JP2011197346A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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】 反射型光学センサは、主方向に沿って等間隔で配置された１２個の発光部を含む照射系、１２個の照明用マイクロレンズを含む照明光学系、１２個の受光用マイクロレンズを含む受光光学系、及び１２個の受光部を含む受光系などを備えている。トナーパターンは、トナーの色毎に、互いにトナー濃度の異なる４個の矩形パターンが４列に配列された濃度検出用パターンを有している。そして、Ｌ１は４５０μｍであり、間隔Ｌｅよりも大きくなるように設定されている。また、Ｌ２は８００μｍである。
【選択図】図１５

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、トナーを用いて画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、画像濃度制御が行われている。この画像濃度制御の一例を簡単に説明する。

（１）感光体等の画像担持体上に、トナーの付着量が互いに異なるように互いに異なる画像形成条件（例えば、現像ポテンシャル）で形成された複数のトナーパッチからなる濃度検知用の階調パターンを作成する。

（２）光学装置を用いて各トナーパッチからの反射光を検出し、その検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量を算出する。

（３）各トナーパッチのトナー付着量と画像形成条件（例えば、現像ポテンシャル）との関係から、直線方程式ｙ＝ａｘ＋ｂを求めた後、現像能力を示す指標値である現像γ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾きａ）、及び現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときのｘ切片ｂ）を求める。

（４）得られた現像γ、及び現像開始電圧Ｖｋに基づいて、適正なトナー付着量に対応した現像ポテンシャルとなるように、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアス（例えば、特許文献１参照）などのプロセス条件を調整する。

トナーパッチに光を照射し、反射光を受光する光学装置は、反射型光学センサと呼ばれている。従来の反射型光学センサは、１個又は２個の発光部と、反射光を受光するための１個又は２個の受光部から構成されている（例えば、特許文献２参照）。

トナーパッチに照射される光（検出用光）のスポットの大きさは、通常、直径２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。

トナーパッチの大きさは、理想的には検出用光のスポットの大きさ以上あればいいはずである。しかしながら、静電潜像の形成部における光走査領域の機械的変動や、転写ベルトの蛇行、さらには、反射型光学センサの取り付け位置の主方向の位置ずれや、主方向における取り付け位置の経時変化等に起因して、トナーパッチと反射型光学センサの主方向における位置関係は必ずしも理想状態とはならない。

そこで、従来は、トナーパッチと反射型光学センサの主方向における位置関係にずれがあっても、検出用光のスポットが主方向においてトナーパターン内に位置するように、トナーパッチの主方向の幅を１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度に設定していた。

このため、消費するトナーが多いという不都合があった。

また、トナー濃度の検出は、形成すべき画像の出力とは別個に行われるため、トナー濃度の検出が行われている間は、本来の画像形成を行うことができなかった。

トナーパッチとなる静電潜像を光走査で書き込む場合、トナーパッチ列の副方向の長さに比例して書き込みのための光走査の時間が長くなり、本来の画像形成に対する作業効率を低下させる原因となっていた。

これを避けるため、主方向に複数の反射型光学センサとトナーパッチを並べて、同時に複数のトナーパッチの濃度を検知する方式が考案された（例えば、特許文献３参照）。

また、トナーパッチの主方向の大きさを低減できる新しい反射型光学センサとして、発光部と受光部をアレイ状に配置したものが提案された（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、特許文献３に開示されている画像形成装置では、感光体ドラムの偏心等によって主方向に濃度むらが生じると、各色の濃度を揃えて理想の色を再現することが困難になるという不都合があった。

ところで、本来の画像形成に対する作業効率を低下を防止するために、特許文献４に開示されている反射型光学センサ及びトナーパッチを、主方向に複数個並べる方式が考えられる。

この場合、トナーパッチの主方向の大きさを小さくすることができるが、反射型光学センサの主方向の大きさは、トナーパッチと反射型光学センサの主方向における位置関係のずれによりトナーパッチが反射型光学センサからはみ出してしまわないように、大きくなってしまう。また、主方向における濃度にばらつきが無視できるほど反射型光学センサを主方向に密接して置くことができず、やはり、各色の濃度を揃えて理想の色を再現することが困難であった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、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。

