JP2005181904A - 画像形成装置及び当該装置における画像形成制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 なるべくキャリブレーションに要する時間を短縮することが求められている。
【解決手段】 ＹＭＣＫのステーションをＭＹＫＣの順序で使用してＤmaxパッチ画像をベルト上に形成し、その形成されたテスト画像の濃度を濃度センサで計測し、そのＤmaxパッチの濃度を計測した結果に基づいて、対応するＹＭＣＫのステーションにおける現像バイアスを設定し、その現像バイアスでＭＫＹＣの順序でＤhalfパッチをベルト上に形成し、そのＤhalfパッチの濃度を計測した結果に基づいて、ＹＭＣＫのそれぞれにおける第２画像形成条件を設定し、各ステーションを、その現像バイアス及び第２画像形成条件で制御して画像を形成する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えばプリンタ、複写機等の画像形成装置に関し、特に複数の画像形成部が配列される画像形成装置及び当該装置における画像形成制御方法に関する。

近年、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及しており、特にカラー化の進展に伴い、カラープリンタにおける印刷画質の安定性向上や、カラープリンタ相互間のカラー画質の均一化等への要求が高まっている。特に印刷画像における色の再現性に関しては、その設置環境の変化や経時変化、或はカラープリンタの機差によらない高度な画像再現の安定性が求められている。しかし、レーザビームプリンタのような電子写真方式の画像形成装置は、装置の置かれた環境条件の変化や、感光体や現像剤の経時劣化により画像の再現性が変動するため、初期設定のままでは、そのような高い要求値を長期間に亘って満足させることができない。そこで，このようなカラープリンタでは、画像濃度を最適に保つフィードバック制御を行うのが一般的である。

このフィードバック制御は以下のように行われる。まず濃度パッチを、例えば感光体、中間転写体、転写搬送ベルト等の循環移動体上に形成し、その形成された濃度パッチの濃度を計測する。そして周辺環境、経時劣化、固体バラツキを加味し、濃度パッチの濃度が目標濃度に近づくようにパッチ濃度の制御因子を制御するものである。また濃度パッチを記録紙などの記録媒体上に形成し、その記録媒体上のパッチ濃度を計測して同様な制御を行う手法も提案されている。

例えば、特許文献１には、濃度パッチの濃度を測定して、レーザ光の露光条件や現像バイアス条件を制御し、所望の画像濃度を得る方法が開示されている。この場合の濃度パッチとしては、現像工程後における未定着な現像剤像の濃度パッチ、或は定着工程後における画像濃度パッチが用いられる。ここで画像濃度パッチを用いるのは、最終的にユーザが手にする画像と同じ状態の画像をモニタするため、転写工程や定着工程における濃度変動を含んだ画像品質を評価できるためである。このような濃度パッチを用いたフィードバック制御には、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４に開示されるように、最大濃度、ライン幅、かぶり等の画像特性に影響を与える制御因子を決定する濃度制御（以下、Ｄmax制御）と、中間調再現の線型性（γ特性）を補正するための中間調制御（以下、Ｄhalf制御）とが知られている。中間調の再現性を制御するＤhalf制御は、Ｄmax制御の結果を利用するため、Ｄmax制御の後に行われるのが一般的である。このように、最大濃度を所定の値に制御した上でγ補正を行うことにより、濃度の線形性と一定性が保たれる仕組みである。
特開平１−１６９４６７号公報 特開平７−２０９９３４号公報 特開平１０−３９５５５号公報 特開平１１−１１９４８１号公報 特開２００２−１３９８７７号公報

上述したキャリブレーションを行っている間は通常の印刷動作ができず、ユーザに待ち時間を強いることとなる。このため、なるべくキャリブレーションに要する時間を短縮することが求められている。また、紙などの記録媒体上にテストパターンを印刷するキャリブレーション時においては、ユーザの資源である記録媒体（記録紙）の使用量は必要最低限に留めることが求められる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、画像形成部での画像形成条件を求めるためのキャリブレーション処理に要する時間を短縮して、ユーザへの負荷を削減することを目的とする。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の画像形成装置は以下のような構成を備えることを特徴とする。即ち、
複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部の配列順に従って前記複数の画像形成部を順次移動する移動媒体と、
前記複数の画像形成部を第１の順序で使用して第１テスト画像を前記移動媒体上に形成する第１テスト画像形成手段と、
前記第１テスト画像形成手段により前記移動媒体上に形成されたテスト画像の濃度を計測する濃度計測手段と、
前記濃度計測手段により前記第１テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、対応する画像形成部における第１画像形成条件を設定し、当該第１画像形成条件に基づいて前記対応する画像形成部を第２の順序で使用して第２テスト画像を前記移動媒体上に形成する第２テスト画像形成手段と、
前記濃度計測手段により前記第２テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、前記複数の画像形成部のそれぞれにおける第２画像形成条件を設定し、前記第１及び第２画像形成条件に従って前記複数の画像形成部における画像形成処理を制御する制御手段とを有し、
前記第１の順序と第２の順序をそれぞれ特定の順序とすることにより、前記第１テスト画像と第２テスト画像を特定の長さ以内に形成することを特徴とする。

また本発明の画像形成装置における画像形成制御方法は以下のような工程を備えることを特徴とする。即ち、
複数の画像形成部を有し、前記複数の画像形成部の配列順に従って前記複数の画像形成部を順次移動する移動媒体に画像を形成する画像形成装置における画像形成制御方法であって、
前記複数の画像形成部を第１の順序で使用して第１テスト画像を前記移動媒体上に形成する第１テスト画像形成工程と、
前記第１テスト画像形成工程で前記移動媒体上に形成されたテスト画像の濃度を計測する濃度計測工程と、
前記濃度計測工程で前記第１テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、対応する画像形成部における第１画像形成条件を設定する工程と、
前記第１画像形成条件に基づいて前記対応する画像形成部を第２の順序で使用して第２テスト画像を前記移動媒体上に形成する第２テスト画像形成工程と、
前記第２テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、前記複数の画像形成部のそれぞれにおける第２画像形成条件を設定する工程と、
前記第１及び第２画像形成条件に従って前記複数の画像形成部における画像形成処理を制御する制御工程とを有し、
前記第１の順序と第２の順序を互いに異なる順序とすることにより、前記第１テスト画像と第２テスト画像を特定の長さ以内に形成することを特徴とする。

本発明によれば、キャリブレーションに必要な時間を短縮して、最適な画像形成条件で画像を形成できるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置（カラーレーザビームプリンタ）の概略断面図である。

このカラー画像形成装置は、画像形成部に電子写真方式を採用しており、各色ごとに設けられた感光ドラム上にレーザ光を照射する光書込みによって潜像を形成し、この潜像をトナー像化（現像）して、その現像したトナー像を用紙に転写して定着させる。通常、カラー画像を用紙上で再現するためには、減法混色の三原色であるＹ（イエロー：黄色）トナー、Ｍ（マゼンタ：赤色染料）トナー及びＣ（シアン：緑味のある青色）トナーの各色トナーと、文字や画像黒色部分の印刷、画像形成に用いられるＫ（ブラック：黒）トナーの合計４色のトナーを順次重ねて、フルカラーを表現することが行われている。

図１に示すように、装置本体の下部には用紙カセット２３が着脱自在に装着されている。制御部１００（図３）がホストコンピュータより印刷命令を受けた後、所定のタイミングで給紙ローラ２１を回転駆動することによって用紙カセット２３内の用紙２９が一枚ずつ取り出される。こうして取り出された用紙（記録材）Ｐはレジストローラ対２２まで搬送され、その用紙先端がレジストローラ対２２にぶつかって挟まれたところで停止する。

こうして作像準備が整って作像が開始されると、用紙Ｐは所定のタイミングでレジストローラ対２２の回転によって画像形成部に給送される。レジストローラ対２２は、用紙Ｐの給送タイミングを調整するとともに、用紙Ｐの先端が搬送方向に対して略垂直になるように用紙先端位置を合わせる機能も持つ。尚、図１では、第１の画像形成ステージであるイエロー（Ｙ）の画像形成部のみ記号を付して説明しているが、用紙Ｐの搬送方向下流側には、イエローと同じ構成でマゼンタ（第２ステーション）、シアン（第３ステーション）、ブラック（第４ステーション）の４つの画像形成ステーションが、この順序で図示のように並んで配置されている。

