JP5392156B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

この発明は画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus.

電子写真方式を用いた画像形成プロセスでは、常に安定した画像濃度が得られるようにするため、以下の如き「画像濃度制御」が行われる。
即ち、感光体や転写ベルトに「露光強度や帯電バイアス電位、現像バイアス電位等の作像条件」を異ならせて、トナー濃度の異なる複数の「トナー濃度検知用のパッチ」によるテストパターンを形成する。
形成されたテストパターンに光を照射し、反射光を検知し、検知量に対して所定のアルゴリズムによる演算を施して「各パッチのトナー濃度」を求める。
In an image forming process using an electrophotographic system, the following “image density control” is performed in order to always obtain a stable image density.
That is, a test pattern is formed by a plurality of “toner density detection patches” having different toner densities by varying “image forming conditions such as exposure intensity, charging bias potential, and developing bias potential” on the photoconductor and transfer belt. .
The formed test pattern is irradiated with light, the reflected light is detected, and a calculation according to a predetermined algorithm is performed on the detected amount to obtain “toner density of each patch”.

このようにして求められた「各パッチのトナー濃度」と、このパッチを形成した作像条件における現像ポテンシャルとの関係に基づき、現像γと現像開始電圧:Vkを求める。   Development γ and development start voltage: Vk are obtained based on the relationship between the “toner density of each patch” thus obtained and the development potential under the image forming conditions on which the patch is formed.

「現像γ」は、現像ポテンシャルを横軸、トナー濃度を横軸とする「現像ポテンシャル・トナー濃度座表面」上における現像ポテンシャルとトナー濃度の関係を表す「γ曲線」の傾きであり、「現像開始電圧」は、上記現像ポテンシャル・トナー濃度におけるγ曲線の「横軸切片」である。   “Development γ” is the slope of the “γ curve” representing the relationship between the development potential and the toner density on the “development potential / toner density seat surface” with the development potential on the horizontal axis and the toner density on the horizontal axis. The “starting voltage” is a “horizontal axis intercept” of the γ curve at the development potential / toner density.

求められた「現像γ」に基づき、トナー濃度が適正となる現像ポテンシャルが実現されるように、露光強度、帯電バイアス電位、現像バイアス電位などの作像条件を調整する。   Based on the obtained “development γ”, image forming conditions such as exposure intensity, charging bias potential, and developing bias potential are adjusted so that a developing potential with an appropriate toner density is realized.

テストパターンの各パッチのトナー濃度の検知に用いられる反射型光学センサは、従来から種々のタイプのものが提案されている。例えば、特許文献1には、発光部として1個のLEDを用い、このLEDからの光をパッチに照射し、反射光を2個のフォトダイオードからなる受光部で受光するタイプのものが開示されている。   Various types of reflective optical sensors used for detecting the toner density of each patch of a test pattern have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a type in which one LED is used as a light emitting unit, light from the LED is irradiated onto a patch, and reflected light is received by a light receiving unit including two photodiodes. ing.

このタイプの反射型光学センサでは「パッチを照射する光スポットの大きさ」は2〜3mmが通常である。一方、形成される各パッチの大きさは、パッチの移動方向およびこれに直交する方向とも15mm以上ある。パッチの大きさを「光スポットより大きく」し、パッチと光スポットに相対的な位置誤差があっても、光スポットによりパッチを適正に照射することを意図したものである。   In this type of reflective optical sensor, the “size of the light spot that irradiates the patch” is usually 2 to 3 mm. On the other hand, the size of each patch formed is 15 mm or more in both the moving direction of the patch and the direction orthogonal thereto. The size of the patch is “larger than the light spot”, and even if there is a relative positional error between the patch and the light spot, the patch is intended to be appropriately irradiated with the light spot.

テストパターンを形成するトナーは、本来の画像形成に寄与しない「不寄与トナー」として消費される。このため、テストパターンの面積が大きくなれば、それに比例して不寄与トナーの消費量も大きくなる。   The toner that forms the test pattern is consumed as “non-contributing toner” that does not contribute to the original image formation. For this reason, if the area of the test pattern is increased, the consumption of non-contributing toner is increased in proportion thereto.

不寄与トナーの消費量を低減するためには、テストパターンを構成する各パッチの面積を小さくすればよいが、「パッチの大きさが光スポットより大きい必要」があるため、パッチを小さくすることには限度がある。   In order to reduce the consumption of non-contributing toner, the area of each patch constituting the test pattern may be reduced. However, since the size of the patch needs to be larger than the light spot, the patch should be made smaller. Has a limit.

出願人は先に、「3個以上の発光部と3個以上の受光部を有する新規な反射型光学センサ」を用い、従来のものよりも小さいパッチに対してトナー濃度検知を行なうことを提案した(特許文献2)。   The applicant previously proposed to use a new reflective optical sensor having three or more light emitting sections and three or more light receiving sections to detect toner density on a patch smaller than the conventional one. (Patent Document 2).

特許文献2には、具体的な例として、光スポットの大きさを直径:2mm、隣接する光スポットの間隔を1mm、パッチの大きさを1mm以上とする場合が開示されており、特許文献1記載の場合に比してパッチの大きさを極めて小さくすることができる。   As a specific example, Patent Document 2 discloses a case where the size of a light spot is 2 mm in diameter, the interval between adjacent light spots is 1 mm, and the size of a patch is 1 mm or more. Compared to the case described, the size of the patch can be made extremely small.

しかしながら、この場合、パッチの大きさが光スポットよりも小さいため、パッチが隣接する光スポット間にある場合、パッチが照射される面積が小さく、トナー濃度検知に利用される「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度を高めることが難しい。   However, in this case, since the size of the patch is smaller than the light spot, when the patch is between adjacent light spots, the area irradiated with the patch is small, and “light use efficiency” used for toner density detection. It is difficult to improve the accuracy of toner density detection.

この発明は上述した事情に鑑み、小さいパッチを用いることにより不寄与トナーの消費量を抑制しつつ、トナー濃度検知の高精度化を図り、より簡便で、低エネルギかつ効率の良いトナー濃度検知を実現することを課題とする。   In view of the above-described circumstances, the present invention achieves higher accuracy of toner density detection while suppressing consumption of non-contributing toner by using a small patch, and makes it possible to perform toner density detection that is simpler, lower energy, and more efficient. The challenge is to achieve this.

この発明の画像形成装置は「光導電性の感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像をシート状記録媒体に転写し、定着して画像形成を行なう画像形成装置」である。   The image forming apparatus according to the present invention “forms an electrostatic latent image on a photoconductive photosensitive member, visualizes the electrostatic latent image as a toner image, transfers the obtained toner image to a sheet-like recording medium, and fixes it. Thus, an image forming apparatus that forms an image ".

この画像形成装置について若干付言すると、以下に述べる特徴部分を除く「画像形成装置部分」は、従来から「電子写真方式の画像形成を行なう装置」として広く知られた、モノクロ複写機やカラー複写機、2色複写機、多色複写機、カラー複写機、プロッタ、プリンタ、あるいはマルチファンクションプリンタ等であることができる。   To add a little about this image forming apparatus, the “image forming apparatus part” excluding the characteristic part described below is a monochrome copier or color copier that has been widely known as an “electrophotographic image forming apparatus”. It can be a two-color copier, a multicolor copier, a color copier, a plotter, a printer, a multifunction printer, or the like.

「光導電性の感光体」は、ドラム状あるいは無端ベルト状に形成され、1以上が用いられる。
「静電潜像」は、感光体の均一帯電と露光とにより形成される。露光は、光像照射や光書込みにより行なうことができる。静電潜像は現像によりトナー像として可視化される。
The “photoconductive photoreceptor” is formed in a drum shape or an endless belt shape, and one or more are used.
An “electrostatic latent image” is formed by uniform charging and exposure of a photoreceptor. The exposure can be performed by optical image irradiation or optical writing. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by development.

トナー画像は、記録紙等の「シート状記録媒体」に転写される。トナー画像のシート状記録媒体への転写は、感光体上から直接にシート状記録媒体上に転写する直接転写方式であることもできるし、感光体上のトナー画像を一旦「中間転写ベルト上」に転写し、この中間転写ベルト上からシート状記録媒体へ転写する中間転写方式であることもできる。   The toner image is transferred to a “sheet-shaped recording medium” such as recording paper. The transfer of the toner image onto the sheet-like recording medium can be a direct transfer method in which the toner image is directly transferred onto the sheet-like recording medium from the photosensitive member, or the toner image on the photosensitive member is temporarily “on the intermediate transfer belt”. It is also possible to adopt an intermediate transfer method in which the toner image is transferred to the sheet-like recording medium from the intermediate transfer belt.

なお、直接転写方式において、無端ベルトによりシート状記録媒体を転写部へ搬送しつつトナー像の転写を行う場合があり、このとき上記「無端ベルト」を「直接転写ベルト」と呼ぶ。   In the direct transfer method, there is a case where the toner image is transferred while the sheet-like recording medium is conveyed to the transfer portion by the endless belt. At this time, the “endless belt” is referred to as a “direct transfer belt”.

感光体が複数用いられるときは、各感光体に静電潜像が形成され、トナー画像として可視化され、可視化された複数のトナー画像が同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写される。   When a plurality of photoconductors are used, an electrostatic latent image is formed on each photoconductor, visualized as a toner image, and the plurality of visualized toner images are transferred onto the same sheet-like recording medium.

即ち、この発明は、従来から知られた「電子写真方式の種々のタイプの画像形成装置」に適用することができる。   In other words, the present invention can be applied to conventionally known “various types of electrophotographic image forming apparatuses”.

請求項1記載の画像形成装置は、テストパターン形成手段と、反射型光学センサと、画像形成プロセス制御手段と、濃度検知制御手段とを有する。   The image forming apparatus according to the first aspect includes a test pattern forming unit, a reflective optical sensor, an image forming process control unit, and a density detection control unit.

「テストパターン形成手段」は、支持部材上にトナーによるテストパターンを形成する手段である。
「支持部材」は、トナーによるテストパターンを支持できる部材であり、具体的には上記「感光体」または「直接転写ベルトもしくは中間転写ベルト」である。
感光体を支持部材とする場合、テストパターンは感光体の帯電と露光とにより「テストパターンに対応する静電潜像」が形成され、この静電潜像が現像されて「トナーによるテストパターン」となる。
“Test pattern forming means” is means for forming a test pattern with toner on a support member.
The “support member” is a member capable of supporting a test pattern made of toner, and specifically, the “photosensitive member” or the “direct transfer belt or intermediate transfer belt”.
When the photosensitive member is used as a support member, the test pattern is formed by charging and exposing the photosensitive member to form an “electrostatic latent image corresponding to the test pattern”, and the electrostatic latent image is developed to form a “test pattern using toner”. It becomes.

従って、この場合「テストパターン形成手段」は、感光体を帯電する帯電手段と、テストパターンに応じた露光を行なって「テストパターンに対応する静電潜像」を形成する手段と、静電潜像を可視化する現像手段と、により構成される。   Therefore, in this case, the “test pattern forming means” includes a charging means for charging the photosensitive member, a means for performing exposure according to the test pattern to form an “electrostatic latent image corresponding to the test pattern”, and an electrostatic latent image. And developing means for visualizing the image.

直接転写ベルトもしくは中間転写ベルトを支持部材とする場合には、テストパターンは、感光体にテストパターンに対応する静電潜像が形成され、ついで現像によりトナーにより可視化され、可視化されたパターンが「直接転写ベルトあるいは中間転写ベルト」上に転写されてテストパターンとなる。   When the direct transfer belt or the intermediate transfer belt is used as a support member, the test pattern is formed by forming an electrostatic latent image corresponding to the test pattern on the photosensitive member, and then visualizing with toner by development. It is transferred onto a “direct transfer belt or intermediate transfer belt” to form a test pattern.

従って、この場合には、感光体を帯電する帯電手段、テストパターンに応じた露光を行なって「テストパターンに対応する静電潜像」を形成する手段、静電潜像を可視化する現像手段ととともに、可視化されたパターンを直接転写ベルトもしくは中間転写ベルトに転写する手段が、テストパターン形成手段を構成する。   Accordingly, in this case, a charging means for charging the photosensitive member, a means for performing exposure according to the test pattern to form an “electrostatic latent image corresponding to the test pattern”, a developing means for visualizing the electrostatic latent image, and At the same time, the means for directly transferring the visualized pattern to the transfer belt or the intermediate transfer belt constitutes the test pattern forming means.

「反射型光学センサ」は、支持部材上に形成されて所定の副方向へ移動するテストパターンにおけるトナー濃度を光学的に検知するためのセンサである。
「副方向」は、テストパターンを形成された支持部材の表面が移動する方向であり、支持部材表面上で副方向に直交する方向を「主方向」と言う。
The “reflective optical sensor” is a sensor for optically detecting the toner density in a test pattern formed on a support member and moving in a predetermined sub-direction.
The “sub direction” is a direction in which the surface of the support member on which the test pattern is formed moves, and a direction orthogonal to the sub direction on the support member surface is referred to as a “main direction”.

「画像形成プロセス制御手段」は、反射型光学センサによる検知結果に基づき、画像形成プロセス条件(感光体の帯電条件や露光条件、現像バイアス電圧等の現像条件など画像形成プロセスにおける各種の条件)を決定する手段である。   The “image forming process control means” determines the image forming process conditions (various conditions in the image forming process such as the charging conditions of the photosensitive member, the exposure conditions, and the developing conditions such as the developing bias voltage) based on the detection result by the reflective optical sensor. It is a means to determine.

「濃度検知制御手段」は、トナー濃度検知のために反射型光学センサを制御し、反射型光学センサの出力に対して所定の演算処理を行う手段である。   “Density detection control means” is means for controlling the reflective optical sensor for toner density detection and performing predetermined calculation processing on the output of the reflective optical sensor.

「画像形成プロセス制御手段」や「濃度検知制御手段」は、具体的にはマイクロコンピュータやCPUとして実現できるが、これら制御手段は各々の制御内容を「共通のマイクロコンピュータに組込んで構成することも、互いに別個に構成することもできる。   The “image forming process control means” and the “density detection control means” can be specifically realized as a microcomputer or a CPU. These control means are configured by incorporating each control content into a common microcomputer. Alternatively, they can be configured separately from each other.

また、これら画像形成プロセス制御手段、濃度検知制御手段の一方もしくは双方を、画像形成装置を統括的に制御する制御手段に組込んでも良い。   Further, one or both of the image forming process control means and the density detection control means may be incorporated in a control means for comprehensively controlling the image forming apparatus.

上記反射型光学センサは、以下の如き構成のものである。   The reflective optical sensor has the following configuration.

即ち、反射型光学素子は、照明系と受光系とを有する。
「照明系」は、N(≧3)個の発光部が、支持部材表面に平行で副方向に直交する主方向へ所定のピッチ:Pで等間隔配列され、各発光部からの光を支持部材上に光スポットとして照射する。
That is, the reflective optical element has an illumination system and a light receiving system.
In the “illumination system”, N (≧ 3) light emitting units are arranged at equal intervals in a main direction that is parallel to the support member surface and perpendicular to the sub direction at a predetermined pitch: P, and supports light from each light emitting unit. Irradiate as a light spot on the member.

「受光系」は、N(≧3)個の受光部が主方向に、N個の発光部と対応して発光部と同ピッチ:Pで等間隔配列され、照射系から射出して「支持部材もしくはテストパターン」または「支持部材およびテストパターン(パッチ)」により反射された光を受光する。   In the “light receiving system”, N (≧ 3) light receiving portions are arranged in the main direction in the same direction as the light emitting portions at the same pitch: P corresponding to the N light emitting portions, and emitted from the irradiation system to be “supported”. The light reflected by the “member or test pattern” or “support member and test pattern (patch)” is received.

上記テストパターン形成手段は、主方向の大きさが「支持部材上に照射される1個の光スポットの主方向の大きさ:SDと、発光部のピッチ:Pとの和:SD+Pよりも大きいパッチ」によりテストパターンを形成する。   In the test pattern forming means, the size in the main direction is “the sum of the size in the main direction of one light spot irradiated on the support member: SD and the pitch of the light emitting portion: P: SD + P”. A test pattern is formed by “patches”.

テストパターンは、1以上のパッチにより構成されるが、その「主方向の大きさ」が、
光スポットの主方向の大きさ:SDと発光部のピッチ:Pの和よりも大きいので、「パッチに照射される光スポット」はパッチの相当の面性領域を確実に照射できる。このため、パッチ検出の際の光の利用効率が高く、高精度のトナー濃度検知が可能となる。
The test pattern is composed of one or more patches, but the “size in the main direction” is
Since the size of the light spot in the main direction: SD and the pitch of the light emitting parts: P is larger than the sum of the light spots, the “light spot irradiated on the patch” can surely irradiate the surface area corresponding to the patch. For this reason, the use efficiency of light at the time of patch detection is high, and highly accurate toner density detection is possible.

なお、発光部からの光は、支持部材表面上に「光スポット」として照射されるので、発光部からの光束は指向性を持っている。例えば、光スポット用の光源としてLEDを用いる場合であれば、個々のLEDの光放射面(発光源)に「マイクロレンズ」を一体に形成したものを「1単位の発光部」とすることができる。あるいは、個々のLEDに対し、LEDとは別体のマイクロレンズを組み合わせ、LEDアレイとマイクロレンズアレイとにより発光部のアレイを構成しても良い。   In addition, since the light from a light emission part is irradiated as a "light spot" on the support member surface, the light beam from a light emission part has directivity. For example, when an LED is used as a light source for a light spot, a “microlens” integrally formed on the light emission surface (light emission source) of each LED may be referred to as “one unit of light emitting portion”. it can. Alternatively, for each LED, a microlens separate from the LED may be combined, and an array of light emitting units may be configured by the LED array and the microlens array.

なお、受光部の光電変換素子にはフォトダイオード(PD)を用いることが、支持部材やパッチからの反射光を有効に光源変換部へ入射させるためのマイクロレンズアレイをPDアレイと組み合わせて受光部のアレイを構成することが好ましい。   It is to be noted that a photodiode (PD) is used as the photoelectric conversion element of the light receiving unit, and the light receiving unit is combined with a microlens array for effectively allowing the reflected light from the support member and the patch to enter the light source conversion unit. It is preferable to construct an array of

上記発光部・受光部の配列数:Nは、上記の如く3以上であることが必須であるが、上限は、反射型光学センサによる主方向の検出範囲に応じて適宜定めることができる。
後述する実施の形態のように「主方向の検出範囲」が比較的小さい場合の実施形態での例のように「N=11」は好適な例の1つであり、「5≦N≦50」は後述の実施形態に類似する形態の場合に実際的な範囲である。
The number N of the light emitting units / light receiving units is required to be 3 or more as described above, but the upper limit can be appropriately determined according to the detection range in the main direction by the reflective optical sensor.
“N = 11” is one of the preferred examples as in the example in the case where the “main direction detection range” is relatively small as in the embodiment described later, and “5 ≦ N ≦ 50”. "Is a practical range in the case of a form similar to the embodiment described later.

「濃度検知制御手段」は、トナー濃度検出の際に、テストパターン位置認識工程と、駆動系動作決定工程と、反射光取得工程と、トナー濃度演算工程とを実行する。   The “density detection control means” executes a test pattern position recognition process, a drive system operation determination process, a reflected light acquisition process, and a toner density calculation process when toner density is detected.

「テストパターン位置認識工程」は、テストパターンの「主方向の位置」を認識する工程である。
「照射系動作決定工程」は、照射系の動作を決定する工程である。
「受光系動作決定工程」は、受光系の動作を決定する工程である。
「反射光取得工程」は、照射系から射出され、「支持部材もしくはテストパターン」または「支持部材およびテストパターン」により反射された光を受光した受光部の「受光部出力」を取得する工程である。
「トナー濃度演算工程」は、受光部出力を「正反射光に起因する正反射寄与分」と「拡散反射光に起因する拡散反射寄与分」とに分割して得られる「分割出力」に基づき、トナー濃度を演算的に求める工程である。
The “test pattern position recognition process” is a process for recognizing the “position in the main direction” of the test pattern.
The “irradiation system operation determining step” is a step of determining the operation of the irradiation system.
The “light receiving system operation determining step” is a step of determining the operation of the light receiving system.
The “reflected light acquisition step” is a step of acquiring the “light receiving unit output” of the light receiving unit that has received the light emitted from the irradiation system and reflected by the “support member or test pattern” or “support member and test pattern”. is there.
The “toner density calculation step” is based on “divided output” obtained by dividing the light receiving unit output into “regular reflection contribution due to specular reflection light” and “diffuse reflection contribution due to diffuse reflection”. In this step, the toner concentration is calculated.

請求項1記載の画像形成装置において、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程では「最後にテストパターンを検知したときの情報を基に、テストパターンの位置を推定」することができる(請求項2)。   In the image forming apparatus according to claim 1, in the test pattern position recognition step performed by the density detection control means, it is possible to "estimate the position of the test pattern based on the information when the test pattern was last detected". Item 2).

「最後にテストパターンを検知したときの情報」は、前回の画像形成プロセスが行われたときの「テストパターンを検知したときの情報」であり、このような情報を利用することにより特許文献2におけるような「予備検出工程用のトナーパターン」を形成する必要がなくなる。   “Information when the last test pattern is detected” is “information when the test pattern is detected” when the previous image forming process is performed. By using such information, Patent Document 2 can be used. It is not necessary to form the “toner pattern for the preliminary detection step” as in FIG.

請求項1記載の画像形成装置は、トナー濃度の検出の際に、テストパターン形成手段が「支持部材上のテストパターンの上流側に、テストパターン位置認識用パッチを形成」し、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で「照射系からの光で上テストパターン位置認識用パッチを照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を推定する」ことができる(請求項3)。   2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the toner density is detected, the test pattern forming means “forms a test pattern position recognition patch on the upstream side of the test pattern on the support member” and density detection control means. In the test pattern position recognition step performed by the above, it is possible to "irradiate the upper test pattern position recognition patch with light from the irradiation system and estimate the position of the test pattern based on the output of the light receiving unit at this time" (claims) 3).

請求項1記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程では「支持部材上のテストパターンの最も上流側のパッチを照射系からの光で照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を決定する」ことができる(請求項4)。   In the image forming apparatus according to claim 1, in the test pattern position recognition step performed by the density detection control means, “the most upstream patch of the test pattern on the support member is irradiated with light from the irradiation system, and the light reception at this time is received. It is possible to determine the position of the test pattern based on the output of the section ”.

請求項1〜4の任意の1に記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なう照射系動作決定工程で「反射型光学センサの照射系において発光させる発光部」と、この発光部の「発光パターンと発光モードの少なくとも一方」を決定することができる(請求項5)。なお、前述のように「発光部」はLED等の発光原とマイクロレンズとにより構成されるので、上記「発光させる発光部」は、発光させる発光源の意味であるが、混同の恐れは無いと思われるので、上記意味として「発光部を発光させる」等とも言う。   In the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, in the irradiation system operation determining step performed by the density detection control means, a "light emitting unit that emits light in the irradiation system of the reflective optical sensor" and the light emitting unit “At least one of the light emission pattern and the light emission mode” can be determined. As described above, since the “light emitting part” is composed of a light emitting source such as an LED and a microlens, the “light emitting part for emitting light” means a light emitting source for emitting light, but there is no possibility of confusion. Therefore, the above meaning is also referred to as “light emitting part”.

請求項1〜4の任意の1に記載の画像形成装置においては、濃度検知制御手段が行なう受光系動作決定工程で「受光系のうちで受光部出力を取得する受光部と、受光部出力の取得タイミングの少なくとも一方」を決定することができる(請求項6)。   In the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, in the light receiving system operation determining step performed by the density detection control means, "the light receiving unit that acquires the light receiving unit output in the light receiving system and the light receiving unit output "At least one of the acquisition timings" can be determined (claim 6).

請求項2または3記載の画像形成装置では、濃度検知制御手段が「反射光取得工程とトナー濃度演算工程との間に、テストパターン位置認識工程で推定されたテストパターンの位置の正否を判定するテストパターン位置正否判定工程を有する」ことができる(請求項7)。   4. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the density detection control means determines whether the test pattern position estimated in the test pattern position recognition process is correct between the reflected light acquisition process and the toner density calculation process. A test pattern position correct / incorrect determination step ”.

請求項3または7記載の画像形成装置においては、テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさが「テストパターンの主方向の大きさよりも小さい」ことが好ましい(請求項8)。   In the image forming apparatus according to claim 3 or 7, it is preferable that the size of the test pattern position recognition patch in the main direction is “smaller than the size of the test pattern in the main direction” (claim 8).

請求項1〜8の任意の1に記載の画像形成装置におけるテストパターン形成手段は「主方向の大きさが、支持部材上に照射される1個の光スポットの主方向の大きさSDと、発光部のピッチ:Pの2倍との和:SD+2Pよりも大きいパッチによりテストパターンを形成する」ものであることが好ましい(請求項9)。   The test pattern forming means in the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the size in the main direction is the size SD in the main direction of one light spot irradiated on the support member; It is preferable that the test pattern is formed by a patch larger than the pitch of the light emitting portion: twice the sum of P: SD + 2P.

請求項1〜9記載の画像形成装置において、反射型光学センサが支持部材上に形成する光スポットの主方向の大きさ:SDは「発光部のピッチ:Pと同程度」であることが好ましい(請求項10)。このようにすると、主方向において隣接する光スポットが相互に分離しないので、パッチに対する光照射がより確実になり、トナー濃度検知の精度を高めることができる。   10. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the size of the light spot formed by the reflective optical sensor on the support member in the main direction: SD is “same as the pitch of the light emitting part: P”. (Claim 10). In this way, since the light spots adjacent in the main direction are not separated from each other, the light irradiation to the patch becomes more reliable, and the accuracy of toner density detection can be improved.

請求項1〜10の任意の1に記載の画像形成装置は「トナー画像が、感光体上から、中間転写ベルトを介してシート状記録媒体に転写され、中間転写ベルトを支持部材としてテストパターンが形成される」ものであることができる(請求項11)。   The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein "a toner image is transferred from a photosensitive member to a sheet-like recording medium via an intermediate transfer belt, and a test pattern is formed using the intermediate transfer belt as a support member. Can be formed "(claim 11).

この請求項11記載の画像形成装置は「複数の感光体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置」であることができる。複数の感光体に形成されたトナー画像は、共通の中間転写ベルト上に重ね合わせて転写されて多色画像(カラー画像を含む)を構成し、共通のシート状記録媒体に転写・定着される。   The image forming apparatus according to claim 11 is a “tandem image forming apparatus that forms toner images of different colors on a plurality of photoconductors and superimposes the plurality of toner images to form a multicolor image”. Can do. Toner images formed on a plurality of photoconductors are superimposed and transferred onto a common intermediate transfer belt to form a multicolor image (including a color image), and transferred and fixed onto a common sheet-like recording medium. .

以上に説明したように、この発明によれば新規な画像形成装置を実現できる。
この発明の画像形成装置では、反射型光学センサの照射系により形成される光スポットの主方向の大きさ:SDと発光部のピッチ:Pに対して、主方向の大きさが「SD+P」もしくは「SD+2P」より大きいパッチによるテストパターンが形成されるので、主方向におけるパッチの大きさを小さくすれば、それに応じてピッチ:Pや光スポットの大きさ:SDが小さくなり、パッチを小さくして不寄与トナーの消費量を軽減させつつ、トナー濃度検知の精度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, a novel image forming apparatus can be realized.
In the image forming apparatus according to the present invention, the size of the light spot formed by the irradiation system of the reflective optical sensor is “SD + P” or “SD + P” or Since a test pattern with a patch larger than “SD + 2P” is formed, if the size of the patch in the main direction is reduced, the pitch: P and the size of the light spot: SD are reduced accordingly, and the patch is reduced. The accuracy of toner density detection can be improved while reducing the consumption of non-contributing toner.

また、濃度検知制御手段により上記の工程を実行することにより、エネルギ消費が少なく、効率のよいトナー濃度検知を実現できる。   Further, by executing the above steps by the density detection control means, it is possible to realize efficient toner density detection with low energy consumption.

従って、画像形成プロセスを「より精緻」に制御して良好な画像形成を行なうことができる。   Therefore, it is possible to perform good image formation by controlling the image forming process more precisely.

