JP5855550B2 - 画像形成装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びキャリブレーション方法に関し、詳しくは、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させることが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法に関する。

画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する画像形成装置では、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、帯電バイアスおよび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画像形成装置が存在する。即ち、従来技術では、帯電バイアスおよび／または現像バイアスを変えながら、基準パッチ画像を感光体上に形成し、各基準パッチの画像濃度を検出する。そして、これらの検出値に基づき最適な帯電バイアスおよび現像バイアスを決定し、トナー画像の濃度調整を行う。

又、上述の画像濃度の調整は、次のようなタイミングで実行される。すなわち、画像形成装置本体のメイン電源を投入した後、画像が形成できる状態になった時点、例えば、定着温度が規定の温度に達したか、或はその直後とされ、更には、装置本体内にタイマーが設定してある場合には、定期的に、例えば２時間毎に、濃度調整が実行される。

ところで、前記従来技術において、最適値の精度を高めるためには、例えば帯電バイアスおよび／または現像バイアスを変化させる間隔を狭めて基準パッチの作成数を多くすることが考えられる。

しかしながら、基準パッチの作成数の増大に伴いステップ数が多くなり、最適値の算出に時間がかかってしまい、非効率的なものとなってしまう。

又、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の状態が大きく変化している可能性は比較的高い。

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出来れば、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。よって、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。

しかしながら、前記従来技術では、処理モードは単一で、しかも固定化されているため、効率および精度の面で改良の余地が残っている。特に、電源投入時におけるエンジン部の状態については全く予想することができないため、これに対応して濃度制御因子の最適値を求めるのが好適であるが、従来技術では、電源投入時であるか、それ以外であるかを全く考慮せずに最適値を画一的に求めていた。

前記問題を解決するために、特開２００３−１７７６３７号公報（特許文献１）には、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する画像形成装置が開示されている。前記画像形成装置は、前記濃度制御因子を最適化する処理モードとして、ステップ数が互いに異なる複数の処理モードを選択的に実行可能に構成されており、しかも、電源投入に対応して前記複数の処理モードのうち最もステップ数の多い処理モードを実行することを特徴とする。これにより、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出来るとしている。

特開２００３−１７７６３７号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術は、４水準の現像バイアス（条件）を採用してパッチを形成しているものの、当該４水準の現像バイアスが構成する上限値と下限値の範囲は狭い。そのため、キャリブレーションの精度が悪いという問題がある。又、パッチは、通常のパッチのサイズであるため、当該パッチの検知精度は変わらないという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させることが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、現像バイアスのキャリブレーションを実行する画像形成装置を前提とし、以下の構成を採用する。

即ち、前記画像形成装置は、電源投入時に、自装置で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写体に形成する第一のパターン形成手段と、前記所定数の水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第一の最適現像バイアスを決定する第一の補正手段とを備える。更に、前記電源投入時以降のキャリブレーション時に、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値を加算した上限現像バイアスと、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した下限現像バイアスとに基づいて２水準のパッチパターンを中間転写体に形成する第二のパターン形成手段と、前記２水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第二の最適現像バイアスを決定し、前記第一の最適現像バイアスを、前記第二の最適現像バイアスに変更する第二の補正手段とを備える。

又、前記第二のパターン形成手段は、通常のパッチの回転方向のサイズを、２倍のサイズとした幅広パッチを前記中間転写体の回転方向に一列に直列に配置することで、２水準のパッチパターンを形成する。

又、前記第二のパターン形成手段は、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を加算した値が前記最大現像バイアスを超過した場合、上限現像バイアスを当該最大現像バイアスとし、当該最大現像バイアスに前記増減値の２倍値を減算した値を下限現像バイアスとする。

又、前記第二のパターン形成手段は、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した値が前記最小現像バイアス未満の場合、下限現像バイアスを当該最小現像バイアスとし、当該最小現像バイアスに前記増減値の２倍値を加算した値を上限現像バイアスとする。

又、前記第二のパターン形成手段は、通常のパッチで構成される２水準のパッチパターンと、幅広パッチで構成される２水準のパッチパターンとの選択をユーザから受け付け、当該受け付けた２水準のパッチパターンを形成する。

