(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に先立って、検知用画像を形成し、前記検知用画像の光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定されるカラー画像形成装置において、
前記検知用画像のパターンは、現像条件を変化させた複数のハーフトーン画像からなる第１のパターンと、現像条件を変化させた複数の縞状のライン画像からなり、ベタ画像よりも画像面積当たりのトナー量が多い第２のパターンと、が用いられ、前記第１のパターンの光学特性と前記第２のパターンの光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定され、
前記第１のパターンの光学特性の検知は、前記第２のパターンの光学特性の検知よりも前に行なわれ、前記第２のパターンの検知用画像の数を、前記第１のパターンの検知用画像の数より小さくすることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
画像形成に先立って、検知用画像を形成し、前記検知用画像の光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定されるカラー画像形成装置において、
前記検知用画像のパターンは、現像条件を変化させた複数のハーフトーン画像からなる第１のパターンと、現像条件を変化させた複数の縞状のライン画像からなり、ベタ画像よりも画像面積当たりのトナー量が多い第２のパターンと、が用いられ、前記第１のパターンの光学特性と前記第２のパターンの光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定され、
前記第１のパターンの光学特性の検知は、前記第２のパターンの光学特性の検知よりも前に行なわれ、前記第２のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅を、前記第１のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅より小さくすることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記第１のパターンの光学特性の検知は、前記第２のパターンの光学特性の検知よりも前に行なわれ、前記第２のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅を、前記第１のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅より小さくすることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記検知用画像の光学特性が検知用画像の光学反射率である請求項１〜３のいずれかの項に記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】
前記検知用画像の光学特性が検知用画像の濃度である請求項１〜３のいずれかの項に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置を図８に基づき説明する。
【０００３】
カラー画像形成装置は、像担持体として感光ドラム１を有し、この感光ドラム１は、図示しない駆動手段によって矢印方向に回転され、その回転過程で感光ドラム１に当接した一次帯電ローラ２により表面が一様に帯電される。ついで、露光装置３によりイエローの画像模様に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１の表面に照射され、感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【０００４】
回転支持体１１に４個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが支持されており、感光ドラム１の回転が進むと、回転支持体１１の回転により、イエロートナーを収容した現像器４ａが感光ドラム１と対向した位置（現像位置）に移動し、このように選択された現像器４ａにより感光ドラム１上の潜像が現像される。潜像は現像によりイエロートナー像として可視化される。
【０００５】
感光ドラム１に隣接して、感光ドラム１と略同速度で矢印方向に回転する中間転写ベルト５が設置されており、感光ドラム１上に形成されたイエロートナー像は、１次転写バイアスを印加した１次転写ローラ８ａにより、中間転写ベルト５の表面に転写される（１次転写）。以上の行程をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色について行うことにより、中間転写ベルト５上に４色のトナー像を重ね合わせて転写したカラー画像が形成される。
【０００６】
つぎに転写材カセット１２内からピックアップローラ１３によって転写材が取り出され、所定のタイミングで中間転写ベルト５に供給される。これと同時に２次転写バイアスを印加された２次転写ローラ８ｂが転写材を挟んで中間転写ベルト５に当接し、中間転写ベルト５上の４色のトナー像が転写材の表面に一括して転写される（２次転写）。
【０００７】
このようにして４色のトナー像を転写された転写材は、搬送ベルト１４によって定着装置６まで搬送され、そこで加熱および加圧によりトナーが転写材に溶融固定されて、カラーの定着画像が得られる。４色のトナー像の転写が終了した中間転写ベルト５は、クリーナ１５により表面に残留したトナーが清掃、除去される。一方、感光ドラム１の表面に残留したトナーは、公知のブレード手段を有するクリーナ７によって清掃、除去される。
【０００８】
上記の画像形成装置では、感光ドラム１、帯電ローラ２およびクリーナ７は、これらを一体に組み込んだ感光ドラムカートリッジＡに構成されている。このカートリッジＡは、４色の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとともに、画像形成装置の本体に着脱自在に設置されている。従って、従来、サービスマンが行っていた部材の交換やメンテナンスをユーザーが簡単に行うことができる。
【０００９】
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、使用環境、現像器や感光ドラムの印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度のばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等により、印字画像の濃度に変動が生じる。
【００１０】
