JP7271284B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザユニットから出射されるレーザ光を偏向して感光体を走査する走査光学装置を備えた、レーザプリンタやデジタル複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式でカラー画像を形成する画像形成装置は、複数の画像形成部により複数の色の画像形成を並列に行うことで、処理全体の高速化をはかっている。各画像形成部により形成された異なる色の画像は、記録材上に順次重畳して転写される。これにより記録材上にはカラー画像が形成される。各画像形成部は、例えばそれぞれが感光体を有しており、各感光体に走査光学装置からレーザ光が照射（走査）されることで画像が形成される。走査光学装置は、レーザ光の光源となるレーザユニットと、レーザ光を偏向する偏向器と、レンズやミラー等の光学部品と、を備える。偏向器は例えば回転多面鏡であり、回転に伴って発熱する。発熱の影響により光学部品の変形、位置・姿勢の変化が生じることがある。これは、感光体上のレーザ光の照射位置の変化の原因となる。感光体上のレーザ光の照射位置の変化は、画像の形成位置の変化となる。走査光学装置が画像形成部毎に１つずつ設けられる場合、レーザ光の照射位置の変化量は、各画像形成部の感光体により異なる。そのために、記録材上で各色の画像が正確に重畳して転写されずに、いわゆる色ズレが生じることになる。

色ズレに対して、中間転写体上に色ズレ検出用の画像（検出用画像）を形成し、検出用画像から色ズレ量を検出して補正する色ズレ補正（以下、「オートレジ」という。）が行われる。中間転写体は、各感光体から画像が順次重畳して転写される転写体である。中間転写体から各色の画像が一度に記録材へ転写される。検出用画像は、中間転写体上に同一形状の各色のパッチ画像が周期的に繰り返し形成されて構成される。検出用画像は、例えば光学センサにより読み取られる。オートレジの際には、中間転写体上の検出用画像が光学センサにより読み取られ、その読取結果から色ズレ量が検出される。色ズレ量は、例えば検出用画像を構成する色毎のパッチ画像の間隔を測定することで検出される。この色ズレ量に基づいて画像の書出タイミング（レーザ光が感光体に照射開始されるタイミング）が制御されることで、レーザ光の照射位置が補正されて色ズレが補正される。このように、光学部品の変形、位置・姿勢の変化によるレーザ光の照射位置の変化は、オートレジにより補正される。

感光体は、ドラム形状で構成されることが多い。ドラム形状の感光体を「感光ドラム」という。感光ドラムは、ドラムの軸を中心に回転し、表面に画像が形成される。そのために、感光ドラムの１回転毎に周期的にムラが発生することがある。このような周期的に発生するムラを「周期ムラ」という。周期ムラは、形成する画像の画質を劣化させる要因となる。しかしオートレジは、周期ムラには対応しきれない。特許文献１は、中間転写体上に一定間隔でパッチ画像を形成し、その間隔に応じて周期ムラを検出して補正する手法を提案する。

米国特許第８５２６８６７号明細書

中間転写体は、無端ベルト状に形成されることが多い。中間転写体は、各感光ドラムから順次転写された画像を記録材に転写するために、所定の駆動ローラにより回転駆動される。中間転写体上の各色のパッチ画像の間隔の測定は、駆動ローラの偏芯や中間転写体の厚みのムラ等の外乱による中間転写体の表面速度の変動により、正確に行えなくなることがある。特に、中間転写体の駆動ローラの直径と感光ドラムの直径とが類似する場合、検出したい感光ドラムの周期ムラに近い周期で外乱が発生する。これは、各色のパッチ画像の間隔から感光ドラムの周期ムラを正確に検出することを一層困難にする。

本発明は、上記の問題に鑑み、感光ドラムに生じる周期ムラを、中間転写体の影響を抑制して高精度に検出可能な画像形成装置を提供することを主たる課題とする。

本発明の画像形成装置は、第１感光体と、前記第１感光体を回転駆動する第１駆動手段と、前記第１感光体に第１色のトナーを用いて画像を形成する第１画像形成手段と、前記第１感光体に形成された画像を検出する第１検出手段と、第２感光体と、前記第２感光体を回転駆動する第２駆動手段と、前記第２感光体に前記第１色とは異なる第２色のトナーを用いて画像を形成する第２画像形成手段と、前記第１感光体及び前記第２感光体のそれぞれから画像が転写される転写体と、前記転写体に形成された画像を検出する第２検出手段と、前記第１感光体の回転速度の周期的な変動によって生じる前記第１感光体に形成される画像のムラを第１画像形成条件に基づいて制御し、前記第２感光体の回転速度の周期的な変動によって生じる前記第２感光体に形成される画像のムラを第２画像形成条件に基づいて制御する制御手段と、生成手段と、を備え、前記生成手段は、前記第１感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第１パターン画像を前記第１画像形成手段によって形成し、前記第１検出手段による前記第１パターン画像の検出結果に基づいて前記第１画像形成条件を生成し、前記生成手段は、前記制御手段が前記第１感光体に形成される画像のムラを前記第１画像形成条件に基づいて制御した状態で前記第１感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第２パターン画像を前記第１画像形成手段によって形成し、前記第２感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第３パターン画像を前記第２画像形成手段によって形成し、前記第２検出手段による前記第２パターン画像の検出結果と前記第２検出手段による前記第３パターン画像の検出結果とに基づいて前記第２画像形成条件を生成し、前記転写体に前記第２パターン画像が転写された範囲と、前記転写体に前記第３パターン画像が転写された範囲とは、前記転写体の回転方向において重なることを特徴とする。

本発明によれば、感光ドラムに生じる周期ムラを高精度に検出できる。

画像形成装置の構成説明図。 現像器による現像処理の説明図。 現像器による現像処理の説明図。 検出用画像の例示図。 （ａ）、（ｂ）は、位置関係の導出方法の説明図。 ドラム上センサの説明図。 ドラムＨＰセンサの説明図。 周期ムラの補正処理を表すフローチャート。 測定用画像の例示図。 第１フェーズの処理の説明図。 周期ムラの補正処理を表すフローチャート。 （ａ）、（ｂ）は、イエローのパッチ画像の間隔測定の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、周期ムラを補正した結果の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、周期ムラを補正した結果の説明図。 フィッティングの結果の説明図。 メイン制御システムの説明図。 メイン制御システムの説明図。 メイン制御システムの説明図。 周期ムラの補正処理を表すフローチャート。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成説明図である。本実施形態の画像形成装置は電子写真方式であり、用紙等の記録材３０にカラー画像を形成することができる。この画像形成装置は、中間転写タンデム方式を採用して記録材３０に画像形成を行う。即ち、画像形成装置は、それぞれ異なる色の４色の画像を形成するために４つの画像形成部２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋを備える。各画像形成部２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋから中間転写体２４に画像を転写した後に記録材３０へ画像を転写する。画像形成部２００Ｙは、イエロー（Ｙ）の画像を形成する。画像形成部２００Ｍは、マゼンタ（Ｍ）の画像を形成する。画像形成部２００Ｃは、シアン（Ｃ）の画像を形成する。画像形成部２００Ｋは、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。

各画像形成部２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋは、画像が形成される感光体として感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備える。感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれドラム形状である。感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは同じ大きさであり、感光ドラム１０Ｋは、他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃよりもドラム径が大きく構成される。これは、モノクロ画像を形成する際に画像形成部２００Ｋのみが動作し、感光ドラム１０Ｋが他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃよりも早く消耗することを防止するためである。

各画像形成部２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋは、帯電器２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ、露光器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、現像器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、及びクリーナ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える。各画像形成部２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋは、中間転写体２４を挟む位置に一次転写ローラ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える。以下の説明において、各色を区別する場合には符号末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けるが、色を区別しない場合には、符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

感光ドラム１０は、像担持体であり、ドラム軸を中心に図中反時計回り方向に回転可能に設けられる。帯電器２１は、回転する感光ドラム１０の表面（側面）を一様に帯電させる。露光器２２は、帯電した感光ドラム１０の表面に、対応する色の画像データに応じて変調されたレーザ光を照射する走査光学装置である。感光ドラム１０は、レーザ光が照射されることで、画像データに応じた静電潜像が形成される。現像器１は、対応する色の現像剤（本実施形態ではトナー）により静電潜像を現像して、感光ドラム１０上に可視化像であるトナー像を形成する。

