JP2020106556A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 起動時の下地検出時間を低減することで画像形成装置を早く起動すること。【解決手段】 像担持体上に光を照射しその反射光を検出する検出手段と、像担持体の位相を検出する位相検知手段と、前記検出手段により検出した像担持体の１周分の下地データを位相検知手段により検出した像坦持体の位相と合せて下地プロファイルとして記憶し、検出手段により像担持体上に形成されたトナー画像を検出し、トナー画像の検出値を下地プロファイルに基づいて補正し、トナー画像の濃度を算出する濃度算出手段と、濃度算出手段により得られた濃度に応じて画像形成条件を補正するキャリブレーション手段とを備え、下地プロファイルの取得を前記１周分よりも短く行い、前回下地プロファイル１周検出値との比較により、１周分の下地データを検出し下地データを更新する必要があるか否かを判断する判断手段を備え、判断手段が必要と判断した場合は下地１周検知動作を行い、不要と判断した場合は下地データを更新しない。【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

一般に、電子写真式画像形成プロセスを用いた画像形成装置は、使用環境やプリント枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が起こりやすい。特に複数色のトナー画像を重ね合わせてカラープリントを行うカラー画像形成装置では、各色の画像濃度が変動すると、カラーバランス（いわゆる色味）の変動が生じてしまうので、濃度変動を抑制することが重要課題となる。

そこで、近年のカラー画像形成装置の多くは、中間転写体などの像担持体上に検知用トナー画像（トナーパッチ）を作像し、このトナーパッチのトナー量を光学式センサで検知し、検知結果に基づき露光量、現像バイアス、γ補正テーブル等の画像形成条件を調整する画像濃度制御（画像形成条件の制御）をおこない、安定した画像を得るようにしている。

上記画像濃度制御で主に使用される光学式センサによる濃度検知の方式は、乱反射検知タイプと正反射検知タイプの２種類に大別される。濃度検知パターンが形成される下地（地肌）となる中間転写体である中間転写ベルトには一般的に抵抗値調整のためカーボンブラックが分散されているため黒色や濃い灰色となっているため、乱反射検知タイプでは、中間転写体において黒トナーの濃度を検知することが困難となる。

一方、正反射検知タイプにおいては、下地からの反射光量を検知するので、黒トナーであっても濃度を検知することが可能である。よって、濃度制御では正反射検知タイプのセンサを使用することが一般的となっている。

濃度検知を実行する場合、検知用トナー画像（トナーパッチ）が形成される前の段階で、そのトナーパッチの形成予定位置の中間転写ベルトをセンサで検出し地肌濃度を取得する必要がある。これは表面状態のムラ等で中間転写ベルトの位置に応じてその反射率、すなわち、地肌濃度が大きく異なるからである。

そのため、従来の画像形成装置では、中間転写ベルトの特定の位置を決定する位置検知部材をその中間転写ベルトに予め設けておき、その位置検知部材が所定の検知部により検知された時点からの時間でパッチ検出位置を特定するなど、中間転写ベルト上のパッチ検出位置を特定する手段を有している。これにより、画像形成装置は、同一の位置における地肌濃度の取得（検知）と、当該位置に形成されたパッチのパッチ濃度の取得（検知）とを実現することが可能となり、精度の高いキャリブレーションを実行していた。

中間転写ベルトの位置検知部材がない場合でも、事前に下地一周分の地肌濃度検出を行っておき、トナーパッチ検出時は下地部分を部分的に測定し、その地肌濃度プロファイルと一周分プロファイルでパターンマッチングを行い、トナーパッチ形成位置を特定しパッチ濃度の取得を行う方法も提案されている（特許文献１）。

特開２０１１−０１３４１７号公報

しかしながら、上記の特許文献１の画像形成装置においては次のような問題があった。すなわち、事前に中間転写体一周分の検出しておく必要があり、その検出は画像形成装置の起動時に行われるため画像形成装置の起動に時間がかかる。画像形成装置の起動時に下地検出を行う必要があるのは、電源がＯＦＦになっている間に中間転写ベルトの交換等がされた場合に対応するためである。

