JP5708062B2 - 画像形成装置及び画像濃度検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成にＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ等の発光素子アレイを用い、ディザ法により擬似階調処理を行う画像形成装置に関し、擬似階調で表現される画像濃度の調整もしくは補正に必要な当該画像濃度の検知手段を有した画像形成装置及び画像濃度検知方法に関する。

従来から、電子写真方式の画像形成装置では、２値データで濃度階調を擬似的に表現するディザ法による処理を採用している。
ディザ法により画像形成を行う際、最適な濃度階調を得るため、複数の異なるディザパターンを形成し、これらのパターンで形成された画像の濃度を画像濃度検知センサで検知し、検知結果を画像形成部にフィードバックし、所望の濃度が得られるディザパターンの設定で画像形成を行わせる制御を行うことで、画像濃度を調整する技術が知られている。

上記従来技術は、画像形成にＬＥＤアレイを用いた画像形成装置でも行われる。画像形成に用いるＬＥＤアレイは、通常、複数のＬＥＤアレイを主走査方向にライン配列し、ライン単位で副走査方向に相対移動する像担持体に画像を形成する。こうしたＬＥＤアレイを用いて行う画像形成において、一本のラインをなし、かつ像担持体の副走査と直交する関係にあるべきＬＥＤアレイにおいて生じる、うねりやＬＥＤアレイ間に生じる段差、スキュー補正による影響が、規則性を持って形成されるはずのディザパターンに乱れとなって現れる。
よって、上記画像濃度の調整を行う際、画像面の濃度を検知する画像濃度検知センサの配置によっては、ディザパターンに乱れが生じる位置を検知することになって、ノイズ画像によって、検知すべきディザパターンの画像濃度を適正に検知できなくなる。

ディザ法による処理において、スキュー補正を行うことによって生じる画像濃度の変化を補正する手法として、特許文献１（特開２０１０−６１０６９号公報）を示すことができる。
特許文献１には、スキュー補正に伴いディザパターン画像において生じる濃度変化及び副走査方向に周期的に生じる、スジ状のノイズ画像の発生を抑えることを目的として、スキュー補正前後の２種類のディザパターンを用いて行う濃度検出に基づく補正と画素単位の濃度の微調整による補正手法を提案している。

しかし、例示した特許文献１は、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイを用いた画像形成装置への適用を意図したものではなく、発光素子アレイの繋ぎ目に生じる段差によって発生する、スジ状のノイズ画像の影響に対応して、ディザパターンの画像濃度を適正に検知する手段は備えておらず、この点は未解決の課題である。
本発明は、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイを用いた画像形成装置における上述の従来技術の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイの繋ぎ目に生じる段差によって発生する、スジ状のノイズ画像の影響を回避し、ディザパターンの画像濃度を適正に検知することにある。

本発明は、ディザ法を用いて形成された画像の濃度を検知する画像形成装置であって、主走査方向に配列した複数の発光素子アレイを画像データにより点灯制御し、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記発光素子アレイに対する前記画像濃度検知手段の主走査方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出された位置に基づいて、前記画像濃度検知手段が前記発光素子アレイの繋ぎ目から所定距離以上離れた位置であるディザパターン画像の適正検知位置にあるか否かを判定し、適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる制御手段を有することを特徴とする。
本発明は、ディザ法を用いて像担持体に主走査方向に配列した複数の発光素子アレイによって形成された画像の濃度を検知する画像濃度検知方法であって、前記像担持体上の画像の濃度を画像濃度検知手段によって検知する画像濃度検知工程と、前記発光素子アレイに対する前記画像濃度検知手段の主走査方向の位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程で検出された位置に基づいて、前記画像濃度検知手段が前記発光素子アレイの繋ぎ目から所定距離以上離れた位置であるディザパターン画像の適正検知位置にあるか否かを判定し、適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる検知動作制御工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、発光素子アレイを使用する画像形成装置において、ディザパターンの画像濃度を適正に検知できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の他の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置が用いるＬＥＤＡヘッドに所定の配置で設けた画像濃度検知センサの構成例を説明する図である。 ディザパターン画像にスジ状のノイズ画像が発生する状況を説明する図である。 ＬＥＤアレイによって形成される画像の繋ぎ目の位置に対する画像濃度検知センサの位置検出動作を説明する図である。 図５の位置検出用パターンを検知する画像濃度検知センサの出力を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるディザパターン画像の濃度検知動作の制御系を示す図である。 ディザパターン画像の濃度検知動作のフローを示す図である。 本発明の実施形態における画像濃度検知への適応を考慮して行うスキュー補正を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の実施形態を説明する。
本発明は、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイを用いた画像形成装置に係り、ディザ法により擬似階調処理を行う際に、狙いとする濃度が得られるかを、実際にディザパターン画像を形成し、その画像の濃度を画像濃度検知手段で検知することにより確認する動作を行う。
発光素子アレイにより形成するディザパターン画像には、各発光素子アレイによって形成される画像の繋ぎ目で副走査方向に生じる段差によって発生する、スジ状のノイズ画像の影響を受け（後述する図４の説明、参照）、この影響を回避しないと、求めようとするディザパターン画像の濃度を適正に検知できない。

