JP2020027199A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出用画像からの反射光を高精度に検出する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト５に形成された画像を検出する光学センサ７を備える。光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２を備える。第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐを照射する。第１ＰＤ７１１は、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の正反射光の光軸と第１ＬＥＤ７０１から出射された光の正反射光を受光する光軸とが角度Ψになる位置に配置される。第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の正反射光の光軸と第２ＬＥＤ７０２から出射された光の乱反射光を受光する光軸とが角度Ψよりも大きい角度Φになる位置に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体に形成された検出用画像を検出する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を、それぞれ、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経てシートに形成する。この画像の濃度は、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動してしまう。そこで、画像形成装置は、シートと異なる像担持体に検出用画像を形成し、画像形成装置が有する光学センサによって検出用画像を検出し、検出結果に基づいて画像形成条件を調整する。

また、画像形成装置は、異なる色の画像を重ねて混色の画像を形成する。そのため、イエローの画像、マゼンタの画像、シアンの画像、及びブラックの画像の画像形成位置が異なってしまうと、混色の画像の色味が所望の色味とならない。これは色ずれと呼ばれている。色ずれも、前述の画像の濃度と同様に、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動することが知られている。そこで、画像形成装置は、カラー画像の色味が変化してしまう前に、色ずれを検知するための異なる色の検出用画像を像担持体に形成し、光学センサによって検出用画像を検出し、各色の画像形成位置を前記検知された色ずれに基づいて調整する。

画像形成装置が有する光学センサは、発光部と、像担持体上の検出用画像からの反射光を受光する受光部とを備える。光学センサが検出用画像を検出する方式には、検出用画像からの正反射光を検出する正反射光方式と、検出用画像からの乱反射光を検出する乱反射光方式（拡散反射光方式）と、がある。例えば特許文献１に記載の画像形成装置は、２つの発光素子と２つの受光素子とを有する光学センサによって、検出用画像からの正反射光を検出する処理と、検出用画像からの乱反射光を検出する処理とを実行する。

特開２０１３−３１３３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学センサは、基板に砲弾型の発光素子と砲弾型の受光素子とを半田付けして組み立てられるので、光学センサ自体のサイズを小型化することが困難である。さらに、色ずれ検出用の受光素子と画像濃度検出用の受光素子とを１つのセンサに搭載しようとした場合にこれら受光素子の配置が制約されるので、検出用画像からの反射光を理想的な角度にて受光することができなかった。そのため、色ずれ検出用の砲弾型素子と画像濃度検出用の砲弾型素子とを有する光学センサを備えた画像形成装置においては、色ずれと画像濃度とを高精度に検出できない可能性があった。

そこで、本発明は、検出用画像からの反射光を高精度に検出することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体に、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、像担持体上の前記画像をシートに転写する転写部と、前記像担持体に光を照射する発光素子と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を受光する第１受光素子と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を受光する第２受光素子と、前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とが実装された基板とを有する検出手段と、前記複数の画像形成手段に第１検出用画像を形成させ、前記検出手段の前記第１受光素子に前記第１検出用画像からの反射光を受光させ、前記第１受光素子による前記第１検出用画像の受光結果に基づいて前記複数の画像形成手段により形成される画像の色ずれを制御し、前記複数の画像形成手段に第２検出用画像を形成させ、前記検出手段の前記第２受光素子に前記第２検出用画像からの反射光を受光させ、前記第２受光素子による前記第２検出用画像の受光結果に基づいて前記複数の画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、前記第２受光素子は前記発光素子と前記第１受光素子との間に配置され、前記像担持体上の照射位置と前記第１受光素子とを結んだ第１仮想線と前記像担持体からの正反射光軸のなす角度が、前記像担持体上の前記照射位置と前記第２受光素子とを結んだ第２仮想線と前記像担持体からの正反射光軸のなす角度より小さく、前記像担持体上の前記照射位置から前記像担持体の表面の法線と前記第２仮想線とのなす角度が、前記法線と前記第１仮想線とのなす角度よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、検出用画像からの反射光を高精度に検出できる。

画像形成装置の概略断面図。 光学センサの要部概略図。 （ａ）、（ｂ）は、中間転写ベルトの振動による検出位置のずれの説明図。 中間転写ベルト及びテスト画像による反射光量の角度分布特性図。 砲弾型素子を有する光学センサの要部概略図。 画像形成装置の制御ブロック図。 色ずれ検出用の第１パターン画像の説明図。 色ずれ検出用の第１パターン画像の検出結果に対応するアナログ信号の例示図。 （ａ）、（ｂ）は、色ずれ検出用の第２パターン画像の説明図。 色ずれ検出用の第１パターン画像の検出結果に対応するアナログ信号の例示図。 色ずれ検出用の第２パターン画像の検出結果に対応するアナログ信号の例示図。 （ａ）、（ｂ）は、画像濃度検出用のテスト画像の説明図。 画像濃度検出用の第１テスト画像の検出結果に対応するアナログ信号の例示図。 画像濃度検出用の第２テスト画像の検出結果に対応するアナログ信号の例示図。 色ずれ検出処理を表すフローチャート。 画像濃度検出処理を表すフローチャート。 光学センサの要部概略図。 発光素子と受光素子とが形成された半導体基板を有する光学センサの要部概略図。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

（全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置１００は、感光ドラム１ａ〜１ｃ、帯電器２ａ〜２ｄ、露光器１５ａ〜１５ｄ、現像器１６ａ〜１６ｄ、中間転写ベルト５、ベルト支持ローラ３、転写ローラ４、及び定着器１７を備える。以下の説明においては、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電器２ａ〜２ｄ、露光器１５ａ〜１５ｄ、及び現像器１６ａ〜１６ｄを、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する画像形成部１０と称す。中間転写ベルト５は、駆動ローラやベルト支持ローラ３を含む複数のローラに掛け回されている。中間転写ベルト５には画像形成部１０により形成されたトナー像が転写される。中間転写ベルト５はトナー像を担持して搬送する像担持体として機能する。また、中間転写ベルト５はトナー像が転写される中間転写体としても機能する。転写ローラ４は、中間転写ベルト５に対してベルト支持ローラ３の反対側に配置されている。転写ローラ４が中間転写ベルト５を押圧することによって形成されるニップ部Ｎは転写部と呼ばれる。中間転写ベルト５上の画像はニップ部Ｎにおいてシートへ転写される。シートは搬送ローラにより転写部へと搬送される。転写ローラ４は、転写部において中間転写ベルト５上のトナー像をシートに転写する。なお、符号末尾の「ａ」は、イエローの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｂ」は、シアンの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｃ」は、マゼンタの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｄ」は、ブラックの画像を形成するための構成を表す。

