JP6157243B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光手段により露光される光の光量の調整を行う画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、露光手段により像担持体としての感光ドラムを露光することで、感光ドラム上に静電潜像を形成する。そして、静電潜像を現像することにより感光ドラム上に形成した現像剤像（トナー画像）を、記録材としての紙に転写することで、画像を形成する。なお、露光手段の光源としてはレーザ、ＬＥＤ等を用いることができる。

このような画像形成装置において、レーザを走査する主走査方向（感光ドラムの長手方向）において、感光ドラム上に形成する現像剤像に濃度ムラが生じる。濃度ムラの要因としては例えば、露光量のムラ、感光ドラムの感度のムラ、現像剤の帯電量が異なること等の現像手段に起因するムラ等がある。この濃度ムラを低減するために、特許文献１には、濃度ムラを検知するためのトナーパッチを形成し、トナーパッチの濃度検知結果に基づき、主走査方向のレーザの最大露光量のプロファイルを調整する発明が提案されている。ここでレーザの最大露光量とは、濃度１００％の画像（ベタ画像）を形成する際に用いられる光量である。最大露光量を調整することにより、主走査方向のハーフトーンを含めた濃度ムラを低減することができる。レーザの最大露光量の調整は、レーザの走査領域を主走査方向で複数に分割し、分割した走査領域毎に最大露光量を調整することで行っている。

特開２００９−９８６２６

従来のようにレーザの走査領域を主走査方向で複数に分割し、最大露光量を調整することで、濃度ムラを低減できる。その際、分割する走査領域の数を増やすことで、細やかな最大露光量の調整を行うことができるため、濃度ムラをより低減することができる。

しかしながら、レーザの走査領域を複数に分割することにより、夫々の走査領域の最大露光量のプロファイルの変更に時間がかかってしまう。レーザの最大露光量の調整は、領域毎に順次行うため、走査領域が増えると変更の時間も長くなる。これにより、濃度ムラを検知するためのトナーパッチを形成し、トナーパッチの濃度検知結果に基づき、主走査方向の最大露光量のプロファイルを調整するキャリブレーションにかかるダウンタイムが長くなるという課題があった。

本出願に係る発明は、上記のような状況を鑑みてなされたものであり、主走査方向の最大露光量の調整を行うキャリブレーションにかかるダウンタイムを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、像担持体と、光の走査方向の少なくとも一部の領域の光量を変更する制御手段と、前記制御手段により変更された第１の光量及び第２の光量に基づいて、像担持体に対して光を走査することにより静電潜像を形成する露光手段と、前記第１の光量で形成された静電潜像を第１の検知用画像として、前記第２の光量で形成された静電潜像を第２の検知用画像として形成する形成手段と、前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を検知する検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２の検知用画像を形成させる前に前記光の走査方向の全ての領域ではなく、前記検知手段による検知領域に対応した領域である一部の領域において前記第１の光量から前記第２の光量に変更させることを特徴とする。

本発明の構成によれば、主走査方向の最大露光量の調整を行うキャリブレーションにかかるダウンタイムを抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図 トナーパッチの検知を行うセンサの概略構成図 現像器１４の概略構成図 現像容器１４１の長手方向の概略断面図 濃度ムラの分布を示した図 レーザ露光器１３の構成を示した図 画像形成装置１００を制御するためのブロック図 最大露光量を調整する方法を示した図 トナーパッチを用いた最大露光量の調整を説明するためのフローチャート トナーパッチの配置を示した図 各トナーパッチから検知された検知結果を示すグラフ トナーパッチの配置を示した図 中央及び両端のセンサによって検知された検知結果に基づく、最大露光量の調整方法についてのフローチャート

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
［画像形成装置の説明］
図１は、画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置は、例えば、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ等として実現可能である。本実施形態における画像形成装置１００は、４つの像担持体を有した、中間転写方式のフルカラープリンタである。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）に対応した画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを有する。さらに、中間転写体としての中間転写ベルト１と、定着器（定着手段）３とを有する。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、画像形成ユニットとしてユニット化されている。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、それぞれ共通した構成を有しているため、以下では、画像形成ステーション１０ａを中心に説明する。

画像形成ステーション１０ａの感光ドラム１１は、例えば、アルミニウムの円筒体と、その表面に形成された光導電層を備え、矢印方向へ回転しながら帯電ローラ１２により表面を一様にマイナス帯電（例：帯電電位ＶＤ＝−５００Ｖ）される。帯電ローラ１２の感光ドラム回転方向下流側において、レーザ露光器１３により画像信号に対応して変調されたレーザ露光が行われると（例：ベタ画像用露光電位ＶＬ＝−１００Ｖ）、感光ドラム１１の表面にイエロー画像成分と対応した静電潜像が形成される。

感光ドラム１１上に形成された静電潜像は、レーザ露光器１３の下流側において、現像器１４によりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、イエローのトナー画像として可視化される（反転現像）。トナーは、例えば、負帯電性の非磁性一成分トナーである。感光ドラム１１上に形成されたイエローのトナー画像は、一次転写ローラ１５によって、中間転写ベルト１上に一次転写される。一次転写後に、感光ドラム１１の表面に残留している残留トナーは、ドラムクリーナ１６によってクリーニングされる。