そこで、本実施形態の画像形成装置は、発光素子アレイに対する画像濃度検知手段の位置を検出し、検出された位置が、上記した繋ぎ目に生じる段差によって発生するスジ状のノイズ画像の影響を受けない位置であるか否かを判定し、ノイズ画像の影響を受けない適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行う。
以下、上記画像濃度検知動作を行うために必要な手法について、その実施形態を説明する。

先ず、発光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用いた本実施形態の画像形成装置の構成を説明する。
なお、ここでは、フルカラーの画像を形成することが可能なＬＥＤアレイ（以下「ＬＥＤＡ」という）を用いた画像形成装置を例にするが、ＬＥＤＡ以外でも、同等の機能を有する発光素子アレイであれば、それを用いた画像形成装置でもよく、またフルカラー以外のモノクロ等の画像を形成する画像形成装置でもよい。

図１は、この実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であり、同図に示すように、無端状移動手段である搬送ベルト５に沿って各色の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。即ち、給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙（記録紙）４を搬送する搬送ベルト５に沿って、この搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙが配列されている。

これら複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。よって、以下の説明では、画像形成部６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは画像形成部６ＢＫと同様であるので、その画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙの各構成要素については、画像形成部６ＢＫの各構成要素に付したＢＫに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｙによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。駆動ローラ７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ７と、従動ローラ８とが、無端状移動手段である搬送ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。
画像を形成する際、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６ＢＫに搬送され、ここで、ブラックのトナー画像を転写される。画像形成部６ＢＫは、感光体としての感光体ドラム９ＢＫ、この感光体ドラム９ＢＫの周囲に配置された帯電器１０ＢＫ、ＬＥＤＡヘッド１１ＢＫ、現像器１２ＢＫ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３ＢＫ等から構成されている。
ＬＥＤＡヘッドは、色ごとに画像データにより点灯が制御される発光ダイオード（ＬＥＤ）が発する光で感光体ドラムを露光する。なお、ＬＥＤＡヘッドは、本発明と深く関係する要素であり、後記でさらに詳しく説明する。

画像形成の際、感光体ドラム９ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器１０ＢＫにより一様に帯電された後、ＬＥＤＡヘッド１１ＢＫからのブラック画像に対応した照射光により露光され、外周面に静電潜像を形成する。現像器１２ＢＫは、この静電潜像をブラックトナーにより可視像化することで、感光体ドラム９ＢＫ上にブラックのトナー画像を形成する。このトナー画像は、感光体ドラム９ＢＫと搬送ベルト５上の用紙４とが接する転写位置で、転写器１５ＢＫの働きにより用紙４上に転写される。この転写により、用紙４上にブラックのトナーによる画像が形成される。
トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器１３ＢＫにより除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、画像形成部６ＢＫでブラックのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。
用紙４は、さらに次の画像形成部６Ｃ、６Ｙに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム９Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像とが、用紙４上に重畳されて転写される。
こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

図２は、この実施形態に係る画像形成装置の他の構成例を示す図である。同図に示す画像形成装置は、図１の直接転写方式、即ち、感光体から直接用紙４にトナー画像を転写する方式に変え、中間転写を介して用紙４にトナー画像を転写する方式であり、中間転写に係る点以外は、基本的に図１の画像形成装置と変わらない。よって、異なる点のみ説明する。
図２に示す画像形成装置において、無端状移動手段は、図１の直接転写方式の画像形成装置における搬送ベルト５ではなく、中間転写ベルト５’である。
中間転写ベルト５’は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。

各色のトナー画像は、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙと中間転写ベルト５’とが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５ＢＫ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙの働きにより中間転写ベルト５’上に転写される。
この転写により、中間転写ベルト５’上に各色のトナーによる画像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。
画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、中間転写ベルト５’上に搬送され、中間転写ベルト５’と用紙４とが接する位置（２次転写位置２１）にて、フルカラーのトナー画像が用紙４に転写される。２次転写位置には２次転写ローラ２２が配置されており、用紙４を中間転写ベルト５’に押し当てることで転写効率を高めている。２次転写ローラ２２は中間転写ベルト５’に密着しており、接離機構は無い。
２次転写後、定着を経て、画像形成装置の外部に排紙される。

