JP7047532B2 - 画像形成装置、プログラム、画像濃度補正方法、及びトナー画像濃度調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、プログラム、画像濃度補正方法、及びトナー画像濃度調整方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、像担持体や現像剤担持体の外形歪みや偏心などによって生じる像担持体と現像剤担持体との間の現像ギャップ変動に起因して、画像形成時に副走査方向（記録媒体の搬送方向）で画像濃度の周期変動（画像濃度ムラ）が生じる場合がある。この問題に対して像担持体の帯電強度と現像剤担持体の現像バイアスに加えて、潜像書込み装置による潜像書込み強度を画像の濃度変動に合わせて周期変動させることで、画像濃度ムラを補正する技術が知られている。

このような技術では、画像濃度ムラの周期的成分を算出するために、トナー画像濃度の変動データが取得される。具体的には、濃度変動検知用トナー画像を転写ベルト上に形成し、形成された濃度変動検知用トナー画像を光学センサーで所定の時間間隔で検出することで、トナー画像濃度の変動データが取得される。トナー画像濃度の変動データに基づき、像担持体や現像剤担持体に起因した画像濃度ムラが補正される。

しかし画像濃度ムラの周期成分を算出するために使用する検出データには種々のノイズが重畳されている。ノイズを含む検出データを演算に使用して画像濃度ムラ補正効果が低下することを抑制するために、複数の検出データ点の中間値を使用して画像濃度ムラの補正パラメータを算出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら特許文献１の技術では、検出データのノイズによる変動レベルが大きいと、中間値を使用したとしても、中間値の検出データにノイズが多く含まれてしまい、画像濃度ムラの補正精度が低下する場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、画像濃度ムラの補正精度を確保することを課題とする。

開示の技術の一態様に係る画像形成装置は、第１の周期で回転する像担持体と、第２の周期で回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上のトナーを前記像担持体に転移させて前記像担持体上に形成された潜像をトナー画像として可視化する現像手段と、を有し、画像形成時に発生する画像濃度ムラを補正する画像形成装置であって、前記画像濃度ムラを補正する制御部を有し、前記制御部は、濃度変動検知用トナー画像を形成する検知用トナー画像形成手段と、前記濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度の検出データを、所定の時間間隔で取得する検出データ取得手段と、前記検出データに基づいて、前記時間間隔で、前記トナー画像濃度の疑似データを生成する疑似データ生成手段と、前記時間間隔毎での前記検出データと前記疑似データとの差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記検出データを置換する置換手段と、置換された前記検出データに基づき、前記画像濃度ムラを補正する補正手段と、を有し、前記疑似データ生成手段は、前記検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行することにより算出される振幅データ及び位相データを用いて複数周分の前記疑似データを生成し、前記置換手段は、前記疑似データ生成手段により生成された前記複数周分の前記疑似データを用いて複数周分の前記検出データを置換し、前記補正手段は、前記置換手段により置換された複数周分の前記検出データの時間変化に対して周波数解析を行うことにより算出される振幅データ及び位相データを用いて、周期的な前記画像濃度ムラを補正することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

第１の実施形態の画像形成装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態の画像形成部の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態の感光体及び帯電装置の一例を示す図である。 第１の実施形態の感光体の一例を示す図である。 第１の実施形態の感光体回転センサーの出力電圧の時間変化の一例を示す図である。 第１の実施形態の現像装置の一例を説明する図である。 第１の実施形態の制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 現像ギャップ変動を説明する図である。 トナー画像濃度算出時の誤差を説明する図である。 第１の実施形態の制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。 第１の実施形態の制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の検出データの置換結果の一例を示す図である。 第２の実施形態のトナー画像濃度調整時のサンプリングデータの一例を示す図である。 第２の実施形態の制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。 第２の実施形態の制御部による処理の一例を示すフローチャートである。

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。

尚、実施形態の用語として、用紙等の記録媒体上の画像の濃度を「画像濃度」と称し、用紙以外の中間転写ベルト上等での画像の濃度を「トナー画像濃度」と称する。但し、「トナー画像濃度」は、単位面積あたりのトナー付着量を意味するものとする。

また「トナー画像濃度」のムラを「濃度変動」、「画像濃度」のムラを「画像濃度ムラ」と称する。

[第１の実施形態]
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を示す図である。

画像形成装置１は、画像形成部１００と、供給装置２００と、スキャナー３００と、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ；Auto Document Feeder）とを有する。

画像形成部１００は、用紙等の記録シートに画像を形成する。給紙装置２００は、画像形成部１００に対して記録シートを供給する。スキャナー３００は原稿台に載置された原稿の画像を読み取る。原稿自動搬送装置４００は、スキャナー３００の上部に取り付けられ、スキャナー３００に対して記録シートを自動的に連続して搬送する。

また画像形成装置１は、記録シートを手差しでセットするための手差しトレイ６と、画像形成済みの記録シートをスタックするためのスタックトレイ７等を有する。図１では、スタックトレイ７には、記録シート５がスタックされている。

図２は、本実施形態の画像形成部の構成の一例を示す図である。

画像形成部１００は、転写体たる無端状の中間転写ベルト１０を具備する転写ユニットを有する。転写ユニットの中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４～１６に張架される。支持ローラ１４～１６のうちの何れか１つの支持ローラの回転駆動により、張架された状態で、図中時計回り方向に無端移動される。

支持ローラ１４～１６のうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間で移動するベルト部分のおもて面には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニットが対向する。また第１支持ローラ１４と第３支持ローラ１６との間で移動するベルト部分のおもて面には、中間転写ベルト１０上に形成されたトナー像のトナー画像濃度を検知するための光学センサーユニット１５０が対向する。尚、以下では、イエローをＹ、シアンをＣ、マゼンタをＭ、ブラックをＫのみで表示する場合がある。

作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋの上方には、レーザー書込装置２１が配置される。レーザー書込装置２１は、スキャナー３００で読み取られた原稿の画像データ、或いは外部のパーソナルコンピューター等から送られてくる画像データに基づいて、書込光を出射する。具体的には、画像データに基づいて、レーザー制御部によって半導体レーザーを駆動して書込光を出射する。

書込光は、各作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋに設けられた潜像担持体であるドラム状の感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋを露光走査する。これにより感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋに静電潜像を形成する。書込光の光源としては、レーザーダイオードに限るものではなく、例えばＬＥＤであってもよい。

４つの作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他が、互いにほぼ同様の構成になっている。Ｙトナー像を作像するＹ用の作像ユニット１８Ｙを例にすると、作像ユニット１８Ｙは、感光体２０Ｙと、帯電装置７０Ｙと、現像装置８０Ｙとを有している。上記のように、４つの作像ユニットは互いにほぼ同様の構成であるため、以降はイエロー（Ｙ）を例に説明する。

図３は、本実施形態のＹ用の感光体２０Ｙ及び帯電装置７０Ｙの一例を拡大して示す拡大構成図である。帯電装置７０Ｙは、帯電ローラ７１Ｙと、帯電クリーニングローラ７５Ｙと、後述する回転姿勢検知センサーとを有する。帯電ローラ７１Ｙは感光体２０Ｙに当接して連れ回る。帯電クリーニングローラ７５Ｙは帯電ローラ７１Ｙに当接して連れ回る。

帯電装置7０Ｙは、感光体２０Ｙの表面を負極性に一様帯電する。このようにして一様に帯電した感光体２０Ｙの表面のうち、レーザー書込装置２１（図２参照）によってレーザー光が照射された部分は、電位を減衰させて静電潜像となる。

帯電クリーニングローラ７５Ｙは、導電性の芯金、これの周面に被覆された弾性層などを具備する。弾性層は、メラミン樹脂を微細発泡させたスポンジ状の部材からなり、帯電ローラ７１Ｙに当接しながら回転する。弾性層は、回転に伴って帯電ローラ７１Ｙに付着する残トナーなどのゴミを本体部から除去することで、異常画像の発生を抑える。

図４は、本実施形態の感光体の一例を示す図である。感光体２０Ｙは、円柱状の本体部２０ａＹと、本体部２０ａＹの回転軸線方向の両端側にそれぞれ配設された大径のフランジ部２０ｂＹと、軸受けに回転自在に支持される回転軸部２０ｃＹとを有する。フランジ部２０ｂＹは、本体部２０ａＹの回転軸線方向の両端側にそれぞれ配設される。回転軸部２０ｃＹは軸受けに回転自在に支持される。

２つのフランジ部２０ｂＹの端面からそれぞれ突出している回転軸部２０ｃＹの一方は、感光体回転センサー７６Ｙを貫いており、感光体回転センサー７６Ｙから突出する部分が軸受けによって受けられる。

感光体回転センサー７６Ｙは、回転軸部２０ｃＹに固定されて回転軸部２０ｃＹと一体的に回転する遮光部材７７Ｙや、透過型フォトセンサー７８Ｙ等を具備する。遮光部材７７Ｙは、回転軸部２０ｃＹの周面における所定の箇所において、法線方向に突出する形状である。遮光部材７７Ｙは、感光体２０Ｙが所定の回転姿勢になったときに、透過型フォトセンサー７８Ｙの発光素子と受光素子との間に介在する。これにより、受光素子が受光しなくなることで、透過型フォトセンサー７８Ｙからの出力電圧値が大きく低下する。つまり、透過型フォトセンサー７８Ｙは、感光体２０Ｙが所定の回転姿勢になると、そのことを検知して出力電圧値を大きく低下させる。

図５は、Ｙ用の感光体回転センサー７６Ｙからの出力電圧の時間変化の一例を示す図である。感光体２０Ｙが回転している時の感光体回転センサー７６Ｙからの出力電圧の時間変化が示されている。尚、感光体回転センサー７６Ｙからの出力電圧は、具体的には、透過型フォトセンサー７８Ｙからの出力電圧のことである。