画像形成装置の実施の1形態の概略図である。1 is a schematic diagram of an embodiment of an image forming apparatus. 図1の実施の形態における光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical scanning device in embodiment of FIG. 図1の実施の形態における光走査装置を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the optical scanning device in embodiment of FIG. 図1の実施の形態における光走査装置を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the optical scanning device in embodiment of FIG. 図1の実施の形態における光走査装置を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the optical scanning device in embodiment of FIG. 支持部材としての中間転写ベルトに形成されたテストパターンとその検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the test pattern formed in the intermediate transfer belt as a supporting member, and its detection. 反射型光学センサの実施の1例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one example of implementation of a reflection type optical sensor. 反射型光学センサを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor. 反射型光学センサを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor. プリンタ制御装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a printer control apparatus. 画像プロセス制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating image process control. トナー濃度検知制御を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection control. テストパターンの検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of a test pattern. テストパターンの検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of a test pattern. テストパターンの検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of a test pattern. テストパターンの検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of a test pattern. テストパターンの検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of a test pattern. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパタ−ンの検知における発光部と受光部の駆動のタイミングの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive timing of the light emission part in the detection of a test pattern, and a light-receiving part. テストパターンによるトナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection based on a test pattern. テストパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating test pattern detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. トナー濃度検知を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner density detection. テストパターンによる位置検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンによる位置検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンによる位置検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンによる位置検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンの位置検知を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the position detection of a test pattern テストパターンによる位置検知を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンによる位置検知を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. 発光部からの光の反射状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reflection state of the light from a light emission part. テストパターンによる位置検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection by a test pattern. テストパターンの別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of a test pattern. テストパターンの別の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner density detection by another example of a test pattern. テストパターンの別の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner density detection by another example of a test pattern. テストパターンの他の例によるトナー濃度検知を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner density detection by the other example of a test pattern. テストパターンの別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of a test pattern.

以下、実施の形態を説明する。
先ず、画像形成装置の実施の1形態としての「カラープリンタ」の概略を、図1を参照して説明する。
図1に示すカラープリンタ2000は、「ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー画像を重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタ」である。
Hereinafter, embodiments will be described.
First, an outline of a “color printer” as one embodiment of an image forming apparatus will be described with reference to FIG.
The color printer 2000 shown in FIG. 1 is a “tandem multicolor printer that forms a full color image by superimposing black, cyan, magenta, and yellow toner images”.

カラープリンタ2000は、光走査装置2010、4つの感光体ドラム2030a、2030b、2030c、2030d、4つのクリーニングユニット2031a、2031b、2031c、2031d、4つの帯電装置2032a、2032b、2032c、2032d、4つの現像ローラ2033a、2033b、2033c、2033d、4つのトナーカートリッジ2034a、2034b、2034c、2034d、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、センサ装置2245及び、上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。   The color printer 2000 includes an optical scanning device 2010, four photosensitive drums 2030a, 2030b, 2030c, 2030d, four cleaning units 2031a, 2031b, 2031c, 2031d, four charging devices 2032a, 2032b, 2032c, 2032d, and four developing units. Rollers 2033a, 2033b, 2033c, 2033d, four toner cartridges 2034a, 2034b, 2034c, 2034d, transfer belt 2040, transfer roller 2042, fixing roller 2050, paper feed roller 2054, registration roller pair 2056, paper discharge roller 2058, paper feed A tray 2060, a paper discharge tray 2070, a communication control device 2080, a sensor device 2245, and a printer control device 2090 that comprehensively controls the above-described units are provided.

以下において、図1に示すように「XYZの3次元直交座標系」を想定し、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向(図1の図面に直交する方向)、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。   In the following, as shown in FIG. 1, an “XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system” is assumed, and the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction (direction orthogonal to the drawing of FIG. 1). The direction along the arrangement direction of the photosensitive drums will be described as the X-axis direction.

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

「ドラム状に形成された感光体」である感光体ドラム2030a〜2030dは何れも、表面に感光層が形成され、その表面が光走査装置2010による光走査の「被走査面」となっている。感光体ドラム2030a〜2030dは、図示されない回転機構により、図1の面内で矢印方向(時計回り)に回転する。   Each of the photosensitive drums 2030a to 2030d, which is a “photosensitive body formed in a drum shape”, has a photosensitive layer formed on the surface, and the surface is a “scanned surface” of optical scanning by the optical scanning device 2010. . The photosensitive drums 2030a to 2030d are rotated in the direction of the arrow (clockwise) in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

感光体ドラム2030aの回転方向に沿って、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、クリーニングユニット2031aが、感光体ドラム2030aを囲繞するように配置されている。   A charging device 2032a, a developing roller 2033a, and a cleaning unit 2031a are arranged along the rotation direction of the photosensitive drum 2030a so as to surround the photosensitive drum 2030a.

感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、ブラック画像を形成する画像形成ステーション(以下「Kステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030a, the charging device 2032a, the developing roller 2033a, the toner cartridge 2034a, and the cleaning unit 2031a constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “K station”) that forms a black image.

感光体ドラム2030bと、その回転方向に沿って感光体ドラム2030bを囲繞するように配置された、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、クリーニングユニット2031bは、シアン画像を形成する画像形成ステーション(以下「Cステーション」ともいう)を構成する。   The charging device 2032b, the developing roller 2033b, and the cleaning unit 2031b, which are disposed so as to surround the photosensitive drum 2030b and the photosensitive drum 2030b along the rotation direction thereof, include an image forming station (hereinafter referred to as “C”) that forms a cyan image. Station)).

感光体ドラム2030cと、その回転方向に沿って感光体ドラム2030cを囲繞するように配置された、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、クリーニングユニット2031cは、マゼンタ画像を形成する画像形成ステーション(以下「Mステーション」ともいう)を構成する。   The charging device 2032c, the developing roller 2033c, and the cleaning unit 2031c, which are disposed so as to surround the photosensitive drum 2030c and the rotation direction of the photosensitive drum 2030c, include an image forming station (hereinafter referred to as “M”) that forms a magenta image. Station)).

感光体ドラム2030dと、その回転方向に沿って感光体ドラム2030dを囲繞するように配置された、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、クリーニングユニット2031dは、イエロー画像を形成する画像形成ステーション(以下「Yステーション」ともいう)を構成する。   A charging device 2032d, a developing roller 2033d, and a cleaning unit 2031d, which are disposed so as to surround the photosensitive drum 2030d and the photosensitive drum 2030d along the rotation direction thereof, are arranged in an image forming station (hereinafter, “Y”) that forms a yellow image. Station)).

上記帯電装置2032a〜2032dは「帯電手段」を構成し、光走査装置2010とともに「静電潜像形成手段」を構成する。   The charging devices 2032a to 2032d constitute “charging means” and, together with the optical scanning device 2010, constitute “electrostatic latent image forming means”.

帯電装置2032a〜2032dは、対応する感光体ドラム2030a〜2030dの表面をそれぞれ均一に帯電させる。   The charging devices 2032a to 2032d uniformly charge the surfaces of the corresponding photosensitive drums 2030a to 2030d, respectively.

光走査装置2010は、前記「上位装置」からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づき、色画像情報毎に変調された光束により、対応する感光体ドラムの表面を、Y方向に光走査する。
これにより、各感光体ドラム2030a〜2030dにそれぞれ「各色画像情報に対応した静電潜像」が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であり、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの側に移動する。
光走査装置2010については後述する。
The optical scanning device 2010 responds with a light beam modulated for each color image information based on multi-color image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the “higher-level device”. The surface of the photosensitive drum to be scanned is optically scanned in the Y direction.
As a result, “electrostatic latent images corresponding to each color image information” are formed on the respective photosensitive drums 2030a to 2030d. The formed electrostatic latent image is a so-called “negative latent image” and moves to the corresponding developing roller side as the photosensitive drum rotates.
The optical scanning device 2010 will be described later.

トナーカートリッジ2034aに格納されたブラックトナーは現像ローラ2033aに供給され、トナーカートリッジ2034bに格納されたシアントナーは現像ローラ2033bに供給される。
トナーカートリッジ2034cに格納されたマゼンタトナーは現像ローラ2033cに供給され、トナーカートリッジ2034dに格納されたイエロートナーは現像ローラ2033dに供給される。
The black toner stored in the toner cartridge 2034a is supplied to the developing roller 2033a, and the cyan toner stored in the toner cartridge 2034b is supplied to the developing roller 2033b.
The magenta toner stored in the toner cartridge 2034c is supplied to the developing roller 2033c, and the yellow toner stored in the toner cartridge 2034d is supplied to the developing roller 2033d.

現像ローラ2033a〜2033dが回転し、対応するトナーカートリッジからの各色トナーが表面に薄く均一に塗布される。
各現像ローラ表面に塗布されたトナーは、対応する感光体ドラム表面に形成されている静電潜像を「ネガ現像」し、トナー画像として可視化する。
感光体ドラムごとに形成された「互いに色の異なるトナー画像」は、感光体ドラムの回転に伴って移動する。
The developing rollers 2033a to 2033d rotate, and each color toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface.
The toner applied to the surface of each developing roller “negative develops” the electrostatic latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum, and visualizes it as a toner image.
The “toner images having different colors” formed for each photoconductor drum move as the photoconductor drum rotates.

転写ベルト2040は「中間転写ベルト」であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像は、感光体ドラム2030a〜2030dから、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、互いに重ね合わされてカラー画像を形成する。   The transfer belt 2040 is an “intermediate transfer belt”, and yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred from the photosensitive drums 2030a to 2030d onto the transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed on each other. A color image is formed.

この実施の形態においては、中間転写ベルトである転写ベルト2040が「テストパターンを形成される支持部材」であり、転写ベルト2040の回転に伴いトナー画像の移動する方向が「副方向」であり、副方向に直交する方向(Y軸方向)が「主方向」である。   In this embodiment, the transfer belt 2040 that is an intermediate transfer belt is a “support member on which a test pattern is formed”, and the direction in which the toner image moves along with the rotation of the transfer belt 2040 is the “sub-direction”. A direction (Y-axis direction) orthogonal to the sub direction is the “main direction”.

給紙トレイ2060に格納された「シート状記録媒体」としての記録紙は、給紙コロ2054により給紙トレイ2060から1枚ずつ給紙され、レジストローラ対2056により、所定のタイミングで「転写ベルト2040と転写ローラ2042の間」に向けて送られる。転写ローラ2042は、記録紙表面に前記カラー画像を転写する。
カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラ2050により熱と圧力を加えられてカラー画像を定着される。カラー画像を定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070上に排紙されて順次スタックされる。
The recording sheets as the “sheet-like recording medium” stored in the sheet feeding tray 2060 are fed one by one from the sheet feeding tray 2060 by the sheet feeding roller 2054, and the “transfer belt” at a predetermined timing by the registration roller pair 2056. 2040 and the transfer roller 2042 ". The transfer roller 2042 transfers the color image onto the recording paper surface.
The recording sheet to which the color image has been transferred is heated and pressed by a fixing roller 2050 to fix the color image. The recording paper on which the color image has been fixed is discharged onto a discharge tray 2070 via a discharge roller 2058 and sequentially stacked.

トナー画像転写後の各感光体ドラム表面の残留トナーは、クリーニングユニット2031a〜2031dにより除去される。   Residual toner on the surface of each photosensitive drum after the toner image transfer is removed by cleaning units 2031a to 2031d.

次に、光走査装置2010の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 2010 will be described.

光走査装置の実施の1形態としての光走査装置2010は、図2〜図5に示すように、光源2200a、2200b、2200c、2200d、カップリングレンズ2201a、2201b、2201c、2201d、開口板2202a、2202b、2202c、2202d、シリンドリカルレンズ2204a、2204b、2204c、2204d、ポリゴンミラー2104、fθレンズ2105a、2105b、2105c、2105d、折返しミラー2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d、トロイダルレンズ2107a、2107b、2107c、2107d、光検知センサ2205a、2205b、2205c、2205d、光検知用ミラー2207a、2207b、2207c、2207d、図示されない走査制御装置などを備えている。
これらは、図5に示すように、光学ハウジング2300(図2〜図4では図示していない。)の所定位置に組み付けられている。
As shown in FIGS. 2 to 5, an optical scanning device 2010 as an embodiment of the optical scanning device includes light sources 2200a, 2200b, 2200c, and 2200d, coupling lenses 2201a, 2201b, 2201c, and 2201d, an aperture plate 2202a, 2202b, 2202c, 2202d, cylindrical lenses 2204a, 2204b, 2204c, 2204d, polygon mirror 2104, fθ lenses 2105a, 2105b, 2105c, 2105d, folding mirrors 2106a, 2106b, 2106c, 2106d, 2108a, 2108b, 2108c, 2108d, toroidal lens 2107a, 2107b, 2107c, 2107d, light detection sensors 2205a, 2205b, 2205c, 2205d, light detection mirrors 2207a, 2207 Includes 2207c, 2207d, etc. (not shown) scanning control unit.
As shown in FIG. 5, these are assembled at predetermined positions of an optical housing 2300 (not shown in FIGS. 2 to 4).

以下、光走査の主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と言う。   Hereinafter, the direction corresponding to the main scanning direction of the optical scanning is referred to as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is referred to as “sub scanning corresponding direction”.

カップリングレンズ2201a及びカップリングレンズ2201bの、光軸に沿った方向を「w1方向」、光源2200a及び光源2200bからポリゴンミラー2104に至る光路上での主走査対応方向を「m1方向」とする。   The direction along the optical axis of the coupling lens 2201a and the coupling lens 2201b is referred to as “w1 direction”, and the main scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200a and the light source 2200b to the polygon mirror 2104 is referred to as “m1 direction”.

カップリングレンズ2201c及びカップリングレンズ2201dの、光軸に沿った方向を「w2方向」、光源2200c及び光源2200dからポリゴンミラー2104に至る光路上での主走査対応方向を「m2方向」とする。
なお、光源2200a及び光源2200bからポリゴンミラー2104に至る光路上での副走査対応方向、光源2200c及び光源2200dからポリゴンミラー2104に至る光路上での副走査対応方向は、いずれもZ軸方向と同方向である。
The direction along the optical axis of the coupling lens 2201c and the coupling lens 2201d is “w2 direction”, and the main scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200c and the light source 2200d to the polygon mirror 2104 is “m2 direction”.
The sub-scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200a and the light source 2200b to the polygon mirror 2104 and the sub-scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200c and the light source 2200d to the polygon mirror 2104 are both the same as the Z-axis direction. Direction.

光源2200bと光源2200cは、X軸方向に関して離れた位置に配置され、光源2200aは光源2200bの「−Z」側に配置され(図3参照)、光源2200dは光源2200cの「−Z」側に配置されている(図4参照)。   The light source 2200b and the light source 2200c are arranged at positions separated from each other in the X-axis direction, the light source 2200a is arranged on the “−Z” side of the light source 2200b (see FIG. 3), and the light source 2200d is on the “−Z” side of the light source 2200c. Are arranged (see FIG. 4).

カップリングレンズ2201a〜2201dは、対応する光源2200a〜2200dから射出した光束の光路上に配置され、入射してくる光束を略平行光束とする。   The coupling lenses 2201a to 2201d are arranged on the optical path of the light beams emitted from the corresponding light sources 2200a to 2200d, and the incident light beams are made substantially parallel light beams.

開口板2202a〜220dはそれぞれ、開口部を有し、対応するカップリングレンズ2201a〜2201dからの光束を整形する。   Each of the aperture plates 2202a to 220d has an opening, and shapes the light flux from the corresponding coupling lens 2201a to 2201d.

シリンドリカルレンズ2204a〜2204dはそれぞれ、開口板2202a〜2202dの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍に「副走査対応方向」に関して結像する。   The cylindrical lenses 2204a to 2204d form images of the light beams that have passed through the openings of the aperture plates 2202a to 2202d in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the “sub-scanning corresponding direction”.

ポリゴンミラー2104は、偏向反射面を4面持つ4面鏡を「Z方向に2段に重ねた構造」を有し、1段目(下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204a、2204dからの光束をそれぞれ偏向し、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204b、2204cからの光束をそれぞれ偏向するように配置されている。
1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、回転軸の周りに互いに45度をなしてずれており、回転の位相が45°ずれ、偏向走査は1段目と2段目とで交互に行われる。
The polygon mirror 2104 has a “structure in which the four-way mirrors having four deflecting reflecting surfaces are stacked in two stages in the Z direction”, and the light flux from the cylindrical lenses 2204a and 2204d in the first (lower) four-sided mirror. Are arranged so as to deflect the light beams from the cylindrical lenses 2204b and 2204c, respectively.
The first-stage tetrahedral mirror and the second-stage tetrahedral mirror are shifted from each other by 45 degrees around the rotation axis, the rotation phase is shifted by 45 °, and the deflection scanning is performed in the first and second stages. And alternately.

シリンドリカルレンズ2204a、2204bからの光束はポリゴンミラー2104の「−X」側において偏向され、シリンドリカルレンズ2204c、2204dからの光束はポリゴンミラー2104の「+X」側において偏向される。   The light beams from the cylindrical lenses 2204 a and 2204 b are deflected on the “−X” side of the polygon mirror 2104, and the light beams from the cylindrical lenses 2204 c and 2204 d are deflected on the “+ X” side of the polygon mirror 2104.

fθレンズ2105a〜2105dはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム2030a〜2030dの表面(被走査面)上で光スポットが主走査方向に等速で移動するような光学特性を有する非円弧面形状を有している。   Each of the fθ lenses 2105a to 2105d has optical characteristics such that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the surface (scanned surface) of the corresponding photosensitive drum 2030a to 2030d as the polygon mirror 2104 rotates. It has a non-circular arc surface shape.

fθレンズ2105a、2105bはポリゴンミラー2104の「−X」側に配置され、fθレンズ2105c、2105dはポリゴンミラー2104の「+X」側に配置されている。   The fθ lenses 2105 a and 2105 b are arranged on the “−X” side of the polygon mirror 2104, and the fθ lenses 2105 c and 2105 d are arranged on the “+ X” side of the polygon mirror 2104.

図5に示すように、fθレンズ2105aと2105bとはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105aは1段目の4面鏡に、fθレンズ2105bは2段目の4面鏡にそれぞれ対向している。fθレンズ2105cと2105dもZ軸方向に積層され、fθレンズ2105cは2段目の4面鏡に、fθレンズ2105dは1段目の4面鏡にそれぞれ対向している。   As shown in FIG. 5, the fθ lenses 2105a and 2105b are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105a is opposed to the first-stage tetrahedral mirror, and the fθ lens 2105b is opposed to the second-stage tetrahedral mirror. Yes. The fθ lenses 2105c and 2105d are also laminated in the Z-axis direction. The fθ lens 2105c is opposed to the second-stage four-sided mirror, and the fθ lens 2105d is opposed to the first-stage four-sided mirror.

シリンドリカルレンズ2204aからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105a、折返しミラー2106a、トロイダルレンズ2107a、折返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030a上に光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴い、感光体ドラム2030aを長手方向(Y方向)に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aに対する「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aに対する「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204a is deflected by the polygon mirror 2104 and forms a light spot on the photosensitive drum 2030a via the fθ lens 2105a, the folding mirror 2106a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirror 2108a. As the polygon mirror 2104 rotates, the photosensitive drum 2030a is optically scanned in the longitudinal direction (Y direction).
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030a, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030a is the “sub-scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030a.

シリンドリカルレンズ2204bからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105b、折返しミラー2106b、トロイダルレンズ2107b、折返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bに光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴い、感光体ドラム2030bを長手方向に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bに対する「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bに対する「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204b is deflected by the polygon mirror 2104 and forms a light spot on the photosensitive drum 2030b via the fθ lens 2105b, the folding mirror 2106b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirror 2108b. As the mirror 2104 rotates, the photosensitive drum 2030b is optically scanned in the longitudinal direction.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030b, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030b is the “sub-scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030b.

シリンドリカルレンズ2204cからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105c、折返しミラー2106c、トロイダルレンズ2107c、折返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cに光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cを長手方向に光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cに対する「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cに対する「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204c is deflected by the polygon mirror 2104 and forms a light spot on the photosensitive drum 2030c via the fθ lens 2105c, the folding mirror 2106c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror 2108c. As the mirror 2104 rotates, the photosensitive drum 2030c is optically scanned in the longitudinal direction.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030c, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030c is the “sub-scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030c.

シリンドリカルレンズ2204dからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105d、折返しミラー2106d、トロイダルレンズ2107d、折返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dに光スポットを形成し、光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴い、感光体ドラム2030dを長手方向に光走査する。   The light beam from the cylindrical lens 2204d is deflected by the polygon mirror 2104, and forms a light spot on the photosensitive drum 2030d via the fθ lens 2105d, the folding mirror 2106d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirror 2108d. As the mirror 2104 rotates, the photosensitive drum 2030d is optically scanned in the longitudinal direction.

このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dに対する「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dに対する「副走査方向」である。   The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030d, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030d is the “sub-scanning direction” with respect to the photosensitive drum 2030d.

個々の感光体ドラムにおいて画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」あるいは「画像形成領域」と呼ばれているが、この明細書においては「有効画像領域」とも呼ぶ。   A scanning area in the main scanning direction in which image information is written on each photosensitive drum is called an “effective scanning area” or an “image forming area”, but is also called an “effective image area” in this specification.

上記各折返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致し、感光体ドラムへの光束の入射位置及び入射角が「感光体相互で等しく」なるように、それぞれ配置されている。   The folding mirrors are arranged so that the optical path lengths from the polygon mirror 2104 to the photosensitive drums coincide with each other, and the incident position and incident angle of the light flux to the photosensitive drum are “equal to each other”. Has been.

また「fθレンズとそれに対応するトロイダルレンズ」とにより、ポリゴンミラーの偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを「副走査対応方向に共役関係とする面倒れ補正光学系」が構成されている。   The “fθ lens and the corresponding toroidal lens” constitute a “surface tilt correction optical system having a conjugate relationship in the sub-scanning corresponding direction” between the deflection point of the polygon mirror and the corresponding photosensitive drum surface. .

ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は「走査光学系」とも呼ばれる。
説明中の実施の形態では、fθレンズ2105aとトロイダルレンズ2107aと折り返しミラー2106a、2108aとにより「Kステーションの走査光学系」が、fθレンズ2105bとトロイダルレンズ2107bと折り返しミラー2106b、2108bとにより「Cステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。
同様に、fθレンズ2105cとトロイダルレンズ2107cと折り返しミラー2106c、2108cとにより「Mステーションの走査光学系」が、fθレンズ2105dとトロイダルレンズ2107dと折り返しミラー2106d、2108dとにより「Yステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。
An optical system disposed on the optical path between the polygon mirror 2104 and each photosensitive drum is also referred to as a “scanning optical system”.
In the embodiment being described, the “scanning optical system of the K station” is formed by the fθ lens 2105a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirrors 2106a and 2108a. Each of the “station scanning optical systems” is configured.
Similarly, the “M station scanning optical system” is composed of the fθ lens 2105c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirrors 2106c and 2108c, and the fθ lens 2105d, the toroidal lens 2107d and the folding mirrors 2106d and 2108d are coupled to the “Y station scanning optical system”. Are each configured.

光検知センサ2205aには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Kステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207aを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the K station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205a via the light detection mirror 2207a.

光検知センサ2205bには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Cステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207bを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the C station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205b via the light detection mirror 2207b.

光検知センサ2205cには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Mステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207cを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the M station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205c via the light detection mirror 2207c.

光検知センサ2205dには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Yステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207dを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the Y station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205d via the light detection mirror 2207d.

光検知センサ2205a〜2205dは、受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。   The light detection sensors 2205a to 2205d output signals (photoelectric conversion signals) corresponding to the amount of received light.

図示されない「走査制御装置」は、各光検知センサの出力信号に基づいて、対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを決定し、光走査装置2010は、決定されたタイミングで各感光体ドラムに対する「光走査による画像書き込み」を開始する。   A “scanning control device” (not shown) determines the scanning start timing of the corresponding photosensitive drum based on the output signal of each photodetection sensor, and the optical scanning device 2010 applies to each photosensitive drum at the determined timing. “Image writing by optical scanning” is started.

以下、静電潜像の形成、現像、トナー画像の転写・定着を経て転写紙の排出に至る工程が実行される。   Thereafter, the process of forming the electrostatic latent image, developing, transferring and fixing the toner image, and discharging the transfer paper is executed.

図6を参照して、テストパターンとテストパターンによるトナー濃度検出と、位置検知との概略を説明する。   With reference to FIG. 6, an outline of the test pattern, toner density detection based on the test pattern, and position detection will be described.

図6は、支持部材である転写ベルト2040上にテストパターンが形成された状態を説明図的に示している。説明図であるので、各部の相対的なサイズは、実際とは異なっていることを付記しておく。
図6に示す如く、図の下方が「副方向」であり、転写ベルト2040の表面は、ベルト回転により副方向へ移動する。
符号201は「トナー濃度検出用のテストパターン」を示す。テストパターン201は4種のテストパターン201K、201M、201C、201Yにより構成される。
FIG. 6 illustrates a state in which a test pattern is formed on the transfer belt 2040 as a support member. Since it is an explanatory diagram, it is noted that the relative sizes of the respective parts are different from the actual size.
As shown in FIG. 6, the lower side of the figure is the “sub-direction”, and the surface of the transfer belt 2040 moves in the sub-direction due to belt rotation.
Reference numeral 201 denotes a “test pattern for toner density detection”. The test pattern 201 includes four types of test patterns 201K, 201M, 201C, and 201Y.

テストパターン201Kは「ブラックトナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」であり、テストパターン201Mは「マゼンタトナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」、テストパターン201Cは「シアントナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」、テストパターン201Yは「イエロートナーのトナー濃度を検知するためのテストパターン」である。   The test pattern 201K is “a test pattern for detecting the toner density of black toner”, the test pattern 201M is “a test pattern for detecting the toner density of magenta toner”, and the test pattern 201C is “the toner density of cyan toner”. The test pattern 201Y is a “test pattern for detecting the toner density of yellow toner”.

これらテストパターン201K〜201Yは何れも「トナー濃度による階調が、副方向に逆行する側へ低濃度から高濃度へ5段階に変化する5個のパッチ」により構成される。   Each of these test patterns 201K to 201Y is composed of “five patches in which the gradation due to the toner density changes in five steps from the low density to the high density on the side reverse in the sub direction”.

各パッチは「副方向に長い矩形形状」である。   Each patch has a “long rectangular shape in the sub-direction”.

テストパターン201K〜201Yは、図の如く、中間転写ベルト2040の「主方向(図の左右方向)の中央部付近」に、副方向へ1列に形成される。   As shown in the drawing, the test patterns 201K to 201Y are formed in a row in the sub direction in the “near the center of the main direction (left and right direction in the drawing)” of the intermediate transfer belt 2040.

図6における符号201L、201CT、201Rは「位置検知用のテストパターン」を示している。テストパターン201Lは、転写ベルト2040の主方向の左端部側の位置検知に用いられ、テストパターン201CTは、転写ベルト2040の主方向の中央部の位置検知に用いられ、テストパターン201Rは、転写ベルト2040の主方向の右端部側の位置検知に用いられる。   Reference numerals 201L, 201CT, and 201R in FIG. 6 indicate “test patterns for position detection”. The test pattern 201L is used for position detection on the left end side in the main direction of the transfer belt 2040, the test pattern 201CT is used for position detection in the center portion of the transfer belt 2040 in the main direction, and the test pattern 201R is used for the transfer belt. 2040 is used for position detection on the right end side in the main direction.

テストパターン201L等による位置検知については後述する。   The position detection by the test pattern 201L will be described later.

図1に符号2445で示した「センサ装置」は、図6に示すように3つの反射型光学センサ2445a、2005b、2445cにより構成されている。   The “sensor device” indicated by reference numeral 2445 in FIG. 1 includes three reflective optical sensors 2445a, 2005b, and 2445c as shown in FIG.

これら3個の反射型光学センサ2445a〜2445cのうち、反射型光学センサ2245bはテストパターン201Lによる位置検知に用いられ、反射型光学センサ2245cはテストパターン201Lによる位置検知に用いられる。   Of these three reflective optical sensors 2445a to 2445c, the reflective optical sensor 2245b is used for position detection by the test pattern 201L, and the reflective optical sensor 2245c is used for position detection by the test pattern 201L.