また、図１及び図２に示した画像形成装置は、用紙４に画像を転写して出力する通常のプリント出力動作とは別の動作として、画像濃度や画像の位置ずれ等の画像の出力条件を調整するための調整用パターン等の画像を形成する動作を行う。
調整時には、調整用パターン等の画像は、多くの場合、用紙に出力することなく、所定の出力条件で形成した調整用パターン等の画像を転写ベルト上に形成し、形成された画像を光学的に検知する方法で出力結果を評価する。
本実施形態において、調整用パターン等の画像は、図１の画像形成装置では、用紙４の搬送ベルト５を転写ベルトとして機能させ、その面に転写し、図２の画像形成装置では、通常と同じ中間転写ベルト５’の面に転写し、どちらも転写ベルト上のトナーパターン画像は、光センサ１７で検知される。

図１及び図２の画像形成装置において、光センサ１７が調整用パターン等の画像を光学的に検知する手段である。なお、光センサ１７は、画像濃度や画像の位置ずれ等の調整用のパターンそれぞれに対応するセンサが用いられる場合や共通のセンサが用いられる場合がある。
また、本実施形態では、出力条件を確認する動作の一つとして、ディザパターン画像の濃度を光センサ１７としての画像濃度検知センサで検知し、また、この濃度検知の前段で、後述する位置検出用パターン、即ち、ＬＥＤＡに対する画像濃度検知センサの位置検出に用いるパターンを形成し、このパターンについても、画像濃度検知センサによって検知する。

ここで、上記画像形成装置（図１，図２）の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙで用いるＬＥＤＡヘッドの構成及びＬＥＤＡヘッドと画像濃度検知センサの関係について説明する。
図３は、本実施形態に係る画像形成装置が用いるＬＥＤＡヘッドに所定の配置で設けた画像濃度検知センサの構成例を説明する図である。
図３（Ａ）は、ＬＥＤＡヘッド１１ｈを示すもので、主走査方向（図中矢印にて示す）に配列した複数のＬＥＤＡ１１ａよりなる。ここに示す例では、Ａ４サイズの短手方向の長さ２１０ｍｍに相当する長さにわたってＬＥＤＡ１１ａが３０個並んでいる。このように、３０個のＬＥＤＡ１１ａを組み付けるＬＥＤＡヘッド１１ｈの製造過程では、ＬＥＤＡ１１ａの繋ぎ目に段差が生じる可能性があり、段差が生じると、後述するように、形成したディザパターン画像のスジ状のノイズ画像が発生する（図４の説明、参照）。

また、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）のＬＥＤＡヘッド１１ｈによって形成される画像の濃度を検知する画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂのＬＥＤＡヘッド１１ｈの主走査方向の配置状態を示すものである。なお、画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂは、図１又は図２の画像形成装置において、搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’面上に設けた光センサ１７に当たる。つまり、画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂは、搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’の幅方向（主走査方向）に所定の配置で設ける。
図３（Ｂ）は、２個の画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂを設けた例である。この配置例は、スキュー量を検出する際に、当該検出用に形成される所定パターン画像を検知するセンサとして２個の画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂが必要であり、このためにも用いられることを示すものである。

また、図３の（Ｃ）は、同図（Ｂ）の画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂにさらに２個を追加し、計４個の画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを主走査方向に配置した例を示すものである。
４個の画像濃度検知センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、後述するディザパターン画像の画像濃度検知動作に用いられるとき、これらのセンサのうち、少なくとも１つが、適正検知位置にあるセンサとして選択され、画像濃度検知動作を行う。
なお、単純に短時間で複数種類のディザパターン画像濃度を検知する場合、図３の（Ｂ）又は（Ｃ）のように画像濃度検知センサを複数配置する方法を採用してもよい。また、図３の（Ｃ）の４個の配置は、スキュー量に加えて主・副走査方向の画像の位置ずれ検出に兼用することも可能である。

次に、各種ディザパターンの出力条件として画像濃度を検知する時、画像濃度検知センサの配置によって適正な検知ができなくなる状況の説明と、適正な検知を行えるようにするための解決手法について述べる。
上記でＬＥＤＡヘッドを用いてディザパターン画像を形成すると、スジ状のノイズ画像が発生すると述べたが、スジ状のノイズ画像とその原因となるＬＥＤＡヘッドを構成するＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目で副走査方向に生じる段差との因果関係について、先ず説明する。