本実施形態の現像器１は、非磁性のトナーと低磁化高抵抗のキャリアとを含む２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する。非磁性のトナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このような非磁性のトナーは、粉砕法や重合法などの常法により製造することができる。トナーは、現像器１内部でキャリアと摩擦帯電されることで帯電する。帯電したトナーは、現像バイアス電圧が印加されることで、感光ドラム１０との電位差により感光ドラム１０上の静電潜像に付着して、静電潜像を可視化する。本実施形態では、負に帯電するトナーが使用される。なお、現像器１は、画像形成により消費されたトナーを補給するためのトナー補給槽２０を備える。

現像器１Ｙは、イエローのトナーにより感光ドラム１０Ｙ上にイエローのトナー像を形成する。現像器１Ｍは、マゼンタのトナーにより感光ドラム１０Ｍ上にマゼンタのトナー像を形成する。現像器１Ｃは、シアンのトナーにより感光ドラム１０Ｃ上にシアンのトナー像を形成する。現像器１Ｋは、ブラックのトナーにより感光ドラム１０Ｋ上にブラックのトナー像を形成する。

感光ドラム１０上のトナー像は、一次転写ローラ２３により中間転写体２４に転写される。転写後に感光ドラム１０に残留するトナーは、クリーナ２６により除去される。中間転写体２４は、無端ベルト状の転写体であり、駆動ローラ２９により図中時計回りに回転駆動される。中間転写体２４の回転速度に応じて各感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋからトナー像が順次重畳して転写される。これにより中間転写体２４にフルカラーのトナー像が形成される。

画像形成装置は、中間転写体２４に形成されたトナー像を記録材３０に転写するために、二次転写ローラ３１を備える。中間転写体２４が回転することで、中間転写体２４上のトナー像は二次転写ローラ３１側に搬送される。二次転写ローラ３１は、中間転写体２４との間に記録材３０を挟んで搬送する際に、中間転写体２４から記録材３０へトナー像を転写させる。転写後に中間転写体２４に残留するトナーは、駆動ローラ２９の近傍に設けられるクリーナ２８により除去される。なお、中間転写体２４のトナー像が転写される面は、画像が形成される記録材３０の材質に対応するために、弾性層を有している。例えば、凹凸を有する記録材３０であっても、弾性層から転写されることで凹部への転写性が確保される。

トナー像が転写された記録材３０は、二次転写ローラ３１により定着器３２へ搬送される。定着器３２は、記録材３０にトナー像を定着させる。定着器３２は、例えばトナーを加熱溶融して加圧することで、トナー像を記録材に定着させる。以上により記録材３０に画像が形成される。

感光ドラム１０Ｋの近傍には、感光ドラム１０Ｋの表面に形成された後述の測定用画像を読み取ることができるドラム上センサ２５が設けられる。中間転写体２４の近傍で、各画像形成部位Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋから転写されたトナー像を読み取ることができる位置には、中間転写体上センサ１００４が設けられる。中間転写体上センサ１００４は、中間転写体２４に形成された後述の検出用画像や測定用画像を読み取ることができる。

（現像処理）
図２、図３は、現像器１による現像処理の説明図である。現像器１は、トナーを収容する収容部９及び収容部９からトナーを感光ドラム１０の近傍に搬送する現像剤担持体８を有する。収容部９は、収容するトナー量が所定量以下になるとトナー補給槽２０からトナーが補給される。

感光ドラム１０の表面は、帯電器２１により負の電位Ｖｄに帯電される。感光ドラム１０の静電潜像が形成された部分の電位（露光部電位）ＶＬは、電位Ｖｄから０［Ｖ］側に除電される。電位Ｖｄは例えば－７００［Ｖ］、露光部電位ＶＬは例えば－２００［Ｖ］である。

現像器１は、負に帯電されたトナーを含む現像剤を、現像剤担持体８によって感光ドラム１０の近傍に搬送する。現像剤担持体８に現像時に印加される現像バイアス電位Ｖｄｃは、電位Ｖｄと露光部電位ＶＬとの間の電位であり、例えば－５５０［Ｖ］である。現像剤担持体８上の負に帯電したトナーは、負の現像バイアス電位Ｖｄｃによって、感光ドラム１０の表面の電位Ｖｄや現像バイアス電位Ｖｄｃよりも相対的に正電位に近い露光部電位ＶＬの部分に飛翔する。これにより現像バイアス電位Ｖｄｃと露光部電位ＶＬとの差分である現像潜像電位Ｖcontに応じた量のトナーが、感光ドラム１０上に付着することになる。トナーが感光ドラム１０に付着する量に応じてトナー像の濃度が決定する。そのために、現像潜像電位Ｖcontを調整することで、画像濃度を調整することができる。感光ドラム１０に飛翔した負極性のトナーは、一次転写ローラ２３と中間転写体２４との圧力及び電界によって、中間転写体２４に転写される。この際、一次転写ローラ２３にはトナーと逆極性の一次転写バイアス電位Ｖｔｒ１が印加される。例えば一次転写バイアス電位Ｖｔｒ１は＋１５００［Ｖ］である。

（画像形成処理）
２枚の記録材３０に対して連続して画像形成処理を行う場合について説明する。画像形成装置は、画像形成処理時に、前回転処理、作像処理、紙間処理、後回転処理を行う。

前回転処理は、作像を行うために、感光ドラム１０の駆動部や帯電器２１等の高電圧部材を安定した動作状態にする処理である。前回転処理では、感光ドラム１０及び中間転写体２４が駆動される。感光ドラム１０及び中間転写体２４は、イナーシャが大きいために、駆動開始から目標の回転速度（目標速度）に到達して安定して一定速度で動作するまでに所定時間、例えば５００ミリ秒必要である。感光ドラム１０及び中間転写体２４が一定速度で安定動作した後に、帯電器２１に帯電バイアスが印加される。一次転写バイアス電位Ｖｔｒ１は、感光ドラム１０上の帯電部位が一次転写ローラ２３による転写位置を通過するタイミングに基づいて印加される。現像剤担持体８の駆動部及び現像バイアス電位Ｖｄｃは、感光ドラム１０上に形成された静電潜像が現像剤担持体８に接近する前に所定の回転速度及び所定の電位になっていればよい。ただし、トナーの劣化を防止するために、現像剤担持体８の駆動部及び現像バイアス電位Ｖｄｃは、できるだけ遅いタイミングで所定の回転速度及び所定の電位になることが望ましい。

作像処理は、感光ドラム１０上にトナー像を形成して、中間転写体２４に転写する処理である。作像処理では、帯電した感光ドラム１０の表面に後述のカラーレジスト調整モードで決定されたタイミングで露光器２２からレーザ光が露光され、静電潜像が形成される。現像器１は、トナーにより静電潜像を可視化する。一次転写ローラ２３は、感光ドラム１０に形成されたトナー像を中間転写体２４に転写する。

紙間処理は、１枚目と２枚目の記録材間に生じる微小な隙間において、作像処理を行わず、各駆動部や高電圧部材を稼働する処理である。紙間処理では、露光器２２による露光は行われないが、各駆動部や高電圧部材は、作像処理が可能な状態を維持する。後回転処理は、各駆動部や高電圧部材を停止する処理を表す。後回転処理では、露光器２２、帯電器２１、現像剤担持体８の駆動部、現像バイアス電位Ｖｄｃ、一次転写バイアス電位Ｖｔｒ１、帯電バイアスの順で停止した後に、感光ドラム１０及び中間転写体２４の回転を停止する。

（カラーレジスト調整モード）
カラーレジスト調整モードは、オートレジを行う動作モードであり、各色の感光ドラム１０への画像書き込み位置（レーザ光の照射位置）の補正時に設定される。オートレジを行うために、カラーレジスト調整モードでは、中間転写体２４上に色ズレ検出用の検出用画像が形成される。色ズレ検出用の検出用画像は、中間転写体上センサ１００４により読み取られる。色ズレ検出用の検出用画像の読取結果に基づいて、検出用画像の中間転写体２４上の位置が検出される。この検出結果に基づいて、感光ドラム１０への画像書き込み位置が補正される。