図示されるように、感光体２０Ｙが回転しているとき、大半の時間は、感光体回転センサー７６Ｙから電圧が出力される（例えば６Ｖ）。但し、感光体２０Ｙが一周する毎に、感光体回転センサー７６Ｙからの出力電圧が一瞬だけ０［Ｖ］付近まで大きく低下する。これは、感光体２０Ｙが一周する毎に、遮光部材７７Ｙが透過型フォトセンサー７８Ｙの発光素子と受光素子との間に介在して、受光素子が光を受光しなくなるからである。このように出力電圧が大きく低下するタイミングは、感光体２０Ｙが所定の回転姿勢になったタイミングである。以下、このタイミングを基準姿勢タイミングという。

図６は、本実施形態のＹ用の現像装置８０Ｙの一例をＹ用の感光体２０Ｙの一部とともに示す図である。現像装置８０Ｙは、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する二成分現像剤を用いて現像を行う。所謂二成分現像方式のものであるが、磁性キャリアを含有しない一成分現像剤を用いる一成分現像方式のものを採用してもよい。現像装置８０Ｙは、「現像手段」の一例である。

現像装置８０Ｙは、現像ケース内に設けられた攪拌部と現像部とを具備している。攪拌部においては、二成分現像剤（以下、単に現像剤という）が三本のスクリュー部材によって攪拌搬送されて現像部に供給される。現像部では、自らの周面の一部を、現像装置本体ケースの開口を通じて感光体２０Ｙに対して所定の現像ギャップＧを介して対向させながら回転駆動する現像スリーブ８１Ｙが配設される。

現像スリーブ８１Ｙは、マグネットローラを自らに連れ回らせないように内包する。攪拌部の供給スクリュー８４Ｙ、回収スクリュー８５Ｙ、及び現像部の現像スリーブ８１Ｙは、互いに水平方向に延在する姿勢で平行配設される。

これに対し、攪拌部の撹拌スクリュー８６Ｙは、同図の紙面に直交する方向における手前側から奥側に向けて上り勾配となる傾斜姿勢になるように配設される。攪拌部の供給スクリュー８４Ｙは、自らの回転に伴って、現像剤を図の紙面の直交する方向における奥側から手前側に向けて搬送しながら現像部の現像スリーブ８１Ｙに供給する。

現像スリーブ８１Ｙに供給されずに現像装置内における前記方向の手前側の端部まで搬送されてきた現像剤は、供給スクリュー８４Ｙの直下に配設された回収スクリュー８５Ｙ上に落とされる。攪拌部の供給スクリュー８４Ｙによって現像スリーブ８１Ｙに供給された現像剤は、スリーブに内包されるマグネットローラの発する磁力の作用によって現像スリーブ８１Ｙの表面に汲み上げられる。

現像スリーブ８１Ｙの表面に汲み上げられた現像剤は、マグネットローラの発する磁力によって穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。そして、現像スリーブ８１Ｙの回転に伴って、規制ブレード８７Ｙの先端と現像スリーブ８１Ｙとの間に形成された規制ギャップを通過して層厚が規制された後に、感光体２０Ｙに対向する現像領域まで搬送される。

現像領域では、現像スリーブ８１Ｙに印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーのうち、感光体２０Ｙ上の静電潜像に対向するトナーに対し、静電潜像に向かう静電気力を付与する現像ポテンシャルが作用する。また、現像剤中のトナーのうち、感光体２０Ｙ上の地肌部に対向するトナーに対し、スリーブ表面に向かう静電気力を付与する地肌ポテンシャルが作用する。これらの結果、トナーが感光体２０上の静電潜像に転移して静電潜像を現像する。静電潜像はトナー画像として可視化される。

このようにして、感光体２０Ｙ上にＹトナー像が形成される。このＹトナー像は、感光体２０Ｙの回転に伴って、後段のＹ用の一次転写ニップに進入する。現像スリーブ８１Ｙの回転に伴って現像領域を通過した現像剤は、マグネットローラの磁力の弱まる領域まで搬送されることで、現像スリーブ８１Ｙの表面から離れて攪拌部の回収スクリュー８５Ｙ上に戻される。

回収スクリュー８５Ｙは、現像スリーブ８１Ｙから回収した現像剤を、自らの回転に伴って同図の紙面に直交する方向の奥側から手前側に向けて搬送する。そして、現像装置内の同方向における手前側の端部まで搬送した現像剤を、撹拌スクリュー８６Ｙに受け渡す。

回収スクリュー８５Ｙから撹拌スクリュー８６Ｙに受け渡された現像剤は、回収スクリュー８５Ｙの回転に伴って、前記方向の手前側から奥側に向けて搬送される。その過程で、透磁率センサーからなるトナー濃度センサーによってトナー濃度が検知され、その検知結果に応じて適量のトナーが補給される。この補給は、後述する制御部がトナー濃度センサーによる検知結果に応じてトナー補給装置を駆動させることによって行われる。適量のトナーが補給された現像剤は、前記方向における奥側の端部まで搬送されて供給スクリュー８４に受け渡される。

現像領域のスリーブ回転方向の長さである現像領域長さＬは、現像スリーブ８１Ｙの直径、現像ギャップＧ、規制ギャップなどによって変化する。現像領域長さＬが大きくなるほど現像領域で感光体２０Ｙ上の静電潜像にトナーが接触する機会が増える。そのため現像効率が上昇するが、大きくし過ぎるとトナー飛散、トナー固着などの不具合を引き起こす可能性が高くなる。このため、現像領域長さＬについては、装置仕様の特性に応じた適切な値に設定することが望ましい。

ここで、図２に戻り、中間転写ベルト１０のループ内側には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫ用の一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、及び６２Ｋが配設される。一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、及び６２Ｋは、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋとの間に中間転写ベルト１０を挟み込む。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面と、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋとが当接し、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫ用の一次転写ニップが形成される。

一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、及び６２Ｋには一次転写バイアスが印加される。一次転写ローラ６２Ｙと感光体２０Ｙとの間、一次転写ローラ６２Ｃと感光体２０Ｃとの間、一次転写ローラ６２Ｍと感光体２０Ｍとの間、及び一次転写ローラ６２Ｋと感光体２０Ｋとの間には、それぞれ一次転写電界が形成される。

中間転写ベルト１０のおもて面は、ベルトの無端移動に伴ってＹ、Ｃ、Ｍ、及びＫ用の一次転写ニップを順次通過する。その過程で、感光体２０Ｙ上のＹトナー像、感光体２０Ｃ上のＣトナー像、感光体２０Ｍ上のＭトナー像、及び感光体２０Ｋ上のＫトナー像が中間転写ベルト１０のおもて面に順次重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面には４色重ね合わせトナー像が形成される。

中間転写ベルト１０の下方には、第１張架ローラ２２と第２張架ローラ２３とによって張架される無端状の搬送ベルト２４が配設される。何れか一本の張架ローラの回転駆動に伴って図中反時計回り方向に無端移動される。搬送ベルト２４のおもて面は、中間転写ベルト１０の全域のうち、第３支持ローラ１６に対する掛け回し箇所に当接され、二次転写ニップが形成される。二次転写ニップの周辺においては、接地された第２張架ローラ２３と、二次転写バイアスが印加される第３支持ローラ１６との間に二次転写電界が形成される。

ここで図１に戻り、画像形成部１００は、給紙装置２００や手差しトレイ６から給送されてくる記録シート５を、二次転写ニップ、定着装置２５、及び排出ローラ対５６に順次搬送するための搬送路４８を有する。また、給紙装置２００から画像形成部１００に給送された記録シート５を、搬送路４８の入口まで搬送するための給送路４９を有する。

プリントジョブが開始されると、給紙装置２００又は手差しトレイ６から繰り出された記録シート５が搬送路４８に向けて搬送されて、レジストローラ対４７に突き当たる。そして、レジストローラ対４７は、適切なタイミングで回転駆動を開始することで、記録シート５を二次転写ニップに向けて送り込む。

二次転写ニップでは、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が記録シート５に密着する。そして、二次転写電界やニップ圧の作用により、４色重ね合わせトナー像が記録シート５の表面に二次転写されてフルカラートナー像になる。

二次転写ニップを通過した記録シート５は、搬送ベルト２４によって定着装置２５に向けて搬送される。そして、定着装置２５内で加圧及び加熱されることで、その表面にフルカラートナー像が定着される。その後、記録シート５は、定着装置２５から排出された後、排出ローラ対５６を経由してスタックトレイ７上にスタックされる。

尚、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋは、それぞれ「像担持体」の一例であり、現像スリーブ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、及び８１Ｋは、それぞれ「現像剤担持体」の一例である。

次に、図７は、本実施形態の制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図７において、制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３と、不揮発性メモリ１１４とを有する。これらはシステムバスを介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１の動作及び処理を統括的に制御する。ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１３をワークエリア（作業領域）として、ＲＯＭ１１２等に格納されたプログラムを実行することで、制御及び処理を実行し、後述する各種機能を実現する。

尚、ＣＰＵ１１１の有する機能の一部、又は全部を、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）といったワイヤードロジックによるハードウェアにより実現させてもよい。

制御部１１０には、Ｙ用の現像装置８０Ｙのトナー濃度センサー８２Ｙと、Ｃ用の現像装置８０Ｃのトナー濃度センサー８２Ｃと、Ｍ用の現像装置８０Ｍのトナー濃度センサー８２Ｍと、Ｋ用の現像装置８０Ｋのトナー濃度センサー８２Ｋとが電気的に接続されている。これにより、制御部１１０は、現像装置８０Ｙに収容されるＹ現像剤のトナー濃度と、現像装置８０Ｃに収容されるＣ現像剤のトナー濃度と、現像装置８０Ｍに収容されるＭ現像剤のトナー濃度と、現像装置８０Ｋに収容されるＫ現像剤のトナー濃度とを把握することができる。

制御部１１０には、Ｙ用の現像電源１１Ｙと、Ｃ用の現像電源１１Ｃと、Ｍ用の現像電源１１Ｍと、Ｋ用の現像電源１１Ｋとが電気的に接続されている。制御部１１０は、現像電源１１Ｙに制御信号を出力して、現像電源１１Ｙから出力される現像バイアスの値を調整でき、現像電源１１Ｃに制御信号を出力して、現像電源１１Ｃから出力される現像バイアスの値を調整できる。また制御部１１０は、現像電源１１Ｍに制御信号を出力して、現像電源１１Ｍから出力される現像バイアスの値を調整でき、現像電源１１Ｋに制御信号を出力して、現像電源１１Ｋから出力される現像バイアスの値を調整できる。つまり、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫ用の現像スリーブ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、及び８１Ｋに印加する現像バイアスの値をそれぞれ個別に調整することができる。