本発明は、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において、前記トナーの色又は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、前記移動体が移動する第１の方向に直交する第２の方向に少なくとも２つのパッチが並んで配置されるように前記移動体上に少なくとも１つ作成するテストパターン作成装置と；前記第２の方向に関して、前記第２の方向に並ぶ少なくとも２つのパッチの中心間距離よりも小さい間隔Ｌｅで配置された少なくとも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し、前記第２の方向に関して、前記少なくとも３つの発光部における両端の２つの発光部間に前記テストパターンが位置する少なくとも１つの反射型光学センサと；前記少なくとも１つの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情報を個別に求める処理装置とを備える画像形成装置である。

これによれば、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。 トナー検出器を説明するための図である。 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。 トナーパターンを説明するための図である。 濃度検出用パターンを説明するための図である。 矩形パターンを説明するための図である。 転写ベルトで反射された光を説明するための図である。 矩形パターンで反射された光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基準受光量取得処理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検出受光量取得処理を説明するためのフローチャートである。 反射型光学センサと濃度検出用パターンの位置関係を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例１を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例２を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例３を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例４を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例５を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例６を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例７を説明するための図である。 濃度検出用パターンの変形例８を説明するための図である。 濃度検出と位置検出が可能なトナーパターンＰＬを説明するための図である。 反射型光学センサとトナーパターンＰＬの位置関係を説明するための図である。 位置検出処理を説明するための図（その１）である。 位置検出処理を説明するための図（その２）である。 図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）は、それぞれ位置検出処理を説明するための図（その３）である。 トナーパターンＰＬの変形例１を説明するための図である。 トナーパターンＰＬの変形例２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２０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、トナー検出器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。

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、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。

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、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枚ずつ取り出し、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。

トナー検出器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。このトナー検出器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つの折返しミラー（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つの光検知用ミラー（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。なお、１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

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、前記トナー検出器２２４５について説明する。

このトナー検出器２２４５は、一例として図６に示されるように、３つの反射型光学センサ（２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ）を有している。

そして、一例として図７に示されるように、反射型光学センサ２２４５ａは、転写ベルト２０４０における＋Ｙ側の端部近傍に配置され、反射型光学センサ２２４５ｃは、転写ベルト２０４０における−Ｙ側の端部近傍に配置されている。反射型光学センサ２２４５ｃは、主方向に関して、反射型光学センサ２２４５ａと反射型光学センサ２２４５ｃの中間位置に配置されている。

ここでは、主方向（Ｙ軸方向）に関して、反射型光学センサ２２４５ａの中心位置をＹ１、反射型光学センサ２２４５ｂの中心位置をＹ２、反射型光学センサ２２４５ｃの中心位置をＹ３とする。

そして、テストパターンとしてのトナーパターンは、各反射型光学センサに対応する位置に形成される。

３つの反射型光学センサ（２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ）は、いずれも同じ構成、同じ構造を有している。そこで、以下では、反射型光学センサ２２４５ａを代表として、反射型光学センサの構成及び構造について説明する。

反射型光学センサ２２４５ａは、一例として図８〜図１１に示されるように、１２個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１２）を含む照射系、１２個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１２）を含む照明光学系、１２個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１２）を含む受光光学系、１２個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１２）を含む受光系、及び不図示の処理装置などを備えている。

ここでは、図８におけるＬ３は１．５ｍｍ、Ｌ４は５ｍｍである。

１２個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１２）は、主方向に沿って等しい間隔Ｌｅで配置されている。各発光部の形状は、１辺が４０μｍの正方形状である。各発光部には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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。この場合は、主方向に関して、Ｅ１とＥ１２との間の距離は４．４ｍｍ（Ｌｅ×１１）である。なお、以下では、便宜上、点灯された発光部を「点灯発光部」と略述する。

１２個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１２）は、それぞれ１２個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１２）に個別に対応している。

各照明用マイクロレンズは、対応する発光部から射出された光束を転写ベルト２０４０の表面に向けて集光的に導く。各照明用マイクロレンズでは、レンズ径、レンズの曲率半径、及びレンズ厚は同一である。また、各照明用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の発光面に直交する方向に平行である。

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照明用マイクロレンズを通過した光束のみが、検出用光（Ｓ１〜Ｓ１２）として転写ベルト２０４０を照射するものとする（図１２参照）。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０．４ｍｍである。この値は、上記１２個の発光部の配列ピッチＬｅと等しい。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。

１２個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１２）は、それぞれ発光部（Ｅ１〜Ｅ１２）に個別に対応している。各受光部の形状は、直径が３００μｍの円形状である。

