JP5786401B2

JP5786401B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5786401B2
Application number: JP2011069767A
Authority: JP
Inventors: 佑介間宮; 雅弘光崎; 廣田　創; 創廣田; 統成中野
Original assignee: Konica Minolta Inc
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Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-03-28
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Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトにトナー画像を１次転写する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置としては、例えば、特許文献１に記載の画像形成装置が知られている。該画像形成装置は、中間転写ベルトにクリープ変形が発生しても、適正な安定化制御を行うことを目的としている。そこで、特許文献１に記載の画像形成装置は、中間転写ベルトにクリープ変形が発生した場合には、安定化制御において、クリープ変形が発生している部分に形成したパターン画像を検知しない。これにより、画像形成装置は、クリープ変形の影響が現れたパターン画像を用いることなく、安定化制御を行う。その結果、特許文献１に記載の画像形成装置は、適正な安定化制御を行うことができる。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、中間転写ベルトにおいてクリープ変形が発生した部分が使用されないので、安定化制御における中間転写ベルトの走行距離が長くなる。その結果、特許文献１に記載の画像形成装置は、安定化制御に必要な時間が長くなるという問題を有している。

特開２０１０−２１７７９６号公報

そこで、本発明の目的は、短時間で適正な安定化制御を行うことができる画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、異なる入力階調を有する複数のトナーパターンを、前記トナーパターン形成手段に、入力階調がランダムな順番となるように前記像担持体上に並べて形成させる制御手段と、前記像担持体上の前記複数のトナーパターンの濃度を検知する検知手段と、を備えており、前記制御手段は、入力階調の順に前記複数のトナーパターンの濃度を配列して得られる階調特性から高周波ノイズを除去し、該高周波ノイズを除去した階調特性から低周波ノイズを除去すること、を特徴とする。

本発明のその他の形態に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って前記像担持体上に並ばないように、前記トナーパターン形成手段に複数のトナーパターンを形成させる制御手段と、前記像担持体上の前記複数のトナーパターンの濃度を検知する検知手段と、を備えており、前記制御手段は、入力階調の順に前記複数のトナーパターンの濃度を配列して得られる階調特性から高周波ノイズを除去し、該高周波ノイズを除去した階調特性から低周波ノイズを除去すること、を特徴とする。

本発明によれば、短時間で適正な画像安定化制御を行うことができる。

画像形成装置の全体構成を示した図である。ガンマ補正の説明図であり、入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。従来の安定化動作において制御部が行う動作を示したフローチャートである。入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。入力階調と移動平均により平滑化した出力階調との関係を示したグラフである。制御部の機能ブロック図である。本実施形態に係る安定化動作において制御部が行う動作を示したフローチャートである。入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。図４の実線の入出力特性、図４の点線の入出力特性及び図８の実線の入出力特性をフーリエ変換したグラフである。入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。公差と階調誤差との関係を示したグラフである。公差と階調誤差との関係を示したグラフである。表２の配列テーブルを用いて安定化制御を行った場合における入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。相関係数の絶対値と階調誤差との関係を示したグラフである。

以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置の構成）
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、画像形成装置１の全体構成を示した図である。

画像形成装置１は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を合成するように構成したものである。該画像形成装置１は、スキャナにより読み取った画像データに基づいて、トナー画像を用紙（印刷媒体）Ｐに形成する機能を有し、図１に示すように、印刷部２、給紙部１５、タイミングローラ対１９、定着装置２０、排紙トレイ２１、制御部３０、記憶部３２及びセンサ３４を備えている。

制御部３０は、例えば、ＣＰＵにより構成され、画像形成装置１全体の動作を制御する。記憶部３２は、ハードディスクやメモリ等により構成され、所定の情報を記憶している。

給紙部１５は、用紙Ｐを１枚ずつ供給する役割を果たし、用紙トレイ１６及び給紙ローラ１７を含んでいる。用紙トレイ１６には、印刷前の状態の用紙Ｐが複数枚重ねて載置される。給紙ローラ１７は、用紙トレイ１６に載置された用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。タイミングローラ対１９は、印刷部２においてトナー画像が用紙Ｐに２次転写されるように、タイミングを調整しながら用紙Ｐを搬送する。