制御部１１０には、Ｙ用の帯電電源１２Ｙと、Ｃ用の帯電電源１２Ｃと、Ｍ用の帯電電源１２Ｍと、Ｋ用の帯電電源１２Ｋとが電気的に接続されている。制御部１１０は、帯電電源１２Ｙに対して制御信号を出力して、帯電電源１２Ｙから出力される帯電バイアスにおける直流電圧の値を制御でき、帯電電源１２Ｃに対して制御信号を出力して、帯電電源１２Ｃから出力される帯電バイアスにおける直流電圧の値を制御できる。また帯電電源１２Ｍに対して制御信号を出力して、帯電電源１２Ｍから出力される帯電バイアスにおける直流電圧の値を制御でき、帯電電源１２Ｋに対して制御信号を出力して、帯電電源１２Ｋから出力される帯電バイアスにおける直流電圧の値を制御できる。つまり、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫ用の帯電ローラ７１Ｙ、７１Ｃ、７１Ｍ、及び７１Ｋに印加する帯電バイアスの直流電圧の値をそれぞれ個別に調整することができる。

制御部１１０には、Ｙ用の感光体２０Ｙが所定の回転姿勢になったことを検知するための感光体回転センサー７６Ｙと、Ｃ用の感光体２０Ｃが所定の回転姿勢になったことを検知するための感光体回転センサー７６Ｃが電気的に接続されている。また制御部１１０には、Ｍ用の感光体２０Ｍが所定の回転姿勢になったことを検知するための感光体回転センサー７６Ｍと、Ｋ用の感光体２０Ｋが所定の回転姿勢になったことを検知するための感光体回転センサー７６Ｋが電気的に接続されている。

制御部１１０は、感光体回転センサー７６Ｙからの出力に基づいて、感光体２０Ｙが所定の回転姿勢になったことを把握でき、感光体回転センサー７６Ｃからの出力に基づいて感光体２０Ｃが所定の回転姿勢になったことを把握できる。また制御部１１０は、感光体回転センサー７６Ｍからの出力に基づいて、感光体２０Ｍが所定の回転姿勢になったことを把握でき、感光体回転センサー７６Ｋからの出力に基づいて、感光体２０Ｋが所定の回転姿勢になったことを把握できる。

制御部１１０には、現像装置８０Ｙのスリーブ回転センサー８３Ｙと、現像装置８０Ｃのスリーブ回転センサー８３Ｃと、現像装置８０Ｍスリーブ回転センサー８３Ｍと、現像装置８０Ｋのスリーブ回転センサー８３Ｋが電気的に接続されている。

スリーブ回転センサー８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、及び８３Ｋは、回転姿勢検知手段の一例である。スリーブ回転センサー８３Ｙは、感光体回転センサー７６Ｙと同様の構成により、現像スリーブ８１Ｙが所定の回転姿勢になったことを検知し、スリーブ回転センサー８３Ｃは、感光体回転センサー７６Ｃと同様の構成により、現像スリーブ８１Ｃが所定の回転姿勢になったことを検知する。スリーブ回転センサー８３Ｍは、感光体回転センサー７６Ｍと同様の構成により、現像スリーブ８１Ｍが所定の回転姿勢になったことを検知し、スリーブ回転センサー８３Ｋは、感光体回転センサー７６Ｋと同様の構成により、現像スリーブ８１Ｋが所定の回転姿勢になったことを検知する。つまり、制御部１１０は、スリーブ回転センサー８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、及び８３Ｋからの出力に基づいて、現像スリーブ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、及び８１Ｋについて所定の回転姿勢になったタイミング
を個別に把握することができる。

制御部１１０には、書込制御部１２５と、環境センサー１２４と、光学センサーユニット１５０と、プロセスモーター１２０と、転写モーター１２１と、レジストモーター１２２と、給紙モーター１２３等が電気的に接続されている。

環境センサー１２４は、機内の温度や湿度を検知する。プロセスモーター１２０は、作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋの駆動源になるモーターである。転写モーター１２１は、中間転写ベルト１０の駆動源になるモーターである。レジストモーター１２２は、レジストローラ対４７の駆動源になるモーターである。

給紙モーター１２３は、給紙装置２００の給紙カセット２０１から記録シート５を送り出すためのピックアップローラ２０２の駆動源になるモーターである。書込制御部１２５は、画像情報に基づいてレーザー書込装置２１の駆動を制御する。光学センサーユニット１５０の役割については、以下のプロセスコントロール処理の説明の中で述べる。

画像形成装置１は、環境変動などに関わらず画像濃度を長期間に渡って安定化させるために、所定のタイミングでプロセスコントロール処理と呼ばれる制御を定期的に実施する。

プロセスコントロール処理では、制御部１１０は、感光体２０Ｙに複数のパッチ状Ｙトナー画像からなるＹパッチパターン画像を作像し、それを中間転写ベルト１０に転写する。複数のパッチ状Ｙトナー画像のそれぞれは、Ｙトナー画像濃度を検知するためのトナー画像である。

制御部１１０は、同様にして、感光体２０ＣにＣパッチパターン画像を作像し、感光体２０ＭにＭパッチパターン画像を作像し、感光体２０ＫにＫパッチパターン画像を作像する。制御部１１０はそれらを重ね合わさないように中間転写ベルト１０に転写する。

光学センサーユニット１５０は、各トナー画像パターンにおけるトナー画像濃度を検出する。制御部１１０は、検出結果に基づいて、作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋについてそれぞれ現像バイアスＶｂの基準値である現像バイアス基準値等の作像条件を個別に調整する。

光学センサーユニット１５０は、中間転写ベルト１０のベルト幅方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の反射型フォトセンサーを有する。各反射型フォトセンサーは、中間転写ベルト１０や中間転写ベルト１０上のトナー画像パターンの光反射率に応じた信号を出力する。複数の反射型フォトセンサーに関して、４つの作像色のうち、ＹはＹトナー画像濃度，ＣはＣトナー画像濃度、ＭはＭトナー画像濃度に応じた出力をするように、ベルト表面上における正反射光及び拡散反射光の両方をとらえて、それぞれの光量に応じた出力を行う。Ｋ色は、Ｋトナー画像濃度に応じた出力をするようにベルト表面上における正反射光をとらえて光量に応じた出力を行う。

制御部１１０は、主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力したあとの待機時など、所定のタイミングで、プロセスコントロール処理を実施する。

制御部１１０はプロセスコントロール処理を開始すると、まず、通紙枚数、印字率、温度、及び湿度等の環境情報を取得した後、作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋの各現像特性を把握する。具体的には、それぞれの色について、現像γと現像開始電圧を算出する。より詳しくは、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋを回転させながらそれぞれを一様に帯電させる。この帯電では、帯電電源１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、及び１２Ｋから出力する帯電バイアスとして、通常のプリント時とは異なるものを出力する。詳しくは、重畳バイアスからなる帯電バイアスの直流電圧及び交流電圧のうち、直流電圧の絶対値を一様な値ではなく、徐々に大きくしていく。このような条件で帯電させた感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋに対し、レーザー書込装置２１によるレーザー光の走査を施して、Ｙパッチパターン画像、Ｃパッチパターン画像、Ｍパッチパターン画像、及びＫパッチパターン画像用の静電潜像を複数形成する。

現像装置８０ＹはＹトナー画像パターンの潜像を現像し、感光体２０Ｙ上にＹパッチパターン画像を作像する。現像装置８０ＣはＣパッチパターン画像の潜像を現像し、感光体２０Ｃ上にＣパッチパターン画像を作像する。現像装置８０ＭはＭパッチパターン画像の潜像を現像し、感光体２０Ｍ上にＭパッチパターン画像を作像する。現像装置８０ＫはＫパッチパターン画像の潜像を現像し、感光体２０Ｋ上にＫパッチパターン画像を作像する。

尚、現像の際に、制御部１１０は、各色の現像スリーブ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、及び８１Ｋに印加する現像バイアスの絶対値をそれぞれ徐々に大きくしていく。このとき、各トナー画像パターンにおける静電潜像電位と、現像バイアスとの差分を現像ポテンシャルとしてＲＡＭ１１３に記憶する。

光学センサーユニット１５０は、互いにベルト幅方向の異なる位置に反射型フォトセンサーを設置するため、各反射型フォトセンサーの設置位置で光反射特性を検知可能である。しかし本実施形態では、設置位置毎に対応する色を固定するのではなく、制御部１１０からの設定で、設置位置毎に対応する色を変更可能とする。つまり、反射型フォトセンサーの位置毎に色を固定することや、ベルト幅方向全ての反射型フォトセンサーを1色に対応させることを可能とする。

制御部１１０は、光学センサーユニット１５０の反射型フォトセンサーから順次送られてくる出力信号に基づいて、各色のトナー画像パターンの光反射率を演算し、演算結果に基づいてトナー画像濃度を求めてＲＡＭ１１３に格納する。

制御部１１０は、次に、ＲＡＭ１１３に格納されたトナー画像濃度と、それとは別にＲＡＭ１１３に格納された各パッチパターン画像における潜像電位のデータと現像バイアスＶｂのデータとに基づき直線近似式を算出する。制御部１１０は、近似直線式に基づいて、目標のトナー画像濃度を実現する現像ポテンシャルＶｐを求め、その現像ポテンシャルＶｐを実現する現像バイアスＶｂである現像バイアス基準値及び帯電バイアス基準値、並びに光書込強度を求める。これらの結果については、不揮発性メモリ１１４に格納する。

制御部１１０は、このような現像バイアス基準値及び帯電バイアス基準値、並びに光書込強度の算出と格納を、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫの各色で行い、プロセスコントロール処理を終了する。

