JP5995010B2 - 画像形成装置および濃度ムラ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体上に現れる搬送方向の濃度ムラを補正する機能を備えた画像形成装置および濃度ムラ補正方法に関する。

記録紙に画像を印刷する画像形成装置では、各種の要因により濃度ムラが生じる。この濃度ムラを軽減するために、記録紙にテスト画像を印刷し、これを光学的に読み取って濃度を測定し、測定された濃度ムラを相殺するように補正データを作成し、この補正データで印刷対象の画像データを補正する、といった補正処理が一般に行われる。

濃度ムラは、記録紙の搬送方向に垂直な主走査方向のほか記録紙の搬送方向である副走査方向にも現れるので、精度よく濃度ムラを補正するためには、主走査方向のみではなく、副走査方向についても濃度ムラを補正することが望まれる。

副走査方向に発生する濃度ムラの中には、現像スリーブや感光体など回転部材の周期ムラとして発生するものがある。これを補正するためには、回転部材の周期・位相に合わせて補正を行う必要がある。

回転部材の位相は、例えば紙の先頭等のタイミングとは非同期であるため、専用の信号等を取得してタイミングを取る必要がある。一例として、回転部材のホームポジション信号（以下ＨＰ信号とする）を取得する方法がある。ＨＰ信号は、回転部材が基準位置になったことを知らせる信号であり、一回転毎に回転部材が基準位置を通過する時に発生する。

ＨＰ信号を発生させる仕組みの一例には、回転軸に半月板を付け、フォトセンサで読み取るといったものがある。フォトセンサが出力するＨＰ信号は、回転部材の１回転を一周期とする矩形波になる。したがって、ＨＰ信号が立ち上がるタイミングを監視すれば、回転部材が一回転の中の特定の位相（基準位置）になるタイミングを認識することができる。

回転部材の周期・位相に合わせて該回転部材に由来する周期的な濃度ムラの補正を行うためには、該回転部材の一周期分の補正データを作成する必要がある。補正データを作成する方法としては、副走査方向に一様な濃度の測定用パターンを記録媒体上に描画し、その濃度を濃度センサによって測定して濃度ムラを把握し、この濃度ムラを打ち消すような補正データを作成する方法が一般に採用される。

補正対象の回転部材の一周期分に対応した測定用パターンを記録媒体上に描画し、これを濃度センサで測定して得た濃度データには、補正対象の回転部材以外の部材（補正対象の回転部材と周期が異なる回転部材等）に由来する濃度ムラも含まれる。これは、補正対象の回転部材に由来する周期的な濃度ムラ（以下、周期ムラとも記す）を精度良く取得する際のノイズとなる。

そこで、補正対象の回転部材の複数周期分に対応する副走査方向に長い測定用パターンを描画し、その測定結果の濃度データを、補正対象の回転部材の一周期分ずつに切り分けて複数周期分抽出し、これらを、位相を合わせて重畳して平均化することで、補正対象以外のものに由来するノイズを減少させ、補正対象の回転部材に由来する一周期分の濃度ムラのデータを取得することが行われる。

測定した濃度データの中から補正対象の回転部材の一周期分の濃度データを複数周期分切り出す処理は、通常、ＨＰ信号に基づいて行われる。たとえば、図１２の例では、測定用パターンを、ＨＰ信号に同期して７周期分描画し、これを濃度センサで測定する。そして濃度センサの出力値の変化から、記録媒体上の測定用パターンの先頭位置を検出し、この先頭位置から回転部材の７回転分の長さに相当する濃度データを抽出し、これを７等分することで、同一位相から始まる一周期分の濃度データを７個切り出す。これら切り出した７個の濃度データを平均化して一周期分の濃度データを作成することで、周期の異なる他の部材に由来した成分を排除した濃度データを取得することができる。なお、図１２でＦＦＴ、逆ＦＦＴ処理を施すことで、無関係な周波数成分を除去しているがこの処理は割愛してもかまわない。

平均化した濃度データおよび該濃度データから作成される一周期分の補正データは、その先頭位置がＨＰ信号の立ち上がりに一致しているので、該補正データを使用した濃度ムラの補正処理もＨＰ信号の立ち上がりに同期して行われる。

図１３に示すように、測定用パターンの濃度が濃くて、記録媒体の地の濃度との濃度差が大きい場合には、濃度センサの出力値の変化から、測定用パターンの先頭位置を正確に判定することができる。しかし、図１４に示すように、測定用パターンの濃度が薄くて、記録媒体の地の濃度との濃度差が小さい場合には、濃度センサの出力値の変化から、測定用パターンの先頭位置の判定が困難になる。

特許文献１には、上記の弊害を回避するために、図１５に示すように、測定用パターンの先頭部分に必ず濃度の濃いマーカを設ける技術が開示されている。これにより、濃度の薄い測定用データについてもその先頭位置をマーカによって検出することが可能になる。

特開２００７−１４０４０２号公報

特許文献１の技術によれば、測定用パターンの先頭位置を容易に検出することができる。しかし、その先頭位置を基準にした一周期分ずつの切り出しは、回転部材の一周期に対応する理論値の長さを基準にして行われる。たとえば、図１５に示すように、回転部材の一周期が理論値で副走査方向のＴラインに相当する場合、マーカの位置からＴラインずつの切り出しが行われる。