尚、本発明は、現像バイアスのキャリブレーションを実行する画像形成装置のキャリブレーション方法として提供することが出来る。即ち、前記キャリブレーション方法は、電源投入時に、自装置で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写体に形成するステップと、前記所定数の水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第一の最適現像バイアスを決定するステップとを備える。又、前記電源投入時以降のキャリブレーション時に、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値を加算した上限現像バイアスと、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した下限現像バイアスとに基づいて２水準のパッチパターンを中間転写体に形成するステップと、前記２水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第二の最適現像バイアスを決定し、前記第一の最適現像バイアスを、前記第二の最適現像バイアスに変更するステップとを備える。当該構成としても、上述と同様の効果を得ることが可能となる。

又、本発明は、電気通信回線などを介して個別に流通する、コンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することができる。この場合、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、本発明のプログラムに従ってＣＰＵ以外の各回路と協働して制御動作を実現する。又、前記プログラム及びＣＰＵを用いて実現される各手段は、専用のハードウェアを用いて構成することもできる。又、当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で流通させることも可能である。

本発明の画像形成装置及びキャリブレーション方法によれば、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略模式図である。 本発明の実施形態に係る現像ユニットの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御系ハードウェアの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の実行手順を示すためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係るバイアス濃度テーブルの一例を示す図（図６（Ａ））と、本発明の実施形態に係る４水準のパッチパターンの一例を示す図（図６（Ｂ））である。 本発明の実施形態に係る電源ＯＮ時のパッチパターンの概略図（図７（Ａ））と、本発明の実施形態に係る第一のトナー濃度テーブルの一例を示す図（図７（Ｂ））である。 本発明の実施形態に係る４点に基づいた線形グラフの一例を示す図（図８（Ａ））と、本発明の実施形態に係る２水準のパッチパターンの一例を示す図（図８（Ｂ））である。 本発明の実施形態に係る電源ＯＮ以降のキャリブレーション時のパッチパターンの概略図（図９（Ａ））と、本発明の実施形態に係る第二のトナー濃度テーブルの一例を示す図（図９（Ｂ））である。 本発明の実施形態に係る２点に基づいた線形グラフの一例を示す図（図１０（Ａ））と、本発明の実施形態に係る幅広パッチで構成される２水準のパッチパターンの一例を示す図（図１０（Ｂ））である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベット「Ｓ」はステップを意味する。

＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。図１に示すように、本発明が適用されるタンデム型の画像形成装置は、カラー印刷のトナー画像を形成するための画像形成ユニットＦＭ，ＦＣ，ＦＹ及びＦＫを備えている。この画像形成ユニットＦＭ−ＦＫには、中間転写ベルトＢ１と、中間転写ベルトＢ１の表面を清掃するためのクリーニング部Ｂ２と、中間転写ベルトＢ１の移動方向に沿って中間転写ベルトＢ１に接するように配列されたマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各感光体ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋが設けられている。

マゼンタ用の感光体ドラム１０Ｍには、感光体ドラム１０Ｍの周面に形成された静電潜像をトナーで現像するための現像装置ＨＭ、静電潜像を形成させるための露光装置１２Ｍおよび当該感光体ドラム１０Ｍの周面を帯電させるための帯電器１１Ｍが隣設されている。同様に、シアン、イエロー、ブラック用の感光体ドラム１０Ｃ−１０Ｋに対して現像装置ＨＣ−ＨＫ、露光装置１２Ｃ−１２Ｋ、各感光体ドラム１０Ｃ−１０Ｋの周面を帯電させるための帯電器１１Ｃ−１１Ｋが設けられる。さらに、各感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋの周面に担持される各トナー画像を中間転写ベルトＢ１に転写するために、各感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋの周面には、中間転写ベルトＢ１を隔てて転写ローラ２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｋが配置されている。

中間転写ベルトＢ１は、駆動ローラ２１および従動ローラ２２間に張設されており、テンションローラ２３によって所定の張力が与えられている。中間転写ベルトＢ１は、矢印方向に移動し、このため、４つの感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋは、それぞれ、図１において反時計周りに回転する。