プリントジョブでは、制御部１１０は、色毎に不揮発性メモリ１１４に格納された現像バイアス基準値に基づいた値の現像バイアスＶｂを、現像電源１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、及び１１Ｋから出力させる。また、制御部１１０は、色毎に不揮発性メモリ１１４に格納された帯電バイアス基準値に基づいた値の帯電バイアスＶｄを、帯電電源１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、及び１２Ｋから出力させる。或いは、制御部１１０は、光書込強度の算出値に基づいたＬＤパワーをレーザー書込装置２１から出力させる。

このようなプロセスコントロール処理を実行して目標のトナー画像濃度を実現する現像バイアス基準値、帯電バイアス基準値、及び光書込強度を決定することで、画像全体における各色の画像濃度を長期間に渡って安定化させることができる。

ところで、図７では電気回路の構成と画像濃度の安定化処理について述べたが、画像形成装置１が形成する画像は、濃度が一定にならないことがある。例えば、色毎での感光体と現像スリーブとの間の現像ギャップの変動に起因して、頁内での周期的な画像濃度ムラが発生する場合がある。ギャップ変動は、感光体２０Ｙと現像スリーブ８１Ｙ、感光体２０Ｃと現像スリーブ８１Ｃ、感光体２０Ｍと現像スリーブ８１Ｍ、及び感光体２０Ｋと現像スリーブ８１Ｋそれぞれの現像ギャップの変動である。現像ギャップの変動を、以下では、ギャップ変動と称する場合がある。

また以下では説明を簡略化するためにＹ色を例に説明する場合があるが、上述したように、４つの作像ユニットは互いにほぼ同様の構成であるため、他の色でも同様である。

画像濃度ムラは、感光体２０Ｙの回転周期で発生するものと、現像スリーブ８１Ｙの回転周期で発生するものが重畳されて発生する。具体的には、感光体２０Ｙの回転軸が偏心していると、感光体２０Ｙの１回転（１周期）あたりでサインカーブ状の変動曲線となるギャップ変動が生ずる。感光体２０Ｙの回転周期は、「第１の周期」の一例であり、現像スリーブ８１Ｙの回転周期は、「第２の周期」の一例である。

図８は、このような現像ギャップの変動を説明する図である。（ａ）は現像ギャップを模式的に説明する図である。（ｂ）の上段のグラフは、感光体２０Ｙの回転に伴う感光体回転センサー７６Ｙの検出信号を示している。（ｂ）の中段のグラフは、感光体２０Ｙの回転軸が偏心している場合に、感光体２０Ｙの回転に伴い、光学センサーユニット１５０で検出される電圧信号の時間変化を示している。（ｂ）の下段のグラフは、（ｂ）の電圧信号の時間変化から抽出した周期変動成分を示している。

ギャップ変動により、感光体２０Ｙと、現像スリーブ８１Ｙとの間に形成される現像電界にも、感光体２０Ｙの１回転でサインカーブ状の変動曲線となる電界強度変動が生ずる。電界強度変動により、感光体１回転あたりでサインカーブ状の変動曲線となる画像濃度ムラが発生する。

また、感光体２０Ｙの表面の外形には、少なからず歪みがある。この歪みに応じ、感光体２０Ｙの１回転あたりで、上記と同様な特性の周期的なギャップ変動に起因する画像濃度ムラが発生する。更には、現像スリーブ８１Ｙの偏心や外形歪みにより、現像スリーブ８１Ｙの１回転のギャップ変動に起因する周期的な画像濃度ムラが発生する。

画像濃度ムラには、感光体２０Ｙの偏心及び歪みと、現像スリーブ８１Ｙの偏心及び歪みによるギャップ変動に起因するものが重畳される。

制御部１１０は、このような画像濃度ムラを抑制するために、プリントジョブ時において、以下のような補正処理を実行する。即ち、制御部１１０は、感光体２０Ｙの回転周期で発生する画像濃度ムラを相殺することが可能な現像電界強度変動を生じせしめるための現像変動補正データを不揮発性メモリ１１４に格納する。また、現像スリーブ８１Ｙの回転周期で発生する画像濃度ムラを相殺することが可能な現像電界強度変動を生じせしめるための現像変動補正データを不揮発性メモリ１１４に格納する。

以下、前者の現像変動補正データを感光体周期用の現像変動補正データと称する。また、後者の現像変動補正データをスリーブ周期用の現像変動補正データと称する。

感光体周期用の現像変動補正データは、感光体２０Ｙの１回転周期分の現像変動補正データであって、且つ感光体２０Ｙの基準姿勢タイミングを原点とする現像変動データを表している。現像変動データは、プロセスコントロール処理で決定されたＹ用の現像バイアス基準値を基準にして現像電源１１Ｙからの現像バイアスの出力を補正するためのものである。

例えば、データテーブル方式のデータである場合には、基準姿勢タイミングから１周期分の期間内において、所定の時間間隔毎の現像バイアス出力差分を示すデータ群が格納されている。そのデータ群の先頭のデータが基準姿勢タイミングにおける現像バイアス出力差分を示し、二番目、三番目、四番目・・・のデータが以降における所定の時間間隔毎の現像バイアス出力差分を示す。

０、－５、－７、－９・・・というデータ群からなる現像変動補正データは、基準姿勢タイミングから所定の時間間隔毎の現像バイアス出力差分を０［Ｖ］、－５［Ｖ］、－７［Ｖ］、－９［Ｖ］・・・にすることを表している。感光体回転周期で発生する画像濃度ムラを抑えるだけであれば、これらの値を現像バイアス基準値に重畳した値の現像バイアスを、現像電源１１Ｙから出力させればよい。

しかし本実施形態では、現像スリーブ回転周期で発生する画像濃度ムラも併せて抑制する。そのため、感光体回転周期の画像濃度ムラを抑えるための現像バイアス出力差分と、現像スリーブ回転周期の画像濃度ムラを抑えるための現像バイアス出力差分とを重畳させる。

Ｙ用のスリーブ周期用の現像変動補正データは、現像スリーブ８１Ｙの１回転周期分のデータであって、且つ現像スリーブ８１Ｙの基準姿勢タイミングを基準にした現像変動補正データを表している。これらの現像変動補正データは、基準値を決定する処理であるプロセスコントロール処理で決定されたＹ用の現像バイアス基準値を基準にして、現像電源１１Ｙからの現像バイアスの出力を補正するためのものである。

データテーブル方式のデータの場合には、そのデータ群の先頭のデータが基準姿勢タイミングにおける現像バイアス出力差分を示しており、二番目、三番目、四番目・・・のデータが以降における所定の時間間隔毎の現像バイアス出力差分を示している。その時間間隔は、感光体周期用の現像変動補正データのデータ群が反映している時間間隔と同じになっている。

制御部１１０は、作像処理において、Ｙに対応する感光体周期用の現像変動補正データから所定の時間間隔でデータを読み込む。データの読み込みにおいて、データ群の最後まで読み込んでも基準姿勢タイミングに到来しない場合には、基準姿勢タイミングに到来するまでデータを、最後に読み込んだデータと同じ値にする。また、データ群の最後まで読み込む前に基準姿勢タイミングが到来した場合には、基準姿勢タイミングのデータを、最初に読み込んだデータと同じ値にする。

尚、感光体周期用の現像変動補正データからのデータ読み込みでは、感光体回転センサー７６Ｙから基準姿勢タイミング信号が送られてきたタイミングを、基準姿勢タイミングとする。また、スリーブ周期用の現像変動補正データからのデータ読み込みでは、スリーブ回転センサー８３Ｙから基準姿勢タイミング信号が送られてきたタイミングを、基準姿勢タイミングとする。

このようなデータの読み込みを行う過程で、感光体周期用の現像変動補正データから読み込んだデータと、スリーブ周期用の現像変動補正データから読み込んだデータとを加算して重畳値を求める。例えば、感光体周期用の現像変動補正データから読み込んだデータが－５［Ｖ］であり、スリーブ周期用の現像変動補正データから読み込んだデータが２［Ｖ］であった場合には、－５［Ｖ］と２［Ｖ］とを加算して重畳値を－３［Ｖ］として求める。そして、例えば現像バイアス基準値が－５５０［Ｖ］である場合には、重畳値の加算によって求められる－５５３［Ｖ］を現像電源から出力させる。

このような処理を所定の時間間隔毎に行う。これにより、感光体２０Ｙと現像スリーブ８１Ｙとの間の現像電界に、次の２つの電界強度変動を重畳した電界強度変動を相殺し得る電界強度変動を発生させる。即ち、１つ目は、感光体２０Ｙの偏心や外形歪みによる感光体回転周期で発生するギャップ変動に起因する電界強度変動である。２つ目が、現像スリーブ８１Ｙの偏心や外形歪みによるスリーブ回転周期で発生する電界強度変動である。

このようにすることで、感光体２０Ｙや、現像スリーブ８１Ｙの回転姿勢にかかわらず、ほぼ一定の現像電界を感光体２０Ｙと現像スリーブ８１Ｙとの間に形成する。これにより、感光体回転周期で発生する画像濃度ムラと、スリーブ回転周期で発生する画像濃度ムラとの両方が補正され、抑制される。

各色の感光体周期用の現像変動補正データと、各色のスリーブ周期用の現像変動補正データは、所定の時期に構築される。この所定の時期は、工場出荷後の初めのプリントジョブを実行する時期、すなわち初期起動時期である。また作像ユニット１８Ｙの交換を検知した時期、すなわち交換検知時期である。

初期起動時期では、４つの作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋにおいて、感光体周期用の現像変動補正データが構築される。また、全ての色について、スリーブ周期用の現像変動補正データが構築される。

一方、交換検知時期では、４つの作像ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、及び１８Ｋのうち、交換が検知された作像ユニットについてのみ、感光体周期用の現像変動補正データとスリーブ周期用の現像変動補正データとが構築される。作像ユニットの交換を検知するために、作像ユニット１８Ｙにはユニット着脱センサー１７Ｙ、作像ユニット１８Ｃにはユニット着脱センサー１７Ｃが設けられている。また作像ユニット１８Ｍにはユニット着脱センサー１７Ｍ、作像ユニット１８Ｋにはユニット着脱センサー１７Ｋが設けられている（図７参照）。

