JP2011191707A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さいパッチを用いて不寄与トナーの消費量を抑制しつつ、トナー濃度検知の高精度化を図り、より簡便で、低エネルギかつ効率の良いトナー濃度検知を実現する。
【解決手段】光導電性の感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像をシート状記録媒体に転写し、定着して画像形成を行なう画像形成装置において、支持部材上にトナーにより形成されたテストパターンによりトナー濃度を検知するに際し、テストパターン位置認識工程（Ｓ１０２）と、照射系動作決定工程（Ｓ１０３）と、受光系動作決定工程（Ｓ１０４）と、反射光取得工程（Ｓ１０５）と、トナー濃度を演算的に求めるトナー濃度演算工程（Ｓ１０７）とを実行する。
【選択図】図１

Description

この発明は画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成プロセスでは、常に安定した画像濃度が得られるようにするため、以下の如き「画像濃度制御」が行われる。
即ち、感光体や転写ベルトに「露光強度や帯電バイアス電位、現像バイアス電位等の作像条件」を異ならせて、トナー濃度の異なる複数の「トナー濃度検知用のパッチ」によるテストパターンを形成する。
形成されたテストパターンに光を照射し、反射光を検知し、検知量に対して所定のアルゴリズムによる演算を施して「各パッチのトナー濃度」を求める。

このようにして求められた「各パッチのトナー濃度」と、このパッチを形成した作像条件における現像ポテンシャルとの関係に基づき、現像γと現像開始電圧：Ｖｋを求める。

「現像γ」は、現像ポテンシャルを横軸、トナー濃度を横軸とする「現像ポテンシャル・トナー濃度座表面」上における現像ポテンシャルとトナー濃度の関係を表す「γ曲線」の傾きであり、「現像開始電圧」は、上記現像ポテンシャル・トナー濃度におけるγ曲線の「横軸切片」である。

求められた「現像γ」に基づき、トナー濃度が適正となる現像ポテンシャルが実現されるように、露光強度、帯電バイアス電位、現像バイアス電位などの作像条件を調整する。

テストパターンの各パッチのトナー濃度の検知に用いられる反射型光学センサは、従来から種々のタイプのものが提案されている。例えば、特許文献１には、発光部として１個のＬＥＤを用い、このＬＥＤからの光をパッチに照射し、反射光を２個のフォトダイオードからなる受光部で受光するタイプのものが開示されている。

このタイプの反射型光学センサでは「パッチを照射する光スポットの大きさ」は２〜３ｍｍが通常である。一方、形成される各パッチの大きさは、パッチの移動方向およびこれに直交する方向とも１５ｍｍ以上ある。パッチの大きさを「光スポットより大きく」し、パッチと光スポットに相対的な位置誤差があっても、光スポットによりパッチを適正に照射することを意図したものである。

テストパターンを形成するトナーは、本来の画像形成に寄与しない「不寄与トナー」として消費される。このため、テストパターンの面積が大きくなれば、それに比例して不寄与トナーの消費量も大きくなる。

不寄与トナーの消費量を低減するためには、テストパターンを構成する各パッチの面積を小さくすればよいが、「パッチの大きさが光スポットより大きい必要」があるため、パッチを小さくすることには限度がある。

出願人は先に、「３個以上の発光部と３個以上の受光部を有する新規な反射型光学センサ」を用い、従来のものよりも小さいパッチに対してトナー濃度検知を行なうことを提案した（特許文献２）。

特許文献２には、具体的な例として、光スポットの大きさを直径：２ｍｍ、隣接する光スポットの間隔を１ｍｍ、パッチの大きさを１ｍｍ以上とする場合が開示されており、特許文献１記載の場合に比してパッチの大きさを極めて小さくすることができる。

しかしながら、この場合、パッチの大きさが光スポットよりも小さいため、パッチが隣接する光スポット間にある場合、パッチが照射される面積が小さく、トナー濃度検知に利用される「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度を高めることが難しい。

この発明は上述した事情に鑑み、小さいパッチを用いることにより不寄与トナーの消費量を抑制しつつ、トナー濃度検知の高精度化を図り、より簡便で、低エネルギかつ効率の良いトナー濃度検知を実現することを課題とする。

この発明の画像形成装置は「光導電性の感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像をシート状記録媒体に転写し、定着して画像形成を行なう画像形成装置」である。

この画像形成装置について若干付言すると、以下に述べる特徴部分を除く「画像形成装置部分」は、従来から「電子写真方式の画像形成を行なう装置」として広く知られた、モノクロ複写機やカラー複写機、２色複写機、多色複写機、カラー複写機、プロッタ、プリンタ、あるいはマルチファンクションプリンタ等であることができる。

「光導電性の感光体」は、ドラム状あるいは無端ベルト状に形成され、１以上が用いられる。
「静電潜像」は、感光体の均一帯電と露光とにより形成される。露光は、光像照射や光書込みにより行なうことができる。静電潜像は現像によりトナー像として可視化される。

トナー画像は、記録紙等の「シート状記録媒体」に転写される。トナー画像のシート状記録媒体への転写は、感光体上から直接にシート状記録媒体上に転写する直接転写方式であることもできるし、感光体上のトナー画像を一旦「中間転写ベルト上」に転写し、この中間転写ベルト上からシート状記録媒体へ転写する中間転写方式であることもできる。

なお、直接転写方式において、無端ベルトによりシート状記録媒体を転写部へ搬送しつつトナー像の転写を行う場合があり、このとき上記「無端ベルト」を「直接転写ベルト」と呼ぶ。

感光体が複数用いられるときは、各感光体に静電潜像が形成され、トナー画像として可視化され、可視化された複数のトナー画像が同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写される。

即ち、この発明は、従来から知られた「電子写真方式の種々のタイプの画像形成装置」に適用することができる。

請求項１記載の画像形成装置は、テストパターン形成手段と、反射型光学センサと、画像形成プロセス制御手段と、濃度検知制御手段とを有する。

「テストパターン形成手段」は、支持部材上にトナーによるテストパターンを形成する手段である。
「支持部材」は、トナーによるテストパターンを支持できる部材であり、具体的には上記「感光体」または「直接転写ベルトもしくは中間転写ベルト」である。
感光体を支持部材とする場合、テストパターンは感光体の帯電と露光とにより「テストパターンに対応する静電潜像」が形成され、この静電潜像が現像されて「トナーによるテストパターン」となる。

従って、この場合「テストパターン形成手段」は、感光体を帯電する帯電手段と、テストパターンに応じた露光を行なって「テストパターンに対応する静電潜像」を形成する手段と、静電潜像を可視化する現像手段と、により構成される。

直接転写ベルトもしくは中間転写ベルトを支持部材とする場合には、テストパターンは、感光体にテストパターンに対応する静電潜像が形成され、ついで現像によりトナーにより可視化され、可視化されたパターンが「直接転写ベルトあるいは中間転写ベルト」上に転写されてテストパターンとなる。

従って、この場合には、感光体を帯電する帯電手段、テストパターンに応じた露光を行なって「テストパターンに対応する静電潜像」を形成する手段、静電潜像を可視化する現像手段ととともに、可視化されたパターンを直接転写ベルトもしくは中間転写ベルトに転写する手段が、テストパターン形成手段を構成する。

「反射型光学センサ」は、支持部材上に形成されて所定の副方向へ移動するテストパターンにおけるトナー濃度を光学的に検知するためのセンサである。
「副方向」は、テストパターンを形成された支持部材の表面が移動する方向であり、支持部材表面上で副方向に直交する方向を「主方向」と言う。

「画像形成プロセス制御手段」は、反射型光学センサによる検知結果に基づき、画像形成プロセス条件（感光体の帯電条件や露光条件、現像バイアス電圧等の現像条件など画像形成プロセスにおける各種の条件）を決定する手段である。

「濃度検知制御手段」は、トナー濃度検知のために反射型光学センサを制御し、反射型光学センサの出力に対して所定の演算処理を行う手段である。

「画像形成プロセス制御手段」や「濃度検知制御手段」は、具体的にはマイクロコンピュータやＣＰＵとして実現できるが、これら制御手段は各々の制御内容を「共通のマイクロコンピュータに組込んで構成することも、互いに別個に構成することもできる。

また、これら画像形成プロセス制御手段、濃度検知制御手段の一方もしくは双方を、画像形成装置を統括的に制御する制御手段に組込んでも良い。

上記反射型光学センサは、以下の如き構成のものである。

即ち、反射型光学素子は、照明系と受光系とを有する。
「照明系」は、Ｎ（≧３）個の発光部が、支持部材表面に平行で副方向に直交する主方向へ所定のピッチ：Ｐで等間隔配列され、各発光部からの光を支持部材上に光スポットとして照射する。

「受光系」は、Ｎ（≧３）個の受光部が主方向に、Ｎ個の発光部と対応して発光部と同ピッチ：Ｐで等間隔配列され、照射系から射出して「支持部材もしくはテストパターン」または「支持部材およびテストパターン（パッチ）」により反射された光を受光する。

上記テストパターン形成手段は、主方向の大きさが「支持部材上に照射される１個の光スポットの主方向の大きさ：ＳＤと、発光部のピッチ：Ｐとの和：ＳＤ＋Ｐよりも大きいパッチ」によりテストパターンを形成する。

テストパターンは、１以上のパッチにより構成されるが、その「主方向の大きさ」が、
光スポットの主方向の大きさ：ＳＤと発光部のピッチ：Ｐの和よりも大きいので、「パッチに照射される光スポット」はパッチの相当の面性領域を確実に照射できる。このため、パッチ検出の際の光の利用効率が高く、高精度のトナー濃度検知が可能となる。

なお、発光部からの光は、支持部材表面上に「光スポット」として照射されるので、発光部からの光束は指向性を持っている。例えば、光スポット用の光源としてＬＥＤを用いる場合であれば、個々のＬＥＤの光放射面（発光源）に「マイクロレンズ」を一体に形成したものを「１単位の発光部」とすることができる。あるいは、個々のＬＥＤに対し、ＬＥＤとは別体のマイクロレンズを組み合わせ、ＬＥＤアレイとマイクロレンズアレイとにより発光部のアレイを構成しても良い。

なお、受光部の光電変換素子にはフォトダイオード（ＰＤ）を用いることが、支持部材やパッチからの反射光を有効に光源変換部へ入射させるためのマイクロレンズアレイをＰＤアレイと組み合わせて受光部のアレイを構成することが好ましい。

上記発光部・受光部の配列数：Ｎは、上記の如く３以上であることが必須であるが、上限は、反射型光学センサによる主方向の検出範囲に応じて適宜定めることができる。
後述する実施の形態のように「主方向の検出範囲」が比較的小さい場合の実施形態での例のように「Ｎ＝１１」は好適な例の１つであり、「５≦Ｎ≦５０」は後述の実施形態に類似する形態の場合に実際的な範囲である。

「濃度検知制御手段」は、トナー濃度検出の際に、テストパターン位置認識工程と、駆動系動作決定工程と、反射光取得工程と、トナー濃度演算工程とを実行する。

「テストパターン位置認識工程」は、テストパターンの「主方向の位置」を認識する工程である。
「照射系動作決定工程」は、照射系の動作を決定する工程である。
「受光系動作決定工程」は、受光系の動作を決定する工程である。
「反射光取得工程」は、照射系から射出され、「支持部材もしくはテストパターン」または「支持部材およびテストパターン」により反射された光を受光した受光部の「受光部出力」を取得する工程である。
「トナー濃度演算工程」は、受光部出力を「正反射光に起因する正反射寄与分」と「拡散反射光に起因する拡散反射寄与分」とに分割して得られる「分割出力」に基づき、トナー濃度を演算的に求める工程である。

請求項１記載の画像形成装置において、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程では「最後にテストパターンを検知したときの情報を基に、テストパターンの位置を推定」することができる（請求項２）。

「最後にテストパターンを検知したときの情報」は、前回の画像形成プロセスが行われたときの「テストパターンを検知したときの情報」であり、このような情報を利用することにより特許文献２におけるような「予備検出工程用のトナーパターン」を形成する必要がなくなる。

請求項１記載の画像形成装置は、トナー濃度の検出の際に、テストパターン形成手段が「支持部材上のテストパターンの上流側に、テストパターン位置認識用パッチを形成」し、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で「照射系からの光で上テストパターン位置認識用パッチを照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を推定する」ことができる（請求項３）。

請求項１記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程では「支持部材上のテストパターンの最も上流側のパッチを照射系からの光で照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を決定する」ことができる（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なう照射系動作決定工程で「反射型光学センサの照射系において発光させる発光部」と、この発光部の「発光パターンと発光モードの少なくとも一方」を決定することができる（請求項５）。なお、前述のように「発光部」はＬＥＤ等の発光原とマイクロレンズとにより構成されるので、上記「発光させる発光部」は、発光させる発光源の意味であるが、混同の恐れは無いと思われるので、上記意味として「発光部を発光させる」等とも言う。

請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なう受光系動作決定工程で「受光系のうちで受光部出力を取得する受光部と、受光部出力の取得タイミングの少なくとも一方」を決定することができる（請求項６）。

請求項２または３記載の画像形成装置では、濃度検知制御手段が「反射光取得工程とトナー濃度演算工程との間に、テストパターン位置認識工程で推定されたテストパターンの位置の正否を判定するテストパターン位置正否判定工程を有する」ことができる（請求項７）。

請求項３または７記載の画像形成装置においては、テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさが「テストパターンの主方向の大きさよりも小さい」ことが好ましい（請求項８）。

請求項１〜８の任意の１に記載の画像形成装置におけるテストパターン形成手段は「主方向の大きさが、支持部材上に照射される１個の光スポットの主方向の大きさＳＤと、発光部のピッチ：Ｐの２倍との和：ＳＤ＋２Ｐよりも大きいパッチによりテストパターンを形成する」ものであることが好ましい（請求項９）。

請求項１〜９記載の画像形成装置において、反射型光学センサが支持部材上に形成する光スポットの主方向の大きさ：ＳＤは「発光部のピッチ：Ｐと同程度」であることが好ましい（請求項１０）。このようにすると、主方向において隣接する光スポットが相互に分離しないので、パッチに対する光照射がより確実になり、トナー濃度検知の精度を高めることができる。

請求項１〜１０の任意の１に記載の画像形成装置は「トナー画像が、感光体上から、中間転写ベルトを介してシート状記録媒体に転写され、中間転写ベルトを支持部材としてテストパターンが形成される」ものであることができる（請求項１１）。

この請求項１１記載の画像形成装置は「複数の感光体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置」であることができる。複数の感光体に形成されたトナー画像は、共通の中間転写ベルト上に重ね合わせて転写されて多色画像（カラー画像を含む）を構成し、共通のシート状記録媒体に転写・定着される。