以上の画像形成動作が、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄにおいて所定のタイミングで実行され、各感光ドラム１１上に形成されたトナー画像が中間転写ベルト１上に順次一次転写される。その後、中間転写ベルト１上に多重に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１の矢印方向の回動に伴い、二次転写ローラ２と二次転写対向ローラ１９とにより形成された二次転写部に移動される。そこで、給紙カセット５から給紙され、搬送ローラ９により所定のタイミングで二次転写部に搬送される記録材としての紙の上に、トナー画像が二次転写される。トナー画像が二次転写された記録材は、定着器３へと搬送され、定着器３により加熱、加圧されて定着される。定着器３によって定着された記録材は、排出トレイ８に排出される。

中間転写ベルト１は、駆動ローラ１７、テンションローラ１８、二次転写対向ローラ１９といった３本のローラに張架され、駆動ローラ１７により図の矢印方向に回転駆動される。中間転写ベルト１は、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄの夫々に備えられた感光ドラム１１と接触して配置されている。中間転写ベルト１の表面には、ベルトクリーナ４が配置され、二次転写後に中間転写ベルト上に残留した残留トナーをクリーニングする。また、駆動ローラ１７に対向する位置にセンサ２００が配置されている。センサ２００は、最大露光量を調整するために中間転写ベルト１上に形成された最大露光量の調整用画像（以下、トナーパッチとも呼ぶ）の検知を行う。

［センサの説明］
図２は、トナーパッチの検知を行うセンサの概略構成図である。センサ２００は、発光素子としてのＬＥＤ２０１、受光素子としてのフォトダイオード２０２、発光素子及び受光素子をホールドするホルダー２０３を備える。中間転写ベルト１上に形成されたトナーパッチに対しＬＥＤ２０１から光を照射し、トナーパッチからの正反射光及び乱反射光をフォトダイオード２０１で受光することで、トナーパッチの濃度を測定する。

本実施形態におけるセンサ２００は、主走査方向（中間転写ベルト１の移動方向と直交する方向）において、三つ設置されている。具体的な一例としては、トナー像が形成される範囲において、主走査方向の中央位置及び中央位置から±１３０ｍｍの位置に設置されている。両端に設置されるセンサは、色ずれ制御用パターンの検知に用いられる。中央に設置されるセンサは、濃度制御用パターンの検知に用いられる。さらに、両端及び中央に設置されたセンサは、トナーパッチの検知に用いられる。

なお、ここでは一例として三つのセンサを配置する例を説明したが、これに限られるものではなく、二つ以上の複数個のセンサを配置してもよい。また、ここではセンサの構成の一例として砲弾型ＬＥＤを説明したが、これに限られるものではなく、チップ型ＬＥＤ等を用いてセンサを構成してもよい。

［現像器の説明］
図３は、現像器１４の概略構成図である。各画像形成ステーションに設けられた現像器１４は、収容する現像剤の色が異なるものの、同様の構成を有するものである。以下、現像器１４の詳細について説明する。

現像器１４は、現像容器１４１とトナーホッパー１４２とを備えている。トナーホッパー１４２は、画像形成装置１００本体から現像剤の補給指示を受けると所定量のトナーを現像容器１４１に補給することで、現像容器１４１内のトナー量が一定に保たれる。現像ローラ１４３は、現像容器１４１により回転可能に支持されており、感光ドラム１１に当接する。供給ローラ１４４は、弾性体を有したローラであり、現像ローラ１４３へのトナーの供給と、現像ローラ１４３からトナーの回収を行う。

また、現像容器１４１には、トナー層規制部材としての現像ブレード１４５が設けられており、所定の当接圧にて現像ローラ１４３と当接している。現像ローラ１４３に供給されたトナーの層厚は、現像ローラ１４３の回転と共に、現像ブレード１４５によって規制される。その際、トナーは摩擦帯電により負電荷を付与される。現像ローラ１４３の周面に形成されたトナーの薄層が、現像ローラ１４３と感光ドラム１１が当接している現像領域へと供給されることで、感光ドラム１１上に形成された静電潜像が現像される。現像領域を過ぎた後、現像ローラ上に担持されたままのトナーは、供給ローラ１４４により現像ローラ１４３の周面から現像容器１４１内へと戻される。一方、現像ローラ１４３の周面に担持されたままのトナーは新たに供給ローラ１４４によって供給されたトナーと共に、再び現像領域へと供給される。

図４は、現像容器１４１の長手方向の概略断面図である。現像容器１４１は、仕切り壁１４６によって現像容器１４１の長手方向に亘って上下２つの収納部（第一収納部、第二収納部）に分かれている。第一収納部としての現像部１４１１は、現像ローラ１４３とトナー搬送部材としてのスクリュー１４７とを有する。この現像部１４１１は、現像ローラ１４３に供給するためのトナーを収納する。

第二収納部としての攪拌部１４１２は、攪拌部材１４８を有する。攪拌部１４１２は、トナーホッパー１４２から補給されたトナーを一時的に収納した後、現像部１４１１に供給する。現像部１４１１と攪拌部１４１２は、現像ローラ１４３の長手方向における両端部に設けられた開口によって繋がっている。つまり、現像ローラ１４３の長手方向の両端において、現像部１４１１と攪拌部１４１２は繋がっている。

現像部１４１１内のスクリュー１４７は、現像部１４１１内のトナーを長手方向に搬送する。即ち、スクリュー１４７は第一開口から供給されたトナーを現像部１４１１の長手中央方面に送り出し、第二開口までトナーを搬送する。さらに、攪拌部１４１２に第二開口からトナーを押し上げて送り出す。その過程で、スクリュー１４７は、現像部１４１１内において、現像ローラ１４３にトナーを供給する。一方、攪拌部１４１２内の攪拌部材１４８は、複数の羽根を有する部材であり、羽根が回転する事によってトナーを攪拌する。スクリュー１４７と攪拌部材１４８の機能により、トナーは現像容器１４１内で十分に攪拌されながら、図３の矢印にそって循環する。