これらの変化、変動特性を安定化させる努力は日々行われているが、未だ十分なものとはなっていない。特にカラー画像形成装置においては、ユーザーが所望の濃度およびカラーバランスを得るために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）４色の画像形成条件を調整しなければならない。そこで、通常の画像形成に先立って、感光ドラム１上に濃度検知用画像（パッチ）を形成してその光学特性を測定し、その結果に基づいて画像形成条件を制御する。
【００１１】
具体的には、図８の画像形成装置では、画像形成条件の１つである現像バイアスを変化させながら現像して、複数のパッチを形成し、そのパッチの光学特性を発光素子と受光素子を備える光学センサー９により検知し、検知結果からＣＰＵ１６により各パッチの濃度を算出し、所望の濃度が得られる現像バイアスを求めて、高電圧電源１８に対し制御を行う。
【００１２】
パッチには、図９に示すように、４×４のドットマトリックス中の３×３を印字するハーフトーンパターンを用い、この光学濃度が１．０になる現像バイアスを求め、制御を行っている。
【００１３】
このようにハーフトーンパターンの濃度を一定に制御する方法は、画像階調性やライン幅の均一性を得るために有効な手法であり、従来より広く知られている。さらに人間の目は中間濃度の色差に対して敏感なので、中間濃度の画像特性の安定が不可欠であり、そのような見地からも上記の制御法は非常に有効である。
【００１４】
上記の制御は、装置本体の電源ＯＮ時、各カートリッジ交換時、あるいは所定印字枚数ごと等により行われる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように、中間濃度の１ポイントを一定に制御する方法は、制御ポイントの濃度近傍での階調性は非常に安定するものの、制御ポイントより離れたポイントでは必ずしも満足な安定性が得られるものではない。このためベタ画像（塗りつぶし画像）の濃度、すなわちトナーの乗り量は非常に不安定であった。つまり、ベタ画像の濃度（トナー乗り量）が不必要に高くなる場合が生じる。
【００１６】
このような場合、定着不良や転写効率の低下、またテキスト（文字）画像のトナー飛び散りなどの様々な弊害が生じてしまった。以下、図１０により詳しく説明する。
【００１７】
図１０は、現像特性の異なる現像器を中間濃度が一定となるように制御した場合の現像特性を示す。図中、曲線Ａは理想的な現像特性を、曲線Ｂは高濃度側の現像能力が高い現像器の特性を、曲線Ｃは高濃度側の現像能力が低い現像器の特性を示す。さらに点線ｔは制御目標の濃度（目標濃度Ｔ）を、点線ｌは定着不良や転写不良が起こることのない最大の濃度（許容濃度Ｌ）を示す。
【００１８】
ここで、曲線Ｂで表される現像器では、高濃度側での濃度が許容濃度Ｌを超えてしまうため、定着不良や転写不良が発生してしまうことになる。逆に曲線Ｃのような現像器では、ベタ画像の濃度が小さくなるので、形成した画像は非常に質感の弱いものになり、ベタ画像の濃度ムラなども目立ちやすくなってしまう。
【００１９】
前述のような不具合が生じることのないように、パッチに高濃度パターン（たとえばベタ画像）を用いて制御を行うことが容易に考えられる。しかし、このような制御では中間濃度の画像特性が非常に不安定になり、画像のカラーバランスはとても悪いものになってしまう。
【００２０】
また別の手法として、たとえば現像条件と露光条件等の複数の画像形成条件に応じ、それぞれ異なる検知用画像のパターンを定め、それぞれの検知用画像について対応する画像条件を変化させ、画像条件の最適値を算出することにより、高濃度から低濃度までの濃度特性を安定させる手法もある。
【００２１】
しかし、複数の画像形成条件を変化可能にすることは装置の複雑化につながり、すなわち生産コストの上昇を招いてしまうことになる。さらには複数の画像形成条件を独立に変化させながら多くの検知用画像を印字する必要があり、その結果、制御に要する時間がかかり、消費するトナーも多くなってしまうという問題があった。
【００２２】
一方、検知画像を少なくするとそれだけ制御誤差が大きくなり、特にカラー画像においてはカラーバランスが崩れるため、実用性に乏しくなってしまう。また製造時に感光ドラムや現像剤の特性の選別を行い、変化を少ないものにすると、それだけコストの高いものになってしまう問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、中間濃度の安定化と最大トナー乗り量の安定化を両立させることができ、画像濃度制御の時間短縮、精度向上および制御時のトナー消費量を軽減することが可能なカラー画像形成装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係るカラー画像形成装置にて達成される。
【００２５】
本発明の一態様によれば、画像形成に先立って、検知用画像を形成し、前記検知用画像の光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定されるカラー画像形成装置において、
前記検知用画像のパターンは、現像条件を変化させた複数のハーフトーン画像からなる第１のパターンと、現像条件を変化させた複数の縞状のライン画像からなり、ベタ画像よりも画像面積当たりのトナー量が多い第２のパターンと、が用いられ、前記第１のパターンの光学特性と前記第２のパターンの光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定され、
前記第１のパターンの光学特性の検知は、前記第２のパターンの光学特性の検知よりも前に行なわれ、前記第２のパターンの検知用画像の数を、前記第１のパターンの検知用画像の数より小さくすることを特徴とするカラー画像形成装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、画像形成に先立って、検知用画像を形成し、前記検知用画像の光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定されるカラー画像形成装置において、
前記検知用画像のパターンは、現像条件を変化させた複数のハーフトーン画像からなる第１のパターンと、現像条件を変化させた複数の縞状のライン画像からなり、ベタ画像よりも画像面積当たりのトナー量が多い第２のパターンと、が用いられ、前記第１のパターンの光学特性と前記第２のパターンの光学特性の検知結果に応じて現像条件が決定され、
前記第１のパターンの光学特性の検知は、前記第２のパターンの光学特性の検知よりも前に行なわれ、前記第２のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅を、前記第１のパターンの検知用画像の変化させる現像条件の幅より小さくすることを特徴とするカラー画像形成装置が提供される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
本発明は、画像形成条件の最適条件を求める求め方に特徴があり、画像形成装置自体の機械的構成は、図８に示した従来のカラー画像形成装置と基本的に同じなので、以下、必要に応じて図８を援用して説明する。