また、反射型光学センサ2445aはテストパターン201による各色トナーのトナー濃度の検出およびテストパターン201CTによる位置検知に用いられる。   The reflective optical sensor 2445a is used for detection of toner density of each color toner by the test pattern 201 and position detection by the test pattern 201CT.

説明中の例においては、反射型光学センサ2445a〜2445cは、同一構造のものであるが、反射型光学センサ2245b、2245cでは「トナー濃度」の検知を行なう訳ではないので、これら反射型光学センサ2245b、2245cは、より簡単な構成のもの、例えば特許文献1に開示されたものに置き換えても良い。   In the example in the description, the reflective optical sensors 2445a to 2445c have the same structure, but the reflective optical sensors 2245b and 2245c do not detect "toner density". 2245b and 2245c may be replaced with ones having a simpler configuration, for example, those disclosed in Patent Document 1.

図7(a)〜(c)を参照して、反射型光学センサを説明する。   The reflective optical sensor will be described with reference to FIGS.

反射型光学センサ2245aを例にとって説明する。   The reflection type optical sensor 2245a will be described as an example.

図7(a)は、反射型光学センサ2245を「主方向から見た状態」を概念的に示している。   FIG. 7A conceptually shows a state in which the reflective optical sensor 2245 is viewed from the main direction.

反射型光学センサ2245aは、11個の発光源E1〜E11を主方向へ等間隔に配列一体化した「発光源アレイ」、11個の照射用マイクロレンズLE1〜LE11を主方向に配列一体化した「照射用マイクロレンズアレイ」、11個の光源変換部D1〜D11を主方向へ配列一体化した「光電変換部アレイ」、11個の受光用マイクロレンズLD1〜LD11を主方向へ配列一体化した「受光用マイクロレンズアレイ」及び、図示されない「処理装置」を有している。   The reflective optical sensor 2245a is a "light source array" in which 11 light sources E1 to E11 are arranged and integrated at equal intervals in the main direction, and 11 irradiation microlenses LE1 to LE11 are arranged and integrated in the main direction. “Irradiation microlens array”, “photoelectric conversion array” in which 11 light source conversion units D1 to D11 are arranged and integrated in the main direction, and 11 light receiving microlenses LD1 to LD11 are arranged and integrated in the main direction It has a “light-receiving microlens array” and a “processing device” (not shown).

発光源アレイは、例えばLEDアレイであり、11個の発光源L1〜L11は、主方向に所定のピッチ:Pで配列されている。
照射用マイクロレンズアレイは、11個の照射用マイクロレンズLE1〜LE11を、発光源のピッチ:Pと同一のピッチで、且つ、発光源E1〜E11と対応するように配置されている。
The light emitting source array is, for example, an LED array, and the eleven light emitting sources L1 to L11 are arranged at a predetermined pitch: P in the main direction.
In the irradiation microlens array, eleven irradiation microlenses LE1 to LE11 are arranged at the same pitch as the pitch P of the light emitting source and corresponding to the light emitting sources E1 to E11.

光電変換部アレイは、例えばPDアレイであり、11個の光電変換部D1〜D11が、発光源のピッチ:Pと同一のピッチで主方向に配列されている。   The photoelectric conversion unit array is, for example, a PD array, and 11 photoelectric conversion units D1 to D11 are arranged in the main direction at the same pitch as the pitch P of the light source.

受光用マイクロレンズアレイは、11個の受光用マイクロレンズLD1〜LD11を、発光源のピッチ:Pと同一ピッチで主方向に配列されている。   In the light receiving microlens array, 11 light receiving microlenses LD1 to LD11 are arranged in the main direction at the same pitch as the pitch P of the light emitting source.

図7(b)に、反射型光学センサ2245aの、発光源E1〜E11と、光電変換部D1〜D11の対応関係を示す。
発光源の任意の1つを発光源Ei、照射用マイクロレンズの任意の1つを照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズの任意の1つをLDi、光電変換部の任意の一つをDiとすると、これらにおいて「i=1〜11」である。
FIG. 7B shows a correspondence relationship between the light emission sources E1 to E11 and the photoelectric conversion units D1 to D11 of the reflective optical sensor 2245a.
Any one of the light emitting sources is a light emitting source Ei, any one of the irradiation microlenses is an irradiation microlens LEi, any one of the light receiving microlenses is LDi, and any one of the photoelectric conversion units is Di Then, in these, “i = 1 to 11”.

図7(c)の上の図は、発光源Ei(i=1〜11)から放射された光が、対応する照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)を介して中間転写ベルト2040の表面を照射する状態を示している。   The upper diagram of FIG. 7C shows the light emitted from the light source Ei (i = 1 to 11) of the intermediate transfer belt 2040 via the corresponding irradiation microlens LEi (i = 1 to 11). The state of irradiating the surface is shown.

図7(c)の下の図は、発光源Ei(i=1〜11)から放射された光が(対応する照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)を介して)、中間転写ベルト2040の表面に光スポットSi(i=1〜11)として照射される状態を示している。   The lower part of FIG. 7C shows the light radiated from the light emission source Ei (i = 1 to 11) (via the corresponding irradiation microlens LEi (i = 1 to 11)), the intermediate transfer belt. The surface of 2040 is shown as a light spot Si (i = 1 to 11).

中間転写ベルト2040により反射された光は、図7(a)に示すように、受光用マイクロレズLDi(i=1〜11)を介して光電変換部Di(i=1〜11)に入射する。   As shown in FIG. 7A, the light reflected by the intermediate transfer belt 2040 enters the photoelectric conversion unit Di (i = 1 to 11) via the light receiving micro-les LDi (i = 1 to 11). .

即ち、図7(a)〜(c)に示すように、発光源Ei、照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズLDi、光電変換部Diが、i=1〜11について、副方向において同位置にあり、これらがピッチ:Pで主方向に配列されている。従って、光スポットSi(i=1〜11)も、主方向にピッチ:Pで配列する。   That is, as shown in FIGS. 7A to 7C, the light emitting source Ei, the irradiation microlens LEi, the light receiving microlens LDi, and the photoelectric conversion unit Di are in the same position in the sub-direction with respect to i = 1 to 11. These are arranged in the main direction at a pitch: P. Therefore, the light spots Si (i = 1 to 11) are also arranged in the main direction at a pitch: P.

従って、発光源Eiと照射用マイクロレンズLEiは反射型光学センサにおける「発光源」を構成し、これら発光源の全体が「照射系」を構成する。また、光電変換部Diと受光用マイクロレンズLDiは「受光部」を構成し、これらの全体が「受光系」を構成している。受光用マイクロレンズLDiは、対応する光電変換部Diへの光の集光性を高めて検知精度を高めるのに有効であるが、原理的には省略することも可能である。   Accordingly, the light emission source Ei and the irradiation microlens LEi constitute a “light emission source” in the reflective optical sensor, and the whole of these light emission sources constitutes an “irradiation system”. Further, the photoelectric conversion unit Di and the light receiving microlens LDi constitute a “light receiving unit”, and the whole of these constitutes a “light receiving system”. The light-receiving microlens LDi is effective in enhancing the light condensing property to the corresponding photoelectric conversion unit Di and enhancing the detection accuracy, but can be omitted in principle.

図7に示した反射型光学センサの具体例を説明すると、11個の発光源E1〜E11はLEDであり、主方向に沿ってピッチ:P=0.4mmで等間隔に配置されてLEDアレイとなっている。発光源Eiの大きさ(発光面の大きさ)は主・副方向とも0.04mmであり、中心発光波長は850nmである。   A specific example of the reflective optical sensor shown in FIG. 7 will be described. Eleven light emitting sources E1 to E11 are LEDs, and are arranged at equal intervals along the main direction at a pitch of P = 0.4 mm. It has become. The size of the light emitting source Ei (the size of the light emitting surface) is 0.04 mm in both the main and sub directions, and the central emission wavelength is 850 nm.

照射用マイクロレンズLE1〜LE11は、それぞれ発光源E1〜E11に個別に対応し、主方向に反って配列ピッチ:P=0.4mmで配列一体化されてマイクロレンズアレイを構成している。   The irradiation microlenses LE1 to LE11 individually correspond to the light emission sources E1 to E11, respectively, and are arrayed and integrated at an array pitch of P = 0.4 mm in the main direction to form a microlens array.

照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)は、対応する発光部Eiよりも「受光部側(図7(a)で左方)」に配置され、発光部Eiから放射された光束を、中間転写ベルト2040の表面に向けて集光的に導く。   The irradiation microlens LEi (i = 1 to 11) is arranged on the “light receiving part side (left side in FIG. 7A)” with respect to the corresponding light emitting part Ei, and the light beam emitted from the light emitting part Ei is The light is condensed and directed toward the surface of the intermediate transfer belt 2040.

なお、説明を簡単にするため、発光部Ei(i=1〜11)から放射された光は、対応する照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)のみを通過して集光されて検出用光となり光スポットSi(i=1〜11)として、中間転写ベルト2040を照射するものとする。   In order to simplify the description, the light emitted from the light emitting unit Ei (i = 1 to 11) is collected and detected only through the corresponding irradiation microlens LEi (i = 1 to 11). It is assumed that the intermediate transfer belt 2040 is irradiated as light spots Si (i = 1 to 11).

また、中間転写ベルト2040の表面は滑らかで、その表面に照射された光の殆どが正反射する。そして、光電変換部Di(i=1〜11)は、発光源Ei(i=1〜11)からの「検出用光」が中間転写ベルト2040に照射されたとき、受光部D1〜D11が、発光源E1〜E11からの検出用光の正反射光のみを受光するようになっている。   Further, the surface of the intermediate transfer belt 2040 is smooth, and most of the light irradiated on the surface is regularly reflected. The photoelectric conversion unit Di (i = 1 to 11) is configured such that when the “detection light” from the light source Ei (i = 1 to 11) is irradiated to the intermediate transfer belt 2040, the light receiving units D1 to D11 are Only the regular reflection light of the detection light from the light emission sources E1 to E11 is received.

照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイは一体化され、一体化により「これらマイクロレンズアレイを検出センサに組み付ける際の作業性」を向上させることができ、また「マイクロレンズ間の配置精度」を高めることができる。各マイクロレンズのレンズ面は、フォトリソグラフィやモールド成形などの加工法を用いてガラス基板や樹脂基板上に形成できる。   The microlens array for irradiation and the microlens array for light reception are integrated, and the integration improves the "workability when assembling these microlens arrays to the detection sensor", and "placement accuracy between microlenses" Can be increased. The lens surface of each microlens can be formed on a glass substrate or a resin substrate using a processing method such as photolithography or molding.

各照射用マイクロレンズ及び各受光用マイクロレンズには、主方向及び副方向に関して集光機能を有する球面レンズや、副方向に正のパワーを持つシリンドリカルレンズ、主方向と副方向のパワーが異なるアナモフィックレンズなどを用いることができる。   Each irradiation microlens and each light-receiving microlens include a spherical lens having a condensing function in the main direction and the sub direction, a cylindrical lens having a positive power in the sub direction, and an anamorphic in which the power in the main direction and the sub direction are different. A lens or the like can be used.

各光電変換部DiはPD(フォトダイオード)であり、受光面の大きさは主・副方向とも0.35mmで、受光感度のピーク波長は850nm付近にある。各光電変換部Diは受光量に応じた光電変換信号を出力する。   Each photoelectric conversion unit Di is a PD (photodiode), the size of the light receiving surface is 0.35 mm in both the main and sub directions, and the peak wavelength of the light receiving sensitivity is in the vicinity of 850 nm. Each photoelectric conversion unit Di outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the amount of received light.

発光源Eiの発光波長と、光電変換部Diのピーク感度波長を略一致させることにより、出力光電変換信号のレベルを最大限に高めることができる。   By making the light emission wavelength of the light emission source Ei substantially coincide with the peak sensitivity wavelength of the photoelectric conversion unit Di, the level of the output photoelectric conversion signal can be maximized.

図7に示した反射型光学センサに用いられている照射用マイクロレンズアレイを構成する11個の照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)は「レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が同一」である。   The eleven irradiation microlenses LEi (i = 1 to 11) constituting the irradiation microlens array used in the reflective optical sensor shown in FIG. 7 are “a lens diameter, a lens surface curvature radius, and a lens thickness. Is the same.

同様に、受光用マイクロレンズアレイを構成する11個の受光用マイクロレンズLDi(i=1〜11)も「レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が同一」である。   Similarly, the 11 light receiving microlenses LDi (i = 1 to 11) constituting the light receiving microlens array have “the same lens diameter, lens surface radius of curvature, and lens thickness”.

しかし、照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiとでは、レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚は全て異なる。
説明中の具体例では、照射用マイクロレンズLEiでは、レンズ径:0.613mm、レンズ面曲率半径:0.430mm、レンズ厚:0.129mmであり、受光用マイクロレンズLDiでは、レンズ径:0.750mm、レンズ面曲率半径:0.380mm、レンズ厚:0.319mmである。
図7(a)に示したように、照射用マイクロレンズLEi(i=1〜11)の光軸は、発光源Eiからの検出用光の反射光を、有効に受光部に導くため、発光源Eiの中心を通り発光源Eiに垂直な軸に対して平行に、「受光系側」へΔd=0.035mmずれている。
However, the lens diameter, the lens surface radius of curvature, and the lens thickness are all different between the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi.
In the specific example in the description, the lens diameter: 0.613 mm, the lens surface radius of curvature: 0.430 mm, and the lens thickness: 0.129 mm in the irradiation microlens LEi, and the lens diameter: 0 in the light receiving microlens LDi. 750 mm, lens surface radius of curvature: 0.380 mm, and lens thickness: 0.319 mm.
As shown in FIG. 7A, the optical axis of the irradiation microlens LEi (i = 1 to 11) emits light in order to effectively guide the reflected light of the detection light from the light source Ei to the light receiving unit. It is shifted by Δd = 0.035 mm toward the “light receiving system side” in parallel with the axis perpendicular to the light emitting source Ei through the center of the source Ei.

受光用マイクロレンズLDi(i=1〜11)の光軸は、より多くの反射光を受光するため、対応する光電変換部Di(i=1〜11)の受光面の中心を通り該受光面に垂直な軸に対して平行に「照射系側」へΔd’=0.020mmずれている。
副方向における照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの間隔は、0.445mmである。また、発光源Eiと、それに対応する光電変換部Diの「副方向における間隔」は0.500mmである。
発光源Eiから照射用マイクロレンズLEiまでの光軸方向の距離は0.800mmであり、この距離は以下に示す全ての例において当てはまる。また、マイクロレンズアレイの裏面から被験物までの光軸方向の距離は5mmである。
The optical axis of the light receiving microlens LDi (i = 1 to 11) passes through the center of the light receiving surface of the corresponding photoelectric conversion unit Di (i = 1 to 11) in order to receive more reflected light. Δd ′ = 0.020 mm is shifted to the “irradiation system side” parallel to the axis perpendicular to the axis.
The distance between the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi in the sub direction is 0.445 mm. Further, the “interval in the sub direction” between the light emission source Ei and the corresponding photoelectric conversion unit Di is 0.500 mm.
The distance in the optical axis direction from the light emission source Ei to the irradiation microlens LEi is 0.800 mm, and this distance is applicable in all examples shown below. Moreover, the distance of the optical axis direction from the back surface of a micro lens array to a test object is 5 mm.

上述のように、隣接する光スポットの中心間隔は発光源のピッチ:Pと同じく0.4mmである。即ち、上述の光学レイアウトにおいて、各検出用光が中間転写ベルト2040の表面に形成する光スポットSi(i=1〜11)の大きさは、直径で0.4mm程度であり、発光源のピッチと同一である。   As described above, the center interval between adjacent light spots is 0.4 mm, similar to the pitch P of the light source. That is, in the optical layout described above, the size of the light spot Si (i = 1 to 11) formed on the surface of the intermediate transfer belt 2040 by each detection light is about 0.4 mm in diameter, and the pitch of the light source Is the same.

受光用マイクロレンズLDiのレンズ径を「照射用マイクロレンズLEi」のレンズ径より大きくすることで、光電変換部Diで反射光をより多く受光できるようにしている。   By making the lens diameter of the light receiving microlens LDi larger than the lens diameter of the “irradiating microlens LEi”, the photoelectric conversion unit Di can receive more reflected light.

また、受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を、照射用マイクロレンズLEiのレンズ面曲率半径に比して小さくすることにより、レンズ内部における全反射が増えるため光電変換部Diにおける正反射受光量を減らすことが可能であると考えられる。   Further, by reducing the lens surface radius of curvature of the light receiving microlens LDi as compared with the lens surface radius of curvature of the irradiating microlens LEi, total reflection inside the lens increases, so that the amount of regular reflection light received by the photoelectric conversion unit Di is increased. It is considered possible to reduce

受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を小さくすることにより、点灯させる発光源Eiに対応する光電変換部Diに隣接する光電変換部Di±1に、対応する受光用マイクロレンズLDi±1を通過後の光線を大きく屈折させることが可能となり、後述するように「パッチからの拡散反射光を受光できる光電変換部が増え」て、拡散反射受光量も増加することが期待できる。   By reducing the radius of curvature of the lens surface of the light receiving microlens LDi, the photoelectric conversion unit Di ± 1 adjacent to the photoelectric conversion unit Di corresponding to the light emitting source Ei to be turned on passes through the corresponding light receiving microlens LDi ± 1. Later light rays can be refracted greatly, and as will be described later, it is expected that the number of photoelectric conversion units that can receive diffusely reflected light from the patch increases, and the amount of diffusely reflected light received also increases.

説明中の例では、上記の如く個々のマイクロレンズLEi、LDiは「球面レンズ」で、図7(a)に示すように「平凸レンズ」であり、照射用マイクロレンズLEiは、レンズ入射面が集光パワーを有し、射出面は集光パワーを有さない。各受光用マイクロレンズLDiは、レンズ入射面は集光パワーを有さず、射出面は集光パワーを有する。   In the example in the description, the individual microlenses LEi and LDi are “spherical lenses” as described above, and are “plano-convex lenses” as shown in FIG. 7A. The irradiation microlens LEi has a lens incident surface. It has condensing power and the exit surface has no condensing power. In each of the light receiving microlenses LDi, the lens incident surface does not have a condensing power, and the exit surface has a condensing power.

説明中のカラープリンタの電気的な回路構成を示すブロック図を図8に示す。   FIG. 8 is a block diagram showing the electrical circuit configuration of the color printer being described.

図8に示すように、カラープリンタは、コンピュータ構成の上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090を備え、前述の如く、プリンタ制御装置2009が、各部を統括的に駆動制御する。
破線で囲んだプリンタ制御部2090は、各種演算や各部の駆動制御を実行するCPU402にバスライン409を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するROM405と、各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するRAM403とが接続され、各種のアナログ入力信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路401を有して成る。
As shown in FIG. 8, the color printer includes a printer control device 2090 that controls the above-described units of the computer in an integrated manner. As described above, the printer control device 2009 controls and controls the respective units.
A printer control unit 2090 surrounded by a broken line stores a ROM 405 that preliminarily stores fixed data such as a computer program and the like in a CPU 402 that executes various calculations and drive control of each unit via a bus line 409, and stores various data in a rewritable manner. And an A / D conversion circuit 401 that converts various analog input signals into digital signals.

ROM405には、テストパターンを発生させるために必要なテストパターンの形成位置や濃度情報、テストパターンの階調を形成するためのバイアス条件、テストパターンのトナー濃度を推定するための反射型光学センサ出力の濃度変換情報が格納されている。   The ROM 405 stores a test pattern formation position and density information necessary for generating the test pattern, a bias condition for forming the test pattern gradation, and a reflective optical sensor output for estimating the test pattern toner density. Density conversion information is stored.

プリンタ制御装置2090には、プリントコントローラ410が接続され、PC411やスキャナ412、FAX413等の上位装置からの画像情報をプリンタ制御装置2090に「一元化した画像データ」として送信する。
また、モータやクラッチ417を駆動する駆動回路415、画像形成に必要な電圧を発生する高圧発生装置416も接続されている。
The printer controller 2090 is connected to the print controller 410, and transmits image information from a host device such as the PC 411, scanner 412, FAX 413 to the printer controller 2090 as “unified image data”.
Further, a drive circuit 415 that drives a motor and a clutch 417 and a high voltage generator 416 that generates a voltage necessary for image formation are also connected.

例えば、PC411からの画像情報のプリントを行う場合、PC411のプリンタドライバを用いて画像情報を送信する。プリントコントローラ410は、プリンタドライバからのプリント情報をCPU402に送り、CPU402は駆動回路415を介して駆動部の駆動を行い、画像形成ステーション418に信号を送り、画像形成ステーション418は前述の画像形成プロセスを実行する。   For example, when printing image information from the PC 411, the image information is transmitted using the printer driver of the PC 411. The print controller 410 sends print information from the printer driver to the CPU 402, the CPU 402 drives the drive unit via the drive circuit 415, sends a signal to the image forming station 418, and the image forming station 418 receives the image forming process described above. Execute.

次に、プリンタ制御装置2090のCPU402が「コンピュータプログラムに基づいて行う画像プロセス制御」を図9に基づいて説明する。
図9は画像プロセス制御の実行の流れを示すフローチャートである。
Next, “image process control performed based on a computer program” by the CPU 402 of the printer control apparatus 2090 will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of execution of image process control.

「画像プロセス制御」は、画像形成装置本体の電源スイッチがパワーオンされた時や、印刷が開始されたときに制御の必要の有無を判断し、必要であれば実行される(S502、S503)。   “Image process control” determines whether control is necessary when the power switch of the image forming apparatus main body is powered on or when printing is started, and is executed if necessary (S502, S503). .

パワーオン直後には、定着ヒーターの昇温時間や、プリントコントローラ410の準備時間が必要であり、かつはまた、それまで画像形成プロセスが実行されないままに放置された可能性や、使用環境が変化している可能性があるため、画像プロセス制御を実施することがある。
また印刷時(プリント時)には「トナーの補給や消費」、感光体ドラムや中間転写ベルトの特性の変化が生じる可能性があり、画像プロセス制御を実施することがある。
Immediately after the power is turned on, the heating time of the fixing heater and the preparation time of the print controller 410 are necessary, and the possibility that the image forming process has been left unexecuted up to that point and the usage environment have changed. Image process control may be performed.
Also, during printing (printing), there is a possibility that “replenishment and consumption of toner” and characteristics of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt may change, and image process control may be performed.

パワーオン直後は、感光体ドラムの回転停止時間が6時間以上あるか、または、装置内温度が10℃以上変化したか、さらには装置内の相対湿度が50%以上変化した場合に、画像プロセス制御を実行する。
上記のうち、感光体ドラムの回転停止時間は以下のように求める。
図8において、感光体ドラムの回転が停止したら、プリントコントローラ410の保持しているリアルタイムクロックから時刻情報を取得し、RAM403に保存する。パワーオン時に同様にリアルタイムクロックから時刻情報を取得し、その差分から感光体停止時間を求める。
また温度や湿度の変化の求め方は、感光体ドラム停止時に温湿度センサ414から温度情報・相対湿度情報を取得するとともに、パワーオン時にも同様に温湿度センサ414から温度情報・相対湿度情報を取得し、その差分から「温度変化量、相対湿度変化量」を求める。
Immediately after the power is turned on, the image process is performed when the rotation stop time of the photosensitive drum is 6 hours or more, the temperature in the apparatus is changed by 10 ° C. or more, and the relative humidity in the apparatus is changed by 50% or more. Execute control.
Among the above, the rotation stop time of the photosensitive drum is obtained as follows.
In FIG. 8, when the rotation of the photosensitive drum is stopped, time information is acquired from the real-time clock held by the print controller 410 and stored in the RAM 403. Similarly, at the time of power-on, time information is acquired from the real-time clock, and the photosensitive member stop time is obtained from the difference.
The temperature and humidity change can be obtained by acquiring temperature information / relative humidity information from the temperature / humidity sensor 414 when the photosensitive drum is stopped, and similarly obtaining temperature information / relative humidity information from the temperature / humidity sensor 414 at power-on. Obtain “temperature change amount, relative humidity change amount” from the difference.

印刷時には、プリント枚数が所定の枚数に達したら印刷動作を中止して「テストパターンの作成」を行う。この場合のプリント枚数は、予め実験等により求められるプロセス変動量によって決められる。またプリント枚数の他に、現像スリーブ305や中間転写ベルト105の走行距離等を敷居値にしてもよい。   During printing, when the number of printed sheets reaches a predetermined number, the printing operation is stopped and “test pattern creation” is performed. The number of prints in this case is determined by the amount of process variation obtained in advance through experiments or the like. In addition to the number of prints, the travel distance of the developing sleeve 305 and the intermediate transfer belt 105 may be a threshold value.

次に、画像プロセス制御を必要と判断したらテストパターンを形成する(S504)。   Next, when it is determined that image process control is necessary, a test pattern is formed (S504).

即ち、CPU402によりテストパターン発生装置を制御するとともに、画像形成ステーション418を制御して、先に図6に示したようなテストパターンを形成する。   That is, the CPU 402 controls the test pattern generator and the image forming station 418 to form the test pattern as shown in FIG.

上述の如く、図6に示したテストパターンのうちトナー濃度検出用のテストパターン201は、ブラック・マゼンタ・シアン・イエローの4色につき「色毎に5階調のパッチ」が形成され、計20個のパッチでテストパターン201が構成される。   As described above, among the test patterns 201 shown in FIG. 6, the test pattern 201 for detecting the toner density is formed with “five gradation patches for each color” for four colors of black, magenta, cyan, and yellow. A test pattern 201 is composed of individual patches.

テストパターン201の下流側には、位置検知用のテストパターン201CT、201L、201Rが、中間転写ベルト2040の主方向における有効画像領域内の中央部および両端付近に形成される。   On the downstream side of the test pattern 201, test patterns 201CT, 201L, and 201R for position detection are formed near the center and both ends in the effective image area in the main direction of the intermediate transfer belt 2040.

画像プロセス制御には、画像濃度を維持するための画像濃度制御(現像ポテンシャル制御や階調制御)、画像位置を合わせるための画像位置補正制御などがあり、どの制御を行うかによって、テストパターンの形成条件は異なる。   Image process control includes image density control (development potential control and gradation control) for maintaining the image density, image position correction control for aligning the image position, and the like. The formation conditions are different.

現像ポテンシャル制御では、所望の画像濃度(例えばベタ濃度)を確保するために、現像ポテンシャル(現像バイアス−ベタ露光電位)の制御を行う。
テストパターン201を検知して得られたトナー濃度と現像ポテンシャルとの関係より「現像γと現像開始電圧:Vk」を求める。
即ち、必要な現像ポテンシャルを「−kV」単位で、所望の画像濃度(トナー濃度)および現像ガンマを共に「mg/cm]単位で、現像開始電圧:Vkを「−kV」単位でそれぞれ表し、次式:
[必要な現像ポテンシャル]=[所望の画像濃度/現像γ]+[現像開始電圧:Vk]
を用い「所望の画像濃度を確保するのに必要な現像ポテンシャル」を決定し、これに基づき作像条件(露光パワー、帯電バイアス、現像バイアス)を決定する。
In the development potential control, the development potential (development bias-solid exposure potential) is controlled in order to secure a desired image density (for example, solid density).
“Development γ and development start voltage: Vk” are obtained from the relationship between the toner density obtained by detecting the test pattern 201 and the development potential.
That is, the necessary development potential is expressed in “−kV” units, the desired image density (toner density) and development gamma are both expressed in “mg / cm 2 ” units, and the development start voltage: Vk is expressed in “−kV” units. And the following formula:
[Necessary development potential] = [desired image density / development γ] + [development start voltage: Vk]
Is used to determine the “development potential necessary to ensure a desired image density”, and based on this, image forming conditions (exposure power, charging bias, development bias) are determined.

トナー帯電量と現像ポテンシャルが一定であれば、現像γは「ほぼ維持」されるが、温湿度変化のある環境では「トナー帯電量の変化」が避けられず、中間調領域の階調性が変化する。これを補正するために「階調制御」が行われる。階調制御も「現像ポテンシャル制御と同等のテストパターン」を用いることができる。   If the toner charge amount and the development potential are constant, the development γ is “almost maintained”, but in a temperature and humidity change environment, the “toner charge amount change” cannot be avoided, and the gradation of the halftone area is Change. In order to correct this, “gradation control” is performed. The gradation control can also use the “test pattern equivalent to the development potential control”.