印刷部２は、給紙部１５から供給されてくる用紙Ｐにトナー画像を形成し、作像部２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）、光走査装置６、転写部８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）、中間転写ベルト（像担持体）１１、駆動ローラ１２、従動ローラ１３、２次転写ローラ１４及びクリーニング装置１８を含んでいる。また、作像部２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）は、転写部８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）と共に中間転写ベルト１１にトナー画像を形成するトナー画像形成手段として機能し、感光体ドラム４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）、帯電器５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）、現像装置７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）、クリーナー９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）及びイレーサ１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を含んでいる。

感光体ドラム４は、円筒状をなしており、図１に示すように、時計回りに回転している。帯電器５は、感光体ドラム４の周面（被走査面）を帯電させる。光走査装置６は、制御部３０の制御により、感光体ドラム４の周面に対してビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫを走査する。これにより、感光体ドラム４の周面には静電潜像が形成される。

現像装置７は、トナー及びキャリアからなる現像剤を用いて感光体ドラム４に静電潜像に従ったトナー画像を形成する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張り渡されており、感光体ドラム４に現像されたトナー画像が１次転写される。転写部８は、中間転写ベルト１１の内周面に対向するように配置されており、１次転写電圧を印加されることにより、感光体ドラム４に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１１に１次転写する役割を果たす。クリーナー９は、１次転写後に感光体ドラム４の周面に残存しているトナーを回収する役割を果たす。イレーサ１０は、感光体ドラム４の周面の電荷を除去する。駆動ローラ１２は、中間転写ベルト駆動部（図１には記載せず）により回転させられることにより、中間転写ベルト１１を矢印αの方向に駆動させる。これにより、中間転写ベルト１１は、トナー画像を２次転写ローラ１４まで搬送する。

２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１と対向し、ドラム形状をなしている。そして、２次転写ローラ１４は、転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト１１との間を通過する用紙Ｐに対して、中間転写ベルト１１が担持しているトナー画像を２次転写する。より詳細には、駆動ローラ１２は接地電位に保たれている。また、中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２に接触しているので、接地電位に近い正の電位に保たれている。そして、２次転写ローラ１４の電位が駆動ローラ１２及び中間転写ベルト１１の電位よりも高くなるように、２次転写ローラ１４に対して正の転写電圧が印加されている。トナー画像は、負に帯電しているので、駆動ローラ１２と２次転写ローラ１４との間に発生している電界によって、中間転写ベルト１１から用紙Ｐに対して転写される。

クリーニング装置１８は、用紙Ｐへのトナー画像の２次転写後に、中間転写ベルト１１に残存しているトナーを除去する。

トナー画像が２次転写された用紙Ｐは、定着装置２０に搬送される。定着装置２０は、用紙Ｐに対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。排紙トレイ２１には、印刷済みの用紙Ｐが載置される。

センサ３４は、中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像の濃度を検知する。

（ガンマ補正について）
次に、画像形成装置１において行われるガンマ補正について説明する。画像形成装置１では、画像形成装置１の特性によって、入力画像の階調（以下、入力階調と称す）とトナー画像の階調（以下、出力階調と称す）とが一致しないことがある。そのため、画像形成装置１では、制御部３０は、入力階調と出力階調とが一致するように、入力階調を補正する。図２は、ガンマ補正の説明図であり、入力階調と出力階調との関係（以下、入出力特性と称す）を示したグラフである。横軸は入力階調を示し、縦軸は出力階調を示している。なお、図２では、入力階調及び出力階調は、２５６階調である。

図２の一点鎖線は、ガンマ補正が行われた場合における入出力特性を示している。また、図２における実線は、ガンマ補正が行われなかった場合における入出力特性を示している。

