JP4086362B2

JP4086362B2 - Color image forming apparatus

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Publication number: JP4086362B2
Application number: JP13144798A
Authority: JP
Inventors: 洋一郎前橋; 裕志笹目
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: JPH11305515A

Description

【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
１６ＣＰＵ
１８高電圧電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional color image forming apparatus will be described with reference to FIG.
[0003]
The color image forming apparatus has a photosensitive drum 1 as an image carrier. The photosensitive drum 1 is rotated in a direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown), and a primary charging roller 2 that contacts the photosensitive drum 1 in the rotation process. The surface is uniformly charged. Next, the exposure device 3 irradiates the surface of the photosensitive drum 1 with laser light L according to the yellow image pattern, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0004]
Four developing devices 4 a, 4 b, 4 c, 4 d are supported on the rotating support 11. When the rotation of the photosensitive drum 1 proceeds, the developing device 4 a containing yellow toner is exposed to light by the rotation of the rotating support 11. The latent image on the photosensitive drum 1 is developed by the developing device 4a thus moved to a position facing the drum 1 (developing position). The latent image is visualized as a yellow toner image by development.
[0005]
An intermediate transfer belt 5 that rotates in the direction of the arrow at substantially the same speed as the photosensitive drum 1 is installed adjacent to the photosensitive drum 1, and a primary transfer bias is applied to the yellow toner image formed on the photosensitive drum 1. The image is transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 5 by the primary transfer roller 8a (primary transfer). By performing the above process for four colors, yellow, magenta, cyan, and black, a color image is formed by superimposing and transferring the four color toner images on the intermediate transfer belt 5.
[0006]
Next, the transfer material is taken out from the transfer material cassette 12 by the pickup roller 13 and supplied to the intermediate transfer belt 5 at a predetermined timing. At the same time, the secondary transfer roller 8b to which the secondary transfer bias is applied contacts the intermediate transfer belt 5 with the transfer material interposed therebetween, and the four color toner images on the intermediate transfer belt 5 are collectively applied to the surface of the transfer material. Transferred (secondary transfer).
[0007]
The transfer material onto which the four color toner images have been transferred in this manner is conveyed to the fixing device 6 by the conveyance belt 14, where the toner is melted and fixed to the transfer material by heating and pressurization, and a color fixed image is obtained. It is done. After the transfer of the four color toner images, the toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 5 is cleaned and removed by the cleaner 15. On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 is cleaned and removed by a cleaner 7 having a known blade means.
[0008]
In the image forming apparatus, the photosensitive drum 1, the charging roller 2, and the cleaner 7 are configured in a photosensitive drum cartridge A in which these are integrated. The cartridge A is detachably installed in the main body of the image forming apparatus together with the four color developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d. Therefore, it is possible for the user to easily perform replacement and maintenance of members conventionally performed by service personnel.
[0009]
In general, an electrophotographic image forming apparatus prints according to the usage environment, characteristic fluctuations due to the number of printed sheets of a developing device or a photosensitive drum, fluctuations in sensitivity during the production of photosensitive drums, fluctuations in frictional charging characteristics during the production of toners, and the like. Variations in image density occur.
[0010]
Efforts to stabilize these changes and fluctuation characteristics are made on a daily basis, but they are not yet sufficient. In particular, in a color image forming apparatus, in order to obtain a desired density and color balance, a user must adjust the image forming conditions of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). I must. Therefore, prior to normal image formation, a density detection image (patch) is formed on the photosensitive drum 1 and its optical characteristics are measured, and the image forming conditions are controlled based on the result.
[0011]
Specifically, in the image forming apparatus of FIG. 8, development is performed while changing the developing bias, which is one of the image forming conditions, to form a plurality of patches, and the optical characteristics of the patches are changed between the light emitting element and the light receiving element. Detection is performed by the optical sensor 9 provided, and the density of each patch is calculated by the CPU 16 based on the detection result, and a developing bias capable of obtaining a desired density is obtained, and the high voltage power supply 18 is controlled.
[0012]
As shown in FIG. 9, a halftone pattern for printing 3 × 3 in a 4 × 4 dot matrix is used for the patch, and a development bias with an optical density of 1.0 is obtained and controlled. .
[0013]
Thus, the method of controlling the density of the halftone pattern to be constant is an effective technique for obtaining the image gradation and the uniformity of the line width, and has been widely known conventionally. Furthermore, since the human eye is sensitive to the color difference of the intermediate density, it is essential to stabilize the image characteristics of the intermediate density. From such a viewpoint, the above control method is very effective.
[0014]
The above control is performed when the apparatus main body is turned on, when each cartridge is replaced, or every predetermined number of printed sheets.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the conventional example described above, the method of controlling one point of the intermediate density to a constant level is very stable in gradation in the vicinity of the density of the control point, but is not always stable at a point away from the control point. Sex is not obtained. For this reason, the density of the solid image (filled image), that is, the amount of toner loaded is very unstable. That is, the solid image density (toner loading amount) may increase unnecessarily.