【００２８】
本実施例では、１つの画像形成条件の最適条件を求めるために、２種類のパターンの検知用画像を用いることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択するものである。
【００２９】
本実施例において、感光ドラム１の帯電電位を−６００Ｖとし、感光ドラムの感度の中心値において露光部の電位が−２００Ｖとなるように露光光量を設定した。
【００３０】
本実施例で使用する２種類の検知用画像（パッチ）について説明する。
【００３１】
まず、第１番目の種類のパッチには、中間調の濃度やハーフトーン階調性の安定化のために、先の図９で説明した４×４のドットマトリックス中、３×３を印字するハーフトーンパターンを使用する。一方、第２番目の種類のパッチには、高濃度の安定化のためにベタ（塗りつぶし）パターンを用いる。
【００３２】
なお、どちらのパッチパターンも、大きさは縦横ともに１５ｍｍであり、パッチの個数は画像形成条件を変化させながら、各７個ずつ形成する。また制御を行う画像形成条件は、現像器４ａ〜４ｄに印加する現像バイアスとする。
【００３３】
本実施例における画像形成条件の制御について、図１に示す制御フローに従って説明する。
【００３４】
まず、先の図８の装置本体のＣＰＵ１６に画像形成条件制御の要求が入ると、画像形成条件（略して画像条件）制御のシーケンスがスタートする（ＳＴＥＰ１）。画像形成条件制御は、装置本体のＯＮ時、各カートリッジ交換時、あるいは所定印字枚数ごと等で行う。
【００３５】
つぎに第１種類目のパッチとして、図８の感光ドラム１上に１色目のイエロー色（Ｙ）のハーフトーンパッチ（Ｙハーフトーンパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ２）。この際、現像バイアスは、使用環境、現像器４ａや感光ドラム１の印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度のばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等の全ての変動要因を考慮し、これに対応可能な電圧である−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖづつのステップで変化させ、計７個のパッチを形成する。
【００３６】
ＳＴＥＰ２で印字したＹハーフトーンパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチ濃度を算出する（ＳＴＥＰ３）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．０を満足する現像バイアスＹ１（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ４）。前述したように、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することにより算出された現像バイアスＹ１は、イエローの中間濃度や濃度階調性を安定させるための最適バイアス値となる。
【００３７】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、ハーフトーン最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ２〜４を行い、各色の中間濃度最適現像バイアスＭ１、Ｃ１、Ｋ１を算出する（ＳＴＥＰ５、６）。全ての色についてハーフトーン最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ７以降の処理を行う。
【００３８】
つぎに、第２種類目のパッチとして、感光ドラム１上に１色目のイエロー色のベタパッチ（Ｙベタパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ７）。この際、現像バイアスはＳＴＥＰ２と同様に−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖずつのステップで変化させて、計７個のパッチを形成する。
【００３９】
ＳＴＥＰ５で印字したＹベタパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチ濃度を算出する（ＳＴＥＰ８）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．５を満足する現像バイアスＹ２（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ９）。ここで算出された現像バイアスＹ２は、イエローの高濃度を安定させるための高濃度最適バイアス値となる。
【００４０】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、高濃度最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ７〜９を行い、各色の高濃度最適現像バイアスＭ２、Ｃ２、Ｋ２を算出する（ＳＴＥＰ１０、１１）。全ての色について高濃度最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ１２以降の処理を行う。
【００４１】
ＳＴＥＰ１２では、ＳＴＥＰ４で算出された中間濃度最適バイアスＹ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１と、ＳＴＥＰ９で算出された高濃度最適バイアスＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２の平均値を計算し、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域においての最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３を算出する。算出式は以下の式（１）の通りである。
【００４２】
式（１）：
Ｙ３＝（Ｙ１＋Ｙ２）÷２
Ｍ３＝（Ｍ１＋Ｍ２）÷２
Ｃ３＝（Ｃ１＋Ｃ２）÷２
Ｋ３＝（Ｋ１＋Ｋ２）÷２
【００４３】
ここで計算された最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が実際の画像印字時に使用される現像バイアスとなる。
【００４４】
以上の行程により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が決定され、画像形成条件制御が終了する。高電圧電源１８は、決定された最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３を発生するように制御される。
【００４５】
