JP6089422B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙等の媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

レーザービームプリンタに代表される画像形成装置において、例えば、光源から出射された光ビームを偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、被走査面であるドラム（感光体）に向けて集光するものが知られている。

このような画像形成装置では、主走査方向における光学系の透過特性に応じた光量調整が行われている。例えば、入力画像データと記録媒体上の発色濃度との関係を示す特性データを用いて露光量データに変換し、最終的に入力画像に対してシェーディング補正データを入れ込んだ入力画像データを形成する。

しかしながら、副走査方向については、濃度変動の発生要因が複数あること等により、濃度変動を精度よく検出できていない。その結果、精度の良い濃度変動補正は実現できていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、副走査方向において、精度の良い濃度変動補正を実現可能な画像形成装置を提供することを課題とする。

本画像形成装置は、光源と、感光体であるドラムと、前記光源から出射される光ビームを偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面である前記ドラムに集光して、前記ドラム表面に潜像を形成する光走査装置と、前記ドラムと接して配置され、前記潜像に対応する画像が形成される無端ベルトと、前記ドラムと対向配置され、前記ドラムに形成された潜像を現像する現像ローラと、を備えた画像形成装置であって、前記ドラムの回転に対応した第１の周期の間に、前記ドラムの回転に同期して複数個生成された、第１の発生周期を有する第１の濃度変動検出用パターン、及び前記現像ローラの回転に対応した、前記第１の周期とは異なる第２の周期の間に、前記現像ローラの回転に同期して複数個生成された、前記第１の発生周期とは異なる第２の発生周期を有する第２の濃度変動検出用パターンを、前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルト上に形成するパターン形成手段と、前記第１の濃度変動検出用パターン及び前記第２の濃度変動検出用パターンを検出し、前記無端ベルトの搬送方向における濃度変動の情報を含む濃度信号を出力する濃度センサと、前記濃度変動に含まれる前記第１の周期及び前記第２の周期を検出する周期検出センサと、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、副走査方向において、精度の良い濃度変動補正を実現可能な画像形成装置を提供できる。

比較例に係る画像形成装置を例示する模式図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置を例示する模式図である。 濃度センサを例示する模式図である。 濃度校正に関して説明するための図（その１）である。 濃度校正に関して説明するための図（その２）である。 濃度補正方法に関して説明するための図である。 ドラムの真円度による副走査方向の濃度変動の例について説明するための図である。 第１の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図である。 第１の実施の形態に係る濃度変動補正に関するフローチャートの一例である。 第１の実施の形態に係る濃度変動補正に関連する各種信号を例示する図である。 第１の実施の形態に係る濃度変動補正手段の機能ブロック図である。 図１０に示した各種信号の周波数領域での挙動を例示する図である。 第２の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図である。 第２の実施の形態に係る濃度変動補正に関連する各種信号を例示する図である。 第３の実施の形態に係る濃度変動補正に関連する各種信号を例示する図である。 第４の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図（その１）である。 第４の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図（その２）である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
まず、第１の実施の形態に係る画像形成装置の説明をするに当たり、比較例として従来の画像形成装置の説明を行う。図１は、比較例に係る画像形成装置を例示する模式図である。図１を参照するに、比較例に係る画像形成装置１００は、画像処理ＡＳＩＣ１１と、光源駆動装置１３と、光源１４と、光走査装置１５と、ドラム１６と、中間転写ベルト１７と、濃度センサ１８とを有する。

図１において、画像処理ＡＳＩＣ１１から出力される光量制御信号Ａ（主シェーディングデータ）は、ドラム１６の主走査方向（回転軸方向）の光量制御信号である。光量制御信号Ａは、光源駆動装置１３に入力され、光源駆動装置１３は光量制御信号Ａに基づいた光量で光源１４を駆動し、光源１４の発光レベル制御を行う（光源１４の露光パワーを制御する）。光源１４としては、例えば、半導体レーザ等を用いることができる。半導体レーザとしては、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER；垂直共振器面発光レーザ）等を用いることができる。

光源１４から出射される光ビームは、光走査装置１５により感光体であるドラム１６に集光され、ドラム１６の表面に潜像が形成される。光走査装置１５は、例えば、光源１４から出射される光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向走査手段（図示せず）や、偏向走査された光ビームを被走査面であるドラム１６に集光する走査結像手段（図示せず）等を有する。

その後、現像や転写の過程を経て、中間転写ベルト１７に光源１４の発光量や発光時間に基づいた量のトナーが付着し、所定の画像が形成される。なお、中間転写ベルト１７は、ドラム１６と接して配置され、潜像に対応する画像が形成される無端ベルトである。