図４は、ディザパターン画像にスジ状のノイズ画像が発生する状況を説明する図である。
同図において、（Ａ）は、ＬＥＤＡヘッド１１ｈの主走査方向の３個分のＬＥＤＡ１１ａであるアレイＡ，Ｂ，Ｃによって形成されたディザパターンを切り取って示すものである。図４（Ａ）のディザパターンは、アレイＡ，Ｂ，Ｃによって形成される画像の繋ぎ目で副走査方向に段差が生じていない正常な状態にあるときのパターンである。
他方、図４（Ｂ）は、同図（Ａ）と同様のＬＥＤＡヘッド１１ｈの主走査方向の３個分のアレイＡ，Ｂ，Ｃによって形成されたディザパターンを示すが、３個分のアレイのうち、アレイＡで副走査方向に組み付け時に生じた位置ずれが有り、アレイＡとＢによって形成される画像の繋ぎ目に段差が生じた状態にあるときのパターンである。なお、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目に生じる段差は、上記のように、製造過程でＬＥＤＡに起きたずれによるもののほか、後述するスキュー補正を行なった場合に形成される画像の繋ぎ目に生じるものがある。

図４（Ａ）は、製造過程でＬＥＤＡの繋ぎ目で副走査方向に生じ得るずれがなく、正常な状態であり、かつ、スキュー補正が無い場合である。このときには、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目で副走査方向に段差がなくドットの並びは一様で正常な状態にあり、狙いのディザパターンＡが形成されている。
しかし、製造過程でＬＥＤＡの繋ぎ目で副走査方向にずれが生じている場合、或いは、スキュー補正を行なった場合、図４（Ｂ）に示すように、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目で副走査方向に段差が生じ（図４（Ｂ）中の枠Ａ−Ｂで囲む部分）、ドットの並びにずれが発生する。これが、ディザパターン画像にスジ状のノイズ画像として表れる。つまり、この部分は、本来のディザパターンと画像濃度が異なり、異常な画像濃度を示す部分となってしまう。
よって、この部分を画像濃度を検知しようとするディザパターン画像の濃度として検知すると、誤った検知結果を得てしまうことになる。

そこで、本実施形態では、上記のようにして生じるスジ状のノイズ画像の影響を回避し、ディザパターンの画像濃度を適正に検知するために次に示す手法を用いる。
この手法は、上述の通り、各ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目でノイズ画像が発生するという点に着目し、基本的には、ノイズ画像が画像濃度検知センサに影響する繋ぎ目辺りを避けた位置でディザパターンの画像濃度を検知する検知動作を行うようにする。
このため、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目の位置に対する画像濃度検知センサの位置がどのような関係になっているかを検出し、得られる位置関係を表す検出量が、画像濃度検知センサが適正検知位置、即ち上記繋ぎ目辺りを避けた位置として予め定めた範囲内に収まるか否かを判定する。

本実施形態では、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目の位置に対する画像濃度検知センサの位置検出を次の手法により具体化する。即ち、注目するＬＥＤＡによって位置検出用パターンの画像を実際に搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’面に形成し、このパターン画像を画像濃度検知センサによって検知し、その検知結果から目的の位置を表す検出量を得る手法による。

図５は、位置検出用パターンを用いて行う本実施形態における、ＬＥＤＡによって形成される画像の繋ぎ目の位置に対する画像濃度検知センサの位置検出動作を説明する図である。
図５において、主走査方向に配列した複数のＬＥＤＡよりなるＬＥＤＡヘッド１１ｈの注目するＬＥＤＡ１１ａは、繋ぎ目１１ｃをそれらの間に有するアレイであり、位置検出用パターンの画像が、繋ぎ目１１ｃを中心にこれらのＬＥＤＡ１１ａによって形成される。
各ＬＥＤＡの画素数範囲は、ＬＥＤＡヘッド１１ｈの駆動（点灯）制御部の記録手段に記録されている。このため、ＬＥＤＡヘッド１１ｈの駆動制御部は、ＬＥＤＡヘッド１１ｈにおけるＬＥＤＡの繋ぎ目１１ｃと当該パターンが後述する所定の関係になるようにパターン画像を形成することができる。

