(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数色のトナー像を形成し、それら複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、
パッチ画像を担持する像担持体と、
前記像担持体上に形成されるパッチ画像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、
濃度制御因子を所定の可変帯域内で変更設定し、しかも、その可変帯域内において濃度制御因子を変化させるレンジを広レンジおよび狭レンジの２段階に設定可能な制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
各色ごとに、広レンジの範囲内で濃度制御因子を第１間隔で段階的に変化させながら下記の第１パッチ濃度検出処理を実行するとともに、前記第１パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の値を暫定値として求めた後、
下記の第２パッチ濃度検出処理を実行するとともに、前記第２パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記第１パッチ濃度検出処理は、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子を変化させながら、複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成するとともに、各パッチ画像の濃度を前記濃度検出手段によって検出した後、これら複数のパッチ画像を前記像担持体からクリーニング除去するものである。
前記第２パッチ濃度検出処理は、全トナー色について前記暫定値を含む狭レンジの範囲内で濃度制御因子を段階的に変化させながら複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成した後、各パッチ画像の濃度を一括して前記濃度検出手段によって検出するものである。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２パッチ濃度検出処理において濃度制御因子を前記第１間隔よりも狭い第２間隔で段階的に変化させる請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成する現像手段とを備え、
前記感光体は、前記像担持体として機能し、
前記制御手段は、濃度制御因子として、前記現像手段に与える現像バイアスと、前記帯電手段に与える帯電バイアスとの少なくとも一方の最適値を決定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体として機能する転写媒体を有し、前記感光体上のトナー像を前記転写媒体に転写する転写手段とを備え、
前記制御手段は、濃度制御因子として、前記現像手段に与える現像バイアスと、前記帯電手段に与える帯電バイアスとの少なくとも一方の最適値を決定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
非磁性一成分のトナーを用いてトナー画像を形成する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
外添剤を１．５％以上含むトナーを用いてトナー画像を形成する請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
互いに異なる複数色のトナー像を形成し、それら複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成方法において、
トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子を所定の可変帯域内で変更可能で、しかも、その可変帯域内において濃度制御因子を変化させるレンジを広レンジおよび狭レンジの２段階に設定可能となっており、
各色ごとに、下記の第１パッチ濃度検出処理を実行する第１工程と、
前記第１工程によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の値を暫定的に求める第２工程と、
下記の第２パッチ濃度検出処理を実行する第３工程と、
前記第３工程によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を決定する第４工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
前記第１パッチ濃度検出処理は、広レンジの範囲内で濃度制御因子を第１間隔で段階的に変化させながら、複数のトナー像をパッチ画像として像担持体上に形成するとともに、各パッチ画像の濃度を濃度検出手段によって検出した後、これら複数のパッチ画像を前記像担持体からクリーニング除去するものである。
前記第２パッチ濃度検出処理は、全トナー色について前記暫定値を含む狭レンジの範囲内で濃度制御因子を段階的に変化させながら複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成した後、各パッチ画像の濃度を一括して前記濃度検出手段によって検出するものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに異なる複数色のトナー像を形成し、それら複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、感光体およびトナーの疲労・経時変化や、装置周辺における温湿度の変化などに起因して、画像濃度が変化することがある。そこで、従来よりトナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子、例えば帯電バイアス、現像バイアス、露光量などを適宜調整して画像濃度を安定化させる技術が数多く提案されている。例えば、特開平１１−８４８５５号公報に記載の発明では、現像バイアスを適宜調整することで画像濃度の安定化を図っている。すなわち、この従来技術では、現像バイアスを変えながら、パッチ画像を中間転写体上に形成し、各パッチの画像濃度を検出している。そして、これらの検出値に基づき最適な現像バイアスを決定し、トナー画像の濃度調整を行っている。
【０００３】
このときに使用されるパッチ画像パターンは、画像書出し位置から第１のイエローパッチ画像、第１のマゼンタパッチ画像、第１のシアンパッチ画像、第１のブラックパッチ画像、第２のイエローパッチ画像、第２のマゼンタパッチ画像、第２のシアンパッチ画像、第２のブラックパッチ画像、…の順に形成される。具体的なパッチ作成手順としては、まず現像バイアスを変えながら、第１、第２、…のイエローパッチ画像を中間転写体上に形成する。その後、マゼンタパッチ画像、シアンパッチ画像、およびブラックパッチ画像を順次形成する。そして、全てのパッチ画像の作成が完了すると、それらパッチ画像の画像濃度を一括して検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにパッチ作成条件（上記従来例では現像バイアス）を変化させる場合、カブリ・地汚れ（以下、単に「カブリ」と総称する）が発生するカブリ発生条件に設定されることがある。特に、パッチ作成条件を比較的広範囲にわたって変化させる必要がある場合には、パッチ作成条件がカブリ発生条件に設定されてしまい、カブリが発生する可能性が高くなる。
【０００５】
このようにパッチ作成条件をカブリ発生条件に設定してしまうと、次にパッチ作成条件を変更するまで画像下地部が汚されてしまい、トナー画像の濃度調整を精度良くに行うことができなくなる。例えば、第１のイエローパッチ画像を作成した後、第２のイエローパッチ画像を形成すべく、現像バイアスを変更設定したとき、その変更後の現像バイアスがカブリ発生条件に入ってしまうと、第１のマゼンタパッチ画像、第１のシアンパッチ画像、第１のブラックパッチ画像を形成すべき画像下地部を汚してしまう。そのため、イエローパッチ画像に続いて第１のマゼンタパッチ画像、第１のシアンパッチ画像、第１のブラックパッチ画像をカブリ部分に形成することになり、他のトナー色のパッチ画像の濃度を正確に検出することができなくなる。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、各トナー色について、そのトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を高精度に決定することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、互いに異なる複数色のトナー像を形成し、それら複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、パッチ画像を担持する像担持体と、前記像担持体上に形成されるパッチ画像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、濃度制御因子を所定の可変帯域内で変更設定し、しかも、その可変帯域内において濃度制御因子を変化させるレンジを広レンジおよび狭レンジの２段階に設定可能な制御手段とを備えている。そして、前記制御手段は、各色ごとに、広レンジの範囲内で濃度制御因子を第１間隔で段階的に変化させながら下記の第１パッチ濃度検出処理を実行するとともに、前記第１パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の値を暫定値として求めた後、下記の第２パッチ濃度検出処理を実行するとともに、前記第２パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を決定する。ここで、前記第１パッチ濃度検出処理は、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子を変化させながら、複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成するとともに、各パッチ画像の濃度を前記濃度検出手段によって検出した後、これら複数のパッチ画像を前記像担持体からクリーニング除去するものである。また、前記第２パッチ濃度検出処理は、全トナー色について前記暫定値を含む狭レンジの範囲内で濃度制御因子を段階的に変化させながら複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成した後、各パッチ画像の濃度を一括して前記濃度検出手段によって検出するものである。