以上に説明したように、この発明によれば新規な画像形成装置を実現できる。
この発明の画像形成装置では、反射型光学センサの照射系により形成される光スポットの主方向の大きさ：ＳＤと発光部のピッチ：Ｐに対して、主方向の大きさが「ＳＤ＋Ｐ」もしくは「ＳＤ＋２Ｐ」より大きいパッチによるテストパターンが形成されるので、主方向におけるパッチの大きさを小さくすれば、それに応じてピッチ：Ｐや光スポットの大きさ：ＳＤが小さくなり、パッチを小さくして不寄与トナーの消費量を軽減させつつ、トナー濃度検知の精度を向上させることができる。

また、濃度検知制御手段により上記の工程を実行することにより、エネルギ消費が少なく、効率のよいトナー濃度検知を実現できる。

従って、画像形成プロセスを「より精緻」に制御して良好な画像形成を行なうことができる。

画像形成装置の実施の１形態の概略図である。 図１の実施の形態における光走査装置を説明するための図である。 図１の実施の形態における光走査装置を説明するための図である 図１の実施の形態における光走査装置を説明するための図である 図１の実施の形態における光走査装置を説明するための図である 支持部材としての中間転写ベルトに形成されたテストパターンとその検知を説明するための図である。 反射型光学センサの実施の１例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である。 反射型光学センサを説明するための図である。 プリンタ制御装置を説明するための図である。 画像プロセス制御を説明するための図である。 トナー濃度検知制御を説明するための図である。 テストパターンの検知を説明するための図である。 テストパターンの検知を説明するための図である。 テストパターンの検知を説明するための図である。 テストパターンの検知を説明するための図である。 テストパターンの検知を説明するための図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの１例を示す図である。 テストパターンによるトナー濃度検知を説明するための図である。 テストパターン検出を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 トナー濃度検知を説明するための図である。 テストパターンによる位置検知を説明するための図である。 テストパターンによる位置検知を説明するための図である。 テストパターンによる位置検知を説明するための図である。 テストパターンによる位置検知を説明するための図である。 テストパターンの位置検知を説明するための図である テストパターンによる位置検知を説明するための図である テストパターンによる位置検知を説明するための図である 発光部からの光の反射状態を説明するための図である。 テストパターンによる位置検知を説明するための図である。 テストパターンの別の例を説明するための図である。 テストパターンの別の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。 テストパターンの別の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。 テストパターンの他の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。 テストパターンの別の例を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
先ず、画像形成装置の実施の１形態としての「カラープリンタ」の概略を、図１を参照して説明する。
図１に示すカラープリンタ２０００は、「ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー画像を重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタ」である。

カラープリンタ２０００は、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、センサ装置２２４５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。

以下において、図１に示すように「ＸＹＺの３次元直交座標系」を想定し、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向（図１の図面に直交する方向）、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）との双方向の通信を制御する。

「ドラム状に形成された感光体」である感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄは何れも、表面に感光層が形成され、その表面が光走査装置２０１０による光走査の「被走査面」となっている。感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄは、図示されない回転機構により、図１の面内で矢印方向（時計回り）に回転する。

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、感光体ドラム２０３０ａを囲繞するように配置されている。

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、ブラック画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂと、その回転方向に沿って感光体ドラム２０３０ｂを囲繞するように配置された、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、クリーニングユニット２０３１ｂは、シアン画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃと、その回転方向に沿って感光体ドラム２０３０ｃを囲繞するように配置された、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、クリーニングユニット２０３１ｃは、マゼンタ画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄと、その回転方向に沿って感光体ドラム２０３０ｄを囲繞するように配置された、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、クリーニングユニット２０３１ｄは、イエロー画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

上記帯電装置２０３２ａ〜２０３２ｄは「帯電手段」を構成し、光走査装置２０１０とともに「静電潜像形成手段」を構成する。

帯電装置２０３２ａ〜２０３２ｄは、対応する感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、前記「上位装置」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）に基づき、色画像情報毎に変調された光束により、対応する感光体ドラムの表面を、Ｙ方向に光走査する。
これにより、各感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄにそれぞれ「各色画像情報に対応した静電潜像」が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であり、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの側に移動する。
光走査装置２０１０については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａに格納されたブラックトナーは現像ローラ２０３３ａに供給され、トナーカートリッジ２０３４ｂに格納されたシアン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に格納されたマゼンタトナーは現像ローラ２０３３ｃに供給され、トナーカートリッジ２０３４ｄに格納されたイエロートナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

現像ローラ２０３３ａ〜２０３３ｄが回転し、対応するトナーカートリッジからの各色トナーが表面に薄く均一に塗布される。
各現像ローラ表面に塗布されたトナーは、対応する感光体ドラム表面に形成されている静電潜像を「ネガ現像」し、トナー画像として可視化する。
感光体ドラムごとに形成された「互いに色の異なるトナー画像」は、感光体ドラムの回転に伴って移動する。

転写ベルト２０４０は「中間転写ベルト」であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像は、感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄから、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、互いに重ね合わされてカラー画像を形成する。

この実施の形態においては、中間転写ベルトである転写ベルト２０４０が「テストパターンを形成される支持部材」であり、転写ベルト２０４０の回転に伴いトナー画像の移動する方向が「副方向」であり、副方向に直交する方向（Ｙ軸方向）が「主方向」である。

給紙トレイ２０６０に格納された「シート状記録媒体」としての記録紙は、給紙コロ２０５４により給紙トレイ２０６０から１枚ずつ給紙され、レジストローラ対２０５６により、所定のタイミングで「転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２の間」に向けて送られる。転写ローラ２０４２は、記録紙表面に前記カラー画像を転写する。
カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラ２０５０により熱と圧力を加えられてカラー画像を定着される。カラー画像を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上に排紙されて順次スタックされる。

トナー画像転写後の各感光体ドラム表面の残留トナーは、クリーニングユニット２０３１ａ〜２０３１ｄにより除去される。

次に、光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置の実施の１形態としての光走査装置２０１０は、図２〜図５に示すように、光源２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ、カップリングレンズ２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ、開口板２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ、シリンドリカルレンズ２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ、ポリゴンミラー２１０４、ｆθレンズ２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ、折返しミラー２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、トロイダルレンズ２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、光検知センサ２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ、光検知用ミラー２２０７ａ、２２０７ｂ、２２０７ｃ、２２０７ｄ、図示されない走査制御装置などを備えている。
これらは、図５に示すように、光学ハウジング２３００（図２〜図４では図示していない。）の所定位置に組み付けられている。

以下、光走査の主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と言う。

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」、光源２２００ａ及び光源２２００ｂからポリゴンミラー２１０４に至る光路上での主走査対応方向を「ｍ１方向」とする。

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」、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄからポリゴンミラー２１０４に至る光路上での主走査対応方向を「ｍ２方向」とする。
なお、光源２２００ａ及び光源２２００ｂからポリゴンミラー２１０４に至る光路上での副走査対応方向、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄからポリゴンミラー２１０４に至る光路上での副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同方向である。

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、光源２２００ａは光源２２００ｂの「−Ｚ」側に配置され（図３参照）、光源２２００ｄは光源２２００ｃの「−Ｚ」側に配置されている（図４参照）。

カップリングレンズ２２０１ａ〜２２０１ｄは、対応する光源２２００ａ〜２２００ｄから射出した光束の光路上に配置され、入射してくる光束を略平行光束とする。

開口板２２０２ａ〜２２０ｄはそれぞれ、開口部を有し、対応するカップリングレンズ２２０１ａ〜２２０１ｄからの光束を整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａ〜２２０４ｄはそれぞれ、開口板２２０２ａ〜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「副走査対応方向」に関して結像する。

ポリゴンミラー２１０４は、偏向反射面を４面持つ４面鏡を「Ｚ方向に２段に重ねた構造」を有し、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａ、２２０４ｄからの光束をそれぞれ偏向し、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂ、２２０４ｃからの光束をそれぞれ偏向するように配置されている。
１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、回転軸の周りに互いに４５度をなしてずれており、回転の位相が４５°ずれ、偏向走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

シリンドリカルレンズ２２０４ａ、２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の「−Ｘ」側において偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ、２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の「＋Ｘ」側において偏向される。

ｆθレンズ２１０５ａ〜２１０５ｄ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２０３０ａ〜２０３０ｄの表面（被走査面）上で光スポットが主走査方向に等速で移動するような光学特性を有する非円弧面形状を有している。

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

図５に示すように、ｆθレンズ２１０５ａと２１０５ｂとはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡にそれぞれ対向している。ｆθレンズ２１０５ｃと２１０５ｄもＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡にそれぞれ対向している。

シリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、折返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａ上に光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴い、感光体ドラム２０３０ａを長手方向（Ｙ方向）に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａに対する「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に対する「副走査方向」である。

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で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｂ、折返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、折返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴い、感光体ドラム２０３０ｂを長手方向に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂに対する「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に対する「副走査方向」である。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｃ、折返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、折返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに光スポットを形成し、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を長手方向に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃに対する「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に対する「副走査方向」である。

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で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｄ、折返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、折返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴い、感光体ドラム２０３０ｄを長手方向に光走査する。

このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄに対する「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に対する「副走査方向」である。

個々の感光体ドラムにおいて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」あるいは「画像形成領域」と呼ばれているが、この明細書においては「有効画像領域」とも呼ぶ。

上記各折返しミラーは、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し、感光体ドラムへの光束の入射位置及び入射角が「感光体相互で等しく」なるように、それぞれ配置されている。

また「ｆθレンズとそれに対応するトロイダルレンズ」とにより、ポリゴンミラーの偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを「副走査対応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」とも呼ばれる。
説明中の実施の形態では、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とにより「Ｋステーションの走査光学系」が、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とにより「Ｃステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。
同様に、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とにより「Ｍステーションの走査光学系」が、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とにより「Ｙステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。

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。

光検知センサ２２０５ａ〜２２０５ｄは、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

図示されない「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決定し、光走査装置２０１０は、決定されたタイミングで各感光体ドラムに対する「光走査による画像書き込み」を開始する。

以下、静電潜像の形成、現像、トナー画像の転写・定着を経て転写紙の排出に至る工程が実行される。

図６を参照して、テストパターンとテストパターンによるトナー濃度検出と、位置検知との概略を説明する。

図６は、支持部材である転写ベルト２０４０上にテストパターンが形成された状態を説明図的に示している。説明図であるので、各部の相対的なサイズは、実際とは異なっていることを付記しておく。
図６に示す如く、図の下方が「副方向」であり、転写ベルト２０４０の表面は、ベルト回転により副方向へ移動する。
符号２０１は「トナー濃度検出用のテストパターン」を示す。テストパターン２０１は４種のテストパターン２０１Ｋ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｙにより構成される。

テストパターン２０１Ｋは「ブラックトナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」であり、テストパターン２０１Ｍは「マゼンタトナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」、テストパターン２０１Ｃは「シアントナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」、テストパターン２０１Ｙは「イエロートナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」である。

これらテストパターン２０１Ｋ〜２０１Ｙは何れも「トナー濃度による階調が、副方向に逆行する側へ低濃度から高濃度へ５段階に変化する５個のパッチ」により構成される。

各パッチは「副方向に長い矩形形状」である。

テストパターン２０１Ｋ〜２０１Ｙは、図の如く、中間転写ベルト２０４０の「主方向（図の左右方向）の中央部付近」に、副方向へ１列に形成される。

図６における符号２０１Ｌ、２０１ＣＴ、２０１Ｒは「位置検知用のテストパターン」を示している。テストパターン２０１Ｌは、転写ベルト２０４０の主方向の左端部側の位置検知に用いられ、テストパターン２０１ＣＴは、転写ベルト２０４０の主方向の中央部の位置検知に用いられ、テストパターン２０１Ｒは、転写ベルト２０４０の主方向の右端部側の位置検知に用いられる。

テストパターン２０１Ｌ等による位置検知については後述する。

図１に符号２４４５で示した「センサ装置」は、図６に示すように３つの反射型光学センサ２４４５ａ、２００５ｂ、２４４５ｃにより構成されている。

これら３個の反射型光学センサ２４４５ａ〜２４４５ｃのうち、反射型光学センサ２２４５ｂはテストパターン２０１Ｌによる位置検知に用いられ、反射型光学センサ２２４５ｃはテストパターン２０１Ｌによる位置検知に用いられる。

また、反射型光学センサ２４４５ａはテストパターン２０１による各色トナーのトナー濃度の検出およびテストパターン２０１ＣＴによる位置検知に用いられる。

説明中の例においては、反射型光学センサ２４４５ａ〜２４４５ｃは、同一構造のものであるが、反射型光学センサ２２４５ｂ、２２４５ｃでは「トナー濃度」の検知を行なう訳ではないので、これら反射型光学センサ２２４５ｂ、２２４５ｃは、より簡単な構成のもの、例えば特許文献１に開示されたものに置き換えても良い。

図７（ａ）〜（ｃ）を参照して、反射型光学センサを説明する。

反射型光学センサ２２４５ａを例にとって説明する。

図７（ａ）は、反射型光学センサ２２４５を「主方向から見た状態」を概念的に示している。

反射型光学センサ２２４５ａは、１１個の発光源Ｅ１〜Ｅ１１を主方向へ等間隔に配列一体化した「発光源アレイ」、１１個の照射用マイクロレンズＬＥ１〜ＬＥ１１を主方向に配列一体化した「照射用マイクロレンズアレイ」、１１個の光源変換部Ｄ１〜Ｄ１１を主方向へ配列一体化した「光電変換部アレイ」、１１個の受光用マイクロレンズＬＤ１〜ＬＤ１１を主方向へ配列一体化した「受光用マイクロレンズアレイ」及び、図示されない「処理装置」を有している。

発光源アレイは、例えばＬＥＤアレイであり、１１個の発光源Ｌ１〜Ｌ１１は、主方向に所定のピッチ：Ｐで配列されている。
照射用マイクロレンズアレイは、１１個の照射用マイクロレンズＬＥ１〜ＬＥ１１を、発光源のピッチ：Ｐと同一のピッチで、且つ、発光源Ｅ１〜Ｅ１１と対応するように配置されている。

光電変換部アレイは、例えばＰＤアレイであり、１１個の光電変換部Ｄ１〜Ｄ１１が、発光源のピッチ：Ｐと同一のピッチで主方向に配列されている。

受光用マイクロレンズアレイは、１１個の受光用マイクロレンズＬＤ１〜ＬＤ１１を、発光源のピッチ：Ｐと同一ピッチで主方向に配列されている。

図７（ｂ）に、反射型光学センサ２２４５ａの、発光源Ｅ１〜Ｅ１１と、光電変換部Ｄ１〜Ｄ１１の対応関係を示す。
発光源の任意の１つを発光源Ｅｉ、照射用マイクロレンズの任意の１つを照射用マイクロレンズＬＥｉ、受光用マイクロレンズの任意の１つをＬＤｉ、光電変換部の任意の一つをＤｉとすると、これらにおいて「ｉ＝１〜１１」である。

図７（ｃ）の上の図は、発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）から放射された光が、対応する照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）を介して中間転写ベルト２０４０の表面を照射する状態を示している。

図７（ｃ）の下の図は、発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）から放射された光が（対応する照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）を介して）、中間転写ベルト２０４０の表面に光スポットＳｉ（ｉ＝１〜１１）として照射される状態を示している。