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、１２個の受光部の配列ピッチは、１２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。そして、各受光部は、受光量に応じた信号を出力する。

１２個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１２）は、それぞれ１２個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１２）に個別し、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検出用光を集光する。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。各受光用マイクロレンズでは、レンズ径、レンズの曲率半径、及びレンズ厚は同一である。

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。

ここでは、一例として、各マイクロレンズは球面レンズである。そして、各照明用マイクロレンズでは、入射側の光学面は集光パワーを有し、射出側の光学面は集光パワーを有していない。また、各受光用マイクロレンズでは、射出側の光学面は集光パワーを有し、入射側の光学面は集光パワーを有していない。

１２個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１２）と１２個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１２）は、一体化され、マイクロレンズアレイとなっている。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。

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と表示する。また、発光部Ｅｉから射出され照明用マイクロレンズＬＥｉ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。さらに、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。

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。

ここでは、一例として図１３に示されるように、転写ベルト２０４０における＋Ｙ側の端部近傍に形成されるトナーパターンをＰａｔｔＡ、転写ベルト２０４０における主方向（Ｙ軸方向）の中央部に形成されるトナーパターンをＰａｔｔＢ、転写ベルト２０４０における−Ｙ側の端部近傍に形成されるトナーパターンをＰａｔｔＣとする。

各トナーパターンは、濃度検出用パターンであり、一例として図１４に示されるように、いずれも４種類のパターン（ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３、ＤＰ４）を有している。

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。

ここでは、濃度検出用パターンＤＰ１の−Ｙ側に濃度検出用パターンＤＰ２が配置され、濃度検出用パターンＤＰ２の−Ｙ側に濃度検出用パターンＤＰ３が配置され、濃度検出用パターンＤＰ３の−Ｙ側に濃度検出用パターンＤＰ４が配置されている。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。

各濃度検出用パターンは、一例として図１５に示されるように、４個の四角形状のパターン（ｐ１〜ｐ４、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、副方向に沿って１列に並んでおり、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ｐ４のトナー濃度が最も高い。

各矩形パターンは、同じ形状であり、Ｙ軸方向の長さＬ１は４５０μｍである。すなわち、Ｌ１は、間隔Ｌｅよりも大きくなるように設定されている。また、Ｙ軸方向に関して、互いに隣接する２つの矩形パターンの中心間距離Ｌ２は８００μｍである。

この場合は、主方向に関して、発光部Ｅ１と発光部Ｅ１２との間の距離は４．４ｍｍ（Ｌｅ×１１）であり、４つの矩形パターンが含まれる領域の長さである２．８５ｍｍ（Ｌ２×３＋Ｌ１）よりも長い。これにより、矩形パターンに検出用光が照射されないことを防止できる。なお、主方向に関して、複数の発光部が含まれる領域の長さを、転写ベルトの主方向の位置ずれや、矩形パターンが形成されたときの主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矩形パターンが含まれる領域の長さより長くしても良い。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なく設定することができる。

従来は、各矩形パターンは副方向に沿って１列に並んでおり、その大きさも主方向で１０ｍｍ程度、副方向で１５ｍｍ程度であった。そこで、本実施形態では、トナーパターンの全体の大きさを従来よりも小さくすることができる。これにより、現像及び転写に関係する部材の特性が変化したときの、矩形パターンへの影響（特に副方向での濃度むら）を小さくすることが可能となる。

トナー濃度の階調は、光源から射出される光束のパワーの調整、光源に供給される駆動パルスにおけるデューティの調整、帯電バイアス及び現像バイアスの調整によって変えることができる。また、網点の面積率を変えることによっても、トナー濃度の階調を変化させることができる。

ところで、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（図１６参照）が、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（図１７参照）。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。

次に、トナー検出器２２４５を用いて行われる濃度検出処理について説明する。この濃度検出処理は、所定のタイミング毎に、及び操作者の要求によって行われる。

例えば、（１）電源投入直後、（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、及び（４）装置内の相対湿度が５０％以上変化しているときなど、使用環境が変化しているときに、濃度検出処理が実行される。

また、印刷時は、（Ａ）プリント枚数が所定の枚数に達したとき、（Ｂ）現像ローラの回転回数が所定の回数に達したとき、（Ｃ）転写ベルトの走行距離が所定の距離に達したときなど、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に、濃度検出処理が実行される。