図２に示すように、各感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋは、帯電器１１Ｍ−１１Ｋによって、その周面がそれぞれ予め定める電位に帯電され、露光装置１２Ｍ−１２Ｋにより原稿画像に対応した画像が書き込まれ、それによって静電潜像が形成される。前記静電潜像は、現像装置ＨＭ−ＨＫによって互いに異なる色のトナー画像にそれぞれ現像される。そして、各色のトナー画像は、転写ローラ２０Ｍ−２０Ｋによって中間転写ベルトＢ１上に転写されて、中間転写ベルトＢ１上で、各トナー画像が重ね合わされる。

上記のように転写がなされた後の感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋの表面に残っているトナーはブレード３５によって拭き取られ、排出ローラ３１で所定の容器に排出され、その後、感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋの表面は除電装置１３によって除電される。

一方で、用紙Ｐは、複数枚の用紙Ｐを収容可能なカセット２から、搬送部６によって、画像形成ユニットＦＭ−ＦＫに向けて複数枚の用紙Ｐが所定の間隔をあけて搬送される。この画像形成ユニットＦＭ−ＦＫに搬送される用紙Ｐに対して、中間転写ベルトＢ１に転写されたトナー画像が２次転写部３によって転写される。

制御部３０は、各感光体ドラム１０Ｍ−１０Ｋ、各現像装置ＨＭ−ＨＫ、各帯電器１１Ｍ−１１Ｋ、及び各転写ローラ２０Ｍ−２０Ｋを含む画像形成ユニットＦＭ−ＦＫにおける各画像形成部材の動作制御を制御する。また、搬送ローラ２１−２３を含む搬送機構の動作制御を行う。

次に、現像装置ＨＭの構成について説明する。なお、各色の現像装置ＨＣ−ＨＫの構成は同等であるため省略する。

現像装置ＨＭは、現像容器４０、現像ローラ４０ａを備え、現像容器４０は、内部に黄色のトナー粒子とキャリアからなる粉体の現像剤を貯留する。
前記現像ローラ４０ａは感光体ドラム１０Ｍと接し、当該感光体ドラム１０Ｍの表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０ａに印加される現像バイアスの電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー画像が当該感光体ドラム１０Ｍの表面に形成される（現像動作）。

このような構成の下、パーソナルコンピュータ等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、画像形成ユニットＦＭ−ＦＫを用いて、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー画像を形成する。各画像形成ユニットＦＭ−ＦＫで形成されたトナー画像は中間転写ベルトＢ１に転写されて、当該中間転写ベルトＢ１上で重ね合わされてカラートナー画像となる。

このカラートナー画像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置により用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部６上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトＢ１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部３に送り込まれ、当該二次転写部３で当該中間転写ベルトＢ１上のカラートナー画像が用紙に二次転写される。前記カラートナー画像が転写された用紙は、さらに定着部４に搬送されて、熱と圧力により当該カラートナー画像を定着される。さらに前記用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトＢ１に残留したトナーは、中間転写ベルトのクリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトＢ１から除去される。

又、所定のタイミングで中間転写ベルトＢ１に形成されたパッチ（試験画像、試験パッチ）のパッチ濃度及び中間転写ベルトＢ１の地肌濃度を検出するための濃度検出センサ４００ａ、４００ｂが、ブラックの画像形成ユニットＦＢと二次転写部３との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットＦＢは、他の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣと比較すると、中間転写ベルトＢ１の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、濃度検出センサ４００ａ、４００ｂは、複数の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトＢ１上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。又、当該濃度検出センサ４００ａ、４００ｂは、通常、パッチが形成される中間転写ベルトＢ１の位置に対応した位置に予め設けられる。

本発明の実施形態では、濃度検出センサ４００ａ、４００ｂ（ＩＤセンサ）が、中間転写ベルトＢ１の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。濃度検出センサ４００ａ、４００ｂは、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、パッチ又は中間転写ベルトＢ１上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型の濃度検出センサが採用される。

又、中間転写ベルトＢ１には、当該中間転写ベルトＢ１の特定の位置を示す位置検知部材５０（例えば、金属膜、金属片、切欠等）が予め設けられているとともに、画像形成装置１には、当該位置検知部材５０を検出可能な位置に検知部５１（例えば、フォトセンサ）が配置されている。当該検知部５１が中間転写ベルトＢ１の位置検知部材５０を検出することにより、回転する中間転写ベルトＢ１の特定の位置が決定される。