上記位置検出用パターンは、３本の線L1，L2，L3よりなり、その中の２本の線は、いずれも主走査方向に伸びる直線で、作成される当該パターン画像を搬送する副走査方向に両線の間隔が所定距離（この例では、「４ａ」）離れた線L1，L2であり、もう１本の線は、繋ぎ目１１ｃに対応し且つ上記２本の直線に対し等距離をなすＣ点を通り主走査方向に対し４５度の角度をなして伸びる直線L3（この例では、Ｃ点から副走査方向に「ａ」の長さで両端が終端している）である。
また、画像濃度検知センサ３０は、上記のようにして搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’面に形成され、搬送されてくる位置検出用パターンの３本の線L1，L2，L3を検知する。

次に、画像濃度検知センサ３０による位置検出用パターンの検知結果に基づいて行う、画像の繋ぎ目位置に対する画像濃度検知センサの位置検出について説明する。
図６は、図５の位置検出用パターンを検知する画像濃度検知センサの出力を示すグラフである。同図の各グラフにおける縦軸は、画像濃度検知センサ３０の出力信号（V）であり、位置検出用パターンの３本の線L1，L2，L3を検知すると、出力信号が減少する。また、グラフにおける横軸は、時間（sec）である。この横軸の時間は、形成される位置検出用パターンを搬送する搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’が一定の搬送速度で動くので、当該ベルトの位置に対応する。

位置検出用パターンの３本の線L1，L2，L3が、画像濃度検知センサ３０を横切り、センサ出力信号に変化（減少）が生じるタイミングは、当該パターンの搬送方向に従い、３本の線L1，L2，L3の順に画像濃度検知センサ３０に達するので、この順で変化し、３回の出力信号の変化が生じる。
３回生じる出力信号の中、線L1の通過による初めのセンサ出力信号及び線L3の通過による最後のセンサ出力信号の両信号が変化するタイミングは、画像濃度検知センサ３０が主走査方向のどの位置にあろうと不変である。
ただ、３回生じる出力信号の中の線L3を検知するセンサ出力信号における変化のタイミングは、画像濃度検知センサ３０が主走査方向の異なる位置にあると、位置の変化に応じて違ってくる。よって、このタイミングを検出することで、画像濃度検知センサ３０が主走査方向のどこにあるかを検出することが可能になる。

この状況を図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフが示している。
図６（Ａ）は、画像濃度検知センサ３０が、ＬＥＤＡの繋ぎ目１１ｃに対応する位置検出用パターン上の点、即ち、当該パターンの線L3のＣ点上に位置しているときのタイミングでセンサ出力信号の変化が生じている。つまり、初めの線L1が通過し、その後終わりの線L2が通過するタイミングは変わらず、従って、その間の時間経過は不変であり、この経過時間を「Ｔ」とすると、線L3が通過するときのセンサ出力信号の変化が生じるタイミングは、初めの線L1が通過してからの経過時間Ｔａが「Ｔ／２」となり、その時点から終わりの線L2が通過するまでの経過時間Ｔｂも「Ｔ／２」となる。

図６（Ｂ）は、画像濃度検知センサ３０が、上記した図６（Ａ）の位置から主走査方向と逆に「ａ」だけ離れた点（この例では線L3の先端）上に位置しているときのタイミングでセンサ出力信号の変化が生じている。つまり、初めの線L1が通過し、その後終わりの線L2が通過する間の不変の経過時間を「Ｔ」とすると、線L3が通過するときのセンサ出力信号の変化が生じるタイミングは、初めの線L1が通過してからの経過時間Ｔａが「Ｔ／４」となり、その時点から終わりの線L2が通過するまでの経過時間Ｔｂは「３Ｔ／４」となる。
図６（Ｃ）は、画像濃度検知センサ３０が、上記した図６（Ａ）の位置から主走査方向に「ａ」だけ離れた点（この例では線L3の終端）上に位置しているときのタイミングでセンサ出力信号の変化が生じている。つまり、初めの線L1が通過し、その後終わりの線L2が通過する間の不変の経過時間を「Ｔ」とすると、線L3が通過するときのセンサ出力信号の変化が生じるタイミングは、初めの線L1が通過してからの経過時間Ｔａが「３Ｔ／４」となり、その時点から終わりの線L2が通過するまでの経過時間Ｔｂは「Ｔ／４」となる。

上記のように、画像濃度検知センサ３０が、ＬＥＤＡの繋ぎ目１１ｃに対応する位置検出用パターン上の点を中心にする主走査方向の順、逆の方向の所定範囲のどこにあるかを線L3が通過するときのセンサ出力信号の変化が生じるタイミング、即ち、上記時間Ｔａによって検出することができる。
本実施形態では、この検出結果によって、画像濃度検知センサ３０が、ＬＥＤＡの繋ぎ目１１ｃを中心とし、その近辺を避けた位置として予め定めた範囲内に収まるか否かを判定する。つまり、上記時間Ｔａが「Ｔ／２」となるＬＥＤＡの繋ぎ目１１ｃの位置が最もノイズ画像の影響を受け、この位置から遠ざかるほど影響が小さくなるので、この位置を中心にプラスとマイナスの所定範囲がノイズ画像の影響を受ける範囲である。