ここで各色のトナー像の形成方法は特に限定されないが、例えば、２成分現像又は非磁性１成分現像等、公知の現像方法によりトナー像の現像が行われる。以下、非磁性１成分接触現像方法を用いた画像形成装置の例について説明する。

不図示の高圧電源から給電を受ける帯電ローラ２Ｙによって感光ドラム１Ｙの表面が帯電され、露光ユニット３からのレーザ光１４Ｙを受けると、感光ドラム１Ｙの表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に現像ローラ５Ｙが当接し、その静電潜像に対応する場所にトナー付着させることにより現像しトナー像を得る。この現像ローラ５Ｙには、現像ローラ５Ｙの表面にトナーを供給し、又はローラ表面からトナーを剥ぎ取るための供給／剥ぎ取りローラ６Ｙが周速差を持って当接しており、これは同時に現像ローラ５Ｙ上のトナーを帯電させる役割も担っている。この現像ローラ５Ｙ上のトナーは、トナー層厚規制ブレード１３Ｙによって、そのトナーの層厚が規制されるとともに、摺擦によって摩擦帯電され現像に適したトナーが感光ドラム１Ｙへ供給される。こうして感光ドラム１Ｙ上に形成されたトナー像は、転写ローラ１９Ｙによって用紙Ｐに転写される。ここで感光ドラム１Ｙと転写ローラ１９Ｙとの間に静電吸着搬送ベルト２０（以下、ＥＴＢ）が介在している。このＥＴＢ２０は駆動ローラ３０の回転により移動されるとともに、用紙Ｐを吸着してＹ、Ｍ，Ｃ，Ｋの順に各色ステージへ搬送する。テンションローラ２４はＥＴＢ２０が弛まないよう、ＥＴＢ２０を張る方向に圧力がかけられており、ＥＴＢ２０の移動に伴って従動回転する。このＥＴＢ２０による用紙Ｐの搬送によって、用紙Ｐへの転写位置精度を高めて各色間の像ずれを小さくしている。この転写において、転写されずに感光体ドラム１Ｙ上に残った転写残トナーを回収、清掃するためにクリーニング部１０Ｙが感光ドラム１Ｙに当接されており、このクリーニング部１０Ｙにより回収されたトナーは、廃トナー容器１１Ｙに収納される。

こうしてイエロー画像が転写された用紙Ｐは、感光ドラム１Ｙより分離され、続いて次の画像ステージに搬送され、イエローと同じ像形成方法で像形成されたマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像がイエローのトナー像の上に順次転写される。こうしてカラー画像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ２６と、それに対向する加熱装置２５とで構成される定着ニップ部に搬送される。用紙Ｐ上のトナー像は、この定着ニップ部で加熱加圧を受けてトナーが溶融し、用紙Ｐと密着して永久像となる。こうしてカラー画像が印刷された用紙Ｐは、排紙ローラ２７によって画像形成装置外へ搬送され、最終的な印刷像２８としてユーザが取れるように排紙トレイ上に積載される。

ところで電子写真方式の画像形成装置の課題として、画像形成装置を使用する温湿度条件や各色の画像形成ステーションの使用度合いにより、用紙Ｐ上に形成される画像濃度が変動する。この画像濃度の変動を補正するために画像濃度の制御を行う。

まず、形成される画像濃度を検知するために、ＥＴＢ２０上に各色の濃度パッチ画像を形成し、これを濃度センサ３１で読み取る。ここでの濃度検知方式は特には限定されないが、例えば光学式の濃度センサを好適に用いることができる。

図２は、本実施の形態に係る濃度検知センサ３１の一例を説明する図である。

ハウジング４１には、ＬＥＤなどの発光素子３９と、フォトダイオードなどの受光素子４０が取り付けられている。このハウジング４１には発光された光線を規制、誘導するトンネル状の光路が設けられ、また受光素子４０に入る光線を規制、誘導するトンネル状の光路が設けられることが一般的である。ここでは、それぞれの測定対象物までの距離Ｌs1，Ｌs2によって、測定対象物Ｂの面上での発光側の照射領域、受光側の有感領域が所望の特性となるように調整されている。またハウジング４１は発光素子３９からの光が、直接、受光素子４０に入らないように覆う役割を担い、発光素子３９の中心発光波長に対して透過率が極めて低い材料を用いている。この発光素子３９による照射光は、測定対象物Ｂに対して角度θで入射し、測定対象物Ｂによって反射される。受光素子４０は角度ψで測定対象物Ｂに対向し、測定対象物Ｂからの正反射光、拡散反射光の双方を検知する。通常θとψは等しく、この実施の形態では３０°とした。

次に、この光学センサ３１での濃度パッチを検知原理について説明する。

発光素子３９から出射された光線は下地となるＥＴＢ２０の材質固有の屈折率と表面状態に応じて決まる反射率で反射され、その反射光は受光素子４０で検知される。ここに濃度パッチが形成されると、トナーがある部分では、ＥＴＢ２０の下地が隠されて反射光量が減少する。従って、濃度パッチのトナー量の増加と共に反射光量が減少する。そこで、この減少量を基に濃度パッチの濃度を求める。実際には、測定対象面であるＥＴＢ２０の使用度合いによって、そのＥＴＢ２０の下地の表面状態が変動して反射光量も変動する。このため、濃度パッチの反射光量を、ＥＴＢ２０の下地の反射光量で規格化した後、濃度情報に変換するのが一般的である。

拡散反射が大きい色トナーのパッチを計測する場合、トナー量の増加に伴いＥＴＢ２０での反射光の減少よりも拡散反射による反射光の増加が大きくなり、トナー量の増加とセンサ３１の出力とが単調減少とならないことがある。このような場合は、拡散反射光を計測する受光素子が追加された濃度センサや、更に偏光板を内蔵し、Ｐ波とＳ波をそれぞれ計測する濃度センサも提案されており、これらセンサは本実施の形態にも好適に用いることができる。このタイプのセンサは、特に曲面で計測する場合や、ＥＴＢ２０の反射率が低い場合に有効である。また上記述べた濃度センサ３１の時間分解能は、１００ｍｓ〜１００μｓ程度、空間分解能は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものを好適に用いることができる。

この濃度センサ３１による光量信号はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵ１１０（図３）で処理され、濃度に対応した値が算出される。この結果を基に、高圧条件やレーザパワーといったプロセス形成条件にフィードバックすることによって、各色の最大濃度、ハーフトーン階調特性を最適化するのが次に説明する画像制御である。この画像制御には、最大濃度を一定に保つ制御（Ｄmax制御）と、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つ制御（Ｄhalf制御）の２種類の制御がある。またＤmax制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。具体的には、Ｄmax制御は、帯電ＤＣバイアス、現像ＤＣバイアス等、画像濃度に影響の大きい画像形成条件を変えて形成した複数の濃度パッチを光学センサで検知し、その結果から所望の最大濃度が得られる画像形成条件を計算し（以下、Ｄmax演算）画像形成条件を変更する。本実施の形態では、パッチの形成時に現像バイアスを変化させ、Ｄmax演算の結果は現像バイアスの変更に反映させる。

ここで、濃度パッチは印刷率５０％近辺の中間調で形成するのが好ましい場合が多い。その理由は、いわゆる、べた画像を検知した場合、トナー量の変化に対するセンサ出力の変化の幅が小さくなってしまい、十分な検知精度が得られないためである。

一方、Ｄhalf制御は、電子写真特有の非線形的な入出力特性（γ特性）によって、入力画像信号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できないことを防止するため、γ特性を打ち消して入出力特性をリニアに保つような画像処理を行うものである。具体的には、異なる画像信号に基づいて形成された複数の濃度パッチを光学センサで検知して、画像信号と濃度の関係を求める。その関係に基づいて、所望の濃度が出るように、ホストコンピュータからの入力画像信号を制御部１００（図３）により変換する。このＤhalf制御は、Ｄmax制御により画像形成条件を決定した後で行うのが一般的である。

図３は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。

図において、１００は制御部で、この画像形成装置全体の動作、及び後述する各種制御を実行している。プリンタエンジン２００は前述の図１に示すような構成を備え、電子写真方式で画像を形成する。制御部１００は、マイクロコンピュータなどのＣＰＵ１１０，ＣＰＵ１１０により実行されるプログラムやデータなどを記憶しているＲＯＭ１１１、ＣＰＵ１１０による制御処理時に使用され、各種データを一時的に保存するＲＡＭ１１２などを備えている。

