JP2012181379A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成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１１個の発光部を含む照射系、及び１１個の受光部を含む受光系などを備えている。プリンタ制御装置は、中間転写ベルト上のスポット列傾き検出用パターンを検出し、主方向に対する光スポット列の傾き情報を取得する（ステップＳ３０７）。そして、プリンタ制御装置は、中間転写ベルト上の位置ずれ検出用パターンを検出し、その検出結果を、主方向に対する光スポット列の傾き情報に基づいて補正する（ステップＳ３１１）。
【選択図】図１９

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、移動体上に画像を形成する画像形成装置に関する。

多色のカラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置は、一般的に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に画像出力手段を備えている。各画像出力手段は、感光体ドラム、その周囲に配置された帯電器、露光器、現像器、感光体クリーナなどを有している。そして、感光体ドラムの表面は帯電器により一様に帯電され、その帯電部分が露光器から射出されたレーザ光によって露光される。これにより感光体ドラム上に静電潜像（以下では、「潜像」と略述する）が形成され、この潜像は現像器により現像され、トナー画像となる。

一方、給紙された用紙は搬送ベルトにより搬送され、最初の画像出力手段に搬送され、ここで感光体ドラム上のトナー画像が用紙に転写される。用紙は順次下流側の他の画像出力手段に搬送され、そこで互いに異なる色のトナー画像が重ねて転写される。転写が終わった感光体ドラムは表面に残った不要なトナーが感光体クリーナによってクリーニングされ、次の画像出力に備えることとなる。各色のトナー画像が転写された用紙は搬送ベルトから剥離されて定着器に搬送され、ここでトナーが定着され、排紙される。

このようなカラー画像形成装置では、用紙の上に順次重ねて転写される各色のトナー画像が本来位置すべき転写位置からずれると、各色のトナー画像が正しく重ならずに色ずれが発生し、形成されるカラー画像の画像品質が著しく低下する。

そこで、移動体（感光体ドラム、中間転写ベルト、搬送ベルトなど）上に位置検知用のテストパターンを作成し、該テストパターンを光学センサで読み取り、そのときの光学センサの出力に基づいてトナー画像の位置ずれを検出することが提案された（例えば、特許文献１〜４参照）。

位置ずれを検出するための反射型光学センサとしては、種々のものが知られている。例えば、１個の発光部と２個の受光部からなる１ＬＥＤ−２ＰＤタイプの反射型光学センサや、２個の発光部と１個の受光部からなる２ＬＥＤ−１ＰＤタイプの反射型光学センサ、などがある。

１ＬＥＤ−２ＰＤタイプの反射型光学センサでは、１個の発光部から射出される光は、移動体上に１つの光スポットを形成する。一方、２ＬＥＤ−１ＰＤタイプの反射型光学センサでは、２個の発光部から射出される光は、移動体上のほぼ同一の場所に２つの光スポットを時間的な差を持って形成する。なお、移動体上で、テストパターンの移動する方向は「副方向」と呼ばれ、該副方向に直交する方向は「主方向」と呼ばれている。

複数のテストパターンは、主方向に関して、光スポットの形成位置に重なるように移動体上に形成され、移動体の移動とともに副方向に移動する。このとき、光スポットの大きさ（スポット径）は、通常２〜３ｍｍ程度であった。また、各テストパターンの大きさは、光スポットの大きさよりも十分大きくなっており、主方向及び副方向ともに１５ｍｍ以上であった。

反射型光学センサの取り付け誤差や、発光部の取り付け誤差による光の照射方向ずれなどに起因する光スポットの主方向に関する照明位置誤差や、テストパターンの形成位置誤差や、移動体の蛇行などに起因するテストパターンの主方向に関する位置誤差があっても、光スポットとテストパターンとが重なるようにしなければならない。そこで、テストパターンの主方向に関する長さを、スポット径よりも大きくしている。

ところで、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」であり、テストパターンの面積に比例して不寄与トナーの量が大きくなる。すなわち、不寄与トナーの量を低減するためには、テストパターンの面積を小さくする必要があるが、テストパターンの主方向に関する長さを、スポット径よりも大きくしなければならず、上記反射型光学センサを用いると、テストパターンを小さくすることができないという不都合があった。

そこで、本出願人は、３個以上の発光部と３個以上の受光部を有する反射型光学センサを用い、従来よりも小さいテストパターンを用いて位置検出を行うことを提案した（特許文献５参照）。

特許文献５に開示されている反射型光学センサは、光スポットを小さくしてテストパターンを複数の受光部で捕らえ、各受光部の出力状態から正確な位置を演算的に割り出すという技術思想に基づいている。そして、テストパターンが、主方向に沿って直列的に並んでいる光スポット列を通過するため、突発的な位置ずれがあってもテストパターンを確実に補足することができる。そして、テストパターンの位置を受光部間の出力変化で判断するため、小さなテストパターンでも感度良く位置検出ができる。

ところで、３個以上の発光部と３個以上の受光部を有する反射型光学センサでは、テストパターンを照明する複数の光スポットが一列に並んでいる。

例えば、９つの発光部と９つの受光部を有する反射型光学センサを用い、４番目の発光部と６番目の発光部を同時に点灯させて、テストパターンの位置を検出する場合について考える。