濃度センサ１８は、中間転写ベルト１７上に形成されたトナーパターンの濃度を読み取り、トナーの付着量を電圧に変換した出力信号である濃度信号Ｖを画像処理ＡＳＩＣ１１に出力する。濃度センサ１８は、例えば、ＬＥＤで発光した光を中間転写ベルト１７へ照射し、中間転写ベルト１７上のトナー濃度に応じて得られる正反射光や拡散反射光を受光素子で検出する構成等とすることができる。

図２は、第１の実施の形態に係る画像形成装置を例示する模式図である。図２を参照するに、画像形成装置１０は、シェーディングデータ変換部１２と、ホームポジションセンサ１９（以降、ＨＰセンサ１９と称する場合がある）とが追加された点が、画像形成装置１００（図１参照）と相違する。画像形成装置１０は、画像形成装置１００のように主走査方向のみのシェーディングを補正するだけでなく、主走査方向のシェーディングを補正すると共に、副走査方向のシェーディングも補正することができる。

画像形成装置１０において、画像処理ＡＳＩＣ１１から出力される光量制御信号Ａ（主シェーディングデータ）、濃度センサ１８から出力される濃度信号Ｖ、及びＨＰセンサ１９から出力されるホームポジション信号Ｗ（以降、ＨＰ信号Ｗと称する場合がある）は、各々シェーディングデータ変換部１２に入力される。なお、ＨＰセンサ１９は、ドラム１６の回転周期を検出する周期検出センサである。

シェーディングデータ変換部１２は、副走査方向のシェーディングを補正する副シェーディングデータを、ＨＰ信号Ｗに同期した信号として生成する機能等を有する。又、生成した副シェーディングデータを光量制御信号Ａ（主シェーディングデータ）に掛け合わせて、光量制御信号Ｂ（主シェーディングデータ＋副シェーディングデータ）を生成する機能等を有する。

シェーディングデータ変換部１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、シェーディングデータ変換部１２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、シェーディングデータ変換部１２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、シェーディングデータ変換部１２は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

光量制御信号Ｂは、光源駆動装置１３に入力され、光源駆動装置１３は光量制御信号Ｂに基づいた光量で、光源１４の発光レベル制御を行う。これにより、主走査方向及び副走査方向の各々の濃度変動を光源１４の光量制御により低減できる。但し、生成した副シェーディングデータを光量制御信号Ａ（主シェーディングデータ）と合成せず、副シェーディングデータのみに基づいて光源１４を制御し、副走査方向のみのシェーディングを補正することも可能である。なお、主走査方向は中間転写ベルト１７の搬送方向に対して垂直方向であり、副走査方向は中間転写ベルト１７の搬送方向である。

以降、画像形成装置１０の主要な構成要素について、より詳細に説明する。図３は、濃度センサを例示する模式図である。図３（ａ）は中間転写ベルト１７上にトナーが付着していない場合を示し、図３（ｂ）は中間転写ベルト１７上にトナーが付着している場合を示している。

図３を参照するに、濃度センサ１８は、発光素子１８１と、正反射光受光素子１８２と、拡散反射光受光素子１８３とを有する。発光素子１８１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、正反射光受光素子１８２及び拡散反射光受光素子１８３は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。

図３（ａ）に示すように中間転写ベルト１７上にトナーが付着していない場合には、発光素子１８１から照射された光の中間転写ベルト１７からの正反射光が大きくなり、正反射光受光素子１８２に多くの光が入射される。一方、中間転写ベルト１７上での拡散反射光は小さいため、拡散反射光受光素子１８３にはほとんど光が入射されない。

図３（ｂ）に示すように中間転写ベルト１７上にトナー５０が付着している場合には、正反射光は小さくなり、正反射光受光素子１８２の出力信号は小さくなる。一方、拡散反射光は大きくなり、拡散反射光受光素子１８３の出力信号は大きくなる。

このように、トナー５０が付着していない場合と、付着している場合とで、正反射光受光素子１８２及び拡散反射光受光素子１８３の各々の検出信号レベルが相違する。これにより、中間転写ベルト１７上のトナー５０の濃度を検出することが可能となる。但し、正反射光受光素子１８２及び拡散反射光受光素子１８３の各々の検出信号レベルが実際の画像濃度とどのように対応しているかについては、上記構成だけでは判別できないため、以下のような方法で判別する。

図４及び図５は、濃度校正に関して説明するための図である。図４に示すように、パターンを形成する光量を順に増やし、濃度が異なる１０個の矩形状のパターンを有する濃度校正用パターン２０を副走査方向に描き、副走査ライン上で濃度センサ１８が濃度校正用パターン２０を構成する各パターンに対応する濃度信号Ｖ（Ｖ_１〜Ｖ_１０を含む）を検出する場合を考える。