カラーレジスト調整モードは、ユーザからの指示、或いは画像形成装置の起動時や所定枚数への画像形成時のような所定のタイミングで行われる。カラーレジスト調整モードは、画像形成装置の製造バラツキによる画像書き込み位置のズレ及び機内の昇温等による画像書き込み位置の経時変化を補正する。

カラーレジスト調整モードが開始されると、中間転写体２４の回転駆動及び検出用画像の作像が開始される。図４は、中間転写体２４上に形成される検出用画像の例示図である。検出用画像を検出する中間転写体上センサ１００４は、中間転写体２４の回転方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に、複数設けられる。本実施形態では、中間転写体上センサ１００４は、中間転写体上センサ１００４ａ、中間転写体上センサ１００４ｂ、中間転写体上センサ１００４ｃの３個が配置される。検出用画像は、中間転写体２４の回転方向（Ｙ軸方向）に並ぶ各色の画像の列が、各中間転写体上センサ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃの検出位置に応じて３列並んだ画像である。

検出用画像は、基準色であるマゼンタのパッチ画像３０２が、イエローのパッチ画像３０１、シアンのパッチ画像３０３、ブラックのパッチ画像３０４の間に配置されて１列が構成される。なお、中間転写体上センサ１００４は、乱反射光を読み取ることで検出用画像を読み取る光学センサである。このような中間転写体上センサ１００４は、ブラックのパッチ画像３０４を直接読み取ることが困難である。そのためにブラックのパッチ画像３０４は、基準色であるマゼンタの画像がブラックの画像の一部に重なって構成される。

中間転写体２４上の検出用画像の位置検出は、中間転写体上センサ１００４による検出用画像の読取結果に基づいて行われる。中間転写体２４の回転により検出用画像が中間転写体上センサ１００４の検出位置を通過する時間に基づいて、各色のパッチ画像３０１～３０４の相対的な位置関係が導出される。
例えば、イエローのパッチ画像３０１とマゼンタのパッチ画像３０２との位置関係は、以下のように導出される。図５は、位置関係の導出方法の説明図である。図５（ａ）は、基準色であるマゼンタのパッチ画像３０２に対して、イエローのパッチ画像３０１がＸ軸方向にずれた場合を例示する。図５（ｂ）は、基準色であるマゼンタのパッチ画像３０２に対して、イエローのパッチ画像３０１がＹ軸方向にずれた場合を例示する。本実施形態では、各色のパッチ画像の位置は、中間転写体上センサ１００４の検出位置をパッチ画像が通過する際の中心（重心）である。なお、パッチ画像の位置は、中間転写体上センサ１００４の検出位置にパッチ画像が突入した時点、或いはパッチ画像が通過した時点としてもよい。

イエローのパッチ画像３０１がマゼンタのパッチ画像３０２に挟まれており、各パッチ画像３０１、３０２の重心の距離がＡ１、Ａ２、Ｂ、Ｂ２となっている。色ズレが生じていない（位置関係にズレが生じていない）場合、Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４となる。図５（ａ）の状態のイエローのパッチ画像３０１のＸ軸方向のズレ量ΔＨは、以下の式で表される。
ΔＨ＝｛（Ｂ２－Ｂ１）／２－（Ａ２－Ａ１）／２｝／２

同様に、図５（ｂ）の状態のイエローのパッチ画像３０１のＹ軸方向のズレ量ΔＶは、以下の式で表される。
ΔＶ＝｛（Ｂ２－Ｂ１）／２＋（Ａ２－Ａ１）／２｝／２

実際の色ズレは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の両方に同時に発生することが多い。その場合であっても、上記の２つの式がそれぞれ独立に成り立つために、基準色（マゼンタのパッチ画像３０２）に対するイエローのパッチ画像３０１の位置関係（色ズレ）が正確に導出される。色ズレはＸ軸方向のズレ量ΔＨ及びＹ軸方向のズレ量ΔＶで表される。

上記の通り検出用画像は、各色のパッチ画像３０１～３０４の組み合わせである。カラーレジスト調整モード時には、図４の検出用画像が、通常、複数個形成される。本実施形態では、１０個の検出用画像が形成される。これは、検出用画像に様々な外乱が影響して、微小な画像の形成位置のバラツキが生じるためである。複数の検出用画像の読取結果から各色の画像の形成位置を検出してその平均値を用いることで、画像の形成位置のバラツキの影響が抑制される。

カラーレジスト調整モード時には、１０個の検出用画像から基準色のパッチ画像３０２に対する各色のパッチ画像３０１、３０３、３０４の位置関係（色ズレ）が導出されて、その平均値が導出される。この平均値が補正されるように、補正値として各色のカラーレジスト調整値が導出される。露光器２２は、対応する色のカラーレジスト調整値に基づいてレーザ光の露光タイミングが決定される。レーザ光の露光タイミングが調整されることで、オートレジが行われて、画像書き込み位置（レーザ光の照射位置）が調整される。これにより感光ドラム１０上の画像（トナー像）の位置が調整され、中間転写体２４上に転写され各色の画像（トナー像）の色ズレが補正される。

本実施形態では、中間転写体上センサ１００４が３つ設けられる。これは、各中間転写体上センサ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃが検出用画像を検出するタイミングのズレにより、照射位置の傾きや曲がりを検出して補正するためである。

（ドラム上センサ）
図６は、ドラム上センサ２５の説明図である。ドラム上センサ２５は、感光ドラム１０Ｋに形成された、感光ドラム１０Ｋの１周期毎に生じる周期ムラ測定用の測定用画像を読み取る。ドラム上センサ２５は、中間転写体２４が弾性層を備える場合に有効である。これは、中間転写体２４が弾性層を備える場合に、中間転写体上センサ１００４がブラックのパッチ画像３０４を読み取ることができないためである。

一般的にドラム上センサ２５は、高価なものが多く、使用個数を制限することが望ましい。そのために本実施形態では、ドラム上センサ２５は、ブラックの感光ドラム１０Ｋにのみ設けられる。ただし、中間転写体２４上の検出が困難な色のパッチ画像に対しては、ドラム上センサ２５により感光ドラム１０上のパッチ画像を検出する構成とする。

（ドラムＨＰセンサ）
本実施形態では、感光ドラム１０の１回転毎に周期的に発生する周期ムラの検出基準となる基準位置を取得するために、感光ドラム１０の１周の位相を検出するドラムＨＰセンサを備える。図７は、ドラムＨＰセンサの説明図である。ドラムＨＰセンサ１２は、感光ドラム１０の１回転周期を正確に検出できる構成であればよい。本実施形態のドラムＨＰセンサ１２は、感光ドラム１０を駆動する駆動系に設けられる。感光ドラム１０の駆動系は、駆動源であるドラム駆動モータ１３及びドラム駆動モータ１３から出力される駆動力を感光ドラム１０に伝達するギア１１を備える。ドラムＨＰセンサ１２は、感光ドラム１０を回転駆動するギア１１の背面に設けられる。ドラムＨＰセンサ１２は、例えばギア１１の所定の位置に設けられるフラグの検出により、感光ドラム１０の１回転の周期を検出する構成である。ドラムＨＰセンサ１２は、各感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの駆動系に１つずつ設けられる。

なお、基準位置は、ドラムＨＰセンサ１２を用いずに取得することも可能である。例えば、周期ムラの検出結果と、周期ムラを検出した感光ドラム１０上の位置とが把握可能であれば、周期ムラの基準位置が取得される。具体的には、アブソリュートエンコーダを用いているものであれば、常に感光ドラム１０上の１周に対する位置が把握できるため、検出された周期ムラとの相関を把握することが可能である。また、感光ドラム１０の回転速度制御のためにエンコーダを用いる構成であれば、エンコーダの所定の場所を基準位置とし、この基準位置と周期ムラとを相関付けることが可能である。ただし、この場合、エンコーダの信号を検出できない状態、例えば電源オフ状態に感光ドラム１０が回転させられると、電源オン時に再び相関付けが必要になる。