しかし、図１６に示すように、記録媒体上での実際の回転部材一周期分の長さ（Ｔ´ライン）が、理論値の長さ（Ｔライン）と異なる場合には、理論値の長さを基準に切り出しを行っても、濃度データを一周期分ずつに正確に切り出すことはできない。このため、これを平均化しても補正対象以外の部材に由来するノイズを精度良く低減できない。

記録媒体上での実際の回転部材一周期分の長さが理論値と異なる値になる要因には、回転部材の回転速度の誤差がある。また、副走査方向に変倍がかかる場合もある。たとえば、中間転写ベルトを記録媒体とする場合には、該中間転写ベルトの延びや撓みにより、理論値の長さとの相違が生じる。

図１７に示すように、理論値の長さ（Ｔライン）で切り出す代わりに、濃度センサ側にもＨＰ信号を与え、濃度センサの出力する濃度データをＨＰ信号の周期に従って切り出せば、回転部材の回転速度の誤差に起因するズレは解消できる。しかし、このようにしても、図中の破線で示すように、中間転写ベルトに延びや撓み、スキューなどが生じると、これに起因する誤差は解消できない。そのため、濃度データを高い精度で一周期分ずつに切り出すことはできない。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、補正対象の周期部材に由来する搬送方向の濃度ムラを、他の部材の影響を排除して補正することのできる画像形成装置および濃度ムラ補正方法を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］搬送される記録媒体に画像形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記記録媒体上に画像形成された画像の濃度を検出する濃度検出部と、
前記画像形成部の構成要素であって周期的に動作する所定の周期部材の位相を検出する位相検出部と、
前記記録媒体の搬送方向の濃度ムラを測定するための測定用パターンを前記画像形成部によって前記記録媒体上に形成させ、該記録媒体上の前記測定用パターンの濃度を前記濃度検出部で検出して得た濃度データから前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するための前記周期部材の一周期分に対応する補正データを作成する制御部と、
前記画像形成部に与える画像データを、前記位相検出部の検出した前記周期部材の位相に合わせて前記一周期分の補正データを繰り返し適用して補正することにより、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正する濃度ムラ補正部と、
を備え、
前記制御部は、前記画像形成部を使用して前記記録媒体上に、前記搬送方向に間隔を空けた第１基準マークおよび第２基準マークと、前記搬送方向において前記第１基準マークと前記第２基準マークの間に、前記周期部材の２周期分以上の前記測定用パターンを画像形成すると共に、前記位相検出部の出力に基づいて、前記第１基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第１時点または前記第２基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第２時点における前記周期部材の位相と前記第１時点から前記第２時点までに前記周期部材が動作した周期数とを取得し、これらと、前記濃度データの中の前記第１基準マークに対応する位置と前記第２基準マークに対応する位置とから、前記濃度データの中の各位置と前記周期部材の位相との対応関係を求め、該対応関係に基づいて、前記濃度データの中から前記周期部材の所定の位相から複数周期分に対応する部分を抽出し、これを集約して一周期分の濃度データを求め、該一周期分の濃度データに基づいて前記周期部材の一周期分の前記補正データを作成し、
前記第１基準マークから前記搬送方向の下流側へ所定範囲については、前記測定用パターンを画像形成しないもしくは前記抽出の対象にしない
ことを特徴とする画像形成装置。

上記発明および下記［８］に記載の発明では、搬送方向（副走査方向）に間隔を空けて第１基準マークと第２基準マークを画像形成すると共に、これらの間に、複数周期分の測定用パターンを画像形成する。たとえば、第１基準マークから第２基準マークまでが周期部材のＮ周期分に相当するならば、濃度データ中に現れる第１基準マークと第２基準マークの間がＮ周期に対応するので、第１基準マークと第２基準マークの間の濃度データをＮ等分すれば、一周期分ずつの濃度データを正確に切り出すことができる。また、第１基準マークが画像形成された第１時点と第２基準マークが画像形成された第２時点のいずれかにおける周期部材の位相に基づいて、特定の位相から一周期分ずつの濃度データを切り出すことができる。

第１時点から第２時点までに周期部材が動作した周期数は整数値に限定されない。また、第１時点、第２時点における周期部材の位相は、同一位相（たとえば、ＨＰ信号の立ち上がり時点）でもよいし、異なる位相でもかまわない。なお、周期部材は、回転運動するものに限定されず、往復運動等するものでもよい。上記発明では、第１基準マークを画像形成したことによるメモリ効果の影響が出るような範囲を排除して、平均化の対象となる部分の濃度データを取得する。排除の方法には、そもそも測定用パターンを画像形成しない方法と、測定用パターンを画像形成するが、その部分を抽出（平均化）の対象にしない方法がある。

［２］前記第２基準マークと前記測定用パターンが連続する場合は、前記第２基準マークを前記測定用パターンと異なる濃度にする
ことを特徴とする［１］に記載の画像形成装置。