このとき、一例として図５３に示されるように、光スポット列が主方向に平行であれば、一例として図５４に示されるように、４番目の受光部の出力信号と６番目の受光部の出力信号を加算した信号から、テストパターンの位置を精度良く検出することができる。

一方、一例として図５５に示されるように、光スポット列が主方向に対して傾斜していると、一例として図５６に示されるように、４番目の受光部の出力信号と６番目の受光部の出力信号を加算した信号から、テストパターンの位置を精度良く検出するのは困難である。

そこで、光スポット列が主方向と平行になるように調整すれば良いが、反射型光学センサの取り付け位置に高い精度が要求されるため、調整冶具が必要となり、高コスト化を招くという不都合があった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成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、第１の方向に移動する移動体上に画像を形成する画像形成装置において、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配置された複数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上のテストパターンで反射された光を受光する複数の受光部からなる受光系とを含む反射型光学センサと、前記複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部を時分割でそれぞれ点灯／消灯させ、前記テストパターンを照明する少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違いに基づいて、前記受光系の出力信号を補正する処理装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる。

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。 プリンタ制御装置を説明するためのブロック図である。 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。 トナーパターン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。 反射型光学センサを説明するための図（その５）である。 画像形成プロセス制御で用いられるトナー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。 位置ずれ検出用パターンを説明するための図である。 スポット列傾き検出用パターンＱＰ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形成プロセス制御を説明するためのフローチャートである。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ、反射光を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が中間転写ベルトのときの各受光部の受光量を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ１のときの各受光部の受光量を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ２のときの各受光部の受光量を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ３のときの各受光部の受光量を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ４のときの各受光部の受光量を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ１で反射されたときの各受光部の受光量における正反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ１で反射されたときの各受光部の受光量における拡散反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ２で反射されたときの各受光部の受光量における正反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ２で反射されたときの各受光部の受光量における拡散反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ３で反射されたときの各受光部の受光量における正反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ３で反射されたときの各受光部の受光量における拡散反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ４で反射されたときの各受光部の受光量における正反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ４で反射されたときの各受光部の受光量における拡散反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ５で反射されたときの各受光部の受光量における正反射光成分を説明するための図である。 検出用光Ｓ６が矩形パターンｐ５で反射されたときの各受光部の受光量における拡散反射光成分を説明するための図である。 各照明対象物における正反射光成分の合計値Ｍ１を説明するための図である。 各照明対象物における正反射光成分の合計値Ｍ１の相対値を説明するための図である。 各照明対象物における拡散反射光成分の合計値Ｍ２を説明するための図である。 各照明対象物のＭ２／Ｍ１を説明するための図である。 各照明対象物のＭ２／Ｍ１の相対値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光スポット列傾き検出処理を説明するためのフローチャートである。 位置ずれ検出用パターンＰＰの検出処理を説明するための図（その１）である。 位置ずれ検出用パターンＰＰの検出処理を説明するための図（その２）である。 受光部Ｄ５及び受光部Ｄ６の出力信号を説明するためのタイミングチャートである 位置ずれ検出用パターンＰＰの検出信号の補正処理を説明するための図（その１）である。 位置ずれ検出用パターンＰＰの検出信号の補正処理を説明するための図（その２）である。 位置ずれ検出用パターンＰＰの検出信号の補正処理を説明するための図（その３）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、それぞれ副方向及び主方向の位置ずれ検出を説明するための図である。 光スポット列傾き検出処理の変形例を説明するための図である。 光スポット列が主方向に平行な場合を説明するための図である。 図５３のときの受光部出力及びそれらの加算信号を説明するための図である。 光スポット列が主方向に対して傾いている場合を説明するための図である。 図５５のときの受光部出力及びそれらの加算信号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）、中間転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置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、トナーパターン検出器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Ａ／Ｄ変換器などを有している（図２参照）。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。

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、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、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、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。

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。

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中間転写ベルト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中間転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。ところで、中間転写ベルト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中間転写ベルト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、中間転写ベルト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、定着装置２０５０に送られる。

定着装置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。

トナーパターン検出器２２４５は、中間転写ベルト２０４０の−Ｘ側に配置されている。このトナーパターン検出器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３〜図６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つの偏向器側走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４つの像面側走査レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

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。

光源２２００ａ、カップリングレンズ２２０１ａ、開口板２２０２ａ、シリンドリカルレンズ２２０４ａ、偏向器側走査レンズ２１０５ａ、２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）、像面側走査レンズ２１０７ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｂ、カップリングレンズ２２０１ｂ、開口板２２０２ｂ、シリンドリカルレンズ２２０４ｂ、偏向器側走査レンズ２１０５ｂ、２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）、像面側走査レンズ２１０７ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｃ、カップリングレンズ２２０１ｃ、開口板２２０２ｃ、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ、偏向器側走査レンズ２１０５ｃ、２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）、像面側走査レンズ２１０７ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｄ、カップリングレンズ２２０１ｄ、開口板２２０２ｄ、シリンドリカルレンズ２２０４ｄ、偏向器側走査レンズ２１０５ｄ、２枚の折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）、像面側走査レンズ２１０７ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。

各光源は、走査制御装置によって点灯及び消灯される。

各カップリングレンズは、対応する光源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。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束を整形する。