感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは矢印Ａ方向へ回転する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはその表面に感光層を有する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは感光体として機能する。帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを帯電する。露光器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより帯電された感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを露光する。露光器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄから出射されたレーザ光が感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを走査することによって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面に静電潜像が形成される。現像器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、静電潜像をトナー（現像剤）により現像して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに各色のトナー像を形成する。中間転写ベルト５の駆動ローラが回転することによって中間転写ベルト５は矢印Ｂ方向へ回転する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに形成された各色のトナー像は、像担持体である中間転写ベルト５に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト５には、フルカラーのトナー像６が形成される。

中間転写ベルト５が回転することで、トナー像６は転写部に搬送される。トナー像６は、転写部を通過する際にシートに転写される。トナー像６が転写されたシートは、搬送ベルト１２により定着器１７へ搬送される。定着器１７はヒータ１７１を備え、ヒータ１７１がトナー像６を加熱することで、トナー像６をシートに定着させる。その後、シートは、画像形成装置１００のトレイ（不図示）へ排出される。以上により、画像形成装置１００による画像形成処理が終了する。

中間転写ベルト５の搬送方向（Ｂ方向）で感光ドラム１ｄの下流側には光学センサ７が配置されている。光学センサ７は、中間転写ベルト５に形成された色ずれ検出用のパターン画像及び画像濃度検出用のテスト画像を検出する。パターン画像の検出結果は色ずれ補正に用いられる色ずれ量を決定するために用いられる。テスト画像の検出結果は、画像濃度補正に用いられる補正量を決定するために用いられる。なお、以下では、パターン画像とテスト画像とを区別しない場合、パターン画像及びテスト画像を「検出用画像」と称す。

各感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト５に転写された各色のトナー像は、中間転写ベルト５上の転写位置にズレが生じることがある。これは、露光器１５ａ〜１５ｄの温度上昇によって生じることが知られている。転写位置のズレは、フルカラーの画像の色合いや色調を変化させてしまう。そこで、画像形成装置１００は、色ずれを検知するためのパターン画像を光学センサ７によって検出し、検知された色ずれを補正する。

また、画像形成装置１００は、使用環境（温湿度）や印刷枚数の増加が原因で、形成する画像の濃度が変動してしまう。そこで画像形成装置１００は、テスト画像を光学センサ７によって検出して、画像形成条件をテスト画像の検出結果に基づいて制御する画像濃度補正を行う。ここで、画像形成条件は、例えば、露光器１５ａ〜１５ｄが出射するレーザ光の強度、現像器１６ａ〜１６ｄに印加される現像バイアス、帯電器２ａ〜２ｄに印加される帯電バイアス、転写ローラ４に印加される転写バイアスを含む。画像形成装置１００は、画像濃度を補正するために、複数の画像形成条件を制御してもよく、或いは、特定の画像形成条件のみを制御してもよい。

（光学センサ）
図２は、光学センサ７の説明図である。光学センサ７は、２つの発光素子と２つの受光素子とを備える。光学センサ７は、発光素子として２つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）（第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２）を備える。光学センサ７は、受光素子として２つのＰＤ（Photodiode）（第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２）を備える。第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、同一の基板２０１の所定面（取り付け面）にダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着される。第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２からの照射光の光軸は基板２０１の所定面（取り付け面）に直交する。さらに、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光される反射光の光軸も基板２０１の所定面（取り付け面）に直交する。

また、基板２０１の所定面（取り付け面）に全ての素子が取り付けられているので、リフロー工程を１度行えば基板２０１に複数の素子を取り付けることができる。これによって、光学センサ７の製造コストは、基板２０１の両面に複数の素子が取り付けられた光学センサの製造コストよりも抑制できる。なお、基板２０１は、例えばプリント基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）であるが、これに限定されない。第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、不図示の電源回路や検出回路等に、例えば基板２０１を介して電気的に接続されている。

第１ＬＥＤ７０１は測定対象（中間転写ベルト５又は中間転写ベルト５上の検出用画像）へ向けて光を発する。第１ＰＤ７１１は、第１ＬＥＤ７０１が発光した場合に、測定対象からの正反射光が受光可能な位置に配置されている。ここで、図２の光軸中心点Ｐは、第１ＬＥＤ７０１から中間転写ベルト５へ照射された光が反射される位置を示している。即ち、光軸中心点Ｐで第１ＬＥＤ７０１から照射された光が正反射（入射角と反射角とが等しい）して、その反射光が第１ＰＤ７１１に受光されるように、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とが配置される。光軸中心点Ｐは、光学センサ７の検出位置である。

第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５に照射した光の正反射光が第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２のいずれにも受光されない位置に配置される。即ち、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐで第２ＬＥＤ７０２から照射された光が正反射しても、その反射光が第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光されないように、第２ＬＥＤ７０２が配置される。なお、第２ＬＥＤ７０２から照射された光が検出用画像により正反射されても、検出用画像からの正反射光は第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光されない。第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５に照射した光の乱反射光が第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光される位置に配置される。第１ＬＥＤ７０１と第２ＬＥＤ７０２とは、同じ位置である光軸中心点Ｐを照射するように配置される。第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線に対して、第２ＬＥＤ７０２と光軸中心点Ｐとを結んだ仮想線が角度α（入射角）となる位置に配置される。角度αは、例えば１８°である。

第１ＰＤ７１１は、第１ＬＥＤ７０１から中間転写ベルト５に照射された光の正反射光及び第２ＬＥＤ７０２から中間転写ベルト５に照射された光の乱反射光を受光する位置に配置される。第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２から中間転写ベルト５に照射された光の乱反射光を受光する位置に配置される。第２ＰＤ７１２は、第１ＬＥＤ７０１から中間転写ベルト５に照射された光の正反射光を受光する位置には配置されない。第１ＰＤ７１２及び第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２から中間転写ベルト５に照射された光の正反射光を受光する位置には配置されない。第１ＰＤ７１２及び第２ＰＤ７１２は、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線と基板２０１とが交わる位置よりも第２ＬＥＤ７０２側（発光素子側）に配置される。第１ＰＤ７１１は、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線に対して、第１ＰＤ７１１と光軸中心点Ｐとを結んだ仮想線が角度θとなる位置に配置される。第２ＰＤ７１２は、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線に対して、第２ＰＤ７１２と光軸中心点Ｐとを結んだ仮想線が角度βとなる位置に配置される。角度βは、角度θよりも大きい角度である。角度θは、例えば７°である。角度βは、例えば１８°である。