中間転写ベルト２０４０により反射された光は、図７（ａ）に示すように、受光用マイクロレズＬＤｉ（ｉ＝１〜１１）を介して光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）に入射する。

即ち、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光源Ｅｉ、照射用マイクロレンズＬＥｉ、受光用マイクロレンズＬＤｉ、光電変換部Ｄｉが、ｉ＝１〜１１について、副方向において同位置にあり、これらがピッチ：Ｐで主方向に配列されている。従って、光スポットＳｉ（ｉ＝１〜１１）も、主方向にピッチ：Ｐで配列する。

従って、発光源Ｅｉと照射用マイクロレンズＬＥｉは反射型光学センサにおける「発光源」を構成し、これら発光源の全体が「照射系」を構成する。また、光電変換部Ｄｉと受光用マイクロレンズＬＤｉは「受光部」を構成し、これらの全体が「受光系」を構成している。受光用マイクロレンズＬＤｉは、対応する光電変換部Ｄｉへの光の集光性を高めて検知精度を高めるのに有効であるが、原理的には省略することも可能である。

図７に示した反射型光学センサの具体例を説明すると、１１個の発光源Ｅ１〜Ｅ１１はＬＥＤであり、主方向に沿ってピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍで等間隔に配置されてＬＥＤアレイとなっている。発光源Ｅｉの大きさ（発光面の大きさ）は主・副方向とも０．０４ｍｍであり、中心発光波長は８５０ｎｍである。

照射用マイクロレンズＬＥ１〜ＬＥ１１は、それぞれ発光源Ｅ１〜Ｅ１１に個別に対応し、主方向に反って配列ピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍで配列一体化されてマイクロレンズアレイを構成している。

照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）は、対応する発光部Ｅｉよりも「受光部側（図７（ａ）で左方）」に配置され、発光部Ｅｉから放射された光束を、中間転写ベルト２０４０の表面に向けて集光的に導く。

なお、説明を簡単にするため、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）から放射された光は、対応する照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）のみを通過して集光されて検出用光となり光スポットＳｉ（ｉ＝１〜１１）として、中間転写ベルト２０４０を照射するものとする。

また、中間転写ベルト２０４０の表面は滑らかで、その表面に照射された光の殆どが正反射する。そして、光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）は、発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）からの「検出用光」が中間転写ベルト２０４０に照射されたとき、受光部Ｄ１〜Ｄ１１が、発光源Ｅ１〜Ｅ１１からの検出用光の正反射光のみを受光するようになっている。

照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイは一体化され、一体化により「これらマイクロレンズアレイを検出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、また「マイクロレンズ間の配置精度」を高めることができる。各マイクロレンズのレンズ面は、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できる。

各照射用マイクロレンズ及び各受光用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、副方向に正のパワーを持つシリンドリカルレンズ、主方向と副方向のパワーが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。

各光電変換部ＤｉはＰＤ（フォトダイオード）であり、受光面の大きさは主・副方向とも０．３５ｍｍで、受光感度のピーク波長は８５０ｎｍ付近にある。各光電変換部Ｄｉは受光量に応じた光電変換信号を出力する。

発光源Ｅｉの発光波長と、光電変換部Ｄｉのピーク感度波長を略一致させることにより、出力光電変換信号のレベルを最大限に高めることができる。

図７に示した反射型光学センサに用いられている照射用マイクロレンズアレイを構成する１１個の照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）は「レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が同一」である。

同様に、受光用マイクロレンズアレイを構成する１１個の受光用マイクロレンズＬＤｉ（ｉ＝１〜１１）も「レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が同一」である。

しかし、照射用マイクロレンズＬＥｉと受光用マイクロレンズＬＤｉとでは、レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚は全て異なる。
説明中の具体例では、照射用マイクロレンズＬＥｉでは、レンズ径：０．６１３ｍｍ、レンズ面曲率半径：０.４３０ｍｍ、レンズ厚：０．１２９ｍｍであり、受光用マイクロレンズＬＤｉでは、レンズ径：０．７５０ｍｍ、レンズ面曲率半径：０．３８０ｍｍ、レンズ厚：０．３１９ｍｍである。
図７（ａ）に示したように、照射用マイクロレンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１１）の光軸は、発光源Ｅｉからの検出用光の反射光を、有効に受光部に導くため、発光源Ｅｉの中心を通り発光源Ｅｉに垂直な軸に対して平行に、「受光系側」へΔｄ＝０．０３５ｍｍずれている。

受光用マイクロレンズＬＤｉ（ｉ＝１〜１１）の光軸は、より多くの反射光を受光するため、対応する光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）の受光面の中心を通り該受光面に垂直な軸に対して平行に「照射系側」へΔｄ’＝０．０２０ｍｍずれている。
副方向における照射用マイクロレンズＬＥｉと受光用マイクロレンズＬＤｉの間隔は、０．４４５ｍｍである。また、発光源Ｅｉと、それに対応する光電変換部Ｄｉの「副方向における間隔」は０．５００ｍｍである。
発光源Ｅｉから照射用マイクロレンズＬＥｉまでの光軸方向の距離は０．８００ｍｍであり、この距離は以下に示す全ての例において当てはまる。また、マイクロレンズアレイの裏面から被験物までの光軸方向の距離は５ｍｍである。

上述のように、隣接する光スポットの中心間隔は発光源のピッチ：Ｐと同じく０．４ｍｍである。即ち、上述の光学レイアウトにおいて、各検出用光が中間転写ベルト２０４０の表面に形成する光スポットＳｉ（ｉ＝１〜１１）の大きさは、直径で０．４ｍｍ程度であり、発光源のピッチと同一である。

受光用マイクロレンズＬＤｉのレンズ径を「照射用マイクロレンズＬＥｉ」のレンズ径より大きくすることで、光電変換部Ｄｉで反射光をより多く受光できるようにしている。

また、受光用マイクロレンズＬＤｉのレンズ面曲率半径を、照射用マイクロレンズＬＥｉのレンズ面曲率半径に比して小さくすることにより、レンズ内部における全反射が増えるため光電変換部Ｄｉにおける正反射受光量を減らすことが可能であると考えられる。

受光用マイクロレンズＬＤｉのレンズ面曲率半径を小さくすることにより、点灯させる発光源Ｅｉに対応する光電変換部Ｄｉに隣接する光電変換部Ｄｉ±１に、対応する受光用マイクロレンズＬＤｉ±１を通過後の光線を大きく屈折させることが可能となり、後述するように「パッチからの拡散反射光を受光できる光電変換部が増え」て、拡散反射受光量も増加することが期待できる。

説明中の例では、上記の如く個々のマイクロレンズＬＥｉ、ＬＤｉは「球面レンズ」で、図７（ａ）に示すように「平凸レンズ」であり、照射用マイクロレンズＬＥｉは、レンズ入射面が集光パワーを有し、射出面は集光パワーを有さない。各受光用マイクロレンズＬＤｉは、レンズ入射面は集光パワーを有さず、射出面は集光パワーを有する。

説明中のカラープリンタの電気的な回路構成を示すブロック図を図８に示す。

図８に示すように、カラープリンタは、コンピュータ構成の上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０を備え、前述の如く、プリンタ制御装置２００９が、各部を統括的に駆動制御する。
破線で囲んだプリンタ制御部２０９０は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ４０２にバスライン４０９を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ４０５と、各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ４０３とが接続され、各種のアナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路４０１を有して成る。

ＲＯＭ４０５には、テストパターンを発生させるために必要なテストパターンの形成位置や濃度情報、テストパターンの階調を形成するためのバイアス条件、テストパターンのトナー濃度を推定するための反射型光学センサ出力の濃度変換情報が格納されている。

プリンタ制御装置２０９０には、プリントコントローラ４１０が接続され、ＰＣ４１１やスキャナ４１２、ＦＡＸ４１３等の上位装置からの画像情報をプリンタ制御装置２０９０に「一元化した画像データ」として送信する。
また、モータやクラッチ４１７を駆動する駆動回路４１５、画像形成に必要な電圧を発生する高圧発生装置４１６も接続されている。

例えば、ＰＣ４１１からの画像情報のプリントを行う場合、ＰＣ４１１のプリンタドライバを用いて画像情報を送信する。プリントコントローラ４１０は、プリンタドライバからのプリント情報をＣＰＵ４０２に送り、ＣＰＵ４０２は駆動回路４１５を介して駆動部の駆動を行い、画像形成ステーション４１８に信号を送り、画像形成ステーション４１８は前述の画像形成プロセスを実行する。

次に、プリンタ制御装置２０９０のＣＰＵ４０２が「コンピュータプログラムに基づいて行う画像プロセス制御」を図９に基づいて説明する。
図９は画像プロセス制御の実行の流れを示すフローチャートである。

「画像プロセス制御」は、画像形成装置本体の電源スイッチがパワーオンされた時や、印刷が開始されたときに制御の必要の有無を判断し、必要であれば実行される（Ｓ５０２、Ｓ５０３）。

パワーオン直後には、定着ヒーターの昇温時間や、プリントコントローラ４１０の準備時間が必要であり、かつはまた、それまで画像形成プロセスが実行されないままに放置された可能性や、使用環境が変化している可能性があるため、画像プロセス制御を実施することがある。
また印刷時(プリント時)には「トナーの補給や消費」、感光体ドラムや中間転写ベルトの特性の変化が生じる可能性があり、画像プロセス制御を実施することがある。

パワーオン直後は、感光体ドラムの回転停止時間が６時間以上あるか、または、装置内温度が１０℃以上変化したか、さらには装置内の相対湿度が５０％以上変化した場合に、画像プロセス制御を実行する。
上記のうち、感光体ドラムの回転停止時間は以下のように求める。
図８において、感光体ドラムの回転が停止したら、プリントコントローラ４１０の保持しているリアルタイムクロックから時刻情報を取得し、ＲＡＭ４０３に保存する。パワーオン時に同様にリアルタイムクロックから時刻情報を取得し、その差分から感光体停止時間を求める。
また温度や湿度の変化の求め方は、感光体ドラム停止時に温湿度センサ４１４から温度情報・相対湿度情報を取得するとともに、パワーオン時にも同様に温湿度センサ４１４から温度情報・相対湿度情報を取得し、その差分から「温度変化量、相対湿度変化量」を求める。

印刷時には、プリント枚数が所定の枚数に達したら印刷動作を中止して「テストパターンの作成」を行う。この場合のプリント枚数は、予め実験等により求められるプロセス変動量によって決められる。またプリント枚数の他に、現像スリーブ３０５や中間転写ベルト１０５の走行距離等を敷居値にしてもよい。

次に、画像プロセス制御を必要と判断したらテストパターンを形成する（Ｓ５０４）。

即ち、ＣＰＵ４０２によりテストパターン発生装置を制御するとともに、画像形成ステーション４１８を制御して、先に図６に示したようなテストパターンを形成する。

上述の如く、図６に示したテストパターンのうちトナー濃度検出用のテストパターン２０１は、ブラック・マゼンタ・シアン・イエローの４色につき「色毎に５階調のパッチ」が形成され、計２０個のパッチでテストパターン２０１が構成される。

テストパターン２０１の下流側には、位置検知用のテストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒが、中間転写ベルト２０４０の主方向における有効画像領域内の中央部および両端付近に形成される。

画像プロセス制御には、画像濃度を維持するための画像濃度制御（現像ポテンシャル制御や階調制御）、画像位置を合わせるための画像位置補正制御などがあり、どの制御を行うかによって、テストパターンの形成条件は異なる。

現像ポテンシャル制御では、所望の画像濃度（例えばベタ濃度）を確保するために、現像ポテンシャル（現像バイアス−ベタ露光電位）の制御を行う。
テストパターン２０１を検知して得られたトナー濃度と現像ポテンシャルとの関係より「現像γと現像開始電圧：Ｖｋ」を求める。
即ち、必要な現像ポテンシャルを「−ｋＶ」単位で、所望の画像濃度（トナー濃度）および現像ガンマを共に「ｍｇ／ｃｍ^２］単位で、現像開始電圧：Ｖｋを「−ｋＶ」単位でそれぞれ表し、次式：
［必要な現像ポテンシャル］＝［所望の画像濃度／現像γ］＋［現像開始電圧：Ｖｋ］
を用い「所望の画像濃度を確保するのに必要な現像ポテンシャル」を決定し、これに基づき作像条件（露光パワー、帯電バイアス、現像バイアス）を決定する。

トナー帯電量と現像ポテンシャルが一定であれば、現像γは「ほぼ維持」されるが、温湿度変化のある環境では「トナー帯電量の変化」が避けられず、中間調領域の階調性が変化する。これを補正するために「階調制御」が行われる。階調制御も「現像ポテンシャル制御と同等のテストパターン」を用いることができる。

光走査の光源が半導体レーザ（ＬＤ）である場合には、ＬＤパワーを固定しておき、発光デューティを可変とすることで、テストパターン内のパッチ毎のトナー濃度を異ならせることができる。
階調制御では、得られた階調性と「目標とする階調性」との偏差がなくなるように「階調補正用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）」が適宜変更される。具体的には、その都度新しいＬＵＴに書き換える方法や、予め用意した複数のＬＵＴから最適なものを選択して切り換える方法などがある。

テストパターン２０１の各パッチは、主方向：１ｍｍ、副方向：２ｍｍの大きさに形成される。副方向に並んだパッチの中心間隔は３ｍｍである。このように、各パッチの主方向の大きさ（１．０ｍｍ）は、反射型光学センサの主方向の発光部ピッチ（Ｐ＝０．４ｍｍ）と中間転写ベルト２０４０上に照射される光スポットの主方向の大きさ（ＳＤ＝０．４ｍｍ）との和（０．８ｍｍ）よりも大きくなっている。

パッチの主方向の大きさを１．０ｍｍとしたことにより、従来のパッチの大きさ１５ｍｍ以上に比べて、１／１５の不寄与トナー消費量低減が可能である。

テストパターン２０１の各パッチの「副方向の大きさ」は、後述するように受光部出力を取得する平均化回数に応じて決定されるが、上記のように２ｍｍに設定するなら、副方向も含めた小パッチ化により、合わせて１／１００程度の不寄与トナー消費量低減が可能となる。

「トナー画像の位置を補正するための制御」は、図９に示す「トナー位置検知」として行なわれる（Ｓ５０６）。
このための位置検知用のテストパターンは、図６のテストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒであるが、これらは以下に述べる「同一の作像条件」で、中間転写ベルト２０４０の有効画像領域内の中央部と両端付近に形成される。
位置検知用のテストパターン２０１ＣＴ等は「高濃度」であることが検知精度の観点から望ましい。例えば、前述の現像ポテンシャル制御で得られる「ベタ濃度が得られる作像条件」で形成するのがよい。

位置検知用のテストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒは、何れも同一パターンであり、主方向に１．０ｍｍ、副方向に０．５ｍｍの大きさを持つ「ラインパターン」と、同様のものを副方向に４５°傾けた「斜めラインパターン」をＫ（ブラック）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）の順に形成する。副方向のライン間隔は１ｍｍである。

