特許 6237101 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237101

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20171120BHJP

   G03G 15/04 20060101ALI20171120BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/00 303

   G03G15/04 111

   G03G21/16

   G03G15/00 651

【請求項の数】11

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-216475(P2013-216475)

(22)【出願日】2013年10月17日

(65)【公開番号】特開2015-79147(P2015-79147A)

(43)【公開日】2015年4月23日

【審査請求日】2016年10月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100093997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀佳

(72)【発明者】

【氏名】森 敦司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 真治

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 優

【審査官】 岡▲崎▼ 輝雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１２３２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９１５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１６０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８４５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２４４１７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／０４

Ｇ０３Ｇ ２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像情報に応じた画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と；
光源を含み、該光源からの光をミラーとレンズを介して前記感光体表面に対して主走査方向に走査することにより前記感光体表面に潜像を形成する光走査装置と；
前記潜像を現像する現像装置と；
前記主走査方向に駆動手段によって移動可能に配設され、前記現像装置で現像された画像における前記主走査方向の濃度変動を前記主走査方向に移動しつつ検出する濃度センサと；
前記濃度センサの主走査方向の位置情報と、当該位置情報に関連付けられた前記濃度センサの主走査方向の出力値とから、前記位置情報と前記出力値ごとに、前記主走査方向の前記光源の駆動信号を補正する処理装置と；を備えることを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記現像装置で現像された画像を担持する前記感光体又は当該感光体から転写された画像を担持する転写ベルトにより構成される像担持体上に、前記濃度センサで検出可能な所定濃度のシェーディング補正用基準パターンを形成することを特徴とする請求項１の画像形成装置。

【請求項3】

前記像担持体の主走査方向の所定位置に、前記濃度センサの主走査方向の位置情報の基準となるホームポジション検出手段を設けたことを特徴とする請求項２の画像形成装置。

【請求項4】

前記処理装置は、前記濃度センサの主走査方向の位置情報を、前記駆動手段からの情報により算出する濃度センサ位置情報取得手段を有することを特徴とする請求項３の画像形成装置。

【請求項5】

前記処理装置は、前記基準パターンの主走査方向の所定位置に検出濃度が不連続的に急変する指標部を形成し、前記濃度センサによる前記指標部の検出結果に基づいて前記濃度センサの主走査方向の位置を算出する第２の濃度センサ位置情報取得手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の画像形成装置。

【請求項6】

前記処理装置は、主走査方向で必要な分解能に対応した前記指標部を有する基準パターンを形成する基準パターン処理手段を有することを特徴とする請求項５の画像形成装置。

【請求項7】

前記処理装置は、前記像担持体の副走査方向の移動速度と、前記濃度センサの主走査方向の移動速度とに基づいて、濃度センサの移動位置にかかわらず前記基準パターンが測定可能位置にあるように前記基準パターンを主走査方向に対して所定の角度で傾斜した傾斜方向に形成する第２の基準パターン処理手段を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項の画像形成装置。

【請求項8】

前記像担持体の副走査方向に並んだ印刷領域相互間の非印刷領域に前記基準パターンを形成し、当該基準パターンを前記像担持体の移動中に前記濃度センサによって検出するようにしたことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項の画像形成装置。

【請求項9】

前記濃度センサが画像濃度調整用のセンサを兼用することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の画像形成装置。

【請求項10】

前記濃度センサを複数有し、そのうち少なくとも一つの濃度センサを主走査方向に移動可能な可動センサとし、他の濃度センサを固定センサとして画像濃度調整用としたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項の画像形成装置。

【請求項11】

前記濃度センサを画像印刷中に主走査方向の基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は画像形成装置に係り、更に詳しくはレーザー光を用いた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、一般的に、光束を被走査面に照射、走査することによって潜像を形成している。このような画像形成装置は、表面が感光性を有する被走査面としての感光体、レーザー光を射出する光源、レーザー光を偏向するポリゴンミラー、ポリゴンミラーで偏向されたレーザー光を感光体の表面に導く走査光学系などを備えている。

【0003】

感光体表面の光スポットは、ポリゴンミラーの回転に伴って感光体の軸方向に移動し、１ライン分の走査が行われる。そして、１ライン分の走査が終了すると感光体は回転され、次の走査が開始される。

【0004】

なお、感光体の軸方向は「主走査方向」、感光体の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。また、主走査方向に関する感光体表面での光スポット位置は「像高」と呼ばれている。

【0005】

ところで、走査光学系は、レンズ、ガラス板、ミラーなどの光学素子で構成され、光の入射角によって光利用効率（反射率あるいは透過率）が異なる。また、レンズでは、光の入射位置によって厚さが異なる。

【0006】

上記ポリゴンミラーで偏向されたレーザー光は、ポリゴンミラーでの偏向角に応じた入射角で走査光学系に入射するとともに、像高によって入射位置が異なるため、感光体表面でのレーザー光強度は像高に応じて強弱が生じる。