基板２０１はハウジング２０３に取り付けられている。ハウジング２０３は、第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２から出射された光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、照射光をガイドする導光路を有する。また、ハウジング２０３は、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２が中間転写ベルト５からの反射光を効率的に受光するように、反射光をガイドする導光路を有する。照射光をガイドする導光路及び反射光をガイドする導光路には、レンズ２０４ａ〜２０４ｄからなるレンズ群２０４が設けられる。

即ち、ハウジング２０３内に形成された導光路及びレンズ２０４ａによって、第１ＬＥＤ７０１から出射された光は光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。中間転写ベルト５又は検出用画像からの正反射光は、光軸（図中一点破線）の方向に進み、ハウジング２０３内に形成された導光路及びレンズ２０４ｃによって第１ＰＤ７１１に到達する。
第２ＬＥＤ７０２から出射された光は、ハウジング２０３内の導光路及びレンズ２０４ｂによって光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。

第１ＰＤ７１１は、第２ＬＥＤ７０２から中間転写ベルト５上に照射された光の乱反射光を、ハウジング２０３内に形成された導光路及びレンズ２０４ｃを介して受光する。第１ＰＤ７１１が受光する第１ＬＥＤ７０１からの正反射光は、色ずれ検出及び画像濃度検出に用いられる。第１ＰＤ７１１が受光する第２ＬＥＤからの乱反射光は、色ずれ検出に用いられる。つまり第１ＰＤ７１１は、正反射色ずれ検出、乱反射色ずれ検出、正反射濃度検出に用いられる。

中間転写ベルト５に形成された色ずれ検出用のパターン画像に対して第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を受光しているときに、第１ＰＤ７１１が正反射色ずれ検出を行う。中間転写ベルト５に形成された画像濃度検出用のテスト画像に対して第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を受光しているときに、第１ＰＤ７１１が正反射濃度検出を行う。中間転写ベルト５に形成された色ずれ検出用のパターン画像に対して第２ＬＥＤ７０２から照射した光の乱反射光を受光しているとき、第１ＰＤ７１１が乱反射色ずれ検出を行う。

第１ＰＤ７１１は、色ずれ検出用のパターン画像の位置を正確に検出するために、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線に対する受光角度θが小さいほうが好ましい。図３によりその理由を説明する。図３は、中間転写ベルト５の振動による検出位置のずれの説明図である。図３（ａ）は、中間転写ベルト５が振動していない状態を表す。図３（ｂ）は、中間転写ベルト５が振動した状態を表す。中間転写ベルト５が振動していない場合、光学センサ７と中間転写ベルト５との距離は所定値ｚｒｅｆである。中間転写ベルト５が振動した場合、光学センサ７と中間転写ベルト５との距離は所定値ｚｒｅｆより大きい距離ｚｐである。光学センサ７の受光部７１の受光角度が中間転写ベルト５の法線方向に対して角度θである場合、中間転写ベルト５の振動により、検出用画像の光軸中心点Ｐに（ｚｐ−ｚｒｅｆ）×ｔａｎθのずれが生じる。そのために、色ずれ量の正確な検出のためには、中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐにおける法線に対する角度（受光角度θ）が小さいほうが好ましくなる。図２では、第１ＰＤ７１１は、光軸中心点Ｐと結んだ仮想線の中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐ上の法線に対する角度である受光角度θが小さくなるように配置されている。

第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２から出射されて中間転写ベルト５の光軸中心点Ｐ上に照射された光の乱反射光を、ハウジング２０３内に形成された導光路及びレンズ２０４ｄを介して受光する。第２ＰＤ７１２が受光する第２ＬＥＤからの乱反射光は、画像濃度検出に用いられる。第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２から出射されて中間転写ベルト５上に照射された光の正反射光の光軸（正反射光軸）に対して遠い角度（Φが大きくなるようにする）の光軸の反射光を受光することが好ましい。この場合、画像濃度検出用のテスト画像の濃度を正確に検出することが可能となる。図４によりその理由を説明する。

図４は、中間転写ベルト５及び画像濃度検出用のテスト画像による反射光量の角度分布特性図である。発光部７０により所定の方向から光を照射すると、中間転写ベルト５による反射光は、照射光に対して正反射方向（Ａ方向）の反射光が強くなる。画像濃度検出用のテスト画像は、図４の破線や一点破線で示すように、概ねランバート反射な反射角度特性を示す。画像濃度検出は、中間転写ベルト５に濃度の異なる画像を組み合わせたテスト画像を形成し、光学センサ７によりテスト画像による反射光量を検出することで行われる。実線は、中間転写ベルト５の反射特性を表す。破線は、高濃度の画像の反射特性を表す。一点破線は低濃度の画像の反射特性を表す。

低濃度の画像の反射光量は、図４のＢ方向で中間転写ベルト５の反射光量と略同量となる。この場合、テスト画像の低濃度の画像を検出することが困難である。これは、中間転写ベルト５からの反射光の角度特性において、正反射角度周辺の乱反射角度においても、反射光が存在するためである。そのため、図４のＣ方向のように、正反射光に対して遠い角度（正反射光に対するΦが大きくなるようにする）で反射光を受光することが好ましくなる。図２では、第２ＰＤ７１２は、受光角度Φが大きくなるように配置されている。

第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、ともに第２ＬＥＤ７０２からの照射光の中間転写ベルト５における乱反射光を検出する構成となっている。そのため、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２からの正反射角度を基準にすると、第２ＰＤ７１２のなす角Φ＞第１ＰＤ７１１のなす角Ψとなる。つまり角Ψは、角Φより小さい角度である。第１ＰＤ７１１のなす角Ψは、第１ＰＤ７１１と光軸中心点Ｐとを結んだ仮想線の、第ＬＥＤ７０２からの正反射光の光軸（正反射光軸）に対する角度である。第２ＰＤ７１２のなす角Φは、第２ＰＤ７１２と光軸中心点Ｐとを結んだ仮想線の、第２ＬＥＤ７０２からの正反射光の光軸に対する角度である。角Φは、例えば５３°である。角Ψは、例えば４２°である。

