(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数色の各々について、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子を変化させながらパッチ画像を形成するとともに、各パッチ画像の濃度を検出し、それらの画像濃度に基づいて前記濃度制御因子を各色毎に最適化してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整する画像形成方法において、
すべてのトナー色について、狭レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながらパッチ画像を形成し、各色毎に濃度制御因子の最適値を求める第１工程と、
最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、該トナー色についてのみ、前記狭レンジよりも広い広レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながら再度パッチ画像を作成し、その最適値を求める第２工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
パッチ画像の濃度検出は先頭位置のパッチ画像から順番に行われ、
前記第１工程では、予め決められた配列順序で各トナー色のパッチ画像が形成される一方、
前記第２工程では、前記配列順序に関係なく、最適値を求めることができなかったトナー色のパッチ画像を先頭位置から順次形成する請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
互いに異なる複数色の各々につ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狭レンジの範囲内で変化させながらパッチ画像を画像形成手段によって形成するとともに、各パッチ画像の濃度を濃度検出手段によって検出し、制御手段がそれらの画像濃度に基づいて前記濃度制御因子を各色毎に最適化してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整する画像形成装置において、
前記制御手段は、最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、該トナー色についてのみ、前記狭レンジよりも広い広レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながら再度パッチ画像を作成し、その最適値を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記濃度検出手段は先頭側のパッチ画像から順番に画像濃度を検出可能となっており、
前記画像形成手段は、すべてのトナー色についてパッチ画像を形成する際には、予め決められた配列順序で各トナー色のパッチ画像を形成する一方、最適値を求めることができなかったトナー色についてのみパッチ画像を作成する際には、前記配列順序に関係なく、当該トナー色のパッチ画像を先頭位置から順次形成する請求項３記載の画像形成装置。
【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によって各色毎のパッチ画像を形成するとともに、各パッチ画像の濃度を検出し、それらの画像濃度に基づ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各色毎に最適化してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整する画像形成方法および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数色のトナーによって画像を形成する画像形成装置においては、感光体の疲労、トナーの特性や現象バイアス−濃度特性の変動などにより、トナー濃度を一定に保つことが困難である。そこで、従来より、電源立ち上げ時もしくは周期的に、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子、例えば現像バイアス、帯電バイアスや露光量などを調整することでトナー濃度の自動調整を行っている。例えば、特開平８−９１５８号公報に記載の画像形成装置では、現像バイアス−濃度特性を計測し、最大濃度が得られる現像バイアスを算出し、その値を現像バイアスとして設定することにより最大濃度を一定に保っている。
【０００３】
より具体的には、次に説明するバイアス算出処理を実行して現像バイアスを算出している。このバイアス算出処理では、まず、各トナー色ごとに互いに異なる現像バイアスでパッチ画像（トナー像）を転写紙上に形成する。そして、それらのパッチ画像の濃度を計測する。その後で、その計測データに対して補間処理を行い、得られた現像バイアス−画像濃度特性から最大濃度が得られる現像バイアスを濃度制御因子の最適値として算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイアス算出処理を１回実行することによって常に最適現像バイアス（最適値）を正確に求めることができるというものではなく、例えばパッチ画像作成時の現像バイアスの設定条件が適切でない場合、複数色のトナーのうち特定のトナー色については、計測データから最適値（最適現像バイアス）が求まらないことがある。このような場合、バイアス算出処理を再度実行する必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来の装置では、上記バイアス算出処理をそのまま繰り返して実行することで最適現像バイアスの算出を図っており、算出できなかったトナー色のみならず、既に算出されたトナー色についても、転写紙にパッチ画像を形成し、それらのトナー濃度を計測している。このように算出済みのトナー色についてパッチ画像形成および濃度計測を行う場合には、そのパッチ画像形成などに余分な時間がかかって現像バイアス算出に長時間を要してしまうという問題が生じる。また、トナーを無駄に消費してしまうこととなり、このことがランニングコストの増大要因のひとつとなってしまう。