【0007】

このような像高に応じたレーザー光強度の強弱は、「シェーディング特性」と呼ばれており、出力画像に濃度変動を生じさせ画像品質を低下させる要因の一つである。そこで、シェーディング特性を補正する方法が種々提案されている。

【0008】

例えば特許文献１（特開２０１２−８８５２２号公報）では、複数の濃度センサを用いて、センサの測定位置に作像された基準パターン（トナーパッチまたはトナーパターン）の濃度を測定している。そして濃度センサの出力信号に基づいて、主走査方向のシェーディング特性を線形補間や一次関数、高次関数で近似して求め、光走査装置の駆動信号を補正する。こうすることでシェーディング特性を補正するようにしている。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前記特許文献１（特開２０１２−８８５２２号公報）の画像形成装置では、図１８のように５つの濃度センサ５０ａ〜５０ｅを像担持体の主走査方向に配置し、主走査方向に均一な駆動信号によって発光して作像した基準パターン８５の濃度を各センサ５０ａ〜５０ｅで測定する。次に、これらセンサで得られる５点の濃度出力値を線形補間、一次補間ないし高次補間して、主走査方向の位置における出力値の推定値を算出する。

【0010】

そして、当該推定値が高い位置では光走査装置からの発光量が小さくなるようにし、逆に濃度センサ出力値が低い位置では発光量が大きくなるように、光走査装置の駆動信号を補正することで、主走査方向の画像濃度が均一になるようにする。

【0011】

しかし、図１８の従来のシェーディング補正技術にはいくつかの課題が存在する。
第１に、主走査方向に複数のセンサが必要となるため、センサの個数を増やして分解能をあげようとすると、その分コストが増大することになる。

【0012】

第２に、センサの出力値にはその個体によってバラツキが存在するため、センサ間の出力値を同等に扱えるような出力値調整手段を有する必要があり、処理負荷が大きくなる。

【0013】

第３に、線形補間、一次補間、高次補間といった推定では補間しきれない濃度変動が存在した場合、この影響を補正することができなくなる。例えば図１９に示すように、センサによる各測定箇所の間に不規則な濃度変動が存在する場合、濃度センサの情報からはこの影響を検知できないため、補正後も主走査方向の濃度変動が残ってしまう。

【0014】

本発明の目的は、主走査方向に存在するシェーディング特性を、安価な構成で確実に補正することが出来る画像形成装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、前記課題を解決するため、画像情報に応じた画像を形成する画像形成装置であって、感光体と；光源を含み、該光源からの光によって前記感光体表面を主走査方向に走査し、前記感光体表面に潜像を形成する光走査装置と；前記潜像を現像する現像装置と；前記主走査方向に駆動手段によって移動可能に配設され、前記現像装置で現像された画像における前記主走査方向の濃度変動を検出する濃度センサと；前記濃度センサの主走査方向の位置情報と前記濃度センサの出力値とに基づいて、前記主走査方向の濃度変動が抑制されるように、前記画像情報に応じた前記光源の駆動信号を補正する処理装置と；を備えることを特徴とする画像形成装置である。

【発明の効果】

【0016】

本発明は濃度センサを駆動手段によって主走査方向に移動可能に配設したので、当該センサを移動させながら濃度測定を行なうことにより主走査方向の濃度情報を連続的に測定することが出来、単一のセンサによる高分解能かつ線形補間等の補間を要しない低コストなシェーディング補正が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。

【図2】画像形成装置の現像装置の概略図である。

【図3】画像形成装置の二次転写部の概略図であって、（ａ）は印刷時、（ｂ）は基準パターン測定時の概略図である。

【図4】本発明の第１実施形態で使用する濃度センサ駆動機構の概略図である。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は使用する濃度センサの種類を示す概略断面図である。

【図6】画像形成装置の処理装置のブロック図である。

【図7】本発明の第１実施形態のフロー図である。

【図8】本発明の第１実施形態のシェーディング補正方法を説明する図である。本発明の第１実施形態に係る装置で使用する濃度センサの断面図である。

【図9】画像形成条件調整用の濃度センサの配置図である。

【図10】本発明の第２実施形態で使用する濃度センサ駆動機構の概略図である。

【図11】本発明の第２実施形態の変形例で使用する濃度センサ駆動機構の概略図である。

【図12】本発明の第３実施形態で使用する濃度センサ駆動機構の概略図である。

【図13】本発明の第４実施形態を示すもので、（ａ）は当該実施形態で使用する濃度センサ駆動機構と基準パターンの概略図、（ｂ）は濃度センサ出力値のグラフである。

【図14】本発明の第５実施形態で使用する濃度センサ駆動機構の概略図である。本発明の第６実施形態に係る装置の図である。

【図15】本発明の第６実施形態のフロー図である。

【図16】本発明の第７実施形態で行う濃度検知の位置を示す像担持体の概略図である。

【図17】本発明の第７実施形態のフロー図を示すもので、（ａ）は全体フロー図、（ｂ）はシェーディング補正方法のフロー図である。

【図18】従来の主走査方向のシェーディング補正方法を示す図であって、（ａ）は像担持体の平面図、（ｂ）は濃度センサ出力値のグラフ、（ｃ）は光走査装置駆動信号のグラフである。