第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、同一の基板２０１に実装されるので、各素子を中間転写ベルト５に対して略平行に取り付けることができる。そのため、例えばリードピン付きの砲弾型素子で構成する場合よりも、光軸中心点Ｐからの光軸のずれを抑制することができる。さらに、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着された素子であるので、素子間隔を狭くすることができる。そのため、光学センサ７の全体のサイズを小型化することができる。例えば、一般的な素子が３［ｍｍ］×２［ｍｍ］×１［ｍｍ］程度なのに対し、砲弾型素子はリードピンを除いた寸法でも５［ｍｍ］×１０［ｍｍ］×５［ｍｍ］程度である。そのため、部品体積を大幅に小型化でき、光学センサ７自体も小型化できる。

ここで、比較例として砲弾型素子を有する光学センサについて説明する。図５は、砲弾型素子を有する光学センサの説明図である。発光素子１６１、１６２と受光素子１６３、１６４との位置関係をダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に素子を接着した場合と同様の関係（照射角、受光角）で実現する場合、発光素子１６１と受光素子１６３とを近づける必要がある。発光素子１６１と受光素子１６３とを中間転写ベルト５に対して図２と同様な位置関係にした場合、発光素子１６１と受光素子１６３とが接近しすぎる。この結果、基板１６５に設けられたハウジング１６６の遮光壁としての機能が阻害される。そこで、遮光壁に発光素子１６１、１６２や受光素子１６３、１６４が干渉しないように、図３（ａ）のように各素子の間隔を広げる必要があるが、この場合、光学センサが大型化する。

上記の通り本実施形態の光学センサ７は、発光素子と受光素子とがダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている。第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２はダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されているので、素子と素子との距離を短くできる。これによって、光学センサ７は、砲弾型素子を有する光学センサ（図５）よりも小型化できる。また、光学センサ７によれば、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との距離を短くできるので、砲弾型の発光素子と砲弾型の受光素子とを有する光学センサよりも、測定対象へ出射した光の正反射光をより鋭角な角度にて検出できる。これによって、光学センサ７から測定対象までの距離が変動しても、測定対象上の照射面積が変動しにくい。中間転写ベルト５の回転中は、光学センサ７から検出用画像までの距離が変動しやすい。本実施形態の光学センサ７によれば、光学センサ７から検出用画像までの距離が変動する場合においても、照射面積が変動しにくいので検出用画像からの正反射光を高精度に検出することできる。さらに、光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との距離を短くできるので、設計自由度も高くなる。そのため、光学センサ７によれば、測定対象からの正反射光と乱反射光とを検出するのに適した位置関係となるように第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２を配置することができる。特に、発光素子を兼用したり、受光素子を兼用する光学センサ７においては、従来の砲弾型素子を備えた光学センサよりも、高精度に検出用画像からの正反射光と乱反射光とを検出することができる。

（コントローラ）
以下、本実施形態の画像形成装置１００の説明に戻る。図６は、画像形成装置１００を制御するためのコントローラの構成例示図である。コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０９、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１１、及び画像形成制御部１０１を備える。ＣＰＵ１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１０を含む。画像形成制御部１０１は、露光器制御部１１２、現像器制御部１１３、感光ドラム制御部１１４、及び中間転写ベルト駆動部１１５を備える。露光器制御部１１２は、露光器１５ａ〜１５ｄが備える光源から出射されるレーザ光の強度を制御する。現像器制御部１１３は、現像器１６ａ〜１６ｄが備える現像ローラを回転するためのモータを制御する。感光ドラム制御部１１４は、感光ドラム１ａ〜１ｄを回転するためのモータを制御する。中間転写ベルト駆動部１１５は、中間転写ベルト５を回転するためのモータを制御する。ＣＰＵ１０９は、ＲＯＭ１１１に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成装置１００を制御する。ＲＯＭ１１１は、コンピュータプログラムの他に、後述する色ずれ検出用のパターン画像を形成するために用いるパターン画像データ、及び画像濃度検出用のテスト画像を形成するために用いるテスト画像データが格納されている。コントローラ４０は、コンピュータプログラムの実行により実現される他に、ディスクリート品やワンチップの半導体製品により実現さてもよい。ワンチップの半導体製品には、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＳＯＣ（System-On-a-Chip）がある。

ＣＰＵ１０９は、光学センサ７を制御して、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２を個別に発光（点灯）させる。
光学センサ７は、中間転写ベルト５又は中間転写ベルト５に形成された検出用画像からの反射光を第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２で受光する。第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、受光した反射光を電圧変換したアナログ信号を検出結果として出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２から出力されたアナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ１１０を介して取得する。ＣＰＵ１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１０によってアナログ信号から変換されたデジタル信号を、不図示のメモリに記憶する。

ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１により、露光器１５ａ〜１５ｄ、現像器１６ａ〜１６ｄ、及び感光ドラム１ａ〜１ｄを制御して、中間転写ベルト５上に検出用画像を形成させる。ＣＰＵ１０９は、光学センサ７の第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２を点灯させる。第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５の検出用画像が形成される面（表面）及び中間転写ベルト５に形成された検出用画像を照射する。第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、中間転写ベルト５の表面及び中間転写ベルト５に形成された検出用画像からの反射光を受光して、該反射光に応じたアナログ信号を出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２から出力されるアナログ信号に応じて色ずれ量や画像濃度を検出して、色ずれ補正や画像濃度補正を行う。

（パターン画像）
図７は、色ずれ検出用の第１パターン画像の説明図である。第１パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色（マゼンタ、シアン、ブラック）のカラーパターンとを含む。カラーパターンは、中間転写ベルト５の搬送方向に対して所定の角度（例えば４５度）傾いて形成された画像である。同色のパターン画像が２つ形成される。同色のパターン画像は、中間転写ベルト５の搬送方向に対して、それぞれ異なる向きに傾いて形成される。

第１パターン画像は、第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。即ち、中間転写ベルト５からの反射光の光量が所定量以上である場合、第１パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。中間転写ベルト５の表面のグロス（光沢度）が低下していない場合、中間転写ベルト５の表面からの正反射光の光量が第１パターン画像からの正反射光の光量より多くなる。そのため、第１パターン画像が形成されていない領域（中間転写ベルト５の表面）からの反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値が第１パターン画像からの反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値よりも高くなる。