[0016]
In such a case, various bad effects such as poor fixing, lower transfer efficiency, and toner scattering of text (character) images have occurred. This will be described in detail below with reference to FIG.
[0017]
FIG. 10 shows development characteristics when developing devices having different development characteristics are controlled so that the intermediate density is constant. In the figure, a curve A shows ideal development characteristics, a curve B shows characteristics of a developing device having a high developing ability on the high density side, and a curve C shows characteristics of a developing device having a low developing ability on the high density side. Further, a dotted line t indicates a control target density (target density T), and a dotted line 1 indicates a maximum density (allowable density L) at which no fixing failure or transfer failure occurs.
[0018]
Here, in the developing device represented by the curve B, since the density on the high density side exceeds the allowable density L, a fixing failure or a transfer failure occurs. On the contrary, in the developing device as shown by the curve C, since the density of the solid image becomes small, the formed image has a very weak texture, and the density unevenness of the solid image becomes conspicuous.
[0019]
In order to prevent the above-described problems from occurring, it is easily conceivable to perform control using a high density pattern (for example, a solid image) for the patch. However, with such control, the image characteristics of the intermediate density become very unstable, and the color balance of the image becomes very bad.
[0020]
As another method, for example, according to a plurality of image forming conditions such as development conditions and exposure conditions, different detection image patterns are set, and the corresponding image conditions are changed for each detection image to optimize the image conditions. There is also a method of stabilizing density characteristics from high density to low density by calculating a value.
[0021]
However, making it possible to change a plurality of image forming conditions leads to complication of the apparatus, that is, increases the production cost. Furthermore, it is necessary to print a large number of detection images while independently changing a plurality of image forming conditions. As a result, there is a problem that it takes time for control and consumes a large amount of toner.
[0022]
On the other hand, if the number of detected images is reduced, the control error increases accordingly, and particularly in a color image, the color balance is lost, resulting in poor practicality. Further, if the characteristics of the photosensitive drum and the developer are selected at the time of manufacture and the change is reduced, there is a problem that the cost becomes higher.
[0023]
It is an object of the present invention to achieve both the stabilization of the intermediate density and the stabilization of the maximum toner loading amount, a color capable of shortening the time of image density control, improving the accuracy, and reducing the toner consumption during the control. An image forming apparatus is provided.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
  The above object is achieved by a color image forming apparatus according to the present invention.The
[0025]
  The present inventionOne aspectAccording to the color image forming apparatus, the image for detection is formed prior to image formation, and the development conditions are determined according to the detection result of the optical characteristics of the image for detection.
  The pattern of the detection image is composed of a first pattern composed of a plurality of halftone images whose development conditions are changed and a plurality of striped line images whose development conditions are changed. A second pattern with a large amount of toner is used, and development conditions are determined according to the detection results of the optical characteristics of the first pattern and the optical characteristics of the second pattern.,
  The detection of the optical characteristics of the first pattern is performed before the detection of the optical characteristics of the second pattern, and the number of images for detection of the second pattern is determined for the detection of the first pattern. Smaller than the number of imagesA color image forming apparatus is provided.
  According to another aspect of the present invention, in a color image forming apparatus in which a detection image is formed prior to image formation, and development conditions are determined according to a detection result of optical characteristics of the detection image.
The pattern of the detection image is composed of a first pattern composed of a plurality of halftone images whose development conditions are changed, and a plurality of striped line images whose development conditions are changed, and the image area per image area is larger than that of a solid image. A second pattern with a large amount of toner is used, and development conditions are determined according to the detection results of the optical characteristics of the first pattern and the optical characteristics of the second pattern,
The detection of the optical characteristics of the first pattern is performed before the detection of the optical characteristics of the second pattern, and the width of the development condition for changing the detection image of the second pattern is set to the first pattern. There is provided a color image forming apparatus characterized in that the width is smaller than the range of development conditions for changing the pattern detection image.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described in detail below.
[0027]
Example 1
The present invention is characterized in how to obtain the optimum image forming conditions. The mechanical structure of the image forming apparatus itself is basically the same as that of the conventional color image forming apparatus shown in FIG. Accordingly, description will be made with reference to FIG.
[0028]
In this embodiment, in order to obtain the optimum condition of one image forming condition, by using two types of pattern detection images, balanced image formation in both the intermediate density area and the high density area. Select the conditions.
[0029]
In this embodiment, the charge potential of the photosensitive drum 1 is set to −600 V, and the exposure light amount is set so that the potential of the exposed portion becomes −200 V at the central value of the sensitivity of the photosensitive drum.
[0030]
Two types of detection images (patches) used in this embodiment will be described.
[0031]
First, for the first type patch, 3 × 3 is printed in the 4 × 4 dot matrix described above with reference to FIG. 9 in order to stabilize halftone density and halftone gradation. Use a halftone pattern. On the other hand, a solid (filled) pattern is used for the second type of patch to stabilize the high density.