以上の実施例では、画像形成条件として現像バイアスの制御を行ったが、本発明は、画像形成条件として露光量や感光ドラムの帯電電位等の潜像条件を制御する場合にも適用できる。
【００４６】
また、感光ドラム１上で検知用画像の光学特性を検出したが、中間転写ベルト５などの像担持体上で検知用画像の光学特性を検出してもよい。
【００４７】
また、光学センサー９により検知用画像の光学濃度を求めて、光学濃度が最適値となるように制御したが、検知用画像の光学反射率よりトナー乗り量を算出して、そのトナーの乗り量の最適化を図る制御としてもよい。
【００４８】
さらにまた、検知用画像パターンを２種類用いる例について説明したが、３種類あるいはそれ以上の種類のパターンを用いることもでき、さらに効果が増大することはいうまでもない。
【００４９】
以上説明したように、本実施例によれば、１つの画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類のパターンの検知用画像を用いることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することができた。
【００５０】
実施例２
本実施例は、１つの画像形成条件の最適条件を求めるのに、実施例１と同様に２種類のパターンの検知用画像を用いるが、その場合、第２番目のパターンに、第１番目のパターンよりも画像面積当たりのトナー量が多くなるようなパターンを用いることにより、中間濃度階調性と最大トナー乗り量のバランスの取れた画像形成条件を選択するものである。
【００５１】
本実施例で使用する２種類の検知用画像（パッチ）について説明する。
【００５２】
第１番目の種類のパッチには、中間調の濃度やハーフトーン階調性の安定化のために、実施例１と同様、４×４のドットマトリックス中、３×３を印字するハーフトーンパターンを使用する。一方、第２番目の種類のパッチには、第１番目のパッチよりも画像面積当たりのトナー量が多くなるようなパターンとして、図２に示すようなライン幅（画像幅）が１０ドット（ｄｏｔ）（６００ｄｐｉ、約４２０μｍ）、非画像部幅１０ドットの縦線からなる、縦横の長さが１５ｍｍのラインパターンを用いる。
【００５３】
ここで、上記のようなラインパターンで画像面積当たりのトナー乗り量が多くなる理由について、以下に説明する。電子写真装置においては、一般には画像面積当たりのトナーの乗り量は印字画像のパターンにより異なり、ベタ画像が最大になることは少ない。
【００５４】
上述について、本発明者らが行った実験結果を示す図３を用いて説明する。図３は、ラインパターン（ライン画像）のライン幅を変化させたときの、画像面積当たりのトナー乗り量（重量）を示す。
【００５５】
実験に使用した画像形成装置は、従来例と同様のデジタル電子写真装置であり、画像解像度は６００ｄｐｉ（ドット／インチ）である。また潜像条件、現像条件などの画像形成条件は、装置に最適な条件に設定してある。さらに実験の際は、画像部（ライン印字部）と非画像部（ライン間の非印字部）との電位の影響などを一定にするために、図４に示すように、非画像部の幅を約４．２ｍｍ（１００ドット）に固定した。
【００５６】
なお、ここでのライン幅（あるいは非画像部幅）とは潜像の幅を指しており、例えば６００ｄｐｉの１０ドットラインの幅は２５．４ｍｍ÷６００×１０＝４２３μｍとなる。また画像面積とは潜像面積を指しており、たとえば１０ｄｐｉに対しては２０ドットラインは２倍の面積となる。
【００５７】
図３から分かるように、画像面積当たりのトナー乗り量は約４２μｍ（１ドット）の細線からライン幅を増加させるにつれて多くなり、４００μｍで最大となり、その後５０００μｍまで緩やかに減少し、ベタのトナー乗り量に至る。このように、あるライン幅でトナー乗り量が最大になるのは、種々の要因があり一概に説明できるないが、本発明者らは以下が主たる原因であると考える。
【００５８】
一般に電子写真画像形成装置では、その方式の特性上から孤立ドットの印字は困難な傾向にある。言い換えれば、ドットの集中が少ない印字箇所では、トナーの乗り量が少なくなる。つまり、あるレベルより細いラインなどはトナーの乗り量が少なくなってしまうことになる。
【００５９】
一方、電子写真画像形成装置でベタ画像を印字した場合、印字画像の輪郭部にトナーが集中する傾向（エッジ効果）があり、輪郭と輪郭の間隔が狭い画像、つまりはライン画像等ではトナーの乗り量が多くなる。従って、ベタ画像から徐々に印字幅を狭めていく（ライン幅を少なくする）につれてトナーの乗り量が増加することになる。
【００６０】
なお、ライン幅が５０００μｍ以上になると、トナー乗り量が一定になる（ベタ画像のトナーの量と等しくなる）のは、ライン幅が十分に大きいため、エッジ効果が無視できるからである。この傾向は、エッジ効果の大きい現像方式ほど顕著に現れる。ここでは一例として非接触方式による非磁性１成分現像法を用いて検討を行った。
【００６１】
以上の理由から、最大トナー乗り量の規制を目的とする場合には、パッチに塗りつぶしパターン（ベタ）を用いるよりもラインパターンを用いる方が優れている。さらに画像面積当たりのトナー乗り量が最大となるライン幅（画像幅）１０ドットのラインパターンの最大トナー乗り量を調整するような制御を行うことにより、トナーの乗りすぎに起因する定着不良や転写不良の抑制を効果的に行うことができる。
【００６２】
なお、本実施例においても、実施例１と同様、パッチの大きさは縦横が１５ｍｍであり、パッチの個数は画像形成条件を変化させながら、各パッチパターンごとに７個ずつ形成する。制御を行う画像形成条件は、現像器に印加する現像バイアスとする。感光ドラムの帯電電位を−６００Ｖにし、感光ドラムの感度の中心値において露光部の電位が−２００Ｖとなるように露光光量を設定する。
【００６３】
本実施例における画像形成条件の制御を、図５に示すフローに従って説明する。
【００６４】
装置本体のＣＰＵに画像形成条件制御の要求が入ると、画像形成条件制御のシーケンスがスタートする（ＳＴＥＰ１）。画像形成条件制御は、装置本体のＯＮ時、各カートリッジ交換時、あるいは所定印字枚数ごと等で行う。
【００６５】
つぎに第１種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹハーフトーンパッチ（イエロー色のハーフトーンパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ２）。使用環境、現像器や感光ドラムの印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度のばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等の全ての変動要因を考慮し、現像バイアスを、これに対応可能な電圧である−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖづつのステップで変化させ、計７個のパッチを形成する。