図８は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。カラーパターンからの反射光が受光されたときの第１ＰＤ７１１のアナログ信号の値は、中間転写ベルト５の表面からの反射光が受光されたときの第１ＰＤ７１１のアナログ信号の値よりも低い。

ＣＰＵ１０９は、第１閾値に基づいて、アナログ信号を第１レベル又は第２レベルを示す二値の信号へ変換する。変換された信号はアナログ信号値（図８）と第１閾値との比較結果に相当する。このとき、ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１から出射された光の中間転写ベルト５の表面からの正反射光が第１ＰＤ７１１に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第１閾値を決定する。そして、ＣＰＵ１０９は、第１パターン画像のカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。

図９は、色ずれ検出用の第２パターン画像の説明図である。第２パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色（マゼンタ、シアン、ブラック）のカラーパターンとを含む。ただし、第２パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、マゼンタのカラーパターンに重ねて形成されている。第２パターン画像は、第２ＬＥＤ７０２から照射された光の乱反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。即ち、中間転写ベルト５からの反射光の光量が所定量以上でない場合、第２パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。言い換えれば、中間転写ベルト５からの反射光の光量が所定量未満ならば、第２パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。

中間転写ベルト５が摩耗することによって中間転写ベルト５のグロスが低下した場合、中間転写ベルト５の表面からの正反射光の光量が少なくなる。図１０は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。中間転写ベルト５からの正反射光の光量が低下した場合、図８に示すように、各色のカラーパターンからの正反射光を受光したときのアナログ信号値と中間転写ベルト５からの正反射光を受光したときのアナログ信号値との差が減少してしまう。そのため、ＣＰＵ１０９は二値の信号から高精度に色ずれを検出できない可能性がある。

そこで、中間転写ベルト５からの正反射光の光量が低下した状態においては、第２パターン画像を形成すると共に光学センサ７によって第２パターン画像からの乱反射光を検出する。光学センサ７は、第２ＬＥＤ７０２から照射した光の乱反射光を第２ＰＤ７１２で受光する。図１１は、第２ＬＥＤ７０２と第１ＰＤ７１１とによって第２パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。

図９（ａ）に示すように、第２パターン画像は、第１パターン画像とは異なる。具体的には、ブラックのカラーパターンがマゼンタのカラーパターンに重ねられている。乱反射光を用いてブラックのカラーパターンを検出する場合、第２ＬＥＤ７０２から照射した光がブラックトナーにより吸収される。そのため、ブラックのみのカラーパターンからの乱反射光量と中間転写ベルト５からの乱反射光量との差は極めて小さい。第２パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、ブラックトナーを用いて間隔を空けて形成されたパターンの隙間からマゼンタトナーを用いて形成されたパターンが露出している。これは複合パターンと呼ばれる。複合パターンの断面図を図９（ｂ）に示す。複合パターンを含む第２パターン画像の検出結果を図１１に示す。複合パターンからの乱反射光に対応するアナログ信号値は、複合パターンのなかのマゼンタトナーを用いて形成された領域からの乱反射光に対応した値である。ＣＰＵ１０９は、ブラックトナーのパターンの間隔は予め決まっているので、マゼンタトナーを用いて形成された領域とイエロートナーを用いた基準のカラーパターンとの相対位置から、ブラックのカラーパターンの色ずれ量を求めることができる。

ＣＰＵ１０９は、第２閾値に基づいてアナログ信号（図１１）を、第１レベル又は第２レベルを示す二値の信号に変換する。変換された信号はアナログ信号値（図１１）と第２閾値との比較結果に相当する。このとき、ＣＰＵ１０９は、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の中間転写ベルト５の表面からの乱反射光が第１ＰＤ７１１に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第２閾値を決定する。そして、ＣＰＵ１０９は、第２パターン画像のカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、複合パターンを用いた色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。

本実施形態の画像形成装置１００では、上記のパターン画像（第１パターン画像、第２パターン画像）を使用して画像の色ずれを検出する。ＣＰＵ１０９は、各色のカラーパターンの位置を検出して、基準色（イエロー）のパターン画像に対する他の色のパターン画像の相対位置を算出する。ＣＰＵ１０９は、算出した相対位置と目標相対位置との差に基づいて、各色の色ずれ量を決定する。ＣＰＵ１０９は、決定した色ずれ量に基づいて露光器１５ａ〜１５ｄによる書き込みタイミングを制御することで、色ずれ補正を行う。また、ＣＰＵ１０９は、例えば、画像形成部１０により形成されるべき画像の色ずれが抑制されるように、前記検出された色ずれに基づいて画像データを補正してもよい。なお、基準色はイエローに限定されず、マゼンタ又はシアンとしてもよい。

なお、第１ＰＤ７１１は、図２で説明したように、中間転写ベルト５の法線方向に対する受光角θが小さくなるように配置されている。そのために、図３で説明したような中間転写ベルト５の振動による影響を抑制して、正確に第１パターン画像の位置を検出することができる。

（テスト画像）
図１２は、画像濃度検出用のテスト画像の説明図である。図１２（ａ）は、正反射光により検出される画像濃度検出用の第１テスト画像を例示する。図１２（ｂ）は、乱反射光により検出される画像濃度検出用の第２テスト画像を例示する。

第１テスト画像は、第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。第１テスト画像は、特にブラックの画像濃度の検出を行う際に用いられる。ブラックトナーは光を吸収するので、ブラックのテスト画像からの乱反射光は著しく少ない。そのため、ブラックトナーを用いて形成される画像の濃度が検出される場合、ＣＰＵ１０９はブラックのテスト画像からの正反射光を検出する。第１テスト画像は、画像濃度が７０％、５０％、３０％、１０％の４つの階調パターンで構成される。画像形成部１０は、テスト画像データの画像信号値に基づいて第１テスト画像を形成する。テスト画像データの画像信号値は予め決められている。

中間転写ベルト５上に形成された第１テスト画像は、光学センサ７により読み取られる。第１ＰＤ７１１から出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１０によりデジタル信号に変換される。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。例えば、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１によって露光器１５ｄから出射されるレーザ光の強度を制御することで、ブラックの画像濃度を調整する。

図１３は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。第１テスト画像の最も高濃度である濃度７０％の画像は、ブラックトナーにより光が吸収されることに加えて、トナー付着量が多いので正反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ７（第１ＰＤ７１１）から出力されるアナログ信号の値が低下する。第１テスト画像の最も低濃度である濃度１０％の画像は、ブラックトナーによる光の吸収量が濃度７０％の場合に比べて減少し、且つトナー付着量が減るので正反射光の光量が増加する。そのため、光学センサ７（第１ＰＤ７１１）から出力されるアナログ信号の値が増加する。