［トナーの帯電電荷量分布について］
現像容器１４１内では、現像ローラ１４３へのトナーの供給と現像ローラ１４３からのトナーの除去が繰り返されることで、トナーが現像容器１４１内を何度も循環する。その際に、帯電特性が劣化した劣化トナーと、トナーホッパー１４２から補給されたばかりの帯電特性が劣化していない新トナーとが混在した状態となる。劣化トナーと、新トナーとは、互いに帯電特性が異なり、現像ローラ１４３上へ供給される際の摩擦帯電により付与される電荷量（絶対値）は、劣化トナーほど小さく新トナーほど大きい傾向がある。

これらのトナーは、スクリュー１４７と攪拌部材１４８により、現像容器１４１内で撹拌されることにより、よく混合された状態で循環する。しかし、トナーが現像ローラ１４３の長手方向に沿って現像部内を搬送されながら現像ローラ１４３上に供給される過程において、現像ローラ１４３上に形成されるトナー層には長手方向の特性分布が生じる。すなわち、トナーが第一開口から第二開口の方向へ搬送される際、現像ローラ１４３のトナー搬送方向の上流（第一開口部）側では、電荷量が大きい新トナーによる層形成が優先的に行われる。そして、トナー搬送方向の下流（第二開口部）側では、上流側で層形成が行われずに搬送された、電荷量の小さい劣化トナーによる層形成が行われる。その結果、現像ローラ１４３上に形成されたトナー層は、トナー搬送方向の上流側で負帯電電荷量が大きく、トナー搬送方向の下流側に向かうにつれて負帯電電荷量が小さくなる分布となる。

トナーの負帯電電荷量が大きければ、露光電位と現像電圧の電位差で移動するトナー量は少なく、トナーの負帯電電荷量が小さければ、同じ電位差でも移動するトナー量が相対的に多くなる。つまり、負帯電電荷量の大きいトナーが多い現像ローラ１４３のトナー搬送方向の上流側においては、感光ドラム１１上に現像されるトナー量が相対的に少なくなり、記録材上における画像濃度が低くなる。一方、負帯電電荷量の小さいトナーが多い現像ローラ１４３のトナー搬送方向の下流側においては、感光ドラム１１上に現像されるトナー量が相対的に多くなり、記録材上における画像濃度が高くなる。このようにして、現像ローラ１４３の長手方向において濃度ムラ（勾配）が生じてしまう。図５は、濃度ムラの分布を示した図である。このような濃度ムラを修正する方法として、本実施形態では現像ローラ１４３の長手方向に対応した感光ドラム１１の長手方向において、レーザ露光器１３による最大露光量（発光量）に勾配を設けるように調整することで、静電潜像の深さを調整する。以下、具体的な調整手法について説明する。

［レーザ露光器１３について］
次に、レーザ露光器１３の詳細について説明する。図６は、レーザ露光器１３の構成を示した図である。半導体レーザ（以下、レーザとも呼ぶ）１２００は光源の一例である。レーザ１２００は、図示しないビデオコントローラからのビデオ信号またはエンジンコントローラからのコントロール信号によって発光しビーム（レーザ光）を照射するレーザ発光部として機能する。ポリゴンミラー１２０１は、回転多面鏡の一例である。ポリゴンミラー１２０１は、図示しないモータにより図中の矢印の方向に回転され、レーザ１２００からのビームを反射することで、感光ドラム１１上を矢印の方向に走査する。レンズ１２０２は、ビームを感光ドラム１１上に等速で走査させるための光学部品である。
図７は、画像形成装置１００を制御するためのブロック図である。エンジンコントローラ１３００はＣＰＵ１３１２を有する制御ユニットである。レーザ駆動回路部１３０１は、光量補正回路部１３０２、ＶＩ変換回路部１３０３、レーザドライバＩＣ１３０４、レーザ１２００、フォトダイオード１３０６からなる。センサ２００はＣＰＵ１３１２に接続されており、センサ２００で検知された検知結果は、ＣＰＵ１３１２に送られ、ＣＰＵ１３１２によって各種演算が行われる。レーザドライバＩＣ１３０４の電流制御部１３０７は、ビデオ信号に応じてレーザ１２００に電流を通電して発光させるか、ダミー抵抗１３０８に電流を流してレーザ１２００を消灯させるかを切り換える制御を行う。

次に、サンプリング制御について説明する。サンプリング制御は、レーザ露光器１３の立上げ時や画像を形成する際の走査毎に行われる。レーザ１２００から出射された光がフォトダイオード１３０６に受光さえると、発光量に応じた電流が出力される。出力された電流は、サンプル・ホールド回路部１３０９に入力され、サンプリングされて電流制御部１３０７に出力される。電流制御部１３０７は、サンプル・ホールド回路部１３０９からの出力信号と必要光量とを比較する。必要光量に対して出力信号（レーザ１２００の発光量）が低ければ、レーザ１２００への駆動電流を増加させる。一方、必要光量に対して出力信号が高ければ、レーザ１２００への駆動電流を減少させる。光量が所定の発光量になると、サンプル・ホールド回路部１３０９がホールドされる。その出力値をサンプル・ホールド回路部１３０９に接続されたコンデンサ１３１０に電圧値として保持しておくことで、レーザ１２００は走査毎に所定の光量で発光することができる。

