JP2011191457A - 画像形成装置及びトナー濃度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化及び作業性を低下させることなく、高い画像品質を維持することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 プリンタ制御装置は、第１の基準受光量Ｄｓ１、第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、矩形パターン毎に、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と第２の基準受光量Ｄｓ２とから係数βを算出し（ステップＳ４１９）、該算出された係数βと該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と第１の基準受光量Ｄｓ１とから係数αを算出する（ステップＳ４２１）。
【選択図】図２０

Description

本発明は、画像形成装置及びトナー濃度検出方法に係り、更に詳しくは、トナーを用いて移動体上に画像を形成する画像形成装置、及び移動体上に形成されたトナー像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出方法に関する。

トナーによって画像を形成する画像形成装置としては、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、マルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等が広く知られている。このような画像形成装置では、一般的には、感光性を有するドラム（以下では、便宜上、「感光体ドラム」ともいう）の表面に静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させることによっていわゆる現像を行い、「トナー画像」を得ている。

ところで、良好なトナー画像を得るためには、静電潜像の現像に供されるトナー量が適正でなければならない。現像方式には「トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤」を用いる方式や、トナーのみで構成された現像剤を用いるモノトナー現像方式等、種々の方式が知られている。なお、静電潜像が現像される現像部へ供給されるトナー量は、「トナー濃度」とも呼ばれている。

トナー濃度が低すぎると、静電潜像に十分な量のトナーが供給されず、画像形成装置から出力される画像（出力画像）は濃度の不十分な画像となってしまう。一方、トナー濃度が高すぎると、出力画像における濃度分布が「高濃度側」に偏り、見づらい画像となってしまう。このように、良好な出力画像を得るためには、トナー濃度が適正な範囲内になければならない。

そこで、トナー濃度を適正な範囲内に制御するため、トナー濃度検出用のパターン（検出用パターン）を形成し、該パターンに光（検出用光）を照射し、反射光の光量変化からトナー濃度を検出する方法が広く行われている（例えば、特許文献１〜５参照）。

また、特許文献６には、独立してもしくは同時に点滅可能なＭ（≧３）個の発光部を１方向に配列してなる照射手段と、Ｎ（≧３）個の受光部を照射手段に対応させて１方向に配列してなる受光手段とを有する反射型光学センサが開示されている。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、大型化及び作業性を低下させることなく、高い画像品質を維持することができる画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、トナーの濃度を精度良く検出することができるトナー濃度検出方法を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、トナーを用いて移動体上に画像を形成する画像形成装置において、前記トナーの濃度が互いに異なる複数のパッチを含むテストパターンを作成するテストパターン作成装置と；少なくとも３つの発光部からなる照射系と、該照射系から射出され前記移動体あるいは前記テストパターンで反射された光を受光する少なくとも３つの受光部からなる受光系とを有する反射型光学センサと；前記反射型光学センサの受光系の出力信号に基づいて前記複数のパッチのトナー濃度を個別に求める処理装置と；を備え、前記処理装置は、前記移動体で反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、トナー付着量が最大のベタパターンで反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、前記複数のパッチのパッチ毎に、該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数βを算出し、該算出された係数βと該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１とから前記係数αを算出することを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、大型化及び作業性を低下させることなく、高い画像品質を維持することができる。

本発明は、第２の観点からすると、移動体上に形成されたトナー像のトナー濃度を、少なくとも３つの発光部からなる照射系と該照射系から射出され前記移動体あるいは前記トナー像で反射された光を受光する少なくとも３つの受光部からなる受光系とを有する反射型光学センサを用いて検出するトナー濃度検出方法であって、前記移動体で反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、トナー付着量が最大のベタパターンで反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数βを算出する工程と；前記算出された係数βと該トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１とから前記係数αを算出する工程と；を含むトナー濃度検出方法である。

これによれば、トナー濃度を精度良く検出することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その３）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その４）である。 反射型光学センサの配置位置を説明するための図（その１）である。 反射型光学センサの配置位置を説明するための図（その２）である。 転写ベルト上におけるトナーパターンの形成位置を説明するための図である。 反射型光学センサを説明するための図（その１）である。 反射型光学センサを説明するための図（その２）である。 反射型光学センサを説明するための図（その３）である。 反射型光学センサを説明するための図（その４）である。 検出用光を説明するための図である。 トナーパターンを構成する４つの濃度検出用パターンと１つの位置ずれ検出用パターンを説明するための図である。 各濃度検出用パターンにおける５つの矩形パターンを説明するための図である。 アナログパターンを説明するための図である。 図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は、それぞれトナーからの反射光を説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンを説明するための図である。 プリンタ制御装置によって行われる画像プロセス制御を説明するためのフローチャートである。 プリンタ制御装置によって行われる濃度検出処理を説明するためのフローチャートである。 図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）は、それぞれΔＤ５〜ΔＤ７の一例を説明するための図である。 図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に対応する矩形パターンの位置を説明するための図である。 図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）は、それぞれΔＤ５〜ΔＤ８の一例を説明するための図である。 図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）に対応する矩形パターンの位置を説明するための図である。 矩形パターンの変形例を説明するための図である。 図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ、矩形パターンが図２２の位置にあり、発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が転写ベルトのときの各受光部の出力分布、及び照射対象物が矩形パターンｐ５のときの各受光部の出力分布を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例１を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例２を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例３を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例４を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例５を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例６を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例７を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例８を説明するための図である。 サンプリングタイミングの例９を説明するための図である。 点灯される発光部が発光部Ｅ３のみであり、該発光部Ｅ３が点灯されたとき、照射対象物が転写ベルトのときの各受光部の出力分布を説明するための図である。 図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）は、それぞれ、点灯される発光部が発光部Ｅ３のみであり、該発光部Ｅ３が点灯されたとき、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１及び矩形パターンｐ２のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 図３８（Ａ）及び図３８（Ｂ）は、それぞれ、点灯される発光部が発光部Ｅ３のみであり、該発光部Ｅ３が点灯されたとき、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ３及び矩形パターンｐ４のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 点灯される発光部が発光部Ｅ３のみであり、該発光部Ｅ３が点灯されたとき、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 図４０（Ａ）及び図４０（Ｂ）は、それぞれ、係数βを説明するための図（その１）である。 図４１（Ａ）及び図４１（Ｂ）は、それぞれ、係数βを説明するための図（その２）である。 係数αを説明するための図（その１）である。 係数αを説明するための図（その２）である。 得られた係数α及び係数βを説明するための図である。 図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）は、それぞれ、実測値と算出値を説明するための図（その１）である。 図４６（Ａ）及び図４６（Ｂ）は、それぞれ、実測値と算出値を説明するための図（その２）である。 Ｄα（相対値）とトナー濃度との関係を説明するための図である。 Ｄβ（相対値）とトナー濃度との関係を説明するための図である。 位置ずれ検出処理を説明するための図（その１）である。 位置ずれ検出処理を説明するための図（その２）である。 図５１（Ａ）及び図５１（Ｂ）は、それぞれ位置ずれ検出処理を説明するための図（その３）である。 反射型光学センサの変形例を説明するための図である。 図５２における照明用マイクロレンズを説明するための図である。 図５２における受光用マイクロレンズを説明するための図である。 図５２における検出用光を説明するための図である。 発光部と照明用マイクロレンズの位置関係、及び受光用マイクロレンズと受光部の位置関係を説明するための図である。 ディザパターンを説明するための図である。 図５８（Ａ）は、矩形パターンｐ１におけるトナーの付着状態を説明するための図であり、図５８（Ｂ）は、矩形パターンｐ３におけるトナーの付着状態を説明するための図であり、図５８（Ｃ）は、矩形パターンｐ５におけるトナーの付着状態を説明するための図である。 単色の画像を形成するレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５１（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、反射型光学センサ２２４５、温湿度センサ（図示省略）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えば、パソコン）及び公衆回線を介した情報機器（例えば、ファクシミリ装置）との双方向の通信を制御する。そして、通信制御装置２０８０は、受信した情報をプリンタ制御装置２０９０に通知する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置及び情報機器からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置及び情報機器からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

温湿度センサは、カラープリンタ２０００内の温度と湿度を検出し、プリンタ制御装置２０９０に通知する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