第２テスト画像は、第１ＬＥＤ７０１から照射された光の乱反射光を第２ＰＤ７１２が受光する場合に用いられる。第２テスト画像は、特にイエロー、マゼンタ、シアンのような有彩色の画像濃度の検出を行う際に用いられる。イエロー、マゼンタ、シアンは、乱反射光を用いて画像濃度が検出される。第２テスト画像は、濃度がそれぞれ７０％、５０％、３０％、１０％の４つの階調パターンで構成される。図１２（ｂ）はイエローのテスト画像を例示している。中間転写ベルト５には、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の第２テスト画像が形成される。

中間転写ベルト５上に形成された第２テスト画像は、光学センサ７により読み取られる。第２ＰＤ７１２から出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１０によりデジタル信号に変換される。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。これによって、ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、及びシアンの画像濃度を調整する。

図１４は、第１ＬＥＤ７０１と第２ＰＤ７１２とによって第２テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。ここではイエロー用の第２テスト画像のアナログ信号を例示する。第２テスト画像の最も高濃度である濃度７０％の画像は、イエロートナーにより光が反射されることに加えて、トナー付着量が多いので乱反射光の光量が増加する。そのため光学センサ７（第２ＰＤ７１２）から出力されるアナログ信号の値が増加する。第２テスト画像の最も低濃度である濃度１０％の画像は、イエロートナーからの反射光の光量が濃度７０％の場合に比べて減少し、乱反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ７（第２ＰＤ７１２）から出力されるアナログ信号の値が低下する。マゼンタやシアンの第２テスト画像のアナログ信号も同様の傾向となる。

（色ずれ補正）
図１５は、本実施形態の色ずれ量の検出処理を表すフローチャートである。
ＣＰＵ１０９は、まず、光学センサ７によって中間転写ベルト５の表面の反射光量を検出する（Ｓ１２０１）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させる。この時点で中間転写ベルト５には画像が形成されていないので、第１ＬＥＤ７０１からの光は、中間転写ベルト５の表面を照射する。第１ＰＤ７１１は、中間転写ベルト５の表面からの正反射光を受光して、正反射光の光量に応じたアナログ信号を出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１からアナログ信号を取得することで、中間転写ベルト５の表面の反射光量を検出する。

ＣＰＵ１０９は、取得した中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０２）。ＣＰＵ１０９は、この処理により中間転写ベルト５の表面のグロスが高いか否かを判定することになる。

中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量以上である場合（Ｓ１２０２：Y）、ＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５の表面のグロスが低下していないと判定する。この場合、ＣＰＵ１０９は、第１パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にパターン画像データＰ１を転送し、画像形成制御部１０１を制御して、第１パターン画像を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１２０３）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させ、第１ＰＤ７１１によって第１パターン画像を読み取る（Ｓ１２０４）。ステップＳ１２０４において、ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１から出力されたアナログ信号を取得する。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第１パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する（Ｓ１２０７）。ＣＰＵ１０９は、算出した色ずれ量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、画像形成装置１００がシートに画像を形成する場合、メモリから色ずれ量を読み出し、画像データに基づき形成されるべき画像の画像形成位置を補正する。

中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量未満である場合（Ｓ１２０２：N）、ＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５の表面のグロスが低下していると判定する。この場合、ＣＰＵ１０９は、第２パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にパターン画像データＰ２を転送し、画像形成制御部１０１を制御して、第２パターン画像を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１２０５）。ＣＰＵ１０９は、第２ＬＥＤ７０２を発光させ、第１ＰＤ７１１によって第２パターン画像を読み取る（Ｓ１２０６）。ステップＳ１２０６において、ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１から出力されたアナログ信号を取得する。そして、ＣＰＵ１０９は、処理をステップＳ１２０７へ移行させる。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第２パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する（Ｓ１２０７）。ステップＳ１２０７の処理が完了すると、ＣＰＵ１０９は色ずれ量の検出処理を終了させる。

このようにＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５のグロスの検出結果に応じた色ずれ検出用のパターン画像（第１パターン画像、第２パターン画像）を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより色ずれ量を取得する。そのため、ＣＰＵ１０９は、正確な色ずれ量を検出して、正確な色ずれ補正を行うことができる。

（画像濃度補正）
図１６は、本実施形態の画像濃度検出処理を表すフローチャートである。本実施形態では、ブラックの画像濃度検出後に有彩色の画像濃度検出を行う場合について説明するが、この順序は逆になってもよい。

ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にテスト画像データＴＫを転送し、画像形成制御部１０１を制御して、ブラックのテスト画像（第１テスト画像）を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１３０１）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させ、正反射光を受光した第１ＰＤ７１１からアナログ信号を取得して、ブラックのテスト画像を読み取る（Ｓ１３０２）。ＣＰＵ１０９は、読み取ったブラックのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをＡ／Ｄコンバータ１１０でデジタル信号の値に変換する。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する（Ｓ１３０３）。ステップＳ１３０３において、ＣＰＵ１０９は、ブラック用の画像形成条件として、露光器１５ｄのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、ブラックの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部１０により形成されるべきブラックの画像の濃度を制御する。

ブラックの画像濃度の補正量の算出後にＣＰＵ１０９は、画像濃度検出処理をイエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して行ったか否かを判定する（Ｓ１３０４）。

全色に対する画像濃度検出を行っていない場合（Ｓ１３０４：N）、ＣＰＵ１０９は、まず、イエローに対する画像濃度検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にテスト画像データＴＹを転送し、画像形成制御部１０１を制御して、イエローのテスト画像（第２テスト画像）を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１３０５）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させ、乱反射光を受光した第２ＰＤ７１２からアナログ信号を取得して、イエローのテスト画像を読み取る（Ｓ１３０６）。ＣＰＵ１０９は、読み取ったイエローのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをＡ／Ｄコンバータ１１０でデジタル信号の値に変換する。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する（Ｓ１３０７）。ステップＳ１３０７において、ＣＰＵ１０９は、イエロー用の画像形成条件として、露光器１５ａのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、イエローの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部１０により形成されるべきイエローの画像の濃度を制御する。