【０００６】
なお、このような問題は、濃度制御因子の最適値として現像バイアスを算出する場合に限られた問題ではなく、各色のトナー濃度を制御するための帯電バイアス、転写バイアスや露光量などの濃度制御因子の最適値を算出し、最適化する場合にも生じる問題である。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子の最適値を短時間で、しかも低ランニングコストで算出することができる画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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各々について、トナー像の画像濃度に影響を与える濃度制御因子を変化させながらパッチ画像を形成するとともに、各パッチ画像の濃度を検出し、それらの画像濃度に基づいて前記濃度制御因子を各色毎に最適化してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、すべてのトナー色について、狭レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながらパッチ画像を形成し、各色毎に濃度制御因子の最適値を求める第１工程と、最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、該トナー色についてのみ、前記狭レンジよりも広い広レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながら再度パッチ画像を作成し、その最適値を求める第２工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、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各々につ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狭レンジの範囲内で変化させながらパッチ画像を画像形成手段によって形成するとともに、各パッチ画像の濃度を濃度検出手段によって検出し、制御手段がそれらの画像濃度に基づいて前記濃度制御因子を各色毎に最適化してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、前記制御手段は、最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、該トナー色についてのみ、前記狭レンジよりも広い広レンジの範囲内で濃度制御因子を変化させながら再度パッチ画像を作成し、その最適値を求めることを特徴としている。
【００１０】
上記のように構成された画像形成方法および画像形成装置では、最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、最適値を求めることができたトナー色については再度パッチ画像を作成することなく、最適値を求めることができなかったトナー色についてのみ再度パッチ画像が作成され、その最適値が求められる。このため、最適値が既に求められているにもかかわらず再度パッチ画像が形成されるという不合理が解消されてトナーの無駄や濃度調整の長時間化が解消される。
【００１１】
ここで、パッチ画像は予め決められた配列順序で作成され、先頭位置のパッチ画像から画像濃度が検出されることが多いが、最適値を求めることができなかったトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成する場合、この配列順序とは無関係に、当該トナー色のパッチ画像を先頭位置から順次形成してもよい。この場合、パッチ画像の作成および濃度検出を早期に行うことができ、次の処理に効率良く移行することができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
このように画像形成手段として機能するエンジン部Ｅでは、像担持体ユニット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、像担持体ユニット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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
Ｂ−１．現像バイアス算出処理
図４は、図３の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、まず画像形成装置本体のメイン電源が投入された後、最初に行われるのか、あるいは２回目以降であるのかを判断する（ステップＳ３０１）。そして、初回と判断した場合には、第１現像バイアス算出処理（ステップＳ３１１〜Ｓ３１７、Ｓ３０２）を実行する一方、２回目以降と判断した場合には、第２現像バイアス算出処理（ステップＳ３２１〜Ｓ３２６、Ｓ３０２）を実行する。以下、それぞれに分けて説明する。
【００２９】
Ｂ−１−１．第１現像バイアス算出処理
第１現像バイアス算出処理では、図４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５および図６を参照しつつ詳述する。
【００３０】
図５は、図４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６は、図５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、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。