[0032]
Both patch patterns have a size of 15 mm both vertically and horizontally, and the number of patches is formed by 7 each while changing the image forming conditions. The image forming condition to be controlled is a developing bias applied to the developing devices 4a to 4d.
[0033]
The control of the image forming conditions in this embodiment will be described according to the control flow shown in FIG.
[0034]
First, when a request for image forming condition control is input to the CPU 16 of the apparatus main body in FIG. 8, a sequence of image forming condition (abbreviated image condition) control starts (STEP 1). The image forming condition control is performed when the apparatus main body is turned on, each cartridge is replaced, or every predetermined number of printed sheets.
[0035]
Next, a first yellow (Y) halftone patch (Y halftone patch) is formed on the photosensitive drum 1 of FIG. 8 as a first type patch (STEP 2). At this time, the development bias is caused by all the fluctuation factors such as the usage environment, the characteristic variation depending on the number of printed sheets of the developing device 4a and the photosensitive drum 1, the sensitivity variation at the time of manufacturing the photosensitive drum, and the variation of the frictional charging characteristic at the time of toner production. In consideration of the above, it is changed in steps of 50 V from −150 V to −450 V, which is a voltage corresponding to this, and a total of 7 patches are formed.
[0036]
The optical characteristic of the Y halftone patch printed in STEP 2 is detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 3). Based on the calculated patch density, a developing bias Y1 (yellow optimum developing bias) that satisfies the target density 1.0 is calculated (STEP 4). As described above, the development bias Y1 calculated by controlling the density of the halftone pattern to be constant is an optimum bias value for stabilizing the intermediate density and density gradation of yellow.
[0037]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether or not the halftone optimum bias has been calculated. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 2 to 4 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and intermediate density optimum development biases M1, C1, and K1 for each color are calculated (STEPs 5 and 6). If the calculation of the halftone optimum bias has been completed for all colors, the processing from STEP 7 is performed.
[0038]
  Next, the secondtypeAs the eye patch, a first yellow solid patch (Y solid patch) is formed on the photosensitive drum 1 (STEP 7). At this time, the developing bias is changed from −150 V to −450 V in steps of 50 V in the same manner as in STEP 2 to form a total of seven patches.
[0039]
The optical characteristics of the Y solid patch printed in STEP 5 are detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 8). Based on the calculated patch density, a development bias Y2 (yellow optimum development bias) that satisfies the target density 1.5 is calculated (STEP 9). The developing bias Y2 calculated here is a high density optimum bias value for stabilizing the high density of yellow.
[0040]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether the calculation of the high density optimum bias has been completed. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 7 to 9 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and high-density optimum development biases M2, C2, and K2 for each color are calculated (STEPs 10 and 11). If the calculation of the high density optimum bias has been completed for all the colors, the processing after STEP 12 is performed.
[0041]
In STEP12, the average values of the intermediate density optimum bias Y1, M1, C1, K1 calculated in STEP4 and the high density optimum bias Y2, M2, C2, K2 calculated in STEP9 are calculated, and from low density to high density. The optimum development biases Y3, M3, C3, and K3 in all density regions are calculated. The calculation formula is as the following formula (1).
[0042]
Formula (1):
Y3 = (Y1 + Y2) / 2
M3 = (M1 + M2) / 2
C3 = (C1 + C2) / 2
K3 = (K1 + K2) / 2
[0043]
The optimum development biases Y3, M3, C3, and K3 calculated here are the development biases used in actual image printing.
[0044]
Through the above process, the optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3 for the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black are determined, and the image forming condition control is completed. The high voltage power source 18 is controlled to generate the determined optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3.
[0045]
In the above embodiment, the development bias is controlled as the image forming condition. However, the present invention can also be applied to the case where latent image conditions such as the exposure amount and the charging potential of the photosensitive drum are controlled as the image forming condition.
[0046]
Further, although the optical characteristics of the detection image are detected on the photosensitive drum 1, the optical characteristics of the detection image may be detected on an image carrier such as the intermediate transfer belt 5.
[0047]
Further, the optical density of the detection image is obtained by the optical sensor 9 and controlled so that the optical density becomes the optimum value. However, the toner loading amount is calculated from the optical reflectance of the detection image, and the toner loading amount is calculated. It is good also as control which optimizes.
[0048]
Furthermore, although an example in which two types of detection image patterns are used has been described, it is needless to say that three or more types of patterns can be used and the effect is further increased.
[0049]
As described above, according to the present embodiment, in obtaining the optimum condition of one image forming condition, by using the detection images of two types of patterns, both the intermediate density area and the high density area are used. It was possible to select balanced image forming conditions.
[0050]
Example 2
In the present embodiment, two types of pattern detection images are used in the same manner as in the first embodiment to obtain the optimum condition of one image forming condition. In this case, the first pattern is used as the second pattern. By using a pattern in which the toner amount per image area is larger than the pattern, an image forming condition in which the intermediate density gradation and the maximum toner loading amount are balanced is selected.