本来、入力階調と出力階調とは、図２の一点鎖線の入出力特性のように一致している必要がある。しかしながら、ガンマ補正が行われなかった場合には、図２の実線の入出力特性に示すように、入力階調と出力階調とは一致しない。例えば、入力階調が「１２８」であるときには、出力階調が「１２８」とはならずに、「１２８」よりも大きな「Ｂ」となっている。出力階調が「１２８」となるのは、入力階調が「Ａ」のときである。そこで、制御部３０は、入力階調が「１２８」である場合には、入力階調を「Ａ」に補正する。これにより、出力階調は、「１２８」となる。

そこで、記憶部３２は、ガンマ補正テーブルを記憶している。ガンマ補正テーブルとは、図２の点線に示す入出力特性が記録されたテーブルである。図２の点線は、図２の実線と図２の一点鎖線に関して線対称の関係にある。これにより、制御部３０は、入力階調が「１２８」である場合には、ガンマ補正テーブル（図２の点線の入出力特性に相当）を参照して、入力階調を「１２８」から「Ａ」に補正する。更に、制御部３０は、補正した入力階調「Ａ」に基づいて、トナー画像を作像部２２に形成させる。この際、画像形成装置１は、図２の実線の入出力特性に基づいて、トナー画像を形成する。よって、画像形成装置１は、「１２８」の出力階調を得ることができる。なお、ガンマ補正テーブルの生成方法は、上記方法に限らず、その他の方法によって生成されてもよい。

ところで、画像形成装置１では、入出力特性は、画像形成装置１の特性以外に、温湿度や画像形成装置１の各構成の消耗度合い等の影響を受ける。入出力特性が変動すると、入出力特性に適したガンマ補正テーブルも変動する。そこで、制御部３０は、ガンマ補正テーブルを適切なタイミングで更新する必要がある。ガンマ補正テーブルの更新を安定化制御と呼ぶ。制御部３０は、例えば、画像形成装置１の電源が投入された時、トナー画像の印刷が指示された時、又は、トナー画像の印刷が行われてから所定時間が経過した時等に安定化制御を行う。

（安定化制御について）
まず、従来の安定化制御について図面を参照しながら説明する。図３は、従来の安定化動作において制御部３０が行う動作を示したフローチャートである。

安定化制御では、制御部３０は、入力階調を全階調に変化させて、各入力階調のトナーパターンを作像部２２に中間転写ベルト１１に対して形成させる（ステップＳ１）。センサ３４は、中間転写ベルト１１上に形成されたトナーパターンを検知し、トナーパターンの濃度に応じた電圧値を有する検知信号を出力する。トナーパターンの濃度が濃くなるにしたがって、センサ３４の受光量が減少する。そのため、センサ３４は、トナーパターンの濃度が濃くなるにしたがって、電圧値が低くなる検知信号を制御部３０に出力する。

制御部３０は、検知信号に基づいて、各入力階調に対応する出力階調を取得する（ステップＳ２）。これにより、制御部３０は、図２の実線の入出力特性を得る。

次に、制御部３０は、ガンマ補正テーブルを更新する（ステップＳ３）。具体的には、制御部３０は、ステップＳ２において得た、図２の実線と図２の一点鎖線に関して線対称な図２の点線の入出力特性を、ガンマ補正テーブルとする。これにより、従来の安定化制御が完了する。

以上のように、従来の安定化制御では、制御部３０は、全階調の入力階調に対応する出力階調を得るために、全階調の入力階調に対応するトナーパターンを中間転写ベルト１１に対して作像部２２に形成させている。

ここで、中間転写ベルト１１には、クリープ変形が発生しているおそれがある。より詳細には、中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張り渡されている。画像形成装置１が長期にわたって動作していない場合には、中間転写ベルト１１の駆動ローラ１２及び従動ローラ１３に巻きついている部分が、中間転写ベルト１１及び駆動ローラ１２に倣った形状に変形してしまう。このようなクリープ変形が中間転写ベルト１１に発生すると、以下に説明するように、ステップＳ２において得られる図２の実線の入出力特性にノイズが含まれてしまうおそれがある。図４は、入力階調と出力階調との関係を示したグラフである。図４において、実線は、クリープ変形によるノイズが含まれた入出力特性を示しており、点線は、クリープ変形によるノイズが含まれていない入出力特性（すなわち、所望の入出力特性）を示している。