感光体ドラム２０３０ａの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ａの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、クリーニングユニット２０３１ａが配置されている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、クリーニングユニット２０３１ｂが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、クリーニングユニット２０３１ｃが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、クリーニングユニット２０３１ｄが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。ところで、転写ベルト２０４０上で、トナー画像の移動する方向（ここでは、Ｘ軸方向）は「副方向」と呼ばれ、該副方向に直交する方向（ここでは、Ｙ軸方向）は「主方向」と呼ばれている。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

反射型光学センサ２２４５は、転写ベルト２０４０の＋Ｚ側であって、転写ベルト２０４０の＋Ｘ側端部近傍に配置されている。この反射型光学センサ２２４５については後述する。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つのｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４つの光検知センサ（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４枚の光検知用ミラー（２２０７ａ、２２０７ｂ、２２０７ｃ、２２０７ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２〜図４では図示省略、図５参照）の所定位置に組み付けられている。

また、カップリングレンズ２２０１ａ及びカップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗ１方向」、カップリングレンズ２２０１ｃ及びカップリングレンズ２２０１ｄの光軸に沿った方向を「ｗ２方向」とする。さらに、Ｚ軸方向及びｗ１方向のいずれにも直交する方向を「ｍ１方向」、Ｚ軸方向及びｗ２方向のいずれにも直交する方向を「ｍ２方向」とする。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

ここでは、光源２２００ａ及び光源２２００ｂにおける主走査対応方向は、ｍ１方向であり、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄにおける主走査対応方向は、「ｍ２方向」である。そして、光源２２００ａ及び光源２２００ｂにおける副走査対応方向、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄにおける副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。

光源２２００ｂと光源２２００ｃは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源２２００ａは光源２２００ｂの−Ｚ側に配置されている。また、光源２２００ｄは光源２２００ｃの−Ｚ側に配置されている。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｃは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束を整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。

ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。

各ｆθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。

ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。また、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。

そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、及び折返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、及び折返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、及び折返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

また、シリンドリカルレンズとそれに対応するトロイダルレンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。

ポリゴンミラー２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、ｆθレンズ２１０５ａとトロイダルレンズ２１０７ａと折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）とからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、ｆθレンズ２１０５ｂとトロイダルレンズ２１０７ｂと折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）とからＣステーションの走査光学系が構成されている。そして、ｆθレンズ２１０５ｃとトロイダルレンズ２１０７ｃと折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）とからＭステーションの走査光学系が構成されている。さらに、ｆθレンズ２１０５ｄとトロイダルレンズ２１０７ｄと折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）とからＹステーションの走査光学系が構成されている。

光検知センサ２２０５ａには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｋステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ａを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｂには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｃステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｂを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｃには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｍステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｃを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｄには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｙステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｄを介して入射する。

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

走査制御装置は、各光検知センサの出力信号に基づいて対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを検出する。

次に、前記反射型光学センサ２２４５について説明する。

この反射型光学センサ２２４５は、一例として図６に示されるように、Ｙ軸方向に関して、転写ベルト２０４０におけるほぼ中央に配置されている。

ここでは、主方向（Ｙ軸方向）に関して、反射型光学センサ２２４５の中心位置をＹｍとする（図７参照）。

そして、テストパターンとしてのトナーパターンは、一例として図８に示されるように、Ｙ軸方向に関して、転写ベルト２０４０におけるほぼ中央に形成される。

反射型光学センサ２２４５は、一例として図９〜図１２に示されるように、１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）を含む照射系、１１個の開口板（Ａｐ１〜Ａｐ１１）、及び１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）を含む受光系などを備えている。なお、図１１では、開口板の図示を省略している。

１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）は、主方向に沿って等しい間隔Ｌｅで配置されている。各発光部には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。すなわち、１１個の発光部を有するＬＥＤアレイを用いることができる。ここでは、一例として、Ｌｅ＝０．４ｍｍとしている。なお、以下では、便宜上、点灯させた発光部を「点灯発光部」と略述する。

各発光部の形状は、１辺が約０．０４ｍｍの正方形である。また、各発光部から射出される光束の波長は８５０ｎｍである。

１１個の開口板（Ａｐ１〜Ａｐ１１）は、それぞれ同じ形状、大きさの開口部を有し、１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）に個別に対応している。

各開口板は、対応する発光部から射出された光束のビーム径を規定する。すなわち、開口板の開口部を通過した光束が、転写ベルト２０４０の表面あるいはトナーパターンを照明する。

ここでは、説明をわかりやすくするため、各発光部から射出され対応する開口板の開口部を通過した光束のみが、検出用光（Ｓ１〜Ｓ１１）として転写ベルト２０４０あるいはトナーパターンを照射するものとする（図１３参照）。

そして、各検出用光によって転写ベルト２０４０の表面に形成される光スポット（以下では、便宜上「検出用光スポット」と略述する）の中心は、副方向に関して、対応する発光部と受光部の中間付近にある。

各検出用光スポットの大きさは、一例として、直径で０．５５ｍｍである。また、主方向に隣接する２つの検出用光スポットの中心間距離は０．４ｍｍである。なお、従来の検出用光スポットの大きさは、通常、直径で２〜３ｍｍ程度であった。

また、ここでは、転写ベルト２０４０の表面は滑らかであり、転写ベルト２０４０の表面に照射された検出用光のほとんどは正反射される。

受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）は、それぞれ発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）に個別に対応している。

各受光部は、対応する発光部から射出され、転写ベルト２０４０の表面で正反射された光束の光路上に配置されている。そして、１１個の受光部の配列ピッチは、１１個の発光部の配列ピッチＬｅと等しい。

各受光部には、ＰＤ（フォトダイオード）を用いることができる。そこで、１１個の受光部を有するＰＤアレイを用いることができる。そして、各受光部は、受光量に応じた信号を出力する。

各受光部の形状は、１辺が約０．３５ｍｍの正方形である。また、各受光部の受光感度のピーク波長は８５０ｎｍ付近にある。すなわち、各発光部から射出され、転写ベルト２０４０あるいはトナーパターンで反射された光を効率良く受光することができる。

なお、以下では、発光部を特定する必要がない場合には、発光部Ｅｉと表示する。そして、発光部Ｅｉから射出され対応する開口板Ａｐｉの開口部を通過した光束を、検出用光Ｓｉと表示する。また、発光部Ｅｉに対応する受光部を受光部Ｄｉと表示する。

次に、上記テストパターンとしてのトナーパターンについて説明する。

このトナーパターンは、一例として図１４に示されるように、５種類のパターン（ＰＰ、ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３、ＤＰ４）を有している。

ＤＰ１〜ＤＰ４は、いずれも濃度検出用パターンであり、ＰＰは位置ずれ検出用パターンである。

濃度検出用パターンＤＰ１はイエロートナーで形成され、濃度検出用パターンＤＰ２はマゼンタトナーで形成される。また、濃度検出用パターンＤＰ３はシアントナーで形成され、濃度検出用パターンＤＰ４はブラックトナーで形成される。なお、以下では、濃度検出用パターンＤＰ１〜ＤＰ４を区別する必要がない場合には、総称して「濃度検出用パターンＤＰ」ともいう。

濃度検出用パターンＤＰは、一例として図１５に示されるように、５個の四角形状のパターン（ｐ１〜ｐ５、以下では、便宜上「矩形パターン」という）を有している。各矩形パターンは、転写ベルト２０４０の進行方向に沿って並んでおり、それぞれ全体としてみたときにトナー濃度の階調が異なっている。ここでは、トナー濃度の低い矩形パターンから、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５とする。すなわち、矩形パターンｐ１のトナー濃度が最も低く、矩形パターンｐ５のトナー濃度が最も高い。