図４は、前述のＤmax制御に用いるパッチ群の一例を示す図である。

この図では、１色当たり、ＥＴＢ２０上に形成されたトナー像を模式的に表しており、図の矢印方向にＥＴＢ２０が移動している。４２は印刷率１００％のベタパッチであり、センサ３１の校正やパッチの先頭を検出する目的で設けられている。３２は多数の点からなるトナーパッチであり、例えば４×４ドットの中で正方に４ドットを塗りつぶしたパターンの繰り返し画像である。パッチ３４，３６もパッチ３２と同じ画像データ（濃度値）によって形成されるが、徐々にトナー現像量が増えるように現像バイアスを変更して形成されている。現像バイアスの変更は、空白領域３３と３５を現像している間に行われる。空白領域３７は、転写バイアスの切り替え等、下流の画像形成ステーションでの像形成のための準備時間として必要に応じて設けても良い。Ｌmxは、１色当たりのＤmaxパッチ群の全長を示し、本実施の形態では５０ｍｍである。このパッチ群が各画像形成ステーションごとに形成され、ＥＴＢ２０上に一直線状に並べられる。

これらの現像バイアスが異なる複数のＤmaxパッチの画像濃度を濃度センサ３１で計測し、ＣＰＵ１１０によって各計測値を線形補間して目標濃度となる現像バイアスを各画像ステーションごとに算出する。各ステーションの現像バイアスを、求められた最適現像バイアスに設定して、後続のＤhalfパッチが形成される。

図５は、本実施の形態のＤhalf制御に用いられるＤhalfパッチ群の一例を示す図である。

図において、各パッチ３８のＥＴＢ２０の移動方向の長さは約８．５ｍｍである。ここでは、それぞれ画像データの濃度が異なる８つのパッチがＥＴＢ２０の移動方向に沿って並べて形成され、その全長Ｌhfは７０ｍｍとなっている。このＤhalfパッチ群の形成時は、トナー現像条件が、前述のＤmax制御によって求められた条件に固定され、画像データのみが異なっている。本実施の形態では、ＥＴＢ２０の移動方向の前方から徐々に、各パッチ単位でトナー濃度が濃くなるようにパッチが形成されている。このパッチ群が、Ｄmaxパッチ群の場合と同様に、各画像形成ステーションごとに形成され、ＥＴＢ２０上に一直線状に並べられる。これらの各パッチのトナー濃度を濃度センサ３１で計測して、画像データ対濃度データ（計測値）の関係式であるγ特性を求め、所望のγ特性になるように制御部１００によって画像データの補正方法を決定する。

ところで図４及び図５に示すＤmax，Ｄhalfパッチ群において、パッチ１つ当たりの長さが１ｍｍ以下と短すぎるとエッジ効果の影響が大きくなり、本来の濃度と異なってくる。一方、濃度センサ３１による検知時間、空間分解能を遥かに超えて５０ｍｍ以上と長すぎると、現像剤（トナー）を無駄に浪費するため好ましくない。これらパッチの個数は、演算を行うためには少なくとも２つ以上必要であり、多すぎても計測精度の劇的な向上は見込めないため１００個以下であることが好ましく、３〜１０個程度であればより好ましい。またパッチ群の全長Ｌmx，Ｌhfが長すぎるとトナーの消費量が増えるため好ましくなく、数ｍｍから３００ｍｍ程度であれば好適に用いることができる。

上述のＤmax制御、Ｄhalf制御はともに、個々の画像形成ステーションに固有の画像形成条件を決定するためになされる。よって、異なるトナー色の重ね合わせではなく、単色で形成されることが好ましく、ＥＴＢ２０上で互いに重ならない位置に形成されることが好ましい。またＥＴＢ２０上に形成された濃度パッチは、ＥＴＢ２０を周回し、クリーニングプロセスによって画像形成ステーション内に設けられたクリーナに回収される。クリーニングプロセス時には、転写ローラにトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加し、転写部で周回パッチを感光ドラムに引き付け、転写残トナーと同様にクリーニングブレードで掻き取られ廃トナー容器に回収される。このような構成によって、ＥＴＢ２０に当接するクリーナを別途設ける必要が無くなり、装置の小型化が達成でき、メンテナンスが容易となる。但し、周回パッチを回収している画像形成ステーションでは、通常の転写時とは反対極性の転写バイアスを印加しており、新たなパッチを形成しても転写することができない。このため、この画像ステーションでは、クリーニングと転写は排他的に行われる。

ところでＤmax制御、Ｄhalf制御ともに精度の良い濃度検知を行うためには下地であるＥＴＢ２０に不要なトナーや紙粉等のゴミが付着しないようにすることが好ましい。このためＤmax制御、Ｄhalf制御を行う前にＥＴＢ２０をクリーニングしておくことが望ましい。またベルト２０の傷等のノイズ要因を極力排除するため、パッチを形成する直前のＥＴＢ２０の表面濃度を予め濃度センサ３１で計測し、この測定した値により、実際のパッチ測定の結果を補正することがより好ましい。例えば、特開２００３−３５９７８号公報に記載されているように、従来はＤmax制御とＤhalf制御とは独立に起動でき、各制御においてパッチ群の形成、パッチ群の計測、パッチ群の演算、制御へのフィードバックの４段階が順次行われ、特定の場合はＤmax制御、Ｄhalf制御が続けて起動されるようになっていた。

ところが本実施の形態に係る画像形成装置のように、形成したパッチがパッチ担持体を周回でき、新たに形成したパッチの転写と周回するパッチの清掃が同時にできない循環移動ベルト（ＥＴＢ）２０を持つ場合、そのＥＴＢ２０上に形成したパッチを次の制御が始まる前に清掃しておく必要がある。このため、独立に実行可能なＤmax制御とＤhalf制御を続けて実行すると総キャリブレーション時間が極端に長くなる場合がある。

例えば、Ｄmaxパッチの形成前にＥＴＢ２０を一周させてクリーニングし、更にＥＴＢ２０を一周させてＥＴＢ２０の下地計測を行ない、次の一周でＤmaxパッチ群の形成と濃度計測を行う。そして、これら全てのＤmaxパッチを読み終わった後にＤmax演算を行い、次の一周でＤmaxパッチ群のクリーニングを行うと、ＥＴＢ２０を４周させてＤmax制御が終了する。そして次に、このＤmax制御で算出された画像形成条件に設定して、Ｄhalf制御を開始する。この場合もＤmax制御と同様に、ＥＴＢ２０のクリーニングを一周行い、次の一周で下地計測を行い、次の一周でＤhalfパッチ群の形成と濃度計測を実施し、次の一周でＤhalfパッチ群のクリーニングと両方の制御を続けて行う。このようにすると、ＥＴＢ２０を合計８周しなければならない。Ｄhalf制御の最初のクリーニングを省略してＤhalf時の下地計測をＤmax時の下地計測で代用しても、合計ＥＴＢ２０を６周分するための回転時間がキャリブレーションに必要となる。

そこで本実施の形態のように、ＥＴＢ２０上にパッチを形成し、そのパッチを周回可能な画像形成装置において、上述したＤmaxパッチ群とＤhalfパッチ群をＥＴＢ２０の一周以内に形成することによって、キャリブレーションに必要な時間を短縮している。具体的には、最初の一周でＥＴＢ２０のクリーニングを行い、次の一周でＥＴＢ２０の下地計測を行う。そして次の一周で、Ｄmaxパッチの形成と並行してＤmax演算を行ない、逐次Ｄhalfパッチを形成する。そして最後の一周でクリーニングを行う。これによれば、ＥＴＢ２０を４周させるだけでキャリブレーションを終了することができる。Ｄmaxパッチ群とＤhalfパッチ群を続けて形成するに際しては、全ての色のＤmaxパッチ群の濃度計測後にそれぞれのＤmax制御の演算を行うのではなく、ある画像ステーションのＤmaxパッチ群が濃度センサ位置を通過して計測が終わったら全ての画像ステーションの計測が終わる前であっても、その画像ステーションのＤmax演算を行い、他の画像ステーションにより形成されたパッチ群と重ならないように同画像ステーションのＤhalfパッチ群の形成を開始することが好ましい。

次にＤmaxパッチ群とＤhalfパッチ群との間に必要な距離について説明する。

図６は、本実施の形態に係る画像形成装置においてパッチの形成及び濃度測定に関連するタイミングを説明するための模式図である。尚、ここで前述の図面と共通する部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。