（感光ドラムの周期ムラ補正）
感光ドラム１０の周期ムラの補正処理について説明する。ここでは、ドラム上センサ２５が設けられるブラックの感光ドラム１０Ｋに対する周期ムラの補正について説明する。図８は、感光ドラム１０Ｋの周期ムラの補正処理を表すフローチャートである。この補正処理は、大きく２つのフェーズに分けられる。第１フェーズは、感光ドラム１０Ｋの１周の基準位置と補正信号とによる、感光ドラム１０Ｋのドラム駆動制御システムとしての応答の相関付けを行う。第２フェーズは、測定用画像を実測した結果に応じた感光ドラム１０Ｋの周期ムラの補正を行う。第１フェーズの実行後に第２フェーズが実行される。この処理は、後述のメイン制御システムにより行われる。

第１フェーズの処理について説明する。
ドラムＨＰセンサ１２Ｋによる基準位置の検出と同時に、補正対象である感光ドラム１０Ｋの周期ムラの想定量の１０倍の振幅を有する感光ドラム１０Ｋの回転速度の補正信号が、感光ドラム１０Ｋの回転速度を指示する速度指令値に重畳される（Ｓ１１）。感光ドラム１０Ｋの周期ムラが感光ドラム１０Ｋの回転速度に対しておおよそ０．１％であるために、１０倍の補正信号は、目標速度の１％程度となる。補正信号は一次の正弦波であり、Ａsinθ(θ＝２πｔ／Ｔ）で表される。ｔ＝０のときがドラムＨＰセンサ１２Ｋによる基準位置の検出タイミングである。２π／Ｔは感光ドラム１０Ｋの１周の周期である。

感光ドラム１０Ｋは、感光ドラム１０Ｋの１周期測定用の測定用画像が形成される（Ｓ１２）。本実施形態では、測定用画像は、感光ドラム１０Ｋの回転方向に、所定幅のパッチ画像が所定間隔で感光ドラム１０Ｋの２周分の長さに形成される。感光ドラム１０Ｋの周長が２６４［ｍｍ］の場合、測定用画像の長さは５２８［ｍｍ］となる。図９は、測定用画像の例示図である。測定用画像は、カラーレジスト調整モード時に形成される検出用画像とは異なり、感光ドラム１０Ｋの回転方向に、複数のブラックのパッチ画像が１［ｍｍ］間隔で構成される。各パッチ画像は、感光ドラム１０Ｋの回転方向に直交する方向が長辺となる矩形である。本実施形態では、矩形の短辺（幅方向）が１［ｍｍ］である。

ドラム上センサ２５により感光ドラム１０Ｋから読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、感光ドラム１０Ｋ上のブラックのパッチ画像の間隔が測定される（Ｓ１３）。感光ドラム１０Ｋ上のブラックのパッチ画像の間隔に対して、感光ドラム１０Ｋの表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＡ’sin（θ＋α＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ１４）。フィッティングの詳細は後述する。フィッティングの結果に基づいて、振幅比Ａ’／Ａ及び位相差αが所定のメモリに保存される（Ｓ１５）。

以上のように第１フェーズの処理が行われる。第１フェーズの各処理を詳細に説明する。第１フェーズは、感光ドラム１０Ｋの１周の基準位置と補正信号とによるドラム駆動制御システムとしての応答の相関付けを行うことが目的であり、Ｓ１５の処理で得られる振幅比及び位相差がそれにあたる。

図１０は、第１フェーズの処理の説明図である。第１フェーズでは、感光ドラム１０Ｋの基準位置で想定量の１０倍の振幅の補正信号Ｍが重畳されて、ドラム駆動制御システムの応答である応答波形（位置ズレ波形）Ｒが得られる。補正信号Ｍの振幅がＡ、色ズレ波形の振幅がＡ’、位相差がαである。振幅比Ａ’／Ａ及び位相差αは、２つのファクターによって決定される。

１つ目のファクターは、補正信号を入力した際の、制御対象となる感光ドラム１０Ｋのドラム駆動制御システムとしての応答である。具体的には、周波数応答におけるゲイン及び位相差が取得される必要がある。周波数応答は、一般的には周波数を遷移させた際の応答をボード線図として表現することが多い。しかし本実施形態では、周波数が感光ドラム１０Ｋの１周期であるために、周波数を遷移させる必要がない。そのために本実施形態では、１周期のゲイン及び位相差が取得される。Ｓ１１の処理で補正信号の振幅を１０倍とするのは、ドラム駆動制御システムの応答をより顕著に反映させることで、ゲイン及び位相差を正確に測定するためである。また、ドラム駆動制御システムが正確に同定されている場合、伝達関数の式から、振幅及び位相差を計算によって求めることも可能である。

２つ目のファクターは、中間転写体上センサ１００４による測定用画像の検出結果から得られる感光ドラム１０Ｋの周期ムラの振幅及び位相が、ドラム上センサ２５による測定用画像の検出結果から得られる振幅及び位相とは異なる点である。つまり２つ目のファクターは、幾何学的なドラム駆動制御システムの応答である。振幅と位相との関係は、測定用画像が書き込まれる感光ドラム１０Ｋ上の露光位置と、中間転写体２４上に転写される位置と、ドラム上センサ２５による検出位置とで、それぞれの配置に応じて異なる。幾何学的には、それらは、下記の式で表される。

感光ドラム１０Ｋの表面速度ＤｖがＤｖ＝Ｖｄｒ＋Ｒsin（ω）で表される場合、中間転写体２４の転写位置における速度Ｔｖ及びドラム上センサ２５の検出位置における速度Ｓｖは、以下の式で表される。
Ｔｖ＝Ｄｖ（ω）－Ｄｖ（ω＋ａ）
Ｓｖ＝Ｄｖ（ω）－ＤＶ（ω＋ｂ）
ａは、図６に示す露光位置と転写位置とのなす角度である。ｂは、図６に示す露光位置と検出位置とのなす角度である。これらの式から感光ドラム１０Ｋの表面速度Ｄｖ（ω）が算出される。

以上の２つのファクターにより、最終的に振幅比Ａ’／Ａ及び位相差αが導出される。２つのファクターは、上記した計算式により事前に算出可能である。そのために、振幅比Ａ’／Ａ及び位相差αを予め算出することで、第１フェーズの処理が必須ではなくなる。しかしながら、ドラム駆動制御システムの同定の精度、個体バラツキ、幾何学的な位置関係の精度等によっては、振幅比Ａ’／Ａに理論値と実測値との誤差が生じる可能性がある。この誤差が無視できないほど大きい場合には、第１フェーズの処理により、直接対象となるドラム駆動制御システムの応答を確認することが好ましい。

第２フェーズの処理について説明する。
感光ドラム１０Ｋは、補正信号が重畳されていない通常の速度指令値に応じて、指定の目標速度で回転駆動される（Ｓ２１）。感光ドラム１０Ｋは、測定用画像が形成される（Ｓ２２）。ドラム上センサ２５により感光ドラム１０Ｋから読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、感光ドラム１０Ｋ上のブラックのパッチ画像の間隔が測定される（Ｓ２３）。測定されたパッチ画像の間隔に対して、感光ドラム１０Ｋの表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＢsin（θ＋β＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ２４）。フィッティングの結果に基づいて、感光ドラム１０Ｋの周期ムラの補正の指令値が以下の式により算出される（Ｓ２５）。
補正式をＸsin（θ＋ω）とすると
Ｘ＝（Ａ×Ｂ）／Ａ’
ω＝β－α

以上の処理により感光ドラム１０Ｋの周期ムラを補正する補正項が確定する。感光ドラム１０Ｋの回転速度を制御する速度指令値に、Ｓ２５の処理で算出される正弦波の指令値を重畳することで、周期ムラが補正される。補正後の速度指令値をＶ、補正前の速度指令値をＶｂｋとすると、速度指令値Ｖは以下の式で表される。
Ｖ＝Ｖｂｋ＋Ｘsin（θ＋ω）

（ドラム上センサを有しない感光ドラムの駆動制御）
すべての感光ドラム１０の周期ムラを補正するためには、ドラム上センサ２５を備えない感光ドラム１０についても周期ムラを補正する必要がある。図１に示す通り、本実施形態では、ドラム上センサ２５は、ブラックの画像形成に用いられる感光ドラム１０Ｋにのみ備えられ、有彩色の画像形成に用いられる感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃには備えられない。ここでは、感光ドラム１０Ｙの周期ムラの補正について説明する。感光ドラム１０Ｍ、１０Ｃについても同様の処理で周期ムラが補正される。