【図19】従来の主走査方向のシェーディング補正方法の課題を示す画像濃度のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより、一度説明した後ではその説明を省略する。

【0019】

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、シェーディング補正用の濃度センサを、濃度センサ駆動機構により主走査方向に駆動することが特徴である。濃度センサを主走査方向に移動させながら、シェーディング補正のための濃度測定を行なうことで、同一のセンサで像担持体上の複数位置の濃度情報を連続的に測定することが出来る。

【0020】

（画像形成装置）
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタである。このカラーレーザープリンタの本体中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

【0021】

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６を有する。その他、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

【0022】

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置（光走査装置）９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光Ｌｂを照射するようになっている。

【0023】

また、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６を備える。その他、転写装置３は、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

【0024】

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

【0025】

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

【0026】

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

【0027】

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。また転写ベルト３０上を測定可能な位置に、後述する濃度センサ５０が、図示しない支持部材や後述の濃度センサ駆動手段と共に配置されている。

【0028】

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

【0029】

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

【0030】

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のタイミングローラ１２が配設されている。

【0031】

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着トナー画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

【0032】

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。

【0033】

帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光Ｌｂがそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

【0034】

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップＮ１において転写電界が形成される。

【0035】

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。こうして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。

【0036】

以下の説明において、「像担持体」の用語は、感光体５と中間転写ベルト３０を含む概念で使用する。「像担持体」とは、光走査系によって作成された潜像を現像したトナー像を担持する機能を有する構成を指す。例えば感光体から紙などの印刷対象物へトナー像を転写する構成の画像形成装置であれば当該感光体自体が「像担持体」に相当する。また感光体から転写ベルトを介して印刷対象物へトナー像を転写する構成の画像形成装置であれば、感光体や転写ベルトが「像担持体」に相当する。

【0037】

図２に感光体５を拡大して示す。感光体５の周囲に、回転方向上流側から、クリーニング装置８、帯電ローラ、露光装置９のミラー９ａ、現像装置７が配設されている。現像装置７の現像ローラ７ａによって感光体５上に形成されたトナー像が、感光体５と一次転写ローラ３１との間の一次転写ニップＮにおいて中間転写ベルト３０に転写される。中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８のクリーニングブレード８ａによって除去される。そして、各感光体５の表面が図示しない除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

【0038】

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ１２によって搬送が一旦停止される。

【0039】

その後、所定のタイミングでタイミングローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップＮ２に達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップＮ２へ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップＮ２に転写電界が形成されている。

【0040】

そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送されて回収される。

【0041】

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

【0042】

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作である。本実施形態では図１の構成を例に説明するが、本発明はこの構成の画像形成装置に限定されるものではない。画像形成装置としては図１の構成以外にも、感光体５から印刷物へ画像を直接転写するものや、単色の現像装置のみを有するもの、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりするもの、逆に５つ以上の現像装置を有するものなど様々な装置が可能である。

【0043】

前記二次転写ローラ３６は、図３のようにバネ部材３７と図示しない駆動手段によって、転写ベルト３０と当接・離間可能に配設されている。これにより、後述する基準パターンのような印刷の必要がないトナー像は、転写されずに濃度センサ５０の測定位置へ移動することが出来る。

【0044】

本発明の実施形態は、以下の各実施形態に示すように、少なくとも一つの濃度センサを主走査方向へ駆動させながら検知を行う。このため、シェーディング補正時の主走査方向の分解能を小さくして濃度変動を確実に抑えることが出来る。また、複数の濃度センサを用いると個々のセンサの出力値のバラツキを出力値調整手段によって調整処理する必要があるが、濃度センサを単一にするとそのような出力値調整処理も不要になる。

【0045】

一方、濃度センサを駆動しながら測定するので、センサの出力値とセンサの現在位置との相関を取ることが不可欠である。本発明の実施形態では、濃度センサ位置情報取得手段で取得した情報から光走査装置の駆動信号を補正することで、主走査方向の濃度変動を確実に抑えることが出来る。

【0046】

（第１実施形態）
以下、濃度センサを移動可能に配置した実施形態を、第１から第７実施形態まで順に説明する。図４は第１実施形態を示すもので、像担持体として感光体５を例にしている。なお、以下の実施形態で感光体５に適用可能な構成は同様に中間転写ベルト３０にも適用可能であり、またその反対も可能である。