ところで、トナー濃度の階調を異ならせる方法として、アナログ的に異ならせる方法とデジタル的に異ならせる方法とがある。

アナログ的にトナー濃度の階調を異ならせたパターン（以下、「アナログパターン」ともいう）では、いずれの濃度においてもその全領域にトナーが付着している。

トナー濃度の階調をアナログ的に異ならせる方法について以下に簡単に説明する。例えば、潜像形成に用いられる半導体レーザの発光強度と現像バイアスは固定とし、半導体レーザの発光デューティ（Ｄｕｔｙ）を変化させることによって異なる濃度のアナログパターンを形成する場合を考える。図１６には、中間色１のアナログパターン、中間色２のアナログパターン、中間色３のアナログパターン、ベタのアナログパターンについて、感光体ドラム上の静電潜像のうち４ドット×４ドットの領域を切り出したときの、各ドットにおける半導体レーザの発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が示されている。ここでは、中間色１＜中間色２＜中間色３＜ベタ、の順でトナー濃度が高い。また、数値「０」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が０（％）、数値「１」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が２５（％）、数値「２」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が５０（％）、数値「３」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が７５（％）、数値「４」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が１００（％）を意味している。そして、現像の際には、半導体レーザの発光強度、現像バイアス、発光デューティ（Ｄｕｔｙ）に応じた量のトナーが付着する。すなわち、トナーの付着量は、中間色１＜中間色２＜中間色３＜ベタ、の関係になる。但し、発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が極端に小さい場合や、半導体レーザの発光強度及び現像バイアスの値によっては、１ドットの領域にトナーが付着しない場合もあり得る。

一方、デジタル的に異ならせる方法では、トナーが付着している部分の面積とトナーが付着していない下地（ここでは、転写ベルト２０４０の表面）部分の面積の割合によってトナー濃度の階調を異ならせている。

ここでは、一例として、トナー濃度の階調を異ならせる方法として、アナログ的に異ならせる方法を採用している。そして、矩形パターンｐ５は、最大のトナー付着量で作成されたいわゆるベタパターンである。

また、一例として、各矩形パターンの主方向の長さｗ１を１ｍｍ、副方向の長さｗ２を２ｍｍとしている。すなわち、各矩形パターンの主方向の長さｗ１は、主方向に隣接する２つの発光部間の長さ（０．４ｍｍ）よりも長い。また、各矩形パターンの主方向の長さｗ１（１ｍｍ）は、主方向に隣接する２つの発光部間の長さ（０．４ｍｍ）と検出用光スポットの大きさ（０．５５ｍｍ）の和よりも大きい。また、副方向に関して、隣接する２つの矩形パターンの中心間隔は３ｍｍである。

この場合は、トナーパターンを作成するのに必要なトナー量を従来の１／１００倍程度とすることができる。

矩形パターンの表面に照射された検出用光は、正反射及び拡散反射される。なお、以下では、便宜上、正反射した光を「正反射光」、拡散反射した光を「拡散反射光」ともいう。

ところで、発光部から射出された検出用光を幾何光学的に見て多数の光線の集合であるとし、図１７（Ａ）に示されるように、トナーの形状が真球であると仮定すると、トナーによる正反射光とは、図１７（Ｂ）に示されるように、真球の表面（発光部側）の任意の１点で正反射した光線と考えることができる。各受光部の受光量のうち、図１７（Ｂ）に示される条件を満たす光線による受光量が、トナーパターンの正反射光による受光量である。

また、トナーによる拡散反射光とは、図１７（Ｃ）示されるように、トナー表面とトナー裏面とで屈折し、転写ベルトで反射され、トナー裏面とトナー表面で再度屈折して受光部に到達した光線である。また、図１７（Ｄ）に示されるように、トナー表面で正反射した後に転写ベルトで反射されて受光部に到達した光線もトナーによる拡散反射光である。

各受光部において、トナー表面で屈折し、１度でもトナー内部に侵入した光線、及びトナー表面で正反射した後に転写ベルトで反射された光線による受光量は、矩形パターンの拡散反射光による受光量となる。なお、トナー表面で屈折した光線の中には、トナー内部で多重反射を起こすものも存在する。このような光線の反射光も、各受光部において検出されれば、矩形パターンの拡散反射光による受光量となる。

このように、トナーでの正反射光は、トナーでの拡散反射光に比べて著しく少ない。

位置ずれ検出用パターンＰＰは、図１８に示されるように、主方向（Ｙ軸方向）に平行な４本のライン状パターン（ＬＰＹ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１、ＬＰＫ１）と、主方向に対して傾斜した４本のライン状パターン（ＬＰＹ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＫ２）とにより構成されている。

ライン状パターンＬＰＹ１とＬＰＹ２はペアをなし、イエロートナーで形成され、ライン状パターンＬＰＭ１とＬＰＭ２はペアをなし、マゼンタトナーで形成される。また、ライン状パターンＬＰＣ１とＬＰＣ２はペアをなし、シアントナーで形成され、ライン状パターンＬＰＫ１とＬＰＫ２はペアをなし、ブラックトナーで形成される。

各ライン状パターンのペアは、副方向に関して、２本のライン状パターンの間隔が所定の間隔をなすように設定されている。

ここでは、各ライン状パターンの長さを３．４ｍｍ、幅を０．５ｍｍとし、それらの副方向の間隔を２ｍｍとしている。また、４本のライン状パターン（ＬＰＹ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＫ２）の傾斜角を４５°としている。

次に、画像プロセス制御のために、反射型光学センサ２２４５を用いて行われる濃度検出処理及び位置ずれ検出処理について図１９を用いて説明する。本実施形態では、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理は、プリンタ制御装置２０９０によって行われる。図１９のフローチャートは、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理の際に、プリンタ制御装置２０９０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

最初のステップＳ３０１では、画像プロセス制御の要求があるか否かを判断する。ここでは、画像プロセス制御フラグがセットされていれば、ここでの判断は肯定され、画像プロセス制御フラグがセットされていなければ、ここでの判断は否定される。

画像プロセス制御フラグは、（１）電源投入時の初期化処理で、（２）感光体ドラムの停止時間が６時間以上のとき、（３）装置内の温度が１０℃以上変化しているとき、（４）装置内の相対湿度が５０％以上変化しているとき、（５）印刷時にプリント枚数が所定の枚数に達したとき、（６）現像ローラの回転回数が所定の回数に達したとき、（７）転写ベルトの走行距離が所定の距離に達したときなどにセットされる。すなわち、パワーオンのとき、環境条件が変化したとき、現像及び転写に関係する部材の特性が変化したと予想されるときなどに、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理が実行される。

ステップＳ３０１での判断が否定されると、各検出処理はいずれも行われない。一方、ステップＳ３０１での判断が肯定されると、画像プロセス制御フラグをリセットし、ステップＳ３０３に移行する。

このステップＳ３０３では、走査制御装置に対してトナーパターンの作成を指示する。

これにより、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｄにおける位置Ｙｍに、濃度検出用パターンＤＰ１、ライン状パターンＬＰＹ１、ＬＰＹ２、が形成されるようにＹステーションを制御する。

また、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｃにおける位置Ｙｍに、濃度検出用パターンＤＰ２、ライン状パターンＬＰＭ１、ＬＰＭ２、が形成されるようにＭステーションを制御する。

また、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｂにおける位置Ｙｍに、濃度検出用パターンＤＰ３、ライン状パターンＬＰＣ１、ＬＰＣ２、が形成されるようにＣステーションを制御する。

さらに、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ａにおける位置Ｙｍに、濃度検出用パターンＤＰ４、ライン状パターンＬＰＫ１、ＬＰＫ２、が形成されるようにＫステーションを制御する。

そして、各ステーションによって形成された濃度検出用パターン及び位置ずれ検出用パターンは、それぞれ所定のタイミングで転写ベルト２０４０に転写される。

これによって、転写ベルト２０４０における位置Ｙｍに上記トナーパターンが形成されることとなる。

次のステップＳ３０５では、トナー濃度の検出処理を行う。このトナー濃度の検出処理を図２０のフローチャートを用いて説明する。

最初のステップＳ４０１では、主方向に関する矩形パターンの位置を認識する。

主方向に関する矩形パターンの位置としては、１１個の検出用光の中心にある検出用光Ｓ６が、矩形パターンの中心を照明する位置であることが好ましい。しかしながら、矩形パターンの形成位置のずれや、転写ベルトの蛇行などによって、主方向に関して、矩形パターンの位置に誤差が生じることがある。

そこで、矩形パターンの主方向に関する位置を予め認識しておくことが必要である。なお、前回、濃度検知処理を行った情報、すなわち、矩形パターンを検知したときの情報に基づいて、矩形パターンの位置を推定することができる。