【００６６】
ＳＴＥＰ２で印字したＹハーフトーンパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチ濃度を算出する（ＳＴＥＰ３）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．０を満足する現像バイアスＹ１（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ４）。前述したように、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することにより算出されたこの現像バイアスＹ１は、イエローの中間濃度や濃度階調性を安定させるための最適バイアス値となる。
【００６７】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、ハーフトーン最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ２〜４を行い、各色の中間濃度最適現像バイアスＭ１、Ｃ１、Ｋ１を算出する（ＳＴＥＰ５、６）。全ての色についてハーフトーン最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ７以降の処理を行う。
【００６８】
つぎに、第２種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹラインパターンパッチ（イエロー色のラインパターンパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ７）。ＳＴＥＰ２と同様、現像バイアスを−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖずつのステップで変化させて、計７個のパッチを形成する。
【００６９】
ＳＴＥＰ７で印字したＹラインパターンパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチの面積当たりのトナー乗り量を算出する（ＳＴＥＰ８）。そして算出されたパッチの面積当たりトナー乗り量が、目標乗り量を満足する現像バイアスＹ２（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ９）。
【００７０】
本実施例では、目標とするトナー乗り量を０．７５ｍｇ／ｃｍ2 に設定した。本発明者らの実験によると、本実施例で使用した画像形成装置において、現像バイアスを変化させながらトナーの乗り量を次第に増加させていったとき、１色当たりのトナーの乗り量（面積当たりトナー乗り量）が０．７５ｍｇ／ｃｍ2 より多くなると、カラーの色重ね画像の転写不良および定着不良が発生した。従って、トナー乗り量を０．７５ｍｇ／ｃｍ2 以下に制御する必要がある。本実施例では、目標とするトナー乗り量を０．７５ｍｇ／ｃｍ2 に設定し、これを得ることができる最適現像バイアスＹ２を算出する。ここで算出された現像バイアスＹ２は高濃度を安定させるための高濃度最適バイアスとなる。
【００７１】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、高濃度最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ７〜９を行い、各色の高濃度最適現像バイアスＭ２、Ｃ２、Ｋ２を算出する（ＳＴＥＰ１０、１１）。全ての色について高濃度最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ１２以降の処理を行う。
【００７２】
ＳＴＥＰ１２では、ＳＴＥＰ４で算出された中間濃度最適バイアスＹ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１と、ＳＴＥＰ９で算出された高濃度最適バイアスＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２の平均値を計算し（前述した実施例１の式（１））、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域においての最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３を算出する。
【００７３】
ここで計算された最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が実際の画像印字時に使用される現像バイアスとなる。
【００７４】
以上の行程により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が決定され、画像形成条件制御が終了する。
【００７５】
以上の実施例では、画像形成条件として現像バイアスの制御を行ったが、実施例１と同様、本発明は、画像形成条件として露光量や感光ドラムの帯電電位等の潜像条件を制御する場合にも適用できる。
【００７６】
また、感光ドラム上で検知用画像の光学特性を検出したが、同様に、転写体などの像担持体上で検知用画像の光学特性を検出してもよい。
【００７７】
光学センサー１９により検知用画像の光学濃度を求めて、光学濃度が最適値となるように制御したが、検知用画像の光学反射率よりトナー乗り量を算出して、そのトナーの乗り量の最適化を図る制御としてもよい。
【００７８】
検知用画像パターンを２種類用いる例について説明したが、３種類あるいはそれ以上の種類のパターンを用いることもでき、さらに効果が増大することはいうまでもない。
【００７９】
以上説明したように、本実施例によれば、１つの画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類のパターンの検知用画像を用いることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することができた。
【００８０】
実施例３
本実施例は、複数のパターンの検知用画像を用いて画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類目以降のパターンについては、１種類目のパターンについて求められた最適条件近傍で画像形成条件を変化させ、さらに検知用画像の数を１種類目のパターンより少なくすることにより、制御に要する時間および消費するトナー量を少なくするものである。
【００８１】
本実施例において、帯電電位、露光光量、検知用画像として印字するパターン、パッチの光学濃度目標値、現像器の現像特性などは、実施例１と同様である。
【００８２】
本実施例における画像形成条件の制御を、図６に示すフローに従って説明する。
【００８３】
装置本体のＣＰＵに画像形成条件制御の要求が入ると、画像形成条件制御のシーケンスがスタートする（ＳＴＥＰ１）。画像形成条件制御は、装置本体のＯＮ時、各カートリッジ交換時、あるいは所定印字枚数ごと等で行う。