【0047】

感光体５は左右１対の側板５５、５６に回転自在に支持され、図示しない駆動源によって駆動されるようになっている。当該感光体５の軸線と平行に、ネジを切った駆動軸６０が側板５５、５６に回転自在に支持されている。この駆動軸６０に濃度センサ５０が取り付けられている。

【0048】

濃度センサ５０は図示しない直線ガイド手段にスライド自在に係合され、駆動軸６０の回転により駆動軸の長手方向に往復移動可能にされている。濃度センサ５０は、後述するシェーディング補正処理手順に従って感光体５上に形成される基準パターンの濃度を測定する。

【0049】

駆動軸６０の一端側に、濃度センサ５０の駆動手段が配設されている。この駆動手段は、ステッピングモータ６５とギヤ６６、６７で構成されている。ステッピングモータ６５の回転軸にギヤ６６が取り付けられ、駆動軸６０の一端部にギヤ６７が取り付けられている。

【0050】

ギヤ６６と６７が噛み合い、ステッピングモータ６５の正転と逆転によって濃度センサ５０が駆動軸６０に沿って往復動するように構成されている。なお、濃度センサの駆動手段はこの方式に限らず、ベルト駆動によって濃度センサ５０を移動させる方式や、特開２０１２−６３５６０号公報に開示されているような、一方向の駆動源回転方向で往復運動が可能な構成を用いてもよい。

【0051】

一方の側板５５に、感光体５の外周面の軸線方向延長線上にホームポジションマーク５７が設けられている。このホームポジションマーク５７は、ホームポジション検出手段を構成するもので、濃度センサ５０の主走査方向の位置情報の精度を高めるためのものである。

【0052】

濃度センサ５０がホームポジションマーク５７の正面位置に到来して当該濃度センサ５０がホームポジションマークの表面を測定すると、一定の出力値が出るように設定されている。これにより、濃度センサ５０の出力値から当該センサ５０がホームポジションマーク５７の位置に到来したことが検知され、濃度センサ５０の基準位置を正確に定めることが出来る。

【0053】

なお、ホームポジションマーク５７は図４のように感光体５の主走査方向外側に設置するほか、感光体５が画像形成装置の画像形成領域より大きい幅を有する場合、感光体５の幅内の画像形成領域外に設置してもよい。また、ホームポジションマーク５７の代わりに、濃度センサ５０の光路を遮蔽する光路遮蔽部を設け、濃度センサ５０が基準位置にある場合に透過型フォトセンサの光路を当該光路遮蔽部で塞ぐことで、濃度センサ５０の基準位置を検知するようにしてもよい。

【0054】

また本画像形成装置は、図示しない濃度センサ情報取得手段と光走査補正処理手段を有している。濃度センサ情報取得手段は、濃度センサ出力値取得手段と濃度センサ位置情報取得手段を有する。これら各手段は、後述の図６のように画像形成装置に搭載された処理装置１０００（走査制御装置）の記憶容量であるＲＯＭ１２００、ＲＡＭ１３００と、ＲＯＭ１２００に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１００で処理することで実現する。

【0055】

この第１実施形態では濃度センサ５０の駆動源としてステッピングモータ６５を使用しているが、当該駆動源は他の駆動源に代替することも可能である。例えば駆動源にＤＣモータを用い、このＤＣモータの軸上にロータリーエンコーダを配置する。そして濃度センサ情報取得手段が、ステッピングモータ６５の回転量情報に代わって、ロータリーエンコーダの回転量情報を取得する構成としてもよい（濃度センサ位置情報取得手段）。

【0056】

（濃度センサ）
前記濃度センサ５０としては、発光素子と受光素子を用いて光学的に検出するものが知られている。例えば、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を、受光素子としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型フォトセンサが濃度センサ５０として一般的に知られている。

【0057】

当該反射型フォトセンサの構成としては、図５（ａ）に示すように、感光体５上に形成された基準パターン８５（トナーパッチまたはトナーパターン）からの正反射光のみを検出するタイプ、図５（ｂ）に示すように、基準パターン８５からの拡散反射光のみを検出するタイプ、図５（ｃ）に示すように、両者を検出するタイプ等がある。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、符号１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃは素子ホルダを、１０２はＬＥＤを、１０３は正反射受光素子をそれぞれ示す。

【0058】

このような反射型フォトセンサは、使用するトナーの種類（黒トナー、カラートナー）や、使用する感光体５の地肌部の状態等により適宜選択される。例えば使用するトナーが黒トナーで感光体５の地肌部に対して正反射光の反射率の差が大きい場合は、図５（ａ）に示す正反射光のみを検出するタイプでよいが、カラートナーの場合には感光体５の地肌部に対して正反射光の反射率の差が小さいため検出精度が落ちる。