[0051]
Two types of detection images (patches) used in this embodiment will be described.
[0052]
For the first type of patch, a halftone pattern for printing 3 × 3 in a 4 × 4 dot matrix, as in the first embodiment, in order to stabilize halftone density and halftone gradation. Is used. On the other hand, the second type patch has a line width (image width) of 10 dots (dot) as shown in FIG. 2 as a pattern in which the toner amount per image area is larger than that of the first patch. ) (600 dpi, approximately 420 μm), a line pattern having a vertical and horizontal length of 15 mm, which is composed of vertical lines with a non-image portion width of 10 dots.
[0053]
Here, the reason why the amount of toner loaded per image area increases with the above line pattern will be described below. In an electrophotographic apparatus, generally, the amount of toner loaded per image area varies depending on the pattern of a print image, and a solid image is rarely maximized.
[0054]
The above will be described with reference to FIG. 3 showing the results of experiments conducted by the present inventors. FIG. 3 shows the amount of toner loaded (weight) per image area when the line width of the line pattern (line image) is changed.
[0055]
The image forming apparatus used in the experiment is a digital electrophotographic apparatus similar to the conventional example, and the image resolution is 600 dpi (dots / inch). Further, image forming conditions such as latent image conditions and development conditions are set to conditions optimal for the apparatus. Further, in the experiment, as shown in FIG. 4, the width of the non-image part is set in order to make the influence of the potential of the image part (line printing part) and the non-image part (non-printing part between lines) constant. Was fixed at about 4.2 mm (100 dots).
[0056]
Here, the line width (or non-image portion width) refers to the width of the latent image. For example, the width of a 10-dot line of 600 dpi is 25.4 mm ÷ 600 × 10 = 423 μm. The image area refers to the latent image area. For example, for 10 dpi, a 20-dot line is twice as large.
[0057]
As can be seen from FIG. 3, the amount of toner per image area increases as the line width is increased from a thin line of about 42 μm (1 dot), reaches a maximum at 400 μm, and then gradually decreases to 5000 μm. To the amount. As described above, the toner loading amount becomes maximum at a certain line width due to various factors, which cannot be generally explained. However, the present inventors consider that the following are the main causes.
[0058]
In general, in an electrophotographic image forming apparatus, printing of isolated dots tends to be difficult due to the characteristics of the method. In other words, the amount of toner loaded is reduced at a printing portion where the concentration of dots is small. In other words, the amount of toner loaded is reduced in a line that is thinner than a certain level.
[0059]
On the other hand, when a solid image is printed by an electrophotographic image forming apparatus, there is a tendency for toner to concentrate on the contour of the printed image (edge effect), and in an image where the distance between the contour and the contour is narrow, that is, a line image or the like Ride capacity increases. Accordingly, as the print width is gradually narrowed from the solid image (the line width is decreased), the amount of toner loaded increases.
[0060]
Note that when the line width is 5000 μm or more, the toner loading amount becomes constant (equal to the amount of toner of the solid image) because the line effect is sufficiently large and the edge effect can be ignored. This tendency becomes more prominent as the developing method has a larger edge effect. Here, as an example, a non-magnetic one-component developing method by a non-contact method was used for examination.
[0061]
For the above reasons, when the purpose is to limit the maximum amount of toner, it is better to use a line pattern than to use a solid pattern for a patch. Furthermore, by performing control such as adjusting the maximum toner loading amount of a line pattern (image width) of 10 dots that maximizes the toner loading amount per image area, fixing failure or transfer due to excessive toner loading is performed. Defects can be effectively suppressed.
[0062]
In this embodiment, as in the first embodiment, the size of the patch is 15 mm in length and width, and seven patches are formed for each patch pattern while changing the image forming conditions. The image forming condition to be controlled is a developing bias applied to the developing device. The charging potential of the photosensitive drum is set to −600 V, and the exposure light amount is set so that the potential of the exposed portion becomes −200 V at the center value of the sensitivity of the photosensitive drum.
[0063]
Control of image forming conditions in the present embodiment will be described according to the flow shown in FIG.
[0064]
When a request for image forming condition control is input to the CPU of the apparatus main body, an image forming condition control sequence starts (STEP 1). The image forming condition control is performed when the apparatus main body is turned on, each cartridge is replaced, or every predetermined number of printed sheets.
[0065]
Next, the first color Y halftone patch (yellow color halftone patch) is formed on the photosensitive drum as the first type patch (STEP 2). Consider the development bias in consideration of all the fluctuation factors such as the usage environment, characteristic fluctuations due to the number of printed sheets on the developing device and photosensitive drum, fluctuations in sensitivity when manufacturing photosensitive drums, and fluctuations in frictional charging characteristics when manufacturing toner. Is changed in steps of 50 V from −150 V to −450 V, which is a voltage that can correspond to 7 to form a total of 7 patches.