【００３１】
このようなバイアス設定で４つのイエローベタ画像（図７）を感光体上に順次形成し、さらに図８（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第１パッチ画像ＰＩ１を形成する（ステップＳ３１２ｃ）。
【００３２】
次のステップＳ３１２ｄ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Ｓ３１２ｅ）、ステップＳ３１２ｂ，Ｓ３１２ｃを繰り返して図８（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をさらに形成していく。この実施形態では、パッチ画像の形成順序は、
イエロー（Ｙ）−シアン（Ｃ）−マゼンタ（Ｍ）−ブラック（Ｋ）
であるが、中間転写ベルト４１上でのパッチ画像の配列順序は、
ブラック（Ｋ）−イエロー（Ｙ）−シアン（Ｃ）−マゼンタ（Ｍ）
としている。なお、パッチ画像の配列順序については、後のバイアス算出処理においても同様である。
【００３３】
一方、ステップＳ３１２ｄで「ＹＥＳ」と判断すると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ１の画像濃度をパッチセンサＰＳで測定する（ステップＳ３１２ｆ）。この実施形態では、すべてのパッチ作成色についてパッチ画像ＰＩ１を形成した後で、先頭位置のパッチ画像（この実施形態では、ブラック（Ｋ）のパッチ画像）から順番にパッチ画像ＰＩ１の画像濃度を測定しているが、各パッチ作成色のパッチ画像ＰＩ１を形成する毎にパッチ画像ＰＩ１の画像濃度を順次測定するようにしてもよい。この点に関しては、後のバイアス算出処理（図９，図１０，図１２，図１３および図１６）においても同様である。
【００３４】
これに続いて、ステップＳ３１２ｇで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６（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。
【００３５】
こうして、暫定バイアスが求まると、図４の狭レンジでのバイアス算出処理（１）を実行する。図９は、図４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６（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。
【００３６】
このようなバイアス設定で４つのイエローベタ画像（図７）を感光体上に順次形成し、さらに図８（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を形成する（ステップＳ３１３ｃ）。そして、先の算出処理（ステップＳ３１２）と同様に、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をさらに形成していく。なお、中間転写ベルト４１でのパッチ画像の配列順序は広レンジてのバイアス算出処理の場合と同様に、ブラック（Ｋ）−イエロー（Ｙ）−シアン（Ｃ）−マゼンタ（Ｍ）の順である。
【００３７】
こうして１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ１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（この実施形態では、ブラック（Ｋ）のパッチ画像）から順番にパッチ画像ＰＩ１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６（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。
【００３８】
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、つまり図４のステップＳ３１４で「ＹＥＳ」と判断したときには、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。
【００３９】
一方、ステップＳ３１４で「ＮＯ」と判断したとき、つまり一部のパッチ作成色について最適現像バイアスが算出されなかったときには、未算出の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Ｓ３１５）後、ステップＳ３１２に戻って未算出のトナー色についてのみ再度、最適現像バイアスの算出を繰り返して当該トナー色の最適現像バイアスを求める。
【００４０】
なお、この実施形態では、ステップＳ３１６で繰返カウントをカウントし、所定回数をオーバーすると、最適現像バイアスが求まったトナー色についてはその値をＲＡＭ１２７に記憶する一方、算出処理を繰り返しても最適現像バイアスが求まらなかったトナー色については予め決められた規則にしたがって最適現像バイアスを推測し、その値をＲＡＭ１２７に記憶する（ステップＳ３１７）。例えば、最終の算出処理において、現像バイアスをＶｂ０４，Ｖｂ０５，Ｖｂ０６，Ｖｂ０７に設定して各パッチ画像の画像濃度Ｄ（Ｖｂ０４），Ｄ（Ｖｂ０５），Ｄ（Ｖｂ０６），Ｄ（Ｖｂ０７）を求めたとしても目標値が濃度Ｄ（Ｖｂ０４）〜Ｄ（Ｖｂ０７）の間に存在せず、いずれの濃度も目標値よりも高くなっている場合には、目標値に近い方の現像バイアスＶｂ０４を最適現像バイアスとして推測設定してもよい。
【００４１】
以上のように、最適現像バイアスを求めることができなかったトナー色が存在する場合には、最適現像バイアスを求めることができたトナー色については再度パッチ画像を作成することなく、最適現像バイアスを求めることができなかったトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成し、その最適現像バイアスを求めるようにしているので、最適現像バイアスが既に求められているにもかかわらず再度パッチ画像を形成することがなくなり、トナーの無駄や濃度調整の長時間化を解消することができる。