例えば、メモリ等に保存されている、矩形パターンを検知したときの各受光部の出力情報から、次に、どの位置に矩形パターンがくるかを推定することが可能である。

具体的には、発光部Ｅｉを点灯させ、転写ベルトを照明したときの受光部Ｄｉの出力と、矩形パターンｐ５を照明したときの受光部Ｄｉの出力との差ΔＤｉの値に最大値がある場合、該最大値に対応する検出用光Ｓｉの照明位置に矩形パターンが位置していると判断できる。

例えば、ΔＤ１〜ΔＤ４、及びΔＤ８〜ΔＤ１１が０であり、図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に示されるように、ΔＤ６の値が最大値となる場合には、図２２に示されるように、検出用光Ｓ６の照明位置に矩形パターンが位置していると判断する。

また、図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）に示されるように、ΔＤ５＜ΔＤ６≒ΔＤ７＞ΔＤ８の関係がある場合には、図２４に示されるように、検出用光Ｓ６の照明位置と検出用光Ｓ７の照明位置の中間位置に矩形パターンが位置していると判断する。

なお、受光部の出力情報を見なくても、前回、矩形パターンを検知してからの経過時間や環境条件の変化が小さい場合には、一般に矩形パターンの位置は大きく変化しないため、前回と同じ位置であると推定できる。

次のステップＳ４０３では、点灯させる発光部を決定する。

ここでは、一部の発光部を点灯させる場合と全ての発光部を点灯させる場合とが考えられる。

（Ａ−１）一部の発光部を点灯させる場合。

一部の発光部を点灯させる場合には、上記ステップＳ４０１で認識された主方向に関する矩形パターンの位置に基づいて、点灯させる発光部を決定することができる。

例えば、検出用光Ｓ６の照明位置に矩形パターンが位置していると認識されたときについて説明する。

このときには、発光部Ｅ１〜Ｅ４、及び発光部Ｅ８〜Ｅ１１を発光させても検出用光Ｓ１〜Ｓ４、及びＳ８〜Ｓ１１は、矩形パターンを照明しないため、濃度検知には寄与しない。また、発光部Ｅ５及びＥ７を発光させても、検出用光Ｓ５及びＳ７の一部は矩形パターンを照明しないため、濃度検知に対して、光の利用効率が小さく、濃度検知の精度は低い。

そこで、このときには、点灯させる発光部として発光部Ｅ６のみと決定することができる。

ところで、矩形パターンが副方向に移動している際に、主方向に関して矩形パターンの位置が変化し、検出用光Ｓ６の照明位置から矩形パターンが外れてしまうおそれがある場合には、余裕を見て、発光部Ｅ６に隣接する発光部Ｅ５及び発光部Ｅ７を加えて、点灯させる発光部として発光部Ｅ５〜Ｅ７の３つと決定しても良い。なお、余裕分は、画像形成装置の性能（矩形パターンの形成位置ずれ性能、転写ベルトの蛇行性能など）によって決定することができる。

次に、例えば、検出用光Ｓ６の照明位置と検出用光Ｓ７の照明位置の中間位置に矩形パターンが位置していると判断されたときについて説明する。

このときには、発光部Ｅ１〜Ｅ４、及び発光部Ｅ９〜Ｅ１１を発光させても検出用光Ｓ１〜Ｓ４、及びＳ９〜Ｓ１１は、矩形パターンを照明しないため、濃度検知には寄与しない。また、発光部Ｅ５及びＥ８を発光させても、検出用光Ｓ５及びＳ８の一部は矩形パターンを照明しないため、濃度検知に対して、光の利用効率が小さく、濃度検知の精度は低い。

そこで、このときには、点灯させる発光部として発光部Ｅ６と発光部Ｅ７の２つと決定することができる。この場合には、発光部毎にトナー濃度の演算結果が得られるので、発光部Ｅ６を点灯させたときに得られた演算結果と発光部Ｅ７を点灯させたときに得られた演算結果を平均化することにより、濃度検知精度を高めることができる。

また、このときには、発光部Ｅ６及び発光部Ｅ７の一方を、点灯させる発光部として決定しても良い。

さらに、このときに、検出用光の照明位置から矩形パターンが外れてしまうおそれがある場合には、余裕を見て、発光部Ｅ６に隣接する発光部Ｅ５及び発光部Ｅ７に隣接する発光部Ｅ８を加えて、点灯させる発光部として発光部Ｅ５〜Ｅ８の４つと決定しても良い。

（Ａ−２）全ての発光部を点灯させる場合。

この場合は、点灯させる発光部として発光部Ｅ１〜Ｅ１１の１１個と決定する。この場合には、矩形パターンの位置が主方向に若干（４ｍｍ以下）変化しても、矩形パターンが検出用光から外れてしまうおそれはない。

次のステップＳ４０５では、点灯パターンを決定する。

点灯パターンとして、点灯させる発光部が複数のとき、それらを同時に点灯・消灯させる場合と、それらを順次、点灯・消灯させる場合とがある。

例えば、発光部Ｅｎと発光部Ｅｍ（ｎ≠ｍ）を同時に点灯させて、検出用光Ｓｎと検出用光Ｓｍで１つの矩形パターンを照明する場合、検出用光Ｓｎによる反射光と、検出用光Ｓｍによる反射光が、同一の受光部で受光されると、それらを分離することはできない。しかしながら、発光部Ｅｎと発光部Ｅｍを、順次、点灯・消灯させて、検出用光Ｓｎと検出用光Ｓｍで１つの矩形パターンを照明する場合、検出用光Ｓｎによる反射光と、検出用光Ｓｍによる反射光が、同一の受光部で受光されても、受光タイミングの違いによって、それらを分離することができる。

一方、検出用光Ｓｎによる反射光と、検出用光Ｓｍによる反射光が、同一の受光部で受光されなければ、発光部Ｅｎと発光部Ｅｍを同時に点灯させることが可能である。もちろん、発光部Ｅｎと発光部Ｅｍを、順次、点灯・消灯させても良い。

ここでは、点灯対象の発光部の全てを１回点灯・消灯させるのに要する時間を「ライン周期」という。

複数の発光部を同時に点灯させる場合は、複数の発光部を順次、点灯・消灯させる場合に比べて、ライン周期を短くできるという利点がある。

複数の検出用光による反射光が、同一の受光部で受光されるか否かは、点灯させる複数の発光部の位置関係、矩形パターンにおける拡散反射特性（反射光の角度分布）などに依存する。

例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６と発光部Ｅ７の２つが決定された場合、検出用光Ｓ６による反射光は、受光部Ｄ６と受光部Ｄ７で受光でき、検出用光Ｓ７による反射光も、受光部Ｄ６と受光部Ｄ７で受光できるレイアウトとなっている。そこで、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７が同時点灯されると、受光部Ｄ６及び受光部Ｄ７で受光された反射光を、検出用光Ｓ６による反射光と、検出用光Ｓ７による反射光とに分離することができない。この場合には、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７を、順次（この場合は、交互に）点灯・消灯させる必要がある。

例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ５〜Ｅ８の４つが決定された場合、発光部Ｅ５、発光部Ｅ６、発光部Ｅ７、発光部Ｅ８、発光部Ｅ５、発光部Ｅ６、・・・の順に点灯・消灯させる。

なお、検出用光Ｓ３による反射光は、受光部Ｄ１〜Ｄ５では受光できるが、受光部Ｄ６〜Ｄ１１では受光できないレイアウトとなっている。また、検出用光Ｓ９による反射光は、受光部Ｄ７〜Ｄ１１では受光できるが、受光部Ｄ１〜Ｄ６では受光できないレイアウトとなっている。そこで、例えば、図２５に示されるように、矩形パターンの主方向の長さを長くした場合、発光部Ｅ３とＥ９を同時点灯させることが可能である。

次のステップＳ４０７では、点灯モードを決定する。

点灯モードとして、発光部を常時点灯させる場合と、パルス点灯させる場合とある。

例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６の１つのみが決定された場合には、発光部を常時点灯させても良いし、パルス点灯させても良い。

一方、例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６と発光部Ｅ７の２つが決定された場合には、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７は、順次（この場合は、交互に）点灯・消灯させる必要があり、各発光部はパルス点灯されることとなる。

なお、例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ３と発光部Ｅ９の２つが決定された場合には、各発光部を常時点灯させても良いし、パルス点灯させても良い。