ＣＰＵ１０９は、全色に対する画像濃度検出が終了するまで、Ｓ１３０５〜Ｓ１３０７の処理を繰り返し行う。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して画像濃度検出を行った場合（Ｓ１３０４：Y）、画像濃度検出処理を終了する。

このようにＣＰＵ１０９は、検出対象の色に応じた画像濃度検出用のテスト画像（第１テスト画像、第２テスト画像）を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより画像濃度を取得する。そのため、ＣＰＵ１０９は、正確な画像濃度の補正量を検出して、正確な画像濃度補正を行うことができる。

以上のように本実施形態の画像形成装置１００は、同一の基板２０１上にダイボンディング及びワイヤボンディングによって素子が接着された光学センサ７を備える。そのため、光学センサ７自体の大きさ及びコストを抑制できる。画像形成装置１００は、光学センサ７を正反射光方式及び乱反射光方式の両方で用いる。また画像形成装置１００は、正反射光方式において用いる検出用画像と乱反射光方式において用いる検出用画像とを別に用意する。

色ずれ量の検出処理では第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、及び第１ＰＤ７１１を最適に組み合わせることで、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５の状態に適したパターン画像の検出を実現することができる。色ずれ量を検出するために正反射光を受光する第１ＰＤ７１１は、中間転写ベルト５の法線方向に対して受光角度θをできるだけ小さくなるように配置される。これにより中間転写ベルト５の振動による検出位置の変動に対しても高精度に色ずれ量の検出が可能となる。また、画像濃度検出処理では第１ＬＥＤ７０１、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２を最適に組み合わせることで、画像形成装置１００は、テスト画像の色に適したテスト画像の検出を実現することができる。画像濃度検出のために第２ＬＥＤ７０２による乱反射光を受光する第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２による正反射光に対してできるだけ遠い角度になるように配置される。これにより低濃度のテスト画像であっても高精度に画像濃度の検出が可能となる。

ここで、光学センサ７の検出能力を最大限に発揮するためには、各素子の位置関係を高精度で補償する必要がある。光学センサ７は第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２がダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されるので、正反射光方式に用いる第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とは、精度良く位置決めされる。一方、他の素子間の位置決めは、ある程度余裕を持って行うことができる。そのため、光学センサ７の組み立て作業が従来よりも容易になる。
色ずれ量の検出処理においては、第１ＬＥＤ７０１又は第２ＬＥＤ７０２と、第１ＰＤ７１１とを組み合わせる。つまり、色ずれ量の検出処理では受光側に同一素子（第１ＰＤ７１１）が用いられる。受光素子（第１ＰＤ７１１）の位置が固定されているので、第１パターン画像と第２パターン画像を異なる受光素子によって検出する場合よりも色ずれ量の検出精度が向上する。画像濃度検出処理においては、第１ＬＥＤ７０１と、第１ＰＤ７１１又は第２ＰＤ７１２とを組み合わせる。つまり、画像濃度検出処理では発光側に同一素子（第１ＬＥＤ７０１）が用いられる。そのため、ブラックのテスト画像を測定する場合であっても、有彩色のテスト画像を測定する場合であっても発光量が一定となり、画像濃度の検出精度が向上する。

（光学センサの別の構成例）
図２で説明した光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２がそれぞれ個別の部品である。この場合、各部品の実装精度が低下する可能性がある。図１７は、各部品の実装精度が低下した場合の光学センサ７の説明図である。光学センサ７は、各部品の実装精度が低下すると、光軸中心点Ｐを検出位置とした検出用画像の検出ができなくなる。そのため、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２の実装精度を向上させることが好ましい。

図１８は、光学センサ１４の要部概略図である。光学センサ１４は、発光素子として第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２を備え、受光素子として第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２を備える。第１ＬＥＤ７２１、第２ＬＥＤ７２２、第１ＰＤ７３１、及び第２ＰＤ７３２は、半導体素子として同一の半導体基板１４１上に形成される。半導体基板１４１において第１ＬＥＤ７２１、第２ＬＥＤ７２２、第１ＰＤ７３１、及び第２ＰＤ７３２が形成された面は加工面と称す。第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２からの照射光の光軸は半導体基板１４１の加工面に直交する。さらに、第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２により受光される反射光の光軸も半導体基板１４１の加工面に直交する。半導体基板１４１は、エポキシ樹脂を用いて基板２０１上に固定される。

基板２０１はハウジング２０３に取り付けられている。ハウジング２０３は、第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２からの光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、照射光をガイドする導光路を有する。また、ハウジング２０３は、第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２が中間転写ベルト５からの反射光を効率的に受光するように、反射光をガイドする導光路を有する。照射光をガイドする導光路及び反射光をガイドする導光路には、レンズ２１４ａ〜２１４ｄからなるレンズ群２１４が設けられる。
即ち、ハウジング２０３内に形成された導光路及びレンズ２１４ａによって、第１ＬＥＤ７２１から出射された光は光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。中間転写ベルト５又は検出用画像からの正反射光は、光軸（図中一点破線）の方向に進み、第１ＰＤ７３１に到達する。
第２ＬＥＤ７２２から出射された光は、ハウジング２０３内の導光路及びレンズ２１４ｂによって光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。第１ＰＤ７３１は、第２ＬＥＤ７２２から中間転写ベルト５上に照射された光の乱反射光を受光する。第２ＰＤ７３２は、第２ＬＥＤ７２２から出射されて中間転写ベルト５上に照射された光の乱反射光を受光する。

第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２の配置は、図２の第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２と同様である。そのために、光学センサ１４は、図２に示す光学センサ７と同様の効果を奏しうる。このような光学センサ１４は、半導体基板１４１に各素子が形成されるので、各素子の位置精度を高いレベルに補償できる。つまり、光学センサ１４は、光軸中心点Ｐに各素子の光軸を容易に集中させることができる。これによって、検出用画像の検出精度が基板に直接接着される光学センサ７よりもさらに向上する。