【００４２】
Ｂ−１−２．第２現像バイアス算出処理
ところで、この実施形態では、図４のステップＳ３０１で第２回目以降であると判断すると、第２現像バイアス算出処理を実行するようにしているが、次のような技術背景に基づくものである。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、画像濃度の調整処理を繰り返して実行している際には、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、画像形成装置本体のメイン電源が投入された後、２回目以降であると判断する、つまり図４のステップＳ３０１で「２回目以降」と判断した時には、次のように処理を簡素化して短時間で最適現像バイアスを算出している。
【００４３】
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１０を参照しつつ説明する。
【００４４】
図１０は、図４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１１は、図１０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９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。
【００４５】
このように、２回目以降のバイアス算出処理については、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、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。
【００４６】
ここで、図４のフローチャートからわかるように、この第２現像バイアス算出処理では、第１現像バイアス算出処理と同様に全てのパッチ作成色について最適現像バイアスが算出されたか否かを判断し（ステップＳ３２３）、算出されていない場合には未算出のパッチ作成色についてのみ再度、狭レンジでのバイアス算出処理（２）を繰り返している。なお、その他の処理内容は、第１現像バイアス算出処理と同一であるため、それに関する説明については省略する。
【００４７】
以上のように、第２現像バイアス算出処理においても、第１現像バイアス算出処理と同様に、全てのトナー色について最適現像バイアスを求めることができなかった場合には、そのトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成し、その最適現像バイアスを求めるようにしているので、トナーの無駄や濃度調整の長時間化を解消することができる。
【００４８】
こうして最適現像バイアスが求まると、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。そして、次に説明する帯電バイアス算出処理によっ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）。
【００４９】
Ｂ−２．最適帯電バイアス算出処理
図１２は、図３の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、画像形成装置本体のメイン電源が投入された後、帯電バイアス算出処理が最初に行われるのか、あるいは２回目以降であるのかを判断し（ステップＳ５０１）、初回と判断した場合には第１帯電バイアス算出処理（ステップＳ５１１〜Ｓ５１８、Ｓ５０２）を実行する一方、２回目以降であると判断した場合には第２帯電バイアス算出処理（ステップＳ５２１〜Ｓ５２６、Ｓ５０２）を実行する。以下、それぞれに分けて説明する。
【００５０】
Ｂ−２−１．第１帯電バイアス算出処理
第１帯電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。以下、その処理内容の詳細について図１３〜図１５を参照しつつ説明する。
【００５１】
図１３は、ステップＳ５１２での処理内容、つまり図１２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。また、図１４は、図１３の処理内容を示す模式図である。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１４（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。
【００５２】
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１５）を感光体上に順次形成し、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を形成する（図８（ａ）：ステップＳ５１２ｃ）。
【００５３】
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８（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をさらに形成していく。なお、中間転写ベルト４１でのパッチ画像の配列順序は現像バイアス算出処理の場合と同様に、ブラック（Ｋ）−イエロー（Ｙ）−シアン（Ｃ）−マゼンタ（Ｍ）の順である。
【００５４】
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１４（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。
【００５５】
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、つまり図１２のステップＳ５１３で「ＹＥＳ」と判断したときには、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。
