JP2013190592A - 画像形成装置及びトナー濃度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の拡散反射板について、該拡散反射体で反射された光を受光したときの既知の受光量及び平面鏡で反射された光を受光したときの既知の受光量を用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量の計算値を求め（ステップＳ４１５）、実測値との差が最も小さい拡散反射板を特定する（ステップＳ４１７）。そして、特定された拡散反射板での係数αと係数βを用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに分離し（ステップＳ４１９）、各矩形パターンのトナー濃度を求める（ステップＳ４２１）。
【選択図】図５７

Description

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

複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、及びこれらの少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置が広く知られている。これらの画像形成装置では、一般的に、感光性を有するドラム（以下では、便宜上、「感光体ドラム」ともいう）の表面に静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させることによっていわゆる現像を行い、「トナー画像」を得ている。

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、次のような画像濃度制御が行われている。

（１）感光体ドラムにトナー濃度がそれぞれ異なるように、それぞれ異なる作像条件（露光パワー、帯電バイアス、現像バイアスなど）で作像されたトナー濃度検出用の複数のトナーパッチが含まれるテストパターンを形成する。

（２）上記テストパターンにおける各トナーパッチからの反射光を、光学的検知手段である反射型光学センサで受光し、該反射型光学センサの出力と、所定の算出アルゴリズムとを用いて、各トナーパッチのトナー濃度をそれぞれ算出する。

（３）各トナーパッチのトナー濃度と、その作像条件から得られる現像ポテンシャルとの関係から、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）、及び現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸（ｘ軸）、トナー濃度を縦軸としたときのｘ切片）を求める。

（４）得られた上記現像γに基づいて、適切なトナー濃度が得られる現像ポテンシャルとなるように、露光パワー、帯電バイアス、現像バイアスなどの作像条件を調整する。

ところで、多色のカラー画像形成装置における画像形成プロセスでは、例えば、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー等の各色に対応した複数のトナー画像を、中間転写ベルト上に重ね合わせて１次転写した後、記録紙に一括して２次転写し、該２次転写された複数のトナー画像を記録紙上に定着することにより、多色のカラー画像を形成している。

この画像形成プロセスでは、光走査装置（露光装置）や各色に対応した複数の感光体ドラムの調整ずれや、感光体ドラム及び中間転写ベルトを駆動する各駆動機構の変動が、そのままカラー画像での色ずれとなって現れるため、色ずれ制御も不可欠となる。

色ずれ制御の具体的な方法としては、一般的に、中間転写ベルト上にブラック、マゼンタ、シアン、イエロー等の各色の位置ずれ検出用のテストパターンを形成し、該各色のテストパターンの位置を反射型光学センサで読取り、その結果から位置ずれ量を算出し、画像情報の書込みタイミングなどにフィードバックして、記録紙上の色ずれを補正している。なお、中間転写ベルト上で、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は「主方向」と呼ばれている。

上記反射型光学センサは、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献５参照）。例えば、従来の反射型光学センサとして、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個の発光部からテストパターンに照射される光は、中間転写ベルト上に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個の発光部からテストパターンに照射される光は、中間転写ベルト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。いずれの反射型光学センサにおいても、光スポットの大きさ（スポット径）は、２〜３ｍｍ程度であった。

トナー濃度検出用及び位置ずれ検出用の各テストパターンは、主方向に関して、光スポットの形成位置に重なるように中間転写ベルト上に形成され、中間転写ベルトの移動とともに副方向に移動する。

このとき、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形成位置誤差や、テストパターンの形成位置誤差や、中間転写ベルト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、各テスト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。

例えば、トナー濃度検出用のテストパターンは、副方向に沿って１列に並ぶ複数のトナーパッチを含み、各トナーパッチは、主方向に関する長さが１０ｍｍ程度、副方向に関する長さが１５ｍｍ程度であった。また、位置ずれ検出用のテストパターンは、主方向に対して平行及び傾斜した複数のライン状パターンを含み、各ライン状パターンは、主方向に関する長さが８ｍｍ程度、副方向に関する長さが１ｍｍ程度であった。

しかしながら、従来の反射型光学センサを備えた画像形成装置では、画像品質を向上させるのが困難であった。

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、少なくとも３つの発光部を有する照射系と、少なくとも３つの受光部を有し、前記照射系から射出され、前記移動体及び前記移動体上のトナーパターンで反射された光を受光する受光系とを含む反射型光学センサと、前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある正反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量と、前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある拡散反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量とを参照し、前記受光系が前記トナーパターンで反射された光を受光したときの前記少なくとも３つの受光部の各受光量を、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割し、該正反射光による受光量及び該拡散反射光による受光量の少なくともいずれかに基づいて前記トナーパターンのトナー濃度及び位置の少なくともいずれかを検出する処理装置とを備える画像形成装置である。

本発明の画像形成装置によれば、画像品質を向上させることができる。

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図である。 画像形成ユニットを説明するための図である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その３）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その４）である。 反射型光学センサの配置位置を説明するための図（その１）である。 反射型光学センサの配置位置を説明するための図（その２）である。 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。 検出用光の照射対象物が平面鏡で、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ａで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｂで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｃで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｄで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｅで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 転写ベルト上に形成さ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。 トナー濃度の階調をアナログ的に異ならせる場合を説明するための図である。 図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、それぞれトナー濃度の階調をデジタル的に異ならせる場合を説明するための図である。 図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）は、それぞれトナー濃度の階調をデジタル的に異ならせる場合の、矩形パターンｐ１、ｐ３、ｐ５におけるトナーの付着状態を説明するための図である。 ＤＰパターン列と発光部との位置関係を説明するための図である。 図２７の一部を拡大した図である。 位置ずれ検出用パターンを説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンと発光部との位置関係を説明するための図である。 プリンタ制御装置によって行われる画像プロセス制御を説明するためのフローチャートである。 ダミーパターンＤＫＤＰを説明するための図である。 検出用光Ｓ６の軌跡を説明するための図である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その１）である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その２）である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その３）である。 図３４〜図３６から判断されるダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を説明するための図である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その４）である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その５）である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その６）である。 ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を求める方法を説明するための図（その７）である。 図３８〜図４１から判断されるダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する中心位置を説明するための図である。 図４３（Ａ）は、発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が転写ベルトのときの受光系の出力分布を説明するための図であり、図４３（Ｂ）は、ダミーパターンＤＫＤＰが図３７の位置にあり、発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物がダミーパターンＤＫＤＰのときの受光系の出力分布を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例１を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例２を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例３を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例４を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例５を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例６を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例７を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例８を説明するための図である。 ＤＰパターン列に対するサンプリングタイミングの例９を説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンに対するサンプリングタイミングの例１を説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンに対するサンプリングタイミングの例２を説明するための図である。 トナーパターンの形成タイミングを説明するための図である。 図５６（Ａ）〜図５６（Ｄ）は、それぞれトナーからの反射光を説明するための図である。 プリンタ制御装置によって行われる濃度検出処理を説明するためのフローチャートである。 検出用光の照射対象物が平面鏡で、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ａで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｂで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｃで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｄで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 検出用光の照射対象物が拡散反射板Ｅで、発光部Ｅ６のみが点灯されたときの受光系の出力分布を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ２のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ３のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ４のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 発光部Ｅ６が点灯され、照射対象物が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ５のときの各受光部の受光量分布を説明するための図である。 算出された係数α及び係数βを説明するための図である。 実測値と算出値を説明するための図（その１）である。 実測値と算出値を説明するための図（その２）である。 実測値と算出値を説明するための図（その３）である。 実測値と算出値を説明するための図（その４）である。 Ｄα（相対値）と照射対象物との関係を説明するための図である。 Ｄβ（相対値）と照射対象物との関係を説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンに対するサンプリングタイミングの例１に対応し、取得された受光部Ｄ６の出力値を説明するための図である。 位置ずれ検出用パターンに対するサンプリングタイミングの例２に対応し、取得された受光部Ｄ６の出力値を説明するための図である。 図７６に対応し、各ライン状パターンの検出位置を説明するための図である。 図７７に対応し、各ライン状パターンの検出位置を説明するための図である。 位置ずれ量の算出を説明するための図である。 図８１（Ａ）及び図８１（Ｂ）は、それぞれマゼンタのライン状パターンの位置ずれ量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を説明するための図である。 位置ずれ検出処理の変形例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８１（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ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つの画像形成ユニット（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、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、反射型光学センサ２２４５、温湿度センサ（図示省略）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

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（ＰＣ））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（ＦＡＸ））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変換回路などを有している（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と画像形成ユニット２０３４ａ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と画像形成ユニット２０３４ｂ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２０３０ｃと画像形成ユニット２０３４ｃ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２０３０ｄと画像形成ユニット２０３４ｄ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。

各画像形成ユニットは、一例として図３に示されるように、対応する感光体ドラムの周囲に設けられた、帯電ユニット、現像ユニット、１次転写ユニット及び感光体クリーニングユニットを有している。

ここでは、帯電ユニットとして、接触帯電方式の帯電ローラが用いられている。該帯電ローラは、感光体ドラムに接触して電圧を印加することにより感光体ドラムの表面を一様に帯電する。なお、帯電ユニットには、非接触のスコロトロンチャージャなどの非接触帯電方式のものも用いることができる。

現像ユニットでは、磁性キャリアと非磁性トナーとからなる２成分現像剤が使用されている。この現像ユニットは、現像ケース内に設けられた攪拌部と現像部とに大別できる。

攪拌部では、２成分現像剤が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての現像スリーブ上に供給される。この攪拌部は平行な２本のスクリューを有しており、該２本のスクリューの間には、両端部で互いが連通するように仕切るために仕切り板が設けられている。また、現像ケースには現像ユニット内の現像剤のトナー濃度を検出するためのＴＣセンサが取り付けられている。２成分現像剤のキャリアは磁性体、トナーは非磁性体であるため、ＴＣセンサとしては透磁率方式のものが用いられており、現像ユニット内のトナー濃度は、現像剤の透磁率、つまり単位体積あたりの現像剤の磁気抵抗に現れる。なお、現像剤として、１成分現像剤を使用することもできる。