このように、点灯対象の発光部が複数あり、それらを順次、点灯・消灯させる場合には、各発光部はパルス点灯される。一方、それ以外の場合には、各発光部は常時点灯及びパルス点灯の一方を選択することができる。

常時点灯は、発光部の点灯／消灯の回数を減らすことができ、駆動回路を簡素化できる利点がある。パルス点灯は、発光している時間を短くすることができ、発光部の劣化を抑え、長寿命化を図ることができる。また、発光部の温度上昇を抑えられるという利点がある。

なお、点灯させる発光部、点灯パターン、及び点灯モードの全てが選択可能であっても良いし、それらの少なくとも１つが、予め決定されていても良い。前者の場合は、駆動回路が複雑になってしまうが、様々な画像形成装置に対して種々の動作が可能となる。一方、後者の場合、例えば、点灯パターンと点灯モードが予め決定されていれば、駆動回路は容易になり、低コスト化が可能である。この場合、点灯させる発光部に関しては、矩形パターンの主方向の長さや、前記画像形成装置の性能に応じて適切に選択できるので、実用的である。

次のステップＳ４０９では、出力を取得する受光部を決定する。

出力を取得する受光部として、一部の受光部の出力を取得する場合と、全ての受光部の出力を取得する場合とがある。

一部の受光部の出力を取得する場合には、点灯させる発光部の決定結果に基づいて、出力を取得する受光部を決定することができる。

例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６の１つのみが決定された場合について説明する。

図２６（Ａ）には、検出用光Ｓ６が転写ベルトを照明したときの、各受光部の出力が示され、図２６（Ｂ）には、検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ５を照明したときの、各受光部の出力が示されている。この場合は、受光部Ｄ１〜Ｄ３及びＤ９〜Ｄ１１は受光部の出力が０あるため、必要な受光部はＤ４〜Ｄ８の５つである。

また、点灯させる発光部として発光部がＥ６と発光部Ｅ７の２つが決定され、これらが順次、点灯・消灯される場合には、発光部Ｅ６に対して必要な受光部はＤ４〜Ｄ８であり、発光部Ｅ７に対して必要な受光部はＤ５〜Ｄ９であり、合わせて必要な受光部はＤ４〜Ｄ９の６つである。

また、点灯させる発光部として発光部がＥ３と発光部Ｅ９の２つが決定され、これらが同時点灯・消灯、あるいは順次、点灯・消灯される場合には、発光部Ｅ３に対して必要な受光部はＤ１〜Ｄ５であり、発光部Ｅ９に対して必要な受光部はＤ７〜Ｄ１１であり、合わせて必要な受光部はＤ６を除く１０個である。

このように、不要な受光部の出力を取得しないことによって、データ量の削減、及び濃度演算の際の演算量の削減を図ることができる。

もちろん、点灯させる発光部として全ての発光部が決定された場合には、全ての受光部の出力が取得される。

なお、点灯させる発光部に関係なく、全ての受光部の出力を取得しても良い。

次のステップＳ４１１では、受光部の出力を取得するタイミングを決定する。

例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６の１つのみが決定され、常時点灯されている場合について説明する。この場合、出力を取得する受光部はＤ４〜Ｄ８の５つである。

図２７には、発光部Ｅ６の点灯・消灯タイミング、及び受光部Ｄ４〜Ｄ８の出力のサンプリングタイミングが示されている。

ここでは、発光部Ｅ６は、矩形パターンｐ１が検出用光Ｓ６の照明領域に入る前に点灯される。なお、この点灯タイミングは、例えば、矩形パターンｐ１が形成されてからの経過時間で規定することができる。そして、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンがないタイミングｔ０で各受光部の出力をサンプリングする。次に、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンｐ１があることを検知した後、各受光部の出力が安定するタイミングｔ１で各受光部の出力をサンプリングする。続いて、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンｐ２があることを検知した後、各受光部の出力が安定するタイミングｔ２、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンｐ３があることを検知した後、各受光部の出力が安定するタイミングｔ３、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンｐ４があることを検知した後、各受光部の出力が安定するタイミングｔ４、検出用光Ｓ６の照明領域に矩形パターンｐ５があることを検知した後、各受光部の出力が安定するタイミングｔ５で、それぞれ各受光部の出力をサンプリングする。そして、矩形パターンｐ５が検出用光Ｓ６の照明領域を通過した後に、発光部Ｅ６が消灯される。

このとき、一例として図２８に示されるように、１つの矩形パターンにつき複数回のサンプリングを行っても良い。この場合には、矩形パターン毎に複数の演算結果が得られるので、それらを平均化することにより、濃度検出精度を高めることができる。

また、一例として図２９に示されるように、各矩形パターンが、検出用光Ｓ６の照明領域を通過するタイミングに合わせて、発光部Ｅ６がパルス点灯されても良い。そして、この場合に、一例として図３０に示されるように、点灯時間を、矩形パターンが検出用光Ｓ６の照明領域を通過する時間よりも短くしても良い。これにより、発光部の温度上昇を更に抑制することができる。また、この場合に、一例として図３１に示されるように、１つの矩形パターンにつき複数回のサンプリングを行っても良い。

また、一例として図３２及び図３３に示されるように、１つの矩形パターンにつき、発光部の点灯・消灯を複数回行っても良い。そして、発光部の点灯・消灯毎にサンプリングを行っても良い。

なお、受光部の出力を取得するタイミングは、画像形成装置が必要とする各矩形パターンに対するサンプリング回数が設定されれば、発光部に関する決定内容に合わせて、様々なタイミングの設定が可能である。

次に、点灯させる発光部として発光部Ｅ６と発光部Ｅ７の２つが決定された場合について説明する。この場合、出力を取得する受光部はＤ４〜Ｄ９の６つである。

図３４には、発光部Ｅ６の点灯・消灯タイミング、発光部Ｅ７の点灯・消灯タイミング、及び受光部Ｄ４〜Ｄ９の出力のサンプリングタイミングが示されている。

この場合には、矩形パターン毎に４個の演算結果が得られるので、それらを平均化することにより、濃度検出精度を高めることができる。

なお、一例として図３５に示されるように、ライン周期を短くしても良い。この場合は、サンプリング回数を増やすことができ、濃度検知精度を更に高めることができる。

ここでは、検出用光Ｓ３の照明位置に矩形パターンが位置していると判断されているものとする。そして、点灯させる発光部はＥ３のみ、発光モードはパルス発光、出力を取得する受光部はＤ１〜Ｄ５の５つ、サンプリングは１つの矩形パターンにつき１回と決定されたものとする。

次のステップＳ４１３では、検出用光Ｓ３が転写ベルトを照明したときの、各受光部（ここでは、受光部Ｄ１〜Ｄ５）の受光量を取得する。

検出用光Ｓ３が転写ベルトを照明したときの、受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３６に示されている。

次のステップＳ４１５では、検出用光Ｓ３が矩形パターンを照明したときの、各受光部（ここでは、受光部Ｄ１〜Ｄ５）の受光量を取得する。

検出用光Ｓ３が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１を照明したときの、受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３７（Ａ）に示されている。なお、ここでは、受光部Ｄ３の受光量を「１」として規格化されている。また、Ｄ＿ＡＬＬは、５個の受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量の和である。

図３７（Ａ）では、図３６に対して、トナーによる反射光が発生する一方で、転写ベルト表面からの反射光が減っている。

検出用光Ｓ３が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ２を照明したときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３７（Ｂ）に示されている。

図３７（Ｂ）では、図３７（Ａ）に対して、トナーによる反射光が増える一方で、転写ベルト表面からの反射光がさらに減っている。

検出用光Ｓ３が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ３を照明したときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３８（Ａ）に示されている。

図３８（Ａ）では、図３７（Ｂ）に対して、トナーによる反射光が増える一方で、転写ベルト表面からの反射光がさらに減っている。

検出用光Ｓ３が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ４を照明したときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３８（Ｂ）に示されている。

図３８（Ｂ）では、図３８（Ａ）に対して、トナーによる反射光が増える一方で、転写ベルト表面からの反射光がさらに減っている。

検出用光Ｓ３が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ５を照明したときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量が図３９に示されている。