【０００８】
また、この発明にかかる画像形成方法は、互いに異なる複数色のトナー像を形成し、それら複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、各色ごとに、上記第１パッチ濃度検出処理を実行する第１工程と、前記第１パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいてトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の値を暫定的に求める第２工程と、上記第２パッチ濃度検出処理を実行する第３工程と、前記第２パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を決定する第４工程とを備えている。
【０００９】
これらの発明では、各トナー色について、像担持体上へのパッチ画像の作成、パッチ画像の濃度検出、および像担持体からのパッチ画像のクリーニング除去がこの順序で行われる。したがって、パッチ画像の作成時にカブリが発生したとしても、次のトナー色についてパッチ画像を作成する前に像担持体はクリーニングされており、カブリの影響が完全に排除されている。すなわち、各トナー色とも常に汚れのない像担持体上にパッチ画像が作成される。
【００１０】
ところで、上記のようにして濃度制御因子の最適値を決定する場合、実際のカラー画像の形成手順と若干相違する。すなわち、上記した濃度制御因子の最適値の決定手順は各色ごとにパッチ画像の作成およびクリーニング除去を行っており、各トナー色のトナー像を連続的に形成しながら、それらを重ね合わせることでカラー画像を得る実際の画像形成手順と相違している。そこで、より高精度な最適値を求めるためには、上記して濃度制御因子の最適値を暫定的に求め、第２パッチ濃度検出処理を実行するとともに、この第２パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を最終的に求めることで実際のカラー画像形成手順と合致させるようにしてもよい。ここで、第２パッチ濃度検出処理は、全トナー色について前記暫定値を含む狭レンジの範囲内で濃度制御因子を段階的に変化させながら複数のトナー像をパッチ画像として前記像担持体上に形成した後、各パッチ画像の濃度を一括して前記濃度検出手段によって検出するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
Ａ．画像形成装置の全体構成
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット１のメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１２がエンジン部Ｅの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１２】
このエンジン部Ｅでは、プロセスユニット２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。すなわち、プロセスユニット２は、図１の矢印方向に回転可能な感光体２１を備えており、さらに感光体２１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ、およびクリーニング部２４がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２２は帯電バイアス発生部１２１から高電圧が印加されており、感光体２１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させる。
【００１３】
そして、この帯電ローラ２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光Ｌが照射される。この露光ユニット３は、図２に示すように、画像信号切換部１２２と電気的に接続されており、この画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２３からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパッチ作成モジュール１２４と導通している際には、パッチ作成モジュール１２４から出力されるパッチ画像信号が露光ユニット３に与えられてパッチ潜像が形成される。一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像が形成される。
【００１４】
こうして形成された静電潜像は現像部２３によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シアン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、およびブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接離自在に構成されており、エンジンコントローラ１２からの指令に応じて、上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂのうちの一の現像器が選択的に感光体２１に当接するとともに、現像バイアス発生部１２５によって高電圧が印加されて選択された色のトナーを感光体２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像を顕在化する。なお、ここで各現像器に与える電圧としては、単に直流電圧を与えるようにしてもよいし、さらに交流電圧を重畳するようにしてもよい。
【００１５】
現像部２３で現像されたトナー像は、ブラック用現像器２３Ｋとクリーニング部２４との間に位置する一次転写領域Ｒ1で転写ユニット４の中間転写ベルト４１上に一次転写される。なお、この転写ユニット４の構造については後で詳述する。
【００１６】
また、一次転写領域Ｒ1から周方向（図１の矢印方向）に進んだ位置には、クリーニング部２４が配置されており、一次転写後に感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。
【００１７】
次に、転写ユニット４の構成について説明する。この実施形態では、転写ユニット４は、ローラ４２〜４７と、これら各ローラ４２〜４７に掛け渡された中間転写ベルト４１と、この中間転写ベルト４１に転写された中間トナー像をシートＳに二次転写する二次転写ローラ４８とを備えている。この中間転写ベルト４１には、転写バイアス発生部１２６から一次転写電圧が印加されている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４１上に重ね合わせてカラー像を形成するとともに、給排紙ユニット６の給紙部６３によってカセット６１、手差しトレイ６２あるいは増設カセット（図示省略）からシートＳを取出して二次転写領域Ｒ2に搬送する。そして、このシートＳに、カラー像を二次転写してフルーカラー画像を得る。また、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上にブラックトナー像のみを中間転写ベルト４１上に形成し、カラー画像の場合と同様にして二次転写領域Ｒ2に搬送されてきたシートＳに転写してモノクロ画像を得る。
【００１８】
なお、二次転写後、中間転写ベルト４１の外周面に残留付着しているトナーについては、ベルトクリーナ４９によって除去される。このベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１を挟んでローラ４６と対向して配置されており、適当なタイミングでクリーナブレードが中間転写ベルト４１に対して当接してその外周面に残留付着しているトナーを掻き落す。
【００１９】
また、ローラ４３の近傍には、後述するようにして中間転写ベルト４１の外周面に形成されるパッチ画像の濃度を検出するためのパッチセンサＰＳ（濃度検出手段）が配置されるとともに、中間転写ベルト４１の基準位置を検出するための同期用読取センサＲＳが配置されている。
【００２０】
図１に戻ってエンジン部Ｅの構成説明を続ける。転写ユニット４によってトナー像が転写されたシートＳは、給排紙ユニット６の給紙部６３によって所定の給紙経路（２点鎖線）に沿って二次転写領域Ｒ2の下流側に配設された定着ユニット５に搬送され、搬送されてくるシートＳ上のトナー像をシートＳに定着する。そして、当該シートＳはさらに給紙経路６３０に沿って排紙部６４に搬送される。