図４の実線の入出力特性を得る際には、制御部３０は、全階調の入力階調に対応するトナーパターンを、階調の小さいトナーパターンから階調の大きいトナーパターンへと順に並ぶように中間転写ベルト１１に対して転写部８及び作像部２２に形成させる。この場合には、図４の実線に示す入出力特性における４０〜１００の入力階調に対応する出力階調が、図４の点線に示す入出力特性における４０〜１００の入力階調に対応する出力階調よりも高くなってしまう。これは、クリープ変形によって、中間転写ベルト１１とセンサ３４との距離が変動して、トナーパターンの濃度よりも濃い濃度をセンサ３４が検知しているためである。

以上のようなノイズを入出力特性から除去する方法としては、例えば、移動平均により入出力特性を平滑化することが考えられる。図５は、入力階調と移動平均により平滑化した出力特性との関係を示したグラフである。図５において、実線は、移動平均により平滑化された入出力特性を示しており、点線は、クリープ変形によるノイズが含まれていない入出力特性（すなわち、所望の入出力特性）を示している。

図５の実線に示す入出力特性における４０〜１００の入力階調に対応する出力階調が、図５の点線に示す入出力特性における４０〜１００の入力階調に対応する出力階調よりも高くなってしまう。そのため、移動平均によって入出力特性を平滑化しても、入出力特性よりノイズが除去されていないことが分かる。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１では、制御部３０は、以下に説明する安定化動作を行っている。図６は、制御部３０の機能ブロック図である。図７は、本実施形態に係る安定化動作において制御部３０が行う動作を示したフローチャートである。制御部３０は、トナーパターン形成指示部５０、再配列部５２、高周波ノイズ除去部５４、低周波ノイズ除去部５６及びテーブル更新部５８を含んでいる。

トナーパターン形成指示部５０は、連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って中間転写ベルト１１上に並ばないように、記憶部３２に記憶された配列テーブルに基づいて、転写部８及び作像部２２に複数のトナーパターンを形成させる（ステップＳ１１）。より詳細には、記憶部３２は、表１に示す配列テーブルを記憶している。

表１の配列テーブルは、各入力階調を有するトナーパターンを形成する順番を示したテーブルである。表１の配列テーブルでは、連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って並ばないように、入力階調が配列されている。より詳細には、該配列テーブルでは、全入力階調（０〜２５５）の１／３２の公差（すなわち８）を有する第１の等差数列ないし第８の等差数列に全入力階調が分類されている。そして、該配列テーブルでは、第１の等差数列の入力階調を有するトナーパターンないし第８の等差数列の入力階調を有するトナーパターンが各等差数列単位で連続して並んでいる。第１の等差数列ａ_nないし第８の等差数列ｈ_nは、以下の通りである。なお、ｎは、１〜３２の整数である。

ａ_n＝８（ｎ−１）
ｂ_n＝１＋８（ｎ−１）
ｃ_n＝２＋８（ｎ−１）
ｄ_n＝３＋８（ｎ−１）
ｅ_n＝４＋８（ｎ−１）
ｆ_n＝５＋８（ｎ−１）
ｇ_n＝６＋８（ｎ−１）
ｈ_n＝７＋８（ｎ−１）

そして、ａ_nの入力階調を有するトナーパターンは、１番目から３２番目までに順番に並べられる。ｂ_nの入力階調を有するトナーパターンは、３３番目から６４番目までに順番に並べられる。ｃ_nの入力階調を有するトナーパターンは、６５番目から９６番目までに順番に並べられる。ｄ_nの入力階調を有するトナーパターンは、９７番目から１２８番目までに順番に並べられる。ｅ_nの入力階調を有するトナーパターンは、１２９番目から１６０番目までに順番に並べられる。ｆ_nの入力階調を有するトナーパターンは、１６１番目から１９２番目までに順番に並べられる。ｇ_nの入力階調を有するトナーパターンは、１９３番目から２２４番目までに順番に並べられる。ｈ_nの入力階調を有するトナーパターンは、２２５番目から２５６番目までに順番に並べられる。トナーパターン形成指示部５０は、以上のような表１の配列テーブルを参照して、各入力階調を有するトナーパターンを中間転写ベルト１１に対して転写部８及び作像部２２に形成させる。