図３は、本実施形態における前記画像形成装置１の制御部３０のハードウェア構成図を示すものである。

画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３０４及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ３０５、内部バス３０６を介して接続されている。前記ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより図１に示した各駆動部の動作を制御する。さらに、前記駆動部以外の後述する各手段（図４に示す）についても、ＣＰＵ３０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

＜本発明の実施形態＞
次に、図４、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る実行手順について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。図５は、本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。

先ず、ユーザが、カラー印刷を画像形成装置１に実行させるために、当該画像形成装置１の電源を投入すると（電源ＯＮ）、制御手段４０１は、駆動ローラ２１等を制御し、中間転写ベルトＢ１を所定の回転速度で回転させる等して、カラー印刷の準備をする。又、キャリブレーション検知手段４０２は、前記電源ＯＮ又は前記制御手段４０１の制御を検知して（図５：Ｓ１０１）、その旨を第一のパターン形成手段４０３に通知する。当該通知を受けた第一のパターン形成手段４０３は、自装置１で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置１で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写ベルトＢ１に形成する（図５：Ｓ１０２）。

具体的には、前記第一のパターン形成手段４０３が、先ず、所定のメモリに記憶されたバイアス濃度テーブルを参照する。前記バイアス濃度テーブル６００には、図６（Ａ）に示すように、前記最小の現像バイアス６０１（１００Ｖ）と、前記最大の現像バイアス６０２（４００Ｖ）と、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間を三等分する２つの現像バイアス６０３、６０４（２００Ｖ、３００Ｖ）とが関連付けて記憶されている。つまり、４水準の現像バイアスが存在する。更に、４水準の現像バイアスとは別に、所定の色６０５（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）に対して理想的なトナー濃度を示す所定の目標濃度６０６（例えば、９００）が関連付けて記憶されている。

前記バイアス濃度テーブル６００を参照した第一のパターン形成手段４０３は、図６（Ｂ）に示すように、１水準目の現像バイアス（例えば、最小の現像バイアス６０１）に対して４色のパッチを前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に形成して、１水準のパッチパターン６０７とする。このようなパッチパターン６０７を、前記第一のパターン形成手段４０３は、４水準の現像バイアスに基づいて、４水準のパッチパターン６０８を前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に形成する。

尚、前記第一のパターン形成手段４０３が、４水準のパッチパターン６０８を形成する場合、図７（Ａ）に示すように、前記検知部５１により検知される位置検知部材５０の検知位置を、４水準のパッチパターン６０８の形成開始位置とし、４水準のパッチパターン６０８を前記中間転写ベルトＢ１の両端近傍に２つ形成する。

前記第一のパターン形成手段４０３が、４水準のパッチパターン６０８の中間転写ベルトＢ１への形成を開始すると、その旨を第一の補正手段４０４に通知する。当該通知を受けた第一の補正手段４０４は、前記形成された４水準のパッチパターン６０８のパッチ毎のトナー濃度を取得して、当該取得したトナー濃度に基づいて最適値となる現像バイアスを第一の最適現像バイアスとして決定する。

具体的には、前記第一の補正手段４０４が、前記中間転写ベルトＢ１の両端近傍に設置された二つの濃度検知センサ４００ａ、４００ｂを起動して、前記検知部５１により検知される位置検知部材５０の検知位置をパッチのトナー濃度の取得開始位置として、４水準のパッチパターン６０８のパッチ毎のトナー濃度を取得する（図５：Ｓ１０３）。

ここで、前記第一の補正手段４０４は、４水準のパッチパターン６０８におけるパッチ毎のトナー濃度を取得すると、図７（Ｂ）に示すように、所定の色７０１（例えば、ブラック）のパッチの形成に要した４水準の現像バイアス７０２毎に、当該パッチのトナー濃度７０３を関連付けて第一のトナー濃度テーブル７００として所定のメモリに記憶させる。