前述したように、パッチは各画像形成ステーションにおいてＥＴＢ２０上に形成され、ＥＴＢ２０の矢印方向への循環回動によって濃度センサ３１に対向する位置まで移動され、濃度センサ３１でパッチの濃度が計測される。Ｌtrは現像部（感光ドラム１Ｙと現像ローラ５Ｙの対向部）から転写部（感光ドラム１Ｙと転写ローラ１９Ｙの対向部）までの感光ドラム周上の距離であり、この実施の形態では３５ｍｍである。ＬstはＹステーション転写部からＭステーション転写部までのＥＴＢ２０の周面上での距離で、Ｙ−Ｍ間、Ｍ−Ｃ間、Ｃ−Ｋ間は全て等しく６０ｍｍである。Ｌsensは最終ステーション（Ｋ）の転写部から濃度センサ３１による検知部までのＥＴＢ２０の周面上の距離で、本実施の形態では６５ｍｍである。またＥＴＢ２０の周長は６００ｍｍである。

図示のように配列された画像形成ステーションの内、最も上流側に位置している第１ステーション（Ｙステーション）で形成されたパッチは、濃度センサ３１に対向する位置までの距離が最も遠く、パッチ形成とパッチ計測までのタイムラグが大きい。このように、Ｄmaxパッチ群を形成してから同パッチ群を計測し終わり、Ｄhalfパッチ群の形成を開始できる時間はそれぞれの画像形成ステーションによって異なる。

具体的には、Ｄmaxパッチ群の後端からＤhalfパッチ群の先端までに最低必要な空走距離（上記のタイムラグに相当）は以下のようになる。

第１ステーション（Ｙ）： Ｌtr＋Ｌsens＋３Ｌst＝２８０ｍｍ
第２ステーション（Ｍ）： Ｌtr＋Ｌsens＋２Ｌst＝２２０ｍｍ
第３ステーション（Ｃ）： Ｌtr＋Ｌsens＋Ｌst＝１６０ｍｍ
第４ステーション（Ｋ）： Ｌtr＋Ｌsens＝１００ｍｍ
本実施の形態では、前述のように１色当たりのＤmaxパッチ群の全長Ｌmxは５０ｍｍ，Ｄhalfパッチ群の全長Ｌhfは７０ｍｍで、いずれも空走距離よりも短いためＤmaxパッチ群とＤhalfパッチ群の色順を変更し、各々のタイムラグの間に他のステーションのＤmaxパッチの形成、Ｄhalfパッチの形成を後述のように行う。これにより、ＥＴＢ２０上に密にパッチ群を並べることが可能となり、より短いＥＴＢ２０の周長でもＤmax制御、Ｄhalf制御をベルト２０の一周以内で終わらせることが可能となる。

以下、具体的な例を挙げて本発明の実施の形態を説明する。また断りがない限り上記に述べた画像形成装置を用いている。

［実施の形態１］
図７は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置におけるパッチの形成及び濃度計測処理を説明するシーケンス図である。尚、ここではベルトクリーニング、下地検知等の処理を省略し、主に本実施の形態の特徴部分であるＤmaxパッチ群の形成、Ｄhalfパッチ群の形成のタイミング及びその順序について記載している。また説明を簡略化するために、現像バイアスの変更に必要な時間を「０」、Ｄmax演算に必要なＣＰＵ１１０による処理時間を「０」、画像形成の開始から現像部に静電潜像が到達するまでの時間を「０」と仮想的に設定する。実際にはこれらの値は「０」にはならず、タイミング図においてタイミングのずれが生じるが、後述する比較例との相対比較においては本発明の効果をなんら損なうものではないため、説明を簡略化するためにこのように設定している。また本実施の形態では、感光ドラムの周囲とＥＴＢとは同じ周速度で移動しており、その移動速度が一定であれば特に限定されず任意である。また図７のタイミング図の横軸は本来時間であるが、移動速度が一定であるため、時間軸はそのまま距離に換算することができる。ここでは簡単のためタイミング図中の時間差の具体的な数値の説明は距離にて行う。

図において、上から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像信号のタイミングと濃度センサ（SENS）の検知タイミングを表している。通常の印刷時と同様に、各画像ステーションの書き出しタイミングを合わせるために先頭信号がｙ1，ｍ1，ｃ1，ｋ1のタイミングで発せられる。この先頭信号に合わせて各ステーションの画像形成（潜像形成）を開始することにより、ＥＴＢ２０上で同じ位置に画像を形成することができる。またこの先頭位置が濃度センサ３１による検知位置に到達する時刻をｓ1で示してある。ｙ1とｍ1の差分、ｍ1とｃ1の差分、ｃ1とｋ1の差分は、それぞれほぼステーション間隔Ｌst（＝６０ｍｍ）間だけＥＴＢ２０が移動するのに相当する時間であり、公知のレジストレーション補正技術によってレジストレーションが合うように微調整されている。ｙ1とｓ1の差分ｔ1が、Ｙステーションでパッチ画像形成を開始してから濃度センサ３１による検知位置にパッチが到達するまでのタイムラグを示しており前述の２８０ｍｍの空走距離に相当している。同様に、ｔ2（２２０ｍｍ），ｔ3（１６０ｍｍ），ｔ4（１００ｍｍ）のそれぞれが、Ｍ，Ｃ，Ｋステーションにおけるタイムラグを示している。

本実施の形態では、Ｄmaxパッチ群はＥＴＢ２０上でＭＫＹＣの順序で続けて形成される。濃度センサ３１の出力SENSは、このＥＴＢ２０上に形成されたパッチを順次読み込むため、ＭＫＹＣの順でパッチ群を計測した結果に相当している。図において、ｓ2〜ｓ3はマゼンタのＤmaxパッチの計測期間に、ｓ3〜ｓ4は黒のＤmaxパッチの計測期間に、ｓ4〜ｓ5はイエローのＤmaxパッチの計測期間に、そしてｓ5〜ｓ6はシアンのＤmaxパッチの計測期間にそれぞれ相当している。更に、ｓ7〜ｓ8は黒のＤhalfパッチの計測期間に、ｓ8〜ｓ9はマゼンタのＤmaxパッチの計測期間に、ｓ9〜ｓ10はシアンのＤmaxパッチの計測期間に、そしてｓ10〜ｓ11はイエローのＤmaxパッチの計測期間にそれぞれ相当している。

このように配列させるためにＹステーションの画像形成は、イエローのパッチの計測が開始されるｓ4からｔ1前の時刻ｙ2に開始されており、同様に、Ｍステーションは、マゼンタのパッチの計測が開始されるｓ2からｔ2前のｍ2，Ｃステーションはシアンのパッチの計測が開始されるｓ5からｔ3前のｃ2，Ｋステーションは黒のパッチの計測が開始されるｓ3からｔ4前のｋ2に、それぞれ画像形成を開始する。マゼンタのパッチ群は時刻ｓ3で読み終わるため、マゼンタの画像形成に関するＤmax演算は、ｓ3で開始することが可能である。Ｄmaxパッチ群を読み終わらないとＤmax制御ができず現像バイアスが決まらないため、マゼンタのＤhalfパッチ形成の開始時刻ｍ3は、この時刻ｓ3以降である必要がある。同様に、シアンの画像形成に関するＤmax演算はｓ6で開始でき、イエローの画像形成に関するＤmax演算はｓ5で開始することができる。

本願発明者が鋭意検討した結果、Ｄhalfパッチ群をＤmaxパッチ群の色順とは異なったＫＭＣＹの順でＥＴＢ２０上に形成すると、最も密にパッチ群を配置でき、お互いに重ならないことがわかった。具体的には、時刻ｓ2からの距離によって関連する数値（単位はｍｍ）を全て挙げると
ｓ3＝５０，ｓ4＝１００，ｓ5＝１５０，ｓ6＝２００，ｓ7＝２２０，ｓ8＝２９０，ｓ9＝３６０，ｓ10＝４３０，ｓ11＝５００
ｙ3＝１５０，ｍ3＝７０，ｃ3＝２００，ｋ3＝１２０
となる。