上記のようにトナー濃度検知用および位置検知用のテストパターンが形成されたら、反射型光学センサによるセンサ装置２４４５を用い、まず、テストパターン２０１のトナー濃度検知を行う（Ｓ５０５）。

「トナー濃度検知」では、反射型光学センサ２２４５ａの受光部出力からテストパターン２０１の各パッチのトナー濃度を算出する。

反射型光学センサ２２４５ａを用いる「トナー濃度検知の工程」についての詳細は後述する。

次に、反射型光学センサ２２４５ａ〜２２４５ｃを用いて、位置検知用のテストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒによる「トナー位置検知」を行う（Ｓ５０６）。

トナー位置検知の工程については後述する。

続いて、反射型光学センサ２２４５ａ等の検知結果から「各特性値を求めるための演算処理」が実行される（Ｓ５０７）。

「演算処理」では、各パッチのトナー濃度の算出結果から、前述の「現像γや現像開始電圧Ｖｋ」を決定するための演算が実行される。これらを求めるための直線近似には「最小２乗法」が適用できる。また、ＬＵＴを変更するための演算処理も実行される。

また、算出されたトナー位置により「画像位置補正に関する演算処理」が実行される。即ち、各色の「レジストずれ」や走査線傾き、色ズレなどの補正である。
色ズレは、ある色（例えばＫ：ブラック）を基準としたときの、それ以外の色（説明中の例でＭ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｙ：イエロー）のズレとして定義される。

演算処理の後、作像条件、ＬＵＴ、および画像位置補正量などの画像プロセス条件が決定される（Ｓ５０８）。

以下に、トナー濃度検知を行う工程を図１０を参照して説明する。

トナー濃度検知が開始されたら、まず反射型光学センサで検知するテストパターンの主方向の位置を認識する（「テストパターン位置認識」 Ｓ１０２）。

図７（ｃ）に示したように、照射系から射出された直径：０．４ｍｍの光スポットＳｉが１１個並んでおり、両端の発光部間の長さは４ｍｍある。テストパターン２０１の書くパッチの「主方向の大きさ」は１ｍｍである。

テストパターン２０１の「主方向の位置」は、狙いとしては「１１個の光スポットの中心位置（光スポットＳ６の中心位置）と重なる」ことが好ましいが、パッチの主方向の位置誤差（パッチ形成位置ずれや、感光体ドラム周面やや中間転写ベルト周面の蛇行などによって発生する。）があるため、必ずしもその通りにはならない。

そこで、テストパターンの主方向の位置を予め認識する「テストパターン位置認識」が必要となる。

この認識のため、請求項２においては「最後に行なったトナー濃度検知の情報」、つまり前回テストパターン２０１を検知したときの情報を基に、テストパターン２０１の主方向の位置を推定する。

例えば、メモリ等に記憶された「前回テストパターンを検知したときの受光部出力の結果」から、今度は「主方向のどの位置にテストパターンがくるかを推定する」ことも可能である。

具体的には、発光源Ｅｉが発光したときに、対応する光電変換部Ｄｉの出力から判断できる。即ち、発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）が発光したとき、光電変換部Ｄｉで受光する「中間転写ベルト２０４０からの正反射光と、中間転写ベルト２０４０上のパッチからの正反射光の出力差：ΔＤｉ」が最も大きい発光部Ｅｉの主方向位置に、テストパターン２０１が存在する。
図１１（ａ）に示す「マゼンタのベタパッチ」は、図６に示したマゼンタトナーによるテストパターン２０２Ｍのうちの最も濃度の高いパッチ（テストパターン２０１Ｍのうちで副方向の最も上流側に形成される。）である。

図１２（ａ）は「マゼンタのベタパッチの主方向の中心位置」が、発光源Ｅ６の主方向位置にある場合の「光スポットとベタパッチの配置関係」を示している。このとき、ベタパッチの主方向の大きさは１ｍｍで「光スポットＳｉ（ｉ＝１〜１１）の主方向の大きさ：０．４ｍｍと、主方向の発光部ピッチ：０．４ｍｍとの和：０．８ｍｍ」以上である。

図１１（ｂ）は、発光源Ｅ６が発光したとき、光電変換部Ｄ６が受光する「中間転写ベルト２０４０からの正反射光」による受光部出力：Ｄ６（ベ）と、光電変換部Ｄ６が受光する「ベタパッチからの正反射光」による受光部出力：Ｄ６（パ）との受光部出力の差：ΔＤ６を示す。
発光源Ｅ６により形成させる光スポットＳ６は、光スポットを構成する全ての光がベタパッチに照射され、ベタパッチを構成するトナーにより散乱されるため、受光部出力：Ｄ６（パ）は受光部出力：Ｄ６（べ）よりも小さい値を取る。
図１１（ｃ）は、発光源Ｅ７が発光したとき、光電変換部Ｄ７が受光する「中間転写ベルトからの正反射光」による受光部出力：Ｄ７（ベ）と、光電変換部Ｄ７が受光する「ベタパッチからの正反射光」による受光部出力（パ）との受光部出力の差：ΔＤ７を示す。

受光部出力：Ｄ７（ベ）とＤ６（ベ）は「同じ」であるが、受光部出力：Ｄ７（パ）は受光部出力：Ｄ６（パ）より大きい値を取る。
即ち、図１１（ａ）から明らかなように、発光源Ｅ７により形成される光スポットＳ７は、中間転写ベルトとベタパッチの両方を照射しているため、トナーにより散乱される反射光成分は光スポットＳ６の場合よりも小さい。従って、ΔＤ６＞ΔＤ７となる。
同様に、発光源Ｅ５が発光したとき、光電変換部Ｄ５が受光する中間転写ベルトからの正反射光による受光部出力：Ｄ５（ベ）と、ベタパッチからの正反射光による受光部出力：Ｄ５（パ）との受光部出力の差：ΔＤ５については、ΔＤ５＜ΔＤ６となる。

さらに、図１１から明らかなように、発光源Ｅ１〜Ｅ４および発光源Ｅ８〜Ｅ１１に対応する位置に「ベタパッチ」は存在しないので、受光部出力の差：ΔＤ１〜ΔＤ４、ΔＤ８〜ΔＤ１１はゼロである。
即ち、テストパターン（のベタパッチ）の主方向の位置は、受光部出力の差：ΔＤｉが最も大きいｉ＝６の発光源Ｅ６によって形成される光スポットＳ６に対応する位置であることが分かる。
勿論、検知のばらつきを無視すれば、受光部出力：Ｄｉ（ベ）はｉ＝１〜１１に対し、全て等しいので「受光部出力：Ｄｉ（パ）が最も小さい発光部Ｅｉの主方向位置」に、テストパターン（ベタパターン）が存在するとしても良い。

別の例として、図１２（ａ）に、テストパターンの「マゼンタのベタパッチ」の主方向の中心位置が、発光源Ｅ６とＥ７による光スポットＳ６とＳ７の中間にある場合の光スポットとベタパッチの配置関係を示す。このときも「ベタパッチの主方向の大きさ」は１．０ｍｍである。
図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、発光源Ｅｉ（ｉ＝６、７）が発光したときの受光部出力の差：ΔＤｉは、発光源Ｅｊ（ｊ＝５、８）が発光したときの受光部出力の差：ΔＤｊよりも大きく、かつ、ΔＤ６≒ΔＤ７なので、テストパターン（ベタパッチ）の主方向の位置は、発光源Ｅ６とＥ７によって形成される光スポットＳ６とＳ７に対応する位置、即ち、発光源Ｅ６とＥ７の中間にあることが分かる。

また、受光部出力の結果を見なくとも「最後にテストパターン２０１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、テストパターン２０１の位置は一般に、主方向に大きく変化しないため、最後に検知したときと同じ位置であると推定できる。

上記の如く「テストパターン２０１の主方向の位置」を認識できたら、照射系の動作を決定する（図１０の「照射系動作決定」 Ｓ１０３）。
照射系の「決定すべき動作」として、トナー濃度を検知するために発光させる発光源の決定と、その発光源をどのように発光させるのか（発光パターンと発光モード）の決定がある。発光させる発光源としては「幾つかの発光源を発光」させる場合と「全ての発光源を発光」させる場合とがある。

幾つかの発光源を発光させる場合には、前述したテストパターン２０１の「主方向の位置認識結果」に基づき、発光させる発光源を決定することができる。
例えば、図１１に示した例においては、発光させる発光源を「発光源Ｅ６のみ」と決定することができる。
なぜなら、発光源Ｅ１〜Ｅ４、及び発光源Ｅ８〜Ｅ１１を発光させても、光スポットＳ１〜Ｓ４及びＳ８〜Ｓ１１はテストパターン２０１のパッチを照射しないので「トナー濃度検知」に寄与しない。
また、発光源Ｅ５とＥ７を発光させても、光スポットＳ５とＳ７の一部がパッチを照射しないので、トナー濃度検知に対し「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度は低い。従って、必要最小限として、発光源Ｅ６のみを発光させればよい。

また、テストパターン２０１が副方向に移動している際のパッチの主方向位置誤差により、光スポットＳ６がパッチから外れてしまう不具合が生じないように、余裕を見て、発光源Ｅ６の両側の発光部Ｅ５とＥ７も加え、発光させる発光源を「発光源Ｅ５〜Ｅ７の３個」と決定することもできる。

画像形成装置の性能（パッチ形成に対する位置ずれ性能や、感光体や中間転写ベルトの蛇行に対する性能など）によって上記「余裕分」を決定できる。

別の例として、図１２に示した例においては、発光させる発光源として、発光源Ｅ６とＥ７の２つに決定することができる。なぜなら、発光源Ｅ１〜Ｅ４及Ｅ９〜Ｅ１１を発光させても、光スポットＳ１〜Ｓ４及びＳ９〜Ｓ１１はテストパターン２０１のパッチを照射しないのでトナー濃度検知には寄与しないからである。

また、発光源Ｅ５とＥ８を発光させても、光スポットＳ５とＳ８の一部がパッチを照射しないため、トナー濃度検知に対して「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度は低い。
このことから、発光源Ｅ６とＥ７の２つを発光させればよいことが分かる。この場合、後述するように、発光源１つに対して「トナー濃度の演算結果」が得られるので、２つの発光源Ｅ６とＥ７に対して得られたトナー濃度を平均化することにより「１つのパッチに対するトナー濃度検知精度」を高めることができる。

また、発光部Ｅ６又は発光部Ｅ７のどちらか一方を選択して、必要最小限として、発光部を１つのみを発光させることもできる。さらには、テストパターン２０１が副方向に移動している際のパッチの主方向位置誤差により、光スポットＳ６がパッチから外れてしまう不具合が起きないように、余裕を見て、発光源Ｅ６及びＥ７の両側の発光部Ｅ５及びＥ８も加え、発光させる発光源をＥ５〜Ｅ８の４つとすることもできる。

全ての発光源Ｅ１〜Ｅ１１を発光させる場合には、トナー濃度検知のために「反射型光学センサが有する全ての発光源」を用いる。この場合は、前述した「テストパターンの主方向位置の認識結果」に拘わらず、万が一「突発的にテストパターンの主方向位置が変化して」も、パッチがスポット光から外れてしまう不具合が起きにくい。

発光源をどのように発光させるかについては「発光パターンと発光モード」がある。

「発光パターン」としては、発光させる発光源が複数のとき、これらを同時に発光する場合と、順次に発光する場合とがある。
「発光モード」としては、発光源を常時発光させる場合と、パルス発光させる場合がある。複数の発光源は、これらを「同時に発光」させ、あるいは「順次に発光」させることができる。

複数の発光源、例えば、２つの発光源Ｅα、Ｅβを同時に発光させ、光スポットＳα、Ｓβにより１つのパッチを照射し、その反射光を複数の光電変換部で検知する際、光スポットＳαに対する反射光と、Ｓβに対する反射光が、同一の光電変換部に受光されてしまう場合には「反射光が混合」し、これらを分離できない。
しかし、発光源ＥαとＥβを「順次に発光」させる場合は、光スポットＳαに対する反射光と、光スポットＳβに対する反射光が、同一の光電変換部に受光されても、その順次の発光タイミングによって受光部出力を「時間的に分離」できる。

一方で「パッチからの反射光が混合しない場合」には、複数発光源を同時発光させることが可能である。もちろん順次発光させても良い。
反射型光学センサとして、複数の発光源を１回ずつ「同時又は順次に発光」する周期を「ライン周期」とすれば、同時発光の方がライン周期を高められるメリットがある。

なお、パッチからの反射光が混合するかどうかは、発光させる複数の発光源の位置、パッチからの拡散反射特性（反射光の角度分布）、照射用マイクロレンズや受光用マイクロレンズのレンズ形状等の「反射型光学センサの各部のレイアウト」に依存する。

例えば、図１３に示すように、テストパターン２０１のパッチ（「マゼンタのベタパッチ」）の「主方向の大きさ」を大きくし、発光させる発光源として、主方向に離れた発光源Ｅ３とＥ９のように「互いの距離を離した場合」には、発光源Ｅ３によるベタパッチからの反射光と、発光源Ｅ９によるベタパッチからの反射光が互いに混合しないレイアウトを取ることが容易である。

つまり、発光源Ｅ３が発光したとき、その反射光は光電変換部Ｄ１〜Ｄ５で受光されるが、光電変換部Ｄ６〜Ｄ１１では受光されない。発光源Ｅ９が発光したとき、その反射光は光電変換部Ｅ７〜Ｅ１１では受光されるが、光電変換部Ｄ１〜Ｄ６では受光されない。このようなレイアウトでは、発光源Ｅ３とＥ９を同時発光可能である。

図１２に示した例において、発光させる発光源が「発光源Ｅ６とＥ７のとき」のように隣接する発光源の場合、発光源Ｅ６が発光したときのベタパッチからの反射光は、光電変換部Ｄ６とＤ７で受光され、発光源Ｅ７が発光したときにも、ベタパッチからの反射光は光電変換部Ｄ６とＤ７で受光されるレイアウトとなっている。

このような場合は、光電変換部Ｄ６とＤ７に受光された光は、発光源Ｅ６によるものか、発光源Ｅ７によるものかを分離できない。
このような場合には、発光源Ｅ６とＥ７を順次に（この場合は２つなので交互に）発光させ受光部出力を「時間的に分離」する必要がある。

また、図１２に示した例において、発光させる発光源が「発光源Ｅ５〜Ｅ８の４つ」の場合、発光源Ｅ５からＥ８を順次に、発光源Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ５、Ｅ６・・・の順に繰り返し発光させる。

続いて、「発光モード（常時発光させる場合とパルス発光させる場合）」について説明する。

図１１に示した例において、発光させる発光源が発光源Ｅ６のみである場合、発光源Ｅ６は常時発光させることも、パルス発光させることもできる。

発光させる発光源が複数ある場合、例えば、図１２に示した例のように、発光させる発光源が発光源Ｅ６とＥ７であるときには、これらを順次点灯する必要があり、各発光源はパルス発光させる必要がある。
図１３に示した例のように、発光させる発光源が発光源Ｅ３とＥ９であるときは、これらを同時発光でき、さらに各発光源は常時発光させることもパルス発光させることもできる。発光源Ｅ３とＥ９を順次発光する場合には、各発光源はパルス発光の必要がある。