各シリンドリカルレンズは、対応する開口板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。

各偏向器側走査レンズはそれぞれ、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。

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、偏向器側走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、像面側走査レンズ２１０７ａ、及び折り返しミラー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。

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、偏向器側走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、像面側走査レンズ２１０７ｂ、及び折り返しミラー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。

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、偏向器側走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、像面側走査レンズ２１０７ｃ、及び折り返しミラー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。

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、偏向器側走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、像面側走査レンズ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。

各感光体ドラム上の光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「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。

次に、前記トナーパターン検出器２２４５について説明する。

このトナーパターン検出器２２４５は、一例として図７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８に示されるように、中間転写ベルト２０４０における有効画像領域内で、反射型光学センサ２２４５ａは−Ｙ側の端部近傍に配置され、反射型光学センサ２２４５ｃは＋Ｙ側の端部近傍に配置されている。反射型光学センサ２２４５ｂ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の略中間位置に配置されている。

ここでは、主方向に関して、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。

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個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１１）を含む照明光学系、１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）を含む受光光学系、１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）を含む受光系などを備えている。

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。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Ｅ１１との間の距離は４ｍｍ（Ｌｅ×１０）である。また、各発光部の主方向の大きさは約０．０４ｍｍである。さらに、各発光部から射出される光束の波長は８５０ｎｍである。

１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。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。

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中間転写ベルト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〜Ｓ１１）として中間転写ベルト２０４０を照明するものとする（図１３参照）。そして、各検出用光によって中間転写ベルト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（直径）は、一例として、０．４ｍｍである。この値は、上記発光部の間隔Ｌｅと等しい。なお、従来の検出用光スポットの大きさ（直径）は、通常、２〜３ｍｍ程度であった。

また、ここでは、中間転写ベルト２０４０の表面は滑らかであり、中間転写ベルト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。

１１個の受光部（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、中間転写ベルト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個の受光部の間隔（配列ピッチ）は、１１個の発光部の間隔Ｌｅと等しい。各受光部の主方向の大きさは約０．３５ｍｍである。また、各受光部における受光感度のピーク波長は８５０ｎｍ付近にある。

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プリンタ制御装置２０９０に出力する。

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）に個別し、中間転写ベルト２０４０あるいはトナーパターンで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。

具体的には、各照明用マイクロレンズでは、レンズ径は０．６１３ｍｍ、レンズの曲率半径は０．４３０ｍｍ、レンズ厚は０．１２９ｍｍである。

各受光用マイクロレンズでは、レンズ径は０．７５０ｍｍ、レンズの曲率半径は０．３８０ｍｍ、レンズ厚は０．３１９ｍｍである。

ここでは、各受光用マイクロレンズのレンズ径を各照明用マイクロレンズより大きくすることで、反射光をより多く受光できるようにした。また、各受光用マイクロレンズの曲率半径を各照明用マイクロレンズに比べて小さくすることで、レンズ内部における全反射が増えるため、正反射光の受光量が減らせることが可能であると考えた。また、各受光用マイクロレンズの曲率半径を小さくすることで、点灯させる発光部に対応する受光部に隣接する受光部の前面に配置した受光用マイクロレンズ通過後の光線を大きく屈折させることが可能となり、テストパターンからの拡散反射光が受光部に到達でき、拡散反射光の受光量も増加することが期待できる。

本実施形態では、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所定位置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。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と表記する。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と表記する。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と表記する。また、発光部Ｅｉに対応する受光部を受光部Ｄｉと表記する。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と表記する。また、検出用光Ｓｉによる検出用光スポットを検出用光スポットＳｉと表記する。

また、一例として図１４に示されるように、各照明用マイクロレンズの光軸は、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）ずれている。また、各受光用マイクロレンズの光軸は、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）ずれている。これにより、より多くの反射光を対応する受光部に導くことができる。

そして、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。さらに、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側の面から中間転写ベルト２０４０表面までの距離は、５ｍｍである。

次に、画像形成プロセス制御で用いられる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１５に示されるように、Ｙ１位置にパターンＰＰとパターンＱＰが形成され、Ｙ２位置にパターンＰＰとパターンＱＰとパターンＤＰ１〜ＤＰ４が形成され、Ｙ３位置にパターンＰＰとパターンＱＰが形成される。

パターンＤＰ１〜ＤＰ４は、いずれも濃度検出用パターンであり、パターンＰＰは位置ずれ検出用パターンであり、パターンＱＰはスポット列傾き検出用パターンである。

濃度検出用パターンＤＰ１はブラックトナーで形成され、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はイエロー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１６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、副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。

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。そこで、各矩形パターンの主方向の長さｗ１は、発光部の間隔Ｌｅ（０．４ｍｍ）と検出用光スポットの大きさ（０．４ｍｍ）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程度とすることができる。すなわち、不寄与トナーの量を大幅に減少させることができる。その結果、トナーカートリッジの交換時期を延長させることができる。

ところで、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。

位置ずれ検出用パターンＰＰは、一例として図１７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）からなる第１のパターン群と、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）からなる第２のパターン群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。