【0059】

このため、カラートナーの場合は図５（ｂ）に示す拡散反射光を検出するタイプの方が好ましい。また、黒トナーとカラートナーの両方に対応するには、図５（ｂ）に示す拡散反射光を検出するタイプか、より好ましくは図５（ｃ）に示す正反射光と拡散反射光の両者を検出するタイプがよい。本形態に係る濃度センサ５０は、光の入反射量の差で感光体５の表面状態を検知する光学式センサであり、図５（ｃ）に示すタイプを採用している。

【0060】

（処理装置）
画像形成装置は図６の処理装置１０００（走査制御装置）を搭載している。この処理装置（走査制御装置）１０００は、前述したようにプログラム処理で実現される濃度センサ情報取得手段と光走査補正処理手段を有する。当該濃度センサ情報取得手段は、濃度センサ５０の出力値情報、および駆動源であるステッピングモータ６５の回転量情報を取得する。また、光走査補正処理手段は、後述するシェーディング補正処理手順に従って、露光装置９（光走査装置）の駆動信号を補正する。

【0061】

処理装置１０００は、所定のタイミング毎に、各色のステーションで、主走査方向の濃度変動を抑制するための基準パターンから前記濃度センサ情報取得手段で得られた情報に基づいて、主走査方向の濃度変動を抑制するための発光パワー補正式を求める。そして、画像形成が行われる際に、各色のステーション毎に、前記光走査補正処理手段により発光パワー補正式を用いて光量補正信号を生成し、各発光部の駆動信号を補正する。

【0062】

（シェーディング補正処理）
本発明の実施形態におけるシェーディング補正処理は、図７のフローのように実行される。シェーディング補正処理が開始されると、光走査装置は予め設定されたシェーディング補正用基準パターンを図６のＲＯＭ１２００やＲＡＭ１３００で実現される画像形成装置の記憶容量から読み込む。次に露光装置９は読み込んだ基準パターンに従って感光体５へ光を照射し、各色毎に潜像を形成する。当該潜像は現像装置７によって感光体５上へ現像される。なお、前記基準パターンは、所定均一濃度の基準白板の読取データから予め作成される。

【0063】

現像された基準パターンは、その後中間転写ベルト３０上へ転写され、中間転写ベルト３０を駆動することで濃度センサ５０の測定位置まで移動する。基準パターンが当該測定位置まで移動したら中間転写ベルト３０の駆動を停止し、濃度センサ５０で基準パターンの画像濃度を測定する。

【0064】

濃度センサ情報取得手段は、測定された濃度情報と、ステッピングモータ６５による回転量情報から算出される主走査方向の位置情報とを互いに関連付け、測定結果として取得する。最後に、光走査補正処理手段が当該測定結果に基づいて、光走査装置の駆動信号補正パターンを算出する。以降の作像は、この補正パターンを用いた光走査によって実行され、その結果、主走査方向の濃度変動を抑制することが出来る。

【0065】

図８は、本発明の第１実施形態によるシェーディング補正方法を説明する図である。図７に示したフローにおいて、光走査補正処理部が光走査装置の駆動信号を補正することで、主走査方向の濃度変動を抑えることが出来る。

【0066】

以下、図８を用いてその補正方法を説明する。図８に示すように、濃度センサ５０を濃度センサ駆動手段によって主走査方向へ移動しながら、感光体５上に作像された基準パターン８５の濃度を濃度センサ５０で連続的に測定する。濃度センサ５０で測定された濃度情報は、濃度センサ情報取得手段によって取得される。

【0067】

濃度センサ情報取得手段は、同時に駆動源であるステッピングモータ６５から回転量情報を取得する。ステッピングモータ６５の回転量と濃度センサ５０の移動量との関係は、あらかじめ測定されてＲＯＭに記憶されている。従って、ステッピングモータ６５の回転量情報によって濃度センサ５０の位置情報を推定することが出来る。

【0068】

そして、濃度情報と主走査方向の位置情報とを図８（ｂ）のグラフのように関連付ける。この濃度情報と主走査位置の関係から、光走査補正処理手段は図８（ｃ）のグラフのように光走査駆動信号を補正する。補正方法の原理は図１８に示した従来と同じである。

【0069】

ただし、本発明では単一のセンサ５０が主走査方向に駆動しながら濃度を測定するため、図１８に示す従来方法と異なり、主走査方向の濃度情報を連続的に取得することが出来る。そのため図１９のように主走査方向のセンサ間で局所的な濃度変動が存在する場合でも、その情報を確実に検知することが出来る。

【0070】

また、同一の濃度センサ５０で測定を行うためセンサ間のバラツキ対策（出力値調整手段）が不要であり、分解能に応じてセンサ数を増やす必要もないから、コストが増大することもない。

【0071】

図９は、本発明の第２実施形態に向けての課題について説明する図である。画像形成装置のなかには、図９のように濃度検知センサを主走査方向へ複数個有するものがある。これは、機械の取り付け誤差や、現像器の構成によって、同じ画像形成条件でも、主走査方向位置で濃度が変動するためである。