【００５６】
一方、ステップＳ５１３で「ＮＯ」と判断したとき、つまり一部のパッチ作成色について最適帯電バイアスが算出されなかったときには、未算出の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Ｓ５１４）後、未算出のトナー色についてのみ、図１６に示す狭レンジでのバイアス算出処理（４）を実行して当該トナー色の最適帯電バイアスを求める（ステップＳ５１５）。
【００５７】
図１６は、図１２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１３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。
【００５８】
そして、再度のバイアス算出処理（ステップＳ５１５）の結果、全てのパッチ作成色について最適帯電バイアスが求まった場合、つまり図１２のステップＳ５１６で「ＹＥＳ」と判断したときには、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。
【００５９】
一方、ステップＳ５１６で「ＮＯ」と判断したとき、つまり未だに一部のパッチ作成色について最適帯電バイアスが算出されなかったときには、ステップＳ５１４に戻って未算出の色についてパッチ画像を形成する旨の設定を行った後、未算出のトナー色についてのみ再度、狭レンジでのバイアス算出処理（４）を繰り返して当該トナー色の最適帯電バイアスを求める（ステップＳ５１５）。
【００６０】
なお、この実施形態では、ステップＳ５１７で繰返カウントをカウントし、所定回数をオーバーすると、最適帯電バイアスが求まったトナー色についてはその値をＲＡＭ１２７に記憶する一方、算出処理を繰り返しても最適帯電バイアスが求まらなかったトナー色については予め決められた規則にしたがって最適帯電バイアスを推測し、その値をＲＡＭ１２７に記憶する（ステップＳ５１８）。例えば、最終の算出処理において、帯電バイアスをＶａ０４，Ｖａ０５，Ｖａ０６，Ｖａ０７に設定して各パッチ画像の画像濃度Ｄ（Ｖａ０４），Ｄ（Ｖａ０５），Ｄ（Ｖａ０６），Ｄ（Ｖａ０７）を求めたとしても目標値が濃度Ｄ（Ｖａ０４）〜Ｄ（Ｖａ０７）の間に存在せず、いずれの濃度も目標値よりも高くなっている場合には、目標値に近い方の帯電バイアスＶａ０４を最適帯電バイアスとして推測設定してもよい。
【００６１】
以上のように、最適帯電バイアスを求めることができなかったトナー色が存在する場合には、最適帯電バイアスを求めることができたトナー色については再度パッチ画像を作成することなく、最適帯電バイアスを求めることができなかったトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成し、その最適帯電バイアスを求めるようにしているので、最適帯電バイアスが既に求められているにもかかわらず再度パッチ画像を形成する工程が省略され、トナーの無駄や濃度調整の長時間化を解消することができる。
【００６２】
Ｂ−２−２．第２帯電バイアス算出処理
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１２のステップＳ５０１で第２回目以降であると判断すると、第２帯電バイアス算出処理を実行するようにしている。
【００６３】
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）。なお、狭レンジでのバイアス算出処理（４）については、既に前項「Ｂ−２−１．第１帯電バイアス算出処理」で詳細に説明しているため、ここでは説明を省略する。
【００６４】
次のステップＳ５２３では、狭レンジでのバイアス算出処理（４）によって全てのパッチ作成色について最適帯電バイアスが算出されたか否かを判断し（ステップＳ５２３）、算出されていない場合には未算出のパッチ作成色についてのみ再度、狭レンジでのバイアス算出処理（４）を繰り返している。なお、その他の処理内容は、第１帯電バイアス算出処理と同一であるため、それに関する説明については省略する。
【００６５】
以上のように、第２帯電バイアス算出処理においても、第１帯電バイアス算出処理と同様に、全てのトナー色について最適帯電バイアスを求めることができなかった場合には、そのトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成し、その最適帯電バイアスを求めるようにしているので、トナーの無駄や濃度調整の長時間化を解消することができる。
【００６６】
こうして最適帯電バイアスが求まると、図３に戻り、上記のようにして算出された最適帯電バイアスをＲＡＭ１２７から読み出し、これを帯電バイアスとして設定する（ステップＳ６）。
【００６７】
Ｃ．その他
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、図４に示すように、上記実施形態における現像バイアス算出処理では、２回目以降の現像バイアス算出処理（Ｂ−１−２．第２現像バイアス算出処理）によって全てのトナー色について最適現像バイアスを求めることができなかった場合、求めることができなかったトナー色については最適現像バイアスを推測・設定している（ステップＳ５２６）。このように最適現像バイアスを求めることができない要因のひとつとして、最適現像バイアスが前回の値から大きくずれてしまったことが考えられる。そこで、図１７に示すように、２回目以降の現像バイアス算出処理によって全てのトナー色について最適現像バイアスを求めることができなかった場合、未算出の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Ｓ３２６）後、ステップＳ３１２に進んで広レンジでのバイアス算出処理および狭レンジでのバイアス算出処理を実行するのが望ましい。これによって、最適現像バイアスがずれたとしても、最適現像バイアスを高い確率で算出することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト４１では各トナー色のパッチ画像は先頭位置よりブラック（Ｋ）−イエロー（Ｙ）−シアン（Ｃ）−マゼンタ（Ｍ）の順序で配列されているが、未算出色のパッチ画像のみを形成する場合、この配列順序とは無関係に未算出色のパッチ画像を先頭位置から順番に形成すると、次のような作用効果が得られる。