本実施形態では、濃度検出処理は、プリンタ制御装置２０９０によって行われる。以下、プリンタ制御装置２０９０によって行われる濃度検出処理について説明する。

１．先ず、プリンタ制御装置２０９０は、走査制御装置に対して濃度検出用パターンの形成を指示する。

そして、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｄにおける位置Ｙ１、位置Ｙ２及び位置Ｙ３に、濃度検出用パターンＤＰ１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Ｙ１、位置Ｙ２及び位置Ｙ３に、濃度検出用パターンＤＰ２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Ｙ１、位置Ｙ２及び位置Ｙ３に、濃度検出用パターンＤＰ３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Ｙ１、位置Ｙ２及び位置Ｙ３に、濃度検出用パターンＤＰ４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Ｙ１にＰａｔｔＡが形成され、位置Ｙ２にＰａｔｔＢが形成され、位置Ｙ３にＰａｔｔＣが形成されることとなる。

２．次に、プリンタ制御装置２０９０は、転写ベルト２０４０に検出用光を照射して「基準受光量」を取得する。この基準受光量を取得する処理（以下では、「基準受光量取得処理」という）について、図１８のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、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。なお、この基準受光量取得処理は、最初の矩形パターンが反射型光学センサの前方に搬送される前に行われる。

最初のステップＳ４０１では、発光部を特定するための変数ｉに初期値１をセットする。

次のステップＳ４０３では、発光部Ｅｉを点灯させる。

次のステップＳ４０５では、各受光部の出力信号を取得する。

次のステップＳ４０７では、受光部毎に、取得した出力信号から受光量を求めて「基準受光量」とし、発光部Ｅｉと関連付けて不図示のメモリに保存する。

次のステップＳ４０９では、発光部Ｅｉを消灯させる。

次のステップＳ４１１では、変数ｉの値を＋１する。

次のステップＳ４１３では、変数ｉの値が発光部の数（本実施形態では、１１）を超えているか否かを判断する。ここでは、ｉ＝１なので、ここでの判断は否定され、上記ステップＳ４０３に戻る。

以降、ステップＳ４１３での判断が肯定されるまで、ステップＳ４０３〜ステップＳ４１３の処理を繰り返し行う。

そして、変数ｉの値が発光部の数を超えると、ステップＳ４１３での判断が肯定され、基準受光量を求める処理を終了する。

３．次に、プリンタ制御装置２０９０は、各矩形パターンに検出用光を照射して「検出受光量」を取得する。この検出受光量を取得する処理（以下では、「検出受光量取得処理」という）について、図１９のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、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。なお、反射型光学センサとトナーパターンの位置関係の一例が図２０に示されている。

最初のステップＳ５０１では、点灯・消灯が一巡する間に受光部の受光量を保存した回数を示すカウンタｋ、一つ前の一巡で受光部の受光量を保存した回数を示す変数ｊ、及び検出した副方向の矩形パターン数を示すカウンタｃに初期値「０」をセットする。

次のステップＳ５０３では、発光部を特定するための変数ｉに初期値１をセットする。

次のステップＳ５０５では、発光部Ｅｉを点灯させる。

次のステップＳ５０７では、各受光部の出力信号を取得する。

次のステップＳ５０９では、受光部Ｄｉの出力信号を参照し、その信号レベルが予め設定されている閾値レベル以下であるか否かを判断する。なお、閾値レベルは、検出用光Ｓｉが転写ベルト２０４０を照明したときにその正反射光を受光した受光部Ｄｉから出力される信号レベルよりも若干低いレベルである。このとき、受光部Ｄｉの信号レベルが閾値レベル以下でなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ５１５に移行する。一方、受光部Ｄｉの信号レベルが閾値レベル以下であれば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ５１１に移行する。

このステップＳ５１１では、上記ステップＳ５０７で取得した各受光部の出力を保存する。

次のステップＳ５１３では、カウンタｋの値を＋１する。

次のステップＳ５１５では、発光部Ｅｉを消灯させる。

次のステップＳ５１７では、変数ｉの値を＋１する。

次のステップＳ５１９では、変数ｉの値が発光部の数（本実施形態では、１１）を超えているか否かを判断する。ここでは、ｉ＝１なので、ここでの判断は否定され、上記ステップＳ５０５に戻る。