図１１は、感光ドラム１０Ｙの周期ムラの補正処理を表すフローチャートである。この補正処理は、図８による第１フェーズ及び第２フェーズの処理の終了後に行われる。この補正処理は、大きく２つのフェーズに分けられる。第３フェーズは、感光ドラム１０Ｙの１周の基準位置と補正信号とによる、感光ドラム１０Ｙのドラム駆動制御システムとしての応答の相関付けを行う。第４フェーズは、測定用画像を実測した結果に応じた感光ドラム１０Ｙの周期ムラの補正を行う。第３フェーズの実行後に第４フェーズが実行される。この処理は、後述のメイン制御システムにより行われる。

第３フェーズの処理について説明する。
ドラムＨＰセンサ１２Ｙによる基準位置の検出と同時に、補正対象である感光ドラム１０Ｙの周期ムラの想定量の１０倍の振幅を有する感光ドラム１０Ｙの回転速度の補正信号が、感光ドラム１０Ｙの回転速度を指示する速度指令値に重畳される（Ｓ３１）。感光ドラム１０Ｙの周期ムラが感光ドラム１０Ｙの回転速度に対しておおよそ０．１％であるために、１０倍の補正信号は、目標速度の１％程度となる。補正信号は一次の正弦波であり、Ｃsinθ(θ＝２πｔ／Ｋ）で表される。ｔ＝０のときがドラムＨＰセンサ１２Ｙによる基準位置の検出タイミングである。２π／Ｋは感光ドラム１０Ｙの１周の周期である。このとき、上記した感光ドラム１０Ｋの補正制御処理は常に行われている。

感光ドラム１０Ｙは、周期測定用の測定用画像が形成される（Ｓ３２）。本実施形態では、測定用画像は、図９のブラックの測定用画像と同様に、１［ｍｍ］幅のパッチ画像が１［ｍｍ］間隔で感光ドラム１０Ｙの２周分の長さに形成される。感光ドラム１０Ｙの周長が９６［ｍｍ］の場合、測定用画像の長さは１９２［ｍｍ］となる。このとき、感光ドラム１０Ｋにも同様に図９に例示した測定用画像が形成される。感光ドラム１０Ｋに形成される測定用画像と感光ドラム１０Ｙに形成される測定用画像とは、測定用画像を構成するパッチ画像の長手方向（中間転写体２４の回転方向に直交する方向）の異なる位置に形成される。感光ドラム１０Ｋに形成される測定用画像は、図８の処理後であるために、感光ドラム１０Ｋの周期ムラが補正された状態で形成される。

感光ドラム１０Ｙに形成された測定用画像及び感光ドラム１０Ｋに形成された測定用画像は、中間転写体２４に転写される（Ｓ３３）。中間転写体上センサ１００４により中間転写体２４から読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、パッチ画像の間隔が測定される（Ｓ３４）。このとき、感光ドラム１０Ｙのイエローのパッチ画像の間隔は、感光ドラム１０Ｋのブラックのパッチ画像を基準にして導出される。これは、感光ドラム１０Ｋのブラックのパッチ画像がドラム上センサ２５を用いて周期ムラが補正されているためである。感光ドラム１０Ｙのイエローのパッチ画像の間隔に対して、感光ドラム１０Ｙの表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＣ’sin（θ＋γ＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ３５）。フィッティングの結果に基づいて、振幅比Ｃ’／Ｃ及び位相差γが所定のメモリに保存される（Ｓ３６）。

以上のように第３フェーズの処理が行われる。第３フェーズの処理は、第１フェーズの処理と同じ目的で行われ、２つのファクターを実測している点で異なる。１つ目のファクターは、第１フェーズで説明したものと同様であり、感光ドラム１０Ｙのドラム駆動制御システムの応答である。２つ目のファクターは、第１フェーズで説明したものと同様であり、第１フェーズにおけるドラム上センサ２５が中間転写体上センサ１００４に置き換わったものである。

第３フェーズが第１フェーズと異なる点は、イエローのパッチ画像の間隔がブラックのパッチ画像を基準にして導出される点である。図１２は、イエローのパッチ画像の間隔測定の説明図である。図１２（ａ）では、イエローのパッチ画像の間隔ΔＣＬ１がブラックのパッチ画像の位置を基準にして導出される。すなわち、イエローのパッチ画像の間隔ΔＣＬ１は、イエローのパッチ画像の位置の差（ＣＬ１－ＣＬ２）とブラックのパッチ画像の位置の差（Ｂｋ１－Ｂｋ０）との差により算出される。上記したように、感光ドラム１０Ｋに形成されるブラックの測定用画像は、中間転写体２４上では検出されない。そのために、イエローの画像がブラックの画像の一部に重なったパッチ画像によりブラックの測定用画像の位置が検出される。第３フェーズの処理により、駆動ローラ２９による中間転写体２４の回転速度の変化や、中間転写体２４の厚みのムラといったノイズ成分が除去される。

デジタル補正技術によって、照射位置の傾きや曲がりを画像データ上で補正することが一般的である。そのために中間転写体上センサ１００４は、複数用いられる場合が多く、第３フェーズのように感光ドラム１０Ｋの測定用画像と感光ドラム１０Ｙの測定用画像とを同じタイミングで測定することが可能となる。本実施形態の第３フェーズでは、測定用画像の検出に３個の中間転写体上センサ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃのうちの２個が用いられる。図１２（ａ）では、ブラックの測定用画像が中間転写体上センサ１００４ａにより検出され、イエローの測定用画像が中間転写体上センサ１００４ｂにより検出される。３個の以上の中間転写体上センサ１００４を用いる場合、２色以上の有彩色の感光ドラム１０についての第３フェーズの処理が可能である。

コストを最重視する画像形成装置では、中間転写体上センサ１００４が１個しか用意されないこともある。この場合、図１２（ｂ）に示すように、中間転写体２４上にイエローのパッチ画像とブラックの測定用画像とを交互に形成することで、イエローのパッチ画像の間隔をブラックのパッチ画像を基準にして導出することができる。この場合も、イエローのパッチ画像の間隔ΔＣＬ１は、イエローのパッチ画像の位置の差（ＣＬ１－ＣＬ２）とブラックのパッチ画像の位置の差（Ｂｋ１－Ｂｋ０）との差により算出される。

イエローの測定用画像（パッチ画像）とブラックの測定用画像（パッチ画像）とが交互に検出されるために、各パッチ画像のズラシ分のタイミング差が生じてしまう。そのために、検出時の中間転写体２４の回転速度の変動が、ノイズとして発生する。また、感光ドラム１０Ｙのイエローのパッチ画像の間隔を広げる必要がある。これは測定用画像のサンプリング数の減少につながる。しかし、駆動ローラ２９による中間転写体２４の回転速度の変化や、中間転写体２４の厚みのムラといったノイズ成分に対してパッチ画像の間隔は広くないため、各パッチ画像のズラシ分のタイミング差の影響は無視できるほど小さい。したがって、十分な精度を持った処理が可能である。

第４フェーズの処理について説明する。
感光ドラム１０Ｙは、補正信号が重畳されていない速度指令値に応じて、指定の目標速度で回転駆動される（Ｓ４１）。感光ドラム１０Ｙは、測定用画像が形成される（Ｓ４２）。このとき、感光ドラム１０Ｋにも同様に測定用画像が形成される。感光ドラム１０Ｋに形成される測定用画像と感光ドラム１０Ｙに形成される測定用画像とは、測定用画像を構成するパッチ画像の長手方向（中間転写体２４の回転方向に直交する方向）の異なる位置に形成される。

感光ドラム１０Ｙに形成された測定用画像及び感光ドラム１０Ｋに形成された測定用画像が、中間転写体２４に転写される（Ｓ４３）。中間転写体上センサ１００４により中間転写体２４から読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、パッチ画像の間隔が測定される（Ｓ４４）。このとき、感光ドラム１０Ｙのイエローのパッチ画像の間隔は、感光ドラム１０Ｋのブラックのパッチ画像を基準にして導出される。感光ドラム１０Ｙのイエローのパッチ画像の間隔に対して、感光ドラム１０Ｙの表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＤ’sin（θ＋δ＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ４５）。フィッティングの結果に基づいて、感光ドラム１０Ｙの周期ムラの補正の指令値が以下の式により算出される（Ｓ４６）。
補正式をＹsin（θ＋ｔ）とすると
Ｙ＝（Ｃ×Ｄ）／Ｃ’
ｔ＝δ－γ