【００２１】
この排紙部６４は２つの排紙経路６４１ａ，６４１ｂを有しており、一方の排紙経路６４１ａは定着ユニット５から標準排紙トレイに延びるとともに、他方の排紙経路６４１ｂは排紙経路６４１ａとほぼ平行に、再給紙部６６とマルチビンユニットとの間に延びている。これらの排紙経路６４１ａ，６４１ｂに沿って３組のローラ対６４２〜６４４が設けられており、定着済みのシートＳを標準排紙トレイやマルチビンユニット側に向けて排出したり、その他方面側にも画像を形成するために再給紙部６６側に搬送したりする。
【００２２】
この再給紙部６６は、図１に示すように、上記のように排紙部６４から反転搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４（２点鎖線）に沿って給紙部６３のゲートローラ対６３７に搬送するものであり、再給紙経路６６４に沿って配設された３つの再給紙ローラ対６６１〜６６３で構成されている。このように、排紙部６４から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４に沿ってゲートローラ対６３７に戻すことによって給紙部６３においてシートＳの非画像形成面が中間転写ベルト４１を向いて当該面に画像を二次転写可能となる。
【００２３】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２７はエンジン部Ｅを制御するための制御データやＣＰＵ１２３における演算結果などを一時的に記憶するためのＲＡＭであり、さらに符号１２８はＣＰＵ１２３で行う演算プログラムなどを記憶するＲＯＭである。
【００２４】
Ｂ．画像形成装置における濃度調整動作
次に、上記のように構成され画像形成装置における画像の濃度調整動作について説明する。
【００２５】
Ｂ−１．第１実施形態
図３は、図１の画像形成装置における濃度調整動作を示すフローチャートである。この画像形成装置では、同図に示すように、ステップＳ１で濃度調整動作を実行して現像バイアスおよび帯電バイアスを更新設定する必要があるか否かが判断される。例えば、画像形成装置本体のメイン電源を投入した後、画像を形成できる状態になると、バイアス設定を開始するように構成してもよい。また、装置本体内に設けられたタイマー（図示省略）によって連続使用時間を計測し、数時間毎にバイアス設定を開始するようにしてもよい。
【００２６】
このステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断されてバイアス設定が開始されると、ステップＳ２，Ｓ３を実行して最適現像バイアスを算出し、それを現像バイアスとして設定する（ステップＳ４）。また、それに続いて、ステップＳ５を実行して最適帯電バイアスを算出し、それを帯電バイアスとして設定する（ステップＳ６）。こうして、現像バイアスおよび帯電バイアスの最適化が行われる。以下、現像バイアス算出処理（ステップＳ３）および帯電バイアス算出処理（ステップＳ５）の内容について、それぞれ詳細に説明する。
【００２７】
図４は第１実施形態にかかる現像バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。また、図５は図４の処理内容を示す模式図である。この現像バイアス算出処理（ステップＳ３）では、パッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエローに設定する（ステップＳ３１）。そして、帯電バイアスを予めステップＳ２で設定した既定値で、かつ所定の範囲内で現像バイアスを４段階に設定する（ステップＳ３２）。例えば、この実施形態では、現像バイアス発生部１２５によって現像部２３に供給可能な現像バイアスの可変帯域（Ｖb01〜Ｖb10）全体を広レンジとして設定し、この広レンジ（Ｖb01〜Ｖb10）内のうち４点Ｖb01，Ｖb04，Ｖb07，Ｖb10を現像バイアスとして設定している。
【００２８】
このようなバイアス設定で４つのイエローベタ画像（図６）を感光体２１上に順次形成し、さらに図７（ａ）に示すように、これらを予め決められた配列順序で中間転写ベルト４１の外周面に転写してイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を第１パッチ画像として形成する（ステップＳ３３）。ここで、この実施形態では、各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を比較的広い間隔で本発明の像担持体として機能する中間転写ベルト４１上に配列することで、バイアス切替の安定時間を確保している。このため、各パッチ画像をステップＳ３２で設定した設定バイアスで確実に形成することができる。
【００２９】
中間転写ベルト４１に転写されたイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)の各々は中間転写ベルト４１の回転移動に伴ってパッチセンサＰＳを通過し、パッチセンサＰＳによってイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)の画像濃度を測定する（ステップＳ３４）。また、パッチセンサＰＳを通過して各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)がベルトクリーナ４９に移動してくると、このベルトクリーナ４９によって中間転写ベルト４１上のイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)をクリーニング除去する（ステップＳ３４）。このように、この実施形態では、中間転写ベルト４１を１周させる間に、各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)についてパッチ画像の形成と、画像濃度の測定と、クリーニング除去とを連続して行っている。もちろん、中間転写ベルト４１を１周を超えて回転移動させながら、各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)についてパッチ画像の形成と、画像濃度の測定と、クリーニング除去とを行うようにしてもよい。この点に関しては、後で説明する「広レンジでのバイアス算出処理」においても同様である。
【００３０】
次のステップＳ３５では、すべてのパッチ作成色についてパッチ画像を作成したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断される間は、パッチ作成色を次の色に設定し（ステップＳ３６）、ステップＳ３２〜Ｓ３４を繰り返して図７（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で、パッチ画像の形成と、画像濃度の測定と、クリーニング除去とを連続して行う。
【００３１】
一方、ステップＳ３５で「ＹＥＳ」と判断すると、目標濃度に対応する現像バイアスを求め（ステップＳ３７）、これを最適現像バイアスとしてＲＡＭ１２７に一時的に記憶する。ここで、測定結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、その画像濃度に対応する現像バイアスを最適現像バイアスとすればよく、また一致しない場合には、図５（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖb04），Ｄ（Ｖb07）に基づく直線補間や平均化処理などによって最適現像バイアスを求めることができる。
【００３２】
そして、図３に戻り、上記のようにして算出された最適現像バイアスをＲＡＭ１２７から読み出し、これを現像バイアスとして設定する（ステップＳ４）。それに続いて、最適帯電バイアスを算出し（ステップＳ５）、それを帯電バイアスとして設定する（ステップＳ６）。以下、帯電バイアス算出処理（ステップＳ５）について、図８〜図１１を参照しつつ詳述する。
【００３３】
図８は、第１実施形態にかかる帯電バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。この帯電バイアス算出処理（ステップＳ５）では、パッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエローに設定する（ステップＳ５１）。そして、予めステップＳ２で設定した既定値あるいは直前の最適帯電バイアスを含む所定の範囲内で帯電バイアスを４段階に設定する（ステップＳ５２）。例えば既定値あるいは直前の最適帯電バイアスが図９（ａ）に示すように帯電バイアスＶa05，Ｖa06の間である場合には、４点Ｖa04，Ｖa05，Ｖa06，Ｖa07を帯電バイアスとして設定している。
【００３４】
上記のようにしてイエロー色について４種類の帯電バイアスが設定されると、帯電バイアスを最も低い値Ｖa04から段階的に増大させながら、各イエローのハーフトーン画像（図１０）を感光体２１上に順次形成し、これらを中間転写ベルト４１の外周面に転写してイエローパッチ画像ＰＩ2(Y)を第２パッチ画像として形成する（図１１（ａ）：ステップＳ５３）。
【００３５】