光走査の光源が半導体レーザ(LD)である場合には、LDパワーを固定しておき、発光デューティを可変とすることで、テストパターン内のパッチ毎のトナー濃度を異ならせることができる。
階調制御では、得られた階調性と「目標とする階調性」との偏差がなくなるように「階調補正用ルックアップテーブル(LUT)」が適宜変更される。具体的には、その都度新しいLUTに書き換える方法や、予め用意した複数のLUTから最適なものを選択して切り換える方法などがある。
When the light source for optical scanning is a semiconductor laser (LD), the toner density for each patch in the test pattern can be varied by fixing the LD power and making the light emission duty variable.
In the gradation control, the “gradation correction look-up table (LUT)” is appropriately changed so that the deviation between the obtained gradation property and the “target gradation property” is eliminated. Specifically, there are a method of rewriting to a new LUT each time, a method of selecting and switching an optimum one from a plurality of LUTs prepared in advance.

テストパターン201の各パッチは、主方向:1mm、副方向:2mmの大きさに形成される。副方向に並んだパッチの中心間隔は3mmである。このように、各パッチの主方向の大きさ(1.0mm)は、反射型光学センサの主方向の発光部ピッチ(P=0.4mm)と中間転写ベルト2040上に照射される光スポットの主方向の大きさ(SD=0.4mm)との和(0.8mm)よりも大きくなっている。   Each patch of the test pattern 201 is formed in a size of 1 mm in the main direction and 2 mm in the sub direction. The center distance between the patches arranged in the sub-direction is 3 mm. As described above, the size (1.0 mm) of each patch in the main direction is determined by the light emitting portion pitch (P = 0.4 mm) in the main direction of the reflective optical sensor and the light spot irradiated on the intermediate transfer belt 2040. It is larger than the sum (0.8 mm) with the size in the main direction (SD = 0.4 mm).

パッチの主方向の大きさを1.0mmとしたことにより、従来のパッチの大きさ15mm以上に比べて、1/15の不寄与トナー消費量低減が可能である。   By setting the size of the main direction of the patch to 1.0 mm, it is possible to reduce the non-contributing toner consumption by 1/15 compared to a conventional patch size of 15 mm or more.

テストパターン201の各パッチの「副方向の大きさ」は、後述するように受光部出力を取得する平均化回数に応じて決定されるが、上記のように2mmに設定するなら、副方向も含めた小パッチ化により、合わせて1/100程度の不寄与トナー消費量低減が可能となる。   The “sub-direction size” of each patch of the test pattern 201 is determined according to the number of times of averaging for obtaining the light receiving unit output as will be described later, but if it is set to 2 mm as described above, the sub-direction is also determined. By including small patches, it is possible to reduce non-contributing toner consumption by about 1/100 in total.

「トナー画像の位置を補正するための制御」は、図9に示す「トナー位置検知」として行なわれる(S506)。
このための位置検知用のテストパターンは、図6のテストパターン201CT、201L、201Rであるが、これらは以下に述べる「同一の作像条件」で、中間転写ベルト2040の有効画像領域内の中央部と両端付近に形成される。
位置検知用のテストパターン201CT等は「高濃度」であることが検知精度の観点から望ましい。例えば、前述の現像ポテンシャル制御で得られる「ベタ濃度が得られる作像条件」で形成するのがよい。
“Control for correcting the position of the toner image” is performed as “toner position detection” shown in FIG. 9 (S506).
The test patterns for position detection for this purpose are the test patterns 201CT, 201L, and 201R in FIG. 6. These are the “same image forming conditions” described below, and the center in the effective image area of the intermediate transfer belt 2040. It is formed near the part and both ends.
The position detection test pattern 201CT or the like is preferably “high density” from the viewpoint of detection accuracy. For example, it is preferable to form them under the “image forming conditions for obtaining a solid density” obtained by the above-described development potential control.

位置検知用のテストパターン201CT、201L、201Rは、何れも同一パターンであり、主方向に1.0mm、副方向に0.5mmの大きさを持つ「ラインパターン」と、同様のものを副方向に45°傾けた「斜めラインパターン」をK(ブラック)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Y(イエロー)の順に形成する。副方向のライン間隔は1mmである。   The position detection test patterns 201CT, 201L, and 201R are all the same pattern, and the same “line pattern” having a size of 1.0 mm in the main direction and 0.5 mm in the sub direction is the sub direction. An “oblique line pattern” inclined by 45 ° is formed in the order of K (black), M (magenta), C (cyan), and Y (yellow). The line interval in the sub direction is 1 mm.

上記のようにトナー濃度検知用および位置検知用のテストパターンが形成されたら、反射型光学センサによるセンサ装置2445を用い、まず、テストパターン201のトナー濃度検知を行う(S505)。   When the test patterns for toner density detection and position detection are formed as described above, first, the toner density of the test pattern 201 is detected using the sensor device 2445 using a reflective optical sensor (S505).

「トナー濃度検知」では、反射型光学センサ2245aの受光部出力からテストパターン201の各パッチのトナー濃度を算出する。   In “toner density detection”, the toner density of each patch of the test pattern 201 is calculated from the light receiving unit output of the reflective optical sensor 2245a.

反射型光学センサ2245aを用いる「トナー濃度検知の工程」についての詳細は後述する。   Details of the “toner density detection process” using the reflective optical sensor 2245a will be described later.

次に、反射型光学センサ2245a〜2245cを用いて、位置検知用のテストパターン201CT、201L、201Rによる「トナー位置検知」を行う(S506)。   Next, “toner position detection” is performed using the test patterns 201CT, 201L, and 201R for position detection using the reflective optical sensors 2245a to 2245c (S506).

トナー位置検知の工程については後述する。   The toner position detection process will be described later.

続いて、反射型光学センサ2245a等の検知結果から「各特性値を求めるための演算処理」が実行される(S507)。   Subsequently, “arithmetic processing for obtaining each characteristic value” is executed from the detection result of the reflective optical sensor 2245a and the like (S507).

「演算処理」では、各パッチのトナー濃度の算出結果から、前述の「現像γや現像開始電圧Vk」を決定するための演算が実行される。これらを求めるための直線近似には「最小2乗法」が適用できる。また、LUTを変更するための演算処理も実行される。   In the “arithmetic process”, the above-described calculation for determining “development γ and development start voltage Vk” is executed from the calculation result of the toner density of each patch. A “least-squares method” can be applied to the linear approximation for obtaining these. An arithmetic process for changing the LUT is also executed.

また、算出されたトナー位置により「画像位置補正に関する演算処理」が実行される。即ち、各色の「レジストずれ」や走査線傾き、色ズレなどの補正である。
色ズレは、ある色(例えばK:ブラック)を基準としたときの、それ以外の色(説明中の例でM:マゼンタ、C:シアン、Y:イエロー)のズレとして定義される。
In addition, “calculation processing related to image position correction” is executed based on the calculated toner position. That is, correction of “registration misalignment”, scan line tilt, color misregistration, and the like of each color.
The color misregistration is defined as misregistration of other colors (M: magenta, C: cyan, Y: yellow in the example in the description) when a certain color (for example, K: black) is used as a reference.

演算処理の後、作像条件、LUT、および画像位置補正量などの画像プロセス条件が決定される(S508)。   After the arithmetic processing, image process conditions such as an image forming condition, an LUT, and an image position correction amount are determined (S508).

以下に、トナー濃度検知を行う工程を図10を参照して説明する。   Hereinafter, the process of detecting the toner density will be described with reference to FIG.

トナー濃度検知が開始されたら、まず反射型光学センサで検知するテストパターンの主方向の位置を認識する(「テストパターン位置認識」 S102)。   When toner density detection is started, first, the position of the test pattern detected by the reflective optical sensor in the main direction is recognized ("test pattern position recognition" S102).

図7(c)に示したように、照射系から射出された直径:0.4mmの光スポットSiが11個並んでおり、両端の発光部間の長さは4mmある。テストパターン201の書くパッチの「主方向の大きさ」は1mmである。   As shown in FIG. 7C, 11 light spots Si having a diameter of 0.4 mm emitted from the irradiation system are arranged, and the length between the light emitting portions at both ends is 4 mm. The “size in the main direction” of the patch written by the test pattern 201 is 1 mm.

テストパターン201の「主方向の位置」は、狙いとしては「11個の光スポットの中心位置(光スポットS6の中心位置)と重なる」ことが好ましいが、パッチの主方向の位置誤差(パッチ形成位置ずれや、感光体ドラム周面やや中間転写ベルト周面の蛇行などによって発生する。)があるため、必ずしもその通りにはならない。   Although the “position in the main direction” of the test pattern 201 is preferably “overlapping with the center position of 11 light spots (center position of the light spot S6)”, the position error in the main direction of the patch (patch formation) This is not always the case because of misalignment, and the peripheral surface of the photosensitive drum and the meandering surface of the intermediate transfer belt.

そこで、テストパターンの主方向の位置を予め認識する「テストパターン位置認識」が必要となる。   Therefore, “test pattern position recognition” is required in which the position of the test pattern in the main direction is recognized in advance.

この認識のため、請求項2においては「最後に行なったトナー濃度検知の情報」、つまり前回テストパターン201を検知したときの情報を基に、テストパターン201の主方向の位置を推定する。   For this recognition, in claim 2, the position of the test pattern 201 in the main direction is estimated based on “last toner density detection information”, that is, information when the previous test pattern 201 was detected.

例えば、メモリ等に記憶された「前回テストパターンを検知したときの受光部出力の結果」から、今度は「主方向のどの位置にテストパターンがくるかを推定する」ことも可能である。   For example, it is possible to “estimate in which position in the main direction the test pattern comes” from the “result of the light receiving unit output when the previous test pattern is detected” stored in the memory or the like.

具体的には、発光源Eiが発光したときに、対応する光電変換部Diの出力から判断できる。即ち、発光源Ei(i=1〜11)が発光したとき、光電変換部Diで受光する「中間転写ベルト2040からの正反射光と、中間転写ベルト2040上のパッチからの正反射光の出力差:ΔDi」が最も大きい発光部Eiの主方向位置に、テストパターン201が存在する。
図11(a)に示す「マゼンタのベタパッチ」は、図6に示したマゼンタトナーによるテストパターン202Mのうちの最も濃度の高いパッチ(テストパターン201Mのうちで副方向の最も上流側に形成される。)である。
Specifically, it can be determined from the output of the corresponding photoelectric conversion unit Di when the light emission source Ei emits light. That is, when the light emission source Ei (i = 1 to 11) emits light, the photoelectric conversion unit Di receives light “output of regular reflection light from the intermediate transfer belt 2040 and regular reflection light from patches on the intermediate transfer belt 2040. The test pattern 201 exists at the main direction position of the light emitting portion Ei having the largest difference: ΔDi ”.
The “magenta solid patch” shown in FIG. 11A is formed on the most upstream side in the sub-direction of the test pattern 202M using the magenta toner shown in FIG. .)

図12(a)は「マゼンタのベタパッチの主方向の中心位置」が、発光源E6の主方向位置にある場合の「光スポットとベタパッチの配置関係」を示している。このとき、ベタパッチの主方向の大きさは1mmで「光スポットSi(i=1〜11)の主方向の大きさ:0.4mmと、主方向の発光部ピッチ:0.4mmとの和:0.8mm」以上である。   FIG. 12A shows the “positional relationship between the light spot and the solid patch” when the “center position in the main direction of the magenta solid patch” is in the main direction position of the light emission source E6. At this time, the size of the solid patch in the main direction is 1 mm, “the sum of the size of the light spot Si (i = 1 to 11) in the main direction: 0.4 mm and the light emitting portion pitch in the main direction: 0.4 mm: 0.8 mm "or more.

図11(b)は、発光源E6が発光したとき、光電変換部D6が受光する「中間転写ベルト2040からの正反射光」による受光部出力:D6(ベ)と、光電変換部D6が受光する「ベタパッチからの正反射光」による受光部出力:D6(パ)との受光部出力の差:ΔD6を示す。
発光源E6により形成させる光スポットS6は、光スポットを構成する全ての光がベタパッチに照射され、ベタパッチを構成するトナーにより散乱されるため、受光部出力:D6(パ)は受光部出力:D6(べ)よりも小さい値を取る。
図11(c)は、発光源E7が発光したとき、光電変換部D7が受光する「中間転写ベルトからの正反射光」による受光部出力:D7(ベ)と、光電変換部D7が受光する「ベタパッチからの正反射光」による受光部出力(パ)との受光部出力の差:ΔD7を示す。
In FIG. 11B, when the light source E6 emits light, the photoelectric conversion unit D6 receives the light receiving unit output: “D6 (V)” by “regularly reflected light from the intermediate transfer belt 2040”, and the photoelectric conversion unit D6 receives the light. The difference between the light receiving unit output and the light receiving unit output D6 (par) due to “regularly reflected light from the solid patch” is ΔD6.
In the light spot S6 formed by the light source E6, since all the light constituting the light spot is irradiated to the solid patch and scattered by the toner constituting the solid patch, the light receiving unit output: D6 (par) is the light receiving unit output: D6. Take a value smaller than (be).
In FIG. 11C, when the light emission source E7 emits light, the photoelectric conversion unit D7 receives the light receiving unit output: “D7 (B)” by the “regular reflection light from the intermediate transfer belt”, and the photoelectric conversion unit D7 receives the light. A difference between the light receiving unit output and the light receiving unit output due to “regularly reflected light from the solid patch”: ΔD7.

受光部出力:D7(ベ)とD6(ベ)は「同じ」であるが、受光部出力:D7(パ)は受光部出力:D6(パ)より大きい値を取る。
即ち、図11(a)から明らかなように、発光源E7により形成される光スポットS7は、中間転写ベルトとベタパッチの両方を照射しているため、トナーにより散乱される反射光成分は光スポットS6の場合よりも小さい。従って、ΔD6>ΔD7となる。
同様に、発光源E5が発光したとき、光電変換部D5が受光する中間転写ベルトからの正反射光による受光部出力:D5(ベ)と、ベタパッチからの正反射光による受光部出力:D5(パ)との受光部出力の差:ΔD5については、ΔD5<ΔD6となる。
Light receiving unit output: D7 (Be) and D6 (Be) are “same”, but light receiving unit output: D7 (Par) is larger than the light receiving unit output: D6 (Par).
That is, as apparent from FIG. 11A, the light spot S7 formed by the light source E7 irradiates both the intermediate transfer belt and the solid patch, and therefore the reflected light component scattered by the toner is the light spot. It is smaller than the case of S6. Therefore, ΔD6> ΔD7.
Similarly, when the light source E5 emits light, the light receiving unit output D5 (be) by the regular reflection light from the intermediate transfer belt received by the photoelectric conversion unit D5 and the light receiving unit output D5 by the regular reflection light from the solid patch: D5 ( The difference between the light receiving unit outputs and ΔD5 is ΔD5 <ΔD6.

さらに、図11から明らかなように、発光源E1〜E4および発光源E8〜E11に対応する位置に「ベタパッチ」は存在しないので、受光部出力の差:ΔD1〜ΔD4、ΔD8〜ΔD11はゼロである。
即ち、テストパターン(のベタパッチ)の主方向の位置は、受光部出力の差:ΔDiが最も大きいi=6の発光源E6によって形成される光スポットS6に対応する位置であることが分かる。
勿論、検知のばらつきを無視すれば、受光部出力:Di(ベ)はi=1〜11に対し、全て等しいので「受光部出力:Di(パ)が最も小さい発光部Eiの主方向位置」に、テストパターン(ベタパターン)が存在するとしても良い。
Further, as is apparent from FIG. 11, since there is no “solid patch” at positions corresponding to the light emission sources E1 to E4 and the light emission sources E8 to E11, the difference between the light receiving unit outputs: ΔD1 to ΔD4, ΔD8 to ΔD11 is zero. is there.
That is, it can be seen that the position of the test pattern (solid patch) in the main direction is a position corresponding to the light spot S6 formed by the light source E6 with i = 6 having the largest difference in light receiving unit output: ΔDi.
Of course, if the variation in detection is ignored, the light receiving unit output: Di (B) is all equal to i = 1 to 11, so that “light receiving unit output: main direction position of the light emitting unit Ei having the smallest Di (P)”. In addition, a test pattern (solid pattern) may exist.

別の例として、図12(a)に、テストパターンの「マゼンタのベタパッチ」の主方向の中心位置が、発光源E6とE7による光スポットS6とS7の中間にある場合の光スポットとベタパッチの配置関係を示す。このときも「ベタパッチの主方向の大きさ」は1.0mmである。
図12(b)(c)に示すように、発光源Ei(i=6、7)が発光したときの受光部出力の差:ΔDiは、発光源Ej(j=5、8)が発光したときの受光部出力の差:ΔDjよりも大きく、かつ、ΔD6≒ΔD7なので、テストパターン(ベタパッチ)の主方向の位置は、発光源E6とE7によって形成される光スポットS6とS7に対応する位置、即ち、発光源E6とE7の中間にあることが分かる。
As another example, FIG. 12A shows the light spot and the solid patch when the center position in the main direction of the test pattern “magenta solid patch” is between the light spots S6 and S7 by the light emission sources E6 and E7. The arrangement relationship is shown. At this time, the “size of the solid patch in the main direction” is 1.0 mm.
As shown in FIGS. 12B and 12C, the difference in light receiving unit output when the light emission source Ei (i = 6, 7) emits light: ΔDi is the light emission source Ej (j = 5, 8) emits light. The difference in the light receiving unit output at that time is greater than ΔDj and ΔD6≈ΔD7, so the position of the test pattern (solid patch) in the main direction corresponds to the light spots S6 and S7 formed by the light sources E6 and E7. That is, it can be seen that the light source is between E6 and E7.

また、受光部出力の結果を見なくとも「最後にテストパターン201を検知してからの経過時間や環境条件の変化が小さい場合」には、テストパターン201の位置は一般に、主方向に大きく変化しないため、最後に検知したときと同じ位置であると推定できる。   In addition, even if the result of the light receiving unit output is not seen, the position of the test pattern 201 generally changes greatly in the main direction when “the change in the elapsed time and the environmental conditions since the last detection of the test pattern 201 is small”. Therefore, it can be estimated that the position is the same as when it was last detected.

上記の如く「テストパターン201の主方向の位置」を認識できたら、照射系の動作を決定する(図10の「照射系動作決定」 S103)。
照射系の「決定すべき動作」として、トナー濃度を検知するために発光させる発光源の決定と、その発光源をどのように発光させるのか(発光パターンと発光モード)の決定がある。発光させる発光源としては「幾つかの発光源を発光」させる場合と「全ての発光源を発光」させる場合とがある。
When the “position in the main direction of the test pattern 201” can be recognized as described above, the operation of the irradiation system is determined (“irradiation system operation determination” in FIG. 10) S103.
The “operation to be determined” of the irradiation system includes determination of a light emission source that emits light for detecting the toner density and determination of how the light emission source emits light (light emission pattern and light emission mode). There are two types of light sources that emit light: “several light sources emit light” and “all light sources emit light”.

幾つかの発光源を発光させる場合には、前述したテストパターン201の「主方向の位置認識結果」に基づき、発光させる発光源を決定することができる。
例えば、図11に示した例においては、発光させる発光源を「発光源E6のみ」と決定することができる。
なぜなら、発光源E1〜E4、及び発光源E8〜E11を発光させても、光スポットS1〜S4及びS8〜S11はテストパターン201のパッチを照射しないので「トナー濃度検知」に寄与しない。
また、発光源E5とE7を発光させても、光スポットS5とS7の一部がパッチを照射しないので、トナー濃度検知に対し「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度は低い。従って、必要最小限として、発光源E6のみを発光させればよい。
When several light sources are caused to emit light, the light source to be emitted can be determined based on the “position recognition result in the main direction” of the test pattern 201 described above.
For example, in the example illustrated in FIG. 11, it is possible to determine that the light emission source to emit light is “only the light emission source E6”.
This is because even if the light emission sources E1 to E4 and the light emission sources E8 to E11 emit light, the light spots S1 to S4 and S8 to S11 do not irradiate the patch of the test pattern 201, and thus do not contribute to “toner density detection”.
Further, even if the light sources E5 and E7 are caused to emit light, a part of the light spots S5 and S7 do not irradiate the patch, so that “light utilization efficiency” is small for toner density detection, and the accuracy of toner density detection is low. Therefore, as a necessary minimum, only the light source E6 needs to emit light.

また、テストパターン201が副方向に移動している際のパッチの主方向位置誤差により、光スポットS6がパッチから外れてしまう不具合が生じないように、余裕を見て、発光源E6の両側の発光部E5とE7も加え、発光させる発光源を「発光源E5〜E7の3個」と決定することもできる。   Further, in order to prevent a problem that the light spot S6 is detached from the patch due to the main-direction position error of the patch when the test pattern 201 is moving in the sub direction, the margins on both sides of the light source E6 are taken into consideration. In addition to the light-emitting portions E5 and E7, the light-emitting sources that emit light can be determined as “three light-emitting sources E5 to E7”.

画像形成装置の性能(パッチ形成に対する位置ずれ性能や、感光体や中間転写ベルトの蛇行に対する性能など)によって上記「余裕分」を決定できる。   The “margin” can be determined by the performance of the image forming apparatus (position shift performance with respect to patch formation, performance with respect to meandering of the photoconductor and intermediate transfer belt, etc.).

別の例として、図12に示した例においては、発光させる発光源として、発光源E6とE7の2つに決定することができる。なぜなら、発光源E1〜E4及E9〜E11を発光させても、光スポットS1〜S4及びS9〜S11はテストパターン201のパッチを照射しないのでトナー濃度検知には寄与しないからである。   As another example, in the example shown in FIG. 12, the light emission sources E6 and E7 can be determined as the light emission sources to emit light. This is because even if the light emitting sources E1 to E4 and E9 to E11 are caused to emit light, the light spots S1 to S4 and S9 to S11 do not irradiate the patch of the test pattern 201 and thus do not contribute to toner density detection.

また、発光源E5とE8を発光させても、光スポットS5とS8の一部がパッチを照射しないため、トナー濃度検知に対して「光の利用効率」が小さく、トナー濃度検知の精度は低い。
このことから、発光源E6とE7の2つを発光させればよいことが分かる。この場合、後述するように、発光源1つに対して「トナー濃度の演算結果」が得られるので、2つの発光源E6とE7に対して得られたトナー濃度を平均化することにより「1つのパッチに対するトナー濃度検知精度」を高めることができる。
Further, even when the light sources E5 and E8 are caused to emit light, a part of the light spots S5 and S8 does not irradiate the patch. Therefore, “light utilization efficiency” is small for toner density detection, and the accuracy of toner density detection is low. .
From this, it is understood that the two light sources E6 and E7 should be made to emit light. In this case, as will be described later, a “toner density calculation result” is obtained for one light emitting source. Therefore, by averaging the toner densities obtained for the two light emitting sources E6 and E7, “1” is obtained. Toner density detection accuracy for one patch ”can be improved.

また、発光部E6又は発光部E7のどちらか一方を選択して、必要最小限として、発光部を1つのみを発光させることもできる。さらには、テストパターン201が副方向に移動している際のパッチの主方向位置誤差により、光スポットS6がパッチから外れてしまう不具合が起きないように、余裕を見て、発光源E6及びE7の両側の発光部E5及びE8も加え、発光させる発光源をE5〜E8の4つとすることもできる。   Moreover, it is also possible to select only one of the light emitting unit E6 and the light emitting unit E7 and cause only one light emitting unit to emit light as a necessary minimum. Furthermore, the light sources E6 and E7 are given a margin so as not to cause a problem that the light spot S6 deviates from the patch due to the main direction position error of the patch when the test pattern 201 moves in the sub direction. In addition, the light emitting parts E5 and E8 on both sides of the light source can be added, and the light emission sources for emitting light can be four, E5 to E8.

全ての発光源E1〜E11を発光させる場合には、トナー濃度検知のために「反射型光学センサが有する全ての発光源」を用いる。この場合は、前述した「テストパターンの主方向位置の認識結果」に拘わらず、万が一「突発的にテストパターンの主方向位置が変化して」も、パッチがスポット光から外れてしまう不具合が起きにくい。   When all of the light emitting sources E1 to E11 are caused to emit light, “all the light emitting sources of the reflective optical sensor” are used for toner density detection. In this case, regardless of the “recognition result of the main direction position of the test pattern” described above, there is a problem that the patch may be removed from the spot light even if “the main direction position of the test pattern suddenly changes”. Hateful.

発光源をどのように発光させるかについては「発光パターンと発光モード」がある。   There are “light emission pattern and light emission mode” as to how the light source emits light.

「発光パターン」としては、発光させる発光源が複数のとき、これらを同時に発光する場合と、順次に発光する場合とがある。
「発光モード」としては、発光源を常時発光させる場合と、パルス発光させる場合がある。複数の発光源は、これらを「同時に発光」させ、あるいは「順次に発光」させることができる。
As the “light emission pattern”, when there are a plurality of light emission sources, there are a case where these light sources are simultaneously emitted and a case where light is emitted sequentially.
As the “light emission mode”, there are a case where the light emission source always emits light and a case where pulse light emission is performed. Multiple light sources can cause these to “light up” or “sequentially”.

複数の発光源、例えば、2つの発光源Eα、Eβを同時に発光させ、光スポットSα、Sβにより1つのパッチを照射し、その反射光を複数の光電変換部で検知する際、光スポットSαに対する反射光と、Sβに対する反射光が、同一の光電変換部に受光されてしまう場合には「反射光が混合」し、これらを分離できない。
しかし、発光源EαとEβを「順次に発光」させる場合は、光スポットSαに対する反射光と、光スポットSβに対する反射光が、同一の光電変換部に受光されても、その順次の発光タイミングによって受光部出力を「時間的に分離」できる。
When a plurality of light sources, for example, two light sources Eα and Eβ, emit light simultaneously, irradiate one patch with the light spots Sα and Sβ, and detect the reflected light with a plurality of photoelectric conversion units, the light spot Sα When the reflected light and the reflected light with respect to Sβ are received by the same photoelectric conversion unit, the “reflected light is mixed” and cannot be separated.
However, when the light sources Eα and Eβ are “sequentially emitted”, even if the reflected light for the light spot Sα and the reflected light for the light spot Sβ are received by the same photoelectric conversion unit, depending on the sequential light emission timing. The light receiving unit output can be “time separated”.

一方で「パッチからの反射光が混合しない場合」には、複数発光源を同時発光させることが可能である。もちろん順次発光させても良い。
反射型光学センサとして、複数の発光源を1回ずつ「同時又は順次に発光」する周期を「ライン周期」とすれば、同時発光の方がライン周期を高められるメリットがある。
On the other hand, when “the reflected light from the patch is not mixed”, it is possible to simultaneously emit light from a plurality of light emitting sources. Of course, the light may be emitted sequentially.
As a reflection-type optical sensor, if the period of “simultaneously or sequentially emitting” a plurality of light emitting sources once is set as a “line period”, simultaneous emission has an advantage that the line period can be increased.

なお、パッチからの反射光が混合するかどうかは、発光させる複数の発光源の位置、パッチからの拡散反射特性(反射光の角度分布)、照射用マイクロレンズや受光用マイクロレンズのレンズ形状等の「反射型光学センサの各部のレイアウト」に依存する。   Whether or not the reflected light from the patch is mixed depends on the position of a plurality of light sources that emit light, the diffuse reflection characteristics (angle distribution of reflected light) from the patch, the lens shape of the irradiation microlens and the light receiving microlens, etc. Depends on the “layout of each part of the reflective optical sensor”.

例えば、図13に示すように、テストパターン201のパッチ(「マゼンタのベタパッチ」)の「主方向の大きさ」を大きくし、発光させる発光源として、主方向に離れた発光源E3とE9のように「互いの距離を離した場合」には、発光源E3によるベタパッチからの反射光と、発光源E9によるベタパッチからの反射光が互いに混合しないレイアウトを取ることが容易である。   For example, as shown in FIG. 13, the “size in the main direction” of the patch (“magenta solid patch”) of the test pattern 201 is increased to emit light sources E3 and E9 separated in the main direction. As described above, in the case of “separating each other”, it is easy to take a layout in which the reflected light from the solid patch by the light source E3 and the reflected light from the solid patch by the light source E9 are not mixed with each other.