このとき、濃度を変えるために増加した光量と濃度校正用パターン２０を構成する各パターンとの間には、略線形の関係がある。又、濃度信号Ｖ（Ｖ_１〜Ｖ_１０を含む）と濃度校正用パターン２０を構成する各パターンの濃度との間にも略線形の関係があるので、図５に示すように、光量と濃度信号Ｖ（Ｖ_１〜Ｖ_１０を含む）との間の略線形の関係性データを取得することができる。又、実際に印字して画像濃度を測色計やスキャナ等で測定し、濃度信号Ｖ（Ｖ_１〜Ｖ_１０を含む）との対応をとることにより、実際の画像濃度と濃度信号Ｖ（Ｖ_１〜Ｖ_１０を含む）との相関をとることができる。

図６は、濃度補正方法に関して説明するための図である。例えば、ある濃度パターンをドラム１６の周期Ｔ_１の時間幅内に複数形成している場合を考える。

このとき、ドラム１６の周期Ｔ_１は必ずしも印字サイズと同等ではなく、又、ドラム１６に対して印字開始位置は一定ではない。但し、ドラム１６の周期Ｔ_１の濃度変動が生じることはわかっているため、ドラム１６にＨＰセンサ１９を設けて、ＨＰ信号Ｗをトリガとすることにより、ドラム１６の周期Ｔ_１を特定することができる。

ＨＰセンサ１９によりドラム１６の周期Ｔ_１及び位相を特定することにより、濃度センサ１８からドラム１６の周期Ｔ_１と同一周期の正弦波に近い濃度信号Ｖａが得られる。濃度信号Ｖａの濃度変動に基づいて、補正信号Ｙとして、濃度変動Ｖａと逆位相でありドラム１６の周期Ｔ_１と同一周期である正弦波信号を生成できる。正弦波信号の振幅が補正量となる。

濃度変動Ｖａと逆位相の補正信号Ｙを光源駆動装置１３に入力して光源１４の光量を制御することにより濃度変動検出用パターンを形成すると、形成された濃度変動検出用パターンの副走査方向の濃度変動を低減することが可能となる。つまり、補正信号Ｙを用いて形成された濃度変動検出用パターンを濃度センサ１８で検出すると、濃度信号Ｖｂのような、濃度信号Ｖａよりも振幅の小さな信号が得られる。濃度信号Ｖｂでは、濃度信号Ｖａよりもドラム１６の周期Ｔ_１の濃度変動成分が低減されている。

なお、図２では図示されていないが、図７に示すように、実際には、ドラム１６と対向する位置に回転体である現像ローラ２２が存在する。現像ローラ２２は、ドラム１６に形成された潜像を現像する機能を有する。

そして、ＨＰセンサ１９は、ドラム１６のホームポジションを検出するＨＰセンサ１９ａと、現像ローラ２２のホームポジションを検出するＨＰセンサ１９ｂとを有する。ＨＰセンサ１９ａはドラム１６の回転に対応した周期Ｔ_１の濃度変動を検出する第１の周期検出センサであり、ＨＰセンサ１９ｂはドラム１６の回転周期とは異なる現像ローラ２２の回転に対応した周期Ｔ_２の濃度変動を検出する第２の周期検出センサである。ＨＰセンサ１９ａは、シェーディングデータ変換部１２にＨＰ信号Ｗ_１を出力し、ＨＰセンサ１９ｂは、シェーディングデータ変換部１２にＨＰ信号Ｗ_２を出力する。なお、周期Ｔ_１は本発明に係る第１の周期の代表的な一例であり、周期Ｔ_２は本発明に係る第２の周期の代表的な一例である。

図７を参照して、ドラム１６の真円度による副走査方向の濃度変動の例について説明する。ドラム１６と現像ローラ２２の間隔によって、画像濃度が変わる。図７（ａ）のように、ドラム１６が真円の場合には、図７（ｃ）の破線（ａ）のように、画像濃度はある一定値に安定する。一方、図７（ｂ）のように、ドラム１６の真円性が低い場合には、ドラム１６の実線及び破線で示すように、回転位置によりギャップ変動が発生するため、ドラム１６の回転に伴い画像濃度も変動する。

図７（ｂ）では、ドラム１６には真円の場合と比べて径が大きい部分と小さい部分の２つの変動部があるため、図７（ｃ）の実線（ｂ）のように、ドラム１６の１周期分（Ｔ_１）の画像濃度は２つの変局点をもつ正弦波に近い濃度変動として現れる。よって、ドラム１６の１周期分のＨＰセンサ１９ａの出力信号間に、図７（ｃ）の黒丸で示すように少なくとも５箇所程度の濃度変動検出用パターンを生成して、濃度変動を検出することが望ましい。

図８は、第１の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図である。図８を参照するに、中間転写ベルト１７上には、濃度変動検出のため濃度変動検出用パターン２３及び２４が、中間転写ベルト１７の搬送方向（ドラム１６の回転方向）に対して垂直方向（主走査方向）の異なる位置に形成されている。なお、図８に示す濃度変動検出用パターン２３及び２４は、各々本発明に係る第１の濃度変動検出用パターン及び第２の濃度変動検出用パターンの代表的な一例である。