第１のパターン群では、各ライン状パターンの主方向の長さｗ３を１．０ｍｍ、副方向の長さを０．５ｍｍとし、それらの副方向の間隔を１ｍｍとしている。

また、第２のパターン群では、各ライン状パターンの傾斜角を４５°、主方向に関する長さを１．０ｍｍ（＝ｗ３）、線幅を０．５ｍｍとしている。

スポット列傾き検出用パターンＱＰは、一例として図１８に示されるように、主方向に関して、すべての検出用光スポットで照明される長さ（例えば、５．５ｍｍ）を有するライン状パターンであり、ブラックトナーで形成される。

次に、画像プロセス制御のために、トナーパターン検出器２２４５を用いて行われる画像形成プロセス制御処理について図１９を用いて説明する。図１９のフローチャートは、画像形成プロセス制御処理の際に、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、画像形成プロセス制御の要求があるか否かを判断する。ここでは、画像形成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、画像形成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。

画像形成プロセス制御フラグは、電源投入直後では、（１）感光体ドラムの停止時間が６時間以上のとき、（２）装置内の温度が１０℃以上変化しているとき、（３）装置内の相対湿度が５０％以上変化しているとき、印刷時では、（４）プリント枚数が所定の枚数に達したとき、（５）現像ローラの回転回数が所定の回数に達したとき、（６）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。

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、画像形成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、各感光体ドラムにおける所定位置に、トナーパターンが形成されるように各ステーションを制御する。

なお、各パターンを形成するために必要なパターンの形成位置情報、濃度情報、濃度検出用パターンの各諧調に対応したバイアス条件、トナー濃度を推定するための反射型光学センサの出力の濃度変換ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）は、走査制御装置のメモリに予め格納されている。また、各位置ずれ検出用パターン及び各スポット列傾き検出用パターンＱＰは、同一の作像条件（露光パワー、帯電バイアス、現像バイアスなど）で形成される。

そして、各濃度検出用パターン、各位置ずれ検出用パターン、及び各スポット列傾き検出用パターンＱＰは、それぞれ所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０に転写される。

次のステップＳ３０５では、トナー濃度の検出処理を行う。ここでは、反射型光学センサ２２４５ｂのみが使用される。

ところで、検出用光が、中間転写ベルトのみを照明したときの反射光は、ほとんどが中間転写ベルト表面で正反射された反射光（正反射光）である（図２０（Ａ）参照）。一方、検出用光が、矩形パターンを照明したときは、該検出用光は、トナーだけでなく下地の中間転写ベルト表面にも到達する（図２０（Ｂ）参照）。そこで、矩形パターンを照明したときの反射光は、中間転写ベルト表面で正反射された光と、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た光とに大別される。なお、後者の散乱光には、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まれるが、その光量は少ないものとし、また、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ため、無視して考える。すなわち、前者の中間転写ベルトに起因する光を正反射寄与分、後者のトナーに起因する光を拡散反射寄与分とする。このように、矩形パターンを照明した検出用光は、正反射されるとともに拡散反射される。

発光部Ｅ６のみを点灯させ、検出用光Ｓ６が中間転写ベルト２０４０を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量が図２１に示されている。なお、ここでの受光部Ｄ６の受光量を「１」とする。また、Ｄ＿ＡＬＬは、５個の受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量の和である。

発光部Ｅ６のみを点灯させ、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ１〜ｐ５を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量が図２２〜図２６に示されている。

なお、以下では、照明対象物が中間転写ベルト２０４０のときの各受光部の受光量をそれぞれ「基準受光量」ともいい、照明対象物が矩形パターンのときの各受光部の受光量をそれぞれ「検出受光量」ともいう。

次に、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。以下では、照明対象物が矩形パターンｐ１のときを例として説明する。

（１）受光部Ｄ６の受光量について
受光部Ｄ６は点灯発光部Ｅ６に対応する受光部であるため、この受光部Ｄ６の検出受光量は全て正反射光による受光量であると仮定する。一般的に、トナーパターンの反射率は、中間転写ベルト２０４０の反射率よりも低いため、受光部Ｄ６の検出受光量は１（基準受光量）よりも小さくなっている。

（２）受光部Ｄ４及び受光部Ｄ８の受光量について
受光部Ｄ４及び受光部Ｄ８では、基準受光量はいずれも０であった。そこで、受光部Ｄ４及び受光部Ｄ８の検出受光量は、いずれも、その全てが拡散反射光による受光量である。

（３）受光部Ｄ５の受光量について
受光部Ｄ５では、基準受光量は０ではなかった。そこで、受光部Ｄ５の検出受光量は、正反射光と拡散反射光とが混在した光による受光量である。

正反射光について考えてみると、受光部Ｄ５の検出受光量と受光部Ｄ６の検出受光量の比率は、受光部Ｄ５の基準受光量と受光部Ｄ６の基準受光量の比率と一致するはずである。

そこで、受光部Ｄ５の基準受光量を受光部Ｄ６の基準受光量で除した値（比率Ａとする）を求める。

そして、受光部Ｄ６の検出受光量に比率Ａを乗じる。ここで得られた値が、受光部Ｄ５の検出受光量に含まれる正反射光による受光量（受光量ａとする）である。

次に、受光部Ｄ５の検出受光量から上記受光量ａを差し引く。ここで得られた値が、受光部Ｄ５の検出受光量に含まれる拡散反射光による受光量である。

（４）受光部Ｄ７の受光量について
この受光部では、基準受光量は０ではなかった。そこで、受光部Ｄ７の検出受光量は、正反射光と拡散反射光とが混在した光による受光量である。