このように、発光させる発光源が複数で、これらを順次発光する場合には、各発光源はパルス発光する必要があるが、そうでない場合には、各発光源の発光は「常時発光およびパルス発光」の選択が可能である。

「常時発光」は、発光源の「発光／消灯の回数」を減らすことができ、駆動回路が容易となるメリットがある。
「パルス発光」は、発光している時間を短くでき、発光源の劣化を抑え「長寿命化」の効果が得られ、発光源の温度上昇を抑えられるメリットがある。

上述のように、トナー濃度を検知するために発光させる発光源と、その発光源の「発光パターンと発光モードとの少なくとも１つ」を、図１０の「照射系動作決定工程（Ｓ１０３）」において決定することができる。

反射型光学センサとして「上記のいずれもを選択できる照射系の駆動回路」が組まれる場合もあるが、発光源をどのように発光させるのか（発光パターンと発光モード）については「予め所望の駆動回路」が組まれている場合もある。

前者の場合「駆動回路は複雑になる」が、様々な画像形成装置に対して種々の動作が可能である。後者の場合「発光源を発光させる発光パターンと発光モード」が決まっているので駆動回路は容易で低コスト化が可能である。発光させる発光源については「テストパターン２０１の主方向の大きさ」や画像形成装置の性能（パッチ形成位置ずれ性能や、感光体や中間転写ベルトの蛇行性能など）によって可変とでき実用的である。

次に、上記の如く「照射系の動作」が決定されたら、受光系の動作を決定する(図１０の「受光系動作決定」Ｓ１０４)。

受光系に対して「決定すべき動作」に、「受光部出力を取得する光電変換部」の決定と「受光部出力の取得タイミング」の決定とがある。

受光部出力を取得する受光部として、幾つかの受光部で受光部出力を取得する場合と、全ての受光部で受光部出力を取得する場合とがある。

幾つかの受光部で受光部出力を取得する場合には、前述した「発光させる発光源の決定結果」に基づき、受光部出力を取得する光電変換部を決定できる。

例えば、図１１に示した例において「発光源Ｅ６のみを発光」させる場合、受光部出力を取得する光電変換部は、発光源Ｅ６に対応する光電変換部Ｄ６と、近隣の光電変換部のみで良い。
図１４に、発光源Ｅ６が発光したときの「受光部出力分布」の例を示す。同図（ａ）は「中間転写ベルトからの反射光」を光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）で受光したときの受光部出力分布、（ｂ）は「中間転写ベルト上のベタパッチからの反射光」を光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）で受光したときの受光部出力分布である。

図１４（ａ）（ｂ）に示す場合とも、受光部出力の取得に必要なのは光電変換部Ｄ４〜Ｄ８の５つである。なぜなら、光電変換部Ｄ１〜Ｄ３及びＤ９〜Ｄ１１は「受光部出力がゼロ」であるからである。

同様に、図１２に示した例で、発光源Ｅ６とＥ７の２つを順次点灯する場合には、発光源Ｅ６に対して必要なのは光電変換部Ｄ４〜Ｄ８、発光源Ｅ７に対して必要なのは光電変換部Ｄ５〜Ｄ９であり、合わせて光電変換部Ｄ４〜Ｄ９の６つのみが必要である。

同様に、図１３に示した例で、発光源Ｅ３とＥ９の２つを、同時点灯もしくは順次点灯する場合は、発光源Ｅ３に対して光電変換部Ｄ１〜Ｄ５が必要であり、発光源Ｅ９に対しては光電変換部Ｄ７〜Ｄ１１が必要であるから、光電変換部Ｄ６を除く１０個の光電変換部Ｄｉ（ｉ＝１〜５、ｉ＝７〜１１）が必要である。
このように「トナー濃度検知に不要な受光部出力を取得しない」ことにより、データ量の削減、後述するトナー濃度演算の際には演算量の削減に繋がる。

全ての受光部出力を取得する場合には、トナー濃度を検知するために反射型光学センサが有する全ての受光部を使用する。この場合は、前述の「発光させる発光源の決定結果」に拘わらず全ての受光部出力を取得し、その出力がゼロである受光部出力であれば、後述するトナー濃度の演算の際には「ゼロの値」として用いられる。

もちろん、前述した「発光させる発光源の決定結果が全ての発光源の発光」であれば、全ての受光部出力を取得する。

「受光部出力の取得タイミング」としては、発光源が発光している間に「受光部出力をどのタイミングでどれくらい取得するか」がある。

図１１に示した例を参照し、発光源Ｅ６のみを常時発光させる場合について説明する。

受光部出力を取得するのは「光電変換素子Ｄ４〜Ｄ８の５つ」である。
図１５（ａ）は、図７に示した反射型光学センサを用いて、トナー濃度検知用のテストパターンのうちのマゼンタトナーによる複数パッチ（ここでは４階調とし、４個のパッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−４）が中間転写ベルト上に形成され、紙面の左方向（副方向）に進行する様子を示している。

この例では、ここでは４個のパッチの前方（左方）で「パッチがない状態」の中間転写ベルトからの反射光の受光部出力を取得している例である。
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に合わせて、光スポットの位置をパッチが通り過ぎるタイミング、発光源Ｅ６が発光（ＯＮ）するタイミング、受光部出力を取得（ＯＮ）するタイミングを示したタイミングチャートである。

発光源Ｅ６はパッチの通過に先立ち、発光を開始（ＯＮ）する。
その後、光電変換部Ｄ４〜Ｄ８は「パッチがない中間転写ベルトの位置」で、受光部出力を１回サンプリング（ＯＮ／ＯＦＦ）し、受光部出力を取得する。発光源Ｅ６は発光したまま、最初のパッチＤＰ１−１がスポット光位置を通過する。

そのタイミングに合わせ、パッチＤＰ１−１の「副方向の中央付近」で受光部出力を１回サンプリングする。以後同様に、発光源Ｅ６を発光させたまま、パッチＤＰ１−２、パッチＤＰ１−３、パッチＤＰ１−４に対して各１回ずつサンプリングする。

パッチＤＰ１−４のサンプリングが終了し、パッチＤＰ１−４が光スポット位置を通過した後に、発光源Ｅ６を消灯する（ＯＦＦ）。即ち、発光源Ｅ６が発光している間に、各パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−４の「副方向の中央付近が光スポットを通過」するタイミングに合わせて１回サンプリングし、受光部データを取得している。

なお、図１５（ａ）では「パッチがない中間転写ベルトの位置」を、各パッチＤＰ１−１と同じ大きさの領域となるように四角で囲ってその領域を「ＢＥＬＴ」として図示しているが、この領域「ＢＥＬＴ」は各パッチと同じ大きさである必要は全く無い。
「パッチがないときの受光部出力」は、テストパターンが無いときに何時でもその受光部出力を取得できる。

別の例として、図１６（ａ）に、図１５（ｂ）に相当するタイミングチャートを示す。この例では、発光源Ｅ６が発光している間に、各パッチの副方向の前後を除いた部分が光スポットを通過するタイミングに合わせて３回サンプリングし、受光部出力を取得している。
後述するように、１回の受光部出力に対してトナー濃度の演算結果が得られるので、３回の受光部出力に対して得られたトナー濃度を副方向（パッチの移動方向）に平均化することにより「１つのパッチに対するトナー濃度検知精度」を高めることができる。

さらに別の例として、図１６（ｂ）に、図１５（ｂ）に相当するタイミングチャートを示す。ここでは、各パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源Ｅ６がパルス発光（ＯＮ／ＯＦＦ）している場合である。受光部出力は発光部のパルス発光のタイミングに合わせて１回サンプリングされている。

図１６（ｃ）には、発光源Ｅ６が「パルス発光している時間」を短くした場合を示す。

発光源Ｅ６がパルス発光している時間が「パッチが光スポット位置を通過する時間」より短くても良い。発光源の温度上昇による発光量低減に対して効果が大きい。受光部出力は発光源Ｅ６のパルス発光のタイミングに合わせて１回サンプリングされている。

図１６（ｄ）は、発光源Ｅ６がパルス発光している場合であり、受光部出力は発光源Ｅ６のパルス発光のタイミングに合わせて３回サンプリングされている。
図１６（ｅ）は、各パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源Ｅ６が２回パルス発光し、各パルス発光に合わせ、受光部出力は１回ずつサンプリングしており、各パッチに対して計２回のサンプリングが行われている場合である。

図１６（ｆ）では、発光源Ｅ６はパッチの通過に先立ち「パルス発光を開始」する。パルス発光は、パッチＤＰ１−４の通過後に消光するまで継続される。受光部出力は発光源Ｅ６の「パルス発光のタイミング」に合わせて常にサンプリングされる。このサンプリング結果のうち「各パッチに対して数回のサンプリング結果を抜き出す」ことができる。

良好なトナー濃度検知を行うために「画像形成装置が必要とする、各パッチに対するサンプリング回数」が設定されれば、照射系動作に合わせて、様々な取得タイミングの設定が可能である。

次に、複数の発光部が発光する場合を説明する。

図１２に示した例を参照し、発光源Ｅ６とＥ７を順次発光させる場合を説明する。
受光部出力を取得するのは光電変換部Ｄ４〜Ｄ９の６つである。このときのタイミングチャートを図１７（ａ）に示す。

発光源Ｅ６とＥ７は、パッチの通過に先立ち、順次発光を開始する。前述したように各発光源Ｅ６、Ｅ７の発光はパルス発光となる。発光源Ｅ６が発光／消光した後、発光源Ｅ７が発光／消光する順次発光を１ライン発光と呼ぶと、ここでは２ライン発光を行う。

ライン発光の周期であるライン周期は「Ｔ」である。
光電変換部Ｄ４〜Ｄ９は「パッチがない中間転写ベルトの位置」で、発光源Ｅ６、Ｅ７がパルス発光するタイミングに合わせ「受光部出力をサンプリング」し、受光部出力を取得する。即ち、２つの発光源Ｅ６、Ｅ７が２ライン発光しているので、受光部出力は４回サンプリングされることになる。
次に、最初のパッチＤＰ１−１が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、パッチＤＰ１−１の副方向の中央付近で、発光源Ｅ６とＥ７を２ライン発光させる。光電変換部Ｄ４〜Ｄ９は、各発光源がパルス発光するタイミングに合わせ、受光部出力を４回サンプリングする。
以降、同様の動作をパッチＤＰ１−２、パッチＤＰ１−３、パッチＤＰ１−４に対して実効する。

後述するように、１回の受光部出力に対して、トナー濃度の演算結果が得られるので、順次発光する２つの発光源Ｅ６、Ｅ７の発光に対して得られたトナー濃度を主方向に平均化できる。さらに、各発光源の発光ごとに「１つのパッチに対して２回の受光部出力」を取得しているので、得られたトナー濃度を副方向に平均化できる。すなわち、４つのトナー濃度検知結果を平均化でき、１つのパッチに対するトナー濃度検知精度を高めることができる。

別の例を図１７（ｂ）に示す。

発光源Ｅ６、Ｅ７はパッチの通過に先立ち、ライン周期：Ｔ’で継続的に繰り返して交互に発光・消灯を行う。光電変換部Ｄ４〜Ｄ９は、各発光源Ｅ６、Ｅ７がパルス発光するタイミングに合わせて受光部出力をサンプリングし、受光部出力を取得する。
パッチＤＰ１−４の通過後に発光源Ｅ６、Ｅ７の交互の発光は終了する。得られたサンプリング結果のうち「各パッチに対して数回のサンプリング結果」を抜き出すことができる。

ライン周期を短くすることにより、副方向におけるサンプリング回数を増やすことができ、トナー濃度検知精度を高めることができる。

以上の３工程、すなわち、テストパターン位置認識工程、照射系動作決定工程、受光系動作決定工程を実施することにより、トナー濃度検知のための反射光の受光部出力を取得する「前準備」が完了する。

前準備が完了した後、トナー濃度を求めるために反射光の取得を行う。
図１８は、図７に示した反射型光学センサを用いて、図６に示したマゼンタトナーによるテストパターン２０１Ｍを構成する５個のパッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５からの反射光を取得する様子を示している。図の上下方向が「主方向」で、左右方向の左向きが「副方向」である。

照射系の発光源Ｅ１〜Ｅ１１と、受光系の光電変換部Ｄ１〜Ｄ１１とは「主方向において同じ位置」に位置し、光電変換部Ｄ１〜Ｄ１１の配列ピッチは、発光源Ｅ１〜Ｅ１１の配列ピッチと等しい。

先に、図６を参照して説明したように、トナー濃度検知用のテストパターン２０１はそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーにより形成されるが、図１８に示すテストパターン２０１Ｍは「マゼンタトナーにより構成されたもの」を示している。

このテストパターン２０１Ｍは、濃度を５階調に変化させた５個の矩形状パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５を副方向に形成したものである。

即ち、テストパターン２０１Ｍは、濃度階調の異なる５個の「矩形状パッチ」の集合であるが、これら濃度階調の異なる矩形状パッチは「光走査の光源に用いられる半導体レーザの発光デューティの調整」によって形成できる。また「面積階調法」によって濃度を変えることもできる。

テストパターン２０１Ｍを構成する５個の「矩形状パッチ」の濃度は、矩形状パッチＤＰ１−１が最も低く、ＤＰ１−２、ＤＰ１−３、ＤＰ１−４、ＤＰ１−５の順に濃度が高くなる。また、テストパターン２０１Ｍの前方（下流側）に、パッチのない中間転写ベルトからの反射光を受光するための領域「ＢＥＬＴ」を持つ。

各矩形状パッチは「主方向に１ｍｍ、副方向に２ｍｍの大きさ」に形成される。
副方向に並んだパッチの中心間隔は３ｍｍである。なお、各矩形状パッチの主方向の大きさ：１．０ｍｍは、反射型光学センサの主方向の発光部のピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍと中間転写ベルト上に照射される光スポットの主方向の大きさ：ＳＤ＝０．４ｍｍとの和よりも大きくなっている。

発光部ピッチ：Ｐと、光スポットの主方向の大きさ：ＳＤは略同じである。

図１８に示す具体例において、上記「前準備」として得られた結果を示す。

「テストパターン位置認識工程」により、テストパターン２０１の主方向の位置は「発光源Ｅ３の位置であると推定」された。

この結果に基づき「照射系動作決定工程」により、発光源Ｅ３のみを発光させることとし、発光モードは「パルス発光」と決定された。
続いて「受光系動作決定工程」により、受光部出力の取得を「光電変換部Ｄ１〜Ｄ５の５つ」で行なうこととし、受光部出力取得のタイミングは、図１６（ｂ）に示すタイプとし、各矩形状パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源Ｅ３をパルス発光させ、光電変換部Ｄ１〜Ｄ５でのサンプリングは「パルス発光ごとに１回」行なって受光部出力を取得するものとして決定された。