上記発明では、測定用パターンとこれに続く第２基準マークとの境界をこれらの濃度差で認識可能にする。

［３］前記搬送方向と直交する方向において、前記第１基準マークと前記第２基準マークと前記測定用パターンを同じ位置に画像形成する
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の画像形成装置。

上記発明では、第１基準マークと第２基準マークと測定用パターンの濃度を同一の濃度検出部で検出することができる。

［４］前記第１時点と第２時点は、前記周期部材が同一の所定の位相になる時点である
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の画像形成装置。

上記発明では、第１時点から第２時点の間の周期数は整数値になる。たとえば、第１時点、第２時点を共にＨＰ信号の立ち上がりとすれば、ＨＰ信号の立ち上がりを先頭位置とする一周期毎の濃度データを容易に切り出すことができる。

［５］前記周期部材は、回転運動する
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の画像形成装置。

［６］搬送される記録媒体に画像形成部によって画像形成された画像に現れる、前記画像形成部の構成要素であって周期的に動作する所定の周期部材に由来する搬送方向の濃度ムラを補正する濃度ムラ補正方法であって、
前記記録媒体上に、前記搬送方向に間隔を空けた第１基準マークおよび第２基準マークと、前記搬送方向において前記第１基準マークと前記第２基準マークの間に、前記記録媒体の搬送方向の濃度ムラを測定するための測定用パターンを前記周期部材の２周期分以上にわたって画像形成するステップと、
前記記録媒体上に画像形成された前記第１基準マークおよび前記第２の基準マーク、前記測定用パターンの濃度を濃度検出部で検出して濃度データを取得するステップと、
位相検出部の出力に基づいて、前記第１基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第１時点または前記第２基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第２時点における前記周期部材の位相と前記第１時点から前記第２時点までに前記周期部材が動作した周期数とを取得し、これらと、前記濃度データの中の前記第１基準マークに対応する位置と前記第２基準マークに対応する位置とから、前記濃度データの中の各位置と前記周期部材の位相との対応関係を求めるステップと、
前記対応関係に基づいて、前記濃度データの中から前記周期部材の所定の位相から複数周期分に対応する部分を抽出し、これを集約して一周期分の濃度データを求めるステップと、
前記一周期分の濃度データに基づいて、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するための前記周期部材の一周期分の補正データを作成するステップと
前記画像形成部に与える画像データを、前記周期部材の位相に合わせて前記一周期分の補正データを繰り返し適用して補正することにより、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するステップと
を有し、
前記第１基準マークから前記搬送方向の下流側へ所定範囲については、前記測定用パターンを画像形成しないもしくは前記抽出の対象にしない
ことを特徴とする濃度ムラ補正方法。

本発明に係る画像形成装置および濃度ムラ補正方法によれば、補正対象の周期部材に由来する搬送方向の濃度ムラを、他の部材の影響を排除して補正することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的概略構成を示す図である。 画像形成装置のうち、副走査方向の濃度ムラの補正に係る部分を抜き出して示したブロック図である。 画像形成部の一部を拡大示した図である。 画像形成装置が中間転写ベルト上に画像形成するテスト画像の一例等を示す図である。 テスト画像に基づいて補正データを作成する際に制御部が行う処理の手順を示す流れ図である。 補正データを用いて濃度ムラ補正部が副走査方向の濃度ムラを補正する処理の流れ図である。 中間転写ベルト上に画像形成されたテスト画像の一例を示す図である。 第１基準マーク、第２基準マークと測定用パターンの主走査方向位置を相違させたテスト画像の一例を示す図である。 第１基準マークから第２基準マーク側に向かう所定範囲の濃度データは破棄して平均化に使用しない例を示す図である。 第１基準マークに続く所定範囲に測定用パターンを画像形成しないようにしたテスト画像等を示す図である。 ＨＰ信号をテスト画像の読み取り側でも使用する場合の例を示す図である。 副走査方向の濃度ムラの測定する従来の手順を示す図である。 測定用パターンと記録媒体の地との濃度差が大きい場合の例を示す図である。 測定用パターンと記録媒体の地との濃度差が小さい場合の例を示す図である。 測定用パターンの先頭部分に濃度の濃いマーカを設けた従来技術を示す図である。 記録媒体上での実際の回転部材一周期分の長さ（Ｔ´ライン）が理論値の長さ（Ｔライン）と異なる場合の一例を示す図である。 濃度センサ側にもＨＰ信号を与え、濃度センサの出力する濃度データをＨＰ信号の周期に従って切り出す場合の問題点を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置５の機械的概略構成を示す図である。画像形成装置５は、ネットワークなどを通じて外部端末から入力された印刷データに基づく画像を記録紙上に印刷して出力する印刷機能、原稿を光学的に読み取って得た画像の複製を記録紙上に印刷して出力するコピー機能などを果たす。

画像形成装置５は、無端で環状に掛け渡された所定幅の中間転写ベルト１１、この中間転写ベルト１１上に、それぞれ単一色のトナー像を形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色別の４つの像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、記録紙を給紙する給紙部１３、給紙された記録紙を搬送する搬送部１４、定着装置１５、ベルトクリーニング装置１８などで構成される画像形成部１０を備えて構成される。また、中間転写ベルト１１上の画像の濃度を光学的に読み取って検出する濃度検出部２０を備えている。