上記の課題を解決するために。本発明に係る画像形成装置は、
画像形成部において像担持体に形成されたトナー画像を、転写部において被転写材に転写する画像形成装置であって、前記像担持体上に光を照射しその反射光を検出する検出手段（光学センサ４１）と、前記像担持体の位相を検出する位相検知手段（ＨＰ検出センサ４４）と、前記検出手段により検出した前記像担持体の１周分の下地データを前記位相検知手段により検出した前記像坦持体の位相と合せて下地プロファイルとして記憶し、前記検出手段により前記像担持体上に形成されたトナー画像を検出し、前記トナー画像の検出値を前記下地プロファイルに基づいて補正し、トナー画像の濃度を算出する濃度算出手段（濃度算出方法）と、前記濃度算出手段により得られた濃度に応じて画像形成条件を補正するキャリブレーション手段（画像濃度制御）とを備え、下地プロファイルの取得を前記１周分よりも短く行い、前回下地プロファイル１周検出値との比較により、１周分の下地データを検出し下地データを更新する必要があるか否かを判断する判断手段（下地１周検出動作起動判断）を備え、前記判断手段が必要と判断した場合は下地１周検知動作を行い、不要と判断した場合は下地データを更新しないことを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置起動時の下地検出時間を低減することで画像形成装置を早く起動することができる。

第１の実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 中間転写ベルト２７に形成されるトナーパッチＰを示す図である。 センサ４１の構成を示す図である。 センサ４１出力値の濃度変換テーブルを示すグラフである。 画像形成装置の画像処理部５０の構成を示すブロック図である。 下地１周プロファイルを示す図である。 下地一部プロファイルと下地１周プロファイルを示すグラフである。 ＲＡＭ５３に記憶される１次元ＬＵＴを示すグラフである。 第１の実施形態の画像濃度制御手順を示すフローチャートである。 プリント累積枚数に応じて変化する中間転写ベルト２７の表面状態を示すグラフである。 第２の実施形態の画像濃度制御手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（画像形成部）
図１は第１の実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。

この画像形成装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例として、中間転写ベルト２７（像担持体）を使用し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなる４色のタンデム方式の画像形成部１０を有するカラー画像形成装置（プリンタ）である。

レーザ光源２４は、原稿読取部（図示せず）からのデジタル信号に基づいて発光し、一次帯電器２３で均一に帯電された感光ドラム２２に静電潜像を形成する。本実施形態のタンデム方式の画像形成装置では、各色に対応し、イエロー用のレーザ光源２４Ｙ、マゼンタ用のレーザ光源２４Ｍ、シアン用のレーザ光源２４Ｃ、ブラック用のレーザ光源２４Ｋが備えられている。同様に、各色に対応し、イエロー用の感光ドラム２２Ｙ、マゼンタ用の感光ドラム２２Ｍ、シアン用の感光ドラム２２Ｃ、ブラック用の感光ドラム２２Ｋが備えられている。なお、特に、色ごとに区別する必要がない場合、これらのレーザ光源、感光ドラムをそれぞれレーザ光源２４、感光ドラム２２と総称する。

感光ドラム２２は、アルミシリンダの外周に有機光伝導層を塗布して構成され、駆動モータ（図示せず）の駆動力が伝達されると、回転する。この駆動モータは、画像形成動作に応じて、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを反時計周り方向に回転させる。

感光ドラム２２に形成された静電潜像は、現像器２６によってトナー像で可視化される。現像器２６は、ステーション毎に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像をそれぞれ行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える。また、各現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、それぞれスリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。

各感光ドラム２２上のトナー像は中間転写ベルト２７に転写される。中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に同期して時計回りに回転する。また、中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触している。これらの接触部で、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに形成されたトナー像は中間転写ベルト２７に１次転写される。

本実施形態では、中間転写ベルト２７として、周長８９５ｍｍのポリイミド製の単層樹脂ベルトが用いられている。また、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されている。このため、中間転写ベルトの表面は、黒色で平滑性が高く、光沢性を有している。また、中間転写ベルト２７の回転速度はプロセススピードと同じ２４６ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。なお、中間転写ベルト２７の内面には、不図示のＨＰ（ホームポジション）マーク４３があり、中間転写ベルト一周毎に不図示の中間転写ベルトＨＰ検知センサ４４によって検知する。このＨＰ検知タイミングからの時間により、中間転写ベルトの位相を特定することが出来る。このため後述するトナーパッチ形成位置における下地検知値の位置を合わせることができる。

中間転写ベルト２７に坦持されたトナー像は、転写部２８によって給紙部１１から搬送されてきたシートである記録材２１に転写される。中間転写ベルト２７と転写部２８のローラとで挟持して搬送される記録材２１に、中間転写ベルト２７上の多色トナー像が転写される。記録材２１に転写されたトナー像に対し、定着部３０で加熱ローラ３１および加圧ローラ３２により熱定着処理が施される。トナー像が定着した記録材２１は、定着部３０を出ると、排紙センサ４２によって検知され、排紙される。