つまり、発光源E3が発光したとき、その反射光は光電変換部D1〜D5で受光されるが、光電変換部D6〜D11では受光されない。発光源E9が発光したとき、その反射光は光電変換部E7〜E11では受光されるが、光電変換部D1〜D6では受光されない。このようなレイアウトでは、発光源E3とE9を同時発光可能である。   That is, when the light emission source E3 emits light, the reflected light is received by the photoelectric conversion units D1 to D5, but is not received by the photoelectric conversion units D6 to D11. When the light emission source E9 emits light, the reflected light is received by the photoelectric conversion units E7 to E11, but not received by the photoelectric conversion units D1 to D6. In such a layout, the light sources E3 and E9 can emit light simultaneously.

図12に示した例において、発光させる発光源が「発光源E6とE7のとき」のように隣接する発光源の場合、発光源E6が発光したときのベタパッチからの反射光は、光電変換部D6とD7で受光され、発光源E7が発光したときにも、ベタパッチからの反射光は光電変換部D6とD7で受光されるレイアウトとなっている。   In the example shown in FIG. 12, in the case where the light emission sources that emit light are adjacent light emission sources such as “when light emission sources E6 and E7”, the reflected light from the solid patch when the light emission source E6 emits light is converted into a photoelectric conversion unit. Even when light is received by D6 and D7 and the light emission source E7 emits light, the reflected light from the solid patch is received by the photoelectric conversion units D6 and D7.

このような場合は、光電変換部D6とD7に受光された光は、発光源E6によるものか、発光源E7によるものかを分離できない。
このような場合には、発光源E6とE7を順次に(この場合は2つなので交互に)発光させ受光部出力を「時間的に分離」する必要がある。
In such a case, the light received by the photoelectric conversion units D6 and D7 cannot be separated from the light source E6 or the light source E7.
In such a case, the light emitting sources E6 and E7 need to emit light sequentially (in this case, since they are two, alternately) to “separate in time” the light receiving unit output.

また、図12に示した例において、発光させる発光源が「発光源E5〜E8の4つ」の場合、発光源E5からE8を順次に、発光源E5、E6、E7、E8、E5、E6・・・の順に繰り返し発光させる。   In the example shown in FIG. 12, when the light emission sources to emit light are “four light emission sources E5 to E8”, the light emission sources E5 to E8 are sequentially changed to the light emission sources E5, E6, E7, E8, E5, E6. Repeatedly emits light in the order.

続いて、「発光モード(常時発光させる場合とパルス発光させる場合)」について説明する。   Next, “light emission mode (when always emitting light and when emitting pulsed light)” will be described.

図11に示した例において、発光させる発光源が発光源E6のみである場合、発光源E6は常時発光させることも、パルス発光させることもできる。   In the example shown in FIG. 11, when only the light emission source E6 emits light, the light emission source E6 can always emit light or emit pulse light.

発光させる発光源が複数ある場合、例えば、図12に示した例のように、発光させる発光源が発光源E6とE7であるときには、これらを順次点灯する必要があり、各発光源はパルス発光させる必要がある。
図13に示した例のように、発光させる発光源が発光源E3とE9であるときは、これらを同時発光でき、さらに各発光源は常時発光させることもパルス発光させることもできる。発光源E3とE9を順次発光する場合には、各発光源はパルス発光の必要がある。
When there are a plurality of light emission sources that emit light, for example, when the light emission sources that emit light are the light emission sources E6 and E7 as in the example shown in FIG. 12, it is necessary to sequentially turn on these light sources. It is necessary to let
As shown in the example shown in FIG. 13, when the light emission sources to emit light are the light emission sources E3 and E9, these can be emitted simultaneously, and each light emission source can always emit light or pulse light. When the light sources E3 and E9 emit light sequentially, each light source needs to emit pulses.

このように、発光させる発光源が複数で、これらを順次発光する場合には、各発光源はパルス発光する必要があるが、そうでない場合には、各発光源の発光は「常時発光およびパルス発光」の選択が可能である。   As described above, when there are a plurality of light emission sources that emit light and these light are emitted sequentially, each light emission source needs to emit pulses. In other cases, the light emission of each light emission source is “always light emission and pulse emission”. “Luminescence” can be selected.

「常時発光」は、発光源の「発光/消灯の回数」を減らすことができ、駆動回路が容易となるメリットがある。
「パルス発光」は、発光している時間を短くでき、発光源の劣化を抑え「長寿命化」の効果が得られ、発光源の温度上昇を抑えられるメリットがある。
“Always light emission” has an advantage that the number of “light emission / extinguishing times” of the light emission source can be reduced, and the drive circuit becomes easy.
“Pulsed light emission” has the merit of shortening the light emission time, suppressing the deterioration of the light emission source, obtaining the effect of “long life”, and suppressing the temperature rise of the light emission source.

上述のように、トナー濃度を検知するために発光させる発光源と、その発光源の「発光パターンと発光モードとの少なくとも1つ」を、図10の「照射系動作決定工程(S103)」において決定することができる。   As described above, in the “irradiation system operation determination step (S103)” in FIG. 10, the light emission source that emits light to detect the toner density and “at least one of the light emission pattern and the light emission mode” of the light emission source are displayed. Can be determined.

反射型光学センサとして「上記のいずれもを選択できる照射系の駆動回路」が組まれる場合もあるが、発光源をどのように発光させるのか(発光パターンと発光モード)については「予め所望の駆動回路」が組まれている場合もある。   A reflection type optical sensor may be equipped with an “irradiation system drive circuit that can select any of the above”, but the light source is allowed to emit light (light emission pattern and light emission mode). A “circuit” may be built.

前者の場合「駆動回路は複雑になる」が、様々な画像形成装置に対して種々の動作が可能である。後者の場合「発光源を発光させる発光パターンと発光モード」が決まっているので駆動回路は容易で低コスト化が可能である。発光させる発光源については「テストパターン201の主方向の大きさ」や画像形成装置の性能(パッチ形成位置ずれ性能や、感光体や中間転写ベルトの蛇行性能など)によって可変とでき実用的である。   In the former case, “the driving circuit is complicated”, but various operations can be performed on various image forming apparatuses. In the latter case, the “light emission pattern for emitting light from the light emission source and the light emission mode” are determined, so that the drive circuit is easy and the cost can be reduced. The light emission source that emits light is practical because it can be varied depending on “the size of the test pattern 201 in the main direction” and the performance of the image forming apparatus (patch formation position displacement performance, the meandering performance of the photoreceptor and the intermediate transfer belt, etc.). .

次に、上記の如く「照射系の動作」が決定されたら、受光系の動作を決定する(図10の「受光系動作決定」S104)。   Next, when the “irradiation system operation” is determined as described above, the light reception system operation is determined (“light reception system operation determination” S104 in FIG. 10).

受光系に対して「決定すべき動作」に、「受光部出力を取得する光電変換部」の決定と「受光部出力の取得タイミング」の決定とがある。   “Operation to be determined” for the light receiving system includes determination of “photoelectric conversion unit that acquires light receiving unit output” and determination of “light receiving unit output acquisition timing”.

受光部出力を取得する受光部として、幾つかの受光部で受光部出力を取得する場合と、全ての受光部で受光部出力を取得する場合とがある。   As the light receiving unit for acquiring the light receiving unit output, there are a case where the light receiving unit output is acquired by some light receiving units and a case where the light receiving unit output is acquired by all the light receiving units.

幾つかの受光部で受光部出力を取得する場合には、前述した「発光させる発光源の決定結果」に基づき、受光部出力を取得する光電変換部を決定できる。   When the light receiving unit output is acquired by several light receiving units, the photoelectric conversion unit for acquiring the light receiving unit output can be determined based on the above-described “determination result of light emitting source to emit light”.

例えば、図11に示した例において「発光源E6のみを発光」させる場合、受光部出力を取得する光電変換部は、発光源E6に対応する光電変換部D6と、近隣の光電変換部のみで良い。
図14に、発光源E6が発光したときの「受光部出力分布」の例を示す。同図(a)は「中間転写ベルトからの反射光」を光電変換部Di(i=1〜11)で受光したときの受光部出力分布、(b)は「中間転写ベルト上のベタパッチからの反射光」を光電変換部Di(i=1〜11)で受光したときの受光部出力分布である。
For example, in the example shown in FIG. 11, in the case where “only the light emission source E6 emits light”, the photoelectric conversion unit that acquires the light receiving unit output is only the photoelectric conversion unit D6 corresponding to the light emission source E6 and the neighboring photoelectric conversion units. good.
FIG. 14 shows an example of “light receiving unit output distribution” when the light emission source E6 emits light. FIG. 6A shows a light receiving unit output distribution when “reflected light from the intermediate transfer belt” is received by the photoelectric conversion unit Di (i = 1 to 11), and FIG. 5B shows “from the solid patch on the intermediate transfer belt”. It is a light receiving portion output distribution when the “reflected light” is received by the photoelectric conversion portion Di (i = 1 to 11).

図14(a)(b)に示す場合とも、受光部出力の取得に必要なのは光電変換部D4〜D8の5つである。なぜなら、光電変換部D1〜D3及びD9〜D11は「受光部出力がゼロ」であるからである。   In the cases shown in FIGS. 14A and 14B, five photoelectric conversion units D4 to D8 are necessary for obtaining the light receiving unit output. This is because the photoelectric conversion units D1 to D3 and D9 to D11 have “the light receiving unit output is zero”.

同様に、図12に示した例で、発光源E6とE7の2つを順次点灯する場合には、発光源E6に対して必要なのは光電変換部D4〜D8、発光源E7に対して必要なのは光電変換部D5〜D9であり、合わせて光電変換部D4〜D9の6つのみが必要である。   Similarly, in the example shown in FIG. 12, when the light sources E6 and E7 are sequentially turned on, what is required for the light source E6 is the photoelectric conversion units D4 to D8 and the light source E7. These are photoelectric conversion units D5 to D9, and only six photoelectric conversion units D4 to D9 are necessary.

同様に、図13に示した例で、発光源E3とE9の2つを、同時点灯もしくは順次点灯する場合は、発光源E3に対して光電変換部D1〜D5が必要であり、発光源E9に対しては光電変換部D7〜D11が必要であるから、光電変換部D6を除く10個の光電変換部Di(i=1〜5、i=7〜11)が必要である。
このように「トナー濃度検知に不要な受光部出力を取得しない」ことにより、データ量の削減、後述するトナー濃度演算の際には演算量の削減に繋がる。
Similarly, in the example shown in FIG. 13, when two light sources E3 and E9 are turned on simultaneously or sequentially, photoelectric conversion units D1 to D5 are required for the light source E3, and the light source E9 is used. In contrast, since the photoelectric conversion units D7 to D11 are necessary, ten photoelectric conversion units Di (i = 1 to 5, i = 7 to 11) excluding the photoelectric conversion unit D6 are necessary.
Thus, “not acquiring the light receiving unit output unnecessary for toner density detection” leads to a reduction in the amount of data, and a reduction in the amount of calculation in the later-described toner density calculation.

全ての受光部出力を取得する場合には、トナー濃度を検知するために反射型光学センサが有する全ての受光部を使用する。この場合は、前述の「発光させる発光源の決定結果」に拘わらず全ての受光部出力を取得し、その出力がゼロである受光部出力であれば、後述するトナー濃度の演算の際には「ゼロの値」として用いられる。   When all the light receiving unit outputs are acquired, all the light receiving units included in the reflective optical sensor are used to detect the toner density. In this case, all the light receiving unit outputs are acquired regardless of the above-mentioned “result of determination of the light emitting source to emit light”, and if the output is a light receiving unit output that is zero, the calculation of the toner density described later is performed. Used as “zero value”.

もちろん、前述した「発光させる発光源の決定結果が全ての発光源の発光」であれば、全ての受光部出力を取得する。   Of course, if the above-described “result of determination of the light emitting sources to emit light is light emission of all the light emitting sources”, all light receiving unit outputs are acquired.

「受光部出力の取得タイミング」としては、発光源が発光している間に「受光部出力をどのタイミングでどれくらい取得するか」がある。   “Acquisition timing of the light receiving unit output” includes “how much the light receiving unit output is acquired at what timing” while the light emitting source emits light.

図11に示した例を参照し、発光源E6のみを常時発光させる場合について説明する。   With reference to the example shown in FIG. 11, the case where only the light emission source E6 is allowed to emit light constantly will be described.

受光部出力を取得するのは「光電変換素子D4〜D8の5つ」である。
図15(a)は、図7に示した反射型光学センサを用いて、トナー濃度検知用のテストパターンのうちのマゼンタトナーによる複数パッチ(ここでは4階調とし、4個のパッチDP1−1〜DP1−4)が中間転写ベルト上に形成され、紙面の左方向(副方向)に進行する様子を示している。
The light receiving unit outputs are acquired by “five photoelectric conversion elements D4 to D8”.
FIG. 15A shows a plurality of patches of magenta toner in the test pattern for toner density detection using the reflective optical sensor shown in FIG. 7 (in this case, four gradations and four patches DP1-1). To DP1-4) are formed on the intermediate transfer belt and proceed in the left direction (sub direction) of the drawing.

この例では、ここでは4個のパッチの前方(左方)で「パッチがない状態」の中間転写ベルトからの反射光の受光部出力を取得している例である。
図15(b)は、図15(a)に合わせて、光スポットの位置をパッチが通り過ぎるタイミング、発光源E6が発光(ON)するタイミング、受光部出力を取得(ON)するタイミングを示したタイミングチャートである。
In this example, the light receiving unit output of the reflected light from the intermediate transfer belt in the “no patch” state is acquired in front (left side) of the four patches.
FIG. 15B shows the timing when the patch passes the position of the light spot, the timing when the light emission source E6 emits light (ON), and the timing when the light receiving unit output is acquired (ON) in accordance with FIG. 15A. It is a timing chart.

発光源E6はパッチの通過に先立ち、発光を開始(ON)する。
その後、光電変換部D4〜D8は「パッチがない中間転写ベルトの位置」で、受光部出力を1回サンプリング(ON/OFF)し、受光部出力を取得する。発光源E6は発光したまま、最初のパッチDP1−1がスポット光位置を通過する。
The light emission source E6 starts (ON) light emission prior to passing the patch.
Thereafter, the photoelectric conversion units D4 to D8 sample the light receiving unit output once (ON / OFF) at “the position of the intermediate transfer belt without the patch” to obtain the light receiving unit output. The first patch DP1-1 passes through the spot light position while the light source E6 emits light.

そのタイミングに合わせ、パッチDP1−1の「副方向の中央付近」で受光部出力を1回サンプリングする。以後同様に、発光源E6を発光させたまま、パッチDP1−2、パッチDP1−3、パッチDP1−4に対して各1回ずつサンプリングする。   In accordance with the timing, the light receiving unit output is sampled once at “near the center in the sub direction” of the patch DP1-1. Thereafter, in the same manner, sampling is performed once for each of the patch DP1-2, the patch DP1-3, and the patch DP1-4 while the light source E6 is made to emit light.

パッチDP1−4のサンプリングが終了し、パッチDP1−4が光スポット位置を通過した後に、発光源E6を消灯する(OFF)。即ち、発光源E6が発光している間に、各パッチDP1−1〜DP1−4の「副方向の中央付近が光スポットを通過」するタイミングに合わせて1回サンプリングし、受光部データを取得している。   After the sampling of the patch DP1-4 is completed and the patch DP1-4 has passed the light spot position, the light emission source E6 is turned off (OFF). That is, while the light emission source E6 is emitting light, sampling is performed once in accordance with the timing at which “the center in the sub direction passes through the light spot” of each of the patches DP1-1 to DP1-4, and the light receiving unit data is acquired. doing.

なお、図15(a)では「パッチがない中間転写ベルトの位置」を、各パッチDP1−1と同じ大きさの領域となるように四角で囲ってその領域を「BELT」として図示しているが、この領域「BELT」は各パッチと同じ大きさである必要は全く無い。
「パッチがないときの受光部出力」は、テストパターンが無いときに何時でもその受光部出力を取得できる。
In FIG. 15A, the “position of the intermediate transfer belt without a patch” is surrounded by a square so as to be an area having the same size as each patch DP1-1, and the area is indicated as “BELT”. However, this area “BELT” does not have to be the same size as each patch.
The “light receiving unit output when there is no patch” can acquire the light receiving unit output at any time when there is no test pattern.

別の例として、図16(a)に、図15(b)に相当するタイミングチャートを示す。この例では、発光源E6が発光している間に、各パッチの副方向の前後を除いた部分が光スポットを通過するタイミングに合わせて3回サンプリングし、受光部出力を取得している。
後述するように、1回の受光部出力に対してトナー濃度の演算結果が得られるので、3回の受光部出力に対して得られたトナー濃度を副方向(パッチの移動方向)に平均化することにより「1つのパッチに対するトナー濃度検知精度」を高めることができる。
As another example, FIG. 16A shows a timing chart corresponding to FIG. In this example, while the light emission source E6 is emitting light, sampling is performed three times in accordance with the timing when the portions other than the front and rear of each patch pass the light spot, and the light receiving unit output is acquired.
As will be described later, since the toner density calculation result is obtained for one light receiving unit output, the toner density obtained for the three light receiving unit outputs is averaged in the sub-direction (patch moving direction). By doing so, “accuracy of detecting toner density for one patch” can be improved.

さらに別の例として、図16(b)に、図15(b)に相当するタイミングチャートを示す。ここでは、各パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源E6がパルス発光(ON/OFF)している場合である。受光部出力は発光部のパルス発光のタイミングに合わせて1回サンプリングされている。   As yet another example, FIG. 16B shows a timing chart corresponding to FIG. Here, the light emission source E6 emits pulses (ON / OFF) in accordance with the timing at which each patch passes the light spot position. The light receiving unit output is sampled once in accordance with the pulse light emission timing of the light emitting unit.

図16(c)には、発光源E6が「パルス発光している時間」を短くした場合を示す。   FIG. 16C shows a case where the “time during which the light emission source E6 emits pulses” is shortened.

発光源E6がパルス発光している時間が「パッチが光スポット位置を通過する時間」より短くても良い。発光源の温度上昇による発光量低減に対して効果が大きい。受光部出力は発光源E6のパルス発光のタイミングに合わせて1回サンプリングされている。   The time during which the light emission source E6 emits a pulse may be shorter than the “time when the patch passes the light spot position”. The effect is great for reducing the amount of light emitted by the temperature rise of the light source. The light receiving unit output is sampled once in accordance with the pulse emission timing of the light source E6.

図16(d)は、発光源E6がパルス発光している場合であり、受光部出力は発光源E6のパルス発光のタイミングに合わせて3回サンプリングされている。
図16(e)は、各パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源E6が2回パルス発光し、各パルス発光に合わせ、受光部出力は1回ずつサンプリングしており、各パッチに対して計2回のサンプリングが行われている場合である。
FIG. 16D shows a case where the light emission source E6 emits pulses, and the light receiving unit output is sampled three times in accordance with the pulse emission timing of the light emission source E6.
In FIG. 16 (e), the light emission source E6 emits pulses twice according to the timing when each patch passes the light spot position, and the light receiving unit output is sampled once according to each pulse emission. This is a case where sampling is performed twice for the patch.

図16(f)では、発光源E6はパッチの通過に先立ち「パルス発光を開始」する。パルス発光は、パッチDP1−4の通過後に消光するまで継続される。受光部出力は発光源E6の「パルス発光のタイミング」に合わせて常にサンプリングされる。このサンプリング結果のうち「各パッチに対して数回のサンプリング結果を抜き出す」ことができる。   In FIG. 16F, the light emission source E6 “starts pulse emission” prior to passing the patch. The pulse emission continues until the light is extinguished after passing through the patch DP1-4. The light receiving unit output is always sampled in accordance with the “pulse emission timing” of the light source E6. Among these sampling results, “sampling results of several times for each patch” can be extracted.

良好なトナー濃度検知を行うために「画像形成装置が必要とする、各パッチに対するサンプリング回数」が設定されれば、照射系動作に合わせて、様々な取得タイミングの設定が可能である。   If “the number of times of sampling for each patch required by the image forming apparatus” is set to perform good toner density detection, various acquisition timings can be set in accordance with the irradiation system operation.

次に、複数の発光部が発光する場合を説明する。   Next, a case where a plurality of light emitting units emit light will be described.

図12に示した例を参照し、発光源E6とE7を順次発光させる場合を説明する。
受光部出力を取得するのは光電変換部D4〜D9の6つである。このときのタイミングチャートを図17(a)に示す。
The case where the light emission sources E6 and E7 are caused to emit light sequentially will be described with reference to the example shown in FIG.
The light receiving unit outputs are acquired by the photoelectric conversion units D4 to D9. A timing chart at this time is shown in FIG.

発光源E6とE7は、パッチの通過に先立ち、順次発光を開始する。前述したように各発光源E6、E7の発光はパルス発光となる。発光源E6が発光/消光した後、発光源E7が発光/消光する順次発光を1ライン発光と呼ぶと、ここでは2ライン発光を行う。   The light sources E6 and E7 start to emit light sequentially before passing the patch. As described above, the light emission of each of the light emission sources E6 and E7 is pulse light emission. If the sequential light emission that the light source E7 emits / quenches after the light source E6 emits / extinguishes is called one-line light emission, here, two-line light emission is performed.

ライン発光の周期であるライン周期は「T」である。
光電変換部D4〜D9は「パッチがない中間転写ベルトの位置」で、発光源E6、E7がパルス発光するタイミングに合わせ「受光部出力をサンプリング」し、受光部出力を取得する。即ち、2つの発光源E6、E7が2ライン発光しているので、受光部出力は4回サンプリングされることになる。
次に、最初のパッチDP1−1が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、パッチDP1−1の副方向の中央付近で、発光源E6とE7を2ライン発光させる。光電変換部D4〜D9は、各発光源がパルス発光するタイミングに合わせ、受光部出力を4回サンプリングする。
以降、同様の動作をパッチDP1−2、パッチDP1−3、パッチDP1−4に対して実効する。
The line period, which is the line light emission period, is “T”.
The photoelectric conversion units D4 to D9 “sample the light receiving unit output” in accordance with the timing at which the light emitting sources E6 and E7 emit light pulses at the “position of the intermediate transfer belt without the patch” to obtain the light receiving unit output. That is, since the two light emitting sources E6 and E7 emit two lines, the light receiving unit output is sampled four times.
Next, in accordance with the timing when the first patch DP1-1 passes the light spot position, the light emission sources E6 and E7 emit two lines near the center in the sub-direction of the patch DP1-1. The photoelectric conversion units D4 to D9 sample the light receiving unit output four times in accordance with the timing at which each light emitting source emits pulses.
Thereafter, the same operation is performed for the patch DP1-2, the patch DP1-3, and the patch DP1-4.

後述するように、1回の受光部出力に対して、トナー濃度の演算結果が得られるので、順次発光する2つの発光源E6、E7の発光に対して得られたトナー濃度を主方向に平均化できる。さらに、各発光源の発光ごとに「1つのパッチに対して2回の受光部出力」を取得しているので、得られたトナー濃度を副方向に平均化できる。すなわち、4つのトナー濃度検知結果を平均化でき、1つのパッチに対するトナー濃度検知精度を高めることができる。   As will be described later, since the calculation result of the toner density is obtained for one output of the light receiving unit, the toner density obtained for the light emission of the two light emission sources E6 and E7 that sequentially emit light is averaged in the main direction. Can be Further, since “light receiving unit output twice for one patch” is acquired for each light emission of each light source, the obtained toner density can be averaged in the sub direction. That is, four toner density detection results can be averaged, and the toner density detection accuracy for one patch can be improved.

別の例を図17(b)に示す。   Another example is shown in FIG.

発光源E6、E7はパッチの通過に先立ち、ライン周期:T’で継続的に繰り返して交互に発光・消灯を行う。光電変換部D4〜D9は、各発光源E6、E7がパルス発光するタイミングに合わせて受光部出力をサンプリングし、受光部出力を取得する。
パッチDP1−4の通過後に発光源E6、E7の交互の発光は終了する。得られたサンプリング結果のうち「各パッチに対して数回のサンプリング結果」を抜き出すことができる。
Prior to the passage of the patch, the light emission sources E6 and E7 alternately and repeatedly emit light and extinguish at a line cycle: T ′. The photoelectric conversion units D4 to D9 sample the light receiving unit output in accordance with the timing at which each of the light emitting sources E6 and E7 emits pulses, and acquire the light receiving unit output.
The alternate light emission of the light emission sources E6 and E7 ends after passing through the patch DP1-4. From the obtained sampling results, “sampling results of several times for each patch” can be extracted.

ライン周期を短くすることにより、副方向におけるサンプリング回数を増やすことができ、トナー濃度検知精度を高めることができる。   By shortening the line cycle, it is possible to increase the number of times of sampling in the sub direction, and to increase the toner density detection accuracy.

以上の3工程、すなわち、テストパターン位置認識工程、照射系動作決定工程、受光系動作決定工程を実施することにより、トナー濃度検知のための反射光の受光部出力を取得する「前準備」が完了する。   By performing the above three steps, that is, the test pattern position recognition step, the irradiation system operation determination step, and the light reception system operation determination step, “preparation” for acquiring the light receiving unit output of reflected light for toner density detection is performed. Complete.

前準備が完了した後、トナー濃度を求めるために反射光の取得を行う。
図18は、図7に示した反射型光学センサを用いて、図6に示したマゼンタトナーによるテストパターン201Mを構成する5個のパッチDP1−1〜DP1−5からの反射光を取得する様子を示している。図の上下方向が「主方向」で、左右方向の左向きが「副方向」である。
After the preparation is completed, the reflected light is acquired to determine the toner density.
FIG. 18 shows how reflected light from the five patches DP1-1 to DP1-5 constituting the test pattern 201M with the magenta toner shown in FIG. 6 is acquired using the reflective optical sensor shown in FIG. Is shown. The vertical direction in the figure is the “main direction”, and the left direction in the horizontal direction is the “sub direction”.

照射系の発光源E1〜E11と、受光系の光電変換部D1〜D11とは「主方向において同じ位置」に位置し、光電変換部D1〜D11の配列ピッチは、発光源E1〜E11の配列ピッチと等しい。   The light emitting sources E1 to E11 of the irradiation system and the photoelectric conversion units D1 to D11 of the light receiving system are located at “the same position in the main direction”, and the arrangement pitch of the photoelectric conversion units D1 to D11 is the arrangement of the light emitting sources E1 to E11. Equal to the pitch.

先に、図6を参照して説明したように、トナー濃度検知用のテストパターン201はそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーにより形成されるが、図18に示すテストパターン201Mは「マゼンタトナーにより構成されたもの」を示している。   As described above with reference to FIG. 6, the test pattern 201 for detecting the toner density is formed by toner of each color of black, cyan, magenta, and yellow, but the test pattern 201M shown in FIG. “Magenta toner”.

このテストパターン201Mは、濃度を5階調に変化させた5個の矩形状パッチDP1−1〜DP1−5を副方向に形成したものである。   The test pattern 201M is formed by forming five rectangular patches DP1-1 to DP1-5 with the density changed to five gradations in the sub direction.

即ち、テストパターン201Mは、濃度階調の異なる5個の「矩形状パッチ」の集合であるが、これら濃度階調の異なる矩形状パッチは「光走査の光源に用いられる半導体レーザの発光デューティの調整」によって形成できる。また「面積階調法」によって濃度を変えることもできる。   That is, the test pattern 201M is a set of five “rectangular patches” having different density gradations, and these rectangular patches having different density gradations are “the emission duty of a semiconductor laser used as a light source for optical scanning”. It can be formed by “adjustment”. The density can also be changed by the “area gradation method”.

テストパターン201Mを構成する5個の「矩形状パッチ」の濃度は、矩形状パッチDP1−1が最も低く、DP1−2、DP1−3、DP1−4、DP1−5の順に濃度が高くなる。また、テストパターン201Mの前方(下流側)に、パッチのない中間転写ベルトからの反射光を受光するための領域「BELT」を持つ。   The density of the five “rectangular patches” constituting the test pattern 201M is lowest in the rectangular patch DP1-1, and the density increases in the order of DP1-2, DP1-3, DP1-4, and DP1-5. Further, an area “BELT” for receiving the reflected light from the intermediate transfer belt without the patch is provided in front (downstream side) of the test pattern 201M.