図３９では、図３８（Ｂ）に対して、トナーによる反射光が増える一方で、転写ベルト表面からの反射光がさらに減っている。

次のステップＳ４１７では、矩形パターン位置の正否を判定する。

ここでは、受光量の取得結果から、矩形パターン位置の正否判定を行う。この判定は、事前に矩形パターン位置が直接検出されている場合には不要であるが、矩形パターン位置が推定された位置である場合には行うことが望ましい。

照射対象物が矩形パターンのときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量分布が、照射対象物が転写ベルトのときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量分布と同じ場合には、なんらかの突発的な事象により、推定した位置に矩形パターンが存在しないと判定される。

照射対象物が矩形パターンのときの受光部Ｄ１〜Ｄ５の受光量分布が、前回の受光量分布と異なっている場合には、矩形パターンが推定した位置から主方向に大きくシフトしており、矩形パターンの一部のみ検出用光に照明されていると判定される。

ここで矩形パターン位置が推定した位置と大きく違っていると判定された場合には、パターン位置を直接検出し、上記ステップＳ３０３に戻る。一方、矩形パターン位置が推定した位置とほぼ同じであると判定された場合には、ステップＳ４１９に移行する。

このステップＳ４１９では、検出用光Ｓ３が転写ベルトを照明したときの、各受光部の受光量（第１の基準受光量Ｄｓ１）、検出用光Ｓ３が矩形パターンｐ５を照明したときの、各受光部の受光量（第２の基準受光量Ｄｓ２）、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、矩形パターン毎に、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄ２とから前記係数βを算出する。

ここでは、一例として、濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ４の場合について説明する。

照射対象物が転写ベルトのとき、すなわち、α＝１、β＝０のとき、受光部Ｄ１及び受光部Ｄ５の受光量は０である。そこで、照射対象物が矩形パターンｐ４のときの受光部Ｄ１及び受光部Ｄ５の受光量は、いずれもトナーで反射された光の受光量であることは明らかである。

また、照射対象物が矩形パターンｐ５のとき、すなわち、α＝０、β＝１のときの各受光部の受光量は、図３９のようになっている。

そこで、係数βとして、図３９に示されている受光部Ｄ１の受光量及び受光部Ｄ５の受光量に乗じたときに、図３８（Ｂ）における受光部Ｄ１の受光量及び受光部Ｄ５の受光量に一致する係数を求める（図４０（Ａ）及び図４０（Ｂ）参照）。ここでは、β＝０．７００であった。図４０（Ａ）には、照射対象物が矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量が示され、図４０（Ｂ）には、図４０（Ａ）における各受光部の受光量に係数β（ここでは、０．７００）を掛けたものが示されている。

次のステップＳ４２１では、前記係数αを算出する。

ここでは、先ず、照射対象物が矩形パターンｐ４のときの各受光部の受光量（図４１（Ａ）参照）と、照射対象物が矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量に係数βを掛けたものとの差を求める（図４１（Ｂ）参照）。以下では、便宜上、これを新たな受光量分布という。

次に、照射対象物が転写ベルトのときの各受光部の受光量に係数ｋ（０≦ｋ≦１）を乗じて得られた受光量分布と、上記新たな受光量分布において、受光部毎に受光量の差の二乗を求め、その和が最小となる係数ｋを求める。このときの係数ｋの値が係数αとなる。ここでは、α＝０．０４４であった。

図４２には、照射対象物が転写ベルトのときの各受光部の受光量に係数αを乗じて得られた受光量分布が示されている。図４３には、図４２の受光量分布と図４１（Ｂ）の受光量分布との差が示されている。

同様にして得られた、矩形パターンｐ１〜ｐ３における係数α及び係数βが図４４に示されている。ここで、ＤＰ１＿ｐ１は、濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１を意味している。

図４５（Ａ）には、照射対象物が矩形パターンｐ１のときの、実測された受光量分布と、α×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で算出された受光量分布とが示されている。両者は、非常に良く一致している。

図４５（Ｂ）には、照射対象物が矩形パターンｐ２のときの、実測された受光量分布と、α×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で算出された受光量分布とが示されている。両者は、非常に良く一致している。

図４６（Ａ）には、照射対象物が矩形パターンｐ３のときの、実測された受光量分布と、α×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で算出された受光量分布とが示されている。両者は、非常に良く一致している。

図４６（Ｂ）には、照射対象物が矩形パターンｐ４のときの、実測された受光量分布と、α×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で算出された受光量分布とが示されている。両者は、非常に良く一致している。

次のステップＳ４２３では、各受光部の受光量を、正反射された光の受光量と拡散反射された光の受光量とに分離する。ここでは、α×Ｄｓ１を正反射された光の受光量とし、β×Ｄｓ２を拡散反射された光の受光量としている。

先ず、矩形パターン毎に、照射対象物が転写ベルトのときのＤ＿ＡＬＬに係数αを掛けた値（「Ｄα」と表記する）と、照射対象物が矩形パターンｐ５のときのＤ＿ＡＬＬに係数βを掛けた値（「Ｄβ」と表記する）を求める。ここでは、上記Ｄαが、正反射された光の受光量であり、上記Ｄβが拡散反射された光の受光量である。

図４７には、照射対象物毎に、Ｄα、すなわち、正反射された光の受光量が示されている。なお、図４７では、最大値を１としている。これによると、Ｄαは、トナー濃度が高くなるにつれて減少しており、しかも、Ｄαとトナー濃度とは１対１で対応している。

また、図４８には、照射対象物毎に、Ｄβ、すなわち、拡散反射された光の受光量との関係が示されている。なお、図４８では、最大値を１としている。これによると、Ｄβは、トナー濃度が高くなるにつれて増加しており、しかも、Ｄβとトナー濃度とは１対１で対応している。

次のステップＳ４２５では、トナー濃度を算出する。ここでは、ＤαあるいはＤβとトナー濃度との関係が、濃度データとして予め取得されており、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている。そこで、上記濃度データを参照し、各矩形パターンのＤαあるいはＤβの計算値から各矩形パターンのトナー濃度を算出する。これによって、濃度検出処理を終了し、ステップＳ３０７に移行する。

このステップＳ３０７では、位置ずれ検出処理を行う。ここでは、発光部Ｅ３を連続点灯させる。発光部Ｅ３からの検出用光は、転写ベルト２０４０が回転するにつれて、すなわち、時間が経過するとともに、ライン状パターンＬＰＹ１〜ＬＰＫ２を順次照射する（図４９参照）。

そして、各受光部の出力信号を時間的に追跡し、検出用光がライン状パターンＬＰＹ１を照射してからライン状パターンＬＰＭ１を照射するまでの時間Ｔｙｍ、検出用光がライン状パターンＬＰＭ１を照射してからライン状パターンＬＰＣ１を照射するまでの時間Ｔｍｃ、検出用光がライン状パターンＬＰＣ１を照射してからライン状パターンＬＰＫ１を照射するまでの時間Ｔｃｋを検出する（図５０参照）。なお、ここでは、わかりやすくするため、各受光部の出力信号は、増幅及び反転され、所定の基準値と比較する比較回路を介しているものとする。

さらに、検出用光がライン状パターンＬＰＹ１を照射してからライン状パターンＬＰＹ２を照射するまでの時間Ｔｙ、検出用光がライン状パターンＬＰＭ１を照射してからライン状パターンＬＰＭ２を照射するまでの時間Ｔｍ、検出用光がライン状パターンＬＰＣ１を照射してからライン状パターンＬＰＣ２を照射するまでの時間Ｔｃ、検出用光がライン状パターンＬＰＫ１を照射してからライン状パターンＬＰＫ２を照射するまでの時間Ｔｋを検出する（図５０参照）。

そして、例えば、次の（１）式を用いて、イエロートナー画像の主方向に関する位置ずれ量ΔＳを求める（図５１（Ａ）及び図５１（Ｂ）参照）。ここで、Ｖは転写ベルト２０４０の副方向への移動速度、ΔＴは時間Ｔｙと基準時間の差、θはライン状パターンＬＰＹ２の主方向に対する傾斜角である。