以上の処理により感光ドラム１０Ｙの周期ムラを補正する補正項が確定する。感光ドラム１０Ｙの回転速度を制御する速度指令値に、Ｓ４６の処理で算出される正弦波の指令値を重畳することで、周期ムラが補正される。補正後の速度指令値をＶ、補正前の速度指令値をＶｃｌとすると、速度指令値Ｖは以下の式で表される。
Ｖ＝Ｖｃｌ＋Ｙsin（θ＋ｔ）

第３フェーズ及び第４フェーズの処理が有彩色の感光ドラム１０の数だけ繰り返し実行される。上記した通り、中間転写体上センサ１００４が３以上設けられる場合には、複数の感光ドラム１０に対して第３フェーズ及び第４フェーズの処理が同時に実行可能である。この場合には、処理の回数を減少させることが可能である。

以上のような第１フェーズ～第４フェーズの処理を行うことで、すべての感光ドラム１０の周期ムラを補正するための速度指令値が生成される。実際に補正制御処理を行う場合、各感光ドラム１０を駆動する駆動部に入力する速度指令値は、上記した式からその都度算出してもよいが、補正テーブルを用い、補正テーブルから読み出して用いられてもよい。

図１３、図１４は、第１フェーズ～第４フェーズの処理により周期ムラを補正した結果の説明図である。図１３は、ブラックの画像を形成する感光ドラム１０Ｋの補正結果を表す。図１４は、イエローの画像を形成する感光ドラム１０Ｙの補正結果を表す。図１３（ａ）及び図１４（ａ）は、補正前の画像形成位置のズレ量を表す。図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）は、補正前の画像形成位置のズレ量を表す。図中、副走査位置は、感光ドラム１０の回転方向の位置を示す。感光ドラム１０は、露光器２２によりドラム軸方向にレーザ光が走査される。そのために、ドラム軸方向が主走査方向であり、主走査方向に直交する方向が副走査方向になる。なお、図４、図５におけるＸ軸方向が主走査方向と同方向であり、Ｙ軸方向が副走査方向と同方向である。図１３（ａ）及び図１４（ａ）と図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）とを比較することで、周期ムラが抑制されて、副走査位置毎の位置ズレ量が少なくなっていることがわかる。

（最小二乗法によるフィッティング）
第１フェーズ～第４フェーズのＳ１４、Ｓ２４、Ｓ３５、Ｓ４５の処理で行われる一次の正弦波へのフィッティング処理について説明する。本実施形態では、最小二乗法の理論に基づいたアルゴリズムにより、一次の正弦波へのフィッティング処理が行われている。一般的に一次の正弦波ｙ（ｘ）は下記のように表すことができる。
ｙ（ｘ）＝Ａsinｘ＋Ｂcosｘ＋Ｃ

本実施形態では、測定用画像のパッチ画像の検出位置ｘ［ｍｍ］における位置ズレ量をｙ（ｘ）［μｍ］とする。また、１［ｍｍ］幅のパッチ画像を１［ｍｍ］おきにサンプリングするため、サンプリング周期Ｔspl＝２［ｍｍ］とする。このとき、感光ドラム１０Ｙの周長が９６［ｍｍ］であるため、正弦波ｙ（ｘ）はＴApt＝９６［ｍｍ］の正弦波形となる。理想的な位置ズレ量は、以下の式で表される。

測定用画像のパッチ画像の総検出数をＮ個とすると、最小二乗法では、以下の式に示すように、誤差ｅ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を最小化するＡ、Ｂ、Ｃが算出される。

この式は、代数的にＡ、Ｂ、Ｃを未知数とする以下の連立方程式により解くことができる。

したがって、最小二乗法を用いた色ズレ補正量の算出は、上記の連立方程式からＡ及びＢを導出する行為に他ならず、最終的には単純な行列演算となる。図１５は、最小二乗法によるフィッティングの結果の説明図である。検出したパッチ画像の波形Ｒｒｅｆが実線で表され、フィッティングした波形Ｆｉｔは破線で表される。横軸の距離は、感光ドラム１０の回転方向の基準位置からの距離である。

（メイン制御システム）
図１６は、このような処理を行うための画像形成装置のメイン制御システムの説明図である。メイン制御システムは、画像形成装置に内蔵される。画像形成装置は、メイン制御システムにより各部の動作が制御されて画像形成処理を行う。このメイン制御システムは、上記の処理を行うための構成を示す。

本実施形態のメイン制御システムは、メインＣＰＵ（Central Processing Unit）１０００、速度制御部１００２、及びカラーレジストコントローラ１００３を備える。メインＣＰＵ１０００は、演算部１４０１及びメモリ１４００を備える。メインＣＰＵ１０００は、所定のコンピュータプログラムを実行することで、画像形成装置全体の動作を制御する。メインＣＰＵ１０００は、カラーレジストコントローラ１００３及び速度制御部１００２に接続され、協働して上記の処理を行う。

カラーレジストコントローラ１００３は、ドラム上センサ２５、中間転写体上センサ１００４、及びドラムＨＰセンサ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋから検出結果を取得する。なお、ドラムＨＰセンサ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの検出結果は、メインＣＰＵ１０００へも入力される。
速度制御部１００２は、ドラム駆動モータ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが接続される。速度制御部１００２は、メインＣＰＵ１０００からの指示に応じてドラム駆動モータ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを駆動制御する。ドラムＨＰセンサ１２は、ドラム駆動モータ１３が回転すると、感光ドラム１０の１周の位相を検出する。

このような構成により、カラーレジストコントローラ１００３は、内蔵する高速クロックカウンタにより、各センサの検出結果から高精度にパッチ画像の間隔を検出する。カラーレジストコントローラ１００３は、中間転写体上センサ１００４の検出結果に基づいて、高速クロックカウンタにより測定用画像のパッチ画像の間隔を高精度にカウントする。カラーレジストコントローラ１００３は、ドラム上センサ２５の検出結果に基づいて、高速クロックカウンタにより感光ドラム１０Ｋに形成された測定用画像のパッチ画像の間隔を高精度にカウントする。同時に、カラーレジストコントローラ１００３は、ドラムＨＰセンサ１２の検出結果に基づいて位相情報を正確に一致させる。カラーレジストコントローラ１００３は、カウント結果をメインＣＰＵ１０００に入力する。カラーレジストコントローラ１００３は、第１フェーズ～第４フェーズの間隔測定の処理（Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３４、Ｓ４４）を行うことになる。

メインＣＰＵ１０００は、カラーレジストコントローラ１００３によるパッチ画像の間隔の検出結果に基づいて、露光器２２の発光制御を行って感光ドラム１０への画像書き込み位置を補正する。メインＣＰＵ１０００は、演算部１４０１によりカラーレジストコントローラ１００３から取得したカウント結果に最小二乗法を含む演算を行い、振幅値及び位相差を抽出する。演算部１４０１による演算結果は、メモリ１４００に保存される。メインＣＰＵ１０００は、メモリ１４００に保存した情報に基づいて感光ドラム１０及び中間転写体２４の回転速度を指示する速度指令値を生成して速度制御部１００２へ送信する。メインＣＰＵ１０００は、ドラムＨＰセンサ１２の検出結果から、感光ドラム１０の１周の基準位置を取得する。メインＣＰＵ１０００は、速度指令値を、取得した感光ドラム１０の１周の基準でリセットする。速度制御部１００２は、メインＣＰＵ１０００から取得した速度指令値に応じて感光ドラム１０の回転速度を制御する。メインＣＰＵ１０００は、第１フェーズ～第４フェーズの処理以外の処理を行うことになる。

なお、オートレジの際には、カラーレジストコントローラ１００３は、中間転写体上センサ１００４から検出用画像の検出結果を取得して、色ズレ量を検出する。メインＣＰＵ１０００は、色ズレ量に応じて露光器２２の発光制御を行い色ズレを補正する。