Ｄmaxパッチ群の長さについては、ｓ4−ｓ3＝ｓ5−ｓ4＝ｓ6−ｓ5＝Ｌmx＝５０
Ｄhalfパッチ群の長さについては、ｓ8−ｓ7＝ｓ9−ｓ8＝ｓ10−ｓ9＝ｓ11−ｓ10＝Ｌhf＝７０
イエローのパッチの空走距離については、ｓ10−ｙ3＝２８０、同様にＭ、Ｃ、Ｋのパッチの空走距離も前述と同じになっており、タイミングに矛盾はない。また、ｓ3＜ｍ3，ｓ4＜ｋ3，ｓ5＝ｙ3，ｓ6＝ｃ3となっており、全てのステーションについてＤmaxパッチ群を読み終わった後、又は読み終わった時と同時にＤhalfパッチ群の形成を開始している。

Ｄmaxパッチ群の形成をＭＹＫＣのステーション順としてＥＴＢ２０上に形成し、Ｄhalfパッチ群の形成をＫＭＣＹのステーション順として、同様にＥＴＢ２０上に形成し、かつその色順に最適な形成タイミングにすることで、全てのパッチ群の総長ｔ6を、ｓ11−ｓ2＝５００ｍｍとできる。この長さはＥＴＢ２０の一周に相当する６００ｍｍより１００ｍｍも短い長さである。

更には、より短いＥＴＢ２０の周長の場合でもパッチ形成を完結させることができ、装置の小型化が可能となる。またＤmax，Ｄhalf制御を連続して実行した場合でも、その間にクリーニングを行う必要がないためＥＴＢ２０を４回転させるだけで、この処理を終了させることができた。

このように本実施の形態では、Ｄmax，Ｄhalfパッチ群を所定の色順とすることでパッチ群の総長を短くすることができる。

また所定の色順を用い周回可能なＥＴＢ２０上にＤmaxパッチ群、Ｄhalfパッチ群を形成することによって、Ｄmax制御、Ｄhalf制御を連続実行したときにキャリブレーションに必要な時間を短縮することができる。

尚、上述したように、ＭとＫステーションは、Ｄmaxパッチ群を計測してからＤhalfパッチ群の形成まで若干余裕時間があるため、他のパッチ群と重ならない範囲で形成タイミングを更に早めても良い。但し、Ｄhalf制御での最終色のＹステーションによるパッチの形成は早めることができないため、上記のパッチ群の総長を縮めることにはならない。

図１０及び図１１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるＤmax，Ｄhalf制御処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１１１に記憶されており、ＣＰＵ１１０の制御の下で実行される。尚、このフローチャートは前述の図７のタイミング図に基づくものである。

Ｄmax，Ｄhalf制御処理の開始が指示されると、ＥＴＢ２０のクリーニング及びその下地を計測した後、この処理フローチャートに進む。最初に、各画像ステーションの書き出しタイミングを合わせるために先頭信号が発せられる。この先頭信号に合わせて各ステーションの画像形成（潜像形成）を開始する。ここではまずステップＳ１で、マゼンタのＤmaxパッチを形成する。次にステップＳ２で、イエローのＤmaxパッチを形成し、ステップＳ３で、黒のＤmaxパッチを、そしてステップＳ４では、シアンのＤmaxパッチを形成する。尚、これら各色のＤmaxパッチを形成するパターンデータ（図４参照）は、ＲＯＭ１１１に記憶されている。これら各色のパッチ群は、必ずしも図７に示すタイミングで形成される必要はないが、そのパッチの色順は原則として図７に従う。

こうして４色分のＤmaxパッチがＥＴＢ２０上に形成されると、次にステップＳ５に進み、最先に形成されたマゼンタのＤmaxパッチが濃度センサ３１による計測位置まで到達するタイミングかをみる。そうであればステップＳ６に進み、そのマゼンタのＤmaxパッチの濃度を計測し、そのマゼンタの画像形成に関するＤmax演算を実行する。これにより、Ｍのステーションでの現像バイアスが決定される。

次にステップＳ７に進み、濃度センサ３１に最も近いＫのステーションで形成された黒のＤmaxパッチを濃度センサ３１により計測可能になったかをみる。この時点では、マゼンタの現像バイアスが決定されているため、黒のＤmaxパッチの濃度を計測する前に、ステップＳ９で、マゼンタのステーションによりマゼンタのＤhalfパッチを形成させることが可能である。こうして黒のＤmaxパッチが濃度センサ３１による計測位置に到達するとステップＳ８で、その黒のＤmaxパッチの濃度を計測し、Ｄmax演算を実行して、黒のステーションでの現像バイアスを決定する。

次にステップＳ１０に進み、二番目にパッチが形成されたイエローのＤmaxパッチを濃度センサ３１により計測可能になったかをみる。この時点では、黒の現像バイアスが決定されているため、このイエローのＤmaxパッチの濃度を計測する前に、ステップＳ１２で、黒のステーションにより黒のＤhalfパッチを形成させることが可能である。こうしてイエローのＤmaxパッチが濃度センサ３１による計測位置に到達するとステップＳ１１で、そのイエローのＤmaxパッチの濃度を計測し、Ｄmax演算を実行して、イエローのステーションでの現像バイアスを決定する。

次も同様にして、ステップＳ１３で、最後にパッチが形成されたシアンのＤmaxパッチを濃度センサ３１により計測可能になったかをみる。この時点では、イエローの現像バイアスが決定されているため、このシアンのＤmaxパッチの濃度を計測する前に、ステップＳ１５で、イエローのステーションによりイエローのＤhalfパッチを形成させることが可能である。こうしてシアンのＤmaxパッチが濃度センサ３１による計測位置に到達するとステップＳ１４で、そのシアンのＤmaxパッチの濃度を計測し、Ｄmax演算を実行して、シアンのステーションでの現像バイアスを決定する。

次にステップＳ１６に進み、濃度センサ３１に最も近い黒のステーションで形成された黒のＤhalfパッチを濃度センサ３１により計測可能になったかをみる。またこの時点では、シアンの現像バイアスが決定されているため、黒のＤhalfパッチの濃度を計測する前に、ステップＳ１７で、シアンのステーションによりシアンのＤhalfパッチを形成させることが可能である。こうして黒のＤhalfパッチが濃度センサ３１による計測位置に到達するとステップＳ１８で、その黒のＤhalfパッチの濃度を計測し、Ｄhalf制御を実行する。ここでは複数の濃度からなる濃度パッチをセンサ３１で検知して、そのＤhalfパッチを生成した画像信号と、実際に形成されたパッチの濃度との関係を求め、その関係に基づいて、所望の濃度が再現できるように、実際にホストコンピュータ等から入力した黒の画像信号を補正するための補正データを求める。このようなＤhalf制御は、後続の処理において各色に対して実行される場合も同様である。

次にステップＳ１９では、最初にＤhalfが形成されたマゼンタのＤhalfパッチの濃度を濃度センサ３１で検出できる位置にきたかどうかを調べ、濃度センサ３１で検出できる位置にくるとステップＳ２０で、そのマゼンタのＤhalfパッチの濃度を計測し、マゼンタのＤhalf制御を実行する。その次にステップＳ２１で、黒の次に濃度センサ３１の位置に近いシアンのステーションで形成されたＤhalfパッチが、濃度センサ３１による計測可能位置に到達したかを調べ、濃度センサ３１で検出できる位置にくるとステップＳ２２で、そのシアンのＤhalfパッチの濃度を計測し、シアンのＤhalf制御を実行する。そして最後にステップＳ２３で、濃度センサ３１から最も遠いイエローのステーションで形成されたイエローのＤhalfパッチの濃度を濃度センサ３１で検出できる位置にきたかどうかを調べ、濃度センサ３１で検出できる位置にくるとステップＳ２４で、そのイエローのＤhalfパッチの濃度を計測し、イエローのＤhalf制御を実行する。これによりＹＭＣＫの全ての色のステーションに対する現像バイアス及び画像処理方法が決定されることになる。

本実施の形態１に係る効果は、次の比較例１との対比によって更に明確になる。

［比較例１］
図８は、前述の実施の形態１との比較例１を説明するシーケンス図である。

この図８では、Ｄmaxパッチ群、Ｄhalfパッチ群を形成するステーションの順序が前述の実施の形態１と異なっているだけで、この画像形成に用いた画像形成装置は前述の実施の形態１と同一で必要な空走距離等も同じである。