定電流回路部１３１１に流れる電流Ｉｓｕｍは、フォトダイオード１３０６で検知した光量が所定の光量となるようにＶＩ変換回路部１３０３によって設定される。光量補正回路部１３０２の制御部１３１３は、エンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２とシリアル通信で接続されている。エンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２は、光量補正回路部１３０２の制御部１３１３へプリントモードなどの情報を送信する。

光量補正回路部１３０２は、不揮発記憶手段であるＮＶＲＡＭ１３１４を有し、レーザ１２００の光量補正プロファイルを記憶している。補正プロファイルには、各走査位置（分割した走査領域）におけるレーザ１２００の電流補正値が記憶されている。ＢＤ信号に同期してＣＰＵ１３１２からコントロール信号が入力されてから所定時間後に、光量補正回路部１３０２の制御部１３１３は、ＮＶＲＡＭ１３１４に記憶されている光量補正プロファイルの電流補正値の読み出しを開始する。読み出すタイミングは、ビーム走査長分割数に応じて決定されたエンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２から出力されたリードクロック信号に同期している。

光量補正回路部１３０２の制御部１３１３は、読み出した光量補正プロファイルの電流補正値を光量補正回路部１３０２に内蔵されたＤＡコンバータ１３１５によって所定のアナログ電圧値に変換する。光量補正回路部１３０２から出力されたアナログ電圧は、ＶＩ変換回路部１３０３において補正電流ＩＤに変換され、定電流回路部１３１１に流れ込む。よって、レーザ電流ＩＬは、定電流回路部１３１１に流れる電流Ｉｓｕｍから、光量補正回路部１３０２から出力された補正電流ＩＤを減算することで得られる。つまり、
ＩＬ＝Ｉｓｕｍ−ＩＤ・・・（１）
により、レーザ電流ＩＬを求めることができる。

［最大露光量の調整方法について］
図８は、画像領域において、最大露光量を調整する方法を示した図である。本実施形態では、一例として主走査方向において２００領域に走査領域を分割している。主走査方向に分割した２００の走査領域毎に最大露光量を調整可能であるが、説明の便宜上、走査領域の数を減らした図としている。また、ここでは一例として、画像中央位置に対し、線形に画像右端位置のデータ値を５％大きく、画像左端位置のデータ値を５％小さくなるようにして、左右で１０％の露光量差を設けた光量補正プロファイルデータを作成する。また、各アドレスにおける光量を最大で±２５％変化させることができるように設定してある。つまり、光量補正プロファイルデータがＦＦｈの場合に補正電流ＩＤはＩｓｕｍの＋２５％、００ｈの場合には−２５％となる。８０ｈの場合には補正電流ＩＤは０ｍＡとなり、ＩＬ＝Ｉｓｕｍとなる。

図８において、画像右端位置は光量補正プロファイルデータが６６ｈであり、補正電流ＩＤはＩｓｕｍの−５％となる。これにより、レーザ電流ＩＬはＩｓｕｍの１０５％になる。一方、画像左端位置は光量補正プロファイルデータが９９ｈであり、補正電流ＩＤはＩｓｕｍの＋５％となる。これにより、レーザ電流ＩＬはＩｓｕｍの９５％になる。よって、補正前の露光量に対し、補正後の露光量は左右で１０％の露光量差を実現することができる。この光量補正プロファイルデータを光量補正回路部１３０２のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。

なお、ここでは、一例として左右の勾配を１０％として説明したが、帯電特性や現像特性の変化に起因した画像濃度の変化に応じて、濃度ムラを抑制するように勾配は適宜決定される。また、ここでは、主走査方向の距離に対し線形に露光量が変化するように光量補正プロファイルを作成したが、これに限られるものではなく、複数の分割した走査領域を同様の最大露光量に変更する等、適宜光量補正プロファイルを設定することができる。このような光量プロファイルの補正により、Ａ４横サイズの普通紙では最大０．３程度あった濃度の左右差が最大０．２程度に改善された。

［トナーパッチを用いた最大露光量の調整について］
このような最大露光量の調整に加えて、本実施形態においてはさらに、複数に分割した走査領域の最大露光量プロファイルを補正した上で、さらにトナーパッチを用いた最大露光量の調整を行う。トナーパッチを用いることで、露光量の変化、経時変化等の影響による感光ドラム１１の摩耗、環境変化等の影響によるトナー帯電性の変化等があっても適正な画像濃度が保たれるように、画像濃度制御を行う。一般に、画像濃度制御は、現像ローラ１４３に印加される現像電圧Ｖｄｅｖ、又は最大露光量の調整を行う。これにより、現像電圧Ｖｄｅｖと露光電位ＶＬとの電位差、現像電圧Ｖｄｅｖと帯電電位ＶＤとの電位差を、各環境、又は各トナーの状態に応じて最適化することができる。本実施形態では、最大露光量を調整する方法を説明するが、現像電圧の調整と最大露光量の調整を組み合わせて画像濃度制御を行うこともできる。

図９は、トナーパッチを用いた最大露光量の調整を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、最大露光量を数段階に変更しながら、複数の濃度で形成されたパターンを含むトナーパッチを形成し、画像形成範囲の長手中央に配置したセンサによりトナーパッチの検知を行い、最大露光量の調整を行う。