濃度変動検出用パターン２３は、ドラム１６の回転に伴い検出されるＨＰ信号Ｗ_１に同期して形成されたパターンであり、第１の発生周期を有する。図８の例では、第１の発生周期をＨＰ信号Ｗ_１の周期Ｔ_１内に６パターンとしているが、これに限定されることはない。

又、濃度変動検出用パターン２４は、現像ローラ２２の回転に伴い検出されるＨＰ信号Ｗ_２に同期して形成されたパターンであり、第１の発生周期とは異なる第２の発生周期を有する。図８の例では、第２の発生周期をＨＰ信号Ｗ_２の周期Ｔ_２内に５パターンとしているが、これに限定されることはない。なお、濃度変動検出用パターン２４のパターン間隔は、周期Ｔ_２の複数周期分にわたり一定間隔とすることができる。

濃度変動検出用パターン２３は、周期Ｔ_１（ｔｂ０からｔｂ１まで）のＨＰ信号Ｗ_１の立ち上がりに対して例えばΔｔ１だけ遅延した時間から生成し、濃度変動検出用パターン２４は、周期Ｔ_２のＨＰ信号Ｗ_２の立ち上がりに対して例えばΔｔ２だけ遅延した時間から生成することができる。

ここで、図９〜図１１を参照しながら、図８に示す濃度変動検出用パターン２３及び２４を用いた濃度変動補正について説明する。図９は、第１の実施の形態に係る濃度変動補正に関するフローチャートの一例である。図１０は、第１の実施の形態に係る濃度変動補正に関連する各種信号を例示する図である。図１１は、第１の実施の形態に係る濃度変動補正手段３０の機能ブロック図である。

なお、図１１に示す濃度変動補正手段３０の校正手段３０ａ、第１のパターン形成手段３０ｂ、第２のパターン形成手段３０ｃ、第１の補正信号生成手段３０ｄ、及び第２の補正信号生成手段３０ｅは、シェーディングデータ変換部１２、光源駆動装置１３、光源１４、光走査装置１５等により実現できる。

図９〜図１１を参照するに、まず、ステップＳ１０１では、校正手段３０ａは、例えば図４に示すような濃度が異なる１０個の矩形状のパターンを有する濃度校正用パターン２０を、中間転写ベルト１７上の濃度センサ１８ａ及び１８ｂに対応する位置（副走査方向に）に２列形成する。次に、ステップＳ１０２では、濃度センサ１８ａ及び１８ｂは、各列の濃度校正用パターン２０から各々濃度信号を検出する。

次に、ステップＳ１０３では、校正手段３０ａは、例えば図５に示すような各列の濃度校正用パターン２０と各濃度信号との相関データを取得する。これにより、各列の濃度校正用パターン２０と濃度センサ１８ａ及び１８ｂから得られる濃度信号との間の相関が取れる。つまり、中間転写ベルト１７上に形成される像の濃度と濃度信号の振幅との対応がわかり、濃度信号に対する濃度の大きさが判別可能となる。

次に、ステップＳ１０４では、第１のパターン形成手段３０ｂは、例えば図８に示すような濃度変動検出用パターン２３（第１の濃度変動検出用パターン）を、中間転写ベルト１７の搬送方向に沿って中間転写ベルト１７上の濃度センサ１８ａに対応する位置に形成する。次に、ステップＳ１０５では、濃度センサ１８ａは、濃度変動検出用パターン２３を検出し、例えば図１０に示すような第１の濃度信号Ｘ_１１を出力する。第１の濃度信号Ｘ_１１は、中間転写ベルト１７の搬送方向における濃度変動の情報を含む信号である。

次に、ステップＳ１０６では、第１の補正信号生成手段３０ｄは、第１の濃度信号Ｘ_１１に基づいて、例えば図１０に示すような、濃度変動とは逆位相の正弦波信号である第１の補正信号Ｙ_１１（周期Ｔ_１、周波数ｆ_１の信号）を生成する。次に、ステップＳ１０７では、第１の補正信号生成手段３０ｄは、ステップＳ１０６で生成した第１の補正信号Ｙ_１１の値を、例えば、Ａ／Ｄ変換してメモリ（図示せず）等に保持する。

次に、ステップＳ１０８では、第２のパターン形成手段３０ｃは、第１の補正信号Ｙ_１１を光源駆動装置１３に入力して光源１４の光量を制御することにより濃度変動検出用パターン２４（第２の濃度変動検出用パターン）を形成する。次に、ステップＳ１０９では、濃度センサ１８ｂは、濃度変動検出用パターン２４を検出し、例えば図１０に示すような第２の濃度信号Ｘ_１２を出力する。第２の濃度信号Ｘ_１２は、中間転写ベルト１７の搬送方向における濃度変動の情報を含む信号である。