各矩形状パッチは「主方向に1mm、副方向に2mmの大きさ」に形成される。
副方向に並んだパッチの中心間隔は3mmである。なお、各矩形状パッチの主方向の大きさ:1.0mmは、反射型光学センサの主方向の発光部のピッチ:P=0.4mmと中間転写ベルト上に照射される光スポットの主方向の大きさ:SD=0.4mmとの和よりも大きくなっている。
Each rectangular patch is formed with a size of “1 mm in the main direction and 2 mm in the sub direction”.
The center distance between the patches arranged in the sub-direction is 3 mm. Note that the size of each rectangular patch in the main direction: 1.0 mm is the main direction of the light spot irradiated on the intermediate transfer belt when the pitch of the light emitting portions in the main direction of the reflective optical sensor is P = 0.4 mm. Is larger than the sum of SD = 0.4 mm.

発光部ピッチ:Pと、光スポットの主方向の大きさ:SDは略同じである。   The light emitting part pitch: P and the size of the light spot in the main direction: SD are substantially the same.

図18に示す具体例において、上記「前準備」として得られた結果を示す。   In the specific example shown in FIG. 18, the results obtained as the “preparation” are shown.

「テストパターン位置認識工程」により、テストパターン201の主方向の位置は「発光源E3の位置であると推定」された。   By the “test pattern position recognition step”, the position of the test pattern 201 in the main direction is “estimated to be the position of the light emission source E3”.

この結果に基づき「照射系動作決定工程」により、発光源E3のみを発光させることとし、発光モードは「パルス発光」と決定された。
続いて「受光系動作決定工程」により、受光部出力の取得を「光電変換部D1〜D5の5つ」で行なうこととし、受光部出力取得のタイミングは、図16(b)に示すタイプとし、各矩形状パッチが光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源E3をパルス発光させ、光電変換部D1〜D5でのサンプリングは「パルス発光ごとに1回」行なって受光部出力を取得するものとして決定された。
Based on this result, only the light emission source E3 is caused to emit light by the “irradiation system operation determination step”, and the light emission mode is determined as “pulse light emission”.
Subsequently, in the “light-receiving system operation determination step”, the light-receiving unit output is acquired by “five photoelectric conversion units D1 to D5”, and the light-receiving unit output acquisition timing is of the type shown in FIG. In accordance with the timing when each rectangular patch passes the light spot position, the light emission source E3 is caused to emit light, and sampling at the photoelectric conversion units D1 to D5 is performed "once every pulse emission" to obtain the light receiving unit output. Decided to do.

上記の前準備結果に基づき、反射光を取得する手順を以下に説明する。   A procedure for acquiring the reflected light based on the above-mentioned preparation result will be described below.

図18において、テストパターン201Mは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ2245aからの光スポット照射領域に近づいていく。   In FIG. 18, the test pattern 201M is formed on the surface of the intermediate transfer belt as a support member, moves in the sub direction, and approaches the light spot irradiation region from the reflective optical sensor 2245a.

テストパターン201Mが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域に近づく適当なタイミングで発光源E3のパルス発光を開始する。   Since the timing at which the test pattern 201M is formed is known, pulse emission of the light source E3 is started at an appropriate timing approaching the irradiation area after the formation.

先ず、テストパターン201Mの前方の矩形状パッチがない中間転写ベルト位置「BELT」で、発光源E3がパルス発光し、そのタイミングに合わせて光電変換部D1〜D5が1回サンプリングされ受光部出力を取得する。   First, at the intermediate transfer belt position “BELT” where there is no rectangular patch in front of the test pattern 201M, the light emission source E3 emits pulse light, and the photoelectric conversion units D1 to D5 are sampled once in accordance with the timing to output the light receiving unit output. get.

中間転写ベルトの表面は滑らかであり、発光源E3からベルト表面に照射される光スポットの「中間転写ベルト表面での反射」は略正反射と見なすことができ、発光源E3に対応する光電変換部D3と、これに隣接する光電変換部D2、D4の計3個で受光された。残りの光電変換部D1及びD5では反射光は受光されない。   The surface of the intermediate transfer belt is smooth, and “reflection on the surface of the intermediate transfer belt” of the light spot irradiated from the light source E3 to the belt surface can be regarded as substantially regular reflection, and photoelectric conversion corresponding to the light source E3. The light was received by a total of three parts D3 and photoelectric conversion parts D2 and D4 adjacent thereto. The remaining photoelectric conversion units D1 and D5 do not receive the reflected light.

即ち、発光源Eiからの光スポットが中間転写ベルト表面に照射されてベルト表面により正反射されるときは、反射光は、発光源Eiに対応する光電変換部Diとこれに隣接する光電変換部Di±1でのみ受光される。   That is, when the light spot from the light source Ei is irradiated on the surface of the intermediate transfer belt and regularly reflected by the belt surface, the reflected light is converted into a photoelectric conversion unit Di corresponding to the light source Ei and a photoelectric conversion unit adjacent thereto. Light is received only at Di ± 1.

このときの光電変換部D1〜D5の受光部出力分布を図19(a)に示す。図の横軸のD(ALL)は「5個の光電変換部D1〜D5の出力和」を表し、縦軸は「光電変換部D3の受光部出力を1に規格化した値」である。   The light receiving unit output distribution of the photoelectric conversion units D1 to D5 at this time is shown in FIG. In the figure, D (ALL) on the horizontal axis represents “the output sum of the five photoelectric conversion units D1 to D5”, and the vertical axis represents “a value obtained by normalizing the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3 to 1.”

テストパターン201Mが副方向に移動し、最初の矩形状パッチDP1−1が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて発光源E3がパルス発光し、矩形状パッチDP1−1の副方向中央付近が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて光電変換部D1〜D5が1回サンプリングされ、受光部出力を取得する。   The test pattern 201M moves in the sub direction, and the light emission source E3 emits a pulse at the timing when the first rectangular patch DP1-1 passes the light spot position, and the vicinity of the center in the sub direction of the rectangular patch DP1-1 is light. The photoelectric conversion units D1 to D5 are sampled once in accordance with the timing of passing the spot position, and the light receiving unit output is acquired.

中間転写ベルト上に形成された矩形状パッチDP1−1に照射された光スポットの反射光は、矩形状パッチを構成するトナーにより散乱された拡散反射光と、中間転写ベルト表面で反射された正反射光とからなり、光電変換部D1〜D5の計5個で受光された。
このときの受光部出力分布を図19(b)に示す。矩形状パッチDP1−1では、中間転写ベルト上にトナーが存在するため受光部出力分布は、図19(a)の受光部出力分布(中間転写ベルトでの反射による)と異なる。
図19(b)の受光部出力分布は「矩形状パッチDP1−1を構成するトナーによる拡散反射光が発生するとともに、中間転写ベルト表面からの正反射光が減る」ことによるものである。
The reflected light of the light spot irradiated on the rectangular patch DP1-1 formed on the intermediate transfer belt includes the diffuse reflected light scattered by the toner constituting the rectangular patch and the positive light reflected on the surface of the intermediate transfer belt. It consisted of reflected light and was received by a total of five photoelectric conversion units D1 to D5.
The light receiving unit output distribution at this time is shown in FIG. In the rectangular patch DP1-1, since the toner is present on the intermediate transfer belt, the light receiving portion output distribution is different from the light receiving portion output distribution (due to reflection on the intermediate transfer belt) in FIG.
The light receiving unit output distribution in FIG. 19B is due to “diffuse reflected light is generated by the toner constituting the rectangular patch DP1-1 and regular reflected light from the surface of the intermediate transfer belt is reduced”.

テストパターン201Mがさらに副方向に移動し、矩形状パッチDP1−2が光スポット位置を通過するタイミングに合わせて、発光源E3がパルス発光し、矩形状パッチDP1−2の副方向の中央付近がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部D1〜D5は1回サンプリングされ、受光部出力を取得する。   The test pattern 201M further moves in the sub-direction, and the light emission source E3 emits a pulse at the timing when the rectangular patch DP1-2 passes the light spot position, and the vicinity of the center of the rectangular patch DP1-2 in the sub-direction is present. The light receiving parts D1 to D5 are sampled once in accordance with the timing of passing the spot light position, and the light receiving part output is acquired.

矩形状パッチDP1−2は、矩形状パッチDP1−1に対してトナー濃度が「より高濃度」であるため、矩形状パッチDP1−1におけるよりも「トナーによる拡散反射光」が増え、中間転写ベルト表面からの正反射光がさらに減少する。その結果、受光部出力分布は図19(c)に示す如くになった。   Since the rectangular patch DP1-2 has a "higher density" toner density than the rectangular patch DP1-1, "diffuse reflected light by toner" increases compared to the rectangular patch DP1-1, and intermediate transfer is performed. The specular reflection light from the belt surface is further reduced. As a result, the light receiving portion output distribution was as shown in FIG.

上記と同様にして、矩形状パッチDP1−3〜DP1−5に対して取得された受光部出力分布を図19(d)〜(f)に示す。   In the same manner as described above, the light receiving unit output distributions acquired for the rectangular patches DP1-3 to DP1-5 are shown in FIGS.

このようにして、中間転写ベルト部分(「BELT」)、及び5階調の矩形状パッチDP1−1〜DP1−5からなるテストパターン201Mからの反射光、すなわち受光部出力分布を取得できる。   In this way, the reflected light from the test pattern 201M composed of the intermediate transfer belt portion ("BELT") and the five-tone rectangular patches DP1-1 to DP1-5, that is, the light receiving unit output distribution can be acquired.

次に、上記反射光取得工程にて得られた受光部出力に基づき図10の「テストパターン位置正否判定(S106)」を行う。   Next, “test pattern position correct / incorrect determination (S106)” of FIG. 10 is performed based on the light receiving unit output obtained in the reflected light acquisition step.

この判定は「省略することも可能」であるが、テストパターン位置認識工程において、その位置を推定した場合には行うことが好ましい。しかし、後述するように、テストパターンの位置を直接検知して決定する場合には上記判定は不要である。   This determination is “can be omitted”, but it is preferable to perform the determination when the position is estimated in the test pattern position recognition step. However, as will be described later, the above determination is unnecessary when the position of the test pattern is directly detected and determined.

なんらかの突発的な原因が作用して「テストパターン位置認識工程において推定した位置にテストパターンが存在しない」場合、取得した受光部出力分布には「矩形状パッチからの拡散反射光が含まれない」ため、受光部出力分布は「中間転写ベルトを検知したときと同一」の結果が得られる。   When some unexpected cause acts and "the test pattern does not exist at the position estimated in the test pattern position recognition process", the acquired light receiving unit output distribution "does not include diffuse reflection light from the rectangular patch" Therefore, the result of “the same as when the intermediate transfer belt is detected” is obtained as the light receiving unit output distribution.

これにより「テストパターン位置の推定が正しくない」と判定できる。
また、テストパターンが「テストパターン位置認識工程で推定した位置よりも、主方向に大きく移動」し、光スポットが「矩形状パッチの一部しか照射しない」場合には、矩形状パッチからの拡散反射光が少ないため、以前に取得したデータとの比較により「テストパターン位置の推定が正しくない」と判定できる。
Thereby, it can be determined that “estimation of the test pattern position is not correct”.
In addition, if the test pattern “moves in the main direction more than the position estimated in the test pattern position recognition process” and the light spot “irradiates only a part of the rectangular patch”, diffusion from the rectangular patch Since the amount of reflected light is small, it can be determined that “estimation of the test pattern position is incorrect” by comparison with previously acquired data.

このように、テストパターン位置が正しくなく、テストパターン検知が正常に行われていないと判定された場合には、再度、トナー濃度検知工程を実行する必要がある。   As described above, when it is determined that the test pattern position is not correct and the test pattern detection is not normally performed, it is necessary to execute the toner density detection step again.

テストパターン位置正否判定が「適正」である場合や「判定を省略した場合」は、図10の「反射光取得工程(S105)」で得られた受光部出力から、トナー濃度を演算的に求める。   When the test pattern position correct / incorrect determination is “appropriate” or “when the determination is omitted”, the toner density is calculated from the light receiving unit output obtained in the “reflected light acquisition step (S105)” of FIG. .

上に説明した矩形状パッチDP1−1の場合を例に取り、トナー濃度の演算方法を説明する。   Taking the case of the rectangular patch DP1-1 described above as an example, a toner density calculation method will be described.

中間転写ベルト上にテストパターンが存在しない場合、図28(a)に模式図として示すように、中間転写ベルトに照射されるスポット光は、中間転写ベルト表面で略全ての光が正反射する。
発光源E3からの検出用光の「中間転写ベルト表面による反射光」を5つの光電変換部D1〜D5で受光すると、3つの光電変換部D2〜D4における受光部出力は0でないが、光電変換部D1とD5における受光部出力は0となっている(図20(a))。
これは、中間転写ベルトからの正反射光が、反射型光学センサの受光用マイクロレンズアレイ上において「光電変換部D2〜D4に対応する受光用マイクロレンズLD2〜LD4に入射するビームサイズ」を有しているからである。
When a test pattern does not exist on the intermediate transfer belt, as shown in a schematic diagram in FIG. 28A, almost all of the spot light irradiated on the intermediate transfer belt is regularly reflected on the surface of the intermediate transfer belt.
When the light reflected from the surface of the intermediate transfer belt is received by the five photoelectric conversion units D1 to D5 of the detection light from the light emission source E3, the light reception unit outputs in the three photoelectric conversion units D2 to D4 are not 0, but photoelectric conversion The light receiving part outputs in the parts D1 and D5 are 0 (FIG. 20A).
This is because the specularly reflected light from the intermediate transfer belt has a “beam size incident on the light receiving microlenses LD2 to LD4 corresponding to the photoelectric conversion units D2 to D4” on the light receiving microlens array of the reflective optical sensor. Because it is.

即ち、上記「正反射光」は主方向に広がりつつ、受光用マイクロレンズLD3とその両隣の受光用マイクロレンズLD2、LD4に入射し、光電変換部D2〜D4に入射するが、他の受光用マイクロレンズには実施的に入射せず、他の光電変換部に入射しない。   That is, the “regular reflection light” spreads in the main direction, enters the light receiving microlens LD3 and the light receiving microlenses LD2 and LD4 adjacent to both, and enters the photoelectric conversion units D2 to D4. The light does not practically enter the microlens and does not enter the other photoelectric conversion unit.

中間転写ベルト上にテストパターン(矩形状パッチDP1−1)が存在する場合、図28(b)の模式図に示すように、中間転写ベルトおよびトナーに照射される光スポットは、中間転写ベルト表面から正反射される光と、少なくとも1回はトナーで反射・屈折されることにより散乱される散乱光に大別される。
後者の散乱光は、中間転写ベルト表面から正反射される方向と同一方向に散乱されるものも含むが、その光量は少なく、中間転写ベルト表面から正反射される光と区別できないので無視して考えられる。
When the test pattern (rectangular patch DP1-1) exists on the intermediate transfer belt, as shown in the schematic diagram of FIG. 28B, the light spot irradiated to the intermediate transfer belt and the toner is the surface of the intermediate transfer belt. The light is roughly divided into light that is regularly reflected from the light and scattered light that is scattered by being reflected and refracted at least once by the toner.
The latter scattered light includes light that is scattered in the same direction as the regular reflection from the surface of the intermediate transfer belt, but the amount of light is so small that it cannot be distinguished from the light that is regularly reflected from the surface of the intermediate transfer belt. Conceivable.

上記中間転写ベルトに起因する反射光を「正反射寄与分」、トナーに起因する反射光を「拡散反射寄与分」とする。
このように、中間転写ベルト及びトナーからの反射光は、正反射寄与分と拡散反射寄与分とを含むので、5つの光電変換部D1〜D5の受光部出力は何れも0にならない(図20(a))。これは拡散反射された光が、反射型光学センサの受光用マイクロレンズアレイ上において、光電変換部D1〜D5に対応する受光用マイクロレンズLD1〜LD5に入射するビームサイズを有しているからである。
Reflected light resulting from the intermediate transfer belt is referred to as “regular reflection contribution”, and reflected light resulting from toner is referred to as “diffuse reflection contribution”.
Thus, since the reflected light from the intermediate transfer belt and the toner includes the regular reflection contribution and the diffuse reflection contribution, none of the light receiving unit outputs of the five photoelectric conversion units D1 to D5 becomes 0 (FIG. 20). (A)). This is because the diffusely reflected light has a beam size incident on the light receiving microlenses LD1 to LD5 corresponding to the photoelectric conversion units D1 to D5 on the light receiving microlens array of the reflective optical sensor. is there.

発光源E3が発光したとき、光電変換部D3は正反射光しか受光しないため、その受光部主力は「正反射光寄与分」のみを含んでいるが、受光部D3を除く他の4つの受光部D1、D2、D4、D5における受光部出力は全て「拡散反射寄与分」を含んでいる。   When the light emission source E3 emits light, the photoelectric conversion unit D3 receives only specular reflection light. Therefore, the main part of the light reception unit includes only the “regular reflection light contribution”, but the other four light receptions except the light reception unit D3. The light receiving unit outputs in the parts D1, D2, D4, and D5 all include “diffuse reflection contribution”.

2つの光電変換部D1とD5における受光部出力は「拡散反射寄与分」のみを含む。これは、光スポットが中間転写ベルトのみを照射するとき、中間転写ベルトによる正反射光が3つの光電変換部D2〜D4のみで受光される結果である。   The light receiving unit outputs in the two photoelectric conversion units D1 and D5 include only “diffuse reflection contribution”. This is a result of the regular reflection light from the intermediate transfer belt being received by only the three photoelectric conversion units D2 to D4 when the light spot irradiates only the intermediate transfer belt.

したがって、2つの光電変換部D2とD4での受光部出力は、発光源E3からの光スポットにより照射された矩形状パッチDP1−1による「正反射寄与分」と「拡散反射寄与分」とが混在したものとなる。   Accordingly, the light receiving unit outputs from the two photoelectric conversion units D2 and D4 are “regular reflection contribution” and “diffuse reflection contribution” by the rectangular patch DP1-1 irradiated by the light spot from the light emission source E3. It will be mixed.

図20(a)のように得られた受光部出力は、正反射寄与分と拡散反射寄与分とに分割することが可能である。   The light receiving unit output obtained as shown in FIG. 20A can be divided into a regular reflection contribution and a diffuse reflection contribution.

次に、正反射寄与分と拡散反射寄与分とが混在した光電変換部D2とD4において、その混在比率を求める方法を説明する。   Next, a method of obtaining the mixture ratio in the photoelectric conversion units D2 and D4 in which the regular reflection contribution and the diffuse reflection contribution are mixed will be described.

中間転写転写ベルトに対する受光部出力分布は「正反射寄与分そのもの」であり、図19(a)に示されるように既知である。
そこで、図19(b)に示された矩形状パッチDP1−1に対する受光部出力分布から、図19(a)に示された「中間転写ベルトに対する受光部出力分布」を定数倍して差し引くことにより矩形状パッチDP1−1での反射光の光電変換部D2、D4の受光部出力から「拡散反射寄与分のみ」を抽出できる。この定数を「α1」とすると、これは以下のように決定される。
The light receiving portion output distribution with respect to the intermediate transfer transfer belt is “regular reflection contribution itself” and is known as shown in FIG.
Therefore, the “light receiving portion output distribution for the intermediate transfer belt” shown in FIG. 19A is subtracted by a constant from the light receiving portion output distribution for the rectangular patch DP1-1 shown in FIG. 19B. Thus, “diffuse reflection contribution only” can be extracted from the light receiving unit outputs of the photoelectric conversion units D2 and D4 of the reflected light from the rectangular patch DP1-1. Assuming that this constant is “α1”, this is determined as follows.

発光源E3の発光による「矩形状パッチDP1−1に対する光電変換部D3の受光部出力」は正反射寄与分であるから、図19(b)における光電変換部D3の受光部出力と、同図(a)の「光電変換部D3の受光部出力の定数:α1倍」とが等しくなるように、定数:α1を求めればよい。
このようにして、図20(a)に示すように、図19(a)の受光部出力分布を定数:α1倍した「正反射寄与分」と、図19(b)の受光部出力分布から「図19(a)の出力分布を定数:α1倍した正反射寄与分」を差し引いた「拡散反射寄与分」とに分割できる。
Since the “light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3 with respect to the rectangular patch DP1-1” due to the light emission of the light emitting source E3 is a regular reflection contribution, the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3 in FIG. The constant α1 may be obtained so that “a constant of the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3: α1 times” in FIG.
In this way, as shown in FIG. 20A, from the “regular reflection contribution” obtained by multiplying the light receiving portion output distribution of FIG. 19A by a constant: α1, and the light receiving portion output distribution of FIG. 19B. The output distribution in FIG. 19A can be divided into “diffuse reflection contribution” obtained by subtracting the constant: contribution of regular reflection obtained by multiplying α1.

即ち、図19(a)における光電変換部D3の受光部出力を「A」とし、図19(b)における光電変換部D3の受光部出力を「A1」とすると、「A」は「正反射寄与分のみ」、「A1」は、正反射寄与分:Aとなるべき部分から「矩形状パッチDP1−1中のトナーによる拡散反射」により減少した部分である。   That is, when the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3 in FIG. 19A is “A” and the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D3 in FIG. 19B is “A1”, “A” is “regular reflection”. “Only the contribution” and “A1” are the portions that are reduced by the “diffuse reflection by the toner in the rectangular patch DP1-1” from the portion that should be the regular reflection contribution: A.

そこで、α1・A=A1
とすると、拡散反射寄与分は、
A−α1・A=(1−α1)A
となる。
従って、発光源E3からの光スポットが矩形状パッチDP1−1を照射しているときの正反射寄与分は「A1」即ち「α1・A」となり、拡散反射寄与分は「(1−α1)A」となり、両寄与分を分離できる。
Therefore, α1 · A = A1
Then, the diffuse reflection contribution is
A-α1 · A = (1-α1) A
It becomes.
Accordingly, when the light spot from the light source E3 irradiates the rectangular patch DP1-1, the regular reflection contribution is “A1”, that is, “α1 · A”, and the diffuse reflection contribution is “(1-α1)”. A "and both contributions can be separated.

同様に、図19(c)〜(f)の各濃度のパッチDP1−2〜DP1−5についても、図20(b)〜(e)に示すように、正反射寄与分と拡散反射寄与分とに分離できる。このときは、上記定数:α1に代えて、各々定数:α2〜α5(上記と同様にして定められる。)を用いれば良い。   Similarly, for the patches DP1-2 to DP1-5 having the respective densities in FIGS. 19C to 19F, as shown in FIGS. 20B to 20E, the regular reflection contribution and the diffuse reflection contribution are obtained. And can be separated. In this case, instead of the constant: α1, constants: α2 to α5 (determined in the same manner as described above) may be used.

矩形状パッチDP1−1〜DP1−5の個々に対し、上記のように分割した正反射寄与分と拡散反射寄与分について、各光電変換部の受光部出力:Di(便宜上、光電変換部の符号を記号として用いる。)の和をD(ALL)=D1+D2+D3+D4+D5とするとき、各矩形状パッチに対してD(ALL)をプロットしたのが図21(a)、(b)である。   For each of the rectangular patches DP1-1 to DP1-5, with respect to the regular reflection contribution and the diffuse reflection contribution divided as described above, the light receiving unit output of each photoelectric conversion unit: Di (for convenience, reference numeral of the photoelectric conversion unit) 21 (a) and (b) are plotted with D (ALL) for each rectangular patch, where D (ALL) = D1 + D2 + D3 + D4 + D5.

正反射寄与分の和:D(正)については「光電変換部D1の受光部出力:D1、光電変換部D5の受光部出力:D5が、ともに0」であるから、
D(ALL)≡D(正)=D3+(D2とD4の正反射寄与分)
となる。
拡散反射寄与分の和:D(拡)については、光電変換部D3の受光部出力:D3が0であるから、
D(ALL)≡D(拡)=D1+(D2とD4の拡散反射寄与分)+D5
となる。
The sum of the regular reflection contributions: D (positive) is “the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D 1: D 1 and the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit D 5: D 5 are both 0”.
D (ALL) ≡D (positive) = D3 + (regular reflection contribution of D2 and D4)
It becomes.
About the sum of the diffuse reflection contribution: D (expansion), since the light receiving unit output D3 of the photoelectric conversion unit D3 is 0,
D (ALL) = D (expansion) = D1 + (diffuse reflection contribution of D2 and D4) + D5
It becomes.

図21(a)に示す正反射寄与分の和:D(正)は、矩形状パッチDP1−1〜DP1−5の順に、トナー濃度が高くなるにつれて減少している。
これは、トナー濃度が高いほどトナーが多く付着しているため、正反射する光が減少するためであり、トナー濃度とD(正)は1対1対応している。
The sum of regular reflection contributions D (positive) shown in FIG. 21A decreases in the order of rectangular patches DP1-1 to DP1-5 as the toner density increases.
This is because the higher the toner concentration, the more toner is attached, and the amount of specularly reflected light decreases. The toner concentration and D (positive) have a one-to-one correspondence.

換言すれば、演算されたD(正)に対応するトナー濃度が求められる。   In other words, the toner density corresponding to the calculated D (positive) is obtained.

これに対し、図21(b)に示す拡散反射寄与分の和:D(拡)は、矩形状パッチDP1−3に対して極大となっており「単調な関数」になっていない。
従って、図21(b)に示すD(拡)から、トナー濃度とD(拡)との関係を得ることは可能ではあるが必ずしも容易ではない。
In contrast, the sum D (expansion) of the diffuse reflection contribution shown in FIG. 21B is maximal with respect to the rectangular patch DP1-3 and is not a “monotonic function”.
Therefore, it is possible but not always easy to obtain the relationship between the toner density and D (expansion) from D (expansion) shown in FIG.

直感的に考えると、D(拡)は「矩形状パッチを構成するトナーの濃度が高くなるに従い、付着トナーが多くなるので、拡散反射光の増加により増大する」ように思われるが、図21(b)ではそのようになっていない。   Intuitively, D (expansion) seems to be “as the density of the toner constituting the rectangular patch increases, the amount of adhering toner increases, and thus increases due to an increase in diffuse reflection light”. This is not the case in (b).

これは、前述した定数:α1〜α5を用いて受光部出力結果を差し引き演算していることに起因している。   This is due to the subtraction calculation of the light receiving unit output result using the constants α1 to α5 described above.

D(拡)/D(正)を求めた結果が図22である。
図22に示された縦軸:D(拡)/D(正)は、矩形状パッチをなすトナーの濃度が、パッチDP1−1〜DP1−5の順に高くなるにつれて増加する「単調な関数」になっている。従って、この「D(拡)/D(正)」を演算すれば、各矩形状パッチ(図22の横軸)に対応したトナー濃度が求められる。
The result of obtaining D (expanded) / D (positive) is shown in FIG.
The vertical axis shown in FIG. 22: D (expanded) / D (positive) indicates a “monotonic function” that increases as the density of the toner forming the rectangular patch increases in the order of the patches DP1-1 to DP1-5. It has become. Therefore, by calculating “D (expanded) / D (positive)”, the toner density corresponding to each rectangular patch (horizontal axis in FIG. 22) can be obtained.

説明中の反射型光学センサは、1つのセンサに発光部が複数あり、検出用光による光スポットが主走査方向に並んで配置されるため、主方向に複数列配置された矩形状パッチを同時に照射することができる。
また、受光部も複数あり、各発光部に応じて役割(正反射光を受光する場合、拡散反射光を受光する場合、あるいはその両方)が変わることにより、上述のような「受光部出力の正反射寄与分と拡散反射寄与分への分離」が可能となっている。このことから、1つの反射型光学センサで「複数列配置された矩形状パッチ」を同時に検知できる。
The reflective optical sensor in the description has a plurality of light emitting portions in one sensor, and the light spots by the detection light are arranged side by side in the main scanning direction, so that rectangular patches arranged in a plurality of rows in the main direction are simultaneously attached. Can be irradiated.
In addition, there are a plurality of light receiving units, and the roles (when receiving regular reflection light, when receiving diffuse reflection light, or both) change according to each light emitting unit, so Separation into regular reflection contribution and diffuse reflection contribution ”is possible. From this, it is possible to simultaneously detect “rectangular patches arranged in a plurality of rows” with one reflective optical sensor.