現像部では、現像スリーブに付着した現像剤のうちのトナーが感光体ドラムに転移される。この現像部は、現像ケースの開口を通して感光体ドラムと対向する現像スリーブ、及び該現像スリーブに先端が接近するように配置されたドクターブレードを有している。また、現像スリーブ内には不図示のマグネットが固定配置されている。

そこで、現像ユニットでは、現像剤が２本のスクリューで攪拌されながら搬送循環され、現像スリーブに供給される。現像スリーブに供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げられて保持される。現像スリーブで汲み上げられた現像剤は、現像スリーブの回転に伴って搬送され、ドクターブレードにより適正な量に規制される。なお、余分な現像剤は攪拌部に戻される。

このようにして感光体ドラムと対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブに印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体ドラム上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体ドラム上の静電潜像部分に転移し、感光体ドラム上の静電潜像を顕像化する。

現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブから離れ、攪拌部に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部内のトナー濃度が薄くなると、それをＴＣセンサが検出し、その検出結果に基づいて攪拌部にトナーが補給される。

また、１次転写ユニットは、対応する感光体ドラムにおける転写ベルト２０４０を介して対向する位置に設けられている。

ここでは、１次転写ユニットとして、１次転写ローラが用いられている。該１次転写ローラは、転写ベルト２０４０を挟んで感光体ドラムに押し当てるようにして設置されている。なお、１次転写ユニットとして、ローラ状のもの以外に、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどが用いられても良い。

感光体クリーニングユニットは、先端が感光体ドラムに押し当てられるように配置されているクリーニングブレード（例えばポリウレタンゴム製）、及び感光体ドラムに接触して配置されている導電性のファーブラシを有している。このファーブラシには不図示の金属製の電界ローラからバイアス電圧が印加されており、その電界ローラには不図示のスクレーバの先端が押し当てられている。そして、クリーニングブレードやファーブラシによって感光体ドラムから除去されたトナーは、感光体クリーニングユニットの内部に収容され、不図示の廃トナー回収ユニットにて回収される。

図１に戻り、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）に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した静電潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された静電潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ユニットの方向に移動し、該現像ユニットによって顕像化される。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。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

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、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

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枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のトナ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上に順次積み重ねられる。

反射型光学センサ２２４５は、転写ベルト２０４０の近傍に配置されている。この反射型光学センサ２２４５については後述する。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図４〜図７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）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

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Ｘ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸方向をＺ軸方向として説明する。

また、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とカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに静電潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに静電潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに静電潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに静電潜像を形成するための光学部材である。

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の光路上に配置され、該光を略平行光とする。

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を、光偏向器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。

光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏向反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光がそれぞれ偏向され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略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。

光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａ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、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、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、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、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、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄ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、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。各感光体ドラムにおける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、光偏向器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。また、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる領域は「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、前記反射型光学センサ２２４５について説明する。ここでは、一例として図８に示されるように、ｘｙｚ３次元直交座標系において、転写ベルト２０４０の移動方向、すなわち、副方向をｘ軸方向とし、主方向をｙ軸方向とする。そして、反射型光学センサ２２４５は、転写ベルト２０４０の＋ｚ側に配置されているものとする。また、反射型光学センサ２２４５は、ｙ軸方向に関して、転写ベルト２０４０の中央位置ｙ０に対向する位置に配置されているものとする（図９参照）。

反射型光学センサ２２４５は、一例として図１０〜図１３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（中心間距離）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、発光部Ｅ１と発光部Ｅ１１の中心間距離は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の波長は８５０ｎｍである。なお、以下では、便宜上、点灯される発光部を「点灯発光部」ともいう。

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、対応する発光部の光射出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のみが、検出用光（Ｓ１〜Ｓ１１）として転写ベルト２０４０を照明するものとする（図１４参照）。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」ともいう）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、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。

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、転写ベルト２０４０の表面で正反射された光の光路上に配置されている。そして、隣接する２つの受光部の主方向に関する中心間距離は、上記間隔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。

１１個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ１１）は、それぞれ１１個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１１）に個別に対応し、転写ベルト２０４０あるいは転写ベルト２０４０上の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、各受光部の受光量を増加させることができる。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０．４１５ｍｍ、レンズの曲率半径は０．４３０ｍｍ、レンズ厚は１．２２９ｍｍである。各受光用マイクロレンズでは、レンズ径は０．７１２ｍｍ、レンズの曲率半径は０．３８０ｍｍ、レンズ厚は１．４１９ｍｍである。

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射出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、以下において、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、一例として図１５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の光射出面に直交する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の受光面に直交する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の中心間距離は０．４４５ｍｍ、発光部Ｅｉと受光部Ｄｉの中心間距離は、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側の面から転写ベルト２０４０表面までの距離は、５ｍｍである。

ところで、カラープリンタ２０００の出荷前に行われる各種調整工程では、反射型光学センサ２２４５に対して転写ベルト２０４０と同じ位置関係となるように、平面鏡及び互いに表面状態が異なる５種類の拡散反射板（拡散反射板Ａ〜Ｅ）を対象物として配置し、反射型光学センサ２２４５の各発光部を個別に点灯させたときの、受光系の出力分布を求めている。そして、得られた受光系の出力分布は、それぞれ対象物と関連づけられて「基準出力分布データ」として、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納される。

図１６には、対象物が平面鏡であり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。該平面鏡は、正反射体である。

図１７には、対象物が拡散反射板Ａであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。

図１８には、対象物が拡散反射板Ｂであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。

図１９には、対象物が拡散反射板Ｃであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。

図２０には、対象物が拡散反射板Ｄであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。

図２１には、対象物が拡散反射板Ｅであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布が示されている。

なお、図１６〜図２１における縦軸は、最大値が１となるように規格化されている。

次に、反射型光学センサ２２４５の検出対象物であ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。

トナーパターンは、一例として図２２に示されるように、５種類のパターン（ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３、ＤＰ４、ＰＰ）を有している。ＤＰ１〜ＤＰ４は、いずれも濃度検出用パターンであり、ＰＰは位置ずれ検出用パターンである。

濃度検出用パターンＤＰ１は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、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２３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。５個の矩形パターンは、副方向に沿って一列に並んでおり、それぞれ全体としてみたときにトナー濃度の階調が互いに異なっている。ここでは、トナー濃度の低い矩形パターンから、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５とする。すなわち、矩形パターンｐ１のトナー濃度が最も低く、矩形パターンｐ５のトナー濃度が最も高い。そして、矩形パターンｐ５は、最大のトナー付着量で作成されたいわゆるベタパターンである。

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

トナー濃度の階調をアナログ的に異ならせる方法について以下に簡単に説明する。例えば、静電潜像の形成に用いられる半導体レーザの発光強度と現像バイアスは固定とし、半導体レーザの発光デューティ（Ｄｕｔｙ）を変化させることによって異なる濃度のパターン（以下、「アナログパターン」ともいう）を形成する場合を考える。

図２４には、中間色１のアナログパターン、中間色２のアナログパターン、中間色３のアナログパターン、ベタのアナログパターンについて、感光体ドラム上の静電潜像のうち４ドット×４ドットの領域を切り出したときの、各ドットにおける半導体レーザの発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が示されている。ここでは、中間色１＜中間色２＜中間色３＜ベタ、の順でトナー濃度が高い。また、数値「０」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が０（％）、数値「１」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が２５（％）、数値「２」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が５０（％）、数値「３」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が７５（％）、数値「４」は発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が１００（％）を意味している。そして、現像の際には、半導体レーザの発光強度、現像バイアス、発光デューティ（Ｄｕｔｙ）に応じた量のトナーが付着する。すなわち、トナーの付着量は、中間色１＜中間色２＜中間色３＜ベタ、の関係になる。

このように、アナログパターンでは、いずれの濃度においてもその全領域にトナーが付着している。但し、発光デューティ（Ｄｕｔｙ）が極端に小さい場合や、半導体レーザの発光強度及び現像バイアスの値によっては、１ドットの領域にトナーが付着しない場合もあり得る。

一方、デジタル的に異ならせる方法では、トナーが付着している部分の面積とトナーが付着していない下地（ここでは、転写ベルト２０４０の表面）部分の面積の割合によってトナー濃度の階調を異ならせている。すなわち、いわゆるディザパターンとなる。ディザパターンによる中間色をルーペ等で拡大して観察すると図２５（Ａ）に示されるように、任意の領域において、トナーが存在する領域とトナーが存在しない領域とを明確に区別することができる。なお、この場合のベタパターンが図２５（Ｂ）に示されている。そして、矩形パターンｐ１でのトナーの付着状態が図２６（Ａ）に示され、矩形パターンｐ３でのトナーの付着状態が図２６（Ｂ）に示され、矩形パターンｐ５でのトナーの付着状態が図２６（Ｃ）に示されている。

本実施形態では、一例として、トナー濃度の階調を異ならせる方法として、アナログ的に異ならせる方法を採用している。

ここでは、一例として、各矩形パターンの主方向の長さｗ１を１ｍｍ、副方向の長さｗ２を２ｍｍとしている。すなわち、各矩形パターンの主方向の長さｗ１（＝１ｍｍ）は、主方向に隣接する２つの発光部間の長さＬｅ（＝０．４ｍｍ）と検出用光スポットの大きさ（＝０．４５ｍｍ）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ｗ３は３ｍｍである。そこで、副方向に関する濃度検出用パターンＤＰの大きさ（４・ｗ３＋ｗ２）は１４ｍｍとなる。

なお、従来の濃度検出用のテストパターンは、副方向に沿って１列に並ぶ複数のトナーパッチを含み、各トナーパッチは、主方向に関する長さが１０ｍｍ程度、副方向に関する長さが１５ｍｍ程度であった。

すなわち、本実施形態では、主方向及び副方向のいずれに関しても、濃度検出用パターンの大きさを従来よりも大幅に小さくすることができる。そして、濃度検出用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。そこで、不寄与トナーの量を大幅に減少させることが可能となり、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。