【0072】

当該濃度変動は、経時や環境による機械の劣化やトナーの状態変化によっても生じる。この濃度変動を補正するため、感光体５上に所定の基準パターンを作成し、当該基準パターンを前記濃度検知センサ（画像濃度調整用センサ）で測定して画像形成条件（二成分現像におけるトナー濃度、現像バイアスなど）を変化させる。

【0073】

こうした目的で用いられる濃度検知センサには、図５に示すセンサと同じ構成によるものが使われることが多い。そのため、こうした画像濃度調整用センサと、本発明の実施形態で使用する濃度センサ５０は同一のセンサとすることが可能である。

【0074】

このようにセンサを兼用する場合、本発明の図４の実施形態のような構成であれば、濃度センサ５０を駆動することで主走査方向全域の基準パターンの濃度を測定出来る。従って、図９の３つの濃度検知センサを単一のセンサへ統一することが可能である。

【0075】

一方で、画像形成装置のなかには画像形成条件を主走査方向に細かく調整することのできないものも多い。例えば複数センサによる濃度測定値の平均値が濃度目標値と一致するように、主走査方向の画像形成条件を一律に補正する画像形成装置が存在する。こうした画像形成装置における画像形成条件の補正では、図９に示すように、３箇所程度の測定で十分な情報が取得出来ることも多い。

【0076】

その場合、濃度センサ駆動装置によるセンサ駆動速度には自ずと限界があるため、図９の３つのセンサを１つに統一して図４のような構成で駆動する場合、図９のように複数センサを使用する場合に比べて測定時間の増大を招くという問題がある。

【0077】

一般に、画像形成条件の補正はシェーディング補正に比べて頻度が高い。このため、測定時間の増大はユーザが画像形成を行えない「お待たせ時間」となってしまう。この「お待たせ時間」は、例えば高速大量印刷を行うユーザ層などでは、コストより重大な問題となる場合がある。

【0078】

（第２実施形態）
前述した高速大量印刷の要求がある場合、画像形成装置を図１０のように構成してもよい。図１０の構成では、像担持体としての中間転写ベルト３０の幅方向に、３つの濃度センサ５１、５２、５３を配設している。

【0079】

そのうち２つのセンサ５２、５３は、中間転写ベルト３０の幅方向に固定配置した支持部材７０に取り付けられて位置が固定された固定センサである。もう１つのセンサ５１は、濃度センサ駆動手段としての駆動軸６０によって主走査方向に移動可能な可動センサである。

【0080】

駆動軸６０は図４に示したものと同じであり、モータやギヤは省略している。以降、移動可能な濃度センサを可動センサと呼称し、固定の濃度センサを固定センサと呼称する。また、可動センサと固定センサを総称する場合は単にセンサと呼称する。

【0081】

可動センサ５１は、その移動時に他の２つの固定センサ５２、５３と干渉しないよう、副走査方向へずれた位置に配置されている。なお、この第２実施形態では副走査方向にずらして配置しているが、転写ベルト３０の表面を測定可能であれば、可動センサ５１を転写ベルト３０から離間する高さ方向へずらすなど、他の構成を用いてもよい。

【0082】

こうした構成において、可動センサ５１を図１０の位置で固定状態として測定を行えば、画像形成条件補正時のような主走査方向に細かい分解能を必要としない測定時には、短時間で測定を終えることが出来る。一方、シェーディング補正のように主走査方向に細かい分解能が必要とされる場合は、可動センサ５１を移動させながら検知することで、図８と同様の補正を行うことが可能になる。

【0083】

図１０の構成ではセンサを複数用いるためコストメリットは低下するものの、ユーザの「お待たせ時間」を増大させることなく画像形成条件の補正が行え、シェーディング特性による主走査方向の濃度変動も確実に抑制することが出来る。なお図１０では３つのセンサ５１〜５３を用いる例を示したが、センサ５１〜５３の数は任意数に変更してもよいことは勿論である。

【0084】

（第３実施形態）
図１０では可動センサ５１を１つ使用したが、１つに限らず複数個用いてもよい。例えば図１１に示すように、３つのセンサ５１〜５３のうち２つのセンサ５１、５２を可動センサとしてもよい。図１１では２つのセンサ５１、５２のそれぞれが、濃度センサ駆動手段としてのネジを切った駆動軸６１、６２に取り付けられている。

【0085】

駆動軸６１、６２の端部に取り付けられたギヤ６７、６８に、ステッピングモータ６５の回転軸に取り付けられたギヤ６６が噛み合っている。従って、当該駆動軸６１、６２は、共通駆動源としてのステッピングモータ６５からギヤ６６〜６８を介して駆動される。駆動軸６１と６２のネジはそれぞれ逆方向に切られているため、ステッピングモータ６５が回転すると２つのセンサ５１、５２はそれぞれ逆方向へ移動する。