主方向に複数列配置された矩形状パッチを「発光部の発光源」が順次発光して照明する場合、厳密に言えば、照明する時間にはわずかな時間差があるが、1ライン走査内で複数列配置された矩形状パッチを検知できれば同時検知と見なすことができる。   When the rectangular patches arranged in a plurality of rows in the main direction are illuminated by the “light source of the light emitting unit” in sequence, strictly speaking, there is a slight time difference in the illumination time, but within one line scanning. If rectangular patches arranged in a plurality of rows can be detected, it can be regarded as simultaneous detection.

また、発光部が微小であることから、光スポットを小さくでき、矩形状パッチのサイズを小さくできている。さらに、発光部と受光部が近接していることにより、中間転写ベルトおよび矩形状パッチへの検出用光の入射角、反射角を小さくでき、中間転写ベルトがトナーの影になってしまう「シャドーファクター」の影響や、中間転写ベルト表面の振動的なばたつき(反射型光学センサと中間転写ベルトの距離変動)による検出誤差の影響も低減できる。   Further, since the light emitting portion is very small, the light spot can be reduced, and the size of the rectangular patch can be reduced. Furthermore, the proximity of the light-emitting part and the light-receiving part makes it possible to reduce the incident angle and reflection angle of detection light to the intermediate transfer belt and the rectangular patch, and the intermediate transfer belt becomes a shadow of toner. It is also possible to reduce the influence of the detection error due to the influence of the “factor” and the vibrational fluctuation of the surface of the intermediate transfer belt (the fluctuation in the distance between the reflective optical sensor and the intermediate transfer belt).

テストパターンを構成するパッチを小さくできるので、画像形成に寄与しない不寄与トナーの消費量を低減できる。   Since the patches constituting the test pattern can be reduced, the consumption of non-contributing toner that does not contribute to image formation can be reduced.

上記のごとく、5階調の矩形状パッチDP−1〜DP1−5に対する正反射寄与分の和:D(正)と、拡散反射寄与分の和:D(拡)を求めることができる。   As described above, the sum of the regular reflection contributions to the five-gradation rectangular patches DP-1 to DP1-5: D (positive) and the sum of the diffuse reflection contributions: D (expansion) can be obtained.

図23(a)は、図21(a)に示す正反射寄与分を基準値(ここでは中間転写ベルト表面による正反射寄与分)で規格化した「相対正反射率」を示す。
図23(b)には、図22に示した「D(拡)/D(正)」を基準値(ここでは最大濃度での拡散反射寄与分)で規格化した値を示す。
FIG. 23A shows “relative regular reflectance” obtained by normalizing the regular reflection contribution shown in FIG. 21A with a reference value (here, the regular reflection contribution due to the surface of the intermediate transfer belt).
FIG. 23B shows a value obtained by normalizing “D (expansion) / D (positive)” shown in FIG. 22 with a reference value (here, the diffuse reflection contribution at the maximum density).

このように拡散反射寄与分の和:D(拡)を正反射寄与分の和:D(正)で除した値:D(拡)/D(正)を用いて新たな値を求め、これからトナー濃度を求めても良い。   Thus, a new value is obtained using a value obtained by dividing the sum of the diffuse reflection contributions: D (expansion) by the sum of the regular reflection contributions: D (positive): D (expansion) / D (positive). The toner density may be obtained.

上記のような算出アルゴリズムを用い、上記D(正)や、D(拡)/D(正)を算出し、これからトナー濃度:[mg/cm]を得ることができる。 Using the calculation algorithm as described above, D (positive) or D (expanded) / D (positive) is calculated, and from this, toner concentration: [mg / cm 2 ] can be obtained.

次に、図9に示した画像形成プロセス制御における「トナー位置検知(S506)」を説明する。トナー位置検知は「トナー濃度検知(S505)」に続いて行なわれる。   Next, “toner position detection (S506)” in the image forming process control shown in FIG. 9 will be described. The toner position detection is performed subsequent to “toner density detection (S505)”.

トナー位置検知は、図6に示すように、トナー濃度検知に用いる反射型光学センサ2445aと反射型光学センサ2245b、2245cを用い、位置検知用のテストパターン201CT、201L、201Rをつかって行なわれる。   As shown in FIG. 6, the toner position detection is performed using a reflection type optical sensor 2445a and reflection type optical sensors 2245b and 2245c used for toner density detection and using test patterns 201CT, 201L and 201R for position detection.

前述したように、説明中の例では、反射型光学センサ2245a〜2245cは、同一構造のものであるので、反射型光学センサ2245aとテストパターン201CTとを用いる位置検知を例にとって説明する。   As described above, in the example being described, the reflection type optical sensors 2245a to 2245c have the same structure, and therefore the position detection using the reflection type optical sensor 2245a and the test pattern 201CT will be described as an example.

位置検知用のテストパターン201CTは「主方向に1.0mm、副方向に0.5mmの大きさのラインパターン」と、同様のものを45°傾けた「斜めラインパターン」を、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの順に形成する。副方向のライン間隔は1mmである。   The test pattern 201CT for position detection includes a “line pattern having a size of 1.0 mm in the main direction and a size of 0.5 mm in the sub direction”, and an “oblique line pattern” obtained by inclining the same 45 °, black, magenta, They are formed in the order of cyan and yellow. The line interval in the sub direction is 1 mm.

図24(a)は、反射型光学センサ(2245a)とテストパターン201CTとを模式的に示している。
テストパターン201CTにおいては、副方向(図の左右方向)の下流側(反射型光学センサ側)から上流側へ向かって、主方向に平行なラインパターンLPK1、LPM1、LPC1、LPY1が等間隔に形成され、その上流側には主方向に対して45度傾いた斜めラインパターンLPK2、LPM2、LPC2、LPY2が等間隔に形成されている。
FIG. 24A schematically shows the reflective optical sensor (2245a) and the test pattern 201CT.
In the test pattern 201CT, line patterns LPK1, LPM1, LPC1, and LPY1 parallel to the main direction are formed at equal intervals from the downstream side (reflection-type optical sensor side) in the sub-direction (left-right direction in the figure) toward the upstream side. On the upstream side, oblique line patterns LPK2, LPM2, LPC2, and LPY2 inclined at 45 degrees with respect to the main direction are formed at equal intervals.

ラインパターンLPK1と斜めラインパターンLPK2とはブラックトナーにより、ラインパターンLPM1と斜めラインパターンLPM2とはマゼンタトナーにより、ラインパターンLPC1と斜めラインパターンLPC2とはシアントナーにより、ラインパターンLPKYと斜めラインパターンLPKYとはイエロートナーにより、それぞれ形成される。   The line pattern LPK1 and the oblique line pattern LPK2 are made of black toner, the line pattern LPM1 and the oblique line pattern LPM2 are made of magenta toner, the line pattern LPC1 and the oblique line pattern LPC2 are made of cyan toner, and the line pattern LPKY and the oblique line pattern LPKY. Are formed by yellow toner.

図24(a)では、テストパターン201CTは、ラインパターンLPK1等の主方向の中心位置が、反射型光学センサの発光源E3の中心位置に合致するように、中間転写ベルト上に形成されているものとする。   In FIG. 24A, the test pattern 201CT is formed on the intermediate transfer belt so that the center position in the main direction of the line pattern LPK1 and the like matches the center position of the light emission source E3 of the reflective optical sensor. Shall.

プリンタ制御装置2090(図1)は、位置検知用のテストパターン201CTが反射型光学センサに近づくタイミングを計って、発光源E3を連続発光させる。   The printer control device 2090 (FIG. 1) measures the timing at which the position detection test pattern 201CT approaches the reflective optical sensor and causes the light emission source E3 to emit light continuously.

発光源E3からの光スポットは、中間転写ベルト2040の回転につれて、テストパターン201CTを構成するラインパターンLPK1〜斜めラインパターンLPY2を順次照射する。   The light spot from the light source E3 sequentially irradiates the line pattern LPK1 to the oblique line pattern LPY2 constituting the test pattern 201CT as the intermediate transfer belt 2040 rotates.

プリンタ制御装置2090は、発光源E3に対応する受光部の光電変換部D3の出力信号を時間的に追跡する。図24(b)に出力信号の模式図を示す。
光電変換部D3の出力信号は、中間転写ベルトを検知しているときは出力が高く、トナテストパターンのパッチ(ラインパターン、斜めラインパターン)を検知しているときには出力が低くなる。
The printer controller 2090 temporally tracks the output signal of the photoelectric conversion unit D3 of the light receiving unit corresponding to the light emission source E3. FIG. 24B shows a schematic diagram of the output signal.
The output signal of the photoelectric conversion unit D3 is high when an intermediate transfer belt is detected, and is low when a toner test pattern patch (line pattern, diagonal line pattern) is detected.

このようにして、光スポットがラインパターンLPK1を照射してから次のラインパターンLPM1を照射するまでの時間:Tkm、光スポットがラインパターンLPK1を照射してからラインパターンLPC1を照射するまでの時間:Tkc、光スポットがラインパターンLPK1を照射してからラインパターンLPY1を照射するまでの時間:Tkyを検出する(図24(b))。   In this way, the time from when the light spot irradiates the line pattern LPK1 to the next line pattern LPM1: Tkm, the time from when the light spot irradiates the line pattern LPK1 to the line pattern LPC1. : Tkc, the time from when the light spot irradiates the line pattern LPK1 to the irradiation of the line pattern LPY1, Tky is detected (FIG. 24B).

なお、各光電変換部の出力信号は、増幅され、所定の基準値と比較する比較回路を介しているものとする。   In addition, the output signal of each photoelectric conversion part shall be amplified and shall pass through the comparison circuit compared with a predetermined reference value.

プリンタ制御装置2090は、時間:Tkm、Tkc、Tkyが「これらに対して予め設定されている基準時間」と同じであれば「トナー画像相互の副方向に関する位置関係は適正である」と判断する。
時間:Tkm、Tkc、Tkyが基準時間と異なる場合は「トナー画像相互の副方向に関する位置関係にずれがある」と判断する。
この場合、プリンタ制御装置2090は、時間:Tkm、Tkc、Tkyの「基準値からの時間差」から上記位置関係のずれ量を求め、該ずれ量を走査制御装置に通知する。走査制御装置は上記ずれ量が0となるように「対応するステーションにおける光走査開始のタイミング」を調整する。
If the time: Tkm, Tkc, and Tky are the same as the “reference time preset for these”, the printer control apparatus 2090 determines that “the positional relationship in the sub-direction between the toner images is appropriate”. .
Time: When Tkm, Tkc, and Tky are different from the reference time, it is determined that “the positional relationship between the toner images in the sub-direction is shifted”.
In this case, the printer control device 2090 obtains the positional relationship deviation amount from the “time difference from the reference value” of the times: Tkm, Tkc, and Tky, and notifies the scanning control device of the deviation amount. The scanning control device adjusts “light scanning start timing at the corresponding station” so that the shift amount becomes zero.

図24(c)は、テストパターン201CTのラインパターンLPK1とLPM1との関係において、ラインパターンLPM1が「副方向に距離:ΔS1だけずれた場合」の出力信号の様子を示す。
この場合、時間:Tkmは、基準時間に対し「中間転写ベルトの副方向の移動速度:Vと距離:ΔS1から求められる時間:ΔT1(=ΔS1/V)だけ大きくなる。
FIG. 24C shows a state of an output signal when the line pattern LPM1 is “displaced by a distance: ΔS1 in the sub direction” in the relationship between the line patterns LPK1 and LPM1 of the test pattern 201CT.
In this case, the time: Tkm is larger than the reference time by “a movement speed in the sub-direction of the intermediate transfer belt: V and a distance: ΔT1 (= ΔS1 / V) obtained from ΔS1.

プリンタ制御装置2090は、図25(b)に示すように、光スポット光が斜めラインパターンLPK2を照射してから斜めラインパターンLPM2を照射するまでの時間:Tkm2、斜めラインパターンLPC2を照射するまでの時間:Tkc2、斜めラインパターンLPY2を照射するまでの時間:Tky2を検出する。   As shown in FIG. 25B, the printer control device 2090 irradiates the oblique line pattern LPK2 until the light spot light irradiates the oblique line pattern LPM2: Tkm2, until the oblique line pattern LPC2 is emitted. Time: Tkc2 and time until irradiation of the oblique line pattern LPY2: Tky2 are detected.

そして、プリンタ制御装置2090は、時間:Tkm2、Tkc2、Tkyを「これらに対して予め設定されている基準時間」と比較する。
プリンタ制御装置2090は、時間:Tkm2、Tkc2、Tky2がいずれも、設定されたそれらの基準時間と同じであれば「トナー画像相互の主方向に関する位置関係は適正である」と判断し、時間:Tkm2、Tkc2、Tky2がそれぞれの基準時間と異なれば「トナー画像相互の主方向に関する位置関係にずれがある」と判断する。
Then, the printer control device 2090 compares the times: Tkm2, Tkc2, and Tky with “a reference time preset for these”.
The printer control device 2090 determines that “the positional relationship in the main direction between the toner images is appropriate” if the times: Tkm2, Tkc2, and Tky2 are all the same as the set reference times, and the time: If Tkm2, Tkc2, and Tky2 are different from the respective reference times, it is determined that “the positional relationship between the toner images is different in the main direction”.

図24(d)は、斜めラインパターンLPK2に対して、名前ラインパターンLPM2が「主方向に距離:ΔS2だけずれた場合」の出力信号の様子を示す。この場合、時間:Tkm2は、基準時間よりも「中間転写ベルトの副方向の移動速度:Vと距離:ΔS2から求められる時間:ΔT2」だけ大きくなる。   FIG. 24D shows a state of an output signal when the name line pattern LPM2 is “displaced in the main direction by a distance: ΔS2” with respect to the oblique line pattern LPK2. In this case, the time: Tkm2 becomes larger than the reference time by “the moving speed in the sub-direction of the intermediate transfer belt: V and the distance: ΔS2 obtained from ΔS2”.

このとき、プリンタ制御装置2090は、次の(1)式を用い、マゼンタトナー画像の主方向に関する位置ずれ量:ΔS2を求める。   At this time, the printer control device 2090 uses the following equation (1) to obtain a positional deviation amount ΔS2 in the main direction of the magenta toner image.

ΔS2=V・ΔT2・cot45° ……(1)
位置ずれ量;ΔS2は、走査制御装置に通知される。
ΔS2 = V · ΔT2 · cot45 ° (1)
The positional deviation amount ΔS2 is notified to the scanning control device.

走査制御装置は「位置ずれ量:ΔS2が0となる」ようにMステーションを制御する。   The scanning control apparatus controls the M station so that “the positional deviation amount: ΔS2 becomes 0”.

上の説明と全く同様にして、図6に示す反射型光学センサ2235b、2245cとテストパターン201L、201Rを使って、中間転写ベルト2040の主方向の両端部近傍での位置ずれを検知できる。   In exactly the same manner as described above, it is possible to detect misalignment in the vicinity of both ends of the intermediate transfer belt 2040 in the main direction using the reflective optical sensors 2235b and 2245c and the test patterns 201L and 201R shown in FIG.

上には、説明の簡単のため、11個の発光源E1〜E11と11個の受光部の光電変換部D1〜D11の場合を説明したが、発光部数も受光部数もこれに限るものではない。   For the sake of simplicity, the case of eleven light emitting sources E1 to E11 and eleven light receiving photoelectric conversion units D1 to D11 has been described above. However, the number of light emitting units and the number of light receiving units are not limited thereto. .

また、上には「表面が滑らかな転写ベルト(表面での反射が正反射のみ)」の場合を説明しげたが、「表面が滑らかでない転写ベルト(表面での反射が拡散反射も含む)」についても適用できる。即ち、適宜の手段を用いて「正反射体による検知出力分布」を測定できれば、それを用いて「正反射寄与分と拡散反射寄与分に分離する」ことが可能である。
例えば、予め正反射体を用いて受光出力分布を測定しておき、測定された受光出力分布をメモリ等に記憶しておくこともできるし、転写ベルトの一部に「表面が滑らかな部分」を形成し、この部分での正反射を検出することもでき、また、可動式の正反射体を画像形成装置中に備えて、必要に応じてその正反射体を可動して検出することもできる。
In addition, the case of “transfer belt with smooth surface (reflection on the surface is regular reflection only)” has been explained above, but “transfer belt with non-smooth surface (reflection on the surface includes diffuse reflection)” It can also be applied. That is, if the “detection output distribution by the regular reflector” can be measured by using an appropriate means, it can be “separated into a regular reflection contribution and a diffuse reflection contribution” by using it.
For example, the received light output distribution can be measured in advance using a regular reflector, and the measured received light output distribution can be stored in a memory or the like. The specular reflection at this portion can be detected, and a movable specular reflector is provided in the image forming apparatus, and the specular reflector can be moved and detected as necessary. it can.

図6に示したテストパターン201は、有効画像領域のほぼ中央部に1列に形成されているが、これは従来の画像形成装置にあるように、反射型光学センサを有効画像領域内、及び/または有効画像領域外に複数個配置し、テストパターンも複数配置し、複数組を持たせてもよい。   The test pattern 201 shown in FIG. 6 is formed in one row at the substantially central portion of the effective image area. As in the conventional image forming apparatus, the test pattern 201 is arranged in the effective image area. It is also possible to arrange a plurality of test patterns by arranging a plurality of test patterns outside the effective image area.

図9に示した画像プロセス制御の例では、トナー濃度検知(S505)をトナー位置検知(S506)より先に実行しているが、もちろんこれらの順序を入れ替えても良い。   In the example of the image process control shown in FIG. 9, the toner density detection (S505) is performed prior to the toner position detection (S506).

上に説明した実施の形態では「テストパターン位置認識工程」において、最後にテストパターンを検知したときの情報を基に「主方向の位置を推定」している。   In the embodiment described above, in the “test pattern position recognition step”, the “position in the main direction is estimated” based on the information when the test pattern was last detected.

以下に説明する実施の形態では、テストパターン位置の推定精度を高めるため、テストパターンの上流に「テストパターン位置認識用パッチ」をさらに形成配置し、このパッチの主方向位置を検知することにより、このテストパターン位置認識用パッチの下流にある濃度検知用のテストパターンの主方向位置を推定する。   In the embodiment described below, in order to improve the estimation accuracy of the test pattern position, by further forming and arranging a “test pattern position recognition patch” upstream of the test pattern and detecting the main direction position of this patch, The main direction position of the test pattern for density detection downstream of the test pattern position recognition patch is estimated.

図25に、図18に示したテストパターンの例に、テストパターン位置認識用パッチTPを新たに形成配置した例を示す。
テストパターン位置認識用パッチTPは、トナー濃度検知を行うためのテストパターン201Mの上流に形成配置された「マゼンタのベタパッチ」であり、パッチサイズは主方向に0.5mm、副方向に1mmである。これはテストパターン201Mのパッチの主方向の大きさよりも小さい。
テストパターン201Mに先立つテストパターン位置認識用パッチTPは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ2245aからの光スポットの照射領域に近づく。
テストパターン位置認識用パッチTPが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域を通過する適当なタイミングで、全ての発光源Ei(i=1〜11)の順次発光を開始する。
順次発光は1ライン発光(発光源E1〜E11を1回ずつ順次に点滅させる。)、または数ライン発光程度(上記順次の点滅を複数回繰り返す。)で十分である。受光部出力の取得は、発光源Eiのタイミングに合わせ、受光部の光電変換部Diのみを行えばよい。 発光源Eiが発光し、光スポットが中間転写ベルト上に照射されるので、そのスポット光位置におけるテストパターン位置認識用パッチTPの有無は、光電変換部Diの受光部出力をみれば判別できる。
すなわち、テストパターン位置認識用パッチTPがあれば、ない場合よりも、パッチによる拡散光の分だけ受光部出力は低下する。
FIG. 25 shows an example in which a test pattern position recognition patch TP is newly formed and arranged in the test pattern example shown in FIG.
The test pattern position recognition patch TP is a “magenta solid patch” formed and arranged upstream of the test pattern 201M for detecting toner density, and the patch size is 0.5 mm in the main direction and 1 mm in the sub direction. . This is smaller than the size in the main direction of the patch of the test pattern 201M.
The test pattern position recognition patch TP prior to the test pattern 201M is formed on the surface of the intermediate transfer belt, which is a support member, and moves in the sub direction to approach the irradiation area of the light spot from the reflective optical sensor 2245a.
Since the timing at which the test pattern position recognition patches TP are formed is known, all the light emission sources Ei (i = 1 to 11) start to emit light sequentially at an appropriate timing after passing through the irradiation region. .
For sequential light emission, one line light emission (light emission sources E1 to E11 are sequentially blinked once) or several lines light emission (the above sequential blinking is repeated a plurality of times) is sufficient. The light receiving unit output may be acquired only by the photoelectric conversion unit Di of the light receiving unit in accordance with the timing of the light emission source Ei. Since the light emission source Ei emits light and the light spot is irradiated on the intermediate transfer belt, the presence or absence of the test pattern position recognition patch TP at the spot light position can be determined by looking at the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit Di.
That is, if the test pattern position recognition patch TP is present, the light receiving unit output is reduced by the amount of diffused light from the patch, compared with the case where there is no test pattern position recognition patch TP.

従って、テストパターン位置認識用パッチTPに対し、少なくとも1ライン発光を行い、取得した受光部出力Di(i=1〜11)から、どの発光源Eiに対応する位置にテストパターン位置認識用パッチTPが存在するかが分かる。   Accordingly, at least one line is emitted to the test pattern position recognition patch TP, and the test pattern position recognition patch TP is located at a position corresponding to which light source Ei from the acquired light receiving unit output Di (i = 1 to 11). You can see if there is.

図26は、テストパターン位置認識用パッチTPが、光スポットS1〜S11に到達し(図26(a))て1ライン発光したときの、発光源Eiに対する光電変換部Diの受光部出力を示す(図26(b))。
光電変換部D1および光電変換部D5〜D11は「中間転写ベルトからの正反射光」を受光しており、受光部出力は高い。光電変換部D2とD4では、それより少し受光部出力が低く、光電変換部D3では受光部出力は大きく低下している。このことから、テストパターン位置認識用パッチTPはちょうど発光部E3に対応する位置にあることがわかる。 また、発光部ピッチ:P=0.4mm、テストパターン位置認識用パッチTPの主方向の大きさ:0.5mmであることと、光電変換部D2とD4の受光部出力より、テストパターン位置認識用パッチTPの両端部が「少し、光スポットS2とS4により照射されたこと」がわかる。
このように、受光部出力が最も低い光電変換部Diに対応する位置に、テストパターン位置認識用パッチTPが存在することがわかる。
FIG. 26 shows the light-receiving unit output of the photoelectric conversion unit Di with respect to the light-emitting source Ei when the test pattern position recognition patch TP reaches the light spots S1 to S11 (FIG. 26A) and emits one line. (FIG. 26 (b)).
The photoelectric conversion unit D1 and the photoelectric conversion units D5 to D11 receive “regular reflection light from the intermediate transfer belt”, and the light receiving unit output is high. In the photoelectric conversion units D2 and D4, the light receiving unit output is slightly lower, and in the photoelectric conversion unit D3, the light receiving unit output is greatly reduced. From this, it can be seen that the test pattern position recognition patch TP is exactly at the position corresponding to the light emitting portion E3. Further, the test pattern position recognition is based on the fact that the light emitting part pitch: P = 0.4 mm, the size of the test pattern position recognition patch TP in the main direction: 0.5 mm, and the light receiving part outputs of the photoelectric conversion parts D2 and D4. It can be seen that both ends of the patch TP are “slightly irradiated by the light spots S2 and S4”.
Thus, it can be seen that the test pattern position recognition patch TP exists at the position corresponding to the photoelectric conversion unit Di having the lowest light receiving unit output.

テストパターン位置認識用パッチTPの下流に、その主方向の中心位置を同じくして濃度検知用のテストパターン201Mを形成配置すれば、濃度検知用のテストパターン201Mの「主方向位置の推定」を高精度に行うことができる。   If the density detection test pattern 201M is formed and arranged downstream of the test pattern position recognition patch TP so that the center position in the main direction is the same, “estimation of the main direction position” of the density detection test pattern 201M is performed. It can be performed with high accuracy.

なお、この実施の形態において、テストパターン位置認識用パッチTPの色はマゼンタとしたが、パッチの色に制約はなく、ブラックでもシアンでもイエローでもよい。また、ベタパッチを例示したが、勿論中間調のパッチでも良い。   In this embodiment, the test pattern position recognition patch TP is magenta. However, the color of the patch is not limited, and may be black, cyan, or yellow. Further, although a solid patch is illustrated, it is of course possible to use a halftone patch.

発光部での出力低下が大きいという観点からは、ブラックトナーや「カラートナーであれば高濃度であること」が好ましい。   From the viewpoint of a large decrease in output at the light emitting portion, it is preferable to use black toner or “high density if color toner”.

テストパターン位置認識用パッチTPの大きさは、上記の大きさに限定されるものではなく、その主方向の位置が分かればよいので、トナー消費量を削減する上でもテストパターン201Mの主方向の大きさよりも小さいことが好ましい。   The size of the test pattern position recognizing patch TP is not limited to the above size, and it is only necessary to know the position in the main direction. Therefore, in order to reduce the toner consumption, the size of the test pattern 201M in the main direction is reduced. It is preferable that the size is smaller than the size.

さらには、光スポットにより「テストパターン位置認識用パッチの一部」が照射されることにより、パッチでの散乱による受光部出力の低下が判別できるなら、テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさを「発光部ピッチより小さく」することもできる。   Furthermore, if the light spot irradiates a “part of the test pattern position recognition patch” to determine a decrease in the light receiving unit output due to scattering by the patch, the size of the test pattern position recognition patch in the main direction can be determined. It is also possible to make the length smaller than the light emitting portion pitch.

さらに、別の実施の形態を説明する。
上に説明した「テストパターン位置認識工程」の2例では、いずれも主方向の位置を推定している。すなわち「濃度検知用のテストパターンの主方向の位置」を直接的には検知していない。
Furthermore, another embodiment will be described.
In the two examples of the “test pattern position recognition process” described above, the position in the main direction is estimated. That is, the “position in the main direction of the test pattern for density detection” is not directly detected.

以下に説明する実施の形態では、濃度検知用のテストパターンの主方向の位置を直接的に検知することにより、上記位置を決定できる。   In the embodiment described below, the position can be determined by directly detecting the position in the main direction of the test pattern for density detection.

図27(a)に、テストパターン201MのパッチDP1−1が光スポットS1〜S11の照射領域に到達した状態、この状態で全発光源により「1ライン発光したとき」の発光源Eiに対する光電変換部Diの受光部出力を同図(b)に示す。   FIG. 27A shows a state in which the patch DP1-1 of the test pattern 201M has reached the irradiation area of the light spots S1 to S11, and photoelectric conversion for the light source Ei when “one line is emitted” by all the light sources in this state. The light receiving part output of the part Di is shown in FIG.

テストパターン201Mが形成されるタイミングは既知であるので、パッチDP1−1が照射領域を通過する適当なタイミングで、全ての発光源Ei(i=1〜11)の順次点滅を開始する。   Since the timing at which the test pattern 201M is formed is known, all the light emission sources Ei (i = 1 to 11) start blinking sequentially at an appropriate timing when the patch DP1-1 passes through the irradiation region.

順次点滅は1ライン発光または数ライン発光程度で十分である。
受光部出力の取得は、発光源Eiの発光タイミングに合わせて、対応する光電変換部Diのみで行えばよい。
発光源Eiが発光するとき、その光スポット位置にテストパターン201MのパッチDP1−1があるか否かは、光電変換部Diの受光部出力をみれば判別できる。パッチDP1−1が「発光源Eiによる光スポットの照射位置」に存在すれば、存在しない場合よりも「パッチによる拡散反射分」、光電変換部Diによる受光部出力は低下する。
For sequential flashing, one line light emission or several line light emission is sufficient.
The light receiving unit output may be acquired only by the corresponding photoelectric conversion unit Di according to the light emission timing of the light source Ei.
When the light emission source Ei emits light, whether or not the patch DP1-1 of the test pattern 201M is at the light spot position can be determined by looking at the light receiving unit output of the photoelectric conversion unit Di. If the patch DP1-1 is present at the “irradiation position of the light spot by the light source Ei”, the “diffuse reflection by the patch” and the light receiving unit output by the photoelectric conversion unit Di are lower than when the patch DP1-1 is not present.