センサ３４は、中間転写ベルト１１に形成されたトナーパターンの濃度を検知し、トナーパターンの濃度に応じた電圧値を有する検知信号を再配列部５２に出力する。これにより、再配列部５２は、検知信号の電圧値を出力階調として取得する（ステップＳ１２）。

次に、再配列部５２は、ステップＳ１２において取得した出力階調を、入力階調の順に再配列する（ステップＳ１３）。より詳細には以下の通りである。ステップＳ１２において取得した出力階調は、入力階調順に並んでいない。そこで、再配列部５２は、ステップＳ１２において取得した出力階調について、対応するトナーパターンを形成するための入力階調が該入力階調の大きさの順（入力階調の順）に並ぶように、該出力階調を表１の配列テーブルを参照して再配列する。

ここで、図８は、入力階調と出力階調との関係（入出力特性）を示したグラフである。図８において、実線は、ノイズ除去が施される前の入出力特性を示しており、図８において、一点鎖線は、実線の入出力特性から高周波ノイズを除去した入出力特性を示している。再配列部５２が再配列した出力階調と入力階調とをグラフ化すると、図８の実線に示すグラフが得られる。図８によれば、高周波ノイズが全入力階調に分散して発生していることが分かる。

そこで、高周波ノイズ除去部５４は、入出力特性に含まれている高周波ノイズを除去する（ステップＳ１４）。以下に、高周波ノイズの除去について説明する。図９は、図４の実線の入出力特性、図４の点線の入出力特性及び図８の実線の入出力特性をフーリエ変換したグラフである。横軸は周波数を示し、縦軸はフーリエ係数を示している。ここでの周波数は、離散的な数列データとして得られる入出力特性に含まれる、周期的に変動（振動）するデータ成分の全入力階調範囲における変動回数に相当する。ただし、図９では、全入力階調範囲において変動回数が全入力階調数となるデータ成分の周波数を１として示している。つまり、２５６階調の場合、周波数１のデータ成分は、全入力階調範囲で変動を２５６周期繰り返す。図９の実線は、クリープ変形によるノイズが含まれていない入出力特性（すなわち、所望の入出力特性：図４の点線）をフーリエ変換した結果を示し、図９の点線は、従来の安定化制御においてクリープ変形によるノイズが含まれた入出力特性（図４の実線）をフーリエ変換した結果を示し、図９の一点鎖線は、本実施形態の安定化制御においてノイズ除去が施される前の入出力特性（図８の実線）をフーリエ変換した結果を示している。

図９によれば、実線に示す所望の入出力特性では、約０．０２以下の周波数においてフーリエ係数が大きくなっている。すなわち、入出力特性では、０．０２以下の周波数成分が重要であることが分かる。ここで、図９の点線に示す入出力特性では、低周波から高周波の全域わたってノイズが分散していることが分かる。そのため、フィルタによって図９の点線に示す入出力特性から所定の周波数成分を除去しても、図９の実線に示す入出力特性に近い特性を得ることは困難である。

一方、図９の一点鎖線に示す入出力特性は、低周波では、図９の実線に示す入出力特性に近い特性を有している。そして、図９の実線に示す入出力特性では、約０．０５以上の周波数においてフーリエ係数が大きくなっている。そこで、高周波ノイズ除去部５４は、０．０５以上の周波数成分を除去する。なお、高周波ノイズの除去方法は、移動平均等のローパスフィルタ処理、フーリエ変換又はウェーブレット変換等による周波数領域データに変換した後、高周波成分を除去して、通常の時間領域データに再変換する処理等が挙げられる。

次に、低周波ノイズ除去部５６は、高周波ノイズが除去された入出力特性から低周波ノイズを除去する（ステップＳ１５）。以下に、低周波ノイズの除去について説明する。図１０は、入力階調と出力階調との関係（入出力特性）を示したグラフである。横軸は入力階調を示し、縦軸は出力階調を示す。図１０において、実線は、高周波ノイズ及び低周波ノイズが除去された入出力特性を示しており、図１０において、一点鎖線は、高周波ノイズが除去された入出力特性を示しており、図１０において、点線は、所望の入出力特性を示している。