【0086】

このように可動センサ５１、５２の個数を増やすと、シェーディング補正時に２つの基準パターンを一度の駆動で測定することが可能になる。例えば複数色の現像装置を有する画像形成装置において、それぞれの可動センサ５１、５２の測定位置に異なる色の基準パターンを形成すれば、一度に２色分の情報を取得することができ、測定時間を短縮することが出来る。

【0087】

また図１１では各濃度センサ駆動手段の駆動軸６１、６２のネジを逆方向に切る構成を用いているが、特開２０１２−６３５６０号公報に開示されているような、一方向の駆動源回転方向で往復運動が可能な構成を採用してもよい。このような構成では、駆動源の回転方向が一定であるが、それぞれのセンサを逆方向に移動することが出来る。

【0088】

（第４実施形態）
図１２は、濃度センサ駆動手段を図１１のギヤ駆動からベルト駆動に変更した第４実施形態を示すものである。一つの固定センサ５３は、図１０、図１１と同様に、支持部材７０の中央部に取り付けられている。

【0089】

２つの可動センサ５１、５２は、図１２に示すようにガイドレール７１、７２上にスライド自在に配置されている。当該可動センサ５１、５２は、駆動源としてのステッピングモータ８０で駆動される無端ベルト８１に連結されている。

【0090】

ベルト８１は複数の案内ローラ８２によりガイドレール７１、７２に沿って矩形状に掛け渡されている。このように濃度センサ駆動手段はネジ付き駆動軸６０、６１、６２による駆動に限らず、他の任意の駆動手段を採用することが出来る。

【0091】

（第５実施形態）
図１３は第５実施形態を示すものである。図４に示す第１実施形態では、駆動源のステッピングモータ６５から得られる回転量の情報から、可動センサ５０の位置情報を取得している。しかし、図１３のように、作像する基準パターン９０自体に検出濃度が不連続的に急変する指標部９０ｂを持たせることで、モータの回転量の情報なしに可動センサ５０の位置情報を得ることも可能である（第２の濃度センサ位置情報取得手段）。

【0092】

ここでは、指標部９０ｂを非画像部（隙間）で構成した不連続状の基準パターン９０としている。このような基準パターン９０を用いると、可動センサ５０を主走査方向に駆動させながら得た出力値が、図１３（ｂ）のグラフのように指標部９０ｂで急激に小さくなる。

【0093】

画像部９０ａと指標部９０ｂの境界となるような濃度センサ出力値の閾値は、予め測定して図６の処理装置１０００のＲＯＭ１２００等に格納しておく。可動センサ５０による基準パターン９０検出中に出力値が当該閾値を下回った回数を計測すれば、可動センサ５０が現在主走査方向のどの画像部９０ａを測定しているかを判定することが出来る。

【0094】

このような構成で測定する場合、モータ６５、８０の回転量を取得する必要がなくなるため、駆動軸６０の駆動源としてステッピングモータより一般的に安価なＤＣモータ等を用いることが出来る。そして、可動センサ５０を基準位置へ移動する際に、こうした基準パターン９０を転写ベルト３０上の読取可能位置に形成するようにすれば、前述したホームポジションマーク５７を不要化することも可能である。

【0095】

よって、第５実施形態によれば、第１実施形態に比べてさらに安価なシェーディング補正装置を実現することが出来る。また、指標部９０ｂを非画像部（隙間）で構成することで、当該部分でのトナー使用量を節約する利点もある。

【0096】

前記指標部９０ｂは、図６の処理装置１０００によって形成することが出来る。そして指標部９０ｂの数は、処理装置１０００の基準パターン処理手段により、例えば主走査方向のシェーディング補正に必要な濃度情報の分解能に応じて決定し、また指標部９０ｂの間隔は例えば等間隔に作成することが出来る。

【0097】

（第６実施形態）
図８や図１３の実施形態に示す基準パターン８５、９０では、可動センサ５０が主走査方向へ移動している間、像担持体としての感光体５や転写ベルト３０の動作（副走査方向の移動）を停止させる必要がある。そのため、図１８の既存技術に比べて、像担持体の停止、再動作といった処理が増えてしまう。

【0098】

そこで、像担持体の副走査方向移動速度と、可動センサ５０の主走査方向移動速度との関係に基づいて、シェーディング補正用の基準パターンを変更することが望ましい。この基準パターンの変更は、図６の処理装置１０００に基準パターン変更用の基準パターン処理手段を設けることで対応することが出来る。

【0099】

詳しくは、当該基準パターン処理手段は、図６のＲＯＭ１２００に記録されたプログラムとＣＰＵ１１００によって実現される。ＣＰＵ１１００に対して、像担持体の副走査方向移動速度と、可動センサ５０の主走査方向移動速度が入力される。

