場合等、必要に応じて、現在の周期濃度ムラを反映した濃度プロファイルが作成され、この新たな濃度プロファイルに基づいて補正データが更新される。したがって、現在の周期濃度ムラを確実に補正することができる。

また、画像内で周期濃度ムラが目立たない場合は、既存の補正データを用いることとし、必要以上に補正用パッチ画像を形成しないので、濃度補正に伴うベルトクリーニング装置２２５の負荷及びトナー消費量を低減でき、さらには生産性の低下を防止することができる。

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、対象となる回転体の複数周期長とほぼ同等の長さを有する補正用パッチ画像を用いて、画像濃度検出部２２６の検出結果を平均化して濃度プロファイルを作成するようにしてもよい。これにより、濃度プロファイルの精度が高まるので、周期濃度ムラをより確実に補正することができる。

また、周期濃度ムラの目立ちやすさ（判定距離Ｌの長さ）に応じて補正用パッチ画像の長さを変更するようにしてもよいし、補正精度を優先するか、生産性を優先するかで補正用パッチ画像の長さを変更するようにしてもよい。

また例えば、複数の画像領域として明確に区別できるが、主走査方向に重なっており、かつ領域間の距離が狭く（例えば現像剤担持体２１２ａの周期長ａの１／２以下）近接している場合は、２つの画像領域に跨がって周期濃度ムラが発生し、目立ちやすくなると考えられる。したがって、これらをまとめて一つの画像領域としてみなして、周期濃度ムラの発生状況を予測するようにしてもよい。例えば、図６においては、画像領域Ｉｍ３、Ｉｍ４を一つの画像領域とみなすことができる。

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、補正用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。

本発明は、ロール紙等の長尺紙に画像形成を行う画像形成装置やモノクロ画像形成装置に適用することもできる。また、本発明は、感光ドラム２１３及び現像剤担持体２１２ａ以外の回転体（例えば一次転写ローラー２２２）に起因する周期濃度ムラを補正する場合にも適用できる。

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
１１ 画像読取部
１２ 操作表示部
１３ 画像処理部（濃度補正部）
１４ 給紙部
１５ 排紙部
１６ 用紙搬送部
１７ 制御部
１７Ａ 画像情報解析部
１７Ｂ 濃度プロファイル管理部
１７Ｃ 補正データ作成部
１７Ｄ 濃度補正制御部
２０ 画像形成部
２１ トナー像形成部
２２ 中間転写部
２３ 定着部
２１２ａ 現像剤担持体（回転体）
２１３ 感光ドラム（回転体）
２２１ 中間転写ベルト（像担持体）
２２５ ベルトクリーニング装置
２２６ 画像濃度検出部
Ｓ１、Ｓ２ センサー（回転位置検出部）

Claims (8)

1. 構成要素として回転体を有し、印刷ジョブデータに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部と、
   前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、
   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、
   前記印刷ジョブデータに含まれる画像情報を解析する画像情報解析部と、
   前記像担持体に補正用パッチ画像を形成し、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、周期濃度ムラを示す濃度プロファイルを作成し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前記回転体の回転位置に対応する補正データを作成する補正データ作成部と、
   前記補正データを用いて濃度補正を行う濃度補正部と、
   形成される画像の画像情報に基づいて周期濃度ムラの発生状況を予測し、予測結果に基づいて前記濃度補正に関する条件を設定する濃度補正制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像情報は、前記印刷ジョブデータに含まれる画像のサイズ情報、色情報、濃度情報、ページ情報、及び当該画像が形成される用紙のサイズ情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記濃度補正制御部は、前記画像の中の画像領域を抽出し、抽出した画像領域の副走査方向の長さ及び濃度に基づいて、基準画像領域を決定し、この基準画像領域の副走査方向の長さ及び濃度に基づいて、前記濃度補正に関する条件を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記濃度補正制御部は、前記基準画像領域の副走査方向の長さ及び濃度に基づいて、前記補正データの更新を行うか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記濃度補正制御部は、前記基準画像領域の副走査方向の長さが前記回転体の周期長以上であり、かつ、前記基準画像領域の濃度と基準濃度との差分が所定のしきい値以下である場合に、前記補正データの更新を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記濃度補正制御部は、前記基準画像領域の副走査方向の長さが前記回転体の周期長以上であり、かつ、前記基準画像領域の濃度と基準濃度との差分が所定のしきい値以下であり、さらに、前記基準画像領域の濃度の面積率が所定のしきい値以上である場合に、前記補正データの更新を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記濃度補正制御部は、前記補正データの更新を行う場合、前記基準画像領域の副走査方向の長さに基づいて、前記補正用パッチ画像の長さを設定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. 前記濃度補正制御部は、前記画像を色成分ごとに分解し、前記色成分ごとに前記濃度補正に関する条件を設定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。

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