[0066]
The optical characteristic of the Y halftone patch printed in STEP 2 is detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 3). Based on the calculated patch density, a developing bias Y1 (yellow optimum developing bias) that satisfies the target density 1.0 is calculated (STEP 4). As described above, the developing bias Y1 calculated by controlling the density of the halftone pattern to be constant is an optimum bias value for stabilizing the intermediate density and density gradation of yellow.
[0067]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether or not the halftone optimum bias has been calculated. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 2 to 4 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and intermediate density optimum development biases M1, C1, and K1 for each color are calculated (STEPs 5 and 6). If the calculation of the halftone optimum bias has been completed for all colors, the processing from STEP 7 is performed.
[0068]
  Next, the secondtypeAs the eye patch, the first color Y on the photosensitive drumLine patternPatch (yellowLine patternPatch) is formed (STEP 7). As in STEP 2, the development bias is changed from −150 V to −450 V in steps of 50 V to form a total of seven patches.
[0069]
  STEP7Y printed withLine patternThe optical characteristics of the patch are detected by the optical sensor 9, and the amount of toner loaded per area of each patch is calculated from the detection result (STEP 8). Then, the developing bias Y2 (the optimum developing bias for yellow) in which the calculated toner riding amount per patch area satisfies the target riding amount is calculated (STEP 9).
[0070]
In this embodiment, the target toner loading amount is 0.75 mg / cm.² Set to. According to the experiments by the present inventors, in the image forming apparatus used in this example, when the amount of toner loaded was gradually increased while changing the developing bias, the amount of toner loaded per color (per area) (Toner load) is 0.75 mg / cm² When the amount was larger, transfer failure and fixing failure of the color overlay image occurred. Therefore, the toner loading amount is 0.75 mg / cm.² It is necessary to control the following. In this embodiment, the target toner loading amount is 0.75 mg / cm.² And the optimum developing bias Y2 that can obtain this is calculated. The developing bias Y2 calculated here is a high density optimum bias for stabilizing the high density.
[0071]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether the calculation of the high density optimum bias has been completed. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 7 to 9 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and high-density optimum development biases M2, C2, and K2 for each color are calculated (STEPs 10 and 11). When the calculation of the high density optimum bias has been completed for all the colors, the processing after STEP 12 is performed.
[0072]
In STEP 12, average values of the intermediate density optimum bias Y1, M1, C1, K1 calculated in STEP 4 and the high density optimum bias Y2, M2, C2, K2 calculated in STEP 9 are calculated (in the above-described first embodiment). Formula (1)), the optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3 in all density regions from low density to high density are calculated.
[0073]
The optimum development biases Y3, M3, C3, and K3 calculated here are the development biases used in actual image printing.
[0074]
Through the above process, the optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3 for the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black are determined, and the image forming condition control is completed.
[0075]
In the above embodiment, the developing bias is controlled as the image forming condition. However, as in the first embodiment, the present invention controls the latent image condition such as the exposure amount and the charged potential of the photosensitive drum as the image forming condition. It can also be applied to.
[0076]
The optical characteristics of the detection image are detected on the photosensitive drum. Similarly, the optical characteristics of the detection image may be detected on an image carrier such as a transfer body.
[0077]
The optical density of the detection image is obtained by the optical sensor 19 and controlled so that the optical density becomes an optimum value. However, the toner loading amount is calculated from the optical reflectance of the detection image, and the toner loading amount is optimized. It is good also as control which aims at making.
[0078]
Although an example in which two types of detection image patterns are used has been described, it is needless to say that three or more types of patterns can be used and the effect is further increased.
[0079]
As described above, according to the present embodiment, in obtaining the optimum condition of one image forming condition, by using the detection images of two types of patterns, both the intermediate density area and the high density area are used. It was possible to select balanced image forming conditions.
[0080]
Example 3
In this embodiment, when obtaining the optimum conditions for image forming conditions using a plurality of patterns of detection images, for the second and subsequent patterns, the image forming conditions are in the vicinity of the optimum conditions obtained for the first type of pattern. Further, the time required for control and the amount of toner consumed are reduced by making the number of detection images smaller than that of the first pattern.
[0081]
In this embodiment, the charging potential, the exposure light amount, the pattern printed as a detection image, the patch optical density target value, the developing characteristics of the developing device, and the like are the same as those in the first embodiment.
[0082]
Control of image forming conditions in the present embodiment will be described according to the flow shown in FIG.
[0083]
When a request for image forming condition control is input to the CPU of the apparatus main body, an image forming condition control sequence starts (STEP 1). The image forming condition control is performed when the apparatus main body is turned on, each cartridge is replaced, or every predetermined number of printed sheets.
[0084]
Next, the first color Y halftone patch (yellow color halftone patch) is formed on the photosensitive drum as the first type patch (STEP 2). Consider the development bias in consideration of all the fluctuation factors such as the usage environment, characteristic fluctuations due to the number of printed sheets on the developing device and photosensitive drum, fluctuations in sensitivity when manufacturing photosensitive drums, and fluctuations in frictional charging characteristics when manufacturing toner. Is changed in steps of 50 V from −150 V to −450 V, which is a voltage that can correspond to 7 to form a total of 7 patches.