また、本実施形態の光学センサ１４は、半導体基板１４１に発光部及び受光部を形成しているので、素子と素子との距離を短くできる。これによって、光学センサ１４は、砲弾型素子を有する光学センサ（図５）よりも小型化できる。また、光学センサ１４によれば、第１ＬＥＤ７２１と第１ＰＤ７３１との距離を短くできるので、砲弾型の発光素子と砲弾型の受光素子とを有する光学センサよりも、測定対象へ出射した光の正反射光をより鋭角な角度にて検出できる。これによって、光学センサ１４から測定対象までの距離が変動しても、測定対象上の照射面積が変動しにくい。中間転写ベルト５の回転中は、光学センサ１４から検出用画像までの距離が変動しやすい。本実施形態の光学センサ１４によれば、光学センサ１４から検出用画像までの距離が変動する場合においても、照射面積が変動しにくいので検出用画像からの正反射光を高精度に検出することできる。さらに、光学センサ１４は、第１ＬＥＤ７２１と第１ＰＤ７３１との距離を短くできるので、設計自由度も高くなる。そのため、光学センサ１４によれば、測定対象からの正反射光と乱反射光とを検出するのに適した位置関係となるように第１ＬＥＤ７２１、第２ＬＥＤ７２２、第１ＰＤ７３１、及び第２ＰＤ７３２を配置することができる。特に、発光素子を兼用したり、受光素子を兼用する光学センサ１４においては、従来の砲弾型素子を備えた光学センサよりも、高精度に検出用画像からの正反射光と乱反射光とを検出することができる。

以上では、光学センサ７、１４の発光部及び受光部が第１ＬＥＤ７０１、７２１、第１ＰＤ７１１、７３１、第２ＰＤ７１２、７３２、第２ＬＥＤ７０２、７２２の順に並ぶ構成を説明した。発光部及び受光部の並びはこれに限られない。光学センサは、発光部から出射された光の測定対象による正反射光の方向に対して、角度Φ、Ψが所定の角度になるように受光部が配置されていればよい。また、照射位置（光軸中心点Ｐ）における中間転写ベルト５の法線に対して、角度α、βが所定の角度になるように受光部が配置されていればよい。例えば、第１ＬＥＤ、第１ＰＤ、第２ＬＥＤ、第２ＰＤの順に配置されてもよい。あるいは、第１ＰＤ、第１ＬＥＤ、第２ＰＤ、第２ＬＥＤの順に配置されても良い。照射位置からの法線と基板とが交わる位置に対して第２ＬＥＤの反対側に第１ＰＤが配置される場合、光学センサ７、１４のサイズがわずかに大型化する。しかしながら、従来の砲弾型素子を基板に半田付けして組み立てられた光学センサに比べれば十分に小型化が実現される。また、本発明は第１ＬＥＤを排して、第１ＰＤ、第２ＰＤ、１つのＬＥＤを有する光学センサであっても適用できる。前述の構成においては、イエロー、マゼンタ、シアンのテスト画像の濃度を検出すると共に、第２パターン画像の色ずれを検知することが可能である。なお、ブラックのテスト画像の濃度を検知するためには別途センサを有する構成とすればよい。

Claims (12)

1. 像担持体に、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、
   像担持体上の前記画像をシートに転写する転写部と、
   前記像担持体に光を照射する発光素子と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を受光する第１受光素子と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を受光する第２受光素子と、前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とが実装された基板とを有する検出手段と、
   前記複数の画像形成手段に第１検出用画像を形成させ、前記検出手段の前記第１受光素子に前記第１検出用画像からの反射光を受光させ、前記第１受光素子による前記第１検出用画像の受光結果に基づいて前記複数の画像形成手段により形成される画像の色ずれを制御し、前記複数の画像形成手段に第２検出用画像を形成させ、前記検出手段の前記第２受光素子に前記第２検出用画像からの反射光を受光させ、前記第２受光素子による前記第２検出用画像の受光結果に基づいて前記複数の画像形成手段により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、
   前記第２受光素子は前記発光素子と前記第１受光素子との間に配置され、
   前記像担持体上の照射位置と前記第１受光素子とを結んだ第１仮想線と前記像担持体からの正反射光軸のなす角度が、前記像担持体上の前記照射位置と前記第２受光素子とを結んだ第２仮想線と前記像担持体からの正反射光軸のなす角度より小さく、
   前記像担持体上の前記照射位置から前記像担持体の表面の法線と前記第２仮想線とのなす角度が、前記法線と前記第１仮想線とのなす角度よりも大きいことを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記第１受光素子は前記法線と前記基板とが交わる位置よりも前記発光素子側に配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子は、前記基板にダイボンディング及びワイヤボンディングによって設けられる部品であることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記基板は半導体基板であり、
   前記発光素子、、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子は、前記半導体基板に形成された半導体素子であることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記第１受光素子は、前記発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
   前記第２受光素子は、前記発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
   前記第１受光素子は、前記発光素子から出射された光の正反射光を受光せず、
   前記第２受光素子は、前記発光素子から出射された光の正反射光を受光しないことを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記複数の画像形成部に含まれるブラックを除いた他の画像形成部によって有彩色の検出用画像を形成し、前記発光素子を発光し、前記第２受光素子によって前記有彩色の検出用画像からの乱反射光を受光し、前記他の画像形成部により形成される画像の濃度を前記第２受光素子の受光結果に基づき制御することを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成手段は、異なる色の画像を形成する複数の画像形成部を有し、
   前記制御手段は、前記複数の画像形成部によって色ずれを検知するために用いるパターン画像を形成し、前記発光素子を発光し、前記第１受光素子によって前記パターン画像からの乱反射光を受光し、前記検知された色ずれを制御することを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体で前記発光素子と同じ位置に光を照射するように配置される他の発光素子をさらに備え、
   前記第１受光素子は、前記他の発光素子から出射された光の正反射光を受光することを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記他の発光素子は、前記基板にダイボンディング及びワイヤボンディングによって設けられる部品であることを特徴とする、
   請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記基板は半導体基板であり、
    前記他の発光素子は、前記半導体基板に形成された半導体素子であることを特徴とする、
    請求項８記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、前記複数の画像形成部に含まれるブラックの画像形成部によってブラックの検出用画像を形成し、前記他の発光素子を発光し、前記第１受光素子によって前記ブラックの検出用画像からの正反射光を受光し、前記ブラックの画像形成部により形成される画像の濃度を前記第１受光素子の受光結果に基づき制御することを特徴とする、
    請求項８〜１０のいずれか１項記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成手段は、異なる色の画像を形成する複数の画像形成部を有し、
    前記制御手段は、前記複数の画像形成部によって色ずれを検知するために用いるパターン画像を形成し、前記他の発光素子を発光し、前記第１受光素子によって前記パターン画像からの正反射光を受光し、前記検知された色ずれを制御することを特徴とする、
    請求項８〜１０のいずれか１項記載の画像形成装置。