【0100】

処理装置１０００の第２の基準パターン処理手段は、この両速度に基づいて、図１４のように転写ベルト３０が副走査方向に動作していても、常に基準パターン９１が可動センサ５０の測定可能位置にあるように、基準パターン９１を主走査方向に対して所定の角度θで傾斜した傾斜方向に形成する。

【0101】

これにより、像担持体としての転写ベルト３０を停止させることなく、主走査方向に連続移動させながら、シェーディング補正処理を行う事が出来る。なお、作成する基準パターン９１は、図１３のように、所定箇所に指標部９０ｂないし非画像部を有する不連続状の基準パターンとしてもよい。

【0102】

図１５は、本発明の前記第６実施形態（図１４）のシェーディング補正手順について説明するフロー図である。基準パターン処理手段を用いて図１４のような傾斜状の基準パターン９１を作成する場合、シェーディング補正手順は例えば図１５のようになる。

【0103】

図１５のフローでは、シェーディング補正が開始されると、まずステップＳ１とＳ２において、基準パターン処理手段が像担持体の速度情報と、可動センサ５０の移動速度情報を取得する。これらの情報は通常固定値であるから画像形成装置のＲＯＭ１２００、ＲＡＭ１３００にあらかじめ記録しておけばよい。

【0104】

また、像担持体の速度が可変である画像形成装置では、速度を変更する度にＲＡＭ１３００へその速度情報を記録し、これを取得するようにすればよい。基準パターン処理手段は取得した各速度情報をもとに、作成する基準パターンを算出する。以降のステップＳ３〜Ｓ８は、図７のステップＳ１〜Ｓ６と同様の処理を行う。

【0105】

（第７実施形態）
基準パターン処理手段を用いて図１４のような基準パターン９１を形成する構成では、測定時に像担持体を停止する必要がない。このため、図１６のように、画像形成装置による印刷領域９２の印刷中に、非印刷領域９３を用いてシェーディング補正処理を実行することも可能である。

【0106】

また、印刷中に、濃度センサ５０を主走査方向に移動させて、その移動中に必要であればシェーディング補正処理を実行しながら、濃度センサを主走査方向の最初の基準位置に戻すことも可能である。これによりユーザの「お待たせ時間」を短縮化することが出来る。

【0107】

図１６のように、非印刷領域９３でシェーディング補正を行う際の手順は、図１７のフロー図のようになる。左側（ａ）のフロー図が全体フローを示し、右側（ｂ）のフロー図がシェーディング補正処理の詳細を示す。

【0108】

左側（ａ）のフロー図のステップＳ１で印刷が開始されると、ステップＳ２でまずシェーディング補正が必要かどうかを判断する。シェーディング補正が必要と判断される場合は、例えば、１）初回起動時、２）温湿度が前回より所定値以上変化したとき、３）前回シェーディング補正から所定時間以上経過したとき、４）前回シェーディング補正から所定枚数以上印刷したとき、５）ユーザがシェーディング補正を指示したとき等である。

【0109】

これらの１）〜５）の条件は、あらかじめＲＯＭ１２００やＲＡＭ１３００に記録しておく。そしてＣＰＵ１１００で解釈されるプログラムによって、シェーディング補正の要否判断を行う。また各条件は、画像形成装置の使用環境に応じて、任意に設定すればよい。シェーディング補正が不要と判断された場合は、ステップＳ４でそのまま印刷を行い、ステップＳ５を経由して、印刷が終了するまでこの処理を繰り返す。

【0110】

一方、シェーディング補正が必要と判断された場合、ステップＳ３でシェーディング補正処理を実行する。このシェーディング補正処理は、図１７（ｂ）に示すように、基本的に図１５のフローと同じであるが、基準パターン作像前に、ステップＳ４で非印刷領域か否かの判断を行う。そして、非印刷領域が到来した場合に、ステップＳ５以降のフローを実行する。

【0111】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0112】

【特許文献1】特開２０１２−８８５２２号公報

【符号の説明】

【0113】

１：画像形成装置 ２：ボトル収容部
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：トナーボトル ３：転写装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：作像部 ５：感光体
６：帯電装置 ７：現像装置
８：クリーニング装置 ９：露光装置
１０：給紙トレイ １１：給紙ローラ
１２：タイミングローラ １３：排紙ローラ
１４：排紙トレイ ２０：定着装置
３０：中間転写ベルト ３１：一次転写ローラ
３２：二次転写バックアップローラ ３３：クリーニングバックアップローラ
３４：テンションローラ ３５：ベルトクリーニング装置
３６：二次転写ローラ ３７：バネ部材
５０：濃度センサ（シェーディング補正用） ５５、５６：側板
５７：ホームポジションマーク ７０：支持部材
６０〜６２：駆動軸 ８１：ベルト
６６〜６８：ギヤ ８２：案内ローラ
７１〜７２：ガイドレール
５１〜５３：濃度検知センサ（画像濃度調整用）
６５、８０：ステッピングモータ（駆動源）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】