次のステップＳ５４は、すべてのパッチ作成色について第２パッチ画像を作成したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断される間は、パッチ作成色を次の色に設定し（ステップＳ５５）、ステップＳ５２，Ｓ５３を繰り返して図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で中間転写ベルト４１の外周面上に第２パッチ画像ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)をさらに形成していく。
【００３６】
一方、ステップＳ５４で「ＹＥＳ」と判断すると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ2(Y),ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)の画像濃度をパッチセンサＰＳで一括して測定する（ステップＳ５６）。なお、こうして濃度測定されたパッチ画像ＰＩ2(Y),ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)はベルトクリーナ４９によってクリーニング除去される。
【００３７】
また、これに続いて、ステップＳ５７で目標濃度に対応する帯電バイアスを求める。ここで、測定結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、その画像濃度に対応する帯電バイアスを最適帯電バイアスとすればよく、また一致しない場合には、図９（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖa05），Ｄ（Ｖa06）に基づく直線補間などによって最適帯電バイアスを求めることができる。
【００３８】
そして、全てのパッチ作成色について最適帯電バイアスが求まると、図３のステップＳ６に進んで、上記のようにして求められた最適帯電バイアスをＲＡＭ１２７に記憶し、通常の画像形成処理において、ＲＡＭ１２７から読み出し、帯電バイアスとして設定する。
【００３９】
以上のように、この実施形態では、最適現像バイアスを算出するにあたって、各トナー色ごとに中間転写ベルト（像担持体）４１上へのパッチ画像の作成（ステップＳ３２）、パッチ画像の濃度検出（ステップＳ３４）、および中間転写ベルト４１からのパッチ画像のクリーニング除去（ステップＳ３４）をこの順序で行っている。このように、パッチ画像の作成、パッチ画像の濃度検出およびクリーニング除去からなる第１パッチ濃度検出処理を各トナー色ごとに行っているため、仮にあるトナー色のパッチ画像を作成している時にカブリが発生したとしても、次のトナー色についてパッチ画像を作成する前に中間転写ベルト４１はベルトクリーナ４９によってクリーニングされており、カブリの影響が完全に排除されている。したがって、各トナー色とも常に汚れのない中間転写ベルト４１上にパッチ画像が作成されることとなり、最適現像バイアスを高精度に決定することができる。
【００４０】
なお、この実施形態では、最適帯電バイアスを算出するにあたっては、図１１に示すように、すべてのトナー色のパッチ画像ＰＩ2(Y),ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)を中間転写ベルト４１に作成した後で、一括して各パッチ画像ＰＩ2(Y),ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)の画像濃度を測定しているが、現像バイアス算出処理と同様に、各トナー色ごとに中間転写ベルト（像担持体）４１上へのパッチ画像の作成（ステップＳ５３）、パッチ画像の濃度検出（ステップＳ５６）、および中間転写ベルト４１からのパッチ画像のクリーニング除去をこの順序で行うようにしてもよい。
【００４１】
ただし、この実施形態では、次の理由から帯電バイアス算出処理においてパッチ画像の連続作成および画像濃度の一括測定を行っている。第１の理由は、上記のように現像バイアスをステップＳ３で求めたれた最適現像バイアスに設定した（ステップＳ４）上で帯電バイアス算出処理を実行しているため、この帯電バイアス算出処理においてカブリが発生する可能性が低いためである。また第２の理由は、実際にカラー画像を形成する場合、最初のトナー色（この実施形態ではイエロー）のみクリーニングされた中間転写ベルト４１に転写されるものの、残るトナー色については既に中間転写ベルト４１に別の色のトナー像が残った状態でトナー像が中間転写ベルト４１に転写される。したがって、実際の画像形成手順に近い状態で帯電バイアスを求める方が好ましいからである。
【００４２】
Ｂ−２．第２実施形態
ところで、実際の画像形成装置では、装置の動作状況によってエンジン部Ｅの状態は大きく異なっている。例えば、連続して画像形成処理を実行している間では、エンジン部Ｅの状態変化は比較的少ないのに対し、電源投入時にはエンジン部Ｅの状態が大きく変化している可能性は比較的高い。
【００４３】
したがって、その状態に応じた処理モードで濃度調整を行うことができれば、効率的で、かつ高精度の濃度調整を行うことができる。例えば、最適帯電バイアスおよび最適現像バイアスは感光体およびトナーの疲労・経時変化などに応じて変化するが、その変化はある程度の連続性を有している。したがって、濃度調整を繰り返して行う場合、直前の濃度調整によって得られた濃度制御因子を基準として濃度調整を行えば、より精度良く濃度調整を行うことができる。これに対して、電源投入時には、エンジン部の状態を予想することが困難であり、濃度制御因子を比較的広い範囲で変化させて最適値を決定する必要がある。
【００４４】
そこで、この第２実施形態では、基本的には、第１実施形態と同様に、現像バイアス算出処理を行って最適現像バイアスを求め、それを現像バイアスに設定して帯電バイアス算出処理を行って最適帯電バイアスを求めているが、上記の点を考慮して第１実施形態と異なる現像バイアス処理および帯電バイアス処理を実行している。以下、それぞれについて分けて詳述する。
【００４５】
Ｂ−２−１．現像バイアス算出処理
図１２は、第２実施形態にかかる現像バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。この現像バイアス算出処理（ステップＳ３）では、まず装置の動作状況に応じて処理モードとして第１および第２処理モードのうち、いずれか一方を選択する（ステップＳ３０１）。この第１処理モードは後述するように広レンジ（現像バイアスの可変領域全体）内で現像バイアスを変化させて最適現像バイアスの暫定値を求め、さらに暫定値に基づき狭レンジ（可変領域の約１／３）内で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定するものであり、エンジン部Ｅの状態を予想することができない場合に適している。これに対し、第２処理モードは後述するように前回の最適現像バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定するものであり、エンジン部Ｅの状態変化が少なく場合に適している。なお、この実施形態では、ステップＳ３０１での具体的な選択判断は次の基準で実行している。
【００４６】
(1)電源投入時→第１処理モード
電源投入時では、エンジン部Ｅの状態を全く予想することができないため、現像バイアスの可変領域全体で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する。
【００４７】
(2)スリープ復帰時で且つスリープ時間が所定時間未満である場合→第２処理モード
スリープ復帰の場合、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるが、スリープ時間が短い場合には、エンジン部Ｅの状態変化は小さいと推測されるため、前回の最適現像バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する。
【００４８】
(3)スリープ復帰時で且つ定着ユニット５の定着温度が所定温度以上である場合→第２処理モード
スリープ復帰の場合、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるが、定着ユニット５内の熱源である定着器が高温に保たれている場合には、エンジン部Ｅの状態変化が小さいと推測されるため、前回の最適現像バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する。
【００４９】
(4)スリープ復帰時（上記(2)および(3)の場合を除く）→第１処理モード
上記した(2)および(3)以外では、スリープ復帰時、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるため、現像バイアスの可変領域全体で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する。
【００５０】
(5)連続した画像形成時→第２処理モード
画像形成が継続的に行われている場合、前回の濃度調整時からエンジン部Ｅの状態が大きく変化する可能性が低いので、前回の最適現像バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する。
【００５１】
以上のような判断基準に基づき、第１処理モードを選択した場合には、第１現像バイアス算出処理（ステップＳ３１１〜Ｓ３１３、Ｓ３０２）を実行して最適現像バイアスを決定する一方、第２処理モードを選択した場合には、第２現像バイアス算出処理（ステップＳ３２１、Ｓ３２２、Ｓ３０２）を実行して最適現像バイアスを決定する。以下、それぞれに分けて説明する。
【００５２】