次に、ステップＳ１１０では、第２の補正信号生成手段３０ｅは、第２の濃度信号Ｘ_１２に基づいて、例えば図１０に示すような、濃度変動とは逆位相の正弦波信号である第２の補正信号Ｙ_１２（周期Ｔ_２、周波数ｆ_２の信号）を生成する。次に、ステップＳ１１１では、第２の補正信号生成手段３０ｅは、ステップＳ１１０で生成した第２の補正信号Ｙ_１２の値を、例えば、Ａ／Ｄ変換してメモリ（図示せず）等に保持する。

その後、メモリ（図示せず）等に保持されている第２の補正信号Ｙ_１２を光源駆動装置１３に入力して光源１４の光量信号を制御することにより、周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された濃度変動検出用パターンを形成できる。第２の補正信号Ｙ_１２で補正した濃度変動検出用パターンを濃度センサで検出すると、例えば図１０に示すような、第１の濃度信号Ｘ_１１や第２の濃度信号Ｘ_１２よりも周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された第３の濃度信号Ｘ_１３が得られる。つまり、図９の方法で濃度変動補正を行うことにより、中間転写ベルト１７上に周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された高画質の像が得られる。

なお、上記では副シェーディングデータ（第２の補正信号Ｙ_１２）のみで濃度補正する例を示したが、実際には、前述のように、副シェーディングデータ（第２の補正信号Ｙ_１２）を光量制御信号Ａ（主シェーディングデータ）に掛け合わせて、光量制御信号Ｂ（主シェーディングデータ＋副シェーディングデータ）を生成する。そして、光量制御信号Ｂを光源駆動装置１３に入力して光源１４の光量信号を制御することにより、主走査方向及び副走査方向の各々の濃度変動を光源１４の光量制御により低減できる。

図１２は、図１０に示した各種信号の周波数領域での挙動を例示する図である。図１２において、横軸は周波数、縦軸は信号レベルを示している。図１２（ａ）は図１０に示した第１の濃度信号Ｘ_１１の周波数分布を示している。図１２（ａ）に示すように、第１の濃度信号Ｘ_１１には、ドラム１６の回転周期である周期Ｔ_１に相当する周波数ｆ_１と、現像ローラ周期２２の回転周期である周期Ｔ_２に相当する周波数ｆ_２とを中心とした周波数分布がみられる。

図１２（ｂ）は図１０に示した第１の補正信号Ｙ_１１及び第２の補正信号Ｙ_１２の各々の周波数分布を示している。第１の補正信号Ｙ_１１及び第２の補正信号Ｙ_１２は、各々正弦波信号として生成されたものであるから、図１２（ｂ）に示すように、各々周期Ｔ_１に相当する周波数ｆ_１と、周期Ｔ_２に相当する周波数ｆ_２のみの周波数分布を示している。

図１２（ｃ）は図１０に示した第２の濃度信号Ｘ_１２の周波数分布を示している。図１２（ｃ）に示すように、第２の濃度信号Ｘ_１２では、第１の濃度信号Ｘ_１１が第１の補正信号Ｙ_１１で既に補正されているため、図１２（ａ）と比べて周波数ｆ_１を中心とした周波数成分が減少し、周波数ｆ_２を中心とした周波数成分のみが顕著に現れている。

図１２（ｄ）は図１０に示した第３の濃度信号Ｘ_１３の周波数分布を示している。図１２（ｄ）に示すように、第３の濃度信号Ｘ_１３では、第２の濃度信号Ｘ_１２が第２の補正信号Ｙ_１２で既に補正されているため、図１２（ｃ）と比べて周波数ｆ_２を中心とした周波数成分が減少している。つまり、図１２（ａ）と比べて周波数ｆ_１及び周波数ｆ_２を中心とした周波数成分が減少している。

このように、ドラム１６の回転周期である周期Ｔ_１に相当する周波数ｆ_１と、現像ローラ周期２２の回転周期である周期Ｔ_２に相当する周波数ｆ_２の両方の周波数成分をダイナミックに補正することにより、周期的に発生する濃度変動を低減できる。つまり、ドラム１６と現像ローラ２２との物理的な位置の変動が原因で発生する濃度変動について、高精度な濃度変動補正用の濃度信号を取得可能となり、簡易な構成で濃度変動を低減可能な画像形成装置を実現できる。

又、２つの信号を検出する濃度変動検出用パターンを同時に生成しているため、例えば、異なるホームポジション信号に対応する２種類の周期信号を検出するための濃度変動検出用パターンを別途のタイミングで生成する場合と比較して１回の濃度検出時間が短くなり、待ち時間等を短縮できる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、濃度変動検出用パターン２３及び２４を１つの濃度センサで検出する例を示す。