よって、このノイズ画像の影響を受ける範囲を避けて、画像濃度検知センサが適正な検知が行える位置を、例えば、
Ｔa ≦ ３Ｔ／８ ， ５Ｔ／８≦Ｔａ
のいずれかを満たす位置として、その範囲を定める。
前記適正検知位置の範囲の定め方は、機器固有の特性に係る量であるから、実験により適正な濃度検知が行える範囲を確認する等の経験値を用いることにより実施することができる。
このように、画像濃度検知センサ３０により位置検出用パターンを検知し得られる時間Ｔａが予め定めた適正検知位置の範囲内に収まるか否かを判定し、適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる。

次に、上記ディザパターン画像の濃度検知動作を行う制御系の構成を説明する。
図７は、本実施形態に係る画像形成装置におけるディザパターン画像の濃度検知動作を行う制御系を示す図である。
図７に示す制御系は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を要素として構成する制御手段１０１と、制御手段１０１の制御下にある、パターン記録手段１０３、パターン形成手段１０５及び画像濃度検知センサ３０よりなる。
制御手段１０１は、上述の画像濃度検知センサ３０の位置検出、適正検知位置の判定等の動作や、後述するスキュー補正動作を含むディザパターン画像の濃度検知動作に係る動作に必要なデータの処理を行うとともに、当該動作をパターン形成手段１０５及び画像濃度検知センサ３０に行わせる手段である。また、制御手段１０１は、スキュー補正に用いる画像シフト手段１０７を内蔵する（動作の詳細は後述）。

パターン記録手段１０３は、ディザパターン、位置検出用パターン等のパターン形成手段１０５が画像の形成に用いる画像データを記録し、制御手段１０１に提供する手段である。
パターン形成手段１０５は、制御手段１０１の指示に従い、画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙで画像形成を行う。本実施形態では画像形成に用いる画像データ及び制御データを、制御手段１０１側で生成するので、パターン形成手段１０５側では、制御手段１０１から入力される当該データでＬＥＤＡヘッドの駆動等の画像形成に必要な動作を行う。
画像濃度検知センサ３０は、上述の検知動作を行うために機能するもので、制御手段１０１とＩ／Ｆを介して、検知データを出力するほか、内蔵する検知用の光源等のセンサ側の制御に必要なデータの授受を行う。

また、制御手段１０１は、コンピュータによって構成することができる。この構成をとるために装備するコンピュータは、ハードウェア構成として、ＣＰＵと、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリやハードディスクドライブを有する。
コンピュータを制御手段１０１として機能させるためには、そのためのプログラムをＲＯＭもしくはハードディスクドライブに記録、搭載し、ＲＡＭを作業領域として用い、当該プログラムをＣＰＵにより駆動することにより、目的の機能を持つ制御手段を構築することができる。
なお、制御手段１０１を構築するための上記プログラムを記録する媒体としては、ＲＯＭもしくはハードディスクドライブに限らず、ＣＤ−ＲＯＭドライブ或いはＭＯ（Magnet Optical Disk）を含む各種記憶媒体を用いることができる。

次に、図７の制御系が行うディザパターン画像の濃度検知動作について、動作フローに基づいて説明する。
図８は、ディザパターン画像の濃度検知動作のフローを示す図である。
図８の濃度検知動作のフローは、用紙に画像を転写して出力する通常のプリント出力動作とは別の動作として、ユーザーや機器の管理者が必要性を判断し実行指示の操作を行うタイミング、もしくは画像形成装置自身が、例えば、あるべき濃度からのずれが生じることが予測される経時的な変化、温度変化等の状況を判断し、判断したタイミングで、制御手段１０１（図７）が実行する。

濃度検知動作のフローを開始すると、先ず、ＬＥＤＡヘッド１１ｈを構成するＬＥＤＡ１１ａと画像濃度検知センサ３０の位置関係を検出する位置検出用パターンを形成する（ステップＳ１０１）。この動作は、パターン形成手段１０５を動作させて位置検出用パターンを搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’面に形成させる（図５、参照）。
次に、ステップＳ１０１で形成した位置検出用パターンを画像濃度検知センサ３０によって検知する（ステップＳ１０２）。この動作は、先に図５及び図６を参照して説明した画像濃度検知センサ３０の主走査方向の位置を、ＬＥＤＡ１１ａの繋ぎ目の位置との関係で示す時間信号Ｔａの形で検知する。