【００６９】
例えばマゼンタ（Ｍ）についてのみ最適現像バイアスを求めることができなかった場合、この発明ではマゼンタ（Ｍ）のパッチ画像のみを形成する。その際、図１８に示すように、上記配列順序とは関係なく、マゼンタのパッチ画像ＰＩ１を中間転写ベルト４１の先頭位置側（同図の左手側）より形成すれば、次の処理に効率良く移行することができる。なんとなれば、図１９のタイミングチャートに示すように、マゼンタ（Ｍ）のパッチ画像ＰＩ１は中間転写ベルト４１の先頭位置側に形成されているので、最初にパッチセンサＰＳの読み取り位置に到達し、センサ読取りの初期段階Ｐ１でパッチ画像の画像濃度を読み取ることができる。そして、画像濃度の読取直後段階Ｐ２に最適現像バイアスを算出し、次の帯電バイアス算出処理に移行することができる。
【００７０】
これに対し、マゼンタのパッチ画像を配列順序で形成するとすれば、図８から明らかなようにマゼンタのパッチ画像は中間転写ベルト４１の最後尾側に形成されるので、最後にパッチセンサＰＳの読み取り位置に到達する。そのため、次の画像形成開始タイミング（時刻ｔｓ）までにパッチ画像濃度の読取処理および最適現像バイアスの算出処理を行うことができず、次の帯電バイアス算出処理を行うためには中間転写ベルト４１の１周期分だけ待機しておく必要がある。
【００７１】
このように、この改良実施形態の如く、未算出色のパッチ画像を配列順序とは無関係に中間転写ベルト４１の先頭位置から順番に形成することで、連続して次の処理を行うことができ、効率的な処理を行うことができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、感光体２１上のトナー像を中間転写ベルト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。
【００７３】
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。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、濃度制御因子として現像バイアスおよび帯電バイアスの最適値を求めているが、いずれか一方のみの最適値を求める場合、また転写バイアスや露光量などの他の濃度制御因子の最適値を求める場合にも本発明を適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、最適値を求めることができなかったトナー色が存在する場合には、最適値を求めることができたトナー色については再度パッチ画像を作成することなく、最適値を求めることができなかったトナー色についてのみ再度パッチ画像を作成し、その最適値を求めるようにしているので、最適値が既に求められているトナー色についてはパッチ画像は形成されなくなり、トナーの無駄や濃度調整の長時間化を解消することができる。
【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】図３の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６】図５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７】第１パッチ画像を示す図である。
【図８】パッチ画像の形成順序を示す図である。
【図９】図４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１０】図４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１１】図１０の処理内容を示す模式図である。
【図１２】図３の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１３】図１２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１４】図１３の処理内容を示す模式図である。
【図１５】第２パッチ画像を示す図である。
【図１６】図１２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１７】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。
【図１８】改良実施形態におけるパッチ画像の形成位置を示す模式図である。
【図１９】改良実施形態における動作タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１…制御ユニット（制御手段）
２…像担持体ユニット
３…露光ユニット
１１…メインコントローラ（制御手段）
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
２３…現像部
２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ…現像器
４１…中間転写ベルト
１１１…ＣＰＵ（制御手段）
１２１…帯電バイアス発生部
１２３…ＣＰＵ（制御手段）
１２４…パッチ作成モジュール
１２５…現像バイアス発生部
Ｅ…エンジン部（画像形成手段）
ＲＳ…同期用読取センサ（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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