上記の前準備結果に基づき、反射光を取得する手順を以下に説明する。

図１８において、テストパターン２０１Ｍは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ２２４５ａからの光スポット照射領域に近づいていく。

テストパターン２０１Ｍが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域に近づく適当なタイミングで発光源Ｅ３のパルス発光を開始する。

先ず、テストパターン２０１Ｍの前方の矩形状パッチがない中間転写ベルト位置「ＢＥＬＴ」で、発光源Ｅ３がパルス発光し、そのタイミングに合わせて光電変換部Ｄ１〜Ｄ５が１回サンプリングされ受光部出力を取得する。

中間転写ベルトの表面は滑らかであり、発光源Ｅ３からベルト表面に照射される光スポットの「中間転写ベルト表面での反射」は略正反射と見なすことができ、発光源Ｅ３に対応する光電変換部Ｄ３と、これに隣接する光電変換部Ｄ２、Ｄ４の計３個で受光された。残りの光電変換部Ｄ１及びＤ５では反射光は受光されない。

即ち、発光源Ｅｉからの光スポットが中間転写ベルト表面に照射されてベルト表面により正反射されるときは、反射光は、発光源Ｅｉに対応する光電変換部Ｄｉとこれに隣接する光電変換部Ｄｉ±１でのみ受光される。

このときの光電変換部Ｄ１〜Ｄ５の受光部出力分布を図１９（ａ）に示す。図の横軸のＤ（ＡＬＬ）は「５個の光電変換部Ｄ１〜Ｄ５の出力和」を表し、縦軸は「光電変換部Ｄ３の受光部出力を１に規格化した値」である。

テストパターン２０１Ｍが副方向に移動し、最初の矩形状パッチＤＰ１−１が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて発光源Ｅ３がパルス発光し、矩形状パッチＤＰ１−１の副方向中央付近が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて光電変換部Ｄ１〜Ｄ５が１回サンプリングされ、受光部出力を取得する。

中間転写ベルト上に形成された矩形状パッチＤＰ１−１に照射された光スポットの反射光は、矩形状パッチを構成するトナーにより散乱された拡散反射光と、中間転写ベルト表面で反射された正反射光とからなり、光電変換部Ｄ１〜Ｄ５の計５個で受光された。
このときの受光部出力分布を図１９（ｂ）に示す。矩形状パッチＤＰ１−１では、中間転写ベルト上にトナーが存在するため受光部出力分布は、図１９（ａ）の受光部出力分布（中間転写ベルトでの反射による）と異なる。
図１９（ｂ）の受光部出力分布は「矩形状パッチＤＰ１−１を構成するトナーによる拡散反射光が発生するとともに、中間転写ベルト表面からの正反射光が減る」ことによるものである。

テストパターン２０１Ｍがさらに副方向に移動し、矩形状パッチＤＰ１−２が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源Ｅ３がパルス発光し、矩形状パッチＤＰ１−２の副方向の中央付近がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部Ｄ１〜Ｄ５は１回サンプリングされ、受光部出力を取得する。

矩形状パッチＤＰ１−２は、矩形状パッチＤＰ１−１に対してトナー濃度が「より高濃度」であるため、矩形状パッチＤＰ１−１におけるよりも「トナーによる拡散反射光」が増え、中間転写ベルト表面からの正反射光がさらに減少する。その結果、受光部出力分布は図１９（ｃ）に示す如くになった。

上記と同様にして、矩形状パッチＤＰ１−３〜ＤＰ１−５に対して取得された受光部出力分布を図１９（ｄ）〜（ｆ）に示す。

このようにして、中間転写ベルト部分（「ＢＥＬＴ」）、及び５階調の矩形状パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５からなるテストパターン２０１Ｍからの反射光、すなわち受光部出力分布を取得できる。

次に、上記反射光取得工程にて得られた受光部出力に基づき図１０の「テストパターン位置正否判定（Ｓ１０６）」を行う。

この判定は「省略することも可能」であるが、テストパターン位置認識工程において、その位置を推定した場合には行うことが好ましい。しかし、後述するように、テストパターンの位置を直接検知して決定する場合には上記判定は不要である。

なんらかの突発的な原因が作用して「テストパターン位置認識工程において推定した位置にテストパターンが存在しない」場合、取得した受光部出力分布には「矩形状パッチからの拡散反射光が含まれない」ため、受光部出力分布は「中間転写ベルトを検知したときと同一」の結果が得られる。

これにより「テストパターン位置の推定が正しくない」と判定できる。
また、テストパターンが「テストパターン位置認識工程で推定した位置よりも、主方向に大きく移動」し、光スポットが「矩形状パッチの一部しか照射しない」場合には、矩形状パッチからの拡散反射光が少ないため、以前に取得したデータとの比較により「テストパターン位置の推定が正しくない」と判定できる。

このように、テストパターン位置が正しくなく、テストパターン検知が正常に行われていないと判定された場合には、再度、トナー濃度検知工程を実行する必要がある。

テストパターン位置正否判定が「適正」である場合や「判定を省略した場合」は、図１０の「反射光取得工程（Ｓ１０５）」で得られた受光部出力から、トナー濃度を演算的に求める。

上に説明した矩形状パッチＤＰ１−１の場合を例に取り、トナー濃度の演算方法を説明する。

中間転写ベルト上にテストパターンが存在しない場合、図２８（ａ）に模式図として示すように、中間転写ベルトに照射されるスポット光は、中間転写ベルト表面で略全ての光が正反射する。
発光源Ｅ３からの検出用光の「中間転写ベルト表面による反射光」を５つの光電変換部Ｄ１〜Ｄ５で受光すると、３つの光電変換部Ｄ２〜Ｄ４における受光部出力は０でないが、光電変換部Ｄ１とＤ５における受光部出力は０となっている（図２０（ａ））。
これは、中間転写ベルトからの正反射光が、反射型光学センサの受光用マイクロレンズアレイ上において「光電変換部Ｄ２〜Ｄ４に対応する受光用マイクロレンズＬＤ２〜ＬＤ４に入射するビームサイズ」を有しているからである。

即ち、上記「正反射光」は主方向に広がりつつ、受光用マイクロレンズＬＤ３とその両隣の受光用マイクロレンズＬＤ２、ＬＤ４に入射し、光電変換部Ｄ２〜Ｄ４に入射するが、他の受光用マイクロレンズには実施的に入射せず、他の光電変換部に入射しない。

中間転写ベルト上にテストパターン（矩形状パッチＤＰ１−１）が存在する場合、図２８（ｂ）の模式図に示すように、中間転写ベルトおよびトナーに照射される光スポットは、中間転写ベルト表面から正反射される光と、少なくとも１回はトナーで反射・屈折されることにより散乱される散乱光に大別される。
後者の散乱光は、中間転写ベルト表面から正反射される方向と同一方向に散乱されるものも含むが、その光量は少なく、中間転写ベルト表面から正反射される光と区別できないので無視して考えられる。

上記中間転写ベルトに起因する反射光を「正反射寄与分」、トナーに起因する反射光を「拡散反射寄与分」とする。
このように、中間転写ベルト及びトナーからの反射光は、正反射寄与分と拡散反射寄与分とを含むので、５つの光電変換部Ｄ１〜Ｄ５の受光部出力は何れも０にならない（図２０（ａ））。これは拡散反射された光が、反射型光学センサの受光用マイクロレンズアレイ上において、光電変換部Ｄ１〜Ｄ５に対応する受光用マイクロレンズＬＤ１〜ＬＤ５に入射するビームサイズを有しているからである。

発光源Ｅ３が発光したとき、光電変換部Ｄ３は正反射光しか受光しないため、その受光部主力は「正反射光寄与分」のみを含んでいるが、受光部Ｄ３を除く他の４つの受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５における受光部出力は全て「拡散反射寄与分」を含んでいる。

２つの光電変換部Ｄ１とＤ５における受光部出力は「拡散反射寄与分」のみを含む。これは、光スポットが中間転写ベルトのみを照射するとき、中間転写ベルトによる正反射光が３つの光電変換部Ｄ２〜Ｄ４のみで受光される結果である。

したがって、２つの光電変換部Ｄ２とＤ４での受光部出力は、発光源Ｅ３からの光スポットにより照射された矩形状パッチＤＰ１−１による「正反射寄与分」と「拡散反射寄与分」とが混在したものとなる。

図２０（ａ）のように得られた受光部出力は、正反射寄与分と拡散反射寄与分とに分割することが可能である。

次に、正反射寄与分と拡散反射寄与分とが混在した光電変換部Ｄ２とＤ４において、その混在比率を求める方法を説明する。

中間転写転写ベルトに対する受光部出力分布は「正反射寄与分そのもの」であり、図１９（ａ）に示されるように既知である。
そこで、図１９（ｂ）に示された矩形状パッチＤＰ１−１に対する受光部出力分布から、図１９（ａ）に示された「中間転写ベルトに対する受光部出力分布」を定数倍して差し引くことにより矩形状パッチＤＰ１−１での反射光の光電変換部Ｄ２、Ｄ４の受光部出力から「拡散反射寄与分のみ」を抽出できる。この定数を「α１」とすると、これは以下のように決定される。

発光源Ｅ３の発光による「矩形状パッチＤＰ１−１に対する光電変換部Ｄ３の受光部出力」は正反射寄与分であるから、図１９（ｂ）における光電変換部Ｄ３の受光部出力と、同図（ａ）の「光電変換部Ｄ３の受光部出力の定数：α１倍」とが等しくなるように、定数：α１を求めればよい。
このようにして、図２０（ａ）に示すように、図１９（ａ）の受光部出力分布を定数：α１倍した「正反射寄与分」と、図１９（ｂ）の受光部出力分布から「図１９（ａ）の出力分布を定数：α１倍した正反射寄与分」を差し引いた「拡散反射寄与分」とに分割できる。

即ち、図１９（ａ）における光電変換部Ｄ３の受光部出力を「Ａ」とし、図１９（ｂ）における光電変換部Ｄ３の受光部出力を「Ａ１」とすると、「Ａ」は「正反射寄与分のみ」、「Ａ１」は、正反射寄与分：Ａとなるべき部分から「矩形状パッチＤＰ１−１中のトナーによる拡散反射」により減少した部分である。

そこで、α１・Ａ＝Ａ１
とすると、拡散反射寄与分は、
Ａ−α１・Ａ＝（１−α１）Ａ
となる。
従って、発光源Ｅ３からの光スポットが矩形状パッチＤＰ１−１を照射しているときの正反射寄与分は「Ａ１」即ち「α１・Ａ」となり、拡散反射寄与分は「（１−α１）Ａ」となり、両寄与分を分離できる。

同様に、図１９（ｃ）〜（ｆ）の各濃度のパッチＤＰ１−２〜ＤＰ１−５についても、図２０（ｂ）〜（ｅ）に示すように、正反射寄与分と拡散反射寄与分とに分離できる。このときは、上記定数：α１に代えて、各々定数：α２〜α５（上記と同様にして定められる。）を用いれば良い。

矩形状パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５の個々に対し、上記のように分割した正反射寄与分と拡散反射寄与分について、各光電変換部の受光部出力：Ｄｉ（便宜上、光電変換部の符号を記号として用いる。）の和をＤ（ＡＬＬ）＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５とするとき、各矩形状パッチに対してＤ（ＡＬＬ）をプロットしたのが図２１（ａ）、（ｂ）である。

正反射寄与分の和：Ｄ（正）については「光電変換部Ｄ１の受光部出力：Ｄ１、光電変換部Ｄ５の受光部出力：Ｄ５が、ともに０」であるから、
Ｄ（ＡＬＬ）≡Ｄ（正）＝Ｄ３＋（Ｄ２とＤ４の正反射寄与分）
となる。
拡散反射寄与分の和：Ｄ（拡）については、光電変換部Ｄ３の受光部出力：Ｄ３が０であるから、
Ｄ（ＡＬＬ）≡Ｄ（拡）＝Ｄ１＋（Ｄ２とＤ４の拡散反射寄与分）＋Ｄ５
となる。

図２１（ａ）に示す正反射寄与分の和：Ｄ（正）は、矩形状パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５の順に、トナー濃度が高くなるにつれて減少している。
これは、トナー濃度が高いほどトナーが多く付着しているため、正反射する光が減少するためであり、トナー濃度とＤ（正）は１対１対応している。

換言すれば、演算されたＤ（正）に対応するトナー濃度が求められる。

これに対し、図２１（ｂ）に示す拡散反射寄与分の和：Ｄ（拡）は、矩形状パッチＤＰ１−３に対して極大となっており「単調な関数」になっていない。
従って、図２１（ｂ）に示すＤ（拡）から、トナー濃度とＤ（拡）との関係を得ることは可能ではあるが必ずしも容易ではない。

直感的に考えると、Ｄ（拡）は「矩形状パッチを構成するトナーの濃度が高くなるに従い、付着トナーが多くなるので、拡散反射光の増加により増大する」ように思われるが、図２１（ｂ）ではそのようになっていない。

これは、前述した定数：α１〜α５を用いて受光部出力結果を差し引き演算していることに起因している。

Ｄ（拡）／Ｄ（正）を求めた結果が図２２である。
図２２に示された縦軸：Ｄ（拡）／Ｄ（正）は、矩形状パッチをなすトナーの濃度が、パッチＤＰ１−１〜ＤＰ１−５の順に高くなるにつれて増加する「単調な関数」になっている。従って、この「Ｄ（拡）／Ｄ（正）」を演算すれば、各矩形状パッチ（図２２の横軸）に対応したトナー濃度が求められる。

説明中の反射型光学センサは、１つのセンサに発光部が複数あり、検出用光による光スポットが主走査方向に並んで配置されるため、主方向に複数列配置された矩形状パッチを同時に照射することができる。
また、受光部も複数あり、各発光部に応じて役割（正反射光を受光する場合、拡散反射光を受光する場合、あるいはその両方）が変わることにより、上述のような「受光部出力の正反射寄与分と拡散反射寄与分への分離」が可能となっている。このことから、１つの反射型光学センサで「複数列配置された矩形状パッチ」を同時に検知できる。

主方向に複数列配置された矩形状パッチを「発光部の発光源」が順次発光して照明する場合、厳密に言えば、照明する時間にはわずかな時間差があるが、１ライン走査内で複数列配置された矩形状パッチを検知できれば同時検知と見なすことができる。

また、発光部が微小であることから、光スポットを小さくでき、矩形状パッチのサイズを小さくできている。さらに、発光部と受光部が近接していることにより、中間転写ベルトおよび矩形状パッチへの検出用光の入射角、反射角を小さくでき、中間転写ベルトがトナーの影になってしまう「シャドーファクター」の影響や、中間転写ベルト表面の振動的なばたつき（反射型光学センサと中間転写ベルトの距離変動）による検出誤差の影響も低減できる。