図１０の一点鎖線及び点線に示すように、高周波ノイズが除去された入出力特性と所望の入出力特性との間では、低い入力階調においてずれが発生している。これは、低い入力階調では、センサ３４が受ける光量が多くなるので、出力階調に与えるノイズの影響が大きいためである。そして、図１０に示すように、高周波ノイズが除去された入出力特性と所望の入出力特性との間のずれは、入力階調が低くなるにしたがって、徐々に大きくなっている。すなわち、これらの入出力特性の間に発生しているずれが、低周波ノイズに相当する。そこで、低周波ノイズ除去部５６は、一点鎖線で示される高周波ノイズが除去された入出力特性から、低周波ノイズを除去する。

具体的には、ガンマ補正テーブルにおける階調が最も低い点の入出力特性へのノイズの影響度から補正を行う。階調が最も低い点は、トナー画像が形成されていない中間転写ベルト１１の裸面で測定したトナー濃度と一致する。そこで、予め階調が最も低い点のトナー濃度を記憶部３２に記憶させ、又は、中間転写ベルト１１の全周にわたってトナー濃度を測定し中央値を取得する。これにより、クリープ変形の影響を受けていないトナー濃度を取得し、ガンマ補正テーブルと比較することで補正を行う。入出力特性へのクリープ変形によるノイズの影響度は、高い入力階調から低い入力階調へと線形又は多項式の重み付けで表される。そして、センサ３４の特性に合わせて、高い入力階調では補正の重み付けを低くし、低い入力階調では補正の重み付けを高くする。以上の補正により、低周波ノイズ除去部５６は、図１０の実線に示す入出力特性を得る。

最後に、テーブル更新部５８は、ステップＳ１５において取得した入出力特性（図１０の実線）に基づいて、ガンマ補正テーブルを更新する（ステップＳ１６）。具体的には、テーブル更新部５８は、図２の一点鎖線に示す入力階調と出力階調とが一致する直線に関して図１０の実線に示す入出力特性と線対称な入出力特性を生成する。そして、テーブル更新部５８は、生成した入出力特性に基づいて、ガンマ補正テーブルを更新する。以上の動作により、画像安定化動作が終了する。

（効果）
以上のように構成された画像形成装置１は、短時間で適正な安定化制御を行うことができる。より詳細には、特許文献１に記載の画像形成装置では、中間転写ベルトにおいてクリープ変形が発生した部分が使用されないので、安定化制御における中間転写ベルトの走行距離が長くなる。その結果、特許文献１に記載の画像形成装置は、安定化制御に必要な時間が長くなるという問題を有している。

一方、画像形成装置１は、中間転写ベルト１１においてクリープ変形が発生した部分にもトナーパターンを形成している。そのため、画像形成装置１は、特許文献１に記載の画像形成装置に比べて、短時間で安定化制御を行うことができる。

更に、画像形成装置１では、中間転写ベルト１１においてクリープ変形により発生するノイズを入出力特性から除去するために、トナーパターン形成指示部５０は、連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って中間転写ベルト１１上に並ばないように、表１の配列テーブルを用いて、転写部８及び作像部２２に複数のトナーパターンを形成させている。これにより、図８の実線に示すように、入出力特性において、ノイズが全入力階調に分散して周期的に発生するようになる。すなわち、図９の一点鎖線に示すように、入出力特性に高周波ノイズが発生する。そこで、高周波ノイズ除去部５４は、入出力特性に含まれている高周波ノイズを除去する。具体的には、本実施形態では、図９の実線に示す入出力特性において、約０．０５以上の周波数におけるフーリエ係数が大きくなっているので、約０．０５以上の周波数においてノイズが発生していることが分かる。そこで、高周波ノイズ除去部５４は、図８の実線の入出力特性から０．０５以上の周波数成分を除去する。これにより、画像形成装置１は、所望の入出力特性（図１０の点線）に近い入出力特性（図１０の一点鎖線）を得ることが可能となる。