初期起動時期における構築処理では、制御部１１０は、先ずＹトナー像からなるＹ濃度変動検知用トナー画像を感光体２０Ｙ上に作像する。次にそれらの濃度変動検知用トナー画像を中間転写ベルト１０に一次転写する。このとき、Ｙ濃度変動検知用トナー画像は、感光体２０Ｙの回転周期で発生するトナー画像濃度変動を検知するために、ベルト移動方向において、感光体２０Ｙの周長よりも大きな長さで形成される。

ところで、各色の濃度変動検知用トナー画像の中間転写ベルト１０上の形成位置は、中間転写ベルト１０の移動方向において最大で感光体２０Ｙの周長と同じ値ほどずれる場合がある。これは、例えば、制御部１１０は各色でそれぞれ、濃度変動検知用トナー画像の先端位置と感光体の周方向における基準位置（基準姿勢タイミングで現像領域に進入する感光体表面位置）とを一致させるように、濃度変動検知用トナー画像の作像を開始するためである。つまり、各色の濃度変動検知用トナー画像は、その先端を感光体の周方向における基準位置に一致させるように作像される。なお、濃度変動検知用トナー画像は、例えば、ベタトナー画像、或いは中間調トナー画像等として形成される。

また、制御部１１０は、構築処理をプロセスコントロール処理とセットで行う。具体的には、構築処理を実行する直前にプロセスコントロール処理を実行して現像バイアス基準値を決定しておく。プロセスコントロール処理の直後に実行する構築処理において、プロセスコントロール処理で決定した現像バイアス基準値の条件で各色の濃度変動検知用トナー画像を現像する。

このため、理論的には、各色の濃度変動検知用トナー画像は目標トナー画像濃度になるように作像されるが、実際には現像ギャップ変動によって微妙な濃度変動が出現してしまう。各色の濃度変動検知用トナー画像の作像を開始してから（静電潜像の書き込みを開始してから）、各色の濃度変動検知用トナー画像の先端を光学センサーユニット１５０の反射型フォトセンサーによる検知位置に進入させるまでのタイムラグは、色毎に異なった値である。但し、同じ色であれば、経時的に一定の値である（以下、この値を書込－検知タイムラグという）。

制御部１１０は、色毎にそれぞれ書込－検知タイムラグを不揮発性メモリ１１４に予め格納する。そして、色毎にそれぞれ濃度変動検知用トナー画像の作像を開始した後、書込－検知タイムラグが経過した時点から、反射型フォトセンサーからの出力のサンプリング、すなわちトナー画像濃度の検出データの取得を開始する。トナー画像濃度の検出では、感光体回転の１周期に渡って、所定の時間間隔毎に繰り返し行う。時間間隔は、出力調整処理で用いる現像変動補正データの個々のデータを読み込む時間間隔と同じである。

制御部１１０は、色毎にそれぞれ、トナー画像濃度の検出データに基づいて、トナー画像濃度と時間（又は感光体表面位置）との関係を示す検出データの時間変化のグラフを作成し、その検出データの時間変化から、二つの濃度変動データを抽出する。一つ目は、感光体の回転周期で発生する第１の濃度変動データである。二つ目は、現像スリーブの回転周期で発生する第２の濃度変動データである。

制御部１１０は、色毎にそれぞれ、上述の検出データに基づいて、第１の濃度変動データを抽出すると、トナー画像濃度平均値を算出する。このトナー画像濃度平均値は、感光体回転一周期における現像ギャップの変動の平均値をほぼ反映した値になる。

次に制御部１１０は、トナー画像濃度平均値を基準にして、感光体回転周期の濃度変動を相殺するための感光体周期用の現像変動補正データを構築する。

具体的には、濃度変動に含まれる複数のトナー画像濃度データにそれぞれ個別に対応するバイアス出力差分を算出する。そのバイアス出力差分は、トナー画像濃度平均値を基準にするものである。トナー画像濃度平均値と同じ値のトナー画像濃度データに対応するバイアス出力差分については、ゼロとして算出する。

また、トナー画像濃度平均値よりも大きいトナー画像濃度データに対応するバイアス出力差分については、そのトナー画像濃度とトナー画像濃度平均値との差分に応じたプラス極性の値として算出する。プラス極性のバイアス出力差分であるので、マイナス極性の現像バイアスを現像バイアス基準値よりも低い値（絶対値の小さい値）に変化させるデータである。

トナー画像濃度平均値よりも小さいトナー画像濃度データに対応するバイアス出力差分については、そのトナー画像濃度とトナー画像濃度平均値との差分に応じたマイナス極性の値として算出する。マイナス極性のバイアス出力差分であるので、マイナス極性の現像バイアスを現像バイアス基準値よりも高い値（絶対値の大きい値）に変化させるデータである。

このようにして、個々のトナー画像濃度データに対応するバイアス出力差分を求め、それらを順に並べたデータを感光体周期用の現像変動補正データとして構築する。

また、制御部１１０は、色毎にそれぞれ、上述の検出データに基づいて、第２の濃度変動データを抽出すると、トナー画像濃度平均値を算出する。このトナー画像濃度平均値は、現像スリーブ回転一周期における現像ギャップの変動の平均値をほぼ反映した値になる。

次に制御部１１０は、トナー画像濃度平均値を基準にして、現像スリーブ回転周期の濃度変動を相殺するためのスリーブ周期用の現像変動補正データを構築する。その具体的な構築方法は、感光体周期用の現像変動補正データを構築する方法と同様である。

上述したように感光体や現像スリーブの偏心に起因する濃度ムラを補正する際には、光学センサーユニット１５０による検出データからトナー画像濃度を算出し、トナー画像濃度平均値を基準とした差分値を算出して補正を行う。光学センサーユニット１５０による検出データからトナー画像濃度を算出する際は、ノイズ等の影響で検出値が変動するため、複数の連続する検出データの平均値からトナー画像濃度を算出してノイズの影響を抑制する。或いは注目点の前後Ｎ点の検出データから中央値をトナー画像濃度として算出することで、ノイズの影響を抑制する。これらは一般的な方法として行われている。

図９は、トナー画像濃度算出時の誤差を示す図である。一例として、注目点と、その前後Ｎ点の検出データの中間値を注目点のデータとして置換したとする。図中の×印は、ノイズの影響により発生した突出した検出データを示す。図中の灰色の○は、置換後の検出データである。図示されているように、検出データを取得する時間間隔に対してノイズによる検出データの変動レベルが大きい場合は、注目点の前後の検出データにノイズが含まれる。この場合、上記方法で中間値に置換してもノイズの影響を効果的に除去できない場合がある。

このようなノイズは、トナー画像濃度平均値を算出する際にはデータとして丸められるため影響は小さい。しかし感光体周期の現像変動補正データやスリーブ周期の現像変動補正データを構築する場合には、トナー画像濃度平均値を基準とした各時点でのトナー画像濃度差分値の算出において、誤差として影響が出やすい。そのため効果的な濃度補正が出来ない場合がある。

複数の連続する検出データの平均値を使用する場合においても同様に、検出データを取得する時間間隔に対してノイズによる検出データの変動レベルが大きい場合は、ノイズの影響を効果的に除去できない場合がある。

そこで、本実施形態の制御部１１０は、光学センサーユニット１５０による検出データから、感光体や現像スリーブの偏心等による周期的な濃度変動を表す疑似データを生成する。疑似データと検出データを比較し、差分が大きい場合は疑似データに近づける方向に検出データを置換する。以下にこの詳細を説明する。

図１０は、本実施形態の制御部１１０の構成要素を機能ブロックで示す図である。

尚、図１０に示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部又は一部を、任意の単位で機能的又は物理的に分散・結合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ１１１にて実行されるプログラムにて実現され、或いはワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

制御部１１０は、検知用トナー画像形成部１２５と、検出データ取得部１２６と、周波数解析部１２７と、疑似データ生成部１２８と、データ置換部１２９と、画像濃度ムラ補正部１３０とを有する。

検知用トナー画像形成部１２５は、所定の時期に中間転写ベルト１０上に、各色の濃度変動検知用トナー画像を形成する。検知用トナー画像形成部１２５は、「検知用トナー画像形成手段」の一例である。

検出データ取得部１２６は、光学センサーユニット１５０が検出した濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度を所定の時間間隔で取得する。取得された検出データはＲＡＭ１１３に格納される。検出データ取得部１２６は、「検出データ取得手段」の一例である。

周波数解析部１２７は、光学センサーユニット１５０により検出され、ＲＡＭ１１３に格納された検出データを取得する。周波数解析部１２７は、検出データの時間変化を周波数解析し、検出データの周期成分における位相データと振幅データを算出する。算出された位相データと振幅データは、それぞれ疑似データ生成部１２８に出力される。尚、周波数解析の方法としては、例えば、フーリエ変換や直交検波等の手法が挙げられる。検出データには感光体の回転周期の成分と現像スリーブの回転周期成分とが含まれるが、周波数解析により各成分を独立して抽出することができる。

疑似データ生成部１２８は、入力された位相データ及び振幅データと、取得された検出データとに基づき、疑似データを生成する。疑似データは、疑似データと検出データの比較により、一定条件下で検出データを置換するために使用される。周波数解析部１２７及び疑似データ生成部１２８は、「疑似データ生成手段」の一例である。

疑似データは、濃度変動の振幅データ及び位相データで表現される波形と、検出データから算出されるトナー画像濃度平均値の足し合わせで表現される。生成されたデータはＲＡＭ１１３に格納される。

データ置換部１２９は、ＲＡＭ１１３を参照して、検出データと疑似データを取得する。またデータ置換部１２９は、不揮発性メモリ１１４を参照し、検出データの置換の際に用いる閾値を取得する。閾値は、「規定値」の一例である。

データ置換部１２９は、所定の時間間隔のタイミング毎に、検出データと疑似データの差分を算出し、差分が閾値より大きい場合は、検出データと疑似データの差分が小さくなる方向に検出データを置換する。置換された検出データは、ＲＡＭ１１３に格納される。データ置換部１２９は、「置換手段」の一例である。