テストパターンを構成するパッチを小さくできるので、画像形成に寄与しない不寄与トナーの消費量を低減できる。

上記のごとく、５階調の矩形状パッチＤＰ−１〜ＤＰ１−５に対する正反射寄与分の和：Ｄ（正）と、拡散反射寄与分の和：Ｄ（拡）を求めることができる。

図２３（ａ）は、図２１（ａ）に示す正反射寄与分を基準値（ここでは中間転写ベルト表面による正反射寄与分）で規格化した「相対正反射率」を示す。
図２３（ｂ）には、図２２に示した「Ｄ（拡）／Ｄ（正）」を基準値（ここでは最大濃度での拡散反射寄与分）で規格化した値を示す。

このように拡散反射寄与分の和：Ｄ（拡）を正反射寄与分の和：Ｄ（正）で除した値：Ｄ（拡）／Ｄ（正）を用いて新たな値を求め、これからトナー濃度を求めても良い。

上記のような算出アルゴリズムを用い、上記Ｄ（正）や、Ｄ（拡）／Ｄ（正）を算出し、これからトナー濃度：［ｍｇ／ｃｍ^２］を得ることができる。

次に、図９に示した画像形成プロセス制御における「トナー位置検知（Ｓ５０６）」を説明する。トナー位置検知は「トナー濃度検知（Ｓ５０５）」に続いて行なわれる。

トナー位置検知は、図６に示すように、トナー濃度検知に用いる反射型光学センサ２４４５ａと反射型光学センサ２２４５ｂ、２２４５ｃを用い、位置検知用のテストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒをつかって行なわれる。

前述したように、説明中の例では、反射型光学センサ２２４５ａ〜２２４５ｃは、同一構造のものであるので、反射型光学センサ２２４５ａとテストパターン２０１ＣＴとを用いる位置検知を例にとって説明する。

位置検知用のテストパターン２０１ＣＴは「主方向に１．０ｍｍ、副方向に０．５ｍｍの大きさのラインパターン」と、同様のものを４５°傾けた「斜めラインパターン」を、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの順に形成する。副方向のライン間隔は１ｍｍである。

図２４（ａ）は、反射型光学センサ（２２４５ａ）とテストパターン２０１ＣＴとを模式的に示している。
テストパターン２０１ＣＴにおいては、副方向（図の左右方向）の下流側（反射型光学センサ側）から上流側へ向かって、主方向に平行なラインパターンＬＰＫ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１、ＬＰＹ１が等間隔に形成され、その上流側には主方向に対して４５度傾いた斜めラインパターンＬＰＫ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＹ２が等間隔に形成されている。

ラインパターンＬＰＫ１と斜めラインパターンＬＰＫ２とはブラックトナーにより、ラインパターンＬＰＭ１と斜めラインパターンＬＰＭ２とはマゼンタトナーにより、ラインパターンＬＰＣ１と斜めラインパターンＬＰＣ２とはシアントナーにより、ラインパターンＬＰＫＹと斜めラインパターンＬＰＫＹとはイエロートナーにより、それぞれ形成される。

図２４（ａ）では、テストパターン２０１ＣＴは、ラインパターンＬＰＫ１等の主方向の中心位置が、反射型光学センサの発光源Ｅ３の中心位置に合致するように、中間転写ベルト上に形成されているものとする。

プリンタ制御装置２０９０（図１）は、位置検知用のテストパターン２０１ＣＴが反射型光学センサに近づくタイミングを計って、発光源Ｅ３を連続発光させる。

発光源Ｅ３からの光スポットは、中間転写ベルト２０４０の回転につれて、テストパターン２０１ＣＴを構成するラインパターンＬＰＫ１〜斜めラインパターンＬＰＹ２を順次照射する。

プリンタ制御装置２０９０は、発光源Ｅ３に対応する受光部の光電変換部Ｄ３の出力信号を時間的に追跡する。図２４（ｂ）に出力信号の模式図を示す。
光電変換部Ｄ３の出力信号は、中間転写ベルトを検知しているときは出力が高く、トナテストパターンのパッチ（ラインパターン、斜めラインパターン）を検知しているときには出力が低くなる。

このようにして、光スポットがラインパターンＬＰＫ１を照射してから次のラインパターンＬＰＭ１を照射するまでの時間：Ｔｋｍ、光スポットがラインパターンＬＰＫ１を照射してからラインパターンＬＰＣ１を照射するまでの時間：Ｔｋｃ、光スポットがラインパターンＬＰＫ１を照射してからラインパターンＬＰＹ１を照射するまでの時間：Ｔｋｙを検出する（図２４（ｂ））。

なお、各光電変換部の出力信号は、増幅され、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。

プリンタ制御装置２０９０は、時間：Ｔｋｍ、Ｔｋｃ、Ｔｋｙが「これらに対して予め設定されている基準時間」と同じであれば「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。
時間：Ｔｋｍ、Ｔｋｃ、Ｔｋｙが基準時間と異なる場合は「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、プリンタ制御装置２０９０は、時間：Ｔｋｍ、Ｔｋｃ、Ｔｋｙの「基準値からの時間差」から上記位置関係のずれ量を求め、該ずれ量を走査制御装置に通知する。走査制御装置は上記ずれ量が０となるように「対応する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。

図２４（ｃ）は、テストパターン２０１ＣＴのラインパターンＬＰＫ１とＬＰＭ１との関係において、ラインパターンＬＰＭ１が「副方向に距離：ΔＳ１だけずれた場合」の出力信号の様子を示す。
この場合、時間：Ｔｋｍは、基準時間に対し「中間転写ベルトの副方向の移動速度：Ｖと距離：ΔＳ１から求められる時間：ΔＴ１（＝ΔＳ１／Ｖ）だけ大きくなる。

プリンタ制御装置２０９０は、図２５（ｂ）に示すように、光スポット光が斜めラインパターンＬＰＫ２を照射してから斜めラインパターンＬＰＭ２を照射するまでの時間：Ｔｋｍ２、斜めラインパターンＬＰＣ２を照射するまでの時間：Ｔｋｃ２、斜めラインパターンＬＰＹ２を照射するまでの時間：Ｔｋｙ２を検出する。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、時間：Ｔｋｍ２、Ｔｋｃ２、Ｔｋｙを「これらに対して予め設定されている基準時間」と比較する。
プリンタ制御装置２０９０は、時間：Ｔｋｍ２、Ｔｋｃ２、Ｔｋｙ２がいずれも、設定されたそれらの基準時間と同じであれば「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」と判断し、時間：Ｔｋｍ２、Ｔｋｃ２、Ｔｋｙ２がそれぞれの基準時間と異なれば「トナー画像相互の主方向に関する位置関係にずれがある」と判断する。

図２４（ｄ）は、斜めラインパターンＬＰＫ２に対して、名前ラインパターンＬＰＭ２が「主方向に距離：ΔＳ２だけずれた場合」の出力信号の様子を示す。この場合、時間：Ｔｋｍ２は、基準時間よりも「中間転写ベルトの副方向の移動速度：Ｖと距離：ΔＳ２から求められる時間：ΔＴ２」だけ大きくなる。

このとき、プリンタ制御装置２０９０は、次の（１）式を用い、マゼンタトナー画像の主方向に関する位置ずれ量：ΔＳ２を求める。

ΔＳ２＝Ｖ・ΔＴ２・ｃｏｔ４５° ……（１）
位置ずれ量；ΔＳ２は、走査制御装置に通知される。

走査制御装置は「位置ずれ量：ΔＳ２が０となる」ようにＭステーションを制御する。

上の説明と全く同様にして、図６に示す反射型光学センサ２２３５ｂ、２２４５ｃとテストパターン２０１Ｌ、２０１Ｒを使って、中間転写ベルト２０４０の主方向の両端部近傍での位置ずれを検知できる。

上には、説明の簡単のため、１１個の発光源Ｅ１〜Ｅ１１と１１個の受光部の光電変換部Ｄ１〜Ｄ１１の場合を説明したが、発光部数も受光部数もこれに限るものではない。

また、上には「表面が滑らかな転写ベルト（表面での反射が正反射のみ）」の場合を説明しげたが、「表面が滑らかでない転写ベルト（表面での反射が拡散反射も含む）」についても適用できる。即ち、適宜の手段を用いて「正反射体による検知出力分布」を測定できれば、それを用いて「正反射寄与分と拡散反射寄与分に分離する」ことが可能である。
例えば、予め正反射体を用いて受光出力分布を測定しておき、測定された受光出力分布をメモリ等に記憶しておくこともできるし、転写ベルトの一部に「表面が滑らかな部分」を形成し、この部分での正反射を検出することもでき、また、可動式の正反射体を画像形成装置中に備えて、必要に応じてその正反射体を可動して検出することもできる。

図６に示したテストパターン２０１は、有効画像領域のほぼ中央部に１列に形成されているが、これは従来の画像形成装置にあるように、反射型光学センサを有効画像領域内、及び／または有効画像領域外に複数個配置し、テストパターンも複数配置し、複数組を持たせてもよい。

図９に示した画像プロセス制御の例では、トナー濃度検知（Ｓ５０５）をトナー位置検知（Ｓ５０６）より先に実行しているが、もちろんこれらの順序を入れ替えても良い。

上に説明した実施の形態では「テストパターン位置認識工程」において、最後にテストパターンを検知したときの情報を基に「主方向の位置を推定」している。

以下に説明する実施の形態では、テストパターン位置の推定精度を高めるため、テストパターンの上流に「テストパターン位置認識用パッチ」をさらに形成配置し、このパッチの主方向位置を検知することにより、このテストパターン位置認識用パッチの下流にある濃度検知用のテストパターンの主方向位置を推定する。

図２５に、図１８に示したテストパターンの例に、テストパターン位置認識用パッチＴＰを新たに形成配置した例を示す。
テストパターン位置認識用パッチＴＰは、トナー濃度検知を行うためのテストパターン２０１Ｍの上流に形成配置された「マゼンタのベタパッチ」であり、パッチサイズは主方向に０．５ｍｍ、副方向に１ｍｍである。これはテストパターン２０１Ｍのパッチの主方向の大きさよりも小さい。
テストパターン２０１Ｍに先立つテストパターン位置認識用パッチＴＰは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ２２４５ａからの光スポットの照射領域に近づく。
テストパターン位置認識用パッチＴＰが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域を通過する適当なタイミングで、全ての発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）の順次発光を開始する。
順次発光は１ライン発光（発光源Ｅ１〜Ｅ１１を１回ずつ順次に点滅させる。）、または数ライン発光程度（上記順次の点滅を複数回繰り返す。）で十分である。受光部出力の取得は、発光源Ｅｉのタイミングに合わせ、受光部の光電変換部Ｄｉのみを行えばよい。 発光源Ｅｉが発光し、光スポットが中間転写ベルト上に照射されるので、そのスポット光位置におけるテストパターン位置認識用パッチＴＰの有無は、光電変換部Ｄｉの受光部出力をみれば判別できる。
すなわち、テストパターン位置認識用パッチＴＰがあれば、ない場合よりも、パッチによる拡散光の分だけ受光部出力は低下する。

従って、テストパターン位置認識用パッチＴＰに対し、少なくとも１ライン発光を行い、取得した受光部出力Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）から、どの発光源Ｅｉに対応する位置にテストパターン位置認識用パッチＴＰが存在するかが分かる。

図２６は、テストパターン位置認識用パッチＴＰが、光スポットＳ１〜Ｓ１１に到達し（図２６（ａ））て１ライン発光したときの、発光源Ｅｉに対する光電変換部Ｄｉの受光部出力を示す（図２６（ｂ））。
光電変換部Ｄ１および光電変換部Ｄ５〜Ｄ１１は「中間転写ベルトからの正反射光」を受光しており、受光部出力は高い。光電変換部Ｄ２とＤ４では、それより少し受光部出力が低く、光電変換部Ｄ３では受光部出力は大きく低下している。このことから、テストパターン位置認識用パッチＴＰはちょうど発光部Ｅ３に対応する位置にあることがわかる。 また、発光部ピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍ、テストパターン位置認識用パッチＴＰの主方向の大きさ：０．５ｍｍであることと、光電変換部Ｄ２とＤ４の受光部出力より、テストパターン位置認識用パッチＴＰの両端部が「少し、光スポットＳ２とＳ４により照射されたこと」がわかる。
このように、受光部出力が最も低い光電変換部Ｄｉに対応する位置に、テストパターン位置認識用パッチＴＰが存在することがわかる。

テストパターン位置認識用パッチＴＰの下流に、その主方向の中心位置を同じくして濃度検知用のテストパターン２０１Ｍを形成配置すれば、濃度検知用のテストパターン２０１Ｍの「主方向位置の推定」を高精度に行うことができる。

なお、この実施の形態において、テストパターン位置認識用パッチＴＰの色はマゼンタとしたが、パッチの色に制約はなく、ブラックでもシアンでもイエローでもよい。また、ベタパッチを例示したが、勿論中間調のパッチでも良い。

発光部での出力低下が大きいという観点からは、ブラックトナーや「カラートナーであれば高濃度であること」が好ましい。

テストパターン位置認識用パッチＴＰの大きさは、上記の大きさに限定されるものではなく、その主方向の位置が分かればよいので、トナー消費量を削減する上でもテストパターン２０１Ｍの主方向の大きさよりも小さいことが好ましい。

さらには、光スポットにより「テストパターン位置認識用パッチの一部」が照射されることにより、パッチでの散乱による受光部出力の低下が判別できるなら、テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさを「発光部ピッチより小さく」することもできる。

さらに、別の実施の形態を説明する。
上に説明した「テストパターン位置認識工程」の２例では、いずれも主方向の位置を推定している。すなわち「濃度検知用のテストパターンの主方向の位置」を直接的には検知していない。

以下に説明する実施の形態では、濃度検知用のテストパターンの主方向の位置を直接的に検知することにより、上記位置を決定できる。

図２７（ａ）に、テストパターン２０１ＭのパッチＤＰ１−１が光スポットＳ１〜Ｓ１１の照射領域に到達した状態、この状態で全発光源により「１ライン発光したとき」の発光源Ｅｉに対する光電変換部Ｄｉの受光部出力を同図（ｂ）に示す。

テストパターン２０１Ｍが形成されるタイミングは既知であるので、パッチＤＰ１−１が照射領域を通過する適当なタイミングで、全ての発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）の順次点滅を開始する。

順次点滅は１ライン発光または数ライン発光程度で十分である。
受光部出力の取得は、発光源Ｅｉの発光タイミングに合わせて、対応する光電変換部Ｄｉのみで行えばよい。
発光源Ｅｉが発光するとき、その光スポット位置にテストパターン２０１ＭのパッチＤＰ１−１があるか否かは、光電変換部Ｄｉの受光部出力をみれば判別できる。パッチＤＰ１−１が「発光源Ｅｉによる光スポットの照射位置」に存在すれば、存在しない場合よりも「パッチによる拡散反射分」、光電変換部Ｄｉによる受光部出力は低下する。