（第１変形例）
以上の説明では、感光ドラム１０の周期ムラの補正を、第１フェーズ、第３フェーズでドラム駆動制御システムの応答を実測し、感光ドラム１０の駆動制御により行っている。ところで、生産性の向上を目的として感光ドラム１０の１周期は短くなる傾向にある。これは、ドラム駆動制御システムによる駆動制御の追従性を困難にしている。また、ドラム駆動制御システム自体が簡略化されて、感光ドラム１０に対する駆動源の集約が行われることもある。これらの場合、感光ドラム１０の駆動制御による周期ムラの補正は、困難である。そのために、第１変形例では、画像データの補正により周期ムラを補正する。具体例を２例説明する。

１つ目の例としては、露光器２２による補正がある。従来から露光器２２は、感光ドラム１０に対してレーザ光を主走査方向に走査して静電潜像を形成する構成が知られている。レーザ光の光源であるレーザユニットは、複数の発光素子を主走査方向に列べて構成したＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイが用いられることがある。ＬＥＤアレイを用いる場合、露光器２２は、レーザ光を走査する必要がなく、各発光素子を決まった間隔で点灯させることで感光ドラム１０にレーザ光を照射することができる。

各発光素子の点灯タイミングは変更可能である。そのために、点灯タイミングを画像データに応じて制御することで、周期的なパターンの画像が形成可能になる。つまりは、第１フェーズ及び第３フェーズにおけるドラム駆動制御システムの応答を考慮する必要がなくなる。そのため、上記した２つ目のファクターである幾何学的な配置さえ考慮すれば周期ムラの補正が可能である。幾何学的な配置のみであれば、部品精度の誤差を含むことを許容できれば事前に補正値を算出しておき、補正値により画像データを補正して補正制御を実行することで、補正制御の時間を短縮することが可能である。

さらに、ＬＥＤアレイは各感光ドラム１０に対応して設けられるため、感光ドラム１０毎にＬＥＤアレイの点灯タイミングが制御可能となる。このような構成では、１つの駆動源ですべての感光ドラム１０を駆動するドラム駆動制御システムであっても、周期ムラをそれぞれの感光ドラム１０で補正することが可能である。

２つ目の例としては、画像データを周期ムラに応じて補正することで周期ムラを抑制する。具体的には、副走査方向への倍率変更を行う原理と同様に、部分的に画像の粗密を作りかえることで実現される。つまり、画像の重心が周期ムラをキャンセルするように移動させられる。

画像データの補正により周期ムラを補正する本変形例は、ドラム駆動制御システムより周期ムラを補正する上記の処理と組み合わせて行われてもよい。

（メイン制御システム）
図１７は、このような処理を行うための画像形成装置のメイン制御システムの説明図である。このメイン制御システムは図１６のメイン制御システムと同様に、メインＣＰＵ１０００及びカラーレジストコントローラ１００３を備える。カラーレジストコントローラ１００３は、ドラム上センサ２５、中間転写体上センサ１００４、及びドラムＨＰセンサ１２の検出結果を取得して、図１６のカラーレジストコントローラ１００３と同様の処理を行う。

メインＣＰＵ１０００には、画像形成制御部１００６が接続される。メインＣＰＵ１０００は、カラーレジストコントローラ１００３から測定用画像のパッチ画像の間隔を取得して補正値を算出する。メインＣＰＵ１０００は、補正値を画像形成制御部１００６へ送信する。画像形成制御部１００６は、形成する画像を表す画像データを補正値に応じて補正する。画像データは、形成する画像の色毎に用意される。そのために画像形成制御部１００６、色に応じた補正値に応じて色に応じた画像データを補正する。画像形成制御部１００６は、補正後の画像データにより各露光器２２の点灯タイミングを制御して、感光ドラム１０への画像形成を行う。これにより周期ムラが補正された画像が形成される。

また、図１６と図１７とを組み合わせた構成で周期ムラを補正する構成であってもよい。例えば、感光ドラム１０Ｋの周期ムラの補正を、第１フェーズ、第３フェーズでドラム駆動制御システムの応答を実測して行い、他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの周期ムラの補正を、画像データの補正により行う。上記の通り、モノクロ画像を形成する画像形成部２００Ｋは、他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃよりもドラム径が大きく構成される。そのために感光ドラム１０Ｋについては、ドラム駆動制御システムの応答を実測して周期ムラを補正できる大きさである可能性がある。そのような場合、図１６と図１７とを組み合わせた構成は有効である。

（第２変形例）
本変形例では、感光ドラム１０の周期ムラを補正した上で、中間転写体２４の駆動ローラ２９の回転による周期ムラを補正する。画像形成装置は、駆動ローラ２９の１回転により中間転写体２４が搬送される距離を各感光ドラム１０の配置間隔の整数倍になるように構成される。このような構成では、駆動ローラ２９の周期ムラが大きく生じていた場合であっても色ズレが発生しなくなる。

しかし、駆動ローラ２９の１周期は、中間転写体２４上の検出用画像や測定用画像の読み取り時に大きなノイズとなる。主にオートレジを行うときに影響を受けるため、通常は駆動ローラ２９、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋ、感光ドラム１０Ｋの周期ムラの影響が極限まで小さくなるまで、繰り返しオートレジ用の検出用画像が形成される。つまり、駆動ローラ２９の周期ムラを補正することで、オートレジ用の検出用画像の形成回数を減少させることができる。

（メイン制御システム）
図１８は、このような処理を行うための画像形成装置のメイン制御システムの説明図である。このメイン制御システムは、図１６の構成に中間転写体モータ３３及び中間転写体ＨＰセンサ２７を追加した構成である。相違する構成について説明する。

速度制御部１００２は、ドラム駆動モータ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの他に中間転写体モータ３３が接続される。中間転写体モータ３３は、駆動ローラ２９を回転駆動することで中間転写体２４を回転させる駆動源である。速度制御部１００２は、メインＣＰＵ１０００からの指示に応じて中間転写体モータ３３を駆動制御する。中間転写体ＨＰセンサ２７は、中間転写体モータ３３が回転すると、中間転写体２４の１周の位相を検出する。

図１９は、駆動ローラ２９の周期ムラの補正処理を表すフローチャートである。この補正処理は、大きく２つのフェーズに分けられる。第５フェーズは、中間転写体２４の１周の基準位置と補正信号とによる、駆動ローラ２９の中間転写体駆動制御システムとしての応答の相関付けを行う。第６フェーズは、測定用画像を実測した結果に応じた駆動ローラ２９の周期ムラの補正を行う。第５フェーズの実行後に第６フェーズが実行される。

第５フェーズの処理について説明する。
中間転写体ＨＰセンサ２７による基準位置の検出と同時に、補正対象である駆動ローラ２９の周期ムラの想定量の１０倍の振幅を有する中間転写体２４の回転速度の補正信号が、中間転写体２４の回転速度を指示する速度指令値に重畳される（Ｓ５１）。補正信号は一次の正弦波であり、Ｅsinθ(θ＝２πｔ／Ｊ）で表される。ｔ＝０のときが中間転写体ＨＰセンサ２７による基準位置の検出タイミングである。２π／Ｊは駆動ローラ２９の１周の周期である。このとき、上記した感光ドラム１０Ｋの補正制御処理は常に行われている。

感光ドラム１０Ｋは、周期測定用の測定用画像が形成される（Ｓ５２）。本実施形態では、測定用画像が、図９に例示したものと同じであり、１［ｍｍ］幅のパッチ画像が１［ｍｍ］間隔で駆動ローラ２９の２周分の長さに形成される。駆動ローラ２９の周長が１２０［ｍｍ］の場合、測定用画像の長さは２４０［ｍｍ］となる。

感光ドラム１０Ｋに形成された測定用画像が、中間転写体２４に転写される（Ｓ５３）。中間転写体上センサ１００４により中間転写体２４から読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、パッチ画像の間隔が測定される（Ｓ５４）。パッチ画像の間隔に対して、中間転写体２４の表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＥ’sin（θ＋ε＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ５５）。フィッティングの結果に基づいて、振幅比Ｅ’／Ｅ及び位相差εが所定のメモリに保存される（Ｓ５６）。