さて、前記第一の補正手段４０４が、全てのトナー濃度を取得すると、前記第一のトナー濃度テーブル７００から、所定の色７０１（例えば、シアン）のトナー濃度７０３と、これに対応する現像バイアス７０２とを取得して、図８（Ａ）に示すように、縦軸をトナー濃度とし、横軸を現像バイアスとして、前記取得したトナー濃度７０３と現像バイアス７０２に対応する４点に基づいた線形グラフ８００を作成する。次に、前記第一の補正手段４０４は、前記バイアス濃度テーブル６００に記憶された前記色６０５（シアン）の目標濃度６０６（９００）を取得するとともに、前記線形グラフ８００において当該目標濃度６０６となる現像バイアス８０１（例えば、３２９Ｖ）を逆算し、当該逆算した現像バイアス８０１を最適値、つまり、第一の最適現像バイアスとして決定する（図５：Ｓ１０４）。このような処理を、前記第一の補正手段４０４は、全ての色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）について実行する。

これにより、電源ＯＮ時では、広い範囲の現像バイアス７０２で形成されたパッチのトナー濃度７０３に基づいて最適の現像バイアスを決定することが可能となり、例えば、長期間使用されていなかった場合における環境変化（例えば、温度、湿度等）等を考慮し、各トナー濃度毎のばらつき（誤差）を抑えて、最適の現像バイアスを決定することが可能となる。又、広い範囲の現像バイアス７０２であるため、前記線形グラフ８００の傾きも突飛な傾きになることは無い。

さて、前記第一の補正手段４０４が、各色毎の第一の最適現像バイアスを決定すると、その旨を制御手段４０１に通知し、当該通知を受けた制御手段４０１は、前記最適現像バイアスに基づいてカラー印刷を実行することになる。尚、前記制御手段４０１が、カラー印刷を実行する場合は、例えば、ユーザの操作により、所定の画像データに基づいて印刷指示が入力された場合等である。

ところで、前記制御手段４０１が、ユーザの操作により、カラー印刷を実行すると、前記キャリブレーション検知手段４０２が、前記電源ＯＮ時からのカラー印刷の枚数をカウントするとともに、当該カウントしたカウント枚数が、予め設定された所定の閾値（例えば、１００枚等）を超過するか否かを判定する（図５：Ｓ１０５）。

前記判定の結果、前記カウント枚数が前記閾値を超過しない場合（図５：Ｓ１０５ＮＯ）、前記キャリブレーション検知手段４０２は、キャリブレーションを実行するタイミングでないと判定し、電源が切断されない限り（電源ＯＦＦとならない限り）（図５：Ｓ１０９ＮＯ）、継続して前記カウント枚数をカウントするとともに、上述の判定を繰り返すことになる（図５：Ｓ１０５）。この場合、前記制御手段４０１は、ユーザの操作等に応じてカラー印刷を続行することになる。

一方、前記判定の結果、前記カウント枚数が前記閾値を超過した場合（図５：Ｓ１０５ＹＥＳ）、前記キャリブレーション検知手段４０２は、キャリブレーションを実行するタイミングと判定し、前記カウント枚数をリセット（０）にして、その旨を第二のパターン形成手段４０５に通知する。当該通知を受けた第二のパターン形成手段４０５は、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値だけ増減した２つの現像バイアスに基づいて２水準のパッチパターンを前記中間転写ベルトＢ１に形成する（図５：Ｓ１０６）。

具体的には、前記第二のパターン形成手段４０５が、先ず、前記制御手段４０１から所定の色（例えば、シアン）の第一の最適現像バイアス（３２９Ｖ）を取得して、当該取得した第一の最適現像バイアスに所定の増減値（例えば、５０Ｖ）を加算した上限現像バイアス（３７９Ｖ）と、前記第一の最適現像バイアス（３２９Ｖ）に前記増減値（５０Ｖ）を減算した下限現像バイアス（２７９Ｖ）とを算出する。

ここで、前記増減値は、例えば、電源ＯＮから電源ＯＦＦまでに変動しうる現像バイアスの変動値を含む値であると好ましい。例えば、変動値が２０Ｖであれば、増減値は５０Ｖと設定される。又、前記増減値を構成する変動値は、経験値でも、現実の現像バイアスを収集することによる平均値でも構わない。