４つの濃度検出用パターンＤＰ１〜ＤＰ４は、一例として図２７に示されるように、転写ベルト２０４０の進行方向に沿って一列に並んでおり、発光部Ｅ６からの検出用光Ｓ６によって照明される位置に形成されるように設定されている。図２８は、図２７の一部を拡大した図である。なお、以下では、便宜上、４つの濃度検出用パターンＤＰ１〜ＤＰ４の列を「ＤＰパターン列」ともいう。

位置ずれ検出用パターンＰＰは、一例として図２９に示されるように、主方向に沿って一列に並ぶ８個のライン状パターン（ＬＰＫ１、ＬＰＫ２、ＬＰＭ１、ＬＰＭ２、ＬＰＣ１、ＬＰＣ２、ＬＰＹ１、ＬＰＹ２）を有している。

ライン状パターンＬＰＫ１及びＬＰＫ２は、ブラックトナーで形成され、ライン状パターンＬＰＭ１及びＬＰＭ２は、マゼンタトナーで形成される。また、ライン状パターンＬＰＣ１及びＬＰＣ２は、シアントナーで形成され、ライン状パターンＬＰＹ１及びＬＰＹ２は、イエロートナーで形成される。ここでは、各ライン状パターンは、トナー濃度としていわゆるベタ濃度で形成される。

ライン状パターンＬＰＫ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１及びＬＰＹ１は、長手方向が主方向に平行であり、ライン状パターンＬＰＫ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２及びＬＰＹ２は、長手方向が主方向に対して傾斜している。ここでは、傾斜角を４５°としている。

なお、以下では、長手方向が主方向に平行なライン状パターンを「平行ライン状パターン」ともいい、長手方向が主方向に対して傾斜しているライン状パターンを「傾斜ライン状パターン」ともいう。

ここでは、各平行ライン状パターンは、長手方向の長さｗ４を１．０ｍｍ、短手方向の長さｗ５を０．５ｍｍとしている。また、副方向に隣接する２つの平行ライン状パターンの中心間距離ｗ６を１．５ｍｍとしている。

また、各傾斜ライン状パターンは、主方向に関して、４つの角部のうち内側に位置する２つの角部間の距離ｗ７を１．０ｍｍ、短手方向の長さを０．５ｍｍとしている。そして、副方向に隣接する２つの傾斜ライン状パターンの中心間距離ｗ８を１．５ｍｍとしている。

なお、従来の位置ずれ検出用のテストパターンは、主方向に対して平行及び傾斜した複数のライン状パターンを含み、各ライン状パターンは、主方向に関する長さが８ｍｍ程度、副方向に関する長さが１ｍｍ程度であった。また、副方向に隣接する２つのライン状パターンの中心間距離は３．５ｍｍ程度であった。

本実施形態では、一例として図３０に示されるように、発光部Ｅ６からの検出用光Ｓ６によって照明される位置に位置ずれ検出用パターンＰＰが形成されるように設定されている。すなわち、ＤＰパターン列と位置ずれ検出用パターンＰＰは、副方向に沿って一列となるように形成される。ここでは、ＤＰパターン列の後方に位置ずれ検出用パターンＰＰが位置するように設定されている。

次に、画像プロセス制御のために、反射型光学センサ２２４５を用いて行われる濃度検出処理及び位置ずれ検出処理について図３１を用いて説明する。本実施形態では、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理は、プリンタ制御装置２０９０によって行われる。図３１のフローチャートは、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理の際に、プリンタ制御装置２０９０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。なお、濃度検出処理と位置ずれ検出処理とを合わせて「検出処理」ともいう。

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

画像プロセス制御フラグは、電源投入直後では、（ａ）感光体ドラムの停止時間が６時間以上のとき、（ｂ）装置内の温度が１０℃以上変化しているとき、（ｃ）装置内の相対湿度が５０％以上変化しているときなどにセットされ、印刷時では、（ｄ）プリント枚数が所定の枚数に達したとき、（ｅ）現像スリーブの回転回数が所定の回数に達したとき、（ｆ）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、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理はいずれも行われない。一方、ステップＳ３０１での判断が肯定されると、画像プロセス制御フラグをリセットし、ステップＳ３０３に移行する。ここでは、ユーザから連続する複数枚の画像の形成が要求され、該複数枚の画像におけるｍ番目の画像が形成された後で、（ｍ＋１）番目の画像が形成される前のタイミングで画像プロセス制御フラグがセットされたものとする。

（２）このステップＳ３０３では、トナーパターンが形成される主方向の位置を知るためのダミーパターンＤＫＤＰの作成を走査制御装置に指示する。

ダミーパターンＤＫＤＰは、ベタ濃度のブラックトナーで形成される長方形状のパターンである。ダミーパターンＤＫＤＰの主方向の長さは１．０ｍｍ、副方向の長さは０．５ｍｍである。なお、ダミーパターンの色、トナー濃度及び形状は、これに限定されるものではない。

ここでは、ダミーパターンＤＫＤＰは、主方向に関して、その中心位置がトナーパターンの中心位置と一致するように形成される。

そこで、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ａにおける有効画像領域の中央にダミーパターンＤＫＤＰの静電潜像が形成されるように光源２２００ａを制御する。

そして、該静電潜像は対応する現像ユニットで顕像化され、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上にダミーパターンＤＫＤＰが形成される（図３２参照）。なお、ダミーパターンＤＫＤＰを形成するために必要な作像条件などはプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに予め格納されている。

（３）次のステップＳ３０５では、主方向に関するダミーパターンの位置を求める。

ところで、反射型光学センサ２２４５に対するトナーパターンの主方向に関する位置は、トナーパターンの形成位置のずれや、転写ベルトの蛇行などによって、予定していた位置に対して異なることがある。そこで、トナーパターンの主方向に関する位置を予め取得しておくことが必要である。

ここでは、ダミーパターンＤＫＤＰは、検出用光Ｓ６によって照明される位置に形成されるように設定されている。図３３には、ダミーパターンＤＫＤＰが設定通りに形成されている場合の検出用光Ｓ６の軌跡が示されている。

図３４〜図３６には、ダミーパターンＤＫＤＰが反射型光学センサ２２４５に対向する位置に移動してきたときの、受光部の出力の一例が示されている。図３４には、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光部Ｄ６の出力（Ｄ６（ｄｐ）とする）が示され、図３５には、発光部Ｅ７のみを点灯させたときの、受光部Ｄ７の出力（Ｄ７（ｄｐ）とする）が示され、図３６には、発光部Ｅ５のみを点灯させたときの、受光部Ｄ５の出力（Ｄ５（ｄｐ）とする）が示されている。

なお、図３４におけるＤ６（ｂｅｌｔ）は、検出用光Ｓ６が転写ベルトを照明したときの受光部Ｄ６の出力であり、図３５におけるＤ７（ｂｅｌｔ）は、検出用光Ｓ７が転写ベルトを照明したときの受光部Ｄ７の出力であり、図３６におけるＤ５（ｂｅｌｔ）は、検出用光Ｓ５が転写ベルトを照明したときの受光部Ｄ５の出力である。

そして、図３４におけるΔＤ６は、Ｄ６（ｂｅｌｔ）とＤ６（ｄｐ）の差分であり、図３５におけるΔＤ７は、Ｄ７（ｂｅｌｔ）とＤ７（ｄｐ）の差分であり、図３６におけるΔＤ５は、Ｄ５（ｂｅｌｔ）とＤ５（ｄｐ）の差分である。

ここでは、ΔＤ６＞ΔＤ７、ΔＤ６＞ΔＤ５の関係がある。

この場合は、検出用光Ｓ６は、その全てがダミーパターンＤＫＤＰに照射され、ダミーパターンＤＫＤＰによって散乱又は吸収されるため、Ｄ６（ｄｐ）は、Ｄ６（ｂｅｌｔ）に比べて非常に小さい値になっていると考えられる。一方、検出用光Ｓ７は、転写ベルトとダミーパターンＤＫＤＰの両方に照射されたため、ダミーパターンＤＫＤＰによって散乱又は吸収される光が少なく、ΔＤ６＞ΔＤ７となったと考えられる。同様に、検出用光Ｓ５は、転写ベルトとダミーパターンＤＫＤＰの両方に照射されたため、ダミーパターンＤＫＤＰによって散乱又は吸収される光が少なく、ΔＤ６＞ΔＤ５となったと考えられる。

そこで、この場合は、一例として図３７に示されるように、主方向に関して、ダミーパターンＤＫＤＰの中心は、発光部Ｅ６とほぼ同じ位置にあることが推定できる。なお、ここでは、Ｄ５（ｂｅｌｔ）≒Ｄ６（ｂｅｌｔ）≒Ｄ７（ｂｅｌｔ）であるため、Ｄ５（ｄｐ）とＤ６（ｄｐ）とＤ７（ｄｐ）の中でＤ６（ｄｐ）が最も小さいことから、上記推定をしても良い。ここでは、主方向に関して、ダミーパターンＤＫＤＰの中心とトナーパターンの中心とが一致するように設定されているため、主方向に関して、トナーパターンの中心は、発光部Ｅ６とほぼ同じ位置にあることが推定できる。

図３８〜図４１には、ダミーパターンＤＫＤＰが反射型光学センサ２２４５に対向する位置に移動してきたときの、受光部の出力の別の例が示されている。図３８には、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、Ｄ６（ｄｐ）が示され、図３９には、発光部Ｅ７のみを点灯させたときの、Ｄ７（ｄｐ）が示され、図４０には、発光部Ｅ５のみを点灯させたときの、Ｄ５（ｄｐ）が示され、図４１には、発光部Ｅ８のみを点灯させたときの、受光部Ｄ８の出力（Ｄ８（ｄｐ）とする）が示されている。