正反射光について考えてみると、受光部Ｄ７の検出受光量と受光部Ｄ６の検出受光量の比率は、受光部Ｄ７の基準受光量と受光部Ｄ６の基準受光量の比率と一致するはずである。

そこで、受光部Ｄ７の基準受光量を受光部Ｄ６の基準受光量で除した値（比率Ｂとする）を求める。

そして、受光部Ｄ６の検出受光量に比率Ｂを乗じる。ここで得られた値が、受光部Ｄ７の検出受光量に含まれる正反射光による受光量（受光量ｂとする）である。

次に、受光部Ｄ７の検出受光量から上記受光量ｂを差し引く。ここで得られた値が、受光部Ｄ７の検出受光量に含まれる拡散反射光による受光量である。

このようにして、各受光部の検出受光量を、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できる。

点灯発光部がＥ６で照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ１のときの、正反射光による受光量が図２７に示され、拡散反射光による受光量が図２８に示されている。

点灯発光部がＥ６で照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ２のときの、正反射光による受光量が図２９に示され、拡散反射光による受光量が図３０に示されている。

点灯発光部がＥ６で照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ３のときの、正反射光による受光量が図３１に示され、拡散反射光による受光量が図３２に示されている。

点灯発光部がＥ６で照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ４のときの、正反射光による受光量が図３３に示され、拡散反射光による受光量が図３４に示されている。

点灯発光部がＥ６で照明対象物が濃度検出用パターンＤＰ２の矩形パターンｐ５のときの、正反射光による受光量が図３５に示され、拡散反射光による受光量が図３６に示されている。

次に、矩形パターン毎に、正反射光による受光量の合計値（Ｍ１とする）、及び拡散反射光による受光量の合計値（Ｍ２とする）を求める。

点灯発光部がＥ６のときの各照明対象物の正反射光による受光量の合計値Ｍ１が図３７に示されている。また、照明対象物が中間転写ベルト２０４０のときの合計値Ｍ１を１としたときの、各矩形パターンの正反射光による受光量の合計値Ｍ１が図３８に示されている。これらによると、合計値Ｍ１はトナー濃度が高くなるにつれて単調に減少している。これは、トナー濃度が高いほど多くのトナーが付着しているため、正反射する光が減少するためであり、トナー濃度と合計値Ｍ１は１対１で対応している。そこで、合計値Ｍ１の計測値から、その照明対象物のトナー濃度を知ることができる。

点灯発光部がＥ６のときの各照明対象物の拡散反射光による受光量の合計値Ｍ２が図３９に示されている。これによると、合計値Ｍ２は、トナー濃度に対して単調な関数になっていない。なお、直感的には、トナー濃度が高いほど多くのトナーが付着しているため、拡散反射する光が増加し、合計値Ｍ２はトナー濃度が高くなるにつれて単調に増加すると思われがちであるが、拡散反射光による受光量は、検出受光量から正反射光による受光量を減算して求めているため、単調に増加していないものと考えられる。そこで、合計値Ｍ２の計測値から、その照明対象物のトナー濃度を知ることは、不可能ではないが必ずしも容易ではない。

点灯発光部がＥ６のときの各照明対象物の合計値Ｍ２／合計値Ｍ１が図４０に示されている。また、合計値Ｍ２／合計値Ｍ１の最大値を１としたときの、各照明対象物の合計値Ｍ２／合計値Ｍ１が図４１に示されている。これによると、合計値Ｍ２／合計値Ｍ１はトナー濃度が高くなるにつれて単調に増加している。そこで、合計値Ｍ２／合計値Ｍ１からでも、その照明対象物のトナー濃度を知ることができる。

なお、合計値Ｍ１とトナー濃度との関係、あるいは（合計値Ｍ２／合計値Ｍ１）とトナー濃度との関係があらかじめ求められ、濃度テーブルとしてプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている。

そこで、プリンタ制御装置２０９０は、上記濃度テーブルを参照し、矩形パターン毎に、合計値Ｍ１、あるいは（合計値Ｍ２／合計値Ｍ１）に基づいてトナー濃度を求める。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、３つの反射型光学センサについて、光スポット列の傾き検出処理を行う。各反射型光学センサにおける光スポット列の傾き検出処理は、同様にして行われるので、以下では、１つの反射型光学センサにおける光スポット列の傾き検出処理を図４２のフローチャートを用いて説明する。

最初のステップＳ５０１では、反射型光学センサにおける発光部Ｅ１とＥ１１を点灯させる。

次のステップＳ５０３では、タイマｔ１、タイマｔ１１、フラグｆ１、フラグｆ１１を設定し、それぞれを初期化（０リセット）する。なお、タイマｔ１及びタイマｔ１１の値は、所定の時間毎に起動されるタイマ割り込み処理内でカウントアップされる。

次のステップＳ５０５では、フラグｆ１の値が１であるか否かを判断する。ここでは、フラグｆ１の値は０であるので、ここでの判断は否定され、ステップＳ５０７に移行する。

このステップＳ５０７では、受光部Ｄ１の出力信号を参照し、検出用光スポットＳ１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明したか否かを判断する。検出用光スポットＳ１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明していなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ５１１に移行する。