この比較例１では、Ｄmaxパッチ群はＥＴＢ２０上でＹＭＣＫの順序で形成される。この順序は、画像形成ステーションの物理的な配置順と同じであり、従来のＤmax制御において多用されていた順序である。Ｄhalfパッチ群も同様に、ＥＴＢ２０上で画像形成ステーションの配置順と同様に、ＹＭＣＫの順序で形成されている。ここでも実施の形態１と同様に、それぞれのパッチ群が前後のパッチ群と重ならないように配列し、かつ、なるべく間隔が空かないようにした。具体的に関連する数値を、時刻ｓ2からの距離（単位はｍｍ）で示すと、以下のようになる。

ｓ3＝５０，ｓ4＝１００，ｓ5＝１５０，ｓ6＝２００，ｓ7＝３３０，ｓ8＝４００，ｓ9＝４７０，ｓ10＝５４０，ｓ11＝６１０
ｙ3＝５０，ｍ3＝１８０，ｃ3＝３１０，ｋ3＝４４０
ここで、
Ｄmaxパッチ群の長さは、ｓ4−ｓ3＝ｓ5−ｓ4＝ｓ6−ｓ5＝Ｌmx＝５０
Ｄhalfパッチ群の長さは、ｓ8−ｓ7＝ｓ9−ｓ8＝ｓ10−ｓ9＝ｓ11−ｓ10＝Ｌhf＝７０
Ｙのパッチの空走距離はｓ10−ｙ3＝２８０、同様に、Ｍ，Ｃ，Ｋのパッチの空走距離も前述の実施の形態１と同じになっている。

またｓ3＝ｙ3，ｓ4＜ｍ3，ｓ5＜ｃ3，ｓ6＜ｋ3となっている。Ｙステーションは、Ｄmaxパッチ群を計測した直後にＤhalfパッチの形成を開始しているが、他のステーションはＤmaxパッチ群を計測した後に前のステーションのＤhalfパッチが形成されるのを待つ時間が生じており、後のステーションほど待ち時間が長くなっている。このようにＤmaxパッチ群の形成をＹＭＣＫのステーション順としてＥＴＢ２０上に形成し、Ｄhalfパッチ群の形成をＹＭＣＫのステーション順として同様にＥＴＢ２０上に形成すると、全てのパッチ群の総長ｔ5は、ｓ11−ｓ2＝６１０ｍｍとなり、ＥＴＢ２０の一周分の長さ６００ｍｍよりも１０ｍｍ長くなってしまう。このため、ＫのＤhalfパッチ群の後端がＥＴＢ２０を周回してきたＹのＤmaxパッチ群先端と重なってしまい、真の計測結果が得られなくなってしまう。このためパッチ形成を２周に分けて行うか、ＥＴＢ２０の周長を長くする必要が生じる。このようにＥＴＢ２０の２周分に分けてＤmax制御及びＤhalf制御を行うと、前述のようにキャリブレーションに必要な時間が長くなってしまうため好ましくない。

またＥＴＢ２０の周長を長くするとキャリブレーションに必要な時間の増加は抑えられるが、装置の大型化を招き好ましくない。

このように、Ｄmax、Ｄhalfパッチ群の色順を変えることで、パッチ群総長の長さを減らすことができる。これにより、所定距離内にパッチ群の総長を収めることができるという効果がある。

［比較例２］
例えば、特開２００２−１３９８７７号公報には、パッチの形成から，そのパッチの濃度を検知までの時間を短縮する目的で、パッチ群の形成順をＫＣＭＹのステーションの順に行う方法が開示されている。

図９は、この公報に開示された方法を説明する図で、パッチ群を形成したときのタイミング図を示している。ここでも、使用した画像形成装置のステーション配置は前述の実施の形態１と同一で、必要な空走距離等も同じにしている。但し、Ｄmaxパッチを形成する際には、全てのステーションへのＤmaxパッチの形成開始信号が同時に発せられるようになっている。

この比較例２では、Ｄmaxパッチ群はＥＴＢ２０上でＫＣＭＹの順序で形成される。またＤhalfパッチ群も同様に、ＥＴＢ２０上でＫＣＭＹの順序で形成される。そして従来のように、Ｄmax演算を全画像ステーションのＤmaxパッチ群を全て読み終わった後に行い、その後、Ｄhalfパッチ群の形成を開始した。この比較例２のタイミングに関連する数値を時刻ｓ2からの距離（単位はｍｍ）で示すと、以下のようになる。

ｓ3＝６０，ｓ4＝１２０，ｓ5＝１８０，ｓ6＝２４０，ｓ7＝３４０，ｓ8＝４１０，ｓ9＝４８０，ｓ10＝５５０，ｓ11＝６２０
ｙ3＝２７０，ｍ3＝２６０，ｃ3＝２５０，ｋ3＝２４０
ここで、Ｙパッチの空走距離については、ｓ10−ｙ3＝２８０、同様にＭ、Ｃ、Ｋの空走距離も実施の形態１と同じになっている。このようにＤmaxパッチ群の形成をＫＣＭＹのステーション順としてＥＴＢ２０上に形成し、全て画像ステーションのＤmaxパッチ群を読み終えてからＤmax演算を行い、その後で、Ｄhalfパッチ群の形成をＫＣＭＹのステーション順として同様にＥＴＢ２０上に形成する。これにより、全てのパッチ群の総長ｔ8は、ｓ11−ｓ2＝６２０ｍｍとなり、ＥＴＢ２０の一周分の長さ６００ｍｍより２０ｍｍも長くなってしまう。これにより、前述の比較例１と同様に、ＫのＤhalfパッチ群の後端がＥＴＢ２０を周回してきたＹのＤmaxパッチ群先端と重なってしまい、真の計測結果が得られなくなってしまう。

このように、この比較例２では、画像形成の開始信号を同時に出力し、濃度センサ３１に最も距離的に近いステーション（Ｋ）からパッチ形成を行うことで、パッチの形成開始信号からＤhalfパッチ群の計測終了までの所要時間は実施の形態１の場合よりも短くなっている。しかし、必ずしもＥＴＢ２０上に効率的にパッチ群が配置できているわけではない。

［実施の形態２］
上記実施の形態１以外の色順でも、上述の比較例１よりもパッチ群の総長を短くできる例について説明する。

図１２は、本実施の形態２に係る色順を説明する図である。

図中、「Ｄmax st順」は、Ｄmaxパッチ群を形成する時のステーション順を表し、例えば「１２３４」と表記されている場合は、第１ステーション（Ｙ）、第２ステーション（Ｍ）、第３ステーション（Ｃ）、第４ステーション（Ｋ）の順でＤmaxパッチ群をＥＴＢ２０上に形成することを意味している。「Ｄhalf st順」も同様に、Ｄhalfパッチ群を形成する時のステーション順を表している。「Ｄmax色順」、「Ｄhalf色順」は、本実施の形態に係る画像形成装置におけるＤmax制御、Ｄhalf制御におけるそれぞれの順番を色で記述したもので、ステーション順が「１２３４」のときＹＭＣＫの順になる。「色順位変化」は、それぞれのステーションのパッチの形成順位が、ＤmaxとＤhalf時で変化する変化量を表しており、正の値のときは順位が下がり、負の値の時は順位が上がったことを表している。即ち、実施例１を例にとると、ＹはＤmax制御では３番目であったものがＤhalf制御では４番目に下がっているため、その値は「１」となっている。またＭはＤmax制御では１番目であったものがＤhalf制御では２番目に下がっているため、その値も「１」となっている。またＣはＤmax制御では４番目であったものがＤhalf制御では３番目に上がっているため、その値は「−１」となっている。そしてＫはＤmax制御では２番目であったものがＤhalf制御では１番目に上がっているため、その値は「−１」となっている。「パッチ群総長」は、それぞれの色順においてパッチ群をできるだけ密に並べたときのＤmax、Ｄhalfパッチ群の総長を示す。この値が小さいほどＥＴＢ２０を短くでき、又はパッチ数を増やすことができるため好ましい。

比較例１で、Ｄmaxパッチ群とＤhalfパッチ群の色順を同じにした時、「パッチ群総長」を短くする障害となっているのが第１ステーション（Ｙ）のタイムラグである。つまりタイムラグの大きい上流側にあるステーションほど、タイムラグ中に他のステーションの処理が行えるように配置し、下流側にあるステーションほどタイムラグが小さいのでタイムラグ中に他のステーションの処理を行わないようすることを色順配列の基本方針とするのが良い。即ち、複数の画像形成ステーションの内、前半のステーションはＤmax時の形成順位に対してＤhalf時の形成順位を同じか、もしくは下げ、後半のステーションでは、Ｄmax時の形成順位に対してＤhalf時の形成順位を同じか、もしくは上げるように構成する（条件１）。