なお、図４１におけるＤ８（ｂｅｌｔ）は、検出用光Ｓ８が転写ベルトを照明したときの受光部Ｄ８の出力であり、ΔＤ８は、Ｄ８（ｂｅｌｔ）とＤ８（ｄｐ）の差分である。

ここでは、ΔＤ６≒ΔＤ７＞ΔＤ５≒ΔＤ８の関係がある。この場合は、一例として図４２に示されるように、主方向に関して、ダミーパターンＤＫＤＰの中心は、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７との中間位置にあることが推定できる。そこで、主方向に関して、トナーパターンの中心は、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７との中間位置にあることが推定できる。

また、発光部Ｅ６を点灯させても、受光系の出力分布が転写ベルト２０４０を照明したときの受光系の出力分布と同じ場合には、なんらかの突発的な事象により、ダミーパターンＤＫＤＰは許容できる範囲内に存在していないと判断する。

（４）次のステップＳ３０７では、ダミーパターンＤＫＤＰの主方向に関する位置が正しいか否かを判断する。

ここでは、ダミーパターンＤＫＤＰが許容できる範囲内に存在していないと判断されると、ここでの判断は否定され、ステップＳ３０９に移行する。

（５）このステップＳ３０９では、許容できる範囲内に存在していないと判断されたダミーパターンＤＫＤＰの形成位置を修正し、上記ステップＳ３０３に戻る。

一方、上記ステップＳ３０７において、ダミーパターンＤＫＤＰが許容できる範囲内に存在していれば、ステップＳ３０７での判断は肯定され、ステップＳ３１１に移行する。

（６）このステップＳ３１１では、トナーパターンを照明する際の点灯発光部を決定する。ここでは、一部の発光部を点灯させる場合と全ての発光部を点灯させる場合とが考えられる。

一部の発光部を点灯させる場合は、上記ステップＳ３０５で推定されたトナーパターンの主方向に関する位置に基づいて、点灯発光部を決定することができる。

例えば、主方向に関して、トナーパターンの中心が、発光部Ｅ６とほぼ同じ位置にあると推定された場合には、点灯発光部として、発光部Ｅ６のみと決定することができる。なぜなら、発光部Ｅ５及びＥ７を点灯させても検出用光Ｓ５及びＳ７の一部はトナーパターンを照明しないため、光の利用効率が小さく、検出精度にほとんど影響しないからである。

なお、トナーパターンが副方向に移動しているときに、検出用光Ｓ６がトナーパターンから外れてしまうおそれがある場合は、余裕を見て発光部Ｅ６の両側の発光部Ｅ５及びＥ７も加えて、点灯発光部を発光部Ｅ５〜Ｅ７の３つと決定しても良い。カラープリンタ２０００の特性（トナーパターンの形成位置ずれ状態、感光体ドラム及び転写ベルトの蛇行状態など）に応じて、余裕分を決定することができる。

また、例えば、主方向に関して、トナーパターンの中心が、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７との中間位置にあると推定された場合、点灯発光部として、発光部Ｅ６と発光部Ｅ７の２つと決定することができる。なぜなら、発光部Ｅ５及びＥ８を点灯させても検出用光Ｓ５及びＳ８の一部はトナーパターンを照明しないため、光の利用効率が小さく、検出精度にほとんど影響しないからである。この場合、発光部毎に演算結果が得られるので、発光部Ｅ６及び発光部Ｅ７に対して得られた演算結果を平均化することにより、検出精度を高めることができる。

なお、トナーパターンが副方向に移動している際に、検出用光Ｓ６及びＳ７がトナーパターンから外れてしまうおそれがあるときは、余裕を見て発光部Ｅ６及びＥ７の両側の発光部Ｅ５と発光部Ｅ８も加えて、点灯発光部をＥ５〜Ｅ８の４つとしても良い。

また、発光部Ｅ６及び発光部Ｅ７のどちらか一方を選択し、該選択された発光部のみを点灯させても良い。

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

（７）次のステップＳ３１３では、トナーパターンを照明する際の点灯パターンを決定する。

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

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

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

ここでは、点灯対象の発光部の全てを１回点灯・消灯させるのに要する時間を「ライン周期」という。複数の発光部を同時に点灯・消灯させる場合は、複数の発光部を順次、点灯・消灯させる場合に比べて、ライン周期を短くできるという利点がある。

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

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

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

（８）次のステップＳ３１５では、トナーパターンを照明する際の点灯モードを決定する。点灯モードとして、発光部を常時点灯させる場合と、パルス点灯させる場合とある。

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

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

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

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

なお、上記点灯発光部、上記点灯パターン、及び上記点灯モードの全てが選択可能であっても良いし、それらの少なくとも１つが、予め決定されていても良い。前者の場合は、駆動回路が複雑になってしまうが、様々な画像形成装置に対して種々の動作が可能となる。後者の場合、例えば、点灯パターンと点灯モードが予め決定されていれば、駆動回路を簡素化でき、低コスト化を図ることができる。この場合、点灯発光部に関しては、対象となるパターンの主方向の長さや、上記画像形成装置の性能に応じて適切に選択できるので、実用的である。

（９）次のステップＳ３１７では、出力を取得する受光部を決定する。出力を取得する受光部として、一部の受光部の出力を取得する場合と、全ての受光部の出力を取得する場合とがある。

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

ＤＰパターン列について説明する。例えば、点灯発光部として発光部Ｅ６の１つのみが決定された場合について説明する。

図４３（Ａ）には、検出用光Ｓ６が転写ベルトを照明したときの、各受光部の出力が示され、図４３（Ｂ）には、検出用光Ｓ６がダミーパターンＤＫＤＰを照明したときの、各受光部の出力が示されている。この場合は、受光部Ｄ１〜Ｄ３及びＤ９〜Ｄ１１は受光部の出力が０であるため、必要な受光部はＤ４〜Ｄ８の５つである。

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

ところで、不要な受光部の出力を取得しない場合は、データ量の削減、及び演算量の削減を図ることができる。

もちろん、点灯発光部として全ての発光部が決定された場合には、全ての受光部の出力が取得される。また、点灯発光部に関係なく、全ての受光部の出力を取得しても良い。

（１０）次のステップＳ３１９では、受光部の出力を取得するタイミングを決定する。

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

図４４には、発光部Ｅ６の点灯・消灯タイミング、及び受光部Ｄ４〜Ｄ８の出力のサンプリングタイミングが示されている。

なお、一例として図４５に示されるように、１つの矩形パターンにつき複数回のサンプリングを行っても良い。この場合には、矩形パターン毎に複数の演算結果が得られるので、それらを平均化することにより、検出精度を高めることができる。

また、一例として図４６に示されるように、各矩形パターンが、検出用光Ｓ６の照明領域を通過するタイミングに合わせて、発光部Ｅ６がパルス点灯されても良い。そして、この場合に、一例として図４７に示されるように、点灯時間を、矩形パターンが検出用光Ｓ６の照明領域を通過する時間よりも短くしても良い。これにより、発光部の温度上昇を更に抑制することができる。また、この場合に、一例として図４８に示されるように、１つの矩形パターンにつき複数回のサンプリングを行っても良い。

また、一例として図４９及び図５０に示されるように、１つの矩形パターンにつき、発光部の点灯・消灯を複数回行っても良い。そして、発光部の点灯・消灯毎にサンプリングを行っても良い。

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

図５１には、発光部Ｅ６の点灯・消灯タイミング、発光部Ｅ７の点灯・消灯タイミング、及び受光部Ｄ４〜Ｄ９の出力のサンプリングタイミングが示されている。この場合には、矩形パターン毎に４個の演算結果が得られるので、それらを平均化することにより、検出精度を高めることができる。

なお、一例として図５２に示されるように、ライン周期を短くしても良い。この場合は、サンプリング回数を増やすことができ、検知精度を更に高めることができる。

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

位置ずれ検出用パターンＰＰについて説明する。例えば、点灯させる発光部として発光部Ｅ６の１つのみが決定された場合について説明する。

図５３には、発光部Ｅ６が常時点灯されているときに、受光部Ｄ６の出力のサンプリングが発光部Ｅ６の点灯に連動している場合が示されている。なお、受光部Ｄ６の出力の単位時間当たりのデータ点数は、受光部Ｄ６におけるサンプリングレートに依存する。

図５４には、発光部Ｅ６がパルス点灯されているときの、受光部Ｄ６の出力をサンプリングするタイミングが示されている。発光部Ｅ６が点灯されるタイミングに合わせて常にサンプリングされている。

ところで、受光部の出力を取得するタイミングは、良好な位置ずれ検出を行うために画像形成装置が必要とする各ライン状パターンに対するサンプリング回数が設定されれば、発光部に関する決定内容に合わせて、様々なタイミングの設定が可能である。

（１１）次のステップＳ３２３では、トナーパターンの作成を走査制御装置に指示する。

走査制御装置は、推定されたトナーパターンの位置に基づいて、感光体ドラム２０３０ａに濃度検出用パターンＤＰ１の静電潜像、感光体ドラム２０３０ｂに濃度検出用パターンＤＰ２の静電潜像、感光体ドラム２０３０ｃに濃度検出用パターンＤＰ３の静電潜像、感光体ドラム２０３０ｄに濃度検出用パターンＤＰ４の静電潜像を形成する。

続いて、走査制御装置は、推定されたトナーパターンの位置に基づいて、感光体ドラム２０３０ａにライン状パターンＬＰＫ１、ＬＰＫ２の各静電潜像、感光体ドラム２０３０ｂにライン状パターンＬＰＭ１、ＬＰＭ２の各静電潜像、感光体ドラム２０３０ｃにライン状パターンＬＰＣ１、ＬＰＣ２の各静電潜像、感光体ドラム２０３０ｄにライン状パターンＬＰＹ１、ＬＰＹ２の各静電潜像を形成する。

そして、各静電潜像は対応する現像ユニットで顕像化され、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上におけるｍ番目の画像に続いて、トナーパターンが形成される（図５５参照）。

なお、トナーパターンを形成するために必要な作像条件などはプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに予め格納されている。また、該ＲＯＭには、反射型光学センサの出力をトナー濃度に変換するための濃度変換ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）も予め格納されている。