Ｓ１０１において、ＣＰＵ１３１２は最大露光量を調整するためのトナーパッチを中間転写ベルト１上に形成させる。トナーパッチは、中央のセンサにより検知できるように、中央のセンサの検知領域内に形成させる。レーザ露光器１３は、最大露光量を４つに変化させながら、夫々の露光量に対しＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色５階調のパターンを形成するための露光を行う。図１０は、本実施形態におけるトナーパッチの配置を示した図である。各色５階調のパターンとして、夫々１０％、２５％、５０％、７５％、１００％濃度のパターンを形成した。例えば、イエローのパターンにおいては、Ｙｅ−１が１０％、Ｙｅ−２が２５％、Ｙｅ−３が５０％、Ｙｅ−４が７５％、Ｙｅ−５が１００％となる。なお、ここでは一例として最大露光量を４つ、各色の階調を５つと設定したが、これに限られるものではなく、求めたい検知精度によって最大露光量と階調の数は適宜設定することが可能である。

本実施形態では、複数の走査領域のうち、最大露光量の変更を行う領域は、中央のセンサの検知領域となっている走査領域とする。具体的には、主走査方向に分割した２００の走査領域のうち、中央の７つの走査領域（約１０．５ｍｍ）の最大露光量を変化させる。ここでは最大露光量は、基準値（光量１）と、基準値に対して−５％（光量２）、＋５％（光量３）、＋１０％（光量４）とした。このように、主走査方向の全ての領域ではなく一部の領域の光量調整を行うように制御したため、キャリブレーションにかかる時間を削減することができる。

Ｓ１０２において、ＣＰＵ１３１２は中央のセンサにより、中間転写ベルト１上に形成されたトナーパッチの検知を行わせる。中央のセンサは、発光素子から光をトナーパッチに照射し、トナーパッチから反射した反射光を受光素子で受光することで、中間転写ベルト１の移動方向に従って、順次トナーパッチ検知する。検知された検知結果は、濃度信号としてＣＰＵ１３１２に送られる。図１１は、各トナーパッチから検知された検知結果を示すグラフである。中央のセンサにより、検知された各色各階調の濃度Ｄｃ（ｊ、ｐ）（ｊ＝１〜４、ｐ＝１〜５）を算出した結果となる。最大露光量を変更して作成したトナーパッチ毎に、トナー濃度が異なることがグラフからわかる。

Ｓ１０３において、ＣＰＵ１３１２は図１１で示した検知結果に基づき、最適な最大露光量を決定する。まず、０％（＝濃度０）と１００％（＝濃度１．４）のターゲット濃度を直線で結んで目標濃度直線（目標値）とする。そして、目標濃度直線と各１０％〜１００％の５階調（ｐ＝１〜５）のトナーパッチの濃度の検知結果との差分を求める。そして、以下の式（２）で示す計算方法により、目標濃度直線と各トナーパッチの検知結果との差分の和が最少となる最大露光量を選択する。つまり、センサによる濃度検知結果をＤｃ（ｊ、ｐ）、目標濃度をＤｔ（ｊ、ｐ）とする場合、差分の和Ｃ（ｊ）が最少となる最大露光量を選択する。

図１１の検知結果から、式（２）によってＣ（ｊ）を求めると、最大露光量を光量３（基準値＋５％）としたときに、Ｃ（ｊ）が最小となる。

Ｓ１０４において、ＣＰＵ１３１２はトナーパッチを検知する前と後での最大露光量の比率を算出する。Ｓ１０３により、適する最大露光量は光量３であることがわかったので、最大露光量の基準値に対する比率は１．０５（基準値＋５％）となる。

Ｓ１０５において、ＣＰＵ１３１２は主走査方向の全ての走査領域において、トナーパッチを用いた最大露光量の調整前の最大露光量に対し、Ｓ１０４で算出した比率を乗じて、全ての走査領域の最大露光量を調整する。このように、まず中央のセンサの検知領域において最大露光量を変更し、適する最大露光量を決定した後、中央のセンサの検知領域以外の走査領域における最大露光量の調整を行うための補正値を算出する。これにより、最大露光量の調整に必要な走査領域を適切に選択して、実際に最大露光量の変更を行う走査領域を決めることができるため、キャリブレーションにかかるダウンタイムを抑制することができる。なお、目標濃度は、各画像データのハーフトーン毎に所定値を設定しても良い。

［トナーパッチを用いた最大露光量の調整にかかる時間について］
次に、トナーパッチを用いた最大露光量の調整にかかる時間について説明する。最大露光量の変更にかかる時間を具体的に説明する。本実施形態の構成においては、シリアル通信のクロック周期は５００ｋＨｚ、ＣＰＵ１３１２の処理時間は２ｍｓｅｃである。書き込み許可・不許可に必要なクロック数は夫々１３クロック、書き込み・読み込みに必要なクロック数は２９クロックである。主走査方向の７つの走査領域（約１０．５ｍｍ）の最大露光量を変更する場合、１ステーション分の走査領域への総書き込み時間は１８ｍｓｅｃ、総読み込み時間は１４ｍｓｅｃ、トータル３２ｍｓｅｃとなる。光量補正回路部１３０２は、各ステーションで共通となっているため、４ステーション全ての最大露光量を変更するためには３２ｍｓｅｃ×４ステーション＝１２８ｍｓｅｃが必要である。

画像形成を行うプロセススピードが１９０ｍｍ／ｓｅｃの場合には、主走査方向の７つの走査領域の最大露光量を変更するために各パターン間で必要な距離が２４．３ｍｍとなる。各パターンの距離とは、例えば光量１で形成するパターンの後端から、光量２で形成するパターンの先端までの距離となる。一方、主走査方向の全ての２００の走査領域の最大露光量を変更する場合には、４ステーション分の最大露光量を変更するために各パターン間で必要な距離が６１１ｍｍとなる。なお、本実施形態においては、マージン等を考慮して、先の図１０で示したように、各パターン間の距離は４０．０ｍｍとしている。