前記第二のパターン形成手段４０５が、各色毎に上限現像バイアスと下限現像バイアスとを算出すると、次に、図８（Ｂ）に示すように、各色毎の下限現像バイアスに基づいて４色のパッチを前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に形成して、１水準のパッチパターン８０２とする。このようなパッチパターン８０２を、前記第二のパターン形成手段４０５は、各色毎の上限現像バイアスに基づいて形成し、合計、２水準のパッチパターン８０３を前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に形成する。

尚、前記第二のパターン形成手段４０５が、２水準のパッチパターン８０３を形成する場合、図９（Ａ）に示すように、前記検知部５１により検知される位置検知部材５０の検知位置を、２水準のパッチパターン８０３の形成開始位置とし、２水準のパッチパターン８０３を前記中間転写ベルトＢ１の両端近傍に２つ形成する。

前記第二のパターン形成手段４０５が、２水準のパッチパターン８０３の中間転写ベルトＢ１への形成を開始すると、その旨を第二の補正手段４０６に通知する。当該通知を受けた第二の補正手段４０６は、前記形成された２水準のパッチパターン８０３のパッチ毎のトナー濃度を取得して、当該取得したトナー濃度に基づいて最適値となる現像バイアスを第二の最適現像バイアス（新たな最適源蔵バイアス）として決定する。

具体的には、前記第二の補正手段４０６が、前記二つの濃度検知センサ４００ａ、４００ｂを起動して、前記検知部５１により検知される位置検知部材５０の検知位置をパッチのトナー濃度の取得開始位置として、２水準のパッチパターン８０３のパッチ毎のトナー濃度を取得する（図５：Ｓ１０７）。

ここで、前記第二の補正手段４０６は、２水準のパッチパターンのパッチ毎のトナー濃度を取得すると、図９（Ｂ）に示すように、所定の色９０１（例えば、ブラック）のパッチの形成に要した２水準の現像バイアス９０２（下限現像バイアス、上限現像バイアス）毎に、当該パッチのトナー濃度９０３を関連付けて第二のトナー濃度テーブル８００として所定のメモリに記憶させる。

次に、前記第二の補正手段４０６は、全てのトナー濃度を取得すると、前記第二のトナー濃度テーブル９００から、所定の色９０１（例えば、シアン）のトナー濃度９０３と、これに対応する現像バイアス９０２とを取得して、図１０（Ａ）に示すように、縦軸をトナー濃度とし、横軸を現像バイアスとして、前記取得したトナー濃度９０３と現像バイアス９０２に対応する２点に基づいた線形グラフ１０００を作成する。次に、前記第二の補正手段４０６は、前記バイアス濃度テーブル６００に記憶された前記色６０５（シアン）の目標濃度６０６（９００）を取得するとともに、前記線形グラフ１０００において当該目標濃度６０６となる現像バイアス１００１（例えば、３３１Ｖ）を逆算し、当該逆算した現像バイアス１００１を第二の最適値（新たな最適値）、つまり、第二の最適現像バイアス（新たな最適現像バイアス）として決定する。このような処理を、前記第二の補正手段４０６は、全ての色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）について実行する。

そして、前記第二の補正手段４０６が、各色毎の第二の最適現像バイアスを決定すると、当該第二の最適現像バイアスを前記制御手段４０１に通知し、当該制御手段４０１における（従前の）第一の最適現像バイアスを、第二の最適現像バイアスに変更させる（図５：Ｓ１０８）。

これにより、キャリブレーション時では、狭い範囲の現像バイアス８０２で形成されたパッチのトナー濃度に基づいて最適の現像バイアスを決定することが可能となり、現像バイアスの変動を予想した範囲内で現像バイアスを決定することから、当該決定された現像バイアスが突飛な値になることを防止し、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。更に、狭い範囲の現像バイアス７０２であるものの、最適現像バイアスに基づいて狭い範囲を決定していることから、前記線形グラフ１０００の傾きも突飛な傾きになることは無い。

又、キャリブレーション時では、２水準のパッチパターン８０２でキャリブレーションを実施するため、水準数が少なく、当該キャリブレーションに要する時間を短縮することが可能となる。