以上のように第５フェーズの処理が行われる。第５フェーズの処理は、第１フェーズ及び第３フェーズの処理と同じ目的で行われる。測定用画像は、上記の例では感光ドラム１０Ｋに形成されるが、周期ムラが補正されていれば他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃであってもよい。ただし、他の感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは、感光ドラム１０Ｋを基準に補正されるために、感光ドラム１０Ｋの画像形成にかかわる誤差を含んで周期ムラが補正されている。感光ドラム１０Ｋは、自身のノイズのみが誤差要因となるために、測定用画像は、感光ドラム１０Ｋに形成されることが望ましい。測定用画像を中間転写体２４上から中間転写体上センサ１００４で検出することで、第２フェーズ及び第４フェーズではノイズとしていた駆動ローラ２９の周期ムラ及び中間転写体２４の厚みムラ等の中間転写体２４にかかわるムラが検出される。

第６フェーズの処理について説明する。
中間転写体２４は、補正信号が重畳されていない速度指令値に応じて、指定の目標速度で回転駆動される（Ｓ６１）。感光ドラム１０Ｋは、測定用画像が形成される（Ｓ６２）。感光ドラム１０Ｋに形成された測定用画像が、中間転写体２４に転写される（Ｓ６３）。中間転写体上センサ１００４により中間転写体２４から読み取られた測定用画像の読取結果に基づいて、パッチ画像の間隔が測定される（Ｓ６４）。測定されたパッチ画像の間隔に対して、中間転写体２４の表面（検出面）における位置ズレ波形が演算され、最小二乗法によってＦ’sin（θ＋ζ＋π／２）の一次の三角関数へのフィッティングが行われる（Ｓ６５）。フィッティングの結果に基づいて、中間転写体２４の駆動ローラ２９の周期ムラの補正の指令値が以下の式により算出される（Ｓ６６）。
補正式をＺsin（θ＋λ）とすると
Ｚ＝（Ｅ×Ｆ）／Ｅ’
λ＝ζ－ε

以上の処理により中間転写体２４の駆動ローラ２９の周期ムラを補正する補正項が確定する。中間転写体２４の回転速度を制御する速度指令値に、Ｓ６６の処理で算出される正弦波の指令値を重畳することで、周期ムラが補正される。補正後の速度指令値をＶ、補正前の速度指令値をＶｉｔｂとすると、速度指令値Ｖは以下の式で表される。
Ｖ＝Ｖｉｔｂ＋Ｚsin（θ＋λ）

この処理は、第３フェーズ、第４フェーズの処理と同時に実行されてもよい。同時に実行されることで、補正時間が短縮される。また、この処理は、第１変形例の処理と組み合わせて行われてもよい。

以上のような本実施形態により、感光ドラム１０の周期ムラや中間転写体２４の周期ムラが補正される。周期ムラを補正してオートレジが行われることで、検出用画像の各パッチ画像３０１～３０４の位置が高精度に検出可能となる。そのために本実施形態の画像形成装置は、色ズレによる画質の低下を抑制して高品質な画像を提供することができる。

Claims (9)

1. 第１感光体と、
   前記第１感光体を回転駆動する第１駆動手段と、
   前記第１感光体に第１色のトナーを用いて画像を形成する第１画像形成手段と、
   前記第１感光体に形成された画像を検出する第１検出手段と、
   第２感光体と、
   前記第２感光体を回転駆動する第２駆動手段と、
   前記第２感光体に前記第１色とは異なる第２色のトナーを用いて画像を形成する第２画像形成手段と、
   前記第１感光体及び前記第２感光体のそれぞれから画像が転写される転写体と、
   前記転写体に形成された画像を検出する第２検出手段と、
   前記第１感光体の回転速度の周期的な変動によって生じる前記第１感光体に形成される画像のムラを第１画像形成条件に基づいて制御し、前記第２感光体の回転速度の周期的な変動によって生じる前記第２感光体に形成される画像のムラを第２画像形成条件に基づいて制御する制御手段と、
   生成手段と、を備え、
   前記生成手段は、前記第１感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第１パターン画像を前記第１画像形成手段によって形成し、前記第１検出手段による前記第１パターン画像の検出結果に基づいて前記第１画像形成条件を生成し、
   前記生成手段は、前記制御手段が前記第１感光体に形成される画像のムラを前記第１画像形成条件に基づいて制御した状態で前記第１感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第２パターン画像を前記第１画像形成手段によって形成し、前記第２感光体の回転方向に沿って並んだ複数の測定用画像から構成される第３パターン画像を前記第２画像形成手段によって形成し、前記第２検出手段による前記第２パターン画像の検出結果と前記第２検出手段による前記第３パターン画像の検出結果とに基づいて前記第２画像形成条件を生成し、
   前記転写体に前記第２パターン画像が転写された範囲と、前記転写体に前記第３パターン画像が転写された範囲とは、前記転写体の回転方向において重なることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記第１画像形成条件は前記第１感光体の回転速度を制御する第１速度指令値であり、
   前記第２画像形成条件は前記第２感光体の回転速度を制御する第２速度指令値であり、
   前記制御手段は、前記第１速度指令値に基づいて前記第１駆動手段を制御し、前記第２速度指令値に基づいて前記第２駆動手段を制御することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１画像形成手段は、静電潜像を形成するために前記第１感光体をレーザ光で露光する第１露光手段と、前記第１感光体に形成された前記静電潜像を前記第１色のトナーを用いて現像する第１現像手段と、を有し、
   前記第２画像形成手段は、静電潜像を形成するために前記第２感光体をレーザ光で露光する第２露光手段と、前記第２感光体に形成された前記静電潜像を前記第２色のトナーを用いて現像する第２現像手段と、を有し、
   前記第１画像形成条件は、前記第１露光手段の前記レーザ光の点灯タイミングを制御するための第１露光条件であり、
   前記第２画像形成条件は、前記第２露光手段の前記レーザ光の点灯タイミングを制御するための第２露光条件であり、
   前記制御手段は、前記第１露光条件に基づいて前記第１露光手段を制御し、前記第２露光条件に基づいて前記第２露光手段を制御することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第１画像形成条件は、前記第１感光体に形成される画像の前記第１感光体の回転方向の倍率を調整する第１倍率条件であり、
   前記第２画像形成条件は、前記第２感光体に形成される画像の前記第２感光体の回転方向の倍率を調整する第２倍率条件であり、
   前記制御手段は、前記第１感光体に形成される画像を表す画像データを前記第１倍率条件に基づいて補正し、前記第２感光体に形成される画像を表す画像データを前記第２倍率条件に基づいて補正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感光体と前記第２感光体とはそれぞれドラム形状であり、前記第１感光体のドラム径が前記第２感光体のドラム径よりも大きく構成され、
   前記第１画像形成手段は、静電潜像を形成するために前記第１感光体を露光する第１露光手段と、前記第１感光体の前記静電潜像を前記第１色のトナーを用いて現像する第１現像手段と、を有し、
   前記第２画像形成手段は、静電潜像を形成するために前記第２感光体を露光する第２露光手段と、前記第２感光体の前記静電潜像を前記第２色のトナーを用いて現像する第２現像手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１画像形成条件に基づいて前記第１駆動手段による前記第１感光体の回転速度を制御し、前記第２画像形成条件に基づいて前記第２露光手段により前記第２感光体を露光する点灯タイミングを制御することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記転写体は、無端ベルト状であり、第３駆動手段及び前記第３駆動手段により駆動されて前記転写体を回転させる駆動ローラが設けられ、
   前記制御手段は、前記第３パターン画像の前記第２検出手段による検出結果に基づいて、前記駆動ローラに周期的に発生する周期ムラを補正するための第３速度指令値を生成することを特徴とする、
   請求項１～５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第３速度指令値に基づいて前記第３駆動手段を制御して前記駆動ローラの周期ムラを補正することを特徴とする、
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記第１感光体及び前記第２感光体はそれぞれドラム形状であり、
   前記第２パターン画像は、前記第１感光体の回転方向に沿って前記複数の測定用画像が前記第１感光体の２周分の長さで形成され、
   前記第３パターン画像は、前記第２感光体の回転方向に沿って前記複数の測定用画像が前記第２感光体の２周分の長さで形成されることを特徴とする、
   請求項１～７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記転写体は、無端ベルト状であり回転しており、
   前記第２検出手段は、前記転写体の回転方向に直交する方向に複数設けられており、
   前記第１パターン画像と前記第２パターン画像とは、前記転写体の回転方向に直交する前記方向において前記転写体のそれぞれ異なる第２検出手段の検出位置を通過するように転写されることを特徴とする、
   請求項１～８のいずれか１項記載の画像形成装置。

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