像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、使用されるトナーの色は異なるが互いに構造は同一である。像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体としての円筒状の感光体ドラム１６を有し、その周囲に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを配置して備える。またレーザーダイオード、ポリゴンミラー、各種レンズおよびミラー等で構成されたレーザーユニット１７を備えている。

各像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいて、感光体ドラム１６は図示省略の駆動部に駆動されて一定方向に一定速度で回転し、帯電装置は感光体ドラム１６を一様に帯電させ、レーザーユニット１７は対応する色の画像データに応じてオン／オフされたレーザー光で感光体ドラム１６を走査することによって感光体ドラム１６の表面に静電潜像を形成する。

レーザー光が感光体ドラム１６をその軸方向に繰り返しスキャンし、かつ感光体ドラム１６が回転することで、感光体ドラム１６上に２次元の静電潜像が形成される。感光体ドラム１６の表面においてレーザー光がスキャンする方向（感光体ドラムの軸方向）を主走査方向、感光体ドラム１６の回転する方向を副走査方向とする。

現像装置は、感光体ドラム１６上の静電潜像をトナーによって顕像化する。感光体ドラム１６の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１と接触する箇所で中間転写ベルト１１に転写される。クリーニング装置は、転写後に感光体ドラム１６の表面に残留するトナーをブレード等で擦って除去し回収する。

中間転写ベルト１１は複数のローラに掛け渡すようにして巻回されて図中の矢印Ａ方向に一定速度で周回する。周回する過程で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に各色の画像（トナー像）が像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって中間転写ベルト１１上に重ね合わせるように形成されてカラー画像が合成される。このカラー画像は、二次転写位置Ｑで中間転写ベルト１１から記録紙に転写される。転写後の中間転写ベルト１１に残ったトナーは二次転写位置Ｑの下流にあるベルトクリーニング装置１８で除去される。

中間転写ベルト１１上では、中間転写ベルト１１の幅方向が主走査方向、周回する方向（主走査方向に直交する方向）が副走査方向になる。また記録紙上では、記録紙の搬送方向が副走査方向、これと直交する方向（記録紙の幅方向）が主走査方向になる。

給紙部１３は、印刷に供される記録紙を収納する複数の給紙トレイを有し、選択された給紙トレイから記録紙を１枚ずつ搬送部１４に向けて送り出す。搬送部１４は、給紙トレイから繰り出された記録紙を搬送し、二次転写位置Ｑおよび定着装置１５を通過させて、排紙トレイに排出する機能を果たす。搬送部１４は、搬送経路を構成する搬送ローラやガイドのほか、搬送ローラを駆動するモータなどで構成される。

さらに画像形成装置５は、画像形成装置５の動作を制御する制御基盤３０、ユーザがセットした原稿を読み取るスキャナ部３１、ユーザの操作の受け付けや各種画面の表示などを行う操作パネル部３２などを備えている。制御基盤３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを主要部として構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って処理を実行し、画像形成装置５の各部の動作を制御する。

画像形成部１０はその構成部品として、周期的に動作する周期部材を複数備えている。周期部材は一周期分の動作を繰り返し行う。周期部材には、たとえば、回転運動を行う感光体ドラム１６や現像装置などがある。周期部材は、回転運動を行うものに限定されず、たとえば、往復運動を行うものであってもよい。周期部材はそれぞれ固有の周期を有する。

画像形成装置５は、上記のような周期部材に由来して生じる副走査方向の濃度ムラを補正する機能を備えている。以後、副走査方向の濃度ムラの補正について詳細に説明する。

図２は、画像形成装置５のうち、副走査方向の濃度ムラの補正に係る部分を抜き出して示した概略構成である。搬送される記録媒体に画像形成する画像形成部１０と、画像形成部１０によって記録媒体上に画像形成されたテスト画像の濃度を検出する濃度検出部２０と、画像形成部１０が有する周期的な動作を行う所定の周期部材の位相を検出する位相検出部２１と、画像形成部１０にテスト画像を画像形成させ、その濃度を濃度検出部２０に検出させ、該検出で得た濃度データから所定の補正対象の周期部材に由来する副走査方向の濃度ムラを補正するための補正データ２２を作成する制御部２３と、該周期部材に由来する副走査方向の濃度ムラを補正データに基づいて補正する濃度ムラ補正部２４などで構成される。

制御部２３は、テスト画像を読み取って得た濃度データから、周期部材の一周期分の補正データを作成する。濃度ムラ補正部２４は、画像形成部１０のレーザーユニット１７に与える画像データを、位相検出部２１の検出した周期部材の位相に合わせて一周期分の補正データを繰り返し適用することによって、補正する。