次に、時間信号Ｔａの形で表した画像濃度検知センサ３０の主走査方向の位置が、適正検知位置であるか否かを判定し、判定結果に従い、濃度検知動作を行わせる画像濃度検知センサ３０を決める（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３は、基本的には、先に説明したように、ノイズ画像の検知を回避し、適正な検知が可能であるか否かを確認する動作である。ただ、確認できた場合及び確認できなかった場合それぞれ、濃度検知動作を有効化するための動作を加えることができるので、この動作を行うための付加的な手段を備えた実施形態について、以下に説明する。

上記の判定方法によって一応、画像濃度検知センサ３０が適正検知位置にあることが確認できた場合でも、先に図３（Ｃ）に示した複数の画像濃度検知センサによる構成において、適正検知位置に該当する複数センサが確認できた場合、その中から最もノイズ画像の影響の少ないものを選ぶことが本来の目的に適う。そこで、適正検知位置であるか否かを判定する際に求めた時間信号Ｔａに基づいて、ノイズ画像の影響の受け難いセンサを選択する方法をとることで、濃度検知動作を最適化できる。このセンサの選択は、例えば、｜Ｔａ−Ｔ｜が最も大きいセンサを選ぶ、という手段で実施することができる。
また、画像濃度検知センサ３０が適正検知位置にあることが確認できなかった場合の付加手段であるが、この場合、センサを主走査方向に移動する手段を備えることにより、適正検知位置に設定することを可能にする。ＬＥＤＡ１１ａの主走査方向の長さから推測できる量の移動を行った後、再び位置検出用パターンの検知を行い適正検知位置の検出を行い、この操作を行うことで実現できる。

次いで、ステップＳ１０３で決めた画像濃度検知センサ３０にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせ（ステップＳ１０４）、濃度検知動作を終えた後、この動作フローを終了する。ステップＳ１０４の動作では、パターン形成手段１０５を動作させて、今度は濃度検知対象のディザパターンを搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’面に形成させ、形成したディザパターンの画像濃度を当該画像濃度検知センサ３０で検知する。
なお、図３（Ｃ）に示した複数の画像濃度検知センサによる構成の場合、いずれかのセンサが適正検知位置にある可能性が高いので、即時にディザパターンの画像濃度検知動作を行うことを前提に、位置検出用パターンの形成と濃度検知対象のディザパターンの形成を連続して行うことで、処理時間の短縮化を図るようにしてもよい。

次に示す実施形態は、スキュー補正の影響を受けることなく、上記実施形態の動作を有効にする手段を付加したものである。
既存のスキュー補正は、主走査方向に向くＬＥＤＡヘッドと副走査方向に移動する搬送ベルト５又は中間転写ベルト５’の関係が本来あるべき直交関係からずれて、傾きが生じた場合に、プリント出力用の画像を所定の主走査範囲ごとに、副走査方向に１ライン移動させることで、画像を形成するベルト面で傾きをなくす補正方法である（後述する図９の（Ｂ）→（Ｃ）の処理過程、参照）。
このスキュー補正の際に形成する画像に行う１ラインの副走査方向への移動は、先に発光素子アレイの繋ぎ目に生じる段差と同じ現象が生じ、スジ状のノイズ画像の発生原因となる。

そこで、本実施形態では、スキュー補正を行うときに、画像濃度検知センサが検知する範囲の画像をスキュー補正の対象外として、スキュー補正を行うことにより発生するノイズ画像の混入を防ぐ。
この方法を実行するためには、画像濃度検知センサの主走査方向の位置を知る必要があるが、この位置は、スキュー補正に必要な傾き（スキュー量）の計測の過程で得られる。というのは、スキュー補正に必要な傾きが画像濃度検知センサにより求められるからである。画像濃度検知センサがスキュー量を検知するセンサを兼ねていることは、上記で図３（Ｂ）を参照して述べたとおりであり、このとき、主走査方向の位置が把握されるので、画像濃度検知センサの主走査方向の位置は既知となる。

図９は、本実施形態における画像濃度検知への適応を考慮して行うスキュー補正を説明する図である。
図９は、画像濃度検知センサが検知する範囲の画像をスキュー補正の対象外として、スキュー補正を行うときの画像処理の過程を（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に示すものである。なお、この画像処理を行う前に、既にスキュー補正に必要な傾きが求められているものとする。
先ず、図９（Ａ）は、画像形成に用いる処理の対象となる原画像の中、濃度検知位置に該当する画像部分（同図中の斜線部分）を定める処理である。この画像部分は、スキュー補正に必要な傾きを求める際に既に得ている画像濃度検知センサの主走査方向の位置に基づいて定める。