（１２）次のステップＳ３２５では、トナーパターンを検出用光で照明し、各受光部の出力を取得する。なお、各受光部の出力は、各受光部での受光量にそれぞれ対応しているため、以下では、便宜上、受光部の出力を「受光量」ともいう。

（１３）次のステップＳ３２７では、ＤＰパターン列における各矩形パターンのトナー濃度を算出する。

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

ところで、発光部から射出された検出用光を幾何光学的に見て多数の光線の集合であるとし、図５６（Ａ）に示されるように、トナーの形状が真球であると仮定すると、トナーによる正反射光とは、図５６（Ｂ）に示されるように、真球の表面（発光部側）の任意の１点で正反射した光線と考えることができる。

また、トナーによる拡散反射光とは、図５６（Ｃ）に示されるように、トナー表面とトナー裏面とで屈折し、転写ベルトで反射され、トナー裏面とトナー表面で再度屈折して受光部に到達した光線である。また、図５６（Ｄ）に示されるように、トナー表面で正反射した後に転写ベルトで反射されて受光部に到達した光線もトナーによる拡散反射光である。トナーによる正反射光は、トナーによる拡散反射光に比べて著しく少ない。

そこで、各受光部の受光量のうち、図５６（Ｂ）に示される条件を満たす光線の受光量が、矩形パターンからの正反射光の受光量である。また、各受光部の受光量のうち、トナー表面で屈折し、１度でもトナー内部に侵入した光線、及びトナー表面で正反射した後に転写ベルトで反射された光線の受光量は、矩形パターンからの拡散反射光の受光量となる。なお、トナー表面で屈折した光線の中には、トナー内部で多重反射を起こすものも存在する。このような光線の反射光も、各受光部で受光されれば、矩形パターンからの拡散反射光の受光量となる。

このトナー濃度の算出処理を図５７のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、点灯発光部が発光部Ｅ６のみとされたものとする。

（１３−１）最初のステップＳ４０１では、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている前記「基準出力分布データ」から、対象物が平面鏡であり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布を取り出す（図５８参照）。

（１３−２）次のステップＳ４０３では、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている前記「基準出力分布データ」から、対象物が拡散反射板Ａ〜Ｅであり、発光部Ｅ６のみを点灯させたときの、受光系の出力分布を取り出す（図５９〜図６３参照）。

（１３−３）次のステップＳ４０５では、対象物が平面鏡のときの、各受光部の受光量（第１の基準受光量Ｄｓ１）、対象物が拡散反射板Ａのときの、各受光部の受光量（第２の基準受光量Ｄｓ２）、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、矩形パターン毎に、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該矩形パターンで反射された光を受光した受光部の受光量の実測値と、前記第１の基準受光量Ｄｓ１と、前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから、前記係数αと係数βを算出する。

上記ステップＳ３２５で取得された受光系の受光量分布が図６４〜図６８に示されている。なお、各受光量分布は、対象物が平面鏡のときの受光部Ｄ６の受光量を「１」として規格化されている。また、Ｄ＿ＡＬＬは、５個の受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量の和である。

図６４には、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量分布が示されている。

図６５には、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ２を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量分布が示されている。

図６６には、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ３を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量分布が示されている。

図６７には、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ４を照明したときの、受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量が示されている。

図６８には、検出用光Ｓ６が濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ５を照明したときの受光部Ｄ４〜Ｄ８の受光量分布が示されている。

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

ここで、照射対象物が平面鏡のときの、受光部Ｄ１の受光量をＤ１_Ｂ、受光部Ｄ２の受光量をＤ２_Ｂ、受光部Ｄ３の受光量をＤ３_Ｂ、受光部Ｄ４の受光量をＤ４_Ｂ、受光部Ｄ５の受光量をＤ５_Ｂとする。

また、照射対象物が拡散反射板のときの、受光部Ｄ１の受光量をＤ１_ｐ、受光部Ｄ２の受光量をＤ２_ｐ、受光部Ｄ３の受光量をＤ３_ｐ、受光部Ｄ４の受光量をＤ４_ｐ、受光部Ｄ５の受光量をＤ５_ｐとする。

また、照射対象物が矩形パターンｐ４のときの、受光部Ｄ１の受光量をＤ１_ｐ４、受光部Ｄ２の受光量をＤ２_ｐ４、受光部Ｄ３の受光量をＤ３_ｐ４、受光部Ｄ４の受光量をＤ４_ｐ４、受光部Ｄ５の受光量をＤ５_ｐ４とする。

そして、Ｄ１_ｐ４’〜Ｄ５_ｐ４’を次の（１）〜（５）式で定義する。ここで、０≦ｋ１≦１、０≦ｋ２≦１である。

Ｄ１_ｐ４’＝ｋ１・Ｄ１_Ｂ＋ｋ２・Ｄ１_ｐ ……（１）
Ｄ２_ｐ４’＝ｋ１・Ｄ２_Ｂ＋ｋ２・Ｄ２_ｐ ……（２）
Ｄ３_ｐ４’＝ｋ１・Ｄ３_Ｂ＋ｋ２・Ｄ３_ｐ ……（３）
Ｄ４_ｐ４’＝ｋ１・Ｄ４_Ｂ＋ｋ２・Ｄ４_ｐ ……（４）
Ｄ５_ｐ４’＝ｋ１・Ｄ５_Ｂ＋ｋ２・Ｄ５_ｐ ……（５）

次に、δＤ１〜δＤ５を次の（６）〜（１０）式で定義する。

δＤ１＝（Ｄ１_ｐ４−Ｄ１_ｐ４’）^２÷Ｄ１_ｐ４ ^２ ……（６）
δＤ２＝（Ｄ２_ｐ４−Ｄ２_ｐ４’）^２÷Ｄ２_ｐ４ ^２ ……（７）
δＤ３＝（Ｄ３_ｐ４−Ｄ３_ｐ４’）^２÷Ｄ３_ｐ４ ^２ ……（８）
δＤ４＝（Ｄ４_ｐ４−Ｄ４_ｐ４’）^２÷Ｄ４_ｐ４ ^２ ……（９）
δＤ５＝（Ｄ５_ｐ４−Ｄ５_ｐ４’）^２÷Ｄ５_ｐ４ ^２ ……（１０）

そして、次の（１１）式で示されるδＤの値が最小となるときのｋ１の値を係数α、ｋ２の値を係数βとする。すなわち、重み付け最小二乗法を用いて係数α及び係数βを求める。

δＤ＝δＤ１＋δＤ２＋δＤ３＋δＤ４＋δＤ５ ……（１１）

ところで、一般的に平面鏡の反射率はトナーの反射率に比べて大きいため、仮に、上記（６）〜（１０）式において、重みを付けないで、δＤｉ＝（Ｄｉ_ｐ４−Ｄｉ_ｐ４’）として最小二乗法を用いると、係数βが小さく抑えられてしまうという不都合がある。

なお、上記（６）〜（１０）式における右辺の分母として、Ｄｉ_ｐ４ ^２に代えて、Ｄｉ_ｐ４ ^１／２あるいはＤｉ_ｐ４ ^３を用いても良い。

また、各照射対象物に、それぞれ複数の実測値がある場合は、平均値を用いて同様に係数α及び係数βを求めることができる。この場合について説明する。

ここで、照射対象物が平面鏡のときの、受光部Ｄ１の平均受光量をａｖＤ１_Ｂ、受光部Ｄ２の平均受光量をａｖＤ２_Ｂ、受光部Ｄ３の平均受光量をａｖＤ３_Ｂ、受光部Ｄ４の平均受光量をａｖＤ４_Ｂ、受光部Ｄ５の平均受光量をａｖＤ５_Ｂとする。

また、照射対象物が拡散反射鏡のときの、受光部Ｄ１の平均受光量をａｖＤ１_ｐ、受光部Ｄ２の平均受光量をａｖＤ２_ｐ、受光部Ｄ３の平均受光量をａｖＤ３_ｐ、受光部Ｄ４の平均受光量をａｖＤ４_ｐ、受光部Ｄ５の平均受光量をａｖＤ５_ｐとする。

また、照射対象物が矩形パターンｐ４のときの、受光部Ｄ１の平均受光量をａｖＤ１_ｐ４、受光部Ｄ２の平均受光量をａｖＤ２_ｐ４、受光部Ｄ３の平均受光量をａｖＤ３_ｐ４、受光部Ｄ４の平均受光量をａｖＤ４_ｐ４、受光部Ｄ５の平均受光量をａｖＤ５_ｐ４とする。そして、このときの各受光部の受光量の標準偏差の値をσＤｉ_ｐ４とする。

そして、ａｖＤ１_ｐ４’〜ａｖＤ５_ｐ４’を次の（１２）〜（１６）式で定義する。

ａｖＤ１_ｐ４’＝ｋ１・ａｖＤ１_Ｂ＋ｋ２・ａｖＤ１_ｐ ……（１２）
ａｖＤ２_ｐ４’＝ｋ１・ａｖＤ２_Ｂ＋ｋ２・ａｖＤ２_ｐ ……（１３）
ａｖＤ３_ｐ４’＝ｋ１・ａｖＤ３_Ｂ＋ｋ２・ａｖＤ３_ｐ ……（１４）
ａｖＤ４_ｐ４’＝ｋ１・ａｖＤ４_Ｂ＋ｋ２・ａｖＤ４_ｐ ……（１５）
ａｖＤ５_ｐ４’＝ｋ１・ａｖＤ５_Ｂ＋ｋ２・ａｖＤ５_ｐ ……（１６）

次に、δａｖＤ１〜δａｖＤ５を次の（１７）〜（２１）式で定義する。

δａｖＤ１＝（ａｖＤ１_ｐ４−ａｖＤ１_ｐ４’）^２÷σＤｉ_ｐ４ ^２ ……（１７）
δａｖＤ２＝（ａｖＤ２_ｐ４−ａｖＤ２_ｐ４’）^２÷σＤｉ_ｐ４ ^２ ……（１８）
δａｖＤ３＝（ａｖＤ３_ｐ４−ａｖＤ３_ｐ４’）^２÷σＤｉ_ｐ４ ^２ ……（１９）
δａｖＤ４＝（ａｖＤ４_ｐ４−ａｖＤ４_ｐ４’）^２÷σＤｉ_ｐ４ ^２ ……（２０）
δａｖＤ５＝（ａｖＤ５_ｐ４−ａｖＤ５_ｐ４’）^２÷σＤｉ_ｐ４ ^２ ……（２１）