本実施の形態では、テスト画像の形成される記録媒体を中間転写ベルト１１とし、補正対象の周期部材を感光体ドラム１６として説明する。

図３は、画像形成部１０の一部を拡大図示したものである。位相検出部２１は、中間転写ベルト１１に沿って配置された感光体ドラム１６の位相を検出する。位相検出部２１は、背景技術の項で説明した、半月板を用いたものである。位相検出部２１は、感光体ドラム１６の回転軸に同心となるように取り付けられた半月板２１ａと、半月板２１ａが回転することによって光が周期的に遮られる位置に設けられたフォトセンサ２１ｂを備える。フォトセンサ２１ｂは、感光体ドラム１６の一回転を一周期とする矩形波状のＨＰ信号を出力する。

図４は、画像形成装置５が中間転写ベルト１１上に画像形成するテスト画像４０の一例等を示している。図４の横軸は時間である。図５は、テスト画像に基づいて補正データを作成する際の手順を示す流れ図である。

図４に示すように、テスト画像４０は、副走査方向に間隔を空けて配置される第１基準マーク４１および第２基準マーク４２と、副走査方向において第１基準マーク４１と第２基準マーク４２の間に配置された、補正対象の周期部材の２周期分以上の測定用パターン４３で構成される。測定用パターン４３は、副走査方向の濃度ムラの検出に適した画像であり、ここでは、副走査方向に長い帯状であって濃度が一定の画像である。

第１基準マーク４１、第２基準マーク４２は、記録媒体である中間転写ベルト１１の地の色との濃度差を十分確保し得るように濃度の高い色（ここでは、最高濃度の黒）のマークである。

図４の例では、第１基準マーク４１、第２基準マーク４２は、副走査方向にＳライン分の長さを有している。第１基準マーク４１は、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて画像形成が開始され、第２基準マーク４２は第１基準マーク４１からＮ周期後のＨＰ信号の立ち上がりに合わせて画像形成が開始される。測定用パターン４３は第１基準マーク４１の終端から第２基準マーク４２の先端までの間に画像形成される。

この例では、ＨＰ信号の立ち上がりの位相を０度とすれば、第１基準マーク４１が画像形成された第１時点、第２基準マーク４２が画像形成された第２時点における周期部材の位相はいずれも０度である。また、第１時点から第２時点までに周期部材が動作した周期数はＮである。

制御部２３は、テスト画像に基づいて補正データを作成する際に、位相検出部２１が出力するＨＰ信号の立ち上がりに合わせて第１基準マーク４１を画像形成し、これに続けて測定用パターン４３を画像形成し、その後、第１基準マーク４１の画像形成を開始してからＮ周期後のＨＰ信号の立ち上がりに合わせて、画像形成の対象を測定用パターン４３から第２基準マーク４２に切り替えて画像形成するように制御する（図５：ステップＳ１０１）。

制御部２３は、ステップＳ１０１で画像形成したテスト画像を、搬送方向下流の濃度検出部２０で読み取って濃度データを取得する（ステップＳ１０２）。

図４に示すように、テスト画像４０を濃度検出部２０で読み取って得られる濃度データには、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２に対応する位置に矩形状のピークが出現するので、濃度データ上で第１基準マーク４１と第２基準マーク４２に対応する位置を明確に識別することができる。測定用パターン４３に対応する部分の濃度データの値は副走査方向の濃度ムラに応じて変動する。

前述したように、第１基準マーク４１は、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて画像形成が開始され、第２基準マーク４２は第１基準マーク４１からＮ周期後のＨＰ信号の立ち上がりに合わせて画像形成が開始されるので、濃度データに現れた第１基準マーク４１に対応する矩形波の立ち上がりから第２基準マーク４２に対応する矩形波の立ち上がりまでの間が、丁度、ＨＰ信号のＮ周期分に対応することになる。

そこで、制御部２３は、検出した濃度データの中から第１基準マーク４１に対応する位置（矩形波状の部分）と第２基準マーク４２に対応する位置との間の部分を抽出し、この抽出した部分をＮ等分する（ステップＳ１０３）。Ｎ等分された各濃度データは、周期の先頭位置がＨＰ信号の立ち上がりに一致した一周期分ずつの濃度データになっている。

このうち、最初の周期は第１基準マーク４１に対応する矩形波が含まれているので、使用せず、２周期目からＮ周期目までの濃度データを重畳し、これを（Ｎ−１）で除して平均化する（ステップＳ１０４）。平均化後の濃度データは、補正対象の周期部材以外のものに由来する濃度ムラが相殺されたものになり、補正対象の周期部材に由来した副走査方向の濃度ムラを高い精度で表したものになる。

制御部２３は、この平均化後の一周期分の濃度データから、この濃度データが示す濃度ムラをキャンセルするための補正データ２２を作成して不揮発性メモリなどに登録する（ステップＳ１０５）。

たとえば、補正対象の周期部材が一周期する間に１００ラインを画像形成する場合、一周期分の濃度データを、一周期を１００分の１の間隔でサンプリングし、サンプリングしたそれぞれの濃度に対応する補正量を求め、これを１〜１００までの入力アドレスに対応付けてサンプリング順に登録したルックアップテーブルを作成して保存する。

図６は、補正データ２２を用いて濃度ムラ補正部２４が副走査方向の濃度ムラを補正する処理の流れを示している。濃度ムラ補正部２４は、ＨＰ信号が立ち上がりに合わせて一周期分の補正データをその先頭から順に適用して画像データの濃度を補正する動作を、繰り返し行う（ステップＳ２０１）。