このステップＳ５１１では、フラグｆ１１の値が１であるか否かを判断する。ここでは、フラグｆ１１の値は０であるので、ここでの判断は否定され、ステップＳ５１３に移行する。

このステップＳ５１３では、受光部Ｄ１１の出力信号を参照し、検出用光スポットＳ１１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明したか否かを判断する。検出用光スポットＳ１１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明していなければ、ここでの判断は否定され、上記ステップＳ５０５に戻る。

一方、上記ステップＳ５０７において、検出用光スポットＳ１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明していれば、ステップＳ５０７での判断は肯定され、ステップＳ５０９に移行する。

このステップＳ５０９では、タイマｔ１の値を保存するとともに、フラグｆ１の値を１にする。そして、上記ステップＳ５１１に移行する。

また、上記ステップＳ５１３において、検出用光スポットＳ１１がスポット列傾き検出用パターンＱＰを照明していれば、ステップＳ５１３での判断は肯定され、ステップＳ５１５に移行する。

このステップＳ５１５では、タイマｔ１１の値を保存するとともに、フラグｆ１１の値を１にする。そして、ステップＳ５１７に移行する。

このステップＳ５１７では、フラグｆ１の値及びフラグｆ１１の値がいずれも１であるか否かを判断する。フラグｆ１の値及びフラグｆ１１の値の少なくとも一方が０であれば、ここでの判断は否定され、上記ステップＳ５０５に戻る。一方、フラグｆ１の値及びフラグｆ１１の値がいずれも１であれば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ５１９に移行する。

このステップＳ５１９では、反射型光学センサにおける発光部Ｅ１とＥ１１を消灯させる。そして、光スポット列の傾き検出処理を終了し、ステップＳ３０９に移行する。

このステップ３０９では、位置ずれ検出用パターンＰＰの検出処理を行う。ここでは、図４３に示されるように、主方向に関して、位置ずれ検出用パターンＰＰの中心位置が検出用光スポットＳ５と検出用光スポットＳ６の中間位置と略一致しているものとする。この場合は、一例として図４４に示されるように、各反射型光学センサにおける発光部Ｅ５と発光部Ｅ６を時分割で点灯／消灯させる。発光部Ｅ５からの検出用光Ｓ５及び発光部Ｅ６からの検出用光Ｓ６は、中間転写ベルト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ＬＰＫ１〜ＬＰＹ２を順次照明する。

そして、各反射型光学センサにおける受光部Ｄ５及びＤ６の出力信号を時間的に追跡する（図４５参照）。

次のステップＳ３１１では、光スポット列の傾き検出処理の結果に基づいて、受光部Ｄ５及びＤ６の一方の出力信号を補正する。なお、ここでは、一例として図４６及び図４７に示されるように、ｔ１＜ｔ１１とする。

まず、次の（１）式を用いて、隣接する２つの検出用光スポットの照明時間差ｔを算出する。ｎは発光部の数であり、ここでは１１である。

ｔ＝（ｔ１１―ｔ１）／（ｎ−１） ……（１）

そして、検出用光スポットＳ５と検出用光スポットＳ６は互いに隣接し、ｔ１＜ｔ１１であることから、受光部Ｄ６の出力信号を、時間ｔだけ早める（図４８参照）。

次のステップＳ３１３では、位置ずれの検出処理を行う。ここでは、先ず、受光部Ｄ５の出力信号と、補正後の受光部Ｄ６の出力信号とを加算し、パターン検出信号とする（図４９参照）。

そして、上記パターン検出信号に基づいて、ライン状パターンＬＰＫ１を検出してからライン状パターンＬＰＭ１を検出するまでの時間Ｔｋｍ１、ライン状パターンＬＰＫ１を検出してからライン状パターンＬＰＣ１を検出するまでの時間Ｔｋｃ１、ライン状パターンＬＰＫ１を検出してからライン状パターンＬＰＹ１を検出するまでの時間Ｔｋｙ１を求める（図５０参照）。

さらに、ライン状パターンＬＰＫ２を検出してからライン状パターンＬＰＭ２を検出するまでの時間Ｔｋｍ２、ライン状パターンＬＰＫ２を検出してからライン状パターンＬＰＣ２を検出するまでの時間Ｔｋｃ２、ライン状パターンＬＰＫ２を検出してからライン状パターンＬＰＹ２を検出するまでの時間Ｔｋｙ２を求める（図５０参照）。

そして、時間Ｔｋｍ１、時間Ｔｋｃ１、及び時間Ｔｋｙ１をそれぞれ予め得られている基準時間と比較し、その時間差ΔＴ１から、次の（２）式を用いて、ブラックのトナー画像に対する、副方向に関するマゼンタ、シアン、及びイエローの各トナー画像の位置ずれ量ΔＳ１を求める（図５１（Ａ）参照）。ここで、Ｖは中間転写ベルト２０４０の副方向への移動速度である。