そして、次の（２２）式で示されるδａｖＤの値が最小となるときのｋ１の値を係数α、ｋ２の値を係数βとする。

δａｖＤ＝δａｖＤ１＋δａｖＤ２＋δａｖＤ３＋δａｖＤ４＋δａｖＤ５ ……（２２）

なお、上記（１７）〜（２１）式における右辺の分母として、上記σＤｉ_ｐ４ ^２に代えて、ａｖＤｉ_ｐ４ ^２、ａｖＤｉ_ｐ４ ^１／２あるいはａｖＤｉ_ｐ４ ^３を用いても良い。

このようにして得られた、矩形パターンｐ１〜ｐ５における係数α及び係数βが図６９に示されている。ここで、ＤＰ１＿ｐ１〜ＤＰ１＿ｐ５は、濃度検出用パターンＤＰ１の矩形パターンｐ１〜ｐ５を意味している。

（１３−４）次のステップＳ４０７では、対象物が平面鏡のときの各受光部の受光量と、対象物が拡散反射板Ｂのときの各受光部の受光量を用いて、上記ステップＳ４０５と同様にして前記係数αと係数βを算出する。

（１３−５）次のステップＳ４０９では、対象物が平面鏡のときの各受光部の受光量と、対象物が拡散反射板Ｃのときの各受光部の受光量を用いて、上記ステップＳ４０５と同様にして前記係数αと係数βを算出する。

（１３−６）次のステップＳ４１１では、対象物が平面鏡のときの各受光部の受光量と、対象物が拡散反射板Ｄのときの各受光部の受光量を用いて、上記ステップＳ４０５と同様にして前記係数αと係数βを算出する。

（１３−７）次のステップＳ４１３では、対象物が平面鏡のときの各受光部の受光量と、対象物が拡散反射板Ｅのときの各受光部の受光量を用いて、上記ステップＳ４０５と同様にして前記係数αと係数βを算出する。

（１３−８）次のステップＳ４１５では、各拡散反射板について、算出された係数αと係数βを用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量の計算値を求める（図７０〜図７３参照）。

（１３−９）次のステップＳ４１７では、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量の計算値と実測値との差が最も小さい拡散反射板を特定する。具体的には、受光部毎に受光量の計算値と実測値との差を算出し、それらを２乗した値の加算値（２乗和）を複数の拡散反射板でそれぞれ求め、該２乗和が最も小さい拡散反射板を特定する。

（１３−１０）次のステップＳ４１９では、上記特定された拡散反射板での係数αと係数βを用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに分離する。ここでは、α×Ｄｓ１が正反射光の受光量であり、β×Ｄｓ２が拡散反射光の受光量である。

濃度検出用パターン毎に、照射対象物が転写ベルトのときのＤ＿ＡＬＬ、及び照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときのＤ＿ＡＬＬに、それぞれ係数αを掛けた値（「Ｄα」と表記する）と係数βを掛けた値（「Ｄβ」と表記する）を求める。

図７４には、濃度検出用パターンＤＰ１でのＤα、すなわち、正反射光の受光量が示されている。これによると、Ｄαは、トナー濃度が高くなるにつれて減少しており、しかも、Ｄαとトナー濃度とは１対１で対応している。なお、図７４では、最大値を１としている。

また、図７５には、濃度検出用パターンＤＰ１でのＤβ、すなわち、拡散反射光の受光量が示されている。これによると、Ｄβは、トナー濃度が高くなるにつれて増加しており、しかも、Ｄβとトナー濃度とは１対１で対応している。なお、図７５では、最大値を１としている。

（１３−１１）次のステップＳ４２１では、トナー濃度を求める。ここでは、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている前記濃度変換ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）を参照し、各矩形パターンのＤαあるいはＤβの計算値から各矩形パターンのトナー濃度を求める。これによって、濃度検出処理を終了し、ステップＳ３２９に移行する。

（１４）このステップＳ３２９では、位置ずれ検出用パターンＰＰを検出用光が照明したときの、反射型光学センサ２２４５の出力信号に基づいて、各ライン状パターンの位置ずれを求める。

一例として図７６には、発光部Ｅ６が常時点灯されたときの、受光部Ｄ６の出力変化が示されている。また、一例として図７７には、発光部Ｅ６がパルス点灯されたときの、受光部Ｄ６の出力変化が示されている。なお、図７６及び図７７における「転写ベルト」は、照明対象物が転写ベルトであることを意味し、「ＬＰＫ１」〜「ＬＰＹ２」は、照明対象物が「ＬＰＫ１」〜「ＬＰＹ２」であることを意味している。また、以下では、受光部の出力変化を「出力波形」ともいう。

図７８を用いて、出力波形から各ライン状パターンの計算上の検出時間を求める方法について説明する。なお、ここでは、発光部の点灯が開始された時を基点としている。

先ず、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間を求める。

ライン状パターンＬＰＫ１における出力波形の立ち下がり直前（ｔ１）での受光部Ｄ６の出力の任意の時間内における平均値と、出力波形の立ち上がり直後（ｔ３）での受光部Ｄ６の出力の任意の時間内における平均値を求める。分かりやすいように、これらの平均値が共に等しい値を取ることとし、この値をＤ＿Ｂｅｌｔとする。

検出用光Ｓ６の全てがライン状パターンＬＰＫ１を照明したとき（ｔ２）に、受光部Ｄ６の出力の任意の時間内における平均値を求め、この値をＤ＿Ｂｋとする。Ｄ＿ＢｅｌｔとＤ＿Ｂｋの差分値を求める。この差分値をＤ＿ＢＢとする。

Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの５０％を加えた値となる時間を、出力波形の立ち下がり領域及び出力波形の立ち上がり領域で１つずつ（ｔａ、ｔｂ）求める。２つの時間（ｔａ、ｔｂ）の平均値を求める。この平均値に対応する時間が、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間となる。なお、このようにして、ライン状パターンの検出時間を求めることを、以下では、「５０％のスレッシュレベルでパターンを検出する」ともいう。

ところで、受光部のサンプリング周波数によっては、受光部Ｄ６の単位時間あたりの出力のデータ点数が少なくなり、Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの５０％を加えた値となる時間が取得データの中に存在しない場合がある。この場合、所望のデータ点に最も近い２点のデータ点を線形補完することで仮想的に所望のデータ点（ここでは、Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの５０％を加えた値となる時間）を求める。

なお、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間を求める際に、受光部Ｄ６の出力が、Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの５０％を加えた値となる時間を求めたが、Ｄ＿ＢＢの５０％に限定する必要はなく、例えば、Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの４０又は６０％を加えた値となる時間を求めて、ライン状パターンＬＰＫ１の検出位置を求めてもよい。すなわち、上記スレッシュレベルを４０又は６０％としても良い。理想的な場合では、Ｄ＿ＢｋにＤ＿ＢＢの４０％、５０％、及び６０％のいずれを加えて検出時間を求めても、結果はほとんどかわらない。

続いて、同様にして、他のライン状パターンの検出時間を求める。

上記説明では、発光部Ｅ６を常時点灯させた場合について説明したが、発光部Ｅ６をパルス発光させた際の受光部Ｄ６の出力波形を用いても、上記方法と同様な方法で検出時間を求めることができる（図７９参照）。この場合、発光部のパルス周波数に同期して受光部の出力を取得しているため、パルス周波数によっては、受光部Ｄ６の単位時間あたりの出力のデータ点数が少なくなり、各スレッシュレベルに対応するデータ点が存在しない場合も考えられる。この場合も、所望のデータ点に最も近い２点のデータ点を線形補完することで仮想的に所望のデータ点を求めた後に、上記方法を適用すれば良い。

また、一般的には発光部のパルス周波数よりも、受光部のサンプリング周波数の方が高く設定できる。そこで、単位時間あたりの受光部Ｄ６の出力のデータ点数は、発光部Ｅ６を常時点灯させた場合の方が、発光部Ｅ６をパルス点灯させた場合に比べて多くなり、上記線形補完の精度も高くなる。その結果、位置ずれ検出精度も高くなる。なお、ライン状パターンの検出時間の算出方法は上記方法に限定されるものではない。

そして、一例として図８０に模式図的に示されるように、受光部Ｄ６の出力波形における、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間からライン状パターンＬＰＭ１の検出時間までの時間Ｔｋｍ１、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間からライン状パターンＬＰＣ１の検出時間までの時間Ｔｋｃ１、ライン状パターンＬＰＫ１の検出時間からライン状パターンＬＰＹ１の検出時間までの時間Ｔｋｙ１を求める。

また、受光部Ｄ６の出力波形における、ライン状パターンＬＰＫ２の検出時間からライン状パターンＬＰＭ２の検出時間までの時間Ｔｋｍ２、ライン状パターンＬＰＫ２の検出時間からライン状パターンＬＰＣ２の検出時間までの時間Ｔｋｃ２、ライン状パターンＬＰＫ２の検出時間からライン状パターンＬＰＹ２の検出時間までの時間Ｔｋｙ２を求める。

そして、時間Ｔｋｍ１、時間Ｔｋｃ１、及び時間Ｔｋｙ１と、あらかじめ得られているそれらの基準時間との差（時間差ΔＴｍ１、ΔＴｃ１、ΔＴｙ１とする）をそれぞれ求める。時間差が許容範囲内であれば、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対する副方向の位置関係は適正であると判断する。一方、時間差が許容範囲内でなければ、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対する副方向の位置関係にずれがあると判断する。この場合には、プリンタ制御装置２０９０は、該時間差から上記位置関係のずれ量（ずれ量ΔＳ１とする）を求め、該ずれ量ΔＳ１を走査制御装置に通知する。