１つの階調のパターンの副走査方向の長さを８ｍｍとして、各色４つの最大露光量と５つの階調でトナーパッチを形成するとする。この際、主走査方向の全ての２００の走査領域で最大露光量の変更を行ってトナーパッチを形成すると、トータルの距離は２４７３ｍｍになる。一方、本実施形態のように、主走査方向の中央の７つの走査領域で最大露光量の変更を行ってトナーパッチを形成すると、トータルの距離は８２０ｍｍになる。このように、最大露光量の変更を行う走査領域を適切に選択することによって、形成するトナーパッチの長さを短くすることができる。よって、キャリブレーションにかかる時間を削減することができる。また、トナーパッチの長さを短くできることで、中間転写ベルト１上に形成するトナーパッチの数を増やすこともできる。これにより、濃度検知の検知精度を向上させることも可能である。

なお、形成するトナーパッチの長さが中間転写ベルト１の周長（本実施形態では９５０ｍｍ）を超えてしまうと、一度中間転写ベルト１上に形成したトナーパッチをクリーニングして、再び残りのトナーパッチの形成を行わなければならない。このような場合には、キャリブレーションにかかる時間が増大してしまうため、本実施形態のように形成するトナーパッチの長さを短くすることは、装置の小型化により中間転写ベルト１の周長が短くなった際にも有効となる。

次に、トナーパッチの検知方法について説明する。トナーパッチの検知は、中間転写ベルト１上に形成されたトナーパッチに発光素子から光を照射し、トナーパッチからの正反射光及び乱反射光を受光素子で受光することで行う。その際、まずトナーパッチが形成される前の中間転写ベルト１上に対して発光素子から光を照射し、中間転写ベルト１の表面からの反射光を受光素子で受光した結果をＲＡＭに記憶し、基準値とする。

その後、トナーパッチからの反射光量を検知して、基準値からの低下率を求めることでトナーパッチの濃度を算出している。中間転写ベルト１の表面には、凹凸があり、位置によって反射光量は変化する。また、経時変化によっても、反射光量は変化する。よって、中間転写ベルト１上の同じ位置を検知した中間転写ベルト１の表面を検知した検知結果と、トナーパッチを検知した検知結果とに基づき、トナーパッチの濃度を算出する。そのため、基準値を得るために、中間転写ベルト１上に形成されるトナーパッチの長さと少なくとも同じ長さ以上の領域を検知する。また、中間転写ベルト１の経時変化の影響を精度良く反映させるためには、トナーパッチを形成する毎に中間転写ベルト１の表面の検知を行うことが望ましい。

一連の流れを説明すると、まず中間転写ベルト１の表面をベルト１周分クリーニングする。その後、基準値の検知のために中間転写ベルトの表面を１周分検知する（以下、検知Ａとも呼ぶ）。次に、トナーパッチを中間転写ベルト１上に形成し、トナーパッチの検知を行う（以下、検知Ｂとも呼ぶ）。検知Ａ、検知Ｂを行った後、再度中間転写ベルト１上のクリーニングを行い、終了となる。

上記のように、主走査方向の全ての２００の走査領域の最大露光量を変更する場合、トナーパッチの全長は２４７３ｍｍとなる。中間転写ベルト１の周長は９５０ｍｍであるため、中間ベルト１の３周にトナーパッチが収まる長さとなる。トナーパッチを３分割して中間転写ベルト１に形成する場合、先の検知Ａと検知Ｂを３回繰り返すことになる。検知の間の中間転写ベルト１のクリーニング動作を含めると、中間転写ベルト１は合計８周することになる。プロセススピードは１９０ｍｍ／ｓｅｃであるので、中間転写ベルト１周にかかる時間は５．０ｓｅｃである。よって、主走査方向の全ての２００の走査領域の最大露光量を変更してトナーパッチを用いた最大露光量の調整を行うと、キャリブレーションにかかる時間は４０ｓｅｃとなる。

一方、本実施形態のように、主走査方向の７つの走査領域の最大露光量を変更する場合、トナーパッチの全長は８２０ｍｍとなる。中間転写ベルト１の周長は９５０ｍｍであるため、中間転写ベルト１周に全てのトナーパッチが収まる長さとなる。よって、検知Ａを１回、検知Ｂを１回、検知Ａ、Ｂの前後の中間転写ベルト１のクリーニング動作を含め、中間転写ベルト１は合計４周することになる。よって、主走査方向の７つの走査領域の最大露光量を変更してトナーパッチを用いた最大露光量の調整を行うと、キャリブレーションにかかる時間は２０ｓｅｃとなる。よって、全ての走査領域の最大露光量を変更する場合に比べて２０ｓｅｃのダウンタイムを削減することができる。

このように、最大露光量を変更する走査領域を適切に選択してトナーパッチを用いた最大露光量の調整を行うことにより、キャリブレーションにかかるダウンタイムを抑制することができる。

（第２の実施形態）
先の第１の実施形態においては、中央のセンサによりトナーパッチを検知して最大露光量を調整する方法について説明した。本実施形態においては、中央のセンサと両端のセンサによりトナーパッチを検知して最大露光量を調整する方法について説明する。なお、先の第１の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。

図１２は、本実施形態におけるトナーパッチの配置を示した図である。センサの具体的な配置については、先の第１の実施形態と同様である。本実施形態においては、中央のセンサだけでなく両端のセンサの検知領域にもトナーパッチを形成する。