さて、Ｓ１０９において、ユーザが、カラー印刷を完了し、前記画像形成装置１の電源を切断すると（電源ＯＦＦ）（図５：Ｓ１０９ＹＥＳ）、前記制御手段４０１は処理を終了し、前記キャリブレーション検知手段４０２は、カウント枚数をリセットして、全ての処理が完了する。

このように、本発明では、電源投入時に、自装置１で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置１で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写ベルトＢ１に形成する第一のパターン形成手段４０３と、前記所定数の水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度を取得して、当該各パッチ毎のトナー濃度に基づいて最適値となる第一の現像バイアスを最適現像バイアスとして決定する第一の補正手段４０４とを備える。更に、前記電源投入時以降のキャリブレーション時に、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値を加算した上限現像バイアスと、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した下限現像バイアスとに基づいて２水準のパッチパターンを中間転写ベルトＢ１に形成する第二のパターン形成手段４０５と、前記２水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度を取得して、当該各パッチ毎のトナー濃度に基づいて新たな最適値となる現像バイアスを第二の最適現像バイアスとして決定し、前記第一の最適現像バイアスを、前記第二の最適現像バイアスに変更する第二の補正手段４０６とを備える。

これにより、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。もちろん、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させれば、カラー印刷の画像の画質も向上可能である。

尚、本発明の実施形態では、Ｓ１０６において、前記第二のパターン形成手段４０５は、図８（Ｂ）、図９（Ａ）に示すように、２水準のパッチパターン８０２を、通常のパッチの回転方向のサイズでパッチを前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に配置することで形成したが、他の構成でも構わない。

例えば、前記第二のパターン形成手段４０５が、図１０（Ｂ）に示すように、通常のパッチの回転方向のサイズ１００２を、２倍のサイズ１００３とした幅広パッチ１００４を前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に一列に直列に配置することで、２水準のパッチパターン１００５を形成しても構わない。このように構成することで、２水準のパッチパターン１００５における各パッチ毎の前記濃度検知センサ４００ａ、４００ｂの検知領域１００６を前記幅広パッチ１００４により約２倍以上の検知領域１００７とすることが可能となり、前記幅広パッチ１００４から取得可能なトナー濃度の精度を向上させることが可能となる。

尚、前記濃度検知センサ４００ａ、４００ｂの一回の検知領域１００８を２ｍｍとし、通常のパッチの回転方向のサイズを１０ｍｍとし、幅広パッチの回転方向のサイズを２０ｍｍとすると、通常のパッチにおける検知領域１００６は約６ｍｍであり、幅広パッチにおける検知領域１００７は約１６ｍｍとなる。そのため、幅広パッチにすると、トナー濃度の精度が向上する。

又、本発明の実施形態では、Ｓ１０６において、前記第二のパターン形成手段４０５が、上限現像バイアスと下限現像バイアスとを算出する際に、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値（５０Ｖ）を加算した値が前記最大現像バイアス（４００Ｖ）を超過した場合、上限現像バイアスを当該最大現像バイアスとし、当該最大現像バイアスに前記増減値の２倍値（１００Ｖ）を減算した値を下限現像バイアスとしても構わない。

又、前記第二のパターン形成手段４０５が、上限現像バイアスと下限現像バイアスとを算出する際に、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値（５０Ｖ）を減算した値が前記最小現像バイアス（１００Ｖ）未満の場合、下限現像バイアスを当該最小現像バイアスとし、当該最小現像バイアスに前記増減値の２倍値（１００Ｖ）を加算した値を上限現像バイアスとしても構わない。

このように構成することで、画像形成装置１のスペックに合わせて、キャリブレーションを適切に実行することが可能となる。

又、本発明の実施形態では、前記第二のパターン形成手段４０５が形成する、通常のパッチで構成される２水準のパッチパターンの通常モードと、幅広パッチで構成される２水準のパッチパターンの幅広モードとを、ユーザの操作により選択出来るように構成しても構わない。

このように構成することで、キャリブレーションに要する時間を短縮させたい場合は、ユーザに、通常モードを選択させ、キャリブレーションの精度を更に向上させたい場合は、ユーザに、幅広モードを選択させることで、ユーザの自由度を高めることが可能となる。尚、上述のモード選択は、通常のタッチパネル上に表示される画面を介して行われる。