【００８４】
つぎに第１種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹハーフトーンパッチ（イエロー色のハーフトーンパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ２）。使用環境、現像器や感光ドラムの印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度のばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等の全ての変動要因を考慮し、現像バイアスを、これに対応可能な電圧である−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖづつのステップで変化させ、計７個のパッチを形成する。
【００８５】
ＳＴＥＰ２で印字したＹハーフトーンパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチ濃度を算出する（ＳＴＥＰ３）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．０を満足する現像バイアスＹ１（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ４）。前述したように、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することにより算出されたこの現像バイアスＹ１は、イエローの中間濃度や濃度階調性を安定させるための最適バイアス値となる。
【００８６】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、ハーフトーン最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ２〜４を行い、各色の中間濃度最適現像バイアスＭ１、Ｃ１、Ｋ１を算出する（ＳＴＥＰ５、６）。全ての色についてハーフトーン最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ７以降の処理を行う。
【００８７】
つぎに、第２種類目のパッチ（ベタ）印字用の現像バイアスを算出する（ＳＴＥＰ７）。
【００８８】
既に説明したように、第１種類目のパッチ（ハーフトーン）を印字する際は、全ての濃度変動要因を考慮に入れ、現像バイアスの変化幅を大きく設定する必要があり、その分多くのパッチを形成した。しかしながら、第２種類目のベタパッチの最適現像バイアスは既に算出されている第１種類目のハーフトーンパッチに対する最適現像バイアスの近傍の値であることが推定される。なぜならば、装置の使用環境、感光体や現像器の使用量（印字枚数）などは同一であり、双方の印字パターン間での最適現像バイアスの差は、中間濃度と高濃度の現像特性の違いのみに起因するからである。また本実施例に使用した画像形成装置では、前記の最適現像バイアスの差は最大５０Ｖであった。
【００８９】
従って、第２種類目のパッチを形成する現像バイアスは、ＳＴＥＰ３で算出された第１種類目のパッチに対する最適現像バイアスを中心に５０Ｖステップで±１ステップ（±５０Ｖ）の３ステップとする。たとえばＹの最適現像バイアスが−３５０であった場合、第２種類目のパッチ（ベタパッチ）印字用の現像バイアスの設定値は、−３００Ｖ、−３５０Ｖ、−４００Ｖとなる。印字用現像バイアスはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色について各々算出する。
【００９０】
つぎに、第２種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹベタパッチ（イエロー色のベタパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ８）。この際、現像バイアスはＳＴＥＰ７で算出した値を用い、３個のパッチを形成する。
【００９１】
ＳＴＥＰ８で印字したＹベタパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチの濃度を算出する（ＳＴＥＰ９）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．５を満足する現像バイアスＹ２（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ１０）。ここで算出された現像バイアスＹ２は、高濃度を安定させるための高濃度最適バイアスとなる。
【００９２】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、高濃度最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ７〜１０を行い、各色の高濃度最適現像バイアスＭ２、Ｃ２、Ｋ２を算出する（ＳＴＥＰ１１、１２）。全ての色について高濃度最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ１３以降の処理を行う。
【００９３】
ＳＴＥＰ１３では、ＳＴＥＰ４で算出された中間濃度最適バイアスＹ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１と、ＳＴＥＰ１０で算出された高濃度最適バイアスＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２の平均値を計算し（前述の式（１））、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域においての最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３を算出する。
【００９４】
ここで計算された最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が実際の画像印字時に使用される現像バイアスとなる。
【００９５】
以上の行程により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が決定され、画像形成条件制御が終了する。
【００９６】
以上の実施例では、第１種類目のパッチにハーフトーンパッチ、第２種類目のパターンにベタパッチを用いたが、前述したように、カラー画像形成装置においては、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することが、画像濃度を安定させるために非常に有効な手段であり、高濃度パターンを用いた制御は、転写不良、定着不良などを防止するための補助的手段である。従って、より広範囲に現像バイアスを変化させて多くの印字パターンを形成し、最適条件を算出する第１種類目のパッチにハーフトーンパターンを用いることが、より効果的な画像制御を実現できる。