そして、変数ｉの値が発光部の数を超えると、発光が一巡したとして、ステップＳ５１９での判断が肯定され、ステップＳ５２１に移行する

このステップＳ５２１では、変数ｊ、カウンタｋの値を参照し、ｊ＝０かつｋ＞ｊであるか否かを判断する。ｊ＝０かつｋ＞ｊでなければ、主方向に並ぶ矩形パターンの一群をまだ抜けていないとして、ここでの判断は否定され、ステップＳ５２５に移行する。一方、ｊ＝０かつｋ＞ｊであれば、主方向に並ぶ矩形パターンの一群を抜けたとして、ここでの判断は肯定され、ステップＳ５２３に移行する。

このステップＳ５２３では、カウンタｃの値を＋１する。

次のステップＳ５２５では、カウンタｋの値を変数ｊに代入する。

次のステップＳ５２７では、カウンタｋに「０」をセットする。

次のステップＳ５２９では、変数ｊ、カウンタｋ、カウンタｃの値を参照し、ｊ＝０、かつ、ｋ＝０、かつ、ｃが副方向の矩形パターン数より大きいか否かを判断する。ここでの判断が否定されると、未検出の矩形パターンが残っているとして、ステップＳ５０３へ戻る。一方、ここでの判断が肯定されると、全ての矩形パターンの検出が完了したとして、検出受光量取得処理を終了する。

以上により取得した受光量情報を矩形パターン毎の情報に分別し、各々平均を取り、これらから矩形パターン毎のトナー濃度が算出できる。矩形パターン毎の情報の分別は、予め決められている矩形パターンの配置情報と、取得した受光量の分布情報から、容易に可能である。また、矩形パターン毎の情報に分別した後、異常値と思われる値を除く処理を加えても良い。これにより、検出精度を更に向上させることができる。

４．次に、プリンタ制御装置２０９０は、基準受光量を参照し、トナーの色毎に、矩形パターン毎に、各受光部の検出受光量を拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離する。

５．次に、プリンタ制御装置２０９０は、トナーの色毎に、矩形パターン毎に、正反射光による受光量の合計値、及び拡散反射光による受光量の合計値を求める。

６．次に、プリンタ制御装置２０９０は、トナーの色毎に、矩形パターン毎に、正反射光による受光量の合計値、及び拡散反射光による受光量の合計値の少なくとも一方に基づいて、トナー濃度を求める。

７．最後に、プリンタ制御装置２０９０は、得られたトナー濃度に基づいて、画像形成条件の補正を行う。

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、特許文献１参照）、及び画像データ（ディザパターン）の少なくともいずれかを調整する。

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２２４５ａ、反射型光学センサ２２４５ｂ及び反射型光学センサ２２４５ｃ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、調整装置、及び監視装置が構成されている。

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トナー検出器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。

トナー検出器２２４５は、３つの反射型光学センサ（２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ）を有している。

そして、各反射型光学センサは、主方向に沿って等間隔（Ｌｅ）で配置された１２個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１２）を含む照射系、１２個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１２）を含む照明光学系、１２個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１２）を含む受光光学系、及び１２個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１２）を含む受光系などを備えている。

また、テストパターンとして、３つの反射型光学センサに対応する３つのトナーパターン（ＰａｔｔＡ、ＰａｔｔＢ、ＰａｔｔＣ）が形成され、各トナーパターンは、トナーの色毎に、互いにトナー濃度の異なる４個の矩形パターンが４列、すなわち、４×４のマトリックス状に配列された濃度検出用パターンを有している。そして、主方向に関して、各矩形パターンの長さＬ１は４５０μｍであり、隣接する２つの発光部の間隔Ｌｅよりも大きくなるように設定されている。また、主方向に関して、互いに隣接する２つの矩形パターンの中心間距離Ｌ２は８００μｍである。

そして、主方向に関して、トナーパターンは、両端の２つの発光部（Ｅ１とＥ１２）間に位置している。

この場合には、主方向に隣接する４つの矩形パターンに検出用光をほぼ同時に照射することができる。また、各発光部の受光量を正反射光による受光量と拡散反射光による受光量とに分離することが容易である。このことから、１つの反射型光学センサで、主方向に隣接する４つの矩形パターンのトナー濃度をほぼ同時に検出することができる。

また、発光部が微小であるため、検出用光のスポットを小さくすることができ、その結果として、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メリットもある。

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、濃度検出用パターンは、トナーの色毎に、互いにトナー濃度の異なる４個の矩形パターンが４列に配列されているため、副方向に関するトナーパターンの長さを従来の約１／４とすることができる。これにより、副方向での濃度むらの影響を小さくすることができる。