ΔＳ＝Ｖ・ΔＴ・ｃｏｔθ ……（１）

次のステップＳ３０９では、画像プロセス制御を実施する。

ここでは、上記濃度検出処理で得られたトナー濃度から、トナーの色毎に、トナー濃度のずれ量を求める。そして、トナー濃度のずれ量が許容限を超えている場合には、トナー濃度が狙いのトナー濃度となるように、或いは、トナー濃度のずれ量が許容限内となるように制御する。

例えば、トナー濃度のずれ量に応じて、対応する画像形成ステーションにおいて、光源から射出される光束のパワー、光源に供給される駆動パルスにおけるデューティ、帯電バイアス、現像バイアス（例えば、特開２００９−２１６９３０号公報参照）の少なくともいずれかを調整する。

また、上記位置ずれ検出処理で得られた、時間Ｔｙｍ、時間Ｔｍｃ、及び時間Ｔｃｋがほぼ同じであれば、トナー画像相互の副方向に関する位置関係は適正であると判断する。一方、時間Ｔｙｍ、時間Ｔｍｃ、及び時間Ｔｃｋがほぼ同じでなければ、トナー画像相互の副方向に関する位置関係にずれがあると判断する。この場合には、時間Ｔｙｍ、時間Ｔｍｃ、及び時間Ｔｃｋにおける時間差から上記位置関係のずれ量を求め、該ずれ量が０となるように、例えば、対応する画像形成ステーションにおける画像の書き出しタイミングを変更する。

また、上記位置ずれ検出処理で得られた、位置ずれ量ΔＳが予め設定されている許容範囲内であれば、トナー画像相互の主方向に関する位置関係は適正であると判断する。一方、位置ずれ量ΔＳが予め設定されている許容範囲外であれば、位置ずれ量ΔＳが０となるように、例えば、対応する画像形成ステーションにおける光走査開始のタイミングを調整する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００では、反射型光学センサ２２４５によって、本発明の画像形成装置における反射型光学センサが構成されている。

また、プリンタ制御装置２０９０によって、本発明の画像形成装置における処理装置が構成されている。

また、光走査装置２０１０によって、本発明の画像形成装置におけるテストパターン作成装置が構成されている。

また、プリンタ制御装置２０９０において、本発明のトナー濃度検出方法が実施されている。

以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）と、各感光体ドラムに対して画像情報に応じて変調された光束を主走査方向に走査し、潜像を形成する光走査装置２０１０と、潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）と、トナー画像を転写ベルト２０４０に転写する転写ローラ２０４２と、転写ベルト２０４０に転写されたトナーパターンの濃度を検出するための反射型光学センサ２２４５と、全体を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

そして、反射型光学センサ２２４５は、主方向に沿って等間隔で配置された１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）を含む照射系、１１個の開口板（Ａｐ１〜Ａｐ１１）、及び１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）を含む受光系などを備えている。

また、トナーパターンは、色毎に、トナーの濃度が互いに異なる５つの矩形パターンを有している。

プリンタ制御装置２０９０は、第１の基準受光量Ｄｓ１、第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、矩形パターン毎に、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と第２の基準受光量Ｄｓ２とから係数βを算出し、該算出された係数βと該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と第１の基準受光量Ｄｓ１とから係数αを算出する。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、矩形パターン毎に、照射対象物が転写ベルトのときのＤ＿ＡＬＬに係数αを掛けた値（Ｄα）から正反射光の受光量を算出し、照射対象物が矩形パターンｐ５のときのＤ＿ＡＬＬに係数βを掛けた値（Ｄβ）から拡散反射光の受光量を算出する。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、Ｄα及びＤβの少なくとも一方に基づいて、該矩形パターンにおけるトナー濃度を求める。

この場合は、トナーの濃度を精度良く検出することができる。そして、プリンタ制御装置２０９０は、トナー濃度の検出結果に基づいて、出力画像のトナー濃度が適切なトナー濃度となるように、画像プロセス制御を行う。

その結果、大型化及び作業性を低下させることなく、高い画像品質を維持することができる。

なお、反射型光学センサ２２４５が複数の発光部を有し、複数の検出用光が主方向に並んで照射されるため、矩形パターンが主方向に複数列配置されているときには、複数の矩形パターンを同時に照明することができる。

また、反射型光学センサ２２４５は、複数の受光部を有し、各受光部は、点灯される発光部に応じて、役割（正反射光を受光、拡散反射光を受光、両方を受光）が変化する。そこで、１つの反射型光学センサ２２４５で、複数列配置された矩形パターンのトナー濃度をほぼ同時に検知することができる。

また、反射型光学センサ２２４５では、発光部の大きさが微小であるため、検出用光スポットのスポット径を小さくすることができ、その結果、矩形パターンの大きさを小さくすることができる。このことは、画像形成に使用されない不寄与トナーの消費量を低減できる利点もある。

さらに、発光部と受光部とが近接しているため、照射対象物への検出用光の入射角及び反射角を小さくすることができる。その結果、転写ベルトがトナーの影になってしまうファドーファクターや、転写ベルトのばたつき（反射型光学センサと転写ベルトの距離の変動）による検出誤差を低減することができる。

また、上記実施形態において、反射型光学センサ２２４５は、一例として図５２〜図５４に示されるように、１１個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１１）を含む照明光学系、及び１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）を含む受光光学系の少なくとも一方を有していても良い。なお、発光部Ｅｉに対応する照明用マイクロレンズを照明用マイクロレンズＬＥｉと表示し、受光部Ｄｉに対応する受光用マイクロレンズを受光用マイクロレンズＬＤｉと表示する。

１１個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１１）は、それぞれ１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）に個別に対応し、対応する発光部から射出された光束を転写ベルト２０４０の表面あるいはトナーパターンに向けて集光的に導く。なお、照明光学系を有する場合は、前記開口板（Ａｐ１〜Ａｐ１１）は不要である。この場合は、一例として図５５に示されるように、検出用光スポットのスポット径を更に小さく（例えば、０．４ｍｍ）することができる。

１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）は、それぞれ１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）に個別に対応し、転写ベルト２０４０あるいはトナーパターンによって反射された光を集光する。この場合には、各受光部の受光量を増加させることが可能となる。すなわち、検出感度を向上させることができる。

各マイクロレンズには、主方向及び副方向に関して集光機能を有する球面レンズや、副方向に関して正のパワーを持つシリンドリカルレンズ、主方向に関するパワーと副方向に関するパワーとが互いに異なるアナモフィックレンズなどを用いることができる。

例えば、各照明用マイクロレンズとして、レンズ径０．４１５ｍｍ、レンズの曲率半径０．４３０ｍｍ、レンズ厚１．２２９ｍｍのマイクロレンズを用いることができる。また、各受光用マイクロレンズとして、レンズ径０．７１２ｍｍ、レンズの曲率半径０．３８０ｍｍ、レンズ厚１．４１９ｍｍのマイクロレンズを用いることができる。

１１個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１１）と１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）は、一体化してマイクロレンズアレイとすることができる。これにより、各マイクロレンズを反射型光学センサに組み付ける際の作業性を向上させることができる。また、複数のマイクロレンズにおけるレンズ面間の位置精度を高めることができる。なお、各レンズ面は、フォトリソグラフィやモールド成形などの加工法を用いてガラス基板や樹脂基板上に形成することができる。

また、一例として図５６に示されるように、発光部からの反射光を受光部に導くために、各照明用マイクロレンズの光軸を、対応する各発光部の中心を通り該発光部に垂直な軸に対して受光系側にΔｄ（ここでは、０．０３５ｍｍ）ずらしても良い。

また、より多くの反射光を受光するために、各受光用マイクロレンズの光軸を、対応する各受光部の中心を通り該受光部に垂直な軸に対して照射系側にΔｄ’（ここでは、０．０２０ｍｍ）ずらしても良い。

具体例として、副方向に関して、照明用マイクロレンズＬＥｉと受光用マイクロレンズＬＤｉのレンズ間距離は０．４４５ｍｍ、発光部Ｅｉと受光部Ｄｉの間隔は、０．５００ｍｍである。また、副方向に関して、発光部Ｅｉから照明用マイクロレンズＬＥｉまでの距離は、０．８００ｍｍであり、各マイクロレンズの−Ｚ側の面から転写ベルト２０４０表面までの距離は、５ｍｍである。