（画像処理部）
つぎに原稿読取部により読み取られた画像の処理を行う画像処理部５０の動作について説明する。

図５は画像形成装置の画像処理部５０の構成を示すブロック図である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された制御プログラムに従って、ＲＡＭ５３をワークメモリとして使用し、画像形成装置の各部を統括的に制御する。ＣＣＤセンサ５０１は、画像読取装置のスキャナ等の原稿読取部に備えられ、読み込まれた原稿の画像を電気信号に変換する。このＣＣＤセンサ５０１は、ＲＧＢ３ラインのカラーセンサである。ＣＣＤセンサ５０１から出力される、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）それぞれの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部５０２に入力される。

Ａ／Ｄ変換部５０２では、ゲイン調整、オフセット調整が行われた後、画像信号は色信号毎に８ビットのデジタル画像データに変換される。シェーディング補正部５０３は、基準白色板の読み取り信号を用いて、ＣＣＤセンサ５０１の各画素の感度ばらつきや原稿照明ランプの光量のばらつきなどを色毎に補正する。

入力ガンマ補正部５０４は、ＲＧＢの各入力に対し、輝度が線形関係になるように、補正を行う１次元のルックアップテーブル（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）である。

入力ダイレクトマッピング部５０５は、色空間を統一するために、入力されたＲＧＢ信号からデバイス内のＲＧＢ信号に変換する三次元のＬＵＴである。この三次元ＬＵＴは、ＣＣＤセンサ５０１のＲＧＢフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、ｓＲＧＢなどの標準色空間に変換する部分であり、ＣＣＤセンサ５０１の感度特性や照明ランプのスペクトル特性等の諸特性なども吸収することができる。

ＢＥ（下地除去：Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ｅｒａｓｅ）サンプリング部５０６は、原稿の下地を検出するため、指定された矩形領域の画素を離散的にサンプリングし、輝度のヒストグラムを作成する。このヒストグラムはプリント時の下地除去に利用される。下地除去部５０７は、スキャナで読み取ったＲＧＢ画像データに対し、ＢＥサンプリング部５０６の結果に基づき、下地部を除去するための非線形変換を行う。

出力ダイレクトマッピング部５０８では、ＲＧＢ画像データはＣＭＹＫ画像データに変換される。この変換において、出力ダイレクトマッピング部５０８は、ＲＧＢの３次元データより、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｋ（ｂｌａｃＫ）の４次元データをルックアップテーブルを用いて生成する。

出力ガンマ補正部５０９は、プリンタに対応した出力画像の濃度補正を行う。出力ガンマ補正部５０９は、予め記憶されているＣＭＹＫの１次元ルックアップテーブルに基づき、画像形成処理ごとに異なる入出力画像データのリニアリティを保つ役割を有する。

後述する画像濃度制御は、このＣＭＹＫの１次元ＬＵＴを作成するために備えられている。このＣＭＹＫの１次元ＬＵＴは、トナーパッチＰ濃度送信部が新たに作成した１次元ＬＵＴを出力ガンマ補正部５０９に送信したタイミングで更新される。なお、ＣＰＵ５１が行う処理の詳細については、後述するフローチャートの中で説明する。

ハーフトーン処理部５１０は、機能に応じて異なる種類の画像形成処理（スクリーニング）を択一的に適用することができる。一般に、複写動作などでは、モアレの起きにくい誤差拡散系の画像形成処理を利用し、プリント動作では、階調性や安定性、文字や細線の再現性を考えてディザマトリクスなどを利用した多値スクリーン系の画像形成処理を用いることが多い。

前者は、注目画素とその周辺画素に対して誤差フィルタで重み付けし、階調数を保ちながら多値化の誤差を配分して補正していく方法である。一方、後者は、ディザマトリクスの閾値を多値に設定し、擬似的に中間調を表現する方法である。本実施形態では、ＣＭＹＫ独立に変換が行われ、低線数（荒い線数）と高線数（細かい線数）の切り替えが可能である。

（濃度検出方法）
つぎに、後述する画像濃度制御おける濃度検出方法について説明する。

中間転写ベルト上のトナー量検出（以下、濃度検出という）は、中間転写ベルトに対向して配置された光学式センサ４１（以下、センサ４１という）を用いて、中間転写ベルト上の濃度検知用画像（以下、トナーパッチＰという）及びベルト表面（下地）を検出することで行う。

・光学センサ４１
センサ４１は、一次転写部の下流に設けられる（図１参照）。図３はセンサ４１の構成を示す図である。センサ４１は、ＬＥＤなどの発光部４１１、フォトダイオード等の受光部４１２、および発光部４１１の発光光量を制御するＩＣ４１３から構成される。