また、時間Ｔｋｍ２、時間Ｔｋｃ２、及び時間Ｔｋｙ２と、あらかじめ得られているそれらの基準時間との差（時間差ΔＴｍ２、ΔＴｃ２、ΔＴｙ２とする）をそれぞれ求める。時間差が許容範囲内であれば、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対する主方向の位置関係は適正であると判断する。一方、時間差が許容範囲内でなければ、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対する主方向の位置関係にずれがあると判断する。この場合には、プリンタ制御装置２０９０は、該時間差から上記位置関係のずれ量（ずれ量ΔＳ２とする）を求め、該ずれ量ΔＳ２を走査制御装置に通知する。

一例として、時間差ΔＴｍ１が許容範囲内でない場合が図８１（Ａ）に示されている。また、時間差ΔＴｍ２が許容範囲内でない場合が図８１（Ｂ）に示されている。この場合には、プリンタ制御装置２０９０は、次の（２３）式を用いて、ブラックのトナー画像に対するマゼンタのトナー画像の主方向の位置ずれ量ΔＳ２を求める。ここで、Ｖは転写ベルト２０４０の副方向への移動速度である。

ΔＳ２＝Ｖ・ΔＴｍ２・ｃｏｔ４５° ……（２３）

これによって、位置ずれ検出処理を終了し、ステップＳ３０９に移行する。

（１５）次のステップＳ３３１では、画像プロセス制御を実施する。

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

例えば、トナー濃度のずれ量に応じて、対応する画像形成ステーションにおいて、現像ポテンシャル制御、及び階調制御などを行う。

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）、トナー濃度を縦軸としたときのｘ切片）を求める。そして、次の（２４）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］ ……（２４）

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。

光走査装置の光源が半導体レーザ（ＬＤ）の場合には、発光パワーを固定しておき、発光デューティを変化させることで、濃度検出用パターンの矩形パターン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。

また、上記位置ずれ検出処理において、ブラックのトナー画像に対する副方向の位置関係にずれがあると、該ずれ量が０となるように、例えば、対応する感光体ドラムに対する画像の書き出しタイミングを変更する。

また、上記位置ずれ検出処理において、ブラックのトナー画像に対する主方向の位置関係にずれがあると、該ずれ量が０となるように、例えば、対応する感光体ドラムに画像を書き込む際の画素クロックの位相を調整する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００では、反射型光学センサ２２４５によって、本発明の画像形成装置における反射型光学センサが構成されている。また、プリンタ制御装置２０９０によって、本発明の画像形成装置における処理装置が構成されている。

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は、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つの画像形成ユニット（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、光走査装置２０１０、転写ベルト２０４０、反射型光学センサ２２４５、及びプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

反射型光学センサ２２４５は、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。そして、検出用光スポットの大きさ（直径）は、０．４０ｍｍであり、発光部の間隔Ｌｅと等しい。

プリンタ制御装置２０９０は、光走査装置２０１０及び４つの画像形成ステーションを介して、転写ベルト２０４０上にＤＰパターン列と位置ずれ検出用パターンＰＰとからなるトナーパターンを形成する。そして、各パターンの主方向に関する寸法は１ｍｍである。

また、反射型光学センサ２２４５では、発光部Ｅｉと受光部Ｄｉとの距離は０．５ｍｍ、主方向に関する発光部間の距離及び受光部間の距離は共に０．４ｍｍである。従って、反射型光学センサ２２４５の主方向に関する大きさは５ｍｍ程度となる。そこで、従来の反射型光学センサを用いる場合に比べて、画像形成装置の大型化を抑制することができる。

また、トナーパターンの大きさを、従来よりも小さくすることができるため、従来よりも濃度検出及び位置ずれ検出に要する時間が短縮できる。また、不寄与トナーの消費量を従来よりも大幅に少なくすることができる。

さらに、本実施形態に係る反射型光学センサでは、発光部と受光部とが近接しているため、照明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、トナーパターンには、それよりも先に照射系から射出された光によって照明されるダミーパターンＤＫＤＰが付加されているため、トナーパターンの主方向に関する位置を予め把握しておくことができる。この場合は、検出精度の低下や、検出処理に要する時間の増大を抑制することができる。

プリンタ制御装置２０９０は、トナー濃度検出処理において、受光部毎に、正反射体である平面鏡で反射された光を受光したときの受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、拡散反射体で反射された光を受光したときの受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、矩形パターンで反射された光を受光したときの受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該矩形パターンで反射された光を受光したときの受光量の実測値と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数βを算出し、該算出された係数βと該矩形パターンで反射された光を受光したときの受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１とから前記係数αを算出する。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、各拡散反射板について、算出された係数αと係数βを用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量の計算値を求め、実測値との差が最も小さい拡散反射板を特定する。

さらに、プリンタ制御装置２０９０は、特定された拡散反射板での係数αと係数βを用いて、照射対象物が矩形パターンｐ１〜ｐ５のときの各受光部の受光量を、正反射光の受光量（α×Ｄｓ１）と拡散反射光の受光量（β×Ｄｓ２）とに分離し、各矩形パターンのＤαあるいはＤβの計算値から各矩形パターンのトナー濃度を求める。

この場合は、従来よりも精度良くトナー濃度を求めることができる。

ところで、検出用光スポットの大きさ（スポット径）は、どれだけ小さいトナーパターンを読めるのかに関わってくる。仮に、スポット径が前記間隔Ｌｅ（ここでは、０．４０ｍｍ）よりも大きいと、副方向に関して間隔Ｌｅよりも大きなトナーパターンしか正確に検出できない。また、この場合、隣り合う２つの発光部から射出された光による光スポットは、中心間隔が間隔Ｌｅと等しいため、互いに一部が重なり合うこととなる。このように光スポットの一部が重なり合うとき、隣り合う任意の複数の発光部を同時に点灯させると、検出精度が低下する。

一方、仮に前記スポット径が間隔Ｌｅよりも小さいと、副方向に関して間隔Ｌｅよりも小さいトナーパターンでも、その大きさがスポット径相当であれば正確に検出できる。しかし、隣り合う２つの光スポットの中心間隔は間隔Ｌｅと等しいため、隣り合う発光部から射出された光による光スポットの縁と縁との間には、検出用光によって照明されない領域が生じる。検出用光によって照明されない領域に相当する大きさのトナーパターンや、該領域より小さなトナーパターンが該領域を通過すると、そのトナーパターンの位置検出はできない。また、トナーパターンにおけるトナー濃度は必ずしも一様ではないため、スポット径が小さくなればなるほど、受光部出力にバラツキが生じる。

本実施形態では、前記スポット径が間隔Ｌｅと等しいため、隣接する検出用光スポットが重なり合うことがなくなり、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理に際して、隣り合う任意の複数の発光部を同時に点灯させても検出精度の低下を抑制することができる。また、前記スポット径が大きいことによるトナーパターンの副方向に関する寸法の増大を防ぐことができる。更に、検出用光によって照明されない領域を生じることがないため、前記領域に相当する大きさのトナーパターンや、前記領域より小さなトナーパターンであっても、正確に検出することができる。

そこで、カラープリンタ２０００によると、大型化及び作業効率を低下させることなく、画像品質を向上させることができる。

ところで、従来の反射型光学センサの多くは発光部を１つしか持たないため、主方向に関して複数個配置されたトナーパターンを検出するには、主方向に関するトナーパターンの個数分だけ、従来の反射型光学センサを主方向に並べなければならなかった。また、従来の反射型光学センサの中には発光部を２つ有するものもあるが、該２つの発光部を同時に点灯させても、反射型光学センサとトナーパターンとの距離を、該トナーパターンを検出するために定められている距離に設定すると、２つの発光部からの光スポットは１つのトナーパターン上で重なってしまう。従って、発光部を２つ持つ従来の反射型光学センサであっても、主方向に関するトナーパターンの個数分だけ、従来の反射型光学センサを主方向に並べなければならなかった。なお、従来の反射型光学センサは、主方向に関する寸法は３ｃｍ程度であった。

一方、本実施形態の反射型光学センサ２２４５では、主方向に関して複数個配置されたトナーパターンを１つの反射型光学センサで検出することができるため、低コスト化を図ることが可能となる。

なお、上記実施形態におけるトナーパターンは一例であり、大きさ（寸法）、形状、個数などがこれに限定されるものではない。例えば、各濃度検出用パターン（ＤＰ１〜ＤＰ４）がそれぞれ４個の矩形パターン（ｐ１〜ｐ４）から構成されていても良い（図８２参照）。この場合は、濃度検出処理に要する時間を更に短縮することができる。なお、このとき、矩形パターンｐ４をベタパターンとしても良い。

また、上記実施形態では、拡散反射板の種類が５種類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。例えば、拡散反射板の種類が１０種類であっても良い。なお、当然ながら、拡散反射板の種類が多いほど検出精度が高くなり、検出に要する時間が長くなる。また、拡散反射板の種類が１種類であっても良い。

また、上記位置ずれ検出処理において、濃度検出処理と同様にして、照射対象物がライン状パターンのときの各受光部の受光量を正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに分離し、正反射光の受光量（図８３参照）からライン状パターンの検出時間を求めても良い。この場合は、検出時間を更に精度良く求めることができる。

また、上記実施形態では、反射型光学センサ２２４５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、ライン状パターンの位置すれ量を算出する際に、２つの時間（ｔａ、ｔｂ）の平均値を検出時間とする場合について説明したが、これに限らず、２つの時間（ｔａ、ｔｂ）の一方を検出時間としても良い。

また、上記実施形態では、濃度検出用パターンにおけるトナー濃度の階調をアナログ的に異ならせる場合について説明したが、これに限らず、デジタル的に異ならせても良い。この場合、中間色の矩形パターンは、トナー部分と下地部分とが混合された状態であるため、各受光部の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とにさらに精度良く分離することができる。