この場合は、大型化を招くことなく、トナー濃度をほぼリアルタイムで所望のトナー濃度にすることができ、その結果として、環境変化があっても、常に安定した画像濃度を得ることができる。すなわち、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可能である。

なお、上記実施形態では、検出受光量取得処理において、発光部Ｅ１〜発光部Ｅ１２を順次、繰り返し点灯・消灯させ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、各濃度検出用パターンに対応する発光部のみを順次、繰り返し点灯・消灯させても良い。具体的には、濃度検出用パターンＤＰ１に対応する発光部Ｅ４と、濃度検出用パターンＤＰ２に対応する発光部Ｅ６と、濃度検出用パターンＤＰ３に対応する発光部Ｅ８と、濃度検出用パターンＤＰ４に対応する発光部Ｅ１０を、順次、繰り返し点灯・消灯させても良い。この場合は、繰り返しの周波数を上げることができる。また、消費電力の低減を図ることができる。

なお、上記実施形態では、各濃度検出用パターンが、副方向からみたときに４列となるように配列さ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。例えば、図２１に示されるように、各濃度検出用パターンが、主方向からみたときに４列となるように配列されても良い。

また、矩形パターンの配列の順序についても、上記実施形態の配列に限定されるものではない（図２２参照）。

また、上記実施形態において、一例として図２３に示されるように、各矩形パターンが、２つの発光部に対応するように形成されても良い。また、一例として図２４に示されるように、各矩形パターンが、３つの発光部に対応するように形成されても良い。

この場合に、検出受光量取得処理において、１つの矩形パターンに対して、少なくとも２つの発光部を個別に点灯・消灯させることができる。そして、発光部毎に該矩形パターンのトナー濃度を求め、その平均値を検出結果としても良い。また、その際に、最大値と最小値、あるいは異常値を除いても良い。また、この場合に、発光部毎に得られた受光量の平均値からトナー濃度を求め、そのトナー濃度を検出結果としても良い。これにより、検出精度を向上させることができる。

また、上記実施形態において、一例として図２５〜図２８に示されるように、４つの濃度検出用パターンが、副方向からみたときに２列となるように配列されても良い。

また、上記実施形態において、前記トナーパターンに代えて、一例として図２９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）とからなるトナーパターンＰＬを用いても良い。

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。

また、４本のライン状パターン（ＬＰＹ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１、ＬＰＫ１）は、主方向に４つの部分領域に分割されている。そして、各部分領域は、互いにトナー濃度が異なっている。

また、主方向に関して、各ライン状パターンの長さＬＴは、部分領域の数ＮＴ（ここでは、４）を用いて、ＬＴ≧Ｌｅ×ＮＴ、の関係が満足されている。

さらに、主方向に関して、各部分領域の長さＬＰは、検出用光スポットのスポット径Ｓ（ここでは、直径０．４ｍｍ）を用いて、ＬＰ≧Ｌｅ＋Ｓ、の関係が満足されている。

この場合は、トナー濃度とともに、トナー画像の位置ずれの検出が可能となる。図３０には、反射型光学センサとトナーパターンＰＬの位置関係の一例が示されている。

プリンタ制御装置２０９０は、一例として図３１に示されるように、４つの検出用光（ここでは、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９）が、ライン状パターンＬＰＹ１〜ＬＰＫ２を順次照射するように、発光部を点灯・消灯制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、上記実施形態と同様にして各部分領域のトナー濃度を求めるとともに、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３２参照）。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。

また、プリンタ制御装置２０９０は、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３２参照）。

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３３（Ａ）及び図３３（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）

そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出した位置ずれ量に応じて、例えば書き込み開始タイミングを調整する。

なお、この場合に、一例として、図３４及び図３５に示されるように、４本のライン状パターン（ＬＰＹ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＫ２）が、主方向に４つの部分領域に分割されても良い。

また、上記実施形態では、各反射型光学センサが１２個の発光部を有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い。

また、上記実施形態では、トナーの色毎に、互いにトナー濃度の異なる４個の矩形パターンが形成さ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。例えば、トナーの色毎に、互いにトナー濃度の異なる８個の矩形パターンが形成されても良い。

また、上記実施形態では、転写ベルトの表面が滑らかな場合について説明したが、これに限らず、転写ベルトの表面が滑らかでなくても良い。また、転写ベルトの表面の一部が滑らかであっても良い。