発光部４１１は、中間転写ベルト２７の法線に対して４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト２７に光を照射する。受光部４１２は、中間転写ベルト２７の法線を中心に発光部４１１と対称の位置に設置されており、トナーパッチＰからの正反射光を受光する。図３では、トナーパッチＰがセンサ４１の検知領域を通過する場合が示されている。

ＩＣ４１３は、センサ４１内の発光部４１１に印加する電圧を調整することで、発光部４１１の発光光量を制御する。本実施形態では、下地表面の反射光量が３．５［Ｖ］±０．１［Ｖ］となるような光量レベルが採用される。以後、この光量レベルをパッチ検出用光量レベルと呼ぶ。

・トナーパッチＰ
図２は中間転写ベルト２７に形成されるトナーパッチＰを示す図である。トナーパッチＰは、感光ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上に形成される。本実施形態では、中間転写ベルト２７にトナーパッチＰ（検知用トナー像）を形成する場合を示す。

図２の矢印は中間転写ベルト２７の回転方向を表す。トナーパッチＰは、２５ｍｍ角で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、中間転写ベルトの回転方向（周方向）に合計３２個形成される。

各パッチと印字率（階調度）との対応は、つぎのように設定されている。

Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１＝１２．５％
Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２＝２５％
Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３＝３７．５％
Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４＝５０％
Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５＝６２．５％
Ｙ６、Ｍ６、Ｃ６、Ｋ６＝７５％
Ｙ７、Ｍ７、Ｃ７、Ｋ７＝８７．５％
Ｙ８、Ｍ８、Ｃ８、Ｋ８＝１００％
・下地プロファイル
下地検出は下地１周分を検知する。図５に示すＲＡＭ５３は、下地１周分の表面をセンサ４１で読み取った反射光を表す下地１周プロファイルを記憶する。図６は下地１周プロファイルを示す図である。同図（Ａ）はテーブルを示し、同図（Ｂ）はグラフを示す。このグラフの縦軸はセンサ４１のセンサ出力を示し、横軸は下地の検知位置（データナンバｎ）を示す。データナンバｎ＝０が前述のＨＰマーク検出時のセンサ４１による下地検知位置である。

本実施形態では、下地１周検出動作が起動されると中間転写ベルト２７はトナーが載っていない状態で回転する。このとき、センサ４１は、回転する中間転写ベルト２７の表面を１周分読み取る。ＣＰＵ５１は、この読み取りによって得られた正反射光出力（センサ出力）を、下地１周プロファイル（以下、１周プロファイルという）としてＲＡＭ５３に記憶する。本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト２７の回転速度が２４６ｍｍ／ｓｅｃ、周長が８９５ｍｍ、センサ４１の検知間隔が４ｍｓｅｃ（単位時間あたりの検知回数は２５０回／ｓｅｃ）である。従って、数式（１）に示すとおり、センサ４１から９１０個のデータが得られる。

８９５（ｍｍ）÷２４６（ｍｍ／ｓｅｃ）÷（４／１０００（ｓｅｃ））
≒９１０……（１）
つまり、図６に示すように、１周プロファイルは９１０個の連続する複数のデータから構成される。中間転写ベルト２７上のトナーパッチＰ形成位置は、前述したＨＰ検知タイミングからの時間によりデータナンバｎとして算出する。ＨＰ検知タイミングからの時間をＴとすると、ｎは数式（１１）に従って求められる。

ｎ＝Ｔ（ｓｅｃ）÷（４／１０００（ｓｅｃ））……（１１）
本実施例において装置動作中は常に中間転写ベルトの位相を管理し、センサ４１対向位置を特定している。

ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰからの正反射光出力Ｐ（ｉ）と、トナーパッチＰ形成位置ｉの中間転写ベルト２７の下地検知時の正反射光出力Ｒ（ｉ）とを用いて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）を算出する。

・濃度算出方法
本実施形態では、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの反射光出力を下地の反射光出力で除算することによって、トナーパッチＰの正反射出力における下地の反射光の影響を補正する。具体的に、センサ４１によるトナーパッチＰの反射光出力をＰ（ｉ）とし、下地の反射光出力をＲ（ｉ）とした場合、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの補正出力ＳＩＧ（ｉ）を数式（１０）に従って算出する。

ＳＩＧ（ｉ）＝Ｐ（ｉ）／Ｒ（ｉ）……（１０）
トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）は、ＳＩＧ（ｉ）を図４に示す濃度変換テーブル５２０により変換することで得る。濃度変換テーブル５２０は予めＲＯＭ５２に記憶してあるテーブルであり、センサ４１の出力特性に合わせて作成されている。