次の図９（Ｂ）は、上記（Ａ）で定めた画像部分を原画像から取り除く処理である。同図は、取り除いた後の画像を示す。
次の、図９（Ｃ）は、濃度検知位置に該当する画像部分を取り除いた後の画像（上記（Ｂ））に対し、スキュー補正を行う処理である。スキュー補正は、既に求められた傾きの量に基づいて定められる主走査範囲ごとに、副走査方向に１ライン移動させる処理となる。同図は、スキュー補正後の画像を示すもので、この例では、全体を右肩下がりにすることでスキューを補正している。
次の、図９（Ｄ）は、上記（Ａ）→（Ｂ）の過程で取り除いた、濃度検知位置に該当する画像部分を、スキュー補正を施した画像（上記（Ｃ））に挿入する処理である。この挿入処理は取り除いた画像を元の画像位置に挿入することが必要であり、スキュー補正の処理区分は必ずしも保存されない。同図は、挿入後の画像を示すものである。

従来技術によれば、画像形成に用いる画像データに対して常にスキュー補正が掛かるので、ディザパターン画像の濃度検知動作時にも当該補正が掛かる。従って、上記実施形態に示したように、ＬＥＤＡに生じる段差によって生じるノイズ画像の影響を回避しても、スキュー補正によって生じるノイズ画像の影響を受けてしまうが、上記のように、画像濃度検知センサが検知する範囲の画像をスキュー補正の対象外として、スキュー補正を行うことにより発生するノイズ画像の混入を防ぐようにした。
よって、ＬＥＤＡに生じる段差によって生じるノイズ画像の影響を有効に回避することができる。

５・・搬送ベルト、５’・・中間転写ベルト、６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ・・画像形成部、９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙ・・感光体ドラム、１１ＢＫ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ，１１ｈ・・ＬＥＤＡヘッド、１１ａ・・ＬＥＤＡ、１７・・光センサ、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ・・画像濃度検知センサ、１０１・・制御手段、１０３・・パターン記録手段、１０５・・パターン形成手段。

特開２０１０−６１０６９号公報

Claims (6)

1. ディザ法を用いて形成された画像の濃度を検知する画像形成装置であって、
   主走査方向に配列した複数の発光素子アレイを画像データにより点灯制御し、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体上の画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
   前記発光素子アレイに対する前記画像濃度検知手段の主走査方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出された位置に基づいて、前記画像濃度検知手段が前記発光素子アレイの繋ぎ目から所定距離以上離れた位置であるディザパターン画像の適正検知位置にあるか否かを判定し、適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる制御手段
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記発光素子アレイに対する前記画像濃度検知手段の主走査方向の位置を検出するために用いる位置検出用パターンを、前記画像形成手段を動作させることにより形成する位置検出用パターン形成手段を備え、
   前記位置検出手段は、前記位置検出用パターン形成手段によって形成された位置検出用パターンを前記画像濃度検知手段によって検知し、得られる検知信号をもとに位置を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載された画像形成装置において、
   前記画像濃度検知手段を主走査方向に移動させる移動手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記画像濃度検知手段を複数個備え、
   前記制御手段は、ディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる画像濃度検知手段を、各画像濃度検知手段がディザパターン画像の前記適正検知位置にあるか否かを判定した結果に従って選択する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記画像形成手段は、形成する画像の傾きを打ち消すように画像を副走査方向にシフトして、画像の傾きを補正する際、前記画像濃度検知手段の検知位置にある画像を対象外として画像シフトを行う傾き補正手段を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. ディザ法を用いて像担持体に主走査方向に配列した複数の発光素子アレイによって形成された画像の濃度を検知する画像濃度検知方法であって、
   前記像担持体上の画像の濃度を画像濃度検知手段によって検知する画像濃度検知工程と、
   前記発光素子アレイに対する前記画像濃度検知手段の主走査方向の位置を検出する位置検出工程と、
   前記位置検出工程で検出された位置に基づいて、前記画像濃度検知手段が前記発光素子アレイの繋ぎ目から所定距離以上離れた位置であるディザパターン画像の適正検知位置にあるか否かを判定し、適正検知位置であると判定したことを条件にディザパターン画像の濃度検知動作を行わせる検知動作制御工程
   を有することを特徴とする画像濃度検知方法。

Images