また、上記実施形態では、１２個の照明用マイクロレンズと１２個の受光用マイクロレンズが一体化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い。

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。

なお、上記実施形態では、トナー検出器２２４５が３つの反射型光学センサを有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い。このとき、反射型光学センサの数に応じた数のトナーパターンが作成される。

また、上記実施形態では、トナー検出器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、トナー検出器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、トナー検出器２２４５が検出しても良い。

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３６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、トナー検出器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。

トナー検出器１０４５は、前記トナー検出器２２４５の反射型光学センサと同様な反射型光学センサを有し、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、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。

１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、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（中間転写ベルト）、２０９０…プリンタ制御装置（処理装置、調整装置、監視装置）、２２４５ａ…反射型光学センサ、２２４５ｂ…反射型光学センサ、２２４５ｃ…反射型光学センサ、Ｄ１〜Ｄ１２…受光部、Ｅ１〜Ｅ１２…発光部、ＬＤ１〜ＬＤ１２…受光用マイクロレンズ、ＬＥ１〜ＬＥ１２…照明用マイクロレンズ、ＰａｔｔＡ…トナーパターン（テストパターン）、ＰａｔｔＢ…トナーパターン（テストパターン）、ＰａｔｔＣ…トナーパターン（テストパターン）、ｐ１〜ｐ４…矩形パターン（パッチ）。

特開２００９−９３００７号公報 特開２００８−４０４４１号公報 特開２００６−２２０８４６号公報 特開２００９−２５８６０１号公報

Claims (17)

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、
   前記トナーの色又は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、前記移動体が移動する第１の方向に直交する第２の方向に少なくとも２つのパッチが並んで配置されるように前記移動体上に少なくとも１つ作成するテストパターン作成装置と；
   前記第２の方向に関して、前記第２の方向に並ぶ少なくとも２つのパッチの中心間距離よりも小さい間隔Ｌｅで配置された少なくとも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し、前記第２の方向に関して、前記少なくとも３つの発光部における両端の２つの発光部間に前記テストパターンが位置する少なくとも１つの反射型光学センサと；
   前記少なくとも１つの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情報を個別に求める処理装置とを備える画像形成装置。
2. 前記間隔Ｌｅは、前記第２の方向に関する前記複数のパッチの配列ピッチよりも小さい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、前記照射系から射出された光の照射領域を１つのパッチが通過する時間内に、前記少なくとも３つの発光部の一部または全部を、少なくとも１回、順次点灯・消灯させ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. 前記少なくとも１つの反射型光学センサは、前記第２の方向に関して異なる位置に配置された複数の反射型光学センサであり、
   前記テストパターン作成装置は、前記複数の反射型光学センサに対応した複数のテストパターンを、前記移動体上の前記第２の方向に関して異なる位置に形成す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. 前記移動体は、感光性を有する像担持体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記移動体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記処理装置からのトナー濃度情報に基づいて、画像を作成する際の条件を調整する調整装置を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. 所定のタイミングで、画像形成を禁止状態とし、前記テストパターン作成装置にテストパターンの作成を指示する監視装置を備え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. 前記監視装置は、画像形成に関与する部材の使用環境及び使用履歴の少なくともいずれかに関する情報に基づいて、前記タイミングを決定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記複数のパッチは、前記第２の方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記複数のパッチは、前記移動体の表面内の前記第１の方向及び前記第２の方向のいずれとも異なる第３の方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記複数のパッチにおいて、互いに隣接する２つのパッチは接触していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２の方向に関して、前記複数のパッチの長さＬＴは、前記複数のパッチにおけるパッチの数ＮＴを用いて、ＬＴ≧Ｌｅ×ＮＴ、の関係が満足されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記第２の方向に関して、前記複数のパッチにおける各パッチの長さＬＰは、照射系から射出されパッチを照明する照明光のスポット径Ｓを用いて、ＬＰ≧Ｌｅ＋Ｓ、の関係が満足されていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
15. 前記処理装置は、更に前記少なくとも１つの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位置情報を求めることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
16. 前記テストパターン作成装置は、ディザパターン、書込光量、及び現像バイアスのいずれかによりトナー濃度を変化させていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
17. 前記第２の方向に関して、互いに異なる位置に配置されている前記少なくとも２つのパッチは、互いにトナーの色が異なることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。