Ｂ−２−１−１．第１現像バイアス算出処理（第１処理モード）
第１現像バイアス算出処理では、図１２に示すように、すべての色（この実施形態では、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色）についてパッチ画像を形成する旨の設定を行った（ステップＳ３１１）後、ステップＳ３１２に進んで比較的広いレンジで、しかも比較的広い間隔で段階的に現像バイアスを変化させながら、複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像の濃度に基づき最適画像濃度を得るために必要な現像バイアスを暫定的に求める。その処理内容について、図１３および図１４を参照しつつ詳述する。
【００５３】
図１３は、図１２の広レンジでのバイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。また、図１４は、図１３の処理内容、および後で説明する狭レンジでのバイアス算出処理の内容を示す模式図である。この算出処理では、第１パッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエローに設定する（ステップＳ３１２ａ）。そして、帯電バイアスを予めステップＳ２で設定した既定値で、かつ広レンジの範囲内で現像バイアスを比較的広い間隔（第１間隔）で４段階に設定する（ステップＳ３１２ｂ）。例えば、この実施形態では、現像バイアス発生部１２５によって現像部２３に供給可能な現像バイアスの可変帯域（Ｖb01〜Ｖb10）全体を広レンジとして設定し、この広レンジ（Ｖb01〜Ｖb10）内のうち４点Ｖb01，Ｖb04，Ｖb07，Ｖb10を現像バイアスとして設定している。このように、この実施形態では、第１間隔Ｗ1を、
Ｗ1＝Ｖb10−Ｖb07＝Ｖb07−Ｖb04＝Ｖb04−Ｖb01
としている。
【００５４】
このようなバイアス設定で４つのイエローベタ画像（図６）を感光体２１上に順次形成し、さらに図７（ａ）に示すように、これらを予め決められた配列順序で中間転写ベルト４１の外周面に転写してイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を第１パッチ画像として形成する（ステップＳ３１２ｃ）。ここで、この実施形態では、各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を比較的広い間隔で本発明の像担持体として機能する中間転写ベルト４１上に配列することで、バイアス切替の安定時間を確保している。このため、各パッチ画像をステップＳ３２で設定した設定バイアスで確実に形成することができる。
【００５５】
中間転写ベルト４１に転写されたイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)の各々は中間転写ベルト４１の回転移動に伴ってパッチセンサＰＳを通過し、パッチセンサＰＳによってイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)の画像濃度を測定する（ステップＳ３１２ｄ）。また、パッチセンサＰＳを通過して各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)がベルトクリーナ４９に移動してくると、このベルトクリーナ４９によって中間転写ベルト４１上のイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)をクリーニング除去する（ステップＳ３１２ｄ）。このように、この実施形態では、中間転写ベルト４１を１周させる間に、各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)についてパッチ画像の形成と、画像濃度の測定と、クリーニング除去とを連続して行っている。
【００５６】
次のステップＳ３１２ｅでは、すべてのパッチ作成色についてパッチ画像を作成したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断される間は、パッチ作成色を次の色に設定し（ステップＳ３１２ｆ）、ステップＳ３１２ｂ〜Ｓ３１２ｄを繰り返して図７（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で、パッチ画像の形成と、画像濃度の測定と、クリーニング除去とを連続して行う。
【００５７】
一方、ステップＳ３１２ｅで「ＹＥＳ」と判断すると、目標濃度に対応する現像バイアスを求め、これを暫定バイアスとしてＲＡＭ１２７に一時的に記憶する。ここで、測定結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、その画像濃度に対応する現像バイアスを暫定バイアスとすればよく、また一致しない場合には、図１４（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖb04），Ｄ（Ｖb07）に基づく直線補間や平均化処理などによって暫定バイアスを求めることができる。
【００５８】
こうして、暫定バイアスが求まると、図１２の狭レンジでのバイアス算出処理（１）を実行する。図１５は、図１２の狭レンジでのバイアス算出処理（１）の内容を示すフローチャートである。この算出処理では、先の算出処理（ステップＳ３１２）と同様に、パッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエローに設定する（ステップＳ３１３ａ）。そして、帯電バイアスを予めステップＳ２で設定した既定値で、かつステップＳ３１２で求めた暫定バイアスを含む狭レンジの範囲内で現像バイアスを第１間隔Ｗ1よりも狭い間隔（第２間隔）で４段階に設定する（ステップＳ３１３ｂ）。例えば、この実施形態では、現像バイアスの可変帯域（Ｖb01〜Ｖb10）の約１／３を狭レンジとして設定しており、暫定バイアスが図１４（ｂ）に示すように現像バイアスＶb05，Ｖb06の間である場合には、４点Ｖb04，Ｖb05，Ｖb06，Ｖb07を現像バイアスとして設定している（同図（ｃ））。このように、この実施形態では、第２間隔Ｗ2を、
Ｗ2＝Ｖb07−Ｖb06＝Ｖb06−Ｖb05＝Ｖb05−Ｖb04
としている。
【００５９】
このようなバイアス設定で４つのイエローベタ画像（図６）を感光体２１上に順次形成し、さらに図１６（ａ）に示すように、これらを中間転写ベルト４１の外周面に転写して第１パッチ画像ＰＩ1(Y)を形成する（ステップＳ３１３ｃ）。そして、ステップＳ３１３ｄですべてのパッチ作成色についてパッチ画像が作成されたと判断するまで、パッチ作成色を次の色に設定し（ステップＳ３１３ｅ）、ステップＳ３１３ｂ，Ｓ３１３ｃを繰り返して同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で中間転写ベルト４１の外周面上に第１パッチ画像ＰＩ1(C)，ＰＩ1(M)，ＰＩ1(K)をさらに形成していく。
【００６０】
こうして１６（＝４種類×４色）個の第１パッチ画像ＰＩ1(Y)，ＰＩ1(C)，ＰＩ1(M)，ＰＩ1(K)が中間転写ベルト４１に形成されると、先頭位置のパッチ画像から順番に第１パッチ画像の画像濃度をパッチセンサＰＳで測定する（ステップＳ３１３ｆ）。これに続いて、ステップＳ３１３ｇで目標濃度に対応する現像バイアスを求める。ここで、測定結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、その画像濃度に対応する現像バイアスを暫定バイアスとすればよく、また一致しない場合には、図１４（ｄ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖb05），Ｄ（Ｖb06）に基づく直線補間などによって最適現像バイアスを求めることができる。
【００６１】
そして、全てのパッチ作成色について最適現像バイアスが求まった場合、図１２のステップＳ３０２に進んで、上記のようにして求められた最適現像バイアスをＲＡＭ１２７に記憶し、後述する帯電バイアスの算出時や通常の画像形成処理において、ＲＡＭ１２７から読み出し、現像バイアスとして設定する。
【００６２】
以上のように、この第１現像バイアス算出処理（第１処理モード）においても、第１実施形態と同様に、各トナー色ごとに中間転写ベルト（像担持体）４１上へのパッチ画像の作成（ステップＳ３１２ｃ）、パッチ画像の濃度検出（ステップＳ３１２ｄ）、および中間転写ベルト４１からのパッチ画像のクリーニング除去（ステップＳ３１２ｄ）を順序で行っているため、第１実施形態と同一の作用効果を有している。すなわち、仮にあるトナー色のパッチ画像を作成している時にカブリが発生したとしても、次のトナー色についてパッチ画像を作成する前に中間転写ベルト４１はクリーニングされており、カブリの影響が完全に排除されるため、各トナー色とも常に汚れのない中間転写ベルト４１上にパッチ画像が作成されることとなり、最適現像バイアスを高精度に決定することができる。
【００６３】
また、この第２実施形態では、現像バイアスの暫定値を求めた後、全トナー色について暫定値を含む狭レンジの範囲内で現像バイアス（濃度制御因子）を段階的に変化させながら複数のパッチ画像ＰＩ1(Y)，ＰＩ1(C)，ＰＩ1(M)，ＰＩ1(K)を中間転写ベルト（像担持体）４１上に形成した後、各パッチ画像ＰＩ1(Y)，ＰＩ1(C)，ＰＩ1(M)，ＰＩ1(K)の濃度を一括してパッチセンサＰＳによって検出している。このように、本発明の「第２パッチ濃度検出処理」を行うことで、実際の画像形成手順と同じ条件で最適現像バイアスを最終的に求めることができ、第１実施形態に比べ、より高精度に最適現像バイアスを求めることができる。