たとえば、補正データを登録した前述のルックアップテーブルを、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて、ＨＰ信号の周期の１００分の間隔でアドレスを１〜１００まで順にインクリメントさせて読み出す動作を巡回的に行い、読み出した補正データで順次、１ライン分ずつの画像データの濃度を補正して画像形成部１０へ出力する。あるいは、各ページの画像データを、副走査方向の先頭ラインから１ラインずつ順に、ルックアップテーブルに登録されている１〜１００までの補正データを巡回的に適用して補正し、この補正後の画像データに基づく画像形成を、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて１ライン目から順に行うようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る画像形成部１０では、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２の間に、補正対象の周期部材の複数周期分に相当する測定用パターン４３を含むテスト画像を画像形成するので、該テスト画像を読み取って得た濃度データを、第１基準マーク４１および第２基準マーク４２を基準にして、補正対象の周期部材の一周期分ずつに切り分けて抽出することができる。そして、切り出した複数周期分の濃度データを平均化することで、他の部材に由来する濃度ムラを相殺して、補正対象の周期部材に由来する副走査方向の濃度ムラを精度よく検出でき、濃度ムラの補正を精度良く行うことができる。

図７は、中間転写ベルト１１上に画像形成されたテスト画像４０の一例を示している。図７では、中間転写ベルト１１の幅方向の一方寄りと他方寄りにそれぞれテスト画像４０が形成されている。各テスト画像４０において、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２と測定用パターン４３は同じ主走査方向の位置に画像形成されている。この例では、中間転写ベルト１１の幅方向の一方寄りのテスト画像４０を読み取るための濃度検出部２０と、他方寄りのテスト画像４０を読み取るための濃度検出部２０が設けてある。

図７のように、第２基準マーク４２と測定用パターン４３が連続する場合には、これらの境界点（第２基準マーク４２の開始位置）を濃度差で容易に識別できるように、第２基準マーク４２と測定用パターン４３の濃度を相違させる。濃度差は一定以上がよい。

図８は、第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を画像形成する主走査方向の位置と、測定用パターン４３を画像形成する主走査方向の位置を相違させた例である。図８では、中間転写ベルト１１の幅方向（主走査方向）の一方寄りと他方寄りにそれぞれテスト画像４０のうちの測定用パターン４３が画像形成され、幅方向の中央に第１基準マーク４１および第２基準マーク４２が画像形成されている。

そのため、図８では、図７の場合に加えて、さらに第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を読み取るための濃度検出部２０が、これらに対応した主走査方向の位置に設けてある。

図７の場合、測定用パターン４３の濃度と第２基準マーク４２の濃度の差が少なくなると、濃度データにおいて測定用パターン４３の終端と第２基準マーク４２との境界を判別し難くなる。ただし、第２基準マーク４２の終端は明確に判別できるので、そこを起点に第２基準マーク４２の長さだけ（たとえばＳライン）遡ることで、ほぼ正確に第２基準マーク４２の開始位置を見つけ出すことができる。

図８の場合、測定用パターン４３の濃度を濃くし第２基準マーク４２との濃度差が少ない、あるいは濃度差がなくても、濃度データにおいて第２基準マーク４２の開始位置を正確に判別することができる。また、図８の場合、第１基準マーク４１の濃度データと、測定用パターン４３の濃度データとを個別のデータとして取得できるので、測定用パターン４３の第１周期に対応する濃度データの中に第１基準マーク４１に対応する矩形波が混在しなくなり、測定用パターン４３の第１周期の濃度データについても平均化の対象に使用することができる。

図７のように、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２と測定用パターン４３とを同じ主走査方向位置に画像形成すると、感光体ドラム１６のメモリ効果（以前に画像形成した画像の影響が残る効果）により、第１基準マーク４１を画像形成した影響を測定用パターン４３の前半部分が受けてその濃度が本来のものと相違する可能性がある。特に、第１基準マーク４１の濃度に比べて測定用パターン４３の濃度が薄い場合にメモリ効果の影響が大きく受けてしまう。

このような場合、図９に示すように、第１基準マーク４１から第２基準マーク４２側に向かう所定範囲の濃度データは破棄して平均化に使用しないようにする。必要な周期にこの破棄する分を加えた長さだけ測定用パターン４３を画像形成する。図８の例では、先頭から２周期分は平均化の対象に使用しない。どの程度の範囲を平均化に不使用とするかはメモリ効果の程度等に応じて適宜に設定すればよい。

図７等に示したテスト画像４０では、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２との間のすべての部分に測定用パターン４３を画像形成したが、すべての範囲に測定用パターン４３が画像形成されなくてもよい。図１０に示すように、第１基準マーク４１に続く所定範囲は測定用パターン４３を画像形成しないようにしてもよい。たとえば、第１基準マーク４１から副走査方向下流側へ所定距離の範囲（たとえば、第１基準マーク４１によるメモリ効果の影響が出る範囲）については、そもそも測定用パターン４３を画像形成しないようにしてもよい。