[0085]
The optical characteristic of the Y halftone patch printed in STEP 2 is detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 3). Based on the calculated patch density, a developing bias Y1 (yellow optimum developing bias) that satisfies the target density 1.0 is calculated (STEP 4). As described above, the developing bias Y1 calculated by controlling the density of the halftone pattern to be constant is an optimum bias value for stabilizing the intermediate density and density gradation of yellow.
[0086]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether or not the halftone optimum bias has been calculated. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 2 to 4 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and intermediate density optimum development biases M1, C1, and K1 for each color are calculated (STEPs 5 and 6). If the calculation of the halftone optimum bias has been completed for all colors, the processing from STEP 7 is performed.
[0087]
Next, the development bias for printing the second type of patch (solid) is calculated (STEP 7).
[0088]
As already explained, when printing the first type of patch (halftone), it is necessary to take all density variation factors into consideration and set a large development bias change range, and so many patches. Formed. However, it is estimated that the optimum development bias of the second type solid patch is a value in the vicinity of the optimum development bias of the first type halftone patch that has already been calculated. This is because the usage environment of the device and the usage amount (number of printed sheets) of the photoconductor and the developing device are the same. It is because it originates only. In the image forming apparatus used in this example, the difference in the optimum developing bias was 50 V at the maximum.
[0089]
Accordingly, the developing bias for forming the second type patch is set to three steps of ± 1 step (± 50 V) in 50 V steps centering on the optimum developing bias for the first type patch calculated in STEP 3. For example, when the optimum developing bias of Y is −350, the setting values of the developing bias for printing the second type patch (solid patch) are −300V, −350V, and −400V. The development bias for printing is calculated for each of Y, M, C, and K colors.
[0090]
Next, a first color Y solid patch (yellow solid patch) is formed on the photosensitive drum as the second type patch (STEP 8). At this time, the development bias uses the value calculated in STEP 7 to form three patches.
[0091]
The optical characteristics of the Y solid patch printed in STEP 8 are detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 9). Based on the calculated patch density, a development bias Y2 (optimum yellow development bias) that satisfies the target density 1.5 is calculated (STEP 10). The developing bias Y2 calculated here is a high density optimum bias for stabilizing the high density.
[0092]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether the calculation of the high density optimum bias has been completed. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 7 to 10 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and high density optimum development biases M2, C2, and K2 for each color are calculated (STEPs 11 and 12). If the calculation of the high density optimum bias has been completed for all the colors, the processing after STEP 13 is performed.
[0093]
In STEP13, average values of the intermediate density optimum bias Y1, M1, C1, K1 calculated in STEP4 and the high density optimum bias Y2, M2, C2, K2 calculated in STEP10 are calculated (the above-described equation (1)). ) Calculate the optimum developing bias Y3, M3, C3, K3 in all density regions from low density to high density.
[0094]
The optimum development biases Y3, M3, C3, and K3 calculated here are the development biases used in actual image printing.
[0095]
Through the above process, the optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3 for the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black are determined, and the image forming condition control is completed.
[0096]
In the above embodiments, the halftone patch is used for the first type patch and the solid patch is used for the second type pattern. However, as described above, in the color image forming apparatus, the density of the halftone pattern is constant. Control is a very effective means for stabilizing the image density, and control using a high density pattern is an auxiliary means for preventing a transfer defect, a fixing defect, and the like. Therefore, it is possible to realize more effective image control by forming a large number of print patterns by changing the developing bias in a wider range and using the halftone pattern for the first type patch for calculating the optimum condition.
[0097]
Furthermore, it goes without saying that it is also an effective means to use a pattern that increases the amount of toner per image area, as used in Example 2, for the second type of print pattern.
[0098]
This embodiment can also be applied to the case where latent image conditions such as the exposure amount and the photosensitive drum charging potential are controlled as image forming conditions, as described above. Further, the optical characteristics of the detection image may be detected on an image carrier such as a transfer body. Control may be made to calculate the toner loading amount from the optical reflectance of the detection image and optimize the toner loading amount. Needless to say, three or more kinds of patterns can be used, and the effect is further increased.
[0099]
As described above, according to the present embodiment, when obtaining the optimum conditions for image forming conditions using a plurality of patterns of detection images, the second and subsequent patterns are obtained for the first pattern. By changing the image formation conditions in the vicinity of the optimum conditions, and further reducing the number of detection images from the first pattern, select balanced image formation conditions in both the intermediate density area and the high density area In addition, the time required for control and the amount of toner consumed can be reduced.
[0100]
Example 4
In this embodiment, when obtaining the optimum image forming condition using the detection images of a plurality of patterns, the image forming condition is changed in the vicinity of the optimum condition obtained for the first type for the second and subsequent patterns. Further, the accuracy of control is improved by making the width of the condition to be changed smaller than that of the first pattern.