【００６４】
また、この第１現像バイアス算出処理（第１処理モード）では、広レンジで、かつ第１間隔Ｗ1で目標濃度の画像を得るために必要な現像バイアスを暫定的に求め、さらに暫定バイアスを含む狭レンジで、しかもより細かい間隔（第２間隔）Ｗ2で現像バイアスを設定して目標濃度を得るために必要な現像バイアスを求め、これを最終的に最適現像バイアスとしている。したがって、次のような効果が得られる。
【００６５】
例えば画像形成装置本体のメイン電源が投入された時点では、上記したようにエンジン部Ｅの状態を全く予想することができないため、現像バイアスの可変領域全体で現像バイアスを変化させながら最適現像バイアスを決定する必要がある。そこで、現像バイアス可変帯域（Ｖb01〜Ｖb10）を複数の狭レンジに分け、各狭レンジで上記バイアス算出処理（１）と同様の処理を実行して最適現像バイアスを求めることも可能である。しかしながら、この比較例では、分割数に比例してステップ数が多くなり、最適現像バイアスの算出に時間を要してしまうという問題がある。逆に、分割数を少なくすると、上記問題を解消することができるものの、１つの分割レンジ内でのバイアス間隔が第２バイアス間隔Ｗ2よりも広がり、その結果、最適現像バイアスの算出精度が落ちて画像濃度を目標濃度に正確に調整することができないという別の問題が生じてしまう。
【００６６】
これに対して、本実施形態では、上記のように広レンジでのバイアス算出処理（ステップＳ３１２）によって凡その現像バイアスを暫定的に求めた上で、さらに暫定バイアス近傍の狭レンジで、しかも細かい間隔（第２間隔）Ｗ2で現像バイアスを変化させて最適現像バイアスを算出しているので、上記比較例と比べて、短時間で、しかも高精度に最適現像バイアスを求めることができる。
【００６７】
また、現像バイアスに対するトナー量、つまり画像濃度の変化を示す現像γ特性は環境条件、耐久条件などに応じて大きく変化し、しかも非線形であることから、上記した第１現像バイアス算出処理（第１処理モード）は以下に説明する優れた効果を有する。
【００６８】
図１７は、現像γ特性の典型的な例を示すグラフである。同図に示すように、ある環境条件などの下で画像形成装置が現像γ特性Ａを有していたとしても、環境条件などが変化すると、その変化に応じて画像形成装置の現像γ特性は最初の現像γ特性Ａから現像γ特性Ｂへと変化してしまう。特に、現像γ特性の傾きがその環境条件などの影響を受けやすく、その傾きが大きく変化してしまう。
【００６９】
そのため、現像γ特性Ａの場合に画像形成装置の最適現像バイアスが値Ｖb(A)であったものが、僅かな環境条件などの変化によって現像γ特性Ｂに変化してしまうと、最適現像バイアス値Ｖb(B)へと大きく変化してしまう。したがって、このような現像γ特性を考慮すれば、必然的に現像バイアス可変帯域を広げておく必要があり、上記したように本発明にかかる第１処理モードを最適現像バイアスの算出に適用するのがより好適であることがわかる。
【００７０】
さらに言えば、種々のトナーのうちでも非磁性一成分のトナーを用いている画像形成装置において、その効果はより顕著なものとなる。以下、その理由について詳述する。キャリアに対するトナー濃度の制御性などを考慮して、近年、非磁性一成分のトナーが採用されてきている。この一成分トナーを使用する画像形成装置は、二成分トナーを使用する画像形成装置に比べてトナーの帯電量が環境、耐久条件によって変化しやすいという特徴を有している。というのも、二成分トナーはトナーと混合されているキャリアとの接触面積が大きいために帯電量が比較的安定しやすいのに対し、一成分トナーは帯電量をコントロールするキャリアが存在しないために現像器内部の帯電機構のみによってトナーを帯電させており、この帯電機構とトナーとの接触面積が二成分トナーとキャリアとの接触面積に比べて圧倒的に少ないからである。したがって、非磁性一成分のトナーを使用する画像形成装置に対して本発明を適用するのがさらに一層好適であるといえる。
【００７１】
また、トナーの転写性を向上させるために、トナーに添加する外添剤の量を一般的な量よりも多く、例えば１．５％以上添加することがある。この場合にも、本発明の有用性が顕著なものとなる。なんとなれば、この外添剤も環境の影響を受け易く、この外添剤の量が１．５％以上となると、その影響が如実に現れて環境条件の変化による現像γ特性の変化が大きくなり、このようなトナーを使用する画像形成装置に対して本発明を適用するのがさらに一層好適であるといえる。
【００７２】
なお、本実施形態にかかる画像形成装置のように、中間転写方式を採用している画像形成装置では、転写性の向上がより求められ、その結果、外添剤の量も他の方式の画像形成装置に比べて多くなる傾向にあり、その点においても本発明の有用性が発揮されるといえる。
【００７３】
これらのことを総合すると、非磁性一成分で、外添剤を１．５％以上含むトナーを用いる画像形成装置および画像形成方法に対して、本発明を適用すると、優れた効果、つまりトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値をより高精度に、しかも効率良く決定することができるという効果がより顕著なものとなる。
【００７４】
Ｂ−２−１−２．第２現像バイアス算出処理（第２処理モード）
ところで、この実施形態では、図１２のステップＳ３０１で第２処理モードを選択すると、第２現像バイアス算出処理を実行して最適現像バイアスを決定しているが、これは上記したように判断基準(2)、(3)および(5)のような場合、エンジン部Ｅの状態変化は小さいと推測されるためである。すなわち、最適帯電バイアスおよび最適現像バイアスは感光体およびトナーの疲労・経時変化などに応じて変化するが、その変化はある程度の連続性を有している。したがって、上記判断基準(2)、(3)および(5)のような場合には、直前の画像濃度測定結果（ステップＳ３１３ｆや後述するステップＳ３２２ｇ）に基づき最適現像バイアスを予想することができる。そこで、この実施形態にかかる現像バイアス算出処理（ステップＳ３）では、上記判断基準(2)、(3)および(5)に該当すると判断すると、次のように処理を簡素化して短時間で、しかも正確に最適現像バイアスを算出している。
【００７５】
この第２現像バイアス算出処理では、すべての色（この実施形態では、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色）についてパッチ画像を形成する旨の設定を行った（ステップＳ３２１）後、ステップＳ３２２に進んで狭レンジでのバイアス算出処理（２）を実行して暫定バイアスを求めることなしに最適現像バイアスを求めている。以下、その処理内容について図１８を参照しつつ説明する。
【００７６】
図１８は、図１２の狭レンジでのバイアス算出処理（２）の内容を示すフローチャートである。また、図１９は、図１８の処理内容を示す模式図である。この算出処理が、先に説明した狭レンジでのバイアス算出処理（１）と大きく相違する点は、図１５の算出処理（１）では帯電バイアスを既定値に設定するとともに、暫定バイアスを含む狭レンジでの４種類の現像バイアスを設定している（ステップＳ３１３ｂ）のに対して、このバイアス算出処理（２）では直前の画像濃度測定によって求められてＲＡＭ１２７に記憶されている最適帯電バイアスを帯電バイアスとして設定するとともに、同ＲＡＭ１２７に記憶されている最適現像バイアスを含む狭レンジでの４種類の現像バイアスを設定している（ステップＳ３２２ｂ）点であり、その他の構成は同一である。したがって、ここでは、同一構成の説明については、省略する。
【００７７】
このように、第２処理モードでは、暫定バイアスを求めずに、直前の画像濃度測定結果（前回の最適現像バイアス）を用いて狭レンジで、しかも第２間隔で４種類の現像バイアスを設定し、各色のパッチ画像を形成して最適現像バイアスを求めるようにしているので、第１処理モード（ステップＳ３１２＋ステップＳ３１３）と対比すると、最適現像バイアスをさらに一層短時間で求めることができる。
【００７８】
また、第２実施形態は、現像バイアスと帯電バイアスとを最適化する点で、例えば特開平１０−２３９９２４号公報に記載の発明と共通するが、この従来技術よりも最適現像バイアスを高精度で求めることができるという特有の効果を有する。その理由について説明する。この従来技術では現像バイアスと帯電バイアスとを予め３組記憶しておき、これら３つの現像バイアスでパッチ画像をそれぞれ形成する。したがって、現像バイアスの変化し得る範囲、つまり現像バイアス可変帯域とほぼ同程度の範囲をカバーするためには、３つの現像バイアスを比較的広い間隔で設定しなければならない。
【００７９】
これに対して、本実施形態では、現像バイアス可変帯域（Ｖb01〜Ｖb10）のうち直前の最適現像バイアスを含む狭レンジの範囲内で現像バイアスを変化させており、現像バイアス可変帯域の約１／３程度で済み、現像バイアスの間隔（第２間隔）は従来技術よりも狭くなっている。その結果、最適現像バイアスをより高精度に算出することができる。なお、現像バイアスを変化させるレンジ範囲を単に狭くしただけでは、求めようとする最適現像バイアスが当該レンジから外れて正確な最適現像バイアスの算出が困難となるが、本実施形態では、直前の最適現像バイアスを中心に狭レンジを設定するようにしているので、このような問題が発生する確率は極めて小さい。