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。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、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、濃度検出用パターンと位置ずれ検出用パターンとが連続して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く、濃度検出用パターン及び位置ずれ検出用パターンが互いに異なるタイミングで形成されても良い。すなわち、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理が個別に行われても良い。

また、例えば、ｍ番目のユーザ画像と（ｍ＋１）番目のユーザ画像との間に位置ずれ検出用パターンにおける平行ライン状パターンのみが形成され、（ｍ＋１）番目のユーザ画像と（ｍ＋２）番目のユーザ画像との間に位置ずれ検出用パターンにおける傾斜ライン状パターンのみが形成されても良い。

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、上記実施形態において、反射型光学センサ２２４５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、上記実施形態において、前記ダミーパターンＤＫＤＰの作成は、上記検出処理を行う度に形成する必要はない。例えば、カラープリンタ２０００の電源をオン（ＯＮ）した時に行われる最初の検出処理でのみダミーパターンＤＫＤＰを形成し、カラープリンタ２０００の電源をオフ（ＯＦＦ）するまでに行われる検出処理では、直前に行われた検出処理での情報に基づいて、トナーパターンの主方向の位置を推定しても良い。

例えば、プリンタ制御装置２０９０のＲＡＭに保存されている前回のトナーパターンを照明したときの各受光部の出力情報から、今回はどの位置にくるかを推定することも可能である。具体的には、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜１１）を発光させたときに、転写ベルト２０４０からの正反射光を受光したときの受光部Ｄｉの出力と、転写ベルト２０４０上のトナーパターンからの正反射光を受光したときの受光部Ｄｉの出力との差（出力差ΔＤｉ）が最も大きい発光部に略対向する位置に、トナーパターンが存在すると推定しても良い。

また、受光部の出力情報を参照しなくても、前回の検出処理からの経過時間や環境条件（温度、湿度）の変化が小さい場合には、トナーパターンの位置は一般に大きく変化しないため、そのときと同じ位置であると推定できる。

なお、ダミーパターンが形成されない場合は、上記ステップＳ３０７の処理は行われない。

また、上記実施形態では、反射型光学センサ２２４５がｙ軸方向に関して有効画像領域の中央に対応する位置に設け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、反射型光学センサ２２４５がｙ軸方向に関して有効画像領域外に対応する位置に設けられても良い。この場合は、印刷ジョブを停止させることなく濃度検出処理及び位置ずれ検出処理を行うことができる。また、主方向に関する寸法が、従来の反射型光学センサでは３ｃｍ程度であるのに対し、上記実施形態の反射型光学センサ２２４５では５ｍｍ程度とすることが可能なため、従来の反射型光学センサを有する画像形成装置に比べて、転写ベルトの主方向の寸法を小さくでき、その結果として画像形成装置の小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、反射型光学センサ２２４５が１つ設け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く、反射型光学センサ２２４５が複数設けられても良い。この場合は、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理での検出精度を更に高めることができる。

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

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…転写ベルト（移動体）、２０９０…プリンタ制御装置（処理装置）、２２４５…反射型光学センサ、Ｄ１〜Ｄ１１…受光部、ＤＫＤＰ…ダミーパターン（パターン位置認識用トナーパッチ）、ＤＰ１〜ＤＰ４…濃度検出用パターン（トナーパターンの一部）、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、ＰＰ…位置ずれ検出用パターン（トナーパターンの一部）。

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

Claims (16)

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、
   少なくとも３つの発光部を有する照射系と、少なくとも３つの受光部を有し、前記照射系から射出され、前記移動体及び前記移動体上のトナーパターンで反射された光を受光する受光系とを含む反射型光学センサと、
   前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある正反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量と、前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある拡散反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量とを参照し、前記受光系が前記トナーパターンで反射された光を受光したときの前記少なくとも３つの受光部の各受光量を、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割し、該正反射光による受光量及び該拡散反射光による受光量の少なくともいずれかに基づいて前記トナーパターンのトナー濃度及び位置の少なくともいずれかを検出する処理装置とを備える画像形成装置。
2. 前記処理装置は、前記少なくとも３つの受光部の受光部毎に、前記正反射体で反射された光を受光したときの受光量である既知の第１の基準受光量Ｄｓ１、前記拡散反射体で反射された光を受光したときの受光量である既知の第２の基準受光量Ｄｓ２、及びそれぞれ０以上で１以下の係数αとβを用いて、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、該トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量の実測値と前記第１の基準受光量Ｄｓ１と前記第２の基準受光量Ｄｓ２とから前記係数α及び前記係数βを算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記処理装置は、前記α×Ｄｓ１で算出される値を前記正反射光による受光量とし、前記β×Ｄｓ２で算出される値を前記拡散反射光による受光量とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 互いに表面状態が異なる複数種類の拡散反射体のそれぞれについて、前記受光系が該拡散反射体で反射された光を受光したときの前記少なくとも３つの受光部の各受光量が予め得られており、
   前記処理装置は、前記複数種類の拡散反射体のそれぞれについて、前記係数α及びβを算出し、前記複数種類の拡散反射体の中から、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光部の受光量の実測値と前記係数α及びβを用いた計算値との差が最も小さい拡散反射体を特定し、該特定された拡散反射体での前記係数α及びβを用いて、前記分割を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記処理装置は、前記少なくとも３つの発光部のうち、少なくとも２つの発光部を順次点灯・消灯させ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. 前記トナーパターンは複数のトナーパッチを含み、
   前記処理装置は、１つのトナーパッチに対して、前記少なくとも３つの発光部のうち、少なくとも２つの発光部を個別に点灯・消灯させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記処理装置は、点灯させた発光部毎に前記検出を行い、該複数の検出結果のうち、明らかに異常であると思われる検出結果を除いた複数の検出結果を平均化して、確定した検出結果とすることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記処理装置は、前記少なくとも３つの発光部のうち、少なくとも２つの発光部を同時に点灯・消灯させ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。
9. 前記トナーパターンは複数のトナーパッチを含み、
   前記処理装置は、１つのトナーパッチに対して、同じ発光部を複数回点灯・消灯させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記照射系の１つの発光部からの光によって前記トナーパターンが照明されたときの該光のスポット径は、前記移動体が移動する第１の方向に直交する第２の方向に関して、前記少なくとも３つの発光部における発光部間の間隔と略等しい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. 前記トナーパターンよりも先に前記照射系からの光に照明されるパターン位置認識用トナーパッチを含み、
    前記処理装置は、前記パターン位置認識用トナーパッチで反射された光を受光したときの各受光部の受光量に基づいて、前記移動体が移動する第１の方向に直交する第２の方向に関して、前記トナーパターンの前記移動体上での位置を推定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 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１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 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１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 少なくとも３つの発光部を有する照射系と、少なくとも３つの受光部を有し、該照射系から射出され移動体上に形成されたトナーパターンで反射された光を受光する受光系とを有する反射型光学センサを用いて、前記トナーパターンのトナー濃度を検出するトナー濃度検出方法であって、
    前記受光系が前記トナーパターンで反射された光を受光したときの前記少なくとも３つの受光部の各受光量を取得する工程と、
    前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある正反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量と、前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係にある拡散反射体に前記照射系から光を射出したときの前記少なくとも３つの受光部の既知の各受光量とを参照し、前記受光系が前記トナーパターンで反射された光を受光したときの前記少なくとも３つの受光部の各受光量を、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割する工程と、
    前記分割された正反射光による受光量及び拡散反射光による受光量の少なくともいずれかに基づいて、前記トナーパターンのトナー濃度を検出する工程と、を含むトナー濃度検出方法。
15. 前記分割する工程に先だって、
    前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係となる位置に前記正反射体を配置し、前記照射系から光を射出し、前記少なくとも３つの受光部の各受光量を取得する工程と、
    前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係となる位置に前記拡散反射体を配置し、前記照射系から光を射出し、前記少なくとも３つの受光部の各受光量を取得する工程と、を更に含み、
    前記分割する工程は、
    前記少なくとも３つの受光部の受光部毎に、それぞれ０以上で１以下の係数αとβ、前記正反射体で反射された光を受光したときの受光量Ｄｓ１、前記拡散反射体で反射された光を受光したときの受光量Ｄｓ２を用いて、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量の実測値と前記受光量Ｄｓ１と前記受光量Ｄｓ２とから前記係数α及び前記係数βを算出する工程と、
    前記α×Ｄｓ１で算出される値を前記正反射光による受光量とし、前記β×Ｄｓ２で算出される値を前記拡散反射光による受光量とする工程とからなることを特徴とする請求項１４に記載のトナー濃度検出方法。
16. 前記分割する工程に先だって、
    前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係となる位置に前記正反射体を配置し、前記照射系から光を射出し、前記少なくとも３つの受光部の各受光量を取得する工程と、
    互いに表面状態が異なる複数種類の拡散反射体のそれぞれについて、前記反射型光学センサに対して前記トナーパターンと同じ位置関係となる位置に配置し、前記照射系から光を射出し、前記少なくとも３つの受光部の各受光量を取得する工程と、を更に含み、
    前記分割する工程は、
    前記複数種類の拡散反射体のそれぞれについて、前記少なくとも３つの受光部の受光部毎に、それぞれ０以上で１以下の係数αとβ、前記正反射体で反射された光を受光したときの受光量Ｄｓ１、該拡散反射体で反射された光を受光したときの受光量Ｄｓ２を用いて、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量をα×Ｄｓ１＋β×Ｄｓ２で表し、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの受光量の実測値と前記受光量Ｄｓ１と前記受光量Ｄｓ２とから前記係数α及び前記係数βを算出する工程と、
    前記複数種類の拡散反射体の中から、前記トナーパターンで反射された光を受光したときの各受光部の受光量の実測値と前記係数α及びβを用いた計算値との差が最も小さい拡散反射体を抽出する工程と、
    該抽出された拡散反射体での前記係数α及びβを用いて、α×Ｄｓ１で算出される値を前記正反射光による受光量とし、β×Ｄｓ２で算出される値を前記拡散反射光による受光量とする工程とからなることを特徴とする請求項１４に記載のトナー濃度検出方法。