図１３は、中央及び両端のセンサによって検知された検知結果に基づく、最大露光量の調整方法についてのフローチャートである。ここでは、予め製造時にレーザ露光器１３の主走査方向における光量を測定し、且つ現像器起因の主走査方向の濃度ムラを考慮して、初期の最大露光量プロファイルデータが設定されているとする。各色について同様の初期の最大露光量プロファイルデータを設定し、光量補正回路部１３０２のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。なお、主走査方向の走査領域の分割数は先の第１の実施形態と同様に２００とする。累計画像形成枚数、ホストコンピュータやユーザからの指示等に応じて、ＣＰＵ１３１２は最大露光量の調整を行う。

Ｓ２０１において、ＣＰＵ１３１２は、ＲＯＭから最大露光量の調整時の各色の現像電圧を読み出す。その後、ＣＰＵ１３１２は、画像形成装置本体の初期動作を開始させるとともに、感光ドラムを所定の帯電バイアスで帯電させる。次に、ＣＰＵ１３１２は最大露光量を調整するためのトナーパッチを中間転写ベルト１に形成させる。トナーパッチは中央のセンサ及び両端のセンサにより検知できるように、中央のセンサ及び両端のセンサの検知領域内に形成させる。つまり、夫々のセンサについて主走査方向の７つの走査領域、計２１の走査領域の最大露光量を変化させながらトナーパッチを形成させる。

トナーパッチを形成後、Ｓ２０２において、ＣＰＵ１３１２は、各センサによりトナーパッチの検知を行わせる。トナーパッチの検知方法は先の第１の実施形態と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。ＣＰＵ１３１２は、各センサで検知した結果をＲＡＭに記憶させる。具体的には、右端のセンサによる各色の検知結果ＤＲＹ、ＤＲＭ、ＤＲＣ、ＤＲＢｋ、左端のセンサによる各色の検知結果ＤＬＹ、ＤＬＭ、ＤＬＣ、ＤＬＢｋ、中央のセンサによる検知結果ＤＣＹ、ＤＣＭ、ＤＣＣ、ＤＣＢｋを記憶させる。右端のセンサの検知結果ＤＲＹｉ、ＤＲＭｉ、ＤＲＣｉ、ＤＲＢｋｉ（光量段階ｉ＝１〜４）である。また、左端のセンサの検知結果ＤＬＹｋ、ＤＬＭｋ、ＤＬＣｋ、ＤＬＢｋｋ（光量段階ｋ＝１〜４）である。また、中央のセンサの検知結果ＤＣＹｊ、ＤＣＭｊ、ＤＣＣｊ、ＤＣＢｋｊ（光量段階ｊ＝１〜４）である。

先の第１の実施形態と同様に最大露光量を変化させながらトナーパッチの形成を行い、トナーパッチの検知を行った後、中間転写ベルト１上に形成されたトナーパッチをクリーニングする。なお、変更する最大露光量は、先の第１の実施形態と同様とする。ＣＰＵ１３１２はＲＡＭに保存されたトナーパッチの検知結果に基づき、最適な最大露光量を決定する。

Ｓ２０３において、ＣＰＵ１３１２はＲＡＭに記憶させた検知結果に基づき、濃度を比較する。検知結果は、右端のセンサの検知結果ＤＲＹｉ、ＤＲＭｉ、ＤＲＣｉ、ＤＲＢｋｉ及び左端のセンサの検知結果ＤＬＹｉ、ＤＬＭｉ、ＤＬＣｉ、ＤＬＢｋｉ及び中央のセンサの検知結果ＤｃＹｉ、ＤｃＭｉ、ＤｃＣｉ、ＤｃＢｋｉである。本実施形態においては、各階調においての各センサの検知結果を一組とした、４水準（ｉ、ｊ、ｋ＝１〜４）の最大露光量の全組み合わせ（６４通り）において、上記５段階の階調（ｐ＝１〜５）にわたって濃度の一様性が最も高い組み合わせを選択する。つまり、検知結果が最も均一となる組み合わせを選択する。以下の式（３）でＣ（ｉ、ｊ、ｋ）が最少となるｉ、ｊ、ｋを選択する。

Ｓ２０４において、ＣＰＵ１３１２はＳ２０３で求めた結果に応じて、センサ間の最大露光量を算出する。センサ間の最大露光量は線形に補間しても良い。又は、先の第１の実施形態で説明したように、主走査方向の光量補正プロファイルの初期値を有する場合は、光量補正プロファイルに補正を行っても良い。また、必ずしもトナーパッチを形成した光量そのものを最大露光量として用いる必要はなく、トナーパッチの検知結果に基づき回帰分析等によって最大露光量を算出しても良い。また、最大露光量の調整のためのパラメータとして、ｄＥ７６などの色度を用いても良い。また、補正を強調したい階調域がある場合には、検知結果に重み付係数をかける等して、最大露光量を求めても良い。このような光量プロファイルの補正により、先の第１の実施形態では、Ａ４横サイズの普通紙で最大で０．２程度の濃度の左右差が生じることがあったのに対し、濃度の左右差が最大０．１程度に抑制できるようになった。

［トナーパッチを用いた最大露光量の調整にかかる時間について］
本実施形態における、トナーパッチを用いた最大露光量の調整にかかる時間について説明する。１の走査領域当たりの最大露光量の変更にかかる時間は先の第１の実施形態と同様である。第１の実施形態においては、中央のセンサの検知領域において最大露光量を変更してトナーパッチを形成した。本実施形態においては、中央及び両端のセンサの検知領域において最大露光量を変更してトナーパッチを形成しているため、光量の切り替えには３８４ｍｓｅｃが必要となる。パターン間の距離としては、７３．０ｍｍが必要となる。本実施形態においては、光量の切り替えのために各パターン間の距離を８０ｍｍとしている。全てのトナーパッチを形成するための距離は９４０ｍｍとなり、トナーパッチの全長が中間転写ベルトの１周長内に収まる。よって、最大露光量の調整にかかる時間は先の第１の実施形態と同様に２０ｓｅｃとなる。