【００８０】
こうして求められた最適現像バイアスについては、ＲＡＭ１２７に既に記憶されている最適現像バイアスと書き換えて最新のものに更新する（図１２のステップＳ３０２）。そして、図３に戻り、上記のようにして算出された最適現像バイアスをＲＡＭ１２７から読み出し、これを現像バイアスとして設定する。それに続いて、最適帯電バイアスを算出し（ステップＳ５）、それを帯電バイアスとして設定する（ステップＳ６）。
【００８１】
さらに、この第２実施形態によれば、最適現像バイアスを決定するために予め第１および第２処理モードを準備しておき、装置の動作状況に応じて第１処理モードあるいは第２処理モードを選択的に実行しているので、動作状況に応じて最も適切な処理モードを選択実行することができ、効率良く、しかも高精度で、濃度制御因子の一つである現像バイアスの最適値を決定することができる。
【００８２】
Ｂ−２−２．最適帯電バイアス算出処理
図２０は、第２実施形態にかかる帯電バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。この帯電バイアス算出処理（ステップＳ５）では、現像バイアス算出処理の場合と同様に、まず装置の動作状況に応じて処理モードとして第３および第４処理モードのうち、いずれか一方を選択する（ステップＳ５０１）。この第３処理モードは後述するように予め設定した既定値を含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら、複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像の濃度に基づき最適画像濃度を得るために必要な帯電バイアスを決定するものであり、エンジン部Ｅの状態を予想することができない場合に適している。これに対し、第４処理モードは後述するように前回の最適帯電バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定するものであり、エンジン部Ｅの状態変化が少ない場合に適している。なお、この実施形態では、ステップＳ５０１での具体的な選択判断は次の基準で実行している。
【００８３】
(1)電源投入時→第３処理モード
電源投入時では、エンジン部Ｅの状態を全く予想することができないため、予め設定した既定値を含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定する。
【００８４】
(2)スリープ復帰時で且つスリープ時間が所定時間未満である場合→第４処理モード
スリープ復帰の場合、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるが、スリープ時間が短い場合には、エンジン部Ｅの状態変化は小さいと推測されるため、前回の最適帯電バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定する。
【００８５】
(3)スリープ復帰時で且つ定着ユニット５の定着温度が所定温度以上である場合→第４処理モード
スリープ復帰の場合、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるが、定着ユニット５内の熱源である定着器が高温に保たれている場合には、エンジン部Ｅの状態変化が小さいと推測されるため、前回の最適帯電バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定する。
【００８６】
(4)スリープ復帰時（上記(2)および(3)の場合を除く）→第３処理モード
上記した(2)および(3)以外では、スリープ復帰時、エンジン部Ｅの状態が大きく変化してしまっている可能性があるため、予め設定した既定値を含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定する。
【００８７】
(5)連続した画像形成時→第４処理モード
画像形成が継続的に行われている場合、前回の濃度調整時からエンジン部Ｅの状態が大きく変化する可能性が低いので、前回の最適帯電バイアスを含む狭レンジ（可変領域の約１／３）内で帯電バイアスを変化させながら最適帯電バイアスを決定する。
【００８８】
以上のような判断基準に基づき、第３処理モードを選択した場合には、第１帯電バイアス算出処理（ステップＳ５１１、Ｓ５１２、Ｓ５０２）を実行して最適帯電バイアスを決定する一方、第４処理モードを選択した場合には、第２帯電バイアス算出処理（ステップＳ５２１、Ｓ５２２、Ｓ５０２）を実行して最適帯電バイアスを決定する。以下、それぞれに分けて説明する。
【００８９】
Ｂ−２−２−１．第１帯電バイアス算出処理（第３処理モード）
第１帯電バイアス算出処理では、図２０に示すように、すべての色（この実施形態では、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色）についてパッチ画像を形成する旨の設定を行った（ステップＳ５１１）後、ステップＳ５１２に進んで、予め設定した既定値を含み、かつ狭レンジの範囲内で帯電バイアスを比較的狭い間隔で４段階に帯電バイアスを変化させながら、複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像の濃度に基づき最適画像濃度を得るために必要な帯電バイアスを求める。
【００９０】
図２１は、ステップＳ５１２での処理内容、つまり図２０の狭レンジでのバイアス算出処理（３）の内容を示すフローチャートである。この算出処理では、パッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエローに設定する（ステップＳ５１２ａ）。そして、予めステップＳ２で設定した既定値を含み、かつ狭レンジの範囲内で帯電バイアスを比較的狭い間隔（第３間隔）で４段階に設定する（ステップＳ５１２ｂ）。このように、帯電バイアス算出処理は、現像バイアス算出処理とは異なり、広レンジでの算出処理を行うことなく、狭レンジでの算出処理のみを実行する。なお、この実施形態では、帯電バイアスの可変帯域（Ｖa01〜Ｖa10）の約１／３を狭レンジとして設定しており、例えば既定値あるいは直前の最適帯電バイアスが図９（ａ）に示すように帯電バイアスＶa05，Ｖb06の間である場合には、４点Ｖa04，Ｖa05，Ｖa06，Ｖa07を帯電バイアスとして設定している。このように、この実施形態では、第３間隔Ｗ3を、
Ｗ3＝Ｖa07−Ｖa06＝Ｖa06−Ｖa05＝Ｖa05−Ｖa04
としている。
【００９１】
上記のようにしてイエロー色について４種類の帯電バイアスが設定されると、帯電バイアスを最も低い値Ｖa04から段階的に増大させながら、各イエローのハーフトーン画像（図１０）を感光体２１上に順次形成し、これらを中間転写ベルト４１の外周面に転写して第２パッチ画像ＰＩ2(Y)を形成する（図１１（ａ）：ステップＳ５１２ｃ）。
【００９２】
次のステップＳ５１２ｄは、すべてのパッチ作成色について第２パッチ画像を作成したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断される間は、パッチ作成色を次の色に設定し（ステップＳ５１２ｅ）、ステップＳ５１２ｂ〜Ｓ５１２ｄを繰り返して図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で中間転写ベルト４１の外周面上に第２パッチ画像ＰＩ2(C)，ＰＩ2(M)，ＰＩ2(K)をさらに形成していく。
【００９３】
一方、ステップＳ５１２ｄで「ＹＥＳ」と判断すると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ2(Y)，ＰＩ2(C)，ＰＩ2(M)，ＰＩ2(K)の画像濃度をパッチセンサＰＳで測定する（ステップＳ５１２ｆ）。また、これに続いて、ステップＳ５１２ｇで目標濃度に対応する帯電バイアスを求める。ここで、測定結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、その画像濃度に対応する帯電バイアスを最適帯電バイアスとすればよく、また一致しない場合には、図９（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖa05），Ｄ（Ｖa06）に基づく直線補間などによって最適帯電バイアスを求めることができる。
【００９４】
そして、全てのパッチ作成色について最適帯電バイアスが求まると、ステップＳ５０２に進んで、上記のようにして求められた最適帯電バイアスをＲＡＭ１２７に記憶し、通常の画像形成処理において、ＲＡＭ１２７から読み出し、帯電バイアスとして設定する。
【００９５】
Ｂ−２−２−２．第２帯電バイアス算出処理（第４処理モード）
この実施形態では、現像バイアス算出処理の場合と同様の理由に基づき、図２０のステップＳ５０１で第４処理モードを選択すると、第２帯電バイアス算出処理を実行して最適帯電バイアスを決定している。
【００９６】
この第２帯電バイアス算出処理では、すべての色（この実施形態では、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色）についてパッチ画像を形成する旨の設定を行った（ステップＳ５２１）後、ステップＳ５２２に進んで狭レンジでのバイアス算出処理（４）を実行して最適帯電バイアスを求めている（ステップＳ５２２）。
【００９７】