又、本発明の実施形態では、Ｓ１０２において、前記第一のパターン形成手段４０３が、４水準のパッチパターンを中間転写ベルトＢ１に形成するよう構成したが、３水準のパッチパターンでも構わない。

又、本発明の実施形態では、カラー印刷を対象としたキャリブレーションであったが、モノクロ印刷を対象としたキャリブレーションでも構わない。

又、本発明の実施形態では、タンデム型の画像形成装置の場合を例として説明したが、本発明はこれに限られず、ロータリー現像器を用いる画像形成装置でも、複数色の印刷を行うすべての画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。

又、本発明の実施形態では、画像形成装置１が各手段を備えるよう構成したが、当該各手段を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、上記プログラムを複合機に読み出させ、その画像形成装置が上記各手段を実現する。その場合、上記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。さらに、各手段が実行するステップをキャリブレーション方法として提供することも可能である。又、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で流通させることも可能である。

以上のように、本発明に係る画像形成装置及びキャリブレーション方法は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、現像バイアスのキャリブレーションの精度を向上させることが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法として有効である。

１ 画像形成装置
ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢ 画像形成ユニット
４００ａ、４００ｂ 濃度検出センサ
４０１ 制御手段
４０２ キャリブレーション検知手段
４０３ 第一のパターン形成手段
４０４ 第一の補正手段
４０５ 第二のパターン形成手段
４０６ 第二の補正手段

Claims (6)

1. 現像バイアスのキャリブレーションを実行する画像形成装置において、
   電源投入時に、自装置で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写体に形成する第一のパターン形成手段と、
   前記所定数の水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第一の最適現像バイアスを決定する第一の補正手段と、
   前記電源投入時以降のキャリブレーション時に、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値を加算した上限現像バイアスと、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した下限現像バイアスとに基づいた２水準のパッチパターンを、ユーザが選択する、通常のパッチかその２倍のサイズである幅広パッチのいずれかのパッチパターンを受け付けて中間転写体に回転方向に一列に直列に配列する第二パターン形成手段と、
   前記２水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第二の最適現像バイアスを決定し、前記第一の最適現像バイアスを、前記第二の最適現像バイアスに変更する第二の補正手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第二のパターン形成手段は、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を加算した値が前記最大現像バイアスを超過した場合、上限現像バイアスを当該最大現像バイアスとし、当該最大現像バイアスに前記増減値の２倍値を減算した値を下限現像バイアスとする
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第二のパターン形成手段は、前記第一の最適現像バイアスに前記増減値を減算した値が前記最小現像バイアス未満の場合、下限現像バイアスを当該最小現像バイアスとし、当該最小現像バイアスに前記増減値の２倍値を加算した値を上限現像バイアスとする
   請求項１又は２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
4. 現像バイアスのキャリブレーションを実行する画像形成装置のキャリブレーション方法において、
   電源投入時に、自装置で印加可能な最小の現像バイアスと、自装置で印加可能な最大の現像バイアスと、前記最小の現像バイアスと前記最大の現像バイアスとの間の範囲内の現像バイアスとに基づいて所定数の水準のパッチパターンを中間転写体に形成するステップと、
   前記所定数の水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第一の最適現像バイアスを決定するステップと、
   前記電源投入時以降のキャリブレーション時に、前記第一の最適現像バイアスに所定の増減値を加算した上限現像バイアスと、前記第二の最適現像バイアスに前記増減値を減算した下限現像バイアスとに基づいた２水準のパッチパターンを、ユーザが選択する、通常のパッチかその２倍のサイズである幅広パッチのいずれかのパッチパターンを受け付けて中間転写体に回転方向に一列に直列に配列するステップと、
   前記２水準のパッチパターンの各パッチ毎のトナー濃度に基づいて第二の最適現像バイアスを決定し、前記第一の最適現像バイアスを、前記第二の最適現像バイアスに変更するステップと
   を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。
5. 請求項４に記載のキャリブレーション方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムを記憶したコンピュータに読み取り可能な記憶媒体。
   

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