ΔＳ１＝Ｖ・ΔＴ１ ……（２）

また、時間Ｔｋｍ２、時間Ｔｋｃ２、及び時間Ｔｋｙ２をそれぞれ予め得られている基準時間と比較し、その時間差ΔＴ２から、次の（３）式を用いて、ブラックのトナー画像に対する、主方向に関するマゼンタ、シアン、及びイエローの各トナー画像の位置ずれ量ΔＳ２を求める（図５１（Ｂ）参照）。ここで、Ｖは中間転写ベルト２０４０の副方向への移動速度、θはライン状パターンの主方向に対する傾斜角（ここでは、４５°）である。

ΔＳ２＝Ｖ・ΔＴ２・ｃｏｔθ ……（３）

次のステップＳ３１５では、画像形成プロセス条件を調整する。

先ず、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。

ところで、画像濃度を維持するための画像濃度制御には、現像ポテンシャル制御、及び階調制御がある。

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。すなわち、濃度検出用パターンから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（現像ポテンシャルを横軸、トナー濃度を縦軸としたときの傾き）と現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸（ｘ軸）、トナー濃度を縦軸（ｙ軸）としたときのｘ切片）を求める。そして、次の（４）式を用いて、所望の画像濃度を確保するために必要な現像ポテンシャルを決定し、これに基づいて、作像条件（露光パワー、帯電バイアス、現像バイアス）を決定している。

必要な現像ポテンシャル［−ｋＶ］＝所望の画像濃度（トナー濃度）［ｍｇ／ｃｍ^２］／現像γ［（ｍｇ／ｃｍ^２）／（−ｋＶ）］＋現像開始電圧Ｖｋ［−ｋＶ］ ……（４）

トナーの帯電量と現像ポテンシャルとが一定であれば、現像γはほぼ維持されるが、温度や湿度の変化がある環境ではトナーの帯電量の変化が避けられず、中間調領域の階調性が変化してしまう。そ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濃度検出用パターンを用いることができる。

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ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）が適宜変更される。具体的には、その都度、新しい階調補正用ＬＵＴに書き換える方法や、予め用意した複数の階調補正用ＬＵＴから最適なものを選択する方法などがある。

次に、上記位置ずれ量に基づいて、ブラックのトナー画像に対する副方向のずれ量が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の変更を走査制御装置に指示する。

また、上記補正された位置ずれ量に基づいて、ブラックのトナー画像に対する主方向のずれ量が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素クロックの位相調整を走査制御装置に指示する。

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、各感光体ドラムからトナー画像が転写される中間転写ベルト２０４０と、中間転写ベルト２０４０に転写されたトナーパターンを検出するためのトナーパターン検出器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。

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

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１１個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１１）を含む照射系、１１個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１１）を含む照明光学系、１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）を含む受光光学系、及び１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）を含む受光系などを備えている。

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して形成され、位置ずれ検出用パターンＰＰ及びスポット列傾き検出用パターンＱＰを含んでいる。

プリンタ制御装置２０９０は、スポット列傾き検出用パターンＱＰを検出し、主方向に対する光スポット列の傾き情報を取得する。そして、プリンタ制御装置２０９０は、位置ずれ検出用パターンＰＰの検出結果を、主方向に対する光スポット列の傾き情報に基づいて補正する。

これにより、位置ずれの検出精度を向上させることができる。その結果、カラープリンタ２０００は、高品質の画像を安定して形成することができる。

また、スポット列傾き検出用パターンＱＰがブラックトナーで形成されているため、反射率の低下量が大きくなり、正反射光の光量変化に基づいて、光スポット列の主方向に対する傾きを精度良く検出することができる。

また、スポット列傾き検出用パターンＱＰが、主方向に平行なライン状のパターンであるため、スポット列傾き検出用パターンＱＰを各光スポットで検出したタイミングの差をそのまま補正値として用いることが可能であり、補正を簡単に精度良く行うことができる。

また、濃度検出用パターン及び位置ずれ検出用パターンの主方向の寸法を小さくすることができるため、「不寄与トナー」の量を低減させることができる。

なお、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方法については、上記実施形態での方法に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、光スポット列の傾き検出処理において、発光部Ｅ１と発光部Ｅ１１のみを点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、例えば、全ての発光部を点灯させても良い。この場合には、各発光部は、時分割で順次点灯／消灯される。

このとき、一例として図５２に示されるように、最小自乗法を用いて、検出時間と主方向の位置との関係を示す直線を求めても良い。

また、上記実施形態では、光スポット列の傾き検出処理において、スポット列傾き検出用パターンＱＰを形成する場合について説明したが、これに限らず、スポット列傾き検出用パターンＱＰと同様なマークが中間転写ベルト２０４０に予め形成されていても良い。この場合は、光走査装置における光学系のスキューやボウなどによる影響を除外することができる。

また、上記実施形態では、位置ずれ検出用パターン及び矩形パターンの主方向に関する長さが１ｍｍの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、濃度検出用パターンの前方に位置認識用パターンを形成しても良い。

また、上記実施形態では、各濃度検出用パターンＤＰが５個の矩形パターン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、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）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、上記実施形態では、１つの反射型光学センサが１１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、全ての反射型光学センサが同一個数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、中間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、中間転写ベルトの表面が滑らかでなくても良い。この場合であっても、上記実施形態と同様にして位置ずれを検出することができる。また、中間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、濃度検出用パターンが位置Ｙ２に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、濃度検出用パターンが位置Ｙ１あるいは位置Ｙ３に形成されても良い。