【００９７】
さらに、第２種類目の印字パターンに、実施例２で用いたような、画像面積当たりのトナー量が多くなるようなパターンを用いることも、有効な手段であることはいうまでもない。
【００９８】
本実施例においても、これまで述べたのと同様、画像形成条件として露光量や感光ドラムの帯電電位等の潜像条件を制御する場合に適用できる。また、転写体などの像担持体上で検知用画像の光学特性を検出してもよい。検知用画像の光学反射率よりトナー乗り量を算出して、そのトナーの乗り量の最適化を図る制御としてもよい。３種類あるいはそれ以上の種類のパターンを用いることもでき、さらに効果が増大することはいうまでもない。
【００９９】
以上説明したように、本実施例によれば、複数のパターンの検知用画像を用いて画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類目以降のパターンについては、１種類目のパターンについて求められた最適条件近傍で画像形成条件を変化させ、さらに検知用画像を１種類目のパターンより少なくすることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することができ、またこれと両立させて、制御に要する時間および消費するトナー量を少なくすることが可能となった。
【０１００】
実施例４
本実施例は、複数のパターの検知用画像を用いて画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類目以降のパターンについては１種類目に求められた最適条件近傍で画像形成条件を変化させ、さらに変化させる条件の幅を１種類目のパターンより小さくすることにより、制御精度の向上を図るものである。
【０１０１】
本実施例において、帯電電位、露光光量、検知用画像として印字するパターン、パッチの光学濃度目標値、現像器の現像特性などは、実施例１と同様である。
【０１０２】
本実施例における画像形成条件の制御を、図７に示すフローに従って説明する。
【０１０３】
装置本体のＣＰＵに画像形成条件制御の要求が入ると、画像形成条件制御のシーケンスがスタートする（ＳＴＥＰ１）。画像形成条件制御は、装置本体のＯＮ時、各カートリッジ交換時、あるいは所定印字枚数ごと等で行う。
【０１０４】
つぎに第１種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹハーフトーンパッチ（イエロー色のハーフトーンパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ２）。使用環境、現像器や感光ドラムの印字枚数による特性変動、感光ドラムの製造時における感度のばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等の全ての変動要因を考慮し、現像バイアスを、これに対応可能な電圧である−１５０Ｖから−４５０Ｖまで５０Ｖづつのステップで変化させ、計７個のパッチを形成する。
【０１０５】
ＳＴＥＰ２で印字したＹハーフトーンパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチ濃度を算出する（ＳＴＥＰ３）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．０を満足する現像バイアスＹ１（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ４）。前述したように、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することにより算出されたこの現像バイアスＹ１は、イエローの中間濃度や濃度階調性を安定させるための最適バイアス値となる。
【０１０６】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、ハーフトーン最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ２〜４を行い、各色の中間濃度最適現像バイアスＭ１、Ｃ１、Ｋ１を算出する（ＳＴＥＰ５、６）。全ての色についてハーフトーン最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ７以降の処理を行う。
【０１０７】
つぎに、第２種類目のパッチ（ベタパッチ）印字用の現像バイアスを算出する（ＳＴＥＰ７）。
【０１０８】
つぎに、第２種類目のパッチ（ベタ）印字用の現像バイアスを算出する（ＳＴＥＰ７）。実施例３で説明したように、第２種類目のパッチ（ベタ）の最適現像バイアスは既に算出されている第１種類目のパッチ（ハーフトーン）に対する最適現像バイアスの近傍の値であることが推定される。従って、第２種類目のベタパッチについては、第１種類目のハーフトーンパッチに対する最適現像バイアスの近傍で全体の変化幅を少なくしてパッチを印字し、最適現像バイアスを算出すればよい。
【０１０９】
一方、現像バイアスに対する画像濃度の変化は直線の関係にはないので、検知用画像間の現像バイアスの現像バイアスの変化量を小さくするほど制御の精度を向上させることが可能になる。以上の理由から、第２種類目のパッチを形成する現像バイアスは、ＳＴＥＰ３で算出された第１種類目のパッチに対する最適現像バイアスを中心に１７Ｖステップで±３ステップ（±５１Ｖ）の７ステップとし、第２種類目のパッチに対する制御精度を向上させる。また実施例２と同様に、印字パターン間での最適現像バイアスの差は最大５０Ｖである。印字用現像バイアスは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色について各々算出する。
【０１１０】
つぎに、第２種類目のパッチとして、感光ドラム上に１色目のＹベタパッチ（イエロー色のベタパッチ）を形成する（ＳＴＥＰ８）。この際、現像バイアスはＳＴＥＰ７で算出した値を用い、７個のパッチを形成する。
【０１１１】
ＳＴＥＰ８で印字したＹベタパッチの光学特性を光学センサー９により検知し、検知結果より各々のパッチの濃度を算出する（ＳＴＥＰ９）。そして算出されたパッチの濃度より、目標濃度１．５を満足する現像バイアスＹ２（イエローの最適現像バイアス）を算出する（ＳＴＥＰ１０）。ここで算出された現像バイアスＹ２は、高濃度を安定させるための高濃度最適バイアスとなる。
【０１１２】
全ての色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）について、高濃度最適バイアスの算出が終了したかどうかを判断し、終了していない場合は次色を選択し、２、３、４色目のマゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）についてもＳＴＥＰ７〜１０を行い、各色の高濃度最適現像バイアスＭ２、Ｃ２、Ｋ２を算出する（ＳＴＥＰ１１、１２）。全ての色について高濃度最適バイアスの算出が終了している場合は、ＳＴＥＰ１３以降の処理を行う。