図１３は、第２の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図である。図１４は、第２の実施の形態に係る濃度変動補正に関連する各種信号を例示する図である。図１３を参照するに、中間転写ベルト１７上には、濃度変動検出のための濃度変動検出用パターン２３及び２４が、中間転写ベルト１７の搬送方向に対して同一直線上に、各々の一部が互いに重なり合うように形成されている。第２の実施の形態では、１つの濃度センサ１８のみで、濃度変動検出用パターン２３及び２４を検出する。

第２の実施の形態に係る濃度変動補正において、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０７については第１の実施の形態に係る濃度変動補正と全く同様である。ステップＳ１０８では、中間転写ベルト１７の搬送方向に対して同一直線上に、濃度変動検出用パターン２３の一部と重なり合うように濃度変動検出用パターン２４を形成する点が第１の実施の形態と異なる。

ステップＳ１０９では、第１の実施の形態と異なり、１つの濃度センサ１８が各々の一部が互いに重なり合うように形成された濃度変動検出用パターン２３及び２４を同時に検出し、例えば図１４に示すような濃度信号Ｘ_２１を出力する。濃度信号Ｘ_２１は、中間転写ベルト１７の搬送方向における濃度変動の情報を含む信号である。

ここで、ＨＰ信号Ｗ_１の周期Ｔ_１＞ＨＰ信号Ｗ_２の周期Ｔ_２の場合（ＨＰ信号Ｗ_１の周波数ｆ_１＜ＨＰ信号Ｗ_２の周波数ｆ_２の場合）、濃度信号Ｘ_２１からわかるように、周期Ｔ_２の濃度変動が判別し難い。

そこで、第１の補正信号生成手段３０ｄが、濃度信号Ｘ_２１の丸で示すデータ（濃度変動検出用パターン２３に対応するデータ）をＦＦＴ（高速フーリエ変換）するなどして、補正信号Ｙ_２１（周波数ｆ_１）を生成する。そして、濃度信号Ｘ_２１に対して補正信号Ｙ_２１を掛け合わせることで、周期Ｔ_１の濃度変動を低減した第２の濃度信号Ｘ_２２を取得する。取得した第２の濃度信号Ｘ_２２では、周期Ｔ_１の濃度変動成分が減少しているため、周期Ｔ_２の濃度変動の傾向が現れる。

次に、ステップＳ１１０では、第２の補正信号生成手段３０ｅは、第２の濃度信号Ｘ_２２に基づいて、例えば図１４に示すような、濃度変動とは逆位相の正弦波信号である第２の補正信号Ｙ_２２（周期Ｔ_２、周波数ｆ_２の信号）を生成する。次に、ステップＳ１１１では、第２の補正信号生成手段３０ｅは、ステップＳ１１０で生成した第２の補正信号Ｙ_２２の値を、例えば、Ａ／Ｄ変換してメモリ（図示せず）等に保持する。

その後、メモリ（図示せず）等に保持されている第２の補正信号Ｙ_２２を光源駆動装置１３に入力して光源１４の光量信号を制御することにより、周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された濃度変動検出用パターンを形成できる。第２の補正信号Ｙ_２２で補正した濃度変動検出用パターンを濃度センサで検出すると、例えば図１４に示すような、周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された第３の濃度信号Ｘ_２３が得られる。つまり、図９の方法で濃度変動補正を行うことにより、中間転写ベルト１７上に周期Ｔ_１と周期Ｔ_２の濃度変動が低減された高画質の像が得られる。

このように、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、各々の一部が互いに重なり合うように形成された濃度変動検出用パターン２３及び２４を１つの濃度センサ１８が検出するため、画像形成装置における濃度センサの部品点数を削減でき、低コスト化に寄与できる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、濃度変動検出用パターン２４のみを形成し、１つの濃度センサで検出する例を示す。

第３の実施の形態に係る濃度変動補正において、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０３については第１の実施の形態に係る濃度変動補正と全く同様である。ステップＳ１０４では、第２のパターン形成手段３０ｃは、例えば図８に示すような濃度変動検出用パターン２４（第２の濃度変動検出用パターン）を、中間転写ベルト１７の搬送方向に沿って中間転写ベルト１７上の濃度センサ１８に対応する位置に形成する。

次に、ステップＳ１０５では、濃度センサ１８は、濃度変動検出用パターン２４を検出し、例えば図１５に示すようなＨＰ信号Ｗ_２の周期Ｔ_２に同期した濃度信号Ｘ_３１を出力する。濃度信号Ｘ_３１は、中間転写ベルト１７の搬送方向における周期Ｔ_１及びＴ_２の濃度変動の情報を含む信号である。ここで、第１の補正信号生成手段３０ｄは、濃度信号Ｘ_３１中の数点を所定のタイミングでサンプリングし（図１５の濃度信号Ｘ_３１の矢印部分）、サンプリングした信号からＨＰ信号Ｗ_１に対応する第１の濃度信号Ｘ_３２を生成する。