また、上記実施形態では、転写ベルトの表面が滑らかで、いわゆる正反射体に近い場合について説明したが、これに限定されるものではない。転写ベルトの表面が正反射体としては扱えないものであっても、上記実施形態と同様な方法で、矩形パターン毎に、受光部の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに分離することができる。

また、上記実施形態では、各濃度検出用パターンにおいて、矩形パターンｐ１が最初に検出される場合について説明したが、これに限らず、例えば、矩形パターンｐ５が最初に検出されても良い。この場合は、照射対象物が転写ベルトの場合の受光量分布と照射対象物がベタパターンの場合の受光量分布を濃度検出処理の初期段階で得ることができるため、中間色の矩形パターン（ｐ１〜ｐ４）のトナー濃度をリアルタイムに算出することが可能となる。

また、上記実施形態では、１１個の発光部の全てが主方向に沿って等間隔で配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一部の発光部の間隔が上記Ｌｅと異なっていても良い。

なお、上記実施形態では、トナー濃度の階調を異ならせる方法として、アナログ的に異ならせる方法を採用する場合について説明したが、これに限らず、トナー濃度の階調を異ならせる方法として、デジタル的に異ならせる方法を採用しても良い。この場合には、各矩形パターンは、ディザパターンとなる。このときのトナー濃度の調整は、画像データを調整することによっても行なうことができる。

このディザパターンは、一例として図５７に示されるように、任意の領域に同じ大きさのトナー（実際にはトナーの集合体）を一定の周期で配列していき、その密集状態でトナー濃度を表現している。

そして、図５８（Ａ）には、矩形パターンｐ１におけるトナーの密集状態が示され、図５８（Ｂ）には、矩形パターンｐ３におけるトナーの密集状態が示され、図５８（Ｃ）には、矩形パターンｐ５におけるトナーの密集状態が示されている。

矩形パターンｐ１〜ｐ４を拡大すると、矩形パターンの表面は、下地部分とトナー部分とを有している。下地部分は転写ベルトの表面である。そして、トナー濃度が高くなるにつれて、下地部分が少なくなる。

また、矩形パターンｐ５では、下地が全く露出していないため、矩形パターンｐ５からの反射光は、全てトナー部分で反射された光である。

そこで、この場合は、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ４のときを考える際、各受光部における受光量は、トナー部で反射された光の受光量と下地である転写ベルトで反射された光の受光量が混在したものと考え、転写ベルトの影響度を表す係数をαとし、トナーの影響度を表す係数をβとして、上記実施形態と同様にして、下地（転写ベルト）で反射された光の受光量とトナーで反射された光の受光量とに分離することができる。

矩形パターンｐ１〜ｐ４については、照射対象物が転写ベルトのときの各受光部の受光量に係数αを乗じたものが、下地（転写ベルト）で反射された光の受光量であり、照射対象物が矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量に係数βを乗じたものが、トナーで反射された光の受光量である。

なお、転写ベルトの表面が滑らかであることから、転写ベルトで反射された光はほとんどが正反射光であり、転写ベルトからの拡散反射光の受光量を０として扱うことができる。また、トナーからの正反射光はトナーからの拡散反射光に比べて著しく少ないため、トナーの正反射光による受光量を０として扱うことができる。従って、算出された下地（転写ベルト）で反射された光の受光量が、正反射光による受光量であり、算出されたトナーで反射された光の受光量が、拡散反射光による受光量である。

この場合も、正反射光による受光量は、トナー濃度が高くなるにつれて減少する。これは、トナー濃度が高いほどトナー部が多くなり、下地（転写ベルト）で反射される光が減少するためであり、トナー濃度と１対１で対応している。

また、拡散反射光による受光量は、トナー濃度が高くなるにつれて増加する。これは、トナー濃度が高いほどトナーが多く付着しており、トナーで反射される光が増加するためであり、トナー濃度と１対１で対応している。

そこで、算出された下地（転写ベルト）で反射された光の受光量、及び算出されたトナーで反射された光の受光量の少なくとも一方から、矩形パターンのトナー濃度を求めることができる。

また、上記実施形態において、反射型光学センサに処理装置を設け、プリンタ制御装置２０９０での処理の少なくとも一部を、該処理装置が行っても良い。

また、上記実施形態において、プリンタ制御装置２０９０での処理の少なくとも一部を、走査制御装置が行っても良い。

また、上記実施形態では、反射型光学センサ２２４５が、転写ベルト２０４０上のトナーパターンを検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム表面のトナーパターンを検出しても良い。

また、上記実施形態において、トナーパターンを記録紙に転写し、該記録紙上のトナーパターンを、反射型光学センサ２２４５が検出しても良い。

また、上記実施形態では、４色のトナーが用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、複数の感光体ドラムを備えたカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限らず、例えば、図５９に示されるように、１つの感光体ドラムを備え、単色の画像を形成するレーザプリンタ１０００にも適用することができる。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、反射型光学センサ１０４５、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。

反射型光学センサ１０４５は、前記反射型光学センサ２２４５と同様な反射型光学センサであり、感光体ドラム１０３０表面のトナーパターンを検出する。

また、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、大型化及び作業性を低下させることなく、高い画像品質を維持するのに適している。また、本発明のトナー濃度検出方法によれば、トナーの濃度を精度良く検出するのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置（テストパターン作成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０４０…転写ベルト（移動体）、２０９０…プリンタ制御装置（処理装置）、２２４５…反射型光学センサ、Ｄ１〜Ｄ１１…受光部、Ｅ１〜Ｅ１１…発光部、ＬＤ１〜ＬＤ１１…受光用マイクロレンズ（受光光学系）、ＬＥ１〜ＬＥ１１…照明用マイクロレンズ（照射光学系）、ｐ１〜ｐ４…矩形パターン（パッチ）、ｐ５…矩形パターン（ベタパターン）。

特開平１−３５４６６号公報 特開２００４−２１１６４号公報 特開２００２−７２６１２号公報 特許第４１５４２７２号公報 特許第４１１００２７号公報 特開２００９−２５８６０１号公報

Claims (10)

1. トナーを用いて移動体上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記トナーの濃度が互いに異なる複数のパッチを含むテストパターンを作成するテストパターン作成装置と；
   少なくとも３つの発光部からなる照射系と、該照射系から射出され前記移動体あるいは前記テストパターンで反射された光を受光する少なくとも３つの受光部からなる受光系とを有する反射型光学センサと；
   前記反射型光学センサの受光系の出力信号に基づいて前記複数のパッチのトナー濃度を個別に求める処理装置と；を備え、
   前記処理装置は、前記移動体で反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、トナー付着量が最大のベタパターンで反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、前記複数のパッチのパッチ毎に、該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数βを算出し、該算出された係数βと該パッチで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１とから前記係数αを算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記処理装置は、前記β×Ｄｓ２で算出される受光量が、拡散反射光の受光量であるとして、トナー濃度を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記処理装置は、前記α×Ｄｓ１で算出される受光量が、正反射光の受光量であるとして、トナー濃度を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数のパッチは、それぞれディザパターンによって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記β×Ｄｓ２で算出される受光量は、パッチのトナー部分で反射された光の受光量であり、前記α×Ｄｓ１で算出される受光量は、パッチの下地部分である前記移動体の表面で反射された光の受光量であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記反射型光学センサは、前記照射系から照射された光束を集光する照射光学系を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記反射型光学センサは、前記移動体あるいは前記テストパターンで反射された光を集光する受光光学系を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記処理装置は、前記少なくとも３つの発光部を、複数の組に分け、同じ組に属する発光部は同時に点灯・消灯させ、各組を順次、点灯・消灯させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記テストパターンは、前記ベタパターンを含み、
   前記テストパターン作成装置は、前記ベタパターンが前記複数のパッチよりも先に前記反射型光学センサで検出されるように、前記テストパターンを作成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 移動体上に形成されたトナー像のトナー濃度を、少なくとも３つの発光部からなる照射系と該照射系から射出され前記移動体あるいは前記トナー像で反射された光を受光する少なくとも３つの受光部からなる受光系とを有する反射型光学センサを用いて検出するトナー濃度検出方法であって、
    前記移動体で反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、トナー付着量が最大のベタパターンで反射された光を受光した受光部の受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数βを算出する工程と；
    前記算出された係数βと該トナー像で反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１とから前記係数αを算出する工程と；を含むトナー濃度検出方法。