本実施形態では、センサ４１は同一の濃度のトナーパッチＰを１０回検知するので、得られる１０個のデータの平均値をトナーパッチＰの検知結果とする。最終的なトナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥとしては、ＤＥＮＳ（ｉ）からＤＥＮＳ（ｉ＋９）の平均値が採用される。

このようにして、ＣＰＵ５１は、トナー濃度を算出する。トナーパッチＰの濃度は中間転写ベルト２７の表面状態のムラを考慮して得られた濃度であるので、このような補正方式により高精度にトナー濃度を算出することができる。

このように、トナーパッチＰの反射光出力（反射光量）とトナーパッチＰの下地の反射光出力（反射光量）に基づき、トナーパッチＰの濃度が演算される。さらに、この演算結果に基づき、補正データが生成される。この過程の詳細については後述する。そして、生成された補正データは、ＣＰＵ５１に内蔵されたトナーパッチＰ濃度送信部により後述する画像処理部５０に送信される。

（下地１周検出動作起動判断）
次に本発明の特徴である下地１周検知動作の起動判断について説明する。従来は画像形成装置の起動時に下地１周検知を行っているのに対し、本実施形態では、装置の起動時に下地の一部をパッチ検で検出し、前回下地１周検出時に記憶した下地１周プロファイルの該当部と比較し、変化が大きければ中間転写ベルトの表面状態が大きく変わり下地１周プロファイルの更新が必要と判断し、下地１周検出動作を起動する。変化が小さければ下地１周検出は行わず記憶している前回１周検知時の１周プロファイルを用いる。

本実施形態では下地は中間転写ベルトを想定しているが感光ドラム等の像坦持体でも可能である。中間転写ベルト位相はＨＰ検知により常に管理しているので、装置の電源ＯＦＦ前の情報を用いることで装置起動後にＨＰマークがＨＰ検出部に到達するまで待たずに位置は特定できる。

具体的にデータナンバｎは、電源ＯＦＦ時に最後のＨＰ検知タイミングから中間転写ベルトを止めるまでの時間をＴ_ｏｆｆ、電源ＯＮ後に中間転写ベルトを駆動開始してからの時間Ｔ_ｏｎ、中間転写ベルト駆動の駆動停止／開始におけるタイムラグをＴ_αとし、次式（１１）’により求められる。Ｔ_αは、装置固有の値で予め記憶している。

ｎ＝（Ｔ_ｏｆｆ＋Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_α（ｓｅｃ））÷（４／１０００（ｓｅｃ））……（１１）’
比較による変化が大きい場合は、装置の電源ＯＦＦの間に中間転写ベルトの回転、着脱、交換等がされた場合を想定しており、状態が大きく変わっている可能性があり、下地１周プロファイルの更新が必要と判断するが、頻繁に起こるケースではないためほとんどの場合で画像形成装置の起動時間は短縮される。中間転写ベルトの交換等がなければ、下地１周プロファイルの大きな変化はなく、電源ＯＦＦ前に使っていた下地１周プロファイルを使用しても問題はない。

下地１周検出動作起動判断の詳細を以下に述べる。ＣＰＵ５１は、電源投入後に中間転写ベルト２７の駆動を開始し、ＨＰ検知タイミングを待たずに表面の一部をセンサ４１により読み取る。データナンバｎは上記式（１１）’で算出し、この読み取りによって得られた正反射光出力（センサ出力）を下地一部プロファイル（以下、基準プロファイルという）としＲＡＭ５３にする。

この検出中にＨＰ検知タイミングが来た場合には、位相管理の時間基準を変え、データナンバｎの算出を通常のＨＰ検知タイミングからの時間Ｔを用いた前述式（１１）で求める。本実施例においては基準プロファイルとして８０個のデータを取得する。中間転写ベルト２７の回転速度が２４６ｍｍ／ｓｅｃであり、センサ４１の検知間隔が４ｍｓｅｃであるので７８．７２ｍｍのデータである。

ＣＰＵ５１は、この読み取りにより得られた基準プロファイルと該当位置の１周プロファイルとを比較するために、パターンマッチングを行いマッチング量を算出する。図７に１周プロファイルと基準プロファイルを同じ位置（図中、点線枠ｆ参照）で重ねたグラフを示す。なお、基準プロファイルのセンサ出力レベルは、１周プロファイルのセンサ出力レベルと同じであるが、図７のグラフにおいては、これらのパターンは、分かり易くするために区別されている。