受光出力分布が図２７（ｂ）に示す如くであった場合、光電変換部Ｄ１およびＤ５〜Ｄ１１は受光部出力が高く、光電変換部Ｄ２とＤ４ではそれより受光部出力が低く、光電変換部Ｄ３ではさらに低い。このことから、図２７（ａ）に示すように、パッチＤＰ１−１はちょうど発光源Ｅ３に対応する位置にあることがわかる。
また、発光部ピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍ、パッチＤＰ１−１の主方向の大きさ：１ｍｍであることと、光電変換部Ｄ２とＤ４の受光部出力より、光スポットＳ２、Ｓ４の相当部分がパッチＤＰ１−１に照射されたことがわかる。
このように、受光部出力が最も低い受光部Ｄｉに対応する主方向位置に、パッチＤＰ１−１が存在することがわかる。

パッチＤＰ１−１はテストパターン２０１Ｍの一部であり、パッチＤＰ１−１に続いて、各パッチＤＰ１−２〜ＤＰ１−５が連なっている。従って、この実施の形態では、濃度検知用のテストパターン２０１Ｍの主方向位置を「推定する」までもなく決定できる。

この「テストパターン位置決定」後に、前述の「照射系動作決定工程および受光系動作決定工程」を行い、パッチＤＰ１−１を用いて「反射光取得の工程」を実施する。

「テストパターン位置認識工程」、「照射系動作決定工程」、「受光系動作決定工程」を行うために「ある程度の時間が必要」である場合は、先頭のパッチ（説明中の例ではパッチＤＰ１−１）の「副方向の大きさ」を、他のパッチより大きくすることもできる。

なお、図２７においては、図１８に示した「パッチがない中間転写ベルト領域（ＢＥＬＴ）」を省略した。「パッチがないときの受光部出力」は、テストパターンがないときに随時その受光部出力を取得できるので、中間転写ベルト領域（ＢＥＬＴ）は、パッチＤＰ１−１とＤＰ１−２の間などの「各パッチ間」や、パッチＤＰ１−５よりも上流側としてもよい。
図１８に示すように、中間転写ベルト領域（ＢＥＬＴ）を「テストパターン２０１Ｍの先頭のパッチＤＰ１−１より上流とする場合」には、テストパターン位置が決定されていないため、全発光源Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）を発光させて、受光部出力を取得しておいてもよい。

次に、テストパターンの主方向の大きさについて図２９を参照して説明する。

上述の説明では「テストパターンの主方向の大きさ」を１ｍｍとした。
図２９の例では、テストパターン（マゼンタのベタパッチ）の主方向の大きさを１．２ｍｍとしている。

図２９（ａ）に示された状態では、テストパターン（マゼンタのベタパッチ）の主方向の中心位置は、発光源Ｅ６による光スポットＳ６の位置にある。
ベタパッチの主方向の大きさは１．２ｍｍで、光スポットの主方向の大きさ：０．４ｍｍと、発光部ピッチ：０．４ｍｍの２倍（０．０８ｍｍ）と等しい。
図２９（ａ）の状態では、テストパターンを３つの発光源Ｅ５〜Ｅ７による光スポットＳ５〜Ｓ７により主方向に過不足なく照射できるので、これら３つの発光源に関してトナー濃度を算出できる。

図２９（ｂ）の状態では、マゼンタのベタパッチの主方向の中心位置が、発光源Ｅ６とＥ７による光スポットＳ６、Ｓ７の中間位置にある。この場合は、２つの発光源Ｅ６とＥ７による光スポットでベタパッチを照射しており、２つの発光源Ｅ６、Ｅ７に関してトナー濃度を算出できる。

このように、パッチの主方向の大きさを、光スポットの主方向の大きさ：ＳＤと、発光部ピッチ：Ｐの２倍との和（２Ｐ＋ＳＤ）以上とすることにより、２以上の発光部に関してトナー濃度を算出でき、これら複数のトナー濃度に平均化処理を施すことにより「主方向に平均化されたトナー濃度」を得ることができ、トナー濃度の検知精度が向上する。

「３つのトナー濃度」を算出できる場合には、最大・最小を省いた中間の値を採用したり、４つ以上のトナー濃度が得られる場合であれば、最大・最小の値を除いた残りの平均値を採用したりして、異常値などを除去して検知精度を向上させることもできる。

テストパターンの別の例として、主方向に２つのパッチを持つ場合の実施例を図３０に示す。テストパターンの配置以外は図１１と同様である。

図３０は、図１の画像形成装置における「テストパターンを作像した転写ベルト２０４０の上面図を示し、主方向の中央部付近にトナー濃度を検知するためのテストパターン２０１が形成されている。

図３０では「色毎に４階調のパッチ」が形成され、計１６個のパッチでテストパターン２０１が構成される。４階調のパッチは、主方向に２つ、副方向に２つの計４つ配置されている。

図６の場合に比べ、テストパターンの「副方向の長さ」が１／２となり、テストパターンを検知する時間が約１／２に短縮できる。また、その下流にはトナー位置を検知するためのトナー位置検知用テストパターン２０１ＣＴ、２０１Ｌ、２０１Ｒは、中間転写ベルト２０４０の有効画像領域内の中央部および両端付近に形成されている。

図３１は「図７に示した反射型光学センサを用い、マゼンタ（Ｍ）の複数のパッチ（ここでは４階調）からの反射光を取得する様子」を示す。上下方向が「主方向」、左右方向の左向きが「副方向」である。

図３０に示したように、トナー濃度検知用のテストパターンはそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーにより形成されるが、図３１に示すテストパターン２０１Ｍは「マゼンタトナーにより構成されたテストパターン」であり、濃度を複数階調（図の例では４階調）に変化させた矩形状のパッチを主方向に２つ、副方向に２つ配置しており、副方向の進行順に濃度が低いものからパッチＤＰ１−１、ＤＰ１−２、・・、ＤＰ１−４となっている。
パッチＤＰ１−１、ＤＰ１−２の下流側に、パッチのない中間転写ベルトからの反射光を受光するための領域「ＢＥＬＴ」を持つ。

各パッチは主方向に１ｍｍ、副方向に２ｍｍの大きさに形成される。主走査方向に並んだパッチの中心間隔は２．４ｍｍである。
なお、各パッチの主走査方向の大きさ：１．０ｍｍは、反射型光学センサの主方向の発光部ピッチ：Ｐ＝０．４ｍｍと中間転写ベルト上に照射される光スポットの主方向の大きさ：ＳＤ＝０．４ｍｍとの和よりも大きくなっている。

まず、図１８に示した例と同様にして、図３１の具体例において、前準備として得られた結果を示す。

テストパターン位置認識工程により、テストパターンの主方向の位置は「発光部Ｅ３と発光部Ｅ９の位置であると推定」された。

その結果に基づき、照射系動作決定工程により、発光させる発光部はＥ３とＥ９とし、発光モードは順次発光させると決定された。続いて、受光系動作決定工程により、受光部出力を取得する受光部はＤ１〜Ｄ１１のすべてとし、取得タイミングは、図３２に示すように、各パッチがスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部Ｅ３とＥ９が順次発光し、受光部はそれに応じて１回サンプリングされ、受光部出力を取得する、と決定された。

上記前準備結果に基づき「反射光を取得する手順」を図３２に示す。

テストパターン２０１Ｍは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ２２４５ａからのスポット光照射領域に近づいていく。

テストパターン２０１Ｍが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域に近づく適当なタイミングで発光部Ｅ３とＥ９の順次発光を開始する。

まずテストパターン２０１Ｍの前方のパッチがない中間転写ベルトの位置で、発光部Ｅ３とＥ９はパルス発光し、そのタイミングに合わせて受光部Ｄ１〜Ｄ１１は１回サンプリングされ、受光部出力を取得する。

続いてテストパターン２０１Ｍは副方向に移動し、最初のパッチＤＰ１−１とＤＰ１−２がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部Ｅ３およびＥ９は順次発光し、パッチＤＰ１−１とＤＰ１−２がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部Ｄ１〜Ｄ１１は１回サンプリングされ、受光部出力を取得する。

さらに、テストパターンＤＰ１は副方向に移動し、パッチＤＰ１−３とＤＰ１−４がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部Ｅ３およびＥ９は順次発光し、パッチＤＰ１−３とＤＰ１−４がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部Ｄ１〜Ｄ１１は１回サンプリングされ、受光部出力を取得する。

このようにして、中間転写ベルト部分、及び４階調のパッチからなるテストパターン２０１Ｍからの反射光、すなわち受光部出力分布が取得できる。

よって、その取得結果に基づき、上述したように、トナー濃度を演算的に求めることができる。

このようにテストパターン２０１Ｍを配置することにより、１つの反射型光学センサで、同時に（１ライン発光の間に）２つのパッチに対して受光部出力を取得することができる。

もちろん、反射型光学センサの発光部の数および受光部の数に応じて、２以上のパッチに対して受光部出力を取得することができる。

これにより、テストパターンの副方向の長さを短くすることができ、検知時間の短縮化が図れる。

画像形成装置は感光体や現像装置の構成によっては、副方向に回動する部材が用いられることが多いため、その部材の変動によって、副方向に画像濃度むらが発生しやすい。すなわち、この濃度むらが発生した場合には、テストパターンに重畳してしまう。

そのため、テストパターンの副方向の長さが短くなれば、この濃度むらの影響を低減させることが可能となる。

なお、このようなテストパターンの配置は図３１のものに限定されるものではなく、図３３のように、濃度の薄いパッチＤＰ１−１に対して副方向に隣接して濃度の高いパッチＤＰ１−４を形成し、パッチＤＰ−２とＤＰ３とを隣接させることにより「異なる主方向の位置を通過するパッチのトナー消費量」をできるだけ均等にすることにより、中間転写ベルト上のパッチのクリーニングの負荷を低減させることもできる。また、図３４に示すように、主方向にトナーの色を変え、テストパターン２０１Ｍと２０１Ｙを「副方向へ１列」に形成し、テストパターン２０１Ｋと２０１Ｃを「副方向へ１列」に形成することもできる。

複数の発光部の配列長さ、すなわち、中間転写ベルトに照射する光スポット列を、主方向に並んだ複数のパッチの長さよりも大きくすることにより、パッチに光スポットが照射されないことを防止する。
さらには、複数の発光部の配列長さを、中間転写ベルトが搬送されるときの主方向の位置ずれや、パッチを形成したときの主走査方向の位置ずれのマージンも考慮した分だけ、主方向に並んだ複数のパッチの長さより大きくすることが望ましい。これにより、反射型光学センサの主方向の大きさを過不足無く設定することができる。

直接転写方式の画像形成装置では感光体ドラム上にテストパターンを形成するが、上に説明した実施の各形態のように、支持部材が（平滑な）中間転写ベルトである中間転写方式では、支持部材上にテストパターンを形成する。この場合の方が先に述べた「副方向への濃度むら」が発生しやすいため、副方向のテストパターンの長さを短くできる反射型光学センサの適用が好ましい。

２０４０ 支持部材である転写ベルト
２０１ テストパターン
２４４５ａ 反射型光学センサ

特開２００９−２１６９３０ 特開２００９−２５８６０１

Claims (12)

1. 光導電性の感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像をシート状記録媒体に転写し、定着して画像形成を行なう画像形成装置において、
   支持部材上にトナーによるテストパターンを形成するテストパターン形成手段と、
   上記支持部材上に形成されて所定の副方向へ移動する上記テストパターンにおけるトナー濃度を光学的に検知する反射型光学センサと、
   この反射型光学センサの検知結果に基づき、画像形成プロセス条件を決定する画像形成プロセス制御手段と、
   上記トナー濃度の検知のために上記反射型光学センサを制御し、上記反射型光学センサの出力に対して所定の演算処理を行う濃度検知制御手段と、を有し、
   上記反射型光学センサは、
   Ｎ（≧３）個の発光部が、上記支持部材表面に平行で上記副方向に直交する主方向へ所定のピッチ：Ｐで等間隔配列され、各発光部からの光を上記支持部材上に光スポットとして照射する照射系と、Ｎ（≧３）個の受光部が上記主方向に、上記Ｎ個の発光部と対応して発光部と同ピッチで等間隔配列された受光系とを備え、上記照射系から射出して上記支持部材もしくは上記テストパターン、または上記支持部材およびテストパターンにより反射された光を上記受光系で受光する構成であり、
   上記テストパターン形成手段は、主方向の大きさが、上記支持部材上に照射される１個の光スポットの主方向の大きさ：ＳＤと、上記発光部のピッチ：Ｐとの和：ＳＤ＋Ｐよりも大きいパッチによりテストパターンを形成するものであり、
   上記濃度検知制御手段は、トナー濃度の検出の際に、
   上記テストパターンの主方向の位置を認識するテストパターン位置認識工程と、
   上記照射系の動作を決定する照射系動作決定工程と、
   上記受光系の動作を決定する受光系動作決定工程と、
   上記照射系から射出され、上記支持部材もしくは上記テストパターン、または上記支持部材および上記テストパターンにより反射された光を、上記受光系で受光した受光部出力を取得する反射光取得工程と、
   上記受光部出力を、正反射光に起因する正反射寄与分と、拡散反射光に起因する拡散反射寄与分とに分割して得られる分割出力に基づき、トナー濃度を演算的に求めるトナー濃度演算工程と、を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、最後にテストパターンを検知したときの情報を基に、テストパターンの位置を推定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   テストパターン形成手段が、トナー濃度の検出の際に、支持部材上のテストパターンの上流側に、テストパターン位置認識用パッチを形成し、
   濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、照射系からの光で上記テストパターン位置認識用パッチを照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を推定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、支持部材上のテストパターンの最も上流側のパッチを照射系からの光で照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を決定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、
   濃度検知制御手段が行なう照射系動作決定工程で、反射型光学センサの照射系において発光させる発光部と、この発光部の、発光パターンと発光モードの少なくとも一方を決定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、
   濃度検知制御手段が行なう受光系動作決定工程で、受光系のうちで、受光部出力を取得する受光部と、受光部出力の取得タイミングの少なくとも一方を決定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項２または３記載の画像形成装置において、
   濃度検知制御手段が、反射光取得工程とトナー濃度演算工程との間に、テストパターン位置認識工程で推定されたテストパターンの位置の正否を判定するテストパターン位置正否判定工程を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項３または７記載の画像形成装置において、
   テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさが、テストパターンの主方向の大きさよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載の画像形成装置において、
   テストパターン形成手段は、主方向の大きさが、支持部材上に照射される１個の光スポットの主方向の大きさＳＤと、発光部のピッチ：Ｐの２倍との和：ＳＤ＋２Ｐよりも大きいパッチによりテストパターンを形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜９記載の画像形成装置において、
    反射型光学センサが支持部材上に形成する光スポットの主方向の大きさＳＤが、発光部のピッチ：Ｐと同程度であることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載の画像形成装置において、
    トナー画像が、感光体上から、中間転写ベルトを介してシート状記録媒体に転写され、上記中間転写ベルトを支持部材としてテストパターンが形成されることを特徴とする中間転写方式の画像形成装置。
12. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    複数の感光体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置。

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