【０１１３】
ＳＴＥＰ１３では、ＳＴＥＰ４で算出された中間濃度最適バイアスＹ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１と、ＳＴＥＰ１０で算出された高濃度最適バイアスＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２の平均値を計算し（前述の式（１））、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域においての最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３を算出する。
【０１１４】
ここで計算された最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が実際の画像印字時に使用される現像バイアスとなる。
【０１１５】
以上の行程により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の最適現像バイアスＹ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３が決定され、画像形成条件制御が終了する。
【０１１６】
以上の実施例４では、第１種類目のパッチにハーフトーンパッチ、第２種類目のパターンにベタパッチを用いたが、実施例３で述べたように、カラー画像形成装置においては、ハーフトーンパターンの濃度を一定に制御することが、画像濃度を安定させるために非常に有効な手段であり、高濃度パターンを用いた制御は、転写不良、定着不良などを防止するための補助的手段であるので、より広範囲に現像バイアスを変化させて多くの印字パターンを形成し、最適条件を算出する第１種類目のパッチにハーフトーンパターンを用いることが、より効果的な画像制御を実現できる。
【０１１７】
さらに、第２種類目の印字パターンに、実施例２で用いたような、画像面積当たりのトナー量が多くなるようなパターンを用いることも、有効な手段であることはいうまでもない。
【０１１８】
また、画像形成条件として露光量や感光ドラムの帯電電位等の潜像条件を制御する場合にも適用できる。また、転写体などの像担持体上で検知用画像の光学特性を検出してもよい。検知用画像の光学反射率よりトナー乗り量を算出して、そのトナーの乗り量の最適化を図る制御としてもよい。３種類あるいはそれ以上の種類のパターンを用いることもでき、さらに効果が増大することはいうまでもない。
【０１１９】
また本実施例とともに実施例３を組み合わせることができ、効果的な組み合わせにより、制御精度の向上と制御時間の短縮および制御に消費するトナー量の軽減とを両立できる。
【０１２０】
以上説明したように、本実施例によれば、複数のパターンの検知用画像を用いて画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、２種類目以降のパターンについては、１種類目のパターンについて求められた最適条件近傍で画像形成条件を変化させ、さらに変化させる条件の幅を１種類目のパターンより少なくすることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することと、制御に要する時間および消費するトナー量を少なくすることの両立が可能となった。
【０１２１】
以上、実施例１〜４では、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域においての最適現像バイアスに、中間調濃度最適バイアスと、高濃度最適バイアスの平均値を算出し、その値を用いる方法について説明したが、他の算出方法でも構わず、装置に合った最適な算出方法を用いることがよい。たとえば中間濃度最適バイアスと高濃度最適バイアスのどちらか一方に重みを付けて算出してもよいし、あるいは適当な場合分けによりどちらか一方の最適バイアスを採用するような判断ルーチンを用いてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カラーの画像形成条件の最適条件を求めるにあたり、画像面積当たりのトナー量の異なる複数種類のパターンを用いることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することが可能になった。さらに、２種類目以降のパターンについては、１種類目のパターンについて求められた最適条件近傍で画像形成条件を変化させ、さらに変化させる条件の幅および検知用画像の数を１種類目のパターンより少なくすることにより、中間濃度領域と高濃度領域との双方の領域においてバランスの取れた画像形成条件を選択することと、制御に要する時間および消費するトナー量を少なくすることと、制御精度の向上との両立が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の実施例１における画像形成条件の制御法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例２に使用するラインパターンの検知用画像を示す図である。
【図３】ラインパターンのライン幅とトナー乗り量の関係を示す図である。
【図４】ラインパターンのライン幅と非画像部幅を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における制御法を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施例３における制御法を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施例４における制御法を示すフローチャート図である。
【図８】従来のカラー画像形成装置を示す概略図である。
【図９】図１の装置で用いられている中間濃度制御用のハーフトーンパターン検知用画像を示す図である。
【図１０】図９の装置に設置された現像器の現像特性を示す図である。
【符号の説明】
１          感光ドラム
４ａ〜４ｄ  現像器
９          光学センサー
１６        ＣＰＵ
１８        高電圧電源
【図１】
0004086362.tif 000002
【図２】
0004086362.tif 000003
【図３】
0004086362.tif 000004
【図４】
0004086362.tif 000005
【図５】
0004086362.tif 000006
【図６】
0004086362.tif 000007
【図７】
0004086362.tif 000008
【図８】
0004086362.tif 000009
【図９】
0004086362.tif 000010
【図１０】
0004086362.tif 000011