図２２は、図２０の狭レンジでのバイアス算出処理（４）の内容を示すフローチャートである。この算出処理が、先に説明した狭レンジでのバイアス算出処理（３）と大きく相違する点は、図２１の算出処理（３）では帯電バイアスを既定値に基づき狭レンジでの４種類の現像バイアスを設定している（ステップＳ５１２ｂ）のに対して、このバイアス算出処理（４）では直前の画像濃度測定によって求められてＲＡＭ１２７に記憶されている帯電バイアスに基づき狭レンジでの４種類の帯電バイアスを設定している（ステップＳ５１５ｂ）点であり、その他の構成は同一である。したがって、ここでは、同一構成の説明については、省略する。
【００９８】
そして、全てのパッチ作成色について最適現像バイアスが求まると、ステップＳ５０２に進んで、上記のようにして求められた最適帯電バイアスをＲＡＭ１２７に記憶し、通常の画像形成処理において、ＲＡＭ１２７から読み出し、帯電バイアスとして設定する。
【００９９】
以上のように、最適帯電バイアスを決定するために予め第３および第４処理モードを準備しておき、装置の動作状況に応じて第３処理モードあるいは第４処理モードを選択的に実行しているので、動作状況に応じて最も適切な処理モードを選択実行することができ、効率良く、しかも高精度で、濃度制御因子の一つである帯電バイアスの最適値を決定することができる。
【０１００】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記第１および第２実施形態では、現像バイアス算出処理と帯電バイアス算出処理とを行うことでトナー像の濃度調整を行っているが、いずれか一方の算出処理のみを行う場合や、他の濃度制御因子、例えば露光量や転写バイアスなどを変化させながら複数のパッチ画像を中間転写ベルト４１上に形成するとともに、各パッチ画像の濃度をパッチセンサＰＳによって検出し、トナー像の濃度調整を行う画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。これらの画像形成装置においても、上記実施形態と同様に、各トナー色ごとに中間転写ベルト（像担持体）４１上へのパッチ画像の作成、パッチ画像の濃度検出および中間転写ベルト４１からのパッチ画像のクリーニング除去をこの順序で行うことで、カブリの影響を抑えて現像バイアス、帯電バイアス、転写バイアスや露光量などの濃度制御因子の最適値を高精度に決定することができる。
【０１０１】
また、上記実施形態では判断基準(2)、(3)および(5)の場合にはエンジン部Ｅの状態変化は小さいとの予想に基づき第２処理モードを選択的に実行するように構成しているが、その状態変化が予想以上に大きくなり、第２処理モードで最適現像バイアスを決定することができないケースも考えられる。このようなケースにも適切に対処するためには、図２３に示すように、第２処理モードにおいて、全てのパッチ作成色について最適現像バイアスを算出することができなかったと判断する（ステップＳ３２３）と、ステップＳ３１２に進んで第１処理モードをさらに実行すればよい。こうすることで、エンジン部Ｅの状態が大きく変化した場合にも柔軟に対応して精度良く最適現像バイアスを決定することができる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、現像バイアスの可変帯域（Ｖa01〜Ｖa10）の約１／３を狭レンジとして設定しているが、狭レンジの幅はこれに限定されるものではないが、この幅が広くなると、狭レンジを用いる意義が薄れ、最適現像バイアスの算出精度が低下するため、現像バイアス可変帯域の約１／２以下に設定する必要がある。また、第１および第２処理モードにおける狭レンジを同一幅としているが、同一にすることが必須要件ではなく、相互に異なるように設定してもよい。なお、これらのことについては、帯電バイアスの狭レンジの場合も同様である。
【０１０３】
また、上記実施形態にかかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに形成するプリンタであるが、本発明は複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【０１０４】
さらに、上記実施形態では、感光体２１上のトナー像を像担持体として機能する中間転写ベルト４１に転写し、このトナー像をパッチ画像として、その画像濃度を検出するとともに、その検出結果に基づき最適現像バイアスおよび最適帯電バイアスを算出しているが、中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写ベルト、転写シート、中間転写ドラム、中間転写シート、反射型記録シートあるいは透過性記憶シートなど）にトナー像を転写してパッチ画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用することができる。また、転写媒体にパッチ画像を形成する代わりに、感光体上のパッチ画像の濃度を検出するパッチセンサを設け、このパッチセンサによって感光体上の各パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき最適現像バイアスおよび最適帯電バイアスを算出するようにしてもよい。この場合、感光体が本発明の「像担持体」に相当する。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、各トナー色について、像担持体上へのパッチ画像の作成、パッチ画像の濃度検出、および像担持体からのパッチ画像のクリーニング除去をこの順序で行うように構成しているので、各トナー色とも常に汚れのない像担持体上にパッチ画像を作成することができる。したがって、あるトナー色のパッチ画像の作成時にカブリが発生したとしても、次のトナー色についてパッチ画像を作成する前に像担持体はクリーニングされており、カブリの影響を完全に排除することができ、各トナー色について、そのトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を高精度に決定することができる。
【０１０６】
また、上記のようにして求めた値を暫定値とし、第２パッチ濃度検出処理を実行するとともに、この第２パッチ濃度検出処理によって検出された画像濃度に基づいて各色のトナー像の画像濃度を目標濃度に調整するために必要な濃度制御因子の最適値を最終的に求めるように構成すれば、最終的な最適値は実際のカラー画像形成手順と合致した条件で求められ、濃度制御因子の最適値をより高精度に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の画像形成装置における濃度調整動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態にかかる現像バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】図４の処理内容を示す模式図である。
【図６】第１パッチ画像を示す図である。
【図７】第１実施形態における第１パッチ画像の形成順序を示す図である。
【図８】第１実施形態にかかる帯電バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】図８の処理内容を示す模式図である。
【図１０】第２パッチ画像を示す図である。
【図１１】第１実施形態における第２パッチ画像の形成順序を示す図である。
【図１２】第２実施形態にかかる現像バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図１３】図１２の広レンジでのバイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の処理内容、および後で説明する狭レンジでのバイアス算出処理の内容を示す模式図である。
【図１５】図１２の狭レンジでのバイアス算出処理（１）の内容を示すフローチャートである。
【図１６】第２実施形態における第１パッチ画像の形成順序を示す図である。
【図１７】図１の画像形成装置における環境条件などの変化に伴う現像γ特性の変化を示すグラフである。
【図１８】図１２の狭レンジでのバイアス算出処理（２）の内容を示すフローチャートである。
【図１９】図１８の処理内容を示す模式図である。
【図２０】第２実施形態にかかる帯電バイアス算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図２１】図２０の狭レンジでのバイアス算出処理（３）の内容を示すフローチャートである。
【図２２】図２０の狭レンジでのバイアス算出処理（４）の内容を示すフローチャートである。
【図２３】この発明にかかる画像形成方法の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…制御ユニット（制御手段）
４…転写ユニット（転写手段）
１２…エンジンコントローラ（制御手段）
２１…感光体
２２…帯電ローラ（帯電手段）
２３…現像部（現像手段）
２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ…現像器（現像手段）
４１…中間転写ベルト（転写媒体、像担持体）
１２１…帯電バイアス発生部
１２３…ＣＰＵ（制御手段）
１２５…現像バイアス発生部
１２７…ＲＡＭ（記憶手段）
ＰＳ…パッチセンサ（濃度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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