画像濃度ムラ補正部１３０は、置換された検出データを用いて周期的な濃度ムラを補正するパラメータを算出する。このパラメータは、濃度ムラの補正のために、現像バイアス基準値、帯電バイアス基準値、及び光書込強度等を設定するための値である。画像濃度ムラ補正部１３０は、算出されたパラメータに応じて、現像バイアス基準値、帯電バイアス基準値、及び光書込強度等を設定し、濃度ムラを補正する。画像濃度ムラ補正部１３０は、「補正手段」の一例である。

尚、これらの機能は、上述したようにＲＯＭ１１２に格納されたプログラムを、ＣＰＵ１１１が実行することで実現可能であり、またワイヤードロジックによるハードウェアでも実現可能である。ＣＰＵ１１１により実現する場合、回路規模を削減可能という効果が得られる。

図１１は、本実施形態の制御部１１０による処理を示すフローチャートである。

先ず、検知用トナー画像形成部１２５は、所定の時期に中間転写ベルト１０上に、各色の濃度変動検知用トナー画像を形成する（ステップＳ１００）。所定の時期とは、主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時などである。

濃度変動検知用トナー画像を形成するタイミングで、感光体回転センサー７６Ｙは感光体２０の基準姿勢タイミングを検知する。同様に、感光体回転センサー７６Ｃは感光体２０Ｃの基準姿勢タイミングを、感光体回転センサー７６Ｍは感光体２０Ｍの基準姿勢タイミングを、感光体回転センサー７６Ｋは感光体２０Ｋの基準姿勢タイミングを検知する。

またスリーブ回転センサー８３Ｙは現像スリーブ８１Ｙの基準姿勢タイミングを検知する。同様に、スリーブ回転センサー８３Ｃは現像スリーブ８１Ｃの基準姿勢タイミングを、スリーブ回転センサー８３Ｍは現像スリーブ８１Ｍの基準姿勢タイミングを、スリーブ回転センサー８３Ｋは現像スリーブ８１Ｋの基準姿勢タイミングを検知する。

基準姿勢タイミングを検出した時点から、検出データ取得部１２６は、光学センサーユニット１５０が検出した濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度を所定の時間間隔で取得する（ステップＳ１０１）。検出データ取得部１２６は、検出データをＲＡＭ１１３に格納する。

尚、光学センサーユニット１５０は、中間転写ベルト１０の主走査方向に複数個配置される。そのため、光学センサーユニット１５０は、主走査方向の配置位置毎でトナー画像濃度データを検出することができる。

次に、制御部１１０は、トナー画像濃度データの検出において、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｋと、現像スリーブ８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、及び８１Ｋのそれぞれが、Ｎ（任意の整数）周回転したかを判断する（ステップＳ１０２）。

濃度変動検知用トナー画像は、感光体と現像スリーブのうち、口径の大きい方の１周分の周長以上の長さで形成される必要がある。トナー画像濃度データの検出の際は、感光体と現像スリーブの回転ムラや検出ノイズ等の影響を受ける場合があるため、感光体と現像スリーブを複数周回転させて検出データを取得し、平均化することが望ましい。そのため、Ｎ周の回転が完了するまでトナー画像濃度データの検出が行われる。

Ｎ周回転していないと判断された場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻り、濃度変動検知用トナー画像の検出が継続される。

Ｎ周回転したと判断された場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、周波数解析部１２７は、ＲＡＭ１１３を参照して検出データを取得し、周波数解析処理を実行する。周波数解析部１２７は、周波数解析により検出データの時間変化における位相データと振幅データを算出する。感光体２０Ｙと現像スリーブ８１Ｙ、感光体２０Ｃと現像スリーブ８１Ｃ、感光体２０Ｍと現像スリーブ８１Ｍ、及び感光体２０Ｋと現像スリーブ８１Ｋのそれぞれの位相データと振幅データが算出される（ステップＳ１０３）。

複数周分の検出データの周毎で、位相データと振幅データがそれぞればらつく場合がある。そのため、本実施形態では、周毎の検出データの時間変化に対して、周波数解析処理を実行し、振幅データＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎと、位相データθ1、θ2、・・・、θnを算出する。尚、振幅Ａと位相θの添え字は周回数を意味する。

次に、疑似データ生成部１２８は、振幅データＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎと、位相データθ1、θ2、・・・、θnを用いて、感光体２０Ｙと現像スリーブ８１Ｙ、感光体２０Ｃと現像スリーブ８１Ｃのそれぞれの濃度変動を表す疑似データを生成する。同様に、疑似データ生成部１２８は、感光体２０Ｍと現像スリーブ８１Ｍ、及び感光体２０Ｋと現像スリーブ８１Ｋのそれぞれの濃度変動を表す疑似データを生成する（ステップＳ１０４）。疑似データは、濃度変動の振幅データ及び位相データで表現される時間変化波形と、検出データから算出されるトナー画像濃度平均値の足し合わせで表現される。これらは、ＲＡＭ１１３に格納される。

次に、データ置換部１２９は、ＲＡＭ１１３を参照して、検出データと疑似データを取得し、時間間隔毎に差分を算出する（ステップＳ１０５）。つまり検出データの時間変化と、疑似データの時間変化において、時間間隔毎に両者の差分を算出する。またデータ置換部１２９は、不揮発性メモリ１１４を参照して閾値を取得する。

次に、データ置換部１２９は、差分が閾値より大きいかを判断する（ステップＳ１０６）。

差分が閾値より大きい場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）は、データ置換部１２９は、検出データの時間変化における検出データを置換する（ステップＳ１０７）。データ置換部１２９は検出データと疑似データの差分が小さくなる方向に検出データを置換する。置換された検出データは、ＲＡＭ１１３に再格納される。検出データを置換する手法についてはここでは問わない。

一方、閾値より小さい場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）は、検出データを置換しない。

尚、閾値は、データ置換処理の間で一定としても良いし、可変としても良い。例えば、感光体や現像スリーブの1周ごとの検出データから得られるトナー画像濃度平均値の所定の割合（何％か）を閾値とし、１周毎に閾値を変更しても良い。上述したように、感光体や現像スリーブは回転ムラ等によって周毎に振幅データ及び位相データがばらつくため、１周毎に閾値を変えることが望ましい。

次に、制御部１１０は、Ｎ周分の濃度変動検知用トナー画像の検出データについて、ステップＳ１０５～Ｓ１０７の処理が実行されたかを判断する（ステップＳ１０８）。

Ｎ周分実行されたと判断された場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、周波数解析部１２７は、ＲＡＭ１１３を参照してデータ置換後のＮ周分の検出データを取得する。周波数解析部１２７は、再度周波数解析処理を実行し、振幅データと位相データを算出する（ステップＳ１０９）。

具体的には、感光体や現像スリーブの基準姿勢タイミングを先頭にして一周期分毎に検出データを切り出す。Ｎ周分の切り出した検出データの時間変化を得たら、基準姿勢タイミングを同期させる状態で、切り出した検出データの時間変化を重ねて平均化処理を行って平均的な検出データの時間変化を求める。この平均的な検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行し、振幅データと位相データを算出する。個々の切り出し検出データの時間変化は、ノイズとして回転周期と異なる周期変動成分を含んでいるが、平均化処理により、このようなノイズは低減される。

一方、Ｎ周分実行されていないと判断された場合（ステップＳ１０８、Ｎｏ）、制御部１１０は、ステップＳ１０５～Ｓ１０７の処理を継続して実行する。

次に、画像濃度ムラ補正部１３０は、置換された検出データを用いて周期的な濃度ムラを補正するパラメータを算出する。画像濃度ムラ補正部１３０は、算出されたパラメータに応じて、現像バイアス基準値、帯電バイアス基準値、及び光書込強度等を設定し、濃度ムラを補正する（ステップＳ１１０）。

このようにして、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

ここで、図１２は、第１の実施形態の検出データの置換結果の一例を示す図である。図９の説明と同様に、図中の×印はノイズの影響により発生した突出した検出データを示す。図中の灰色の○は、置換後の検出データである。図１１に示した処理を実行することで、疑似データとの差分が閾値より大きい検出データは、疑似データに近付ける方向に置換される。

疑似データは、検出データの時間変化における平均的なデータを示しているといえるため、この置換により、平均的なデータから外れた検出データが平均的なデータに近付けられる。これにより検出の時間間隔に対して変動レベルの大きいノイズの影響が抑制される。

画像濃度ムラ補正部１３０は、ノイズの影響が抑制された検出データを使用して補正パラメータを算出し、画像濃度ムラを補正することで、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

ところで、ステップＳ１００の説明で述べたように、上記の処理は所定の時期に実行される。例えば、第１の時期として、画像形成装置１の電源ＯＮ後に画像形成装置１が出力するトナーの濃度調整やトナーの出力位置調整等が実施される時期である。この場合は、感光体や現像スリーブ複数周回分の濃度変動検知用トナー画像が取得され、画像濃度ムラの補正処理が実行されることで、補正精度が向上する。

第２の時期としては、画像形成装置１が規定の数だけ画像形成を行った時期である。第２の時期では、規定の数だけ画像形成され、その後も継続して画像形成する必要が有る場合がある。この場合、画像形成中の画像は全て排紙まで完了してから、感光体や現像スリーブの複数周回分の濃度変動検知用トナー画像が形成されて検出され、画像濃度ムラの補正後、画像形成が再開される。そのため、画像形成が行なえない時間、所謂ダウンタイムが長くなる。

このようなダウンタイムを抑制して画像濃度ムラを補正する場合は、画像形成装置１は、画像形成中における１つの画像を形成し、次の画像を形成するまでの間、所謂ページ間において、図１１に示した処理を実行する。その場合は、１周分（Ｎ＝１）の濃度変動検知用トナー画像に対して処理が実行される。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、検出データの周波数解析で求めた疑似データを用いて、検出データのうち、ノイズとしての変動レベルが大きい検出データを、検出データと疑似データの差分が小さくなる方向に置換する。置換された検出データを用いて画像濃度ムラを補正する。これによりノイズの影響を抑制し、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