＜変形例＞
これまで示したものでは、テスト画像４０を画像形成する際にＨＰ信号にタイミングを合わせていたが、テスト画像４０の読み取り側でもＨＰ信号を参照するような構成であってもよい。

図１１は、ＨＰ信号をテスト画像４０の読み取り側でも使用する場合の例を示している。この例では、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２のみを画像形成してこれらを読み取る第１フェーズ処理と、測定用パターン４３のみを画像形成してこれを読み取る第２フェーズ処理が行われる。

第１フェーズ処理では、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて第１基準マーク４１を画像形成し、Ｎ周期後のＨＰ信号の立ち上がりに合わせて第２基準マーク４２を画像形成する。そして、濃度検出部２０にてこれらを読み取る。このとき、第１基準マーク４１を画像形成した時点から第１基準マーク４１が検出された時点までの時間差（第１時間差）と、第１基準マーク４１を画像形成した時点から第２基準マーク４２が検出されるまでの時間差（第２時間差）を把握する。

第２フェーズ処理では、ＨＰ信号の立ち上がりに合わせて測定用パターン４３の画像形成を開始し、Ｎ周期後のＨＰ信号の立ち上がりにて測定用パターン４３の画像形成を終了させる。読み取り側では、測定用パターン４３の画像形成の開始から第１時間差が経過した時点と、測定用パターン４３の画像形成の開始から第２時間差が経過した時点との間が、ＨＰ信号の立ち上がりからのＮ周期に相当する画像であると認識し、この間の測定用パターン４３を読み取って得た濃度データをＮ分割等する。なお、測定用パターン４３を画像形成する期間は、必ずしも第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を画像形成したときのタイミングにあわせる必要はなく、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２との間に必要な周期数分が含まれればよい。

このように、第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を画像形成して読み取るフェーズと測定用パターン４３を画像形成して読み取るフェーズを分けることで、前述したメモリ効果を回避することができる。また、第１フェーズ処理を１回行えば、その後は、第２フェーズ処理のみを複数回行うようにしてもよい。濃度ムラの測定は、様々な濃度の測定用パターン４３で行うことが望ましいので、上記のようにすれば、副走査方向の濃度ムラに関する測定を効率よく行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

実施の形態では、ＨＰ信号の立ち上がりで第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を画像形成し、これらの間をＮ周期としたが、第１基準マーク４１、第２基準マーク４２は必ずしもＨＰ信号の立ち上がりにあわせて画像形成しなくてもよい。ＨＰ信号の立ち上がりとの位相差を把握できれば、任意のタイミングで第１基準マーク４１や第２基準マーク４２を画像形成してもよい。

すなわち、第１基準マーク４１を記録媒体上に画像形成した第１時点、または第２基準マーク４２を記録媒体上に画像形成した第２時点における周期部材の位相と、第１時点から第２時点までに周期部材が動作した周期数とを取得できればよい。そして、たとえば、第１時点における周期部材の位相（第２時点における周期部材の位相でもよい）と、第１時点から第２時点までに周期部材が動作した周期数（この値は整数でなくてもよい。たとえば、５．３周期といったものでもよい）と、濃度検出部２０が検出した濃度データの中の第１基準マーク４１と第２基準マーク４２の位置とから、濃度データの中の各位置と前記周期部材の位相との対応関係を求め、該対応関係に基づいて、濃度データの中から周期部材の所定の位相（たとえば、ＨＰ信号の立ち上がり）から複数周期分に対応する部分を抽出し、これを集約して一周期分の濃度データを求め、該一周期分の濃度データに基づいて周期部材の一周期分の補正データを作成するようにしてもよい。

たとえば、第１時点の位相が１２０度、第１時点から第２時点までの周期数が３．６周期の場合、濃度データ中の第１基準マーク４１に対応する位置と濃度データ中の第２基準マーク４２に対応する位置の間を３．６で除した長さが周期部材の１周期に対応し、該一周期の３分の１（１２０度に相当）だけ、第１基準マーク４１に対応する位置から第２基準マーク４２側へシフトした位置がＨＰ信号の立ち上がり位置であることが分かる。そこで、この位置から３周期分の濃度データを切り出す、といったことが可能になる。

実施の形態では、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２の間にのみ測定用パターン４３が存在する例を示したが、第１基準マーク４１と第２基準マーク４２の間の部分に複数周期分の測定用パターン４３が存在すれば、測定用パターン４３の開始、終了の時点は問わない。したがって、第１基準マーク４１より手前から測定用パターン４３が開始したり、第２基準マーク４２より後ろまで測定用パターン４３が続いたり、測定用パターン４３の終端が第２基準マーク４２の手前（第１基準マーク４１寄り）であったりしてもかまわない。

実施の形態では第１基準マーク４１、第２基準マーク４２を最高濃度の黒としたが、これに限定されるものではない。記録媒体の地の濃度や測定用パターン４３の濃度との濃度差が十分に確保できる濃度とすることが好ましい。また、第１基準マーク４１、第２基準マーク４２の形状も実施の形態で示したものに限定されないが、始端エッジは主走査方向と平行な直線状であることが望ましい。