また、第１ステーション（Ｙ）によるパッチ形成が、Ｄmax時とＤhalf時の両方において最初に実行されると比較例１と同じパッチ総長になるため、この場合を除く（条件２）ことが好ましい。

更には第３ステーション（Ｃ）によるパッチを、Ｄmax時には４番目に形成し、Ｄhalf時には１番目に形成すると、お互いが近すぎて比較例１よりもタイムラグが必要になる場合があることがわかった。この場合は、お互いを少し離すために第３ステーション（Ｃ）におけるパッチ形成の順位を上げる量を「２」以下にする（条件３）のが好ましい。

図１２は、前半の画像形成ステーション、つまり第１ステーション（Ｙ）、第２ステーション（Ｍ）の「色順位変化」が「０」〜「３」までで、第３（Ｃ）及び第４ステーション（Ｋ）の「色順位変化」が「０」〜「−３」までとなっており、上述の条件１を満たすものを挙げた。また、この実施の形態２では、全て第３ステーション（Ｃ）の順位変化が「−２」以上になっており、条件２を満たすと同時に条件３も満たしている。つまり、上述した条件１〜条件３を同時に満たす色順であれば、全て比較例よりパッチ群総長を短くすることができる。

図１３は、各ステーション間の間隔Ｌst＝６０ｍｍ、感光ドラム上で現像ローラから転写位置までの距離Ｌtrと第４のステーションの転写位置から濃度センサ３１までの距離Ｌsensとの和、即ち、Ｌtr＋Ｌsens＝１００ｍｍとし、１色当たりのＤmaxパッチ群の全長Ｌmx＝５０ｍｍ、１色当たりのＤhalfパッチ群の全長Ｌhf＝７０ｍｍの場合について例示した。しかし、タイムラグの大きさは、Ｌst，Ｌtr，Ｌsens，Ｌmx，Ｌhfの大きさによって変わり、最も密にパッチ群を配列できる色順も変化する。４つの未知数に対して最適な色順の普遍的な法則を示すのは困難であり、それぞれのパラメータの実用的な範囲内で有用である法則を提案するものである。

ＥＴＢ２０が全てのステーションを巡回するためには、テンションローラ２４の径、駆動ローラ３０の径が無視できるほど小さいとしても、最低片側３×Ｌst、周長で６×Ｌst分の長さが必要となる。通常の４つの画像形成ステーションを持つ画像形成装置におけるＥＴＢ２０の周長は、Ｌstの１０倍前後であり、２０倍以上では、必要以上に画像形成装置の本体が大きくなりすぎて好ましくない。このＥＴＢ２０の一周以内に４色×２回（Ｄmax、Ｄhalf）延べ８回パッチ群を形成するためには、（Ｌmx＋Ｌhf）は大きくてもＬstの５倍以下にすることが好ましい。画像形成装置本体サイズへの影響、演算時間やＥＴＢ２０の周長の製造バラツキ、環境変動、耐久変動等のマージンを考えて余白を開けることも考慮すると、２．５倍以下であることがより好ましい。これらのことから、Ｌmx，Ｌhfとも、Ｌstの２．５倍までの範囲で用いるのが現実的である。

図１３は、上記範囲で値を変化させたときに、比較例１よりもパッチ群が密に並ぶ色順に関して説明する図である。

ここで、Ｌsens＋Ｌtr＝（５／３）×Ｌstとした。ＬmxとＬhfをそれぞれＬstの０．１倍刻みで２．５倍まで変化させ、そのときにどのような法則でＤmax及びＤhalfの色順を設定すると、上述の比較例１よりパッチ群の総長を短くできるかを、全ての色順（４！）^２＝５７６通りについて検討を行った。図中、○印の領域では、上述の条件１及び条件２を満足する色順であれば、いずれも比較例１の色順よりパッチ群総長を短くすることができた。○印の領域、即ち、Ｌmx＜（２／３）×Ｌstで、かつＬhf＞Ｌmxのときに、前半のステーションは、Ｄmaxパッチの形成順位に対してＤhalfパッチの形成順位を同じか、もしくは下げ、後半のステーションでは、Ｄmaxパッチの形成順位を同じか、もしくは上げるようにする。

即ち、ｉ番目に配列されたステーションによって形成されたパッチの第１のテストパッチ群内で色順番がｊ番目、第２のテストパッチ群内での色順番をｋ番目とした時に、ｉ＝１において、ｊ×ｋ≠１とする。これにより、パッチ群総長を短縮するものである。上記ｊ×ｋ≠１は条件２を数式で表したものである。また、上述の条件１〜３を満足する色順であれば、いずれも図中の○印の領域に加えて△印の領域でも比較例１の色順よりパッチ群総長を短くすることができた。これは、Ｌmx＜Ｌstでかつ、Ｌhf＞Ｌmxのときに、ｉ＝１において、ｊ×ｋ≠１で、かつｉ＝３において０≦ｊ−ｋ≦２で、かつ前半のステーションは、Ｄmaxパッチの形成順位に対してＤhalfパッチの形成順位を同じか、もしくは下げ、後半のステーションでは、Ｄmaxパッチの形成順位に対してＤhalfパッチの形成順位を同じか、もしくは上げる構成にすることでパッチ群総長を短縮するものである。

上述の条件１に適合した色順をパッチ総長が短い順に並べると、以下の法則が成り立つ色順が上位を占めた。その法則とは、第１ステーションのＤmax，Ｄhalf制御間に、４つ以上の他ステーションのパッチ群を並べ、第２ステーションは３つ以上、第３ステーションは２つ以上、第４ステーションは１つ以上とすることである。これはステーション間のタイムラグは公差Ｌstの等差数列となっているために、Ｄmax，Ｄhalfパッチ間の距離がステーションに対し等差数列的に変わる色順とすると密に配置できることがわかった。即ち、ｉ番目の画像ステーションにおいてＤmaxパッチを形成した後、Ｄhalfパッチの形成前に（５−ｉ）個以上のパッチ群を挟む（以後条件４とよぶ）色順でかつ、上記条件１を満たす色順であればいずれも、上記○印、△印の領域に加えて、□印で示す領域においても比較例１よりもパッチ群総長を短くすることができた。

これは、Ｌmx＜（３／２）×Ｌstで、かつＬhf＞Ｌmxのときに、ｋ≧ｊ−ｉ＋２とし、かつ前半のステーションでは、Ｄmaxパッチの形成順位に対してＤhalfパッチの形成順位を同じか、もしくは下げ、後半のステーションでは、Ｄmaxパッチの形成順位に対してＤhalfパッチの形成順位を同じか、もしくは上げる構成にすることでパッチ群総長を短縮するものである。尚、ｋ≧ｊ−ｉ＋２は、条件４を数式で表したものである。

図中、×印の領域は、色順によってパッチ総長が変わり、比較例より良い場合もあるものの、優位となる色順の法則性が明確にならなかった。また、＊印の領域は、比較例１の色順を示し、Ｄmaxパッチ群とＤhalfパッチ群を余白無しで配置できる場合であり、それ以上パッチ群を密に並べても、隣り合うパッチ群が重なるため色順に工夫を要しない領域である。＊印の領域は、（Ｌsens＋Ｌtr）が短くなる（センサ３１の位置が第４ステーションに近づく）と拡大するが、○印、△印、□印の領域は、（Ｌsens＋Ｌtr）の大きさには依存せず、＊印の領域が大きくなると塗りつぶされる。その場合でも、前述の比較例１と同じパッチ総長になり、劣ることはないため、上記条件を満たす色順にすることで（Ｌsens＋Ｌtr）の値に拠らずに、色順の組み合わせの中ではパッチ総長が短い組み合わせを選ぶことができる。

［他の実施形態］
以上、Ｄmax制御時には、現像バイアスを変更したテストパッチを形成する場合で説明したが、変更する濃度制御因子はこれに限定されるものではなく、変更する要素によって適宜、上述のＬtrを対応する位置に変化させればよい。

また、本実施の形態では、画像ステーションの配列がＹＭＣＫの場合で説明したが、本実施の形態での色順はステーション順を意味し、この配列は本願発明を限定するものではない。