・パターンマッチング
パターンマッチングは、該当位置の１周プロファイルと基準プロファイルとの相関関数を求めることによって行われる。

ここで、ＸｉとＹｉの離散的なデータの相関性を考える場合、両データ間の相関係数Ｓ（ｉ）の値が値１に近いものほど、ＸｉとＹｉとの相関性が高く、かつ近似性が高いことを意味する。それぞれＮ個のデータからなる２つの離散データ群Ｘｉ、Ｙｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）の相関係数Ｓ（ｉ）は、数式（３）に従って求められる。

本実施形態の場合、Ｘｉは９１０個のデータから構成される１周プロファイルから抽出された８０個の連続するデータに相当する。Ｘａｖｅは抽出される８０個の検出結果の平均値に相当する。また、Ｙｉは基準プロファイルを構成する８０個の連続するデータに相当する。Ｙａｖｅは８０個の検出結果の平均値に相当する。

つまり、１周プロファイルを構成するデータ群をＸ（ｉ）（ｉ＝０〜９０９）とした場合、ＣＰＵ５１は、９１０個のＸ（ｉ）の中から８０個（例えば、Ｘ（０）〜Ｘ（７９））の連続するデータ群を抽出する。

相関係数Ｓ（０）は、基準プロファイルを構成するデータ群Ｙ（ｊ）（ｊ＝０〜７９）と１周プロファイルから抽出されたデータ群Ｘ（ｉ）（ｉ＝０〜７９）とから、数式（４）に従って算出される。

前述したように、相関係数Ｓ（ｉ）が値１に近いものほど、ＸｉとＹｊとの相関性が高くかつ近似性が高いことを意味する。この場合、近似性とは、１周プロファイルから抽出されたデータ群と基準プロファイルとのパターンが実質的に一致することを意味する。

本実施形態の画像形成装置は、相関関数Ｓをマッチング量とし、Ｓが０．９以上であれば中間転写ベルトの変化は小さいと判断し、下地１周検出動作を起動せず、１周プロファイルを更新しない。相関係数Ｓが０．９未満であれば、前述した下地１周検出動作を起動し、１周プロファイルを更新する。

本実施例では、電源投入時に下地１周検出動作の起動判断を行うとしたが、同様に中間転写ベルトの交換の可能性がある画像形成装置の各ドアやカバーの開閉、脱着を下地１周検出動作の起動判断を行うタイミングとしても良い。

（他のタイミングでの下地検知）
また、残留するトナーを回収するクリーニング機構を始めとする、ベルトに接触する部材により、中間転写ベルト２７の表面は磨耗する。このため、繰り返し画像が形成されると、中間転写ベルト２７の表面状態における光沢が増す。図１０はプリント累積枚数に応じて変化する中間転写ベルト２７の表面状態を示すグラフである。同図（Ａ）は表面光沢の変化を示し、同図（Ｂ）はセンサ出力の変化を示す。この中間転写ベルト２７の表面状態の経時変化に対応するために、本実施形態の画像形成装置では、プリント累積枚数（記録枚数）に応じて、下地１周検出動作を起動し、１周プロファイルを検出し直す処理が行われる。

また、起動時に前記判断により下地１周検知を行わなかった場合は、最初の出力動作が終了したタイミングで下地１周検出動作を起動し１周プロファイルを検出し直す処理を行う。これにより、起動時間を短縮した上で下地１周プロファイルも新しいものとし、濃度検出の精度をあげている。

（濃度補正方法）
ここで、本実施形態の画像形成装置におけるトナーパッチＰ検知による濃度補正方法について説明する。濃度補正方法は、つぎの手順（ａ）〜（ｄ）で行われる。

濃度補正が起動されると、（ａ）ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７にトナーパッチＰを形成させ、前述したパッチ検出用ＬＥＤ光量レベルでセンサ４１を制御した状態で、このトナーパッチＰをセンサ４１に検知させる。

（ｂ）ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰが形成された位置を特定し、その位置の下地の反射光出力を特定する。

（ｃ）ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの反射光出力と下地の反射光出力を用いて、トナーパッチＰの濃度を算出する。

（ｄ）ＣＰＵ５１は、この算出されたトナーパッチＰの濃度に基づき、補正条件を作成し、この補正条件に従って入力画像データを補正する。

これらの手順（ａ）〜（ｃ）は前述した通りであるので、（ｄ）について詳しく説明する。手順（ｄ）では、算出されたトナーパッチＰの濃度に基づいて補正データを作成し、画像データを補正する方法について説明する。出力ガンマ補正部５０９は、この補正データを用いて画像データを補正する。

まず、トナーパッチＰの濃度の検出結果により更新される補正データの１次元ＬＵＴについて説明する。なお、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックについても同様の方法で補正が行われる。