本実施形態によれば、データ置換部１２９は、感光体、又は現像スリーブの回転周期毎に異なる閾値を用いて検出データを置換する。これにより、感光体、又は現像スリーブの回転ムラにより振幅が変動しても、変動に応じた閾値を用いて検出データを置換することができ、補正パラメータ算出に使用するデータの誤差を小さくすることができる。

本実施形態によれば、周波数解析部１２７と、疑似データ生成部１２８と、データ置換部１２９と、画像濃度ムラ補正部１３０の有する機能を、ＲＯＭ１１２に格納されたプログラムを、ＣＰＵ１１１が実行することで実現する。これにより回路規模を削減することができる。

尚、上記では、検出データから求めた疑似データと検出データとを比較して、検出データを置換する処理を例示したが、これに限定されず、以下のように処理してもよい。

即ち、検出データ取得部１２６は、取得された検出データに基づいて、感光体の回転周期に応じた第１の濃度変動データと、現像スリーブの回転周期に応じた第２の濃度変動データとを算出する。疑似データ生成部１２８は、第１の濃度変動データに基づき、第１の疑似データを生成し、第２の濃度変動データに基づき、第２の疑似データを生成する。

データ置換部１２９は、第１の濃度変動データと第１の疑似データの差分に基づいて第１の濃度変動のデータを置換し、第２の濃度変動データと第２の疑似データの差分に基づいて第２の濃度変動のデータを置換する。

これによれば、感光体の濃度変動と現像スリーブの濃度変動のそれぞれで濃度変動データを置換して画像濃度ムラを補正することで、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

この場合、データ置換部１２９は、第１の濃度変動と第１の疑似データの差分に対しては第１の規定値を参照し、第２の濃度変動と第２の疑似データの差分に対しては第２の規定値を参照してもよい。これにより周期の異なる濃度変動に対して閾値を適正化でき、画像濃度ムラの補正精度を確保することができる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態の画像形成装置の一例を、図１３～１５を参照して説明する。尚、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

第２の実施形態では、トナーの濃度調整を実施する例を示す。

尚、トナーの濃度調整とは、第１の実施形態で述べたような感光体や現像スリーブの偏心によって生じる周期的な濃度ムラの補正とは異なる。すなわち、画像データの入力値（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）に対して、規定された出力値（濃度値）で出力されるようなトナー濃度の調整テーブルを更新する処理である。このような調整テーブルは、ガンマ補正テーブルと呼ばれるため、以下ではガンマ補正テーブルと称する。

ガンマ補正テーブルの更新では、Ｙ、Ｃ、Ｍ、及びＫのそれぞれの色について、トナー画像濃度が最小から最大まで順次変化する濃度調整用トナー画像が中間転写ベルト１０上に形成される。

本実施形態の画像形成装置１ａにおける光学センサーユニット１５０は、中間転写ベルト１０上の濃度調整用トナー画像を検出する。入力データに対する出力データ、すなわち光学センサーユニット１５０が取得した検出データが、期待するトナー画像濃度になっているかが確認される。

入力データに対して出力データが期待するトナー画像濃度とずれている場合、画像形成装置１ａは、トナー画像濃度が期待する出力データの値に近づくように、ガンマ補正テーブルを更新する。

図１３は、光学センサーユニット１５０が取得した濃度調整用トナー画像の検出データの一例を示す図である。図１３において、濃度調整用トナー画像は、時刻ｔ０でトナー画像濃度が最大であり、時刻ｔ１にかけて徐々にトナー画像濃度を薄くなり、時刻ｔ１でトナー画像濃度は最小になる。また時刻ｔ２にかけて徐々にトナー画像濃度が濃くなり、時刻ｔ２で最大になる。

ガンマ補正テーブルの更新において、理想的には濃度調整用トナー画像のトナー画像濃度は線形に変化し、トナー画像濃度毎で、入力データに対する出力データが確認できることが望ましい。しかし、感光体や現像スリーブの偏心等で周期的な濃度変動が発生すると、濃度調整用トナー画像に濃度変動が重畳される。図中の実線は理想的な出力特性が得られている場合を示し、破線は濃度変動が重畳した場合を示している。

図示されているように、濃度変動が重畳すると、トナー画像濃度の単調減少中に一部増加したり、大きく減少したりする。このような検出データが取得された場合、検出データの信頼性が低いため、ガンマ補正テーブルの更新処理が中止される。また、中止せず更新処理を実行した場合は、誤ったガンマ補正テーブルが作成されてしまう。

本実施形態では、濃度調整用トナー画像に濃度変動が重畳された場合、濃度変動を相殺することで、より精度が高いガンマ補正テーブルを取得し、ガンマ補正テーブルを更新する。

図１４は、本実施形態の制御部１１０ａの構成要素を機能ブロックで示す図である。

制御部１１０ａは、濃度調整用トナー画像形成部１３１と、減算処理部１３２と、ガンマ補正テーブル更新部１３３とを有する。

濃度調整用トナー画像形成部１３１は、所定の時期に中間転写ベルト１０上に、各色の濃度調整用トナー画像を形成する。

減算処理部１３２は、検出データから入力データを減算し、ＲＡＭ１１３に出力する。

ガンマ補正テーブル更新部１３３は、濃度変動を相殺する振幅データと位相データに基づき、濃度変動を相殺するための相殺波形データを生成する。相殺波形データを検出データに加算することで、検出データに含まれる濃度変動を除去する。また、ガンマ補正テーブル更新部１３３は、濃度変動が除去された検出データに基づき、ガンマ補正テーブルの更新処理を実行する。

図１５は、本実施形態の制御部１１０ａによる処理の一例を示すフローチャートである。

先ず、濃度調整用トナー画像形成部１３１は、所定の時期に中間転写ベルト１０上に、各色の濃度調整用トナー画像を形成する（ステップＳ２００）。所定の時期とは、主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時等である。

尚、本実施形態では、感光体や現像スリーブの偏心に起因する濃度ムラ周期を抽出するために、濃度調整用トナー画像は、副走査方向（用紙の搬送方向）に感光体や現像スリーブ1周分以上の長さを有する。

検出データ取得部１２６は、光学センサーユニット１５０が検出した濃度調整用トナー画像を所定の時間間隔で取得する（ステップＳ２０１）。取得された検出データはＲＡＭ１１３に格納される。

感光体回転センサー７６Ｙは感光体２０の基準姿勢タイミングを検知する。同様に、感光体回転センサー７６Ｃは感光体２０Ｃの基準姿勢タイミングを、感光体回転センサー７６Ｍは感光体２０Ｍの基準姿勢タイミングを、感光体回転センサー７６Ｋは感光体２０Ｋの基準姿勢タイミングを検知する。

またスリーブ回転センサー８３Ｙは現像スリーブ８１Ｙの基準姿勢タイミングを検知する。同様に、スリーブ回転センサー８３Ｃは現像スリーブ８１Ｃの基準姿勢タイミングを、スリーブ回転センサー８３Ｍは現像スリーブ８１Ｍの基準姿勢タイミングを、スリーブ回転センサー８３Ｋは現像スリーブ８１Ｋの基準姿勢タイミングを検知する。

濃度調整用トナー画像の検出と同じ時間間隔で感光体回転センサー７６Ｙ、７６Ｃ、７６Ｍ、及び７６Ｋと、スリーブ回転センサー８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、及び８３Ｋの出力値もＲＡＭ１１３に格納される。

次に、減算処理部１３２は、ＲＡＭ１１３を参照して検出データを取得する。減算処理部１３２は、検出データから入力データを減算する（ステップＳ２０２）。濃度調整用トナー画像の入力データは、前述したようにトナー画像濃度が最小から最大に変化するような入力データが予め用意される。

本実施形態では、不揮発性メモリ１１４に上記の入力データが予め格納されている。減算処理部１３２は、不揮発性メモリ１１４を参照して入力データを取得し、減算処理を実行する。減算処理された後の検出データ、すなわち減算後データでは、入力データの線形特性が取り除かれ、周期的な濃度変動ムラが含まれている。減算後データは、検出データとは別に、ＲＡＭ１１３に格納される。

次に、周波数解析部１２７は、ＲＡＭ１１３を参照し、減算後データを取得する。周波数解析部１２７は、減算後データを使用して、感光体と現像スリーブの回転周期に基づき周波数解析を行い、感光体と現像スリーブの偏心等による濃度変動の位相データと振幅データを算出する（ステップＳ２０３）。

次に、疑似データ生成部１２８は、算出された振幅データと位相データに基づき、感光体と現像スリーブによる濃度変動の疑似データを生成してＲＡＭ１１３に格納する（ステップＳ２０４）。尚、疑似データは、濃度変動の振幅データ及び位相データで表現される時間変化波形と、減算後データから算出される濃度平均値の足し合わせで表現される。

次に、データ置換部１２９は、ＲＡＭ１１３を参照して、減算後データと疑似データを取得し、時間間隔毎に差分を算出する（ステップＳ２０５）。つまり減算後データの時間変化と、疑似データの時間変化において、時間間隔毎に両者の差分を算出する。またデータ置換部１２９は、不揮発性メモリ１１４を参照して閾値を取得する。

次に、データ置換部１２９は、差分が閾値より大きいかを判断する（ステップＳ２０６）。

差分が閾値より大きい場合（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）は、データ置換部１２９は、減算後データの時間変化における減算後データを置換する（ステップＳ２０７）。データ置換部１２９は減算後データと疑似データの差分が小さくなる方向に減算後データを置換する。置換された検出データは、ＲＡＭ１１３に再格納される。減算後データを置換する手法についてはここでは問わない。

一方、閾値より小さい場合（ステップＳ２０６、Ｎｏ）は、減算後データを置換しない。

尚、閾値は、データ置換処理の間で一定としても良いし、可変としても良い。例えば、感光体や現像スリーブの1周ごとの検出データから得られるトナー画像濃度平均値の所定の割合（何％か）を閾値とし、周毎に閾値を変更しても良い。上述したように、感光体や現像スリーブは回転ムラ等によって周毎に振幅データ及び位相データがばらつくため、１周ごとに閾値を変えることが望ましい。