一方、主走査方向の全ての２００の走査領域の最大露光量を変更する場合、先の第１の実施形態と同様に４０ｓｅｃかかる。このように、本実施形態におけるトナーパッチを用いた最大露光量の調整においても、２０ｓｅｃのダウンタイムを削減することができる。また、多くのセンサによってトナーパッチを検知するほど、濃度ムラの調整精度を向上させることができる。

このように、最大露光量を変更する走査領域を適切に選択してトナーパッチを用いた最大露光量の調整を行うことにより、キャリブレーションにかかるダウンタイムを抑制することができる。また、複数のセンサによりトナーパッチを検知した結果に基づき最大露光量の調整を行うため、精度良く調整することができる。

（応用例）
先の各実施形態においては、トナーパッチを形成した最大露光量を調整に用いたが、トナーパッチを形成した際の最大露光量とトナーパッチの検知結果から、演算によって最適な最大露光量を算出しても良い。また、現像電源が共通化された場合を一例に、最大露光量の調整方法について説明したが、現像電源が独立している場合にも適用できることは言うまでもない。また、一例としてセンサの位置を中央及び両端としたが、センサの位置は厳密に中央及び両端でなくてもよく、中間転写ベルト１の主走査方向において、異なる位置を検知できればよい。

また、濃度差、濃度ムラの要因として、レーザ露光器１３にも構成や製造ばらつきが発生する。例えば、レーザ露光器１３としてはＵＦＳ（アンダーフィールドスキャン）方式とＯＦＳ（オーバーフィールドスキャン）方式が知られている。ポリゴンミラー（回転多面鏡）が相対的に小さくできるＯＦＳ方式は描画スピードを上げられる点で画像形成装置の高速化・高精細化に有利である。一方で、ＯＦＳ方式では、入射光束幅に対してポリゴンミラーの偏向面の走査方向長さが短いため、ポリゴンミラーに入射する光束幅の一部しか反射されない。よって、ＯＦＳ方式では、ビームの入射角度によって反射される光束幅が変化してしまい、感光ドラム１１における長手方向の光量が不均一となってしまう。つまり、出射されるレーザ光束に対する偏向面の角度によって、感光ドラム１１における光量に差が生じ、長手方向の両端で小さく、中央部で大きい光量分布となる。

このようなレーザ露光器１３に起因の光量分布を打ち消すような光量補正プロファイルを作成し、現像器に起因の光量補正プロファイルに足し合わせる。これにより、レーザ露光器１３に起因する濃度ムラと、現像器に起因する濃度ムラをまとめて改善することも可能である。レーザ露光器１３に起因する光量分布に対しては、ＵＦＳ・ＯＦＳの方式によらず光学部品のばらつきに起因するばらつきもある。よって、レーザ露光器毎に製造時に所定のレーザ光量における感光ドラム１１の光量を長手方向で数か所測定してそのプロファイルを求め、光量ムラを打ち消すよう露光量補正プロファイルを作成しても良い。

また、走査領域の分割数は２００に限られるものではなく、任意の分割数とすることができる。また、７つの走査領域における最大露光量を変更することでトナーパッチの形成を行うことを説明したが、形成するトナーパッチの幅以上の領域であれば、最大露光量を変更する領域も任意に設定することができる。

また、トナーパッチの長さを中間転写ベルト１の周長以下に収めることを説明したが、必ずしも周長以下にする必要はない。トナーパッチの長さが周長以上になるとしても、最大露光量を変更する領域を適切に選択することで、ダウンタイムの削減という効果を得ることは可能である。

１１ 感光ドラム
１３ レーザ露光器
１４ 現像器
２００ センサ
１３１２ ＣＰＵ

Claims (10)

1. 像担持体と、
   光の走査方向の少なくとも一部の領域の光量を変更する制御手段と、
   前記制御手段により変更された第１の光量及び第２の光量に基づいて、像担持体に対して光を走査することにより静電潜像を形成する露光手段と、
   前記第１の光量で形成された静電潜像を第１の検知用画像として、前記第２の光量で形成された静電潜像を第２の検知用画像として形成する形成手段と、
   前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を検知する検知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第２の検知用画像を形成させる前に前記光の走査方向の全ての領域ではなく、前記検知手段による検知領域に対応した領域である一部の領域において前記第１の光量から前記第２の光量に変更させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記検知手段によって検知された検知結果に応じて、前記一部の領域以外の領域の光量も変更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. 前記制御手段は、前記露光手段の最大露光量を変更して前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を形成させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記検知手段によって検知された検知結果のうち、目標値に最も近い検知結果となった検知用画像を形成した際の発光量に、前記露光手段の発光量を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記光の走査方向に応じて複数配置されており、
   前記制御手段は、前記複数の検知手段に応じて、前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を複数形成させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記複数の検知手段によって検知された検知結果のうち、同じ階調で形成された検知用画像を検知した結果を組み合わせ、最も検知結果が均一となる組み合わせとなった検知用画像を形成した際の発光量に、前記露光手段の発光量を変更することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記最大露光量は、濃度１００％の画像を形成するための光量であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記光の走査方向を複数の領域に分割し、前記複数の領域の夫々に応じた露光量に変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記露光手段に供給する電流を変更することで光量を変更することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像は、前記像担持体の１周以内に形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。