[0101]
In this embodiment, the charging potential, the exposure light amount, the pattern printed as a detection image, the patch optical density target value, the developing characteristics of the developing device, and the like are the same as those in the first embodiment.
[0102]
Control of image forming conditions in the present embodiment will be described according to the flow shown in FIG.
[0103]
When a request for image forming condition control is input to the CPU of the apparatus main body, an image forming condition control sequence starts (STEP 1). The image forming condition control is performed when the apparatus main body is turned on, each cartridge is replaced, or every predetermined number of printed sheets.
[0104]
Next, the first color Y halftone patch (yellow color halftone patch) is formed on the photosensitive drum as the first type patch (STEP 2). Consider the development bias in consideration of all the fluctuation factors such as the usage environment, characteristic fluctuations due to the number of printed sheets on the developing device and photosensitive drum, fluctuations in sensitivity when manufacturing photosensitive drums, and fluctuations in frictional charging characteristics when manufacturing toner. Is changed in steps of 50 V from −150 V to −450 V, which is a voltage that can correspond to 7 to form a total of 7 patches.
[0105]
The optical characteristic of the Y halftone patch printed in STEP 2 is detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 3). Based on the calculated patch density, a developing bias Y1 (yellow optimum developing bias) that satisfies the target density 1.0 is calculated (STEP 4). As described above, the developing bias Y1 calculated by controlling the density of the halftone pattern to be constant is an optimum bias value for stabilizing the intermediate density and density gradation of yellow.
[0106]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether or not the halftone optimum bias has been calculated. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 2 to 4 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and intermediate density optimum development biases M1, C1, and K1 for each color are calculated (STEPs 5 and 6). If the calculation of the halftone optimum bias has been completed for all colors, the processing from STEP 7 is performed.
[0107]
Next, the developing bias for printing the second type patch (solid patch) is calculated (STEP 7).
[0108]
Next, the development bias for printing the second type of patch (solid) is calculated (STEP 7). As described in the third embodiment, the optimum development bias of the second type patch (solid) is a value in the vicinity of the optimum development bias for the first type patch (halftone) that has already been calculated. Presumed. Therefore, for the second type solid patch, the optimum development bias may be calculated by reducing the overall change width in the vicinity of the optimum development bias for the first type halftone patch and printing the patch.
[0109]
  On the other hand, the change in image density with respect to the developing bias is not linearly related.DetectionAs the amount of change in the development bias between the development images is reduced, the control accuracy can be improved. For the above reasons, the developing bias for forming the second type patch is set to 7 steps of ± 3 steps (± 51 V) in 17 V steps centering on the optimum developing bias for the first type patches calculated in STEP 3. The control accuracy for the second type patch is improved. As in the second embodiment, the difference in optimum development bias between print patterns is 50 V at maximum. The development bias for printing is calculated for each of Y, M, C, and K colors.
[0110]
Next, a first color Y solid patch (yellow solid patch) is formed on the photosensitive drum as the second type patch (STEP 8). At this time, the development bias uses the value calculated in STEP 7 to form seven patches.
[0111]
The optical characteristics of the Y solid patch printed in STEP 8 are detected by the optical sensor 9, and the density of each patch is calculated from the detection result (STEP 9). Based on the calculated patch density, a development bias Y2 (optimum yellow development bias) that satisfies the target density 1.5 is calculated (STEP 10). The developing bias Y2 calculated here is a high density optimum bias for stabilizing the high density.
[0112]
For all colors (Y, M, C, K), it is determined whether the calculation of the high density optimum bias has been completed. If not, the next color is selected, and the second, third, and fourth magenta colors Steps 7 to 10 are also performed for (M), cyan (C), and black (K), and high density optimum development biases M2, C2, and K2 for each color are calculated (STEPs 11 and 12). If the calculation of the high density optimum bias has been completed for all the colors, the processing after STEP 13 is performed.
[0113]
In STEP 13, average values of the intermediate density optimum bias Y1, M1, C1, K1 calculated in STEP 4 and the high density optimum bias Y2, M2, C2, K2 calculated in STEP 10 are calculated (the above-described equation (1)). ) Calculate the optimum developing bias Y3, M3, C3, K3 in all density regions from low density to high density.
[0114]
The optimum development biases Y3, M3, C3, and K3 calculated here are the development biases used in actual image printing.
[0115]
Through the above process, the optimum developing biases Y3, M3, C3, and K3 for the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black are determined, and the image forming condition control is completed.
[0116]
In the fourth embodiment, a halftone patch is used for the first type patch and a solid patch is used for the second type pattern. However, as described in the third embodiment, the halftone pattern is used in the color image forming apparatus. It is very effective means to stabilize the image density, and control using a high density pattern is an auxiliary means for preventing poor transfer and poor fixing. Therefore, it is possible to realize more effective image control by forming a large number of print patterns by changing the developing bias in a wider range and using the halftone pattern for the first type patch for calculating the optimum condition.