周波数解析部１２７は、ＲＡＭ１１３を参照してデータ置換後の減算後データを取得する。周波数解析部１２７は、再度、周波数解析処理を実行し、振幅データと位相データを算出する（ステップＳ２０８）。

続いて疑似データ生成部１２８は、濃度変動を相殺する振幅データと位相データに基づき、濃度変動の相殺波形データを生成し、ガンマ補正テーブル更新部１３３に出力する（ステップＳ２０９）。ガンマ補正テーブル更新部１３３は、相殺波形データを検出データに加算することで、検出データに含まれた濃度変動を除去する。

尚、上述したように、ＲＡＭ１１３には、濃度調整用トナー画像の検出と同じ時間間隔で感光体回転センサー７６Ｙ、７６Ｃ、７６Ｍ、及び７６Ｋと、スリーブ回転センサー８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、及び８３Ｋの出力値が格納されている。

そのため、ガンマ補正テーブル更新部１３３は、ＲＡＭ１１３を参照することで、濃度調整用トナー画像のどのタイミングで感光体と現像スリーブの基準姿勢タイミングが来たかを把握することができる。ガンマ補正テーブル更新部１３３は、相殺波形データを検出データに加算する際は、感光体及び現像スリーブの基準姿勢タイミングと、相殺波形データの開始タイミングを一致させて位相を合わせた上で加算する。

次に、ガンマ補正テーブル更新部１３３は、濃度変動が除去された検出データに基づき、ガンマ補正テーブルの更新処理を実行する。

このようにして、制御部１１０ａは、ガンマ補正テーブルの更新処理を行うことができる。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、濃度調整用トナー画像に濃度変動が重畳された場合であっても、濃度変動を相殺することで、より精度が高いガンマ補正テーブルを取得し、ガンマ補正テーブルを更新することができる。

尚、上記以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

以上、実施形態に係る画像形成装置、プログラム、画像濃度補正方法、及びトナー画像濃度調整方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ 画像形成装置
１０ 中間転写ベルト
１５０ 光学センサーユニット
１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｋ 作像ユニット
２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋ 感光体
７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｋ 帯電装置
８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋ 現像装置
７６Ｙ、７６Ｃ、７６Ｍ、７６Ｋ 感光体回転センサー
８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ 現像スリーブ
８３Ｙ、８３Ｃ、８３Ｍ、８３Ｋ スリーブ回転センサー
１１０、１１０ａ 制御部
１１１ ＣＰＵ
１１２ ＲＯＭ
１１３ ＲＡＭ
１１４ 不揮発性メモリ
１２５ 検知用トナー画像形成部
１２６ 検出データ取得部
１２７ 周波数解析部
１２８ 疑似データ生成部
１２９ データ置換部
１３０ 画像濃度ムラ補正部
１３１ 濃度調整用トナー画像形成部
１３２ 減算処理部
１３３ ガンマ補正テーブル更新部

特許４４０３７２６号公報

Claims (8)

1. 第１の周期で回転する像担持体と、
   第２の周期で回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体上のトナーを前記像担持体に転移させて前記像担持体上に形成された潜像をトナー画像として可視化する現像手段と、を有し、
   画像形成時に発生する画像濃度ムラを補正する画像形成装置であって、
   前記画像濃度ムラを補正する制御部を有し、
   前記制御部は、
   濃度変動検知用トナー画像を形成する検知用トナー画像形成手段と、
   前記濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度の検出データを、所定の時間間隔で取得する検出データ取得手段と、
   前記検出データに基づいて、前記時間間隔で、前記トナー画像濃度の疑似データを生成する疑似データ生成手段と、
   前記時間間隔毎での前記検出データと前記疑似データとの差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記検出データを置換する置換手段と、
   置換された前記検出データに基づき、前記画像濃度ムラを補正する補正手段と、を有し、
   前記疑似データ生成手段は、前記検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行することにより算出される振幅データ及び位相データを用いて複数周分の前記疑似データを生成し、
   前記置換手段は、前記疑似データ生成手段により生成された前記複数周分の前記疑似データを用いて複数周分の前記検出データを置換し、
   前記補正手段は、前記置換手段により置換された複数周分の前記検出データの時間変化に対して周波数解析を行うことにより算出される振幅データ及び位相データを用いて、周期的な前記画像濃度ムラを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出データ取得手段は、前記検出データに基づき、前記第１の周期に応じた第１の濃度変動と、前記第２の周期に応じた第２の濃度変動と、を算出し、
   前記疑似データ生成手段は、前記第１の濃度変動に基づき第１の疑似データを生成し、前記第２の濃度変動に基づき第２の疑似データを生成し、
   前記置換手段は、前記時間間隔毎での前記第１の濃度変動と前記第１の疑似データの前記差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記検出データを置換し、前記時間間隔毎での前記第２の濃度変動と前記第２の疑似データの前記差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記検出データを置換する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記置換手段は、前記第１の濃度変動と前記第１の疑似データの前記差分に対しては第１の規定値を参照し、前記第２の濃度変動と前記第２の疑似データの前記差分に対しては第２の規定値を参照する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記疑似データ生成手段は、前記像担持体、又は前記現像剤担持体の回転周期毎に前記疑似データを生成する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記規定値は、前記像担持体、又は前記現像剤担持体の回転周期毎に異なる
   ことを特徴とする請求項３、又は４に記載の画像形成装置。
6. 第１の周期で回転する像担持体と、
   第２の周期で回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体上のトナーを前記像担持体に転移させて前記像担持体上に形成された潜像をトナー画像として可視化する現像手段と、を有し、
   画像形成時に発生する画像濃度ムラを補正する画像形成装置に処理を実行させるプログラムであって、
   所定の時間間隔で取得された、濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度の検出データに基づき、前記第１の周期に応じた第１の濃度変動と、前記第２の周期に応じた第２の濃度変動と、を算出する濃度変動算出ステップと、
   疑似データ生成手段により、前記第１の濃度変動と前記第２の濃度変動と、に基づいて、前記時間間隔で、前記トナー画像濃度の疑似データを生成する疑似データ生成ステップと、
   置換手段により、前記時間間隔毎での前記検出データと前記疑似データとの差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように、前記検出データを置換する置換ステップと、
   補正手段により、置換された前記検出データに基づき、前記画像濃度ムラを補正する補正ステップと、を含み、
   前記疑似データ生成手段は、前記検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行することにより算出される振幅データ及び位相データを用いて複数周分の前記疑似データを生成し、
   前記置換手段は、前記疑似データ生成手段により生成された前記複数周分の前記疑似データを用いて複数周分の前記検出データを置換し、
   前記補正手段は、前記置換手段により置換された複数周分の前記検出データの時間変化に対して周波数解析を行うことにより算出される振幅データ及び位相データを用いて、周期的な前記画像濃度ムラを補正する処理を前記画像形成装置に実行させることを特徴とするプログラム。
7. 第１の周期で回転する像担持体と、
   第２の周期で回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体上のトナーを前記像担持体に転移させて前記像担持体上に形成された潜像をトナー画像として可視化する現像手段と、を有し、
   画像形成時に発生する画像濃度ムラを補正する画像形成装置による画像濃度補正方法であって、
   濃度変動検知用トナー画像を形成する検知用トナー画像形成工程と、
   前記濃度変動検知用トナー画像のトナー画像濃度の検出データを、所定の時間間隔で取得する検出データ取得工程と、
   疑似データ生成手段により、前記検出データに基づいて、前記時間間隔で、前記トナー画像濃度の疑似データを生成する疑似データ生成工程と、
   置換手段により、前記時間間隔毎での前記検出データと前記疑似データとの差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように、前記検出データを置換する置換工程と、
   補正手段により、置換された前記検出データに基づき、前記画像濃度ムラを補正する補正工程と、を含み、
   前記疑似データ生成手段は、前記検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行することにより算出される振幅データ及び位相データを用いて複数周分の前記疑似データを生成し、
   前記置換手段は、前記疑似データ生成手段により生成された前記複数周分の前記疑似データを用いて複数周分の前記検出データを置換し、
   前記補正手段は、前記置換手段により置換された複数周分の前記検出データの時間変化に対して周波数解析を行うことにより算出される振幅データ及び位相データを用いて、周期的な前記画像濃度ムラを補正することを特徴とする画像濃度補正方法。
8. 第１の周期で回転する像担持体と、
   第２の周期で回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体上のトナーを前記像担持体に転移させて前記像担持体上に形成された潜像をトナー画像として可視化する現像手段と、を有し、
   画像形成時の画像担持媒体上でのトナー画像濃度を、調整テーブルを用いて調整するトナー画像濃度調整方法であって、
   濃度調整用トナー画像を形成する濃度調整用トナー画像形成工程と、
   前記濃度調整用トナー画像のトナー画像濃度の検出データを、所定の時間間隔で取得する検出データ取得工程と、
   疑似データ生成手段により、前記検出データに基づいて、前記時間間隔で、前記トナー画像濃度の疑似データを生成する疑似データ生成工程と、
   置換手段により、前記時間間隔毎での前記検出データと前記疑似データとの差分が規定値以上の場合に、前記差分が小さくなるように、前記検出データを置換する置換工程と、
   調整テーブル生成手段により、置換された前記検出データに基づき、前記調整テーブルを生成する調整テーブル生成工程と、を含み、
   前記疑似データ生成手段は、前記検出データの時間変化に対して周波数解析処理を実行することにより算出される振幅データ及び位相データを用いて複数周分の前記疑似データを生成し、
   前記置換手段は、前記疑似データ生成手段により生成された前記複数周分の前記疑似データを用いて複数周分の前記検出データを置換し、
   前記調整テーブル生成手段は、前記置換手段により置換された複数周分の前記検出データの時間変化に対して周波数解析を行うことにより算出される振幅データ及び位相データを用いて、前記調整テーブルを生成することを特徴とするトナー画像濃度調整方法。

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