また、画像形成装置１では、低周波ノイズ除去部５６が低周波ノイズを除去している。そのため、図１０の一点鎖線に示す入出力特性を図１０の実線に示す入出力特性に補正することが可能である。その結果、画像形成装置１は、入出力特性を所望の入出力特性（図１０の点線）に近づけることが可能となる。

（配列テーブル）
以下に、配列テーブルの好ましい例について検討する。本願発明者は、好ましい配列テーブルを得るために、以下に説明する実験を行った。より詳細には、本願発明者は、全入力階調数（２５６）の１／ｍの公差を有する第１の等差数列ないし第ｍの等差数列に全入力階調を分類した。そして、１／ｍを１，２，８，１６，３２，６４，１２８，２５６に変化させて、高周波ノイズ及び低周波ノイズを除去した入出力特性と所望の入出力特性との差の偏差二乗和（以下、単に階調誤差と称す）を計算した。図１１は、公差１／ｍと階調誤差との関係を示したグラフである。横軸は公差１／ｍを示し、縦軸は階調誤差を示している。図１１において、実線は、階調誤差の平均値を示しており、一点鎖線は、従来の安定化制御における階調誤差の平均値を示している。

図１１によれば、公差１／ｍが８以上６４以下の範囲（すなわち、ｍが４以上３２以下の範囲）では、実線に示す本実施形態に係る階調誤差の平均値が、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値を大きく下回っている。また、公差１／ｍが８以上６４以下の範囲では、本実施形態に係る階調誤差の殆どが、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値よりも低くなっている。よって、配列テーブルにおいて、公差１／ｍは、８以上６４以下であることが望ましいことが分かる。

次に、本願発明者は、入力階調数を１２８として、同じ実験を行った。この際、１／ｍを１，２，８，１６，３２，６４，１２８に変化させて、高周波ノイズ及び低周波ノイズを除去した入出力特性と所望の入出力特性との差の偏差二乗和（以下、単に階調誤差と称す）を計算した。図１２は、公差１／ｍと階調誤差との関係を示したグラフである。横軸は公差１／ｍを示し、縦軸は階調誤差を示している。図１２において、実線は、階調誤差の平均値を示しており、一点鎖線は、従来の安定化制御における階調誤差の平均値を示している。

図１２によれば、図１１と同様に、公差１／ｍが４以上３２以下の範囲（すなわち、ｍが４以上３２以下の範囲）では、実線に示す本実施形態に係る階調誤差の平均値が、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値を大きく下回っている。また、公差１／ｍが４以上３２以下の範囲では、本実施形態に係る階調誤差の殆どが、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値よりも低くなっている。以上より、入力階調数が変化しても、配列テーブルにおいて、ｍは、４以上３２以下であることが望ましいことが分かる。

（変形例）
以下に、変形例に係る配列テーブルについて図面を参照しながら説明する。表２は、変形例に係る配列テーブルである。

表１の配列テーブルでは、連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って並ばないように、入力階調が配列されている。より詳細には、該配列テーブルでは、全入力階調数（２５６）の１／３２の公差（すなわち８）を有する第１の等差数列ないし第８の等差数列に全入力階調が分類されている。そして、該配列テーブルでは、第１の等差数列の入力階調を有するトナーパターンないし第８の等差数列の入力階調を有するトナーパターンが各等差数列単位で連続して並んでいる。

一方、表２の配列テーブルでは、入力階調がランダムな順番となるように配列されている。これにより、制御部３０は、異なる入力階調を有する複数のトナーパターンを、転写部８及び作像部２２に、入力階調がランダムな順番となるように、中間転写ベルト１１上に並べて形成させる。

図１３は、表２の配列テーブルを用いて安定化制御を行った場合における入力階調と出力階調との関係（入出力特性）を示したグラフである。図１３において、実線は、ノイズ除去が施される前の入出力特性を示しており、図１３において、一点鎖線は、実線の入出力特性から高周波ノイズを除去した入出力特性を示している。図１３において、点線は、所望の入出力特性を示している。