[0117]
Furthermore, it goes without saying that it is also an effective means to use a pattern that increases the amount of toner per image area, as used in Example 2, for the second type of print pattern.
[0118]
The present invention can also be applied to the case where latent image conditions such as exposure amount and charging potential of a photosensitive drum are controlled as image forming conditions. Further, the optical characteristics of the detection image may be detected on an image carrier such as a transfer body. Control may be made to calculate the toner loading amount from the optical reflectance of the detection image and optimize the toner loading amount. Needless to say, three or more kinds of patterns can be used, and the effect is further increased.
[0119]
Further, the third embodiment can be combined with the present embodiment, and an effective combination can achieve both improvement in control accuracy, reduction in control time, and reduction in the amount of toner consumed for control.
[0120]
As described above, according to the present embodiment, when obtaining the optimum conditions for image forming conditions using a plurality of patterns of detection images, the second and subsequent patterns are obtained for the first pattern. By changing the image forming conditions in the vicinity of the optimum conditions, and further reducing the width of the changing conditions from that of the first type of pattern, balanced image forming conditions in both the intermediate density area and the high density area It is possible to achieve both the selection of the toner and the time required for control and the amount of toner consumed.
[0121]
As described above, in Examples 1 to 4, the average value of the halftone density optimum bias and the high density optimum bias is calculated as the optimum development bias in all density regions from low density to high density, and the value is used. However, other calculation methods may be used, and an optimal calculation method suitable for the apparatus is preferably used. For example, the calculation may be performed by weighting one of the intermediate density optimum bias and the high density optimum bias, or a determination routine may be used in which one of the optimum biases is adopted depending on appropriate cases. .
[0122]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the optimum condition for the color image forming condition is determined.,imageBy using a plurality of types of patterns having different toner amounts per area, it becomes possible to select balanced image forming conditions in both the intermediate density area and the high density area. Further, for the second and subsequent patterns, the image forming conditions are changed in the vicinity of the optimum condition obtained for the first type pattern, and the width of the condition to be changed and the number of detection images are changed from the first type pattern. By reducing the number, it is possible to select balanced image forming conditions in both the intermediate density area and the high density area, to reduce the time required for control and the amount of toner consumed, and to improve control accuracy. It became possible to coexist with.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a method for controlling image forming conditions in Embodiment 1 of a color image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a line pattern detection image used in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a line width of a line pattern and a toner loading amount.
FIG. 4 is a diagram illustrating a line width and a non-image portion width of a line pattern.
FIG. 5 is a flowchart showing a control method in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a control method in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a control method in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional color image forming apparatus.
9 is a diagram showing a halftone pattern detection image for intermediate density control used in the apparatus of FIG. 1. FIG.
10 is a diagram showing development characteristics of a developing device installed in the apparatus of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
4a-4d Developer
9 Optical sensor
16 CPU
18 High voltage power supply

Claims

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。Prior to image formation, in a color image forming apparatus in which a detection image is formed, and development conditions are determined according to the detection result of the optical characteristics of the detection image.
The pattern of the detection image is composed of a first pattern composed of a plurality of halftone images whose development conditions are changed, and a plurality of striped line images whose development conditions are changed, and has a larger image area than the solid image. A second pattern with a large amount of toner is used, and development conditions are determined according to the detection results of the optical characteristics of the first pattern and the optical characteristics of the second pattern ,
The detection of the optical characteristics of the first pattern is performed before the detection of the optical characteristics of the second pattern, and the number of images for detection of the second pattern is determined for the detection of the first pattern. A color image forming apparatus characterized in that it is smaller than the number of images.

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、Prior to image formation, in a color image forming apparatus in which a detection image is formed, and development conditions are determined according to the detection result of the optical characteristics of the detection image.
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、 The pattern of the detection image is composed of a first pattern composed of a plurality of halftone images whose development conditions are changed and a plurality of striped line images whose development conditions are changed. A second pattern with a large amount of toner is used, and development conditions are determined according to the detection results of the optical characteristics of the first pattern and the optical characteristics of the second pattern,
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。 The detection of the optical characteristics of the first pattern is performed before the detection of the optical characteristics of the second pattern, and the width of the development condition for changing the detection image of the second pattern is set to the first pattern. A color image forming apparatus characterized in that it is smaller than the width of the development condition for changing the pattern detection image.

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。The detection of the optical characteristics of the first pattern is performed before the detection of the optical characteristics of the second pattern, and the width of the development condition for changing the detection image of the second pattern is set to the first pattern. 2. The color image forming apparatus according to claim 1 , wherein the width is smaller than a range of development conditions for changing the pattern detection image.

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。 The color image forming apparatus according to claim 1, wherein the optical characteristic of the detection image is an optical reflectance of the detection image.

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。 The color image forming apparatus according to claim 1, wherein the optical characteristic of the detection image is a density of the detection image.