また、上述の実施の形態では、中間転写部材であるベルト上にテストパッチを形成する場合で説明したが、紙などの記録媒体上に第１の色順でテストパッチを形成し、画像形成条件を変更して再度第２の色順でテストパッチを形成することによって、同じ記録媒体中に第１と第２のテストパッチ群を形成し、その濃度に基づいて、前述の実施の形態と同様の制御を行うようにしても良い。

また、濃度センサが記録媒体上のパッチ群を計測できる位置に配置するように構成すれば、色順の実施の形態は上述の実施の形態と同様でよい。

以上説明したように本実施の形態によれば、ユーザの資源である記録媒体の使用を必要最小限に留めながらキャリブレーションを実行でき、ユーザに生じる負荷を軽減することができる。

また画像形成ステーションの画像形成方法は、非磁性１成分接触現像に限定されず、非接触現像、２成分現像、湿式現像等でもよく、電子写真以外の方式、ソリッドインク方式、トナージェット方式等でもよい。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。 本実施の形態に係る画像形成装置に用いられる濃度センサを説明する図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る画像形成装置におけるＤmaxパッチ群を説明する模式図である。 本実施の形態に係る画像形成装置におけるＤhalfパッチ群を説明する模式図である。 本実施の形態に係る画像形成装置においてパッチの形成及び濃度測定に関連するタイミングを説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置におけるＤmaxパッチ群及びＤhalfパッチ群の形成及び計測タイミングを説明するタイミング図である。 本実施の形態１との比較例１を説明するタイミング図である。 本実施の形態１との比較例２を説明するタイミング図である。本発明の他の実施例を説明する図である。 、 本実施の形態１に係る画像形成装置におけるＤmaxパッチ群及びＤhalfパッチ群の形成及び計測処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる色順を説明する図である。 本願発明の実施の形態２に係る色順によるパッチ群の総長の変化を説明する図である。

Claims (15)

1. 複数の画像形成部と、
   前記複数の画像形成部の配列順に従って前記複数の画像形成部を順次移動する移動媒体と、
   前記複数の画像形成部を第１の順序で使用して第１テスト画像を前記移動媒体上に形成する第１テスト画像形成手段と、
   前記テスト画像形成手段により前記移動媒体上に形成されたテスト画像の濃度を計測する濃度計測手段と、
   前記濃度計測手段により前記第１テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、対応する画像形成部における第１画像形成条件を設定し、当該第１画像形成条件に基づいて前記対応する画像形成部を第２の順序で使用して第２テスト画像を前記移動媒体上に形成する第２テスト画像形成手段と、
   前記濃度計測手段により前記第２テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、前記複数の画像形成部のそれぞれにおける第２画像形成条件を設定し、前記第１及び第２画像形成条件に従って前記複数の画像形成部における画像形成処理を制御する制御手段とを有し、
   前記第１の順序と第２の順序をそれぞれ特定の順序とすることにより、前記第１テスト画像と第２テスト画像を特定の長さ以内に形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記移動媒体は循環移動可能なベルトであり、前記第１及び第２テスト画像は前記ベルトの一周以内に形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置
3. 前記移動媒体は記録媒体であり、前記第１及び第２テスト画像は前記記録媒体の移動方向の長さ以内に形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の画像形成部はそれぞれ互いに異なる色の画像を形成し、前記第１テスト画像と前記第２テスト画像では、形成される色の順番が互いに異な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. 前記第１テスト画像は、所定の濃度で形成された画像で最大濃度の画像が得られる画像形成条件を求めるためのテスト画像で、前記第２テスト画像は複数の濃度で形成された画像で、画像信号の濃度と形成された画像濃度との関係を校正するためのテスト画像であ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. 前記第１及び第２テスト画像では、前記移動媒体の移動方向上流側からみて、前記複数の画像形成部のうちの前半の画像形成部については前記第１テスト画像の色の順番に対し前記第２テスト画像での色の順番を同じにするか、もしくは順番を下げ、前記複数の画像形成部のうちの後半の画像形成部については前記第１テスト画像での色の順番に対し前記第２テスト画像での色の順番を同じか、もしくは順番を上げるようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の画像形成部の数を４とし、前記移動媒体の移動方向下流側に向かってｉ番目に配列された画像形成部によって形成された前記第１テスト画像での色の順番がｊ番目、前記第２テスト画像での色の順番をｋ番目とし、前記第１テスト画像の１色あたりの全長をＬmx、画像形成部間の間隔をＬst、前記第２テスト画像の１色あたりの全長をＬhfとしたとき、
   ｉ＝１において
   ｊ×ｋ≠１で、かつ
   Ｌmx＜（２／３）×Ｌstで、かつ
   Ｌhf＞Ｌmx
   であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記ｉ，ｋ，ｊ，Ｌmx，Ｌhf，Ｌstについて、
   ｉ＝１において、ｊ×ｋ≠１で、かつ
   ｉ＝３において、０≦ｊ−ｋ≦２で、かつ
   Ｌmx＜Ｌstで、かつ
   Ｌhf＞Ｌmx
   の条件を満たすこと特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記ｉ，ｋ，ｊ，Ｌmx，Ｌhf，Ｌstについて、
   ｋ≧ｊ−ｉ＋２で、かつ
   Ｌmx＜（３／２）×Ｌstで、かつ
   Ｌhf＞Ｌmx
   の条件を満たすこと特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 複数の画像形成部と、
    前記複数の画像形成部の配列順に従って前記複数の画像形成部を順次移動する移動媒体と、
    前記複数の画像形成部を第１の順序で使用して、各画像形成部毎に第１テスト画像を前記移動媒体上に形成する第１テスト画像形成手段と、
    前記第１テスト画像形成手段により前記移動媒体上に形成された各テスト画像の濃度を前記複数の画像形成部の後段で計測する濃度計測手段と、
    前記濃度計測手段により前記第１テスト画像の濃度を計測した結果に基づいてＤmax演算を実行し前記第１テスト画像を形成した画像形成部における第１画像形成条件を設定し、当該第１画像形成条件に基づいて前記画像形成部を第２の順序で使用して第２テスト画像を前記移動媒体上に形成する第２テスト画像形成手段と、
    前記濃度計測手段により前記第２テスト画像の濃度を計測した結果に基づいてＤhalf演算を実行して前記複数の画像形成部における第２画像形成条件を設定し、前記第１及び第２画像形成条件に従って前記複数の画像形成部における画像形成処理を制御する制御手段とを有し、
    前記第１の順序と第２の順序を変更することにより、前記第１テスト画像と第２テスト画像を所定長さ以内に形成することを特徴とする画像形成装置。
11. 複数の画像形成部を有し、前記複数の画像形成部の配列順に従って前記複数の画像形成部を順次移動する移動媒体に画像を形成する画像形成装置における画像形成制御方法であって、
    前記複数の画像形成部を第１の順序で使用して第１テスト画像を前記移動媒体上に形成する第１テスト画像形成工程と、
    前記第１テスト画像形成工程で前記移動媒体上に形成されたテスト画像の濃度を計測する濃度計測工程と、
    前記濃度計測工程で前記第１テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、対応する画像形成部における第１画像形成条件を設定する工程と、
    前記第１画像形成条件に基づいて前記対応する画像形成部を第２の順序で使用して第２テスト画像を前記移動媒体上に形成する第２テスト画像形成工程と、
    前記第２テスト画像の濃度を計測した結果に基づいて、前記複数の画像形成部のそれぞれにおける第２画像形成条件を設定する工程と、
    前記第１及び第２画像形成条件に従って前記複数の画像形成部における画像形成処理を制御する制御工程とを有し、
    前記第１の順序と第２の順序を互いに異なる順序とすることにより、前記第１テスト画像と第２テスト画像を特定の長さ以内に形成することを特徴とする画像形成制御方法。
12. 前記移動媒体は循環移動可能なベルトであり、前記第１及び第２テスト画像は前記ベルトの一周以内に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成制御方法
13. 前記移動媒体は記録媒体であり、前記第１及び第２テスト画像は前記記録媒体の移動方向の長さ以内に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成制御方法。
14. 前記複数の画像形成部はそれぞれ互いに異なる色の画像を形成し、前記第１テスト画像と前記第２テスト画像では、形成される色の順番が互いに異なることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成制御方法。
15. 前記第１テスト画像は、所定の濃度で形成された画像で最大濃度の画像が得られる画像形成条件を求めるためのテスト画像で、前記第２テスト画像は複数の濃度で形成された画像で、画像信号の濃度と形成された画像濃度との関係を校正するためのテスト画像であることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成制御方法。

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