次に、ステップＳ１０６では、第１の補正信号生成手段３０ｄは、第１の濃度信号Ｘ_３２に基づいて、例えば図１５に示すような、濃度変動とは逆位相の正弦波信号である第１の補正信号Ｙ_３１（周期Ｔ_１、周波数ｆ_１の信号）を生成する。次に、ステップＳ１０７では、第１の補正信号生成手段３０ｄは、ステップＳ１０６で生成した第１の補正信号Ｙ_３１の値を、例えば、Ａ／Ｄ変換してメモリ（図示せず）等に保持する。次に、第１の実施の形態のステップＳ１０８〜Ｓ１１１と同様の処理を実行する。これにより、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

但し、ＨＰ信号Ｗ_１に対してＨＰ信号Ｗ_２は非同期信号であるため、ＨＰ信号Ｗ_２のタイミングで書き始めた濃度変動検出用パターン２４はＨＰ信号Ｗ_１に対して例えばΔｔｄ１の遅延時間が発生する。そこでＨＰ信号Ｗ_１とＨＰ信号Ｗ_２の遅延時間Δｔ１２を検出することにより、濃度変動検出用パターン２４のＨＰ信号Ｗ_１に対する書き始めタイミングを算出することができる。そのため、濃度変動信号の位相差を検出でき、高精度にＨＰ信号Ｗ_１の周期Ｔ_１の濃度変動を算出することが可能となる。

このように、短い方の周期Ｔ_２に対応する濃度変動検出用パターン２４のみを２回形成する方法を用いても、周期Ｔ_１及びＴ_２の濃度変動を低減できる。

又、１つの濃度変動検出用パターンで複数の濃度検出を行い、複数種類の濃度変動検出用パターンを持たなくてよいため、画像形成装置における回路のサイズダウンやコストダウンを実現できる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、濃度変動検出用パターン２３及び２４の組を、複数組形成する例を示す。

図１６は、第４の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図（その１）である。図１６を参照するに、中間転写ベルト１７上には、図８に示す濃度変動検出用パターン２３及び２４の組が、中間転写ベルト１７の搬送方向に対して垂直方向（主走査方向）の異なる位置に複数組形成されている。又、各濃度変動検出用パターンに対応する位置に、濃度センサ１８ａ〜１８ｆが配置されている。

このように、濃度変動検出用パターン２３及び２４の組を中間転写ベルト１７の搬送方向に対して垂直方向（主走査方向）の異なる位置に複数組形成して、各々に対応する濃度センサで濃度信号を取得することにより、ドラム１６や現像ローラ２２の１周における面内での濃度変動情報が得られる。その結果、中間転写ベルト１７上の主走査方向の複数位置で得られた濃度変動検出信号の平均値をとること等により、面内での平均的な濃度変動情報を取得でき、更に高精度な濃度変動検出及び濃度変動補正を実現できる。

図１７は、第４の実施の形態に係る濃度変動検出用パターンを例示する図（その２）である。図１７に示すように、図１３に示す濃度変動検出用パターン２３及び２４の組を中間転写ベルト１７の搬送方向に対して垂直方向（主走査方向）の異なる位置に複数組形成し、各濃度変動検出用パターンに対応する位置に、濃度センサ１８ａ〜１８ｃを配置してもよい。このようにしても、図１６の場合と同様の効果が得られる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、複数の現像ローラを有する画像形成装置の場合には、ドラムに対応するＨＰセンサと、複数の現像ローラの各々に対応する複数のＨＰセンサを用いて濃度補正を行うことができる。つまり、ｎ個のＨＰセンサを用いてｎ個の周期の濃度変動を補正できる。

又、濃度変動を補正する方式として、光源の光量を変化させる方法に代えて、現像ローラの現像バイアスを変化させる方法等を用いてもよい。

１０ 画像形成装置
１１ 画像処理ＡＳＩＣ
１２ シェーディングデータ変換部
１３ 光源駆動装置
１４ 光源
１５ 光走査装置
１６ ドラム
１７ 中間転写ベルト
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ 濃度センサ
１９、１９ａ、１９ｂ ホームポジションセンサ（ＨＰセンサ）
２０ 濃度校正用パターン
２２ 現像ローラ
２３、２４ 濃度変動検出用パターン
３０ 濃度変動補正手段
３０ａ 校正手段
３０ｂ 第１のパターン形成手段
３０ｃ 第２のパターン形成手段
３０ｄ 第１の補正信号生成手段
３０ｅ 第２の補正信号生成手段
５０ トナー
１８１ 発光素子
１８２ 正反射光受光素子
１８３ 拡散反射光受光素子
Ａ 光量制御信号
Ｗ、Ｗ_１、Ｗ_２ ホームポジション信号（ＨＰ信号）
Ｖ、Ｖ_１〜Ｖ_１０、Ｖａ、Ｖｂ、Ｘ_２１、Ｘ_３１ 濃度信号
Ｙ、 補正信号
Ｔ_１、Ｔ_２ 周期
Ｘ_１１、Ｘ_３２ 第１の濃度信号
Ｘ_１２、Ｘ_２２ 第２の濃度信号
Ｘ_１３、Ｘ_２３ 第３の濃度信号
Ｙ_１１、Ｙ_３１ 第１の補正信号
Ｙ_１２、Ｙ_２２ 第２の補正信号