図８はＲＡＭ５３に記憶される１次元ＬＵＴを示すグラフである。１次元ＬＵＴは、入力画像データの濃度と出力画像の濃度とを直線関係にするために、入力画像データを補正するための補正データである。図中、横軸は入力画像データを表し、縦軸はセンサ４１で検知されるトナーパッチＰの濃度検出値を表す。

また、図中、直線ＴＡＲＧＥＴは、本実施形態の画像濃度制御における目標階調特性を表す。また、図中、点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８は、シアンのトナーパッチＰの濃度を示す点である。曲線γは各トナーパッチＰの検出濃度値を表す。ここでは、曲線γは画像濃度制御を行う前の状態における階調特性を表す。なお、曲線γにおいて、トナーパッチが形成されていない階調の濃度は、原点および点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８を通るようにスプライン補間を行うことで、算出される。

曲線Ｄはこの画像濃度制御で算出される１次元ＬＵＴを表す。曲線Ｄは、補正前の曲線γの、目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに対する対称ポイントを求めることにより、算出される。検出濃度値を曲線Ｄに基づいて補正することで、例えば、曲線Ｄの値を入力画像の濃度に乗算することで、入力画像の濃度に対する出力画像の濃度の階調性を目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに近づけることができる。

また、算出（作成）される１次元ＬＵＴ（曲線Ｄ）は、ＲＡＭ５３に記憶される際、これ以前に作成された１次元ＬＵＴと置き換えられることで、１次元ＬＵＴの更新が完了する。これ以後、画像形成装置は、入力画像データを、更新された１次元ＬＵＴで補正し、この補正された画像データに従って画像を形成することによって、目標濃度の画像を得ることができる。

（起動時濃度制御フロー）
つぎに、画像形成装置の画像濃度制御について説明する。

図９は画像形成装置起動時の画像濃度制御手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＲＯＭ５２に格納されており、ＣＰＵ５１によって実行される。

プリンタの電源がオンにされた後、まず下地１周検出動作の起動判断処理を行う。ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７をトナーが載っていない状態で回転させ、ＨＰ検知タイミングを待たずに、４ｍｓｅｃ間隔で８０回下地を検出し（ステップＳ１１）、下地位相を示すデータナンバｎを前述の式（１１）’で算出し、ＲＡＭ５３に送信し、基準プロファイルとして記憶する（ステップＳ１２）。

ＣＰＵ５１は、該当位置の１周プロファイルと基準プロファイルとの相関性を導くために、相関係数Ｓを算出する（ステップＳ１３）。

算出した相関係数Ｓを下地１周検出動作起動判断の閾値（０．９）と比較する（ステップＳ１４）。

相関係数Ｓが０．９以上であれば下地１周検出動作を起動せず１周プロファイルは更新しない（ステップＳ１５）。相関係数Ｓが０．９未満であれば前述の下地１周検出動作を起動し（ステップＳ１６）１周プロファイルは更新する（ステップＳ１７）。

１周プロファイルが確定すると、次に濃度補正処理を行う。ＣＰＵ５１は、画像形成部（トナー像形成部）に対し、中間転写ベルト２７の上にトナーパッチＰを形成し、センサ４１で検出する（ステップＳ１８）。

ＣＰＵ５１は、ステップＳ１７で検出されたトナーパッチＰの検知データと該当位置の下地データを用いて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥを算出する（ステップＳ１９）。この濃度算出方法は前述したとおりである。

ＣＰＵ５１は、算出されたトナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥ濃度に基づき、画像処理を行うための１次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成し、ＲＡＭ５３に記憶された１次元ＬＵＴを更新する（ステップＳ２０）。

この後、ＣＰＵ５１は、プリンタを待機状態にし、本処理を終了する（ステップＳ２１）。

ステップＳ１１〜１３が下地１周検出動作起動判断処理、Ｓ１４〜１６が１周プロファイル確定処理、Ｓ１７〜１９が濃度補正処理であり、電源ＯＮ時はこれらをシーケンシャルに動作させる。
（効果）
このように、本実施形態の画像形成装置によれば、下地の一部を検出することで下地１周検出動作の起動有無を判断し、動作不要の場合は画像形成装置の起動時間を早くすることができる。本実施例においては下地１周検出動作に約４秒かかっていたところを１秒に短縮することができた。

本実施例においては、起動時の下地１周検出動作起動判断と下地１周検出動作を同時に行う場合について説明する。

実施例１においては下地１周検出動作起動判断で下地１周検出起動が必要と判断された場合に、改めて下地１周検出動作をおこなうので、従来の常に下地１周検出動作を行う場合に対し起動時間が長くなる問題がある。