また、上記実施形態では、濃度検出用パターンが位置Ｙ２のみに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、濃度検出用パターンが、さらに位置Ｙ１あるいは位置Ｙ３にも形成されても良い。

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。例えば、５色あるいは６色のトナーが用いられる場合であっても良い。

また、上記実施形態では、トナーパターン検出器２２４５が、中間転写ベルト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。なお、感光体ドラムの表面は、中間転写ベルト２０４０と同様に正反射体に近い。

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、トナーパターン検出器２２４５で検出しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、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、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、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成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、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム、２０４０…中間転写ベルト（移動体）、２０９０…プリンタ制御装置（処理装置）、２２４５…トナーパターン検出器、２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ…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、ＬＥ１〜ＬＥ１１…照明用マイクロレンズ、ｐ１〜ｐ５…矩形パターン、ＰＰ…位置ずれ検出用パターン（テストパターン）、ＱＰ…スポット列傾き検出用パターン（調整用パターン）。

特開２００３−１８６２７８号公報 特開２００９−６６８０３号公報 特開２００９−６９７６７号公報 特開２００６−１９８８９６号公報 特開２００９−２５８６０１号公報

Claims (15)

1. 第１の方向に移動する移動体上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配置された複数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上のテストパターンで反射された光を受光する複数の受光部からなる受光系とを含む反射型光学センサと、
   前記複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部を時分割でそれぞれ点灯／消灯させ、前記テストパターンを照明する少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違いに基づいて、前記受光系の出力信号を補正する処理装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記照射系は少なくとも３つの発光部からなり、前記受光系は少なくとも３つの受光部からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の方向に関して、前記照射系における両端の発光部間距離よりも長い調整用パターンが前記移動体上に作成され、
   前記処理装置は、前記照射系における両端の発光部を同時に点灯させて前記調整用パターンを照明し、前記受光系の出力信号に基づいて、前記少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違い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. 前記処理装置は、前記両端の発光部の点灯時を起点とし、一端の発光部からの光が前記調整用パターンを照明したタイミングｔａ、他端の発光部からの光が前記調整用パターンを照明したタイミングｔｂ（＞ｔａ）、発光部の数ｎを用いて、互いに隣接する２つの発光部からの２つの光スポットの照明時間差ｔを、ｔ＝（ｔｂ―ｔａ）／（ｎ−１）、から算出し、該照明時間差ｔを用いて、前記受光系の出力信号を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２の方向に関して、前記照射系における両端の発光部間距離よりも長い調整用パターンが前記移動体上に作成され、
   前記処理装置は、前記照射系における全ての発光部を時分割でそれぞれ点灯／消灯させて前記調整用パターンを照明し、前記受光系の出力信号に基づいて、前記少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違い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。
6. 前記処理装置は、前記全ての発光部のうち最初に点灯させた発光部の点灯時を起点とし、各発光部からの光が前記調整用パターンを照明したタイミングをそれぞれ求め、前記第２の方向に関する各発光部の位置と各発光部の照明タイミングとの関係を１次関数で近似して、互いに隣接する２つの発光部からの２つの光スポットの照明時間差ｔを算出し、該照明時間差ｔを用いて、前記受光系の出力信号を補正することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記調整用パターンは、黒色のパターンであることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記調整用パターンは、前記第２の方向を長手方向とするライン状パターンであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記移動体の表面に、前記第２の方向に関して、前記照射系における両端の発光部間距離よりも長い調整用マークが設けられており、
   前記処理装置は、前記照射系における両端の発光部を同時に点灯させて前記調整用マークを照明し、前記受光系の出力信号に基づいて、前記少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違い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。
10. 前記処理装置は、前記両端の発光部の点灯時を起点とし、一端の発光部からの光が前記調整用マークを照明したタイミングｔａ、他端の発光部からの光が前記調整用マークを照明したタイミングｔｂ（＞ｔａ）、発光部の数ｎを用いて、互いに隣接する２つの発光部からの２つの光スポットの照明時間差ｔを、ｔ＝（ｔｂ―ｔａ）／（ｎ−１）、から算出し、該照明時間差ｔを用いて、前記受光系の出力信号を補正することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記移動体の表面に、前記第２の方向に関して、前記照射系における両端の発光部間距離よりも長い調整用マークが設けられており、
    前記処理装置は、前記照射系における全ての発光部を時分割でそれぞれ点灯／消灯させて前記調整用マークを照明し、前記受光系の出力信号に基づいて、前記少なくとも２つの光スポットの前記第１の方向に関する照明位置の違い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。
12. 前記処理装置は、前記全ての発光部のうち最初に点灯させた発光部の点灯時を起点とし、各発光部からの光が前記調整用マークを照明したタイミングをそれぞれ求め、前記第２の方向に関する各発光部の位置と各発光部の照明タイミングとの関係を１次関数で近似して、互いに隣接する２つの発光部からの２つの光スポットの照明時間差ｔを算出し、該照明時間差ｔを用いて、前記受光系の出力信号を補正することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記調整用マークは、黒色のマークであることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記調整用マークは、前記第２の方向を長手方向とするライン状マークであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
15. 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１〜１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。