特開２００３−１２７４５４号公報

Claims (9)

1. 光源と、
   感光体であるドラムと、
   前記光源から出射される光ビームを偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面である前記ドラムに集光して、前記ドラム表面に潜像を形成する光走査装置と、
   前記ドラムと接して配置され、前記潜像に対応する画像が形成される無端ベルトと、
   前記ドラムと対向配置され、前記ドラムに形成された潜像を現像する現像ローラと、を備えた画像形成装置であって、
   前記ドラムの回転に対応した第１の周期の間に、前記ドラムの回転に同期して複数個生成された、第１の発生周期を有する第１の濃度変動検出用パターン、及び前記現像ローラの回転に対応した、前記第１の周期とは異なる第２の周期の間に、前記現像ローラの回転に同期して複数個生成された、前記第１の発生周期とは異なる第２の発生周期を有する第２の濃度変動検出用パターンを、前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルト上に形成するパターン形成手段と、
   前記第１の濃度変動検出用パターン及び前記第２の濃度変動検出用パターンを検出し、前記無端ベルトの搬送方向における濃度変動の情報を含む濃度信号を出力する濃度センサと、
   前記濃度変動に含まれる前記第１の周期及び前記第２の周期を検出する周期検出センサと、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記周期検出センサは、前記第１の周期の濃度変動を検出する第１の周期検出センサと、前記ドラムの回転周期とは異なる前記現像ローラの回転に対応した前記第２の周期の濃度変動を検出する第２の周期検出センサと、を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記濃度信号に基づいて、前記第１の周期の第１の補正信号を生成する第１の補正信号生成手段と、
   前記濃度信号に基づいて、前記第２の周期の第２の補正信号を生成する第２の補正信号生成手段と、を有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記パターン形成手段は、前記無端ベルトの搬送方向に対して同一直線上に、各々の一部が互いに重なり合うように前記第１の濃度変動検出用パターン及び前記第２の濃度変動検出用パターンを形成することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第１の補正信号生成手段は、前記第１の濃度変動検出用パターン及び前記第２の濃度変動検出用パターンの何れの濃度変動情報をも含む濃度信号に基づいて、ＦＦＴにより前記第１の補正信号を生成することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記第１の周期は前記第２の周期よりも長く、
   前記第２の濃度変動検出用パターンの濃度変動情報を含む濃度信号を、前記第１の発生周期でサンプリングして前記第１の濃度変動検出用パターンに対応する濃度信号を生成することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 前記濃度センサは、第１の濃度センサと、第２の濃度センサと、を含み、
   前記パターン形成手段は、前記無端ベルトの搬送方向に対して垂直方向の異なる位置に、各々前記第１の濃度変動検出用パターン及び前記第２の濃度変動検出用パターンを形成し、
   前記第１の濃度センサは、前記第１の濃度変動検出用パターンを検出して前記無端ベルトの搬送方向における濃度変動の情報を含む第１の濃度信号を出力し、
   前記第２の濃度センサは、前記第２の濃度変動検出用パターンを検出して前記無端ベルトの搬送方向における濃度変動の情報を含む第２の濃度信号を出力することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
8. 前記パターン形成手段は、前記第１の濃度変動検出用パターンを形成する第１のパターン形成手段と、前記第２の濃度変動検出用パターンを形成する第２のパターン形成手段と、を含み、
   前記第１の周期は前記第２の周期よりも長く、
   前記第２のパターン形成手段は、前記第１の補正信号を用いて前記第１の濃度信号が補正された状態で前記第２の濃度変動検出用パターンを形成し、
   前記第２の濃度センサは、前記第１の濃度信号が補正された状態で形成された前記第２の濃度変動検出用パターンを検出して前記第２の濃度信号を出力し、
   前記第２の補正信号生成手段は、前記第１の濃度信号が補正された状態で形成された前記第２の濃度変動検出用パターンに基づいた前記第２の濃度信号から、前記第２の補正信号を生成することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記第２の濃度変動検出用パターンのパターン間隔は、前記第２の周期の複数周期分にわたり一定間隔であることを特徴とする請求項２乃至８の何れか一項記載の画像形成装置。

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