実施の形態では、画像形成装置５はフルカラー機であったが、モノクロ機等でもかまわない。また、画像形成部は電子写真方式に限定されるものではない。

補正データの更新は、副走査方向の濃度ムラが変化するタイミングで行うことが望ましい。たとえば、一定の部品劣化が生じたとき、部品交換が行われたとき、一定以上の環境変動があったとき、などに更新することが好ましい。

５…画像形成装置
１０…画像形成部
１１…中間転写ベルト
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ…像形成部
１３…給紙部
１４…搬送部
１５…定着装置
１６…感光体ドラム
１７…レーザーユニット
１８…ベルトクリーニング装置
２０…濃度検出部
２１…位相検出部
２１ａ…半月板
２１ｂ…フォトセンサ
２２…補正データ
２３…制御部
２４…濃度ムラ補正部
３０…制御基板
３１…スキャナ部
３２…操作パネル部
４０…テスト画像
４１…第１基準マーク
４２…第２基準マーク
４３…測定用パターン
Ａ…中間転写ベルトの周回方向
Ｑ…二次転写位置

Claims (6)

1. 搬送される記録媒体に画像形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって前記記録媒体上に画像形成された画像の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記画像形成部の構成要素であって周期的に動作する所定の周期部材の位相を検出する位相検出部と、
   前記記録媒体の搬送方向の濃度ムラを測定するための測定用パターンを前記画像形成部によって前記記録媒体上に形成させ、該記録媒体上の前記測定用パターンの濃度を前記濃度検出部で検出して得た濃度データから前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するための前記周期部材の一周期分に対応する補正データを作成する制御部と、
   前記画像形成部に与える画像データを、前記位相検出部の検出した前記周期部材の位相に合わせて前記一周期分の補正データを繰り返し適用して補正することにより、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正する濃度ムラ補正部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像形成部を使用して前記記録媒体上に、前記搬送方向に間隔を空けた第１基準マークおよび第２基準マークと、前記搬送方向において前記第１基準マークと前記第２基準マークの間に、前記周期部材の２周期分以上の前記測定用パターンを画像形成すると共に、前記位相検出部の出力に基づいて、前記第１基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第１時点または前記第２基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第２時点における前記周期部材の位相と前記第１時点から前記第２時点までに前記周期部材が動作した周期数とを取得し、これらと、前記濃度データの中の前記第１基準マークに対応する位置と前記第２基準マークに対応する位置とから、前記濃度データの中の各位置と前記周期部材の位相との対応関係を求め、該対応関係に基づいて、前記濃度データの中から前記周期部材の所定の位相から複数周期分に対応する部分を抽出し、これを集約して一周期分の濃度データを求め、該一周期分の濃度データに基づいて前記周期部材の一周期分の前記補正データを作成し、
   前記第１基準マークから前記搬送方向の下流側へ所定範囲については、前記測定用パターンを画像形成しないもしくは前記抽出の対象にしない
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２基準マークと前記測定用パターンが連続する場合は、前記第２基準マークを前記測定用パターンと異なる濃度にする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記搬送方向と直交する方向において、前記第１基準マークと前記第２基準マークと前記測定用パターンを同じ位置に画像形成する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１時点と第２時点は、前記周期部材が同一の所定の位相になる時点である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
5. 前記周期部材は、回転運動する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
6. 搬送される記録媒体に画像形成部によって画像形成された画像に現れる、前記画像形成部の構成要素であって周期的に動作する所定の周期部材に由来する搬送方向の濃度ムラを補正する濃度ムラ補正方法であって、
   前記記録媒体上に、前記搬送方向に間隔を空けた第１基準マークおよび第２基準マークと、前記搬送方向において前記第１基準マークと前記第２基準マークの間に、前記記録媒体の搬送方向の濃度ムラを測定するための測定用パターンを前記周期部材の２周期分以上にわたって画像形成するステップと、
   前記記録媒体上に画像形成された前記第１基準マークおよび前記第２の基準マーク、前記測定用パターンの濃度を濃度検出部で検出して濃度データを取得するステップと、
   位相検出部の出力に基づいて、前記第１基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第１時点または前記第２基準マークを前記記録媒体上に画像形成した第２時点における前記周期部材の位相と前記第１時点から前記第２時点までに前記周期部材が動作した周期数とを取得し、これらと、前記濃度データの中の前記第１基準マークに対応する位置と前記第２基準マークに対応する位置とから、前記濃度データの中の各位置と前記周期部材の位相との対応関係を求めるステップと、
   前記対応関係に基づいて、前記濃度データの中から前記周期部材の所定の位相から複数周期分に対応する部分を抽出し、これを集約して一周期分の濃度データを求めるステップと、
   前記一周期分の濃度データに基づいて、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するための前記周期部材の一周期分の補正データを作成するステップと
   前記画像形成部に与える画像データを、前記周期部材の位相に合わせて前記一周期分の補正データを繰り返し適用して補正することにより、前記周期部材に由来する前記搬送方向の濃度ムラを補正するステップと
   を有し、
   前記第１基準マークから前記搬送方向の下流側へ所定範囲については、前記測定用パターンを画像形成しないもしくは前記抽出の対象にしない
   ことを特徴とする濃度ムラ補正方法。