本実施例では起動時に下地１周検出動作を起動し、下地１周検出中に、検出したデータを用いて並行して下地１周検出動作起動判断を行うことで、起動が不要と判断されれば下地１周検出動作を中止し１周プロファイルは更新しない。下地１周検出動作起動が必要と判断されれば、そのまま下地１周検出動作を継続し１周プロファイルを更新する。本実施例により下地１周検出動作不要の場合は実施例１同様に起動時間を短縮でき、下地１周検出動作が必要な場合は従来同等の起動時間で起動できる。

以下、図１１に詳細のフローを説明する。画像形成装置起動時の下地１周検出動作起動判断フロー以外は実施例１と同様である。

この制御プログラムは、ＲＯＭ５２に格納されており、ＣＰＵ５１によって実行される。

プリンタの電源がオンにされた後、まず下地１周検出動作を開始し、並行して起動判断処理を行う。ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７をトナーが載っていない状態で回転させ、ＨＰ検出タイミングを待たずに下地１周検知を開始する（ステップＳ２１）。データナンバｎを式（１１）’で算出し、最初の８０回の下地検出値を、ＲＡＭ５３に送信し、基準プロファイルとして記憶する（ステップＳ２２）。このとき下地検出は８０回目以降も継続しておく。

ＣＰＵ５１は、該当位置の１周プロファイルと基準プロファイルとの相関性を導くために、相関係数Ｓを算出する（ステップＳ２３）。

算出した相関係数Ｓを下地１周検出動作起動判断の閾値（０．９）と比較する（ステップＳ２４）。

相関係数Ｓが０．９以上であれば下地１周検出動作を中止し（ステップＳ２５）、１周プロファイルは更新しない（ステップＳ２６）。相関係数Ｓが０．９未満であれば下地１周検出動作を継続し、１周の検出を完了させ（ステップＳ２７）、１周プロファイルを更新する（ステップＳ２８）。この場合のデータナンバｎの算出は、下地１周検出動作中に検出したＨＰ検知タイミングを基準とし、式（１１）で求める。

１周プロファイルが確定すると、次に濃度補正処理を行う。ＣＰＵ５１は、画像形成部（トナー像形成部）に対し、中間転写ベルト２７の上にトナーパッチＰを形成し、センサ４１で検出する（ステップＳ２９）。

ＣＰＵ５１は、ステップＳ２９で検出されたトナーパッチＰの検知データと該当位置の下地データを用いて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥを算出する（ステップＳ３０）。

ＣＰＵ５１は、算出されたトナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥ濃度に基づき、画像処理を行うための１次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成し、ＲＡＭ５３に記憶された１次元ＬＵＴを更新する（ステップＳ３１）。

この後、ＣＰＵ５１は、プリンタを待機状態にし、本処理を終了する（ステップＳ３２）。

ステップＳ２１〜２４が下地１周検出動作および下地１周検出動作起動判断処理、Ｓ２５〜２８が１周プロファイル確定処理、Ｓ２９〜３１が濃度補正処理であり、電源ＯＮ時はこれらをシーケンシャルに動作させる。

１０ 画像形成部、２２ 感光ドラム、２３ 一次帯電器、
２４ レーザ光源、２７ 中間転写ベルト

Claims (4)

1. 画像形成部において像担持体に形成されたトナー画像を、転写部において被転写材に転写する画像形成装置であって、
   前記像担持体上に光を照射しその反射光を検出する検出手段と、前記像担持体の位相を検出する位相検知手段と、前記検出手段により検出した前記像担持体の１周分の下地データを前記位相検知手段により検出した前記像坦持体の位相と合せて下地プロファイルとして記憶し、前記検出手段により前記像担持体上に形成されたトナー画像を検出し、前記トナー画像の検出値を前記下地プロファイルに基づいて補正し、トナー画像の濃度を算出する濃度算出手段と、前記濃度算出手段により得られた濃度に応じて画像形成条件を補正するキャリブレーション手段とを備え、下地プロファイルの取得を前記１周分よりも短く行い、前回下地プロファイル１周検出値との比較により、１周分の下地データを検出し下地データを更新する必要があるか否かを判断する判断手段を備え、前記判断手段が必要と判断した場合は下地１周検知動作を行い、不要と判断した場合は下地データを更新しないことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記比較は前記位相検知手段よりそれぞれの位相を合わせた位置で行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判断手段による判断は下地１周分検知動作と並行して行い、判断結果により、動作中の下地検出を継続するか中断するかを判断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. 前記判断手段による判断により、下地データを更新しない場合は後の出力動作の後に下地１周分検知動作及び下地データの更新を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。