図１３の実線に示すように、入出力特性において、ノイズが全入力階調に分散して発生していることが分かる。すなわち、入出力特性に高周波ノイズが発生している。そこで、高周波ノイズ除去部５４は、入出力特性に含まれている高周波ノイズを除去する。これにより、画像形成装置１は、所望の入出力特性（図１３の点線）に近い入出力特性（図１３の一点鎖線）を得ることが可能となる。なお、この後、図１３の一点鎖線の入出力特性から低周波ノイズが除去される。

次に、配列テーブルの好ましい例について検討する。本願発明者は、好ましい配列テーブルを得るために、以下に説明する実験を行った。より詳細には、本願発明者は、ランダムな順番となっている入力階調と順番に並んでいる入力階調との相関係数の絶対値を変化させて、高周波ノイズ及び低周波ノイズを除去した入出力特性と所望の入出力特性との差の偏差二乗和（以下、単に階調誤差と称す）を計算した。図１４は、相関係数の絶対値と階調誤差との関係を示したグラフである。横軸は相関係数の絶対値を示し、縦軸は階調誤差を示している。図１４において、実線は、階調誤差の平均値を示しており、一点鎖線は、従来の安定化制御における階調誤差の平均値を示している。

図１４によれば、相関係数の絶対値が０．２の場合には、本実施形態に係る階調誤差の一部が、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値よりも高くなっている。一方、相関係数の絶対値が０．１の場合には、本実施形態に係る階調誤差が、一点鎖線に示す従来の安定化制御における階調誤差の平均値よりも低くなっている。したがって、相関係数の絶対値は、０．１と０．２の中間である０．１５以下であることが好ましい。

本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、短時間で適正な安定化制御を行うことができる点において優れている。

１画像形成装置
２印刷部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ感光体ドラム
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ帯電器
６光走査装置
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ現像装置
８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ転写部
１１中間転写ベルト
１２駆動ローラ
１３従動ローラ
１４２次転写ローラ
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ作像部
３０制御部
３２記憶部
３４センサ
５０トナーパターン形成指示部
５２再配列部
５４高周波ノイズ除去部
５６低周波ノイズ除去部
５８テーブル更新部

Claims

像担持体と、
前記像担持体にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
異なる入力階調を有する複数のトナーパターンを、前記トナーパターン形成手段に、入力階調がランダムな順番となるように前記像担持体上に並べて形成させる制御手段と、
前記像担持体上の前記複数のトナーパターンの濃度を検知する検知手段と、
を備えており、
前記制御手段は、入力階調の順に前記複数のトナーパターンの濃度を配列して得られる階調特性から高周波ノイズを除去し、該高周波ノイズを除去した階調特性から低周波ノイズを除去すること、
を特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、ランダムな順番となっている入力階調と順番に並んでいる入力階調との相関係数の絶対値が、０．１５以下となるように、前記トナーパターン形成手段に該複数のトナーパターンを形成させること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
像担持体と、
前記像担持体にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
連続する入力階調を有するトナーパターン同士が隣り合って前記像担持体上に並ばないように、前記トナーパターン形成手段に複数のトナーパターンを形成させる制御手段と、
前記像担持体上の前記複数のトナーパターンの濃度を検知する検知手段と、
を備えており、
前記制御手段は、入力階調の順に前記複数のトナーパターンの濃度を配列して得られる階調特性から高周波ノイズを除去し、該高周波ノイズを除去した階調特性から低周波ノイズを除去すること、
を特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、全入力階調の１／ｍの公差を有する第１の等差数列から第ｍの等差数列に全入力階調を分類し、該第１の等差数列の入力階調を有するトナーパターンないし第ｍの等差数列の入力階調を有するトナーパターンが各等差数列単位で連続して並ぶように、前記複数のトナーパターンを前記トナーパターン形成手段に形成させること、
を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記ｍは、４以上３２以下であること、
を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記高周波ノイズは、全入力階調数に相当する周波数を１としたときに、０．０５以上の周波数成分であること、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。