受光出力分布が図27(b)に示す如くであった場合、光電変換部D1およびD5〜D11は受光部出力が高く、光電変換部D2とD4ではそれより受光部出力が低く、光電変換部D3ではさらに低い。このことから、図27(a)に示すように、パッチDP1−1はちょうど発光源E3に対応する位置にあることがわかる。
また、発光部ピッチ:P=0.4mm、パッチDP1−1の主方向の大きさ:1mmであることと、光電変換部D2とD4の受光部出力より、光スポットS2、S4の相当部分がパッチDP1−1に照射されたことがわかる。
このように、受光部出力が最も低い受光部Diに対応する主方向位置に、パッチDP1−1が存在することがわかる。
When the light reception output distribution is as shown in FIG. 27B, the photoelectric conversion units D1 and D5 to D11 have high light reception unit outputs, and the photoelectric conversion units D2 and D4 have lower light reception unit outputs. D3 is even lower. From this, as shown in FIG. 27A, it can be seen that the patch DP1-1 is at a position corresponding to the light emission source E3.
Further, the light emitting portion pitch: P = 0.4 mm, the size of the patch DP1-1 in the main direction: 1 mm, and the light receiving portion outputs of the photoelectric conversion portions D2 and D4, the corresponding portions of the light spots S2, S4 are It can be seen that the patch DP1-1 was irradiated.
Thus, it can be seen that the patch DP1-1 exists at the position in the main direction corresponding to the light receiving part Di having the lowest light receiving part output.

パッチDP1−1はテストパターン201Mの一部であり、パッチDP1−1に続いて、各パッチDP1−2〜DP1−5が連なっている。従って、この実施の形態では、濃度検知用のテストパターン201Mの主方向位置を「推定する」までもなく決定できる。   The patch DP1-1 is a part of the test pattern 201M, and the patches DP1-2 to DP1-5 are connected to the patch DP1-1. Therefore, in this embodiment, the main direction position of the test pattern 201M for density detection can be determined without "estimating".

この「テストパターン位置決定」後に、前述の「照射系動作決定工程および受光系動作決定工程」を行い、パッチDP1−1を用いて「反射光取得の工程」を実施する。   After this “test pattern position determination”, the above-mentioned “irradiation system operation determination step and light receiving system operation determination step” is performed, and the “reflected light acquisition step” is performed using the patch DP1-1.

「テストパターン位置認識工程」、「照射系動作決定工程」、「受光系動作決定工程」を行うために「ある程度の時間が必要」である場合は、先頭のパッチ(説明中の例ではパッチDP1−1)の「副方向の大きさ」を、他のパッチより大きくすることもできる。   When “a certain amount of time is required” for performing the “test pattern position recognition process”, “irradiation system operation determination process”, and “light reception system operation determination process”, the first patch (in the example in the description, patch DP1 The “sub-direction size” of -1) can be made larger than other patches.

なお、図27においては、図18に示した「パッチがない中間転写ベルト領域(BELT)」を省略した。「パッチがないときの受光部出力」は、テストパターンがないときに随時その受光部出力を取得できるので、中間転写ベルト領域(BELT)は、パッチDP1−1とDP1−2の間などの「各パッチ間」や、パッチDP1−5よりも上流側としてもよい。
図18に示すように、中間転写ベルト領域(BELT)を「テストパターン201Mの先頭のパッチDP1−1より上流とする場合」には、テストパターン位置が決定されていないため、全発光源Ei(i=1〜11)を発光させて、受光部出力を取得しておいてもよい。
In FIG. 27, the “intermediate transfer belt region (BELT) without patches” shown in FIG. 18 is omitted. Since “light receiving portion output when there is no patch” can obtain the light receiving portion output at any time when there is no test pattern, the intermediate transfer belt region (BELT) is “between patches DP1-1 and DP1-2”. Between each patch "or upstream of the patch DP1-5.
As shown in FIG. 18, when the intermediate transfer belt region (BELT) is “upstream from the first patch DP1-1 of the test pattern 201M”, since the test pattern position is not determined, all the light emission sources Ei ( The light receiving unit output may be obtained by emitting i = 1 to 11).

次に、テストパターンの主方向の大きさについて図29を参照して説明する。   Next, the size of the test pattern in the main direction will be described with reference to FIG.

上述の説明では「テストパターンの主方向の大きさ」を1mmとした。
図29の例では、テストパターン(マゼンタのベタパッチ)の主方向の大きさを1.2mmとしている。
In the above description, the “size of the test pattern in the main direction” is 1 mm.
In the example of FIG. 29, the size of the test pattern (magenta solid patch) in the main direction is 1.2 mm.

図29(a)に示された状態では、テストパターン(マゼンタのベタパッチ)の主方向の中心位置は、発光源E6による光スポットS6の位置にある。
ベタパッチの主方向の大きさは1.2mmで、光スポットの主方向の大きさ:0.4mmと、発光部ピッチ:0.4mmの2倍(0.08mm)と等しい。
図29(a)の状態では、テストパターンを3つの発光源E5〜E7による光スポットS5〜S7により主方向に過不足なく照射できるので、これら3つの発光源に関してトナー濃度を算出できる。
In the state shown in FIG. 29A, the center position of the test pattern (magenta solid patch) in the main direction is at the position of the light spot S6 by the light source E6.
The size of the solid patch in the main direction is 1.2 mm, which is equal to the size of the light spot in the main direction: 0.4 mm and twice the light emitting portion pitch: 0.4 mm (0.08 mm).
In the state of FIG. 29A, since the test pattern can be irradiated in the main direction with the light spots S5 to S7 by the three light emitting sources E5 to E7, the toner density can be calculated for these three light emitting sources.

図29(b)の状態では、マゼンタのベタパッチの主方向の中心位置が、発光源E6とE7による光スポットS6、S7の中間位置にある。この場合は、2つの発光源E6とE7による光スポットでベタパッチを照射しており、2つの発光源E6、E7に関してトナー濃度を算出できる。   In the state of FIG. 29 (b), the center position of the magenta solid patch in the main direction is at an intermediate position between the light spots S6 and S7 by the light emission sources E6 and E7. In this case, the solid patch is irradiated with the light spots from the two light emitting sources E6 and E7, and the toner density can be calculated for the two light emitting sources E6 and E7.

このように、パッチの主方向の大きさを、光スポットの主方向の大きさ:SDと、発光部ピッチ:Pの2倍との和(2P+SD)以上とすることにより、2以上の発光部に関してトナー濃度を算出でき、これら複数のトナー濃度に平均化処理を施すことにより「主方向に平均化されたトナー濃度」を得ることができ、トナー濃度の検知精度が向上する。   Thus, by setting the size of the main direction of the patch to be equal to or larger than the sum (2P + SD) of the size of the main direction of the light spot: SD and the light emitting unit pitch: twice P, two or more light emitting units. The toner density can be calculated with respect to the toner density, and by averaging the plurality of toner densities, the “toner density averaged in the main direction” can be obtained, and the toner density detection accuracy is improved.

「3つのトナー濃度」を算出できる場合には、最大・最小を省いた中間の値を採用したり、4つ以上のトナー濃度が得られる場合であれば、最大・最小の値を除いた残りの平均値を採用したりして、異常値などを除去して検知精度を向上させることもできる。   If “three toner densities” can be calculated, an intermediate value that excludes the maximum and minimum values is adopted, or if four or more toner densities can be obtained, the remaining values excluding the maximum and minimum values are excluded. It is also possible to improve the detection accuracy by adopting an average value of, and removing abnormal values.

テストパターンの別の例として、主方向に2つのパッチを持つ場合の実施例を図30に示す。テストパターンの配置以外は図11と同様である。   As another example of the test pattern, FIG. 30 shows an embodiment in which two patches are provided in the main direction. Except for the arrangement of the test pattern, it is the same as FIG.

図30は、図1の画像形成装置における「テストパターンを作像した転写ベルト2040の上面図を示し、主方向の中央部付近にトナー濃度を検知するためのテストパターン201が形成されている。   30 shows a top view of the transfer belt 2040 on which a test pattern is formed in the image forming apparatus of FIG. 1, and a test pattern 201 for detecting the toner density is formed near the center in the main direction.

図30では「色毎に4階調のパッチ」が形成され、計16個のパッチでテストパターン201が構成される。4階調のパッチは、主方向に2つ、副方向に2つの計4つ配置されている。   In FIG. 30, “4-tone patches for each color” are formed, and the test pattern 201 is configured by a total of 16 patches. A total of four four-gradation patches are arranged, two in the main direction and two in the sub direction.

図6の場合に比べ、テストパターンの「副方向の長さ」が1/2となり、テストパターンを検知する時間が約1/2に短縮できる。また、その下流にはトナー位置を検知するためのトナー位置検知用テストパターン201CT、201L、201Rは、中間転写ベルト2040の有効画像領域内の中央部および両端付近に形成されている。   Compared to the case of FIG. 6, the “sub-direction length” of the test pattern is halved, and the time for detecting the test pattern can be shortened to about ½. Further, toner position detection test patterns 201CT, 201L, and 201R for detecting the toner position are formed on the downstream side of the intermediate transfer belt 2040 in the center and both ends in the effective image area.

図31は「図7に示した反射型光学センサを用い、マゼンタ(M)の複数のパッチ(ここでは4階調)からの反射光を取得する様子」を示す。上下方向が「主方向」、左右方向の左向きが「副方向」である。   FIG. 31 shows “a state in which reflected light from a plurality of magenta (M) patches (here, four gradations) is acquired using the reflective optical sensor shown in FIG. 7”. The up-down direction is the “main direction”, and the left-right direction is the “sub-direction”.

図30に示したように、トナー濃度検知用のテストパターンはそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーにより形成されるが、図31に示すテストパターン201Mは「マゼンタトナーにより構成されたテストパターン」であり、濃度を複数階調(図の例では4階調)に変化させた矩形状のパッチを主方向に2つ、副方向に2つ配置しており、副方向の進行順に濃度が低いものからパッチDP1−1、DP1−2、・・、DP1−4となっている。
パッチDP1−1、DP1−2の下流側に、パッチのない中間転写ベルトからの反射光を受光するための領域「BELT」を持つ。
As shown in FIG. 30, the test patterns for toner density detection are formed by toners of black, cyan, magenta, and yellow, respectively. The test pattern 201M shown in FIG. "Pattern", two rectangular patches in which the density is changed to a plurality of gradations (4 gradations in the example in the figure) are arranged in the main direction and two in the sub direction. From low to high, patches DP1-1, DP1-2,.
On the downstream side of the patches DP1-1 and DP1-2, there is an area “BELT” for receiving reflected light from the intermediate transfer belt without the patch.

各パッチは主方向に1mm、副方向に2mmの大きさに形成される。主走査方向に並んだパッチの中心間隔は2.4mmである。
なお、各パッチの主走査方向の大きさ:1.0mmは、反射型光学センサの主方向の発光部ピッチ:P=0.4mmと中間転写ベルト上に照射される光スポットの主方向の大きさ:SD=0.4mmとの和よりも大きくなっている。
Each patch has a size of 1 mm in the main direction and 2 mm in the sub direction. The center interval between the patches arranged in the main scanning direction is 2.4 mm.
The size of each patch in the main scanning direction: 1.0 mm is the light emitting portion pitch in the main direction of the reflective optical sensor: P = 0.4 mm, and the size of the light spot irradiated on the intermediate transfer belt in the main direction. S: It is larger than the sum of SD = 0.4 mm.

まず、図18に示した例と同様にして、図31の具体例において、前準備として得られた結果を示す。   First, similarly to the example shown in FIG. 18, the result obtained as a preliminary preparation in the specific example of FIG. 31 is shown.

テストパターン位置認識工程により、テストパターンの主方向の位置は「発光部E3と発光部E9の位置であると推定」された。   By the test pattern position recognition step, the position of the test pattern in the main direction was “estimated to be the position of the light emitting part E3 and the light emitting part E9”.

その結果に基づき、照射系動作決定工程により、発光させる発光部はE3とE9とし、発光モードは順次発光させると決定された。続いて、受光系動作決定工程により、受光部出力を取得する受光部はD1〜D11のすべてとし、取得タイミングは、図32に示すように、各パッチがスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部E3とE9が順次発光し、受光部はそれに応じて1回サンプリングされ、受光部出力を取得する、と決定された。   Based on the result, it was determined in the irradiation system operation determination step that the light emitting portions to emit light were E3 and E9, and the light emission mode was to emit light sequentially. Subsequently, in the light receiving system operation determining step, the light receiving units that acquire the light receiving unit output are all D1 to D11, and the acquisition timing is matched with the timing when each patch passes the spot light position as shown in FIG. The light emitting units E3 and E9 emit light sequentially, and the light receiving unit is determined to be sampled once in response to obtain the light receiving unit output.

上記前準備結果に基づき「反射光を取得する手順」を図32に示す。   FIG. 32 shows a “procedure for acquiring reflected light” based on the result of the preparation.

テストパターン201Mは、支持部材である中間転写ベルトの表面に形成されて副方向に移動し、反射型光学センサ2245aからのスポット光照射領域に近づいていく。   The test pattern 201M is formed on the surface of the intermediate transfer belt as a support member, moves in the sub direction, and approaches the spot light irradiation region from the reflective optical sensor 2245a.

テストパターン201Mが形成されるタイミングは既知であるので、形成されてから照射領域に近づく適当なタイミングで発光部E3とE9の順次発光を開始する。   Since the timing at which the test pattern 201M is formed is known, the light emitting units E3 and E9 start to emit light at an appropriate timing approaching the irradiation area after the formation.

まずテストパターン201Mの前方のパッチがない中間転写ベルトの位置で、発光部E3とE9はパルス発光し、そのタイミングに合わせて受光部D1〜D11は1回サンプリングされ、受光部出力を取得する。   First, at the position of the intermediate transfer belt where there is no patch in front of the test pattern 201M, the light emitting portions E3 and E9 emit light pulses, and the light receiving portions D1 to D11 are sampled once in accordance with the timing to obtain the light receiving portion output.

続いてテストパターン201Mは副方向に移動し、最初のパッチDP1−1とDP1−2がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部E3およびE9は順次発光し、パッチDP1−1とDP1−2がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部D1〜D11は1回サンプリングされ、受光部出力を取得する。   Subsequently, the test pattern 201M moves in the sub direction, and the light emitting units E3 and E9 sequentially emit light according to the timing when the first patches DP1-1 and DP1-2 pass the spot light position, and the patches DP1-1 and DP1. The light receiving units D1 to D11 are sampled once in accordance with the timing at which −2 passes the spot light position to obtain the light receiving unit output.

さらに、テストパターンDP1は副方向に移動し、パッチDP1−3とDP1−4がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて、発光部E3およびE9は順次発光し、パッチDP1−3とDP1−4がスポット光位置を通過するタイミングに合わせて受光部D1〜D11は1回サンプリングされ、受光部出力を取得する。   Further, the test pattern DP1 moves in the sub-direction, and the light emitting units E3 and E9 sequentially emit light according to the timing when the patches DP1-3 and DP1-4 pass the spot light position, and the patches DP1-3 and DP1-4. The light receiving parts D1 to D11 are sampled once in accordance with the timing when the light passes through the spot light position, and the light receiving part output is acquired.

このようにして、中間転写ベルト部分、及び4階調のパッチからなるテストパターン201Mからの反射光、すなわち受光部出力分布が取得できる。   In this way, the reflected light from the test pattern 201M composed of the intermediate transfer belt portion and the four gradation patches, that is, the light receiving portion output distribution can be acquired.

よって、その取得結果に基づき、上述したように、トナー濃度を演算的に求めることができる。   Therefore, based on the acquisition result, as described above, the toner density can be calculated arithmetically.

このようにテストパターン201Mを配置することにより、1つの反射型光学センサで、同時に(1ライン発光の間に)2つのパッチに対して受光部出力を取得することができる。   By arranging the test pattern 201M in this way, it is possible to acquire the light receiving unit output for two patches at the same time (during one-line light emission) with one reflective optical sensor.

もちろん、反射型光学センサの発光部の数および受光部の数に応じて、2以上のパッチに対して受光部出力を取得することができる。   Of course, it is possible to acquire light receiving unit outputs for two or more patches according to the number of light emitting units and the number of light receiving units of the reflective optical sensor.

これにより、テストパターンの副方向の長さを短くすることができ、検知時間の短縮化が図れる。   Thereby, the length of the test pattern in the sub-direction can be shortened, and the detection time can be shortened.

画像形成装置は感光体や現像装置の構成によっては、副方向に回動する部材が用いられることが多いため、その部材の変動によって、副方向に画像濃度むらが発生しやすい。すなわち、この濃度むらが発生した場合には、テストパターンに重畳してしまう。   Since the image forming apparatus often uses a member that rotates in the sub-direction depending on the configuration of the photosensitive member or the developing device, image density unevenness tends to occur in the sub-direction due to the variation of the member. That is, when this density unevenness occurs, it is superimposed on the test pattern.

そのため、テストパターンの副方向の長さが短くなれば、この濃度むらの影響を低減させることが可能となる。   Therefore, if the length of the test pattern in the sub-direction is shortened, the influence of this density unevenness can be reduced.

なお、このようなテストパターンの配置は図31のものに限定されるものではなく、図33のように、濃度の薄いパッチDP1−1に対して副方向に隣接して濃度の高いパッチDP1−4を形成し、パッチDP−2とDP3とを隣接させることにより「異なる主方向の位置を通過するパッチのトナー消費量」をできるだけ均等にすることにより、中間転写ベルト上のパッチのクリーニングの負荷を低減させることもできる。また、図34に示すように、主方向にトナーの色を変え、テストパターン201Mと201Yを「副方向へ1列」に形成し、テストパターン201Kと201Cを「副方向へ1列」に形成することもできる。   The arrangement of such test patterns is not limited to that shown in FIG. 31. As shown in FIG. 33, the high density patch DP1- adjacent to the low density patch DP1-1 in the sub-direction. 4 and by making the patches DP-2 and DP3 adjacent to each other, the “toner consumption of patches passing through positions in different main directions” is made as uniform as possible, thereby cleaning the patches on the intermediate transfer belt. Can also be reduced. Further, as shown in FIG. 34, the toner color is changed in the main direction, the test patterns 201M and 201Y are formed in “one row in the sub direction”, and the test patterns 201K and 201C are formed in “one row in the sub direction”. You can also

複数の発光部の配列長さ、すなわち、中間転写ベルトに照射する光スポット列を、主方向に並んだ複数のパッチの長さよりも大きくすることにより、パッチに光スポットが照射されないことを防止する。
さらには、複数の発光部の配列長さを、中間転写ベルトが搬送されるときの主方向の位置ずれや、パッチを形成したときの主走査方向の位置ずれのマージンも考慮した分だけ、主方向に並んだ複数のパッチの長さより大きくすることが望ましい。これにより、反射型光学センサの主方向の大きさを過不足無く設定することができる。
The arrangement length of the plurality of light emitting portions, that is, the light spot row irradiated on the intermediate transfer belt is made larger than the length of the plurality of patches arranged in the main direction, thereby preventing the light spots from being irradiated on the patches. .
Furthermore, the arrangement length of the plurality of light emitting units is set to the extent that the margin of misalignment in the main direction when the intermediate transfer belt is conveyed and the misalignment margin in the main scanning direction when the patch is formed is also considered. It is desirable to make it larger than the length of a plurality of patches arranged in the direction. Thereby, the magnitude | size of the main direction of a reflection type optical sensor can be set without excess and deficiency.

直接転写方式の画像形成装置では感光体ドラム上にテストパターンを形成するが、上に説明した実施の各形態のように、支持部材が(平滑な)中間転写ベルトである中間転写方式では、支持部材上にテストパターンを形成する。この場合の方が先に述べた「副方向への濃度むら」が発生しやすいため、副方向のテストパターンの長さを短くできる反射型光学センサの適用が好ましい。   In the direct transfer type image forming apparatus, a test pattern is formed on the photosensitive drum. However, as in the above-described embodiments, in the intermediate transfer method in which the support member is a (smooth) intermediate transfer belt, the test pattern is supported. A test pattern is formed on the member. In this case, since the “density unevenness in the sub-direction” described above is more likely to occur, it is preferable to apply a reflective optical sensor that can shorten the length of the test pattern in the sub-direction.

2040 支持部材である転写ベルト
201 テストパターン
2445a 反射型光学センサ
2040 Transfer belt as support member
201 Test pattern
2445a Reflective optical sensor

特開2009−216930JP2009-216930 特開2009−258601JP2009-258601A

Claims (12)

光導電性の感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像をシート状記録媒体に転写し、定着して画像形成を行なう画像形成装置において、
支持部材上にトナーによるテストパターンを形成するテストパターン形成手段と、
上記支持部材上に形成されて所定の副方向へ移動する上記テストパターンにおけるトナー濃度を光学的に検知する反射型光学センサと、
この反射型光学センサの検知結果に基づき、画像形成プロセス条件を決定する画像形成プロセス制御手段と、
上記トナー濃度の検知のために上記反射型光学センサを制御し、上記反射型光学センサの出力に対して所定の演算処理を行う濃度検知制御手段と、を有し、
上記反射型光学センサは、
N(≧3)個の発光部が、上記支持部材表面に平行で上記副方向に直交する主方向へ所定のピッチ:Pで等間隔配列され、各発光部からの光を上記支持部材上に光スポットとして照射する照射系と、N(≧3)個の受光部が上記主方向に、上記N個の発光部と対応して発光部と同ピッチで等間隔配列された受光系とを備え、上記照射系から射出して上記支持部材もしくは上記テストパターン、または上記支持部材およびテストパターンにより反射された光を上記受光系で受光する構成であり、
上記テストパターン形成手段は、主方向の大きさが、上記支持部材上に照射される1個の光スポットの主方向の大きさ:SDと、上記発光部のピッチ:Pとの和:SD+Pよりも大きいパッチによりテストパターンを形成するものであり、
上記濃度検知制御手段は、トナー濃度の検出の際に、
上記テストパターンの主方向の位置を認識するテストパターン位置認識工程と、
上記照射系の動作を決定する照射系動作決定工程と、
上記受光系の動作を決定する受光系動作決定工程と、
上記照射系から射出され、上記支持部材もしくは上記テストパターン、または上記支持部材および上記テストパターンにより反射された光を、上記受光系で受光した受光部出力を取得する反射光取得工程と、
上記受光部出力を、正反射光に起因する正反射寄与分と、拡散反射光に起因する拡散反射寄与分とに分割して得られる分割出力に基づき、トナー濃度を演算的に求めるトナー濃度演算工程と、を実行することを特徴とする画像形成装置。
Image formation in which an electrostatic latent image is formed on a photoconductive photoreceptor, the electrostatic latent image is visualized as a toner image, and the obtained toner image is transferred to a sheet-like recording medium and fixed to form an image. In the device
Test pattern forming means for forming a test pattern with toner on a support member;
A reflective optical sensor for optically detecting the toner density in the test pattern formed on the support member and moving in a predetermined sub-direction;
An image forming process control means for determining an image forming process condition based on the detection result of the reflective optical sensor;
Density detection control means for controlling the reflective optical sensor for detection of the toner density and performing predetermined arithmetic processing on the output of the reflective optical sensor;
The reflective optical sensor is
N (≧ 3) light emitting portions are arranged at a predetermined pitch P in the main direction parallel to the support member surface and orthogonal to the sub direction, and light from each light emitting portion is placed on the support member. An irradiation system for irradiating as a light spot, and a light receiving system in which N (≧ 3) light receiving portions are arranged in the main direction at equal intervals corresponding to the N light emitting portions at the same pitch as the light emitting portions. The light emitted from the irradiation system and reflected by the support member or the test pattern, or the support member and the test pattern is received by the light receiving system,
In the test pattern forming means, the size in the main direction is the sum of the size in the main direction of one light spot irradiated on the support member: SD and the pitch of the light emitting portion: P: SD + P. The test pattern is formed by a large patch,
The density detection control means is configured to detect the toner density.
A test pattern position recognition step for recognizing the position of the test pattern in the main direction;
An irradiation system operation determining step for determining the operation of the irradiation system;
A light receiving system operation determining step for determining the operation of the light receiving system;
A reflected light acquisition step of acquiring a light receiving unit output received by the light receiving system, the light emitted from the irradiation system and reflected by the support member or the test pattern, or the support member and the test pattern;
Toner density calculation for calculating toner density based on the divided output obtained by dividing the light receiving unit output into a regular reflection contribution due to regular reflection light and a diffuse reflection contribution due to diffuse reflection And an image forming apparatus.
請求項1記載の画像形成装置において、
濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、最後にテストパターンを検知したときの情報を基に、テストパターンの位置を推定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1.
An image forming apparatus characterized in that the position of a test pattern is estimated based on information when a test pattern is last detected in a test pattern position recognition step performed by a density detection control means.
請求項1記載の画像形成装置において、
テストパターン形成手段が、トナー濃度の検出の際に、支持部材上のテストパターンの上流側に、テストパターン位置認識用パッチを形成し、
濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、照射系からの光で上記テストパターン位置認識用パッチを照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を推定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1.
The test pattern forming means forms a test pattern position recognition patch on the upstream side of the test pattern on the support member when detecting the toner density,
In the test pattern position recognition step performed by the density detection control means, the test pattern position recognition patch is irradiated with light from the irradiation system, and the position of the test pattern is estimated based on the output of the light receiving unit at this time An image forming apparatus.
請求項1記載の画像形成装置において、
濃度検知制御手段が行なうテストパターン位置認識工程で、支持部材上のテストパターンの最も上流側のパッチを照射系からの光で照射し、このときの受光部の出力に基づき、テストパターンの位置を決定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1.
In the test pattern position recognition process performed by the density detection control means, the most upstream patch of the test pattern on the support member is irradiated with light from the irradiation system, and the position of the test pattern is determined based on the output of the light receiving unit at this time. An image forming apparatus characterized by determining.
請求項1〜4の任意の1に記載の画像形成装置において、
濃度検知制御手段が行なう照射系動作決定工程で、反射型光学センサの照射系において発光させる発光部と、この発光部の、発光パターンと発光モードの少なくとも一方を決定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
In the irradiation system operation determination step performed by the density detection control means, a light emitting unit that emits light in the irradiation system of the reflective optical sensor, and at least one of a light emission pattern and a light emission mode of the light emitting unit are determined. apparatus.
請求項1〜4の任意の1に記載の画像形成装置において、
濃度検知制御手段が行なう受光系動作決定工程で、受光系のうちで、受光部出力を取得する受光部と、受光部出力の取得タイミングの少なくとも一方を決定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An image forming apparatus characterized in that, in the light receiving system operation determination step performed by the density detection control means, at least one of a light receiving unit for acquiring a light receiving unit output and an acquisition timing of the light receiving unit output in the light receiving system is determined.
請求項2または3記載の画像形成装置において、
濃度検知制御手段が、反射光取得工程とトナー濃度演算工程との間に、テストパターン位置認識工程で推定されたテストパターンの位置の正否を判定するテストパターン位置正否判定工程を有することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 2 or 3,
The density detection control means includes a test pattern position correct / incorrect determination step for determining whether the position of the test pattern estimated in the test pattern position recognition step is correct between the reflected light acquisition step and the toner concentration calculation step. Image forming apparatus.
請求項3または7記載の画像形成装置において、
テストパターン位置認識用パッチの主方向の大きさが、テストパターンの主方向の大きさよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 3 or 7,
An image forming apparatus, wherein the size of the test pattern position recognition patch in the main direction is smaller than the size of the test pattern in the main direction.
請求項1〜8の任意の1に記載の画像形成装置において、
テストパターン形成手段は、主方向の大きさが、支持部材上に照射される1個の光スポットの主方向の大きさSDと、発光部のピッチ:Pの2倍との和:SD+2Pよりも大きいパッチによりテストパターンを形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 8,
In the test pattern forming means, the size in the main direction is larger than the sum of the size SD in the main direction of one light spot irradiated on the support member and the pitch of the light emitting part: twice P: SD + 2P. An image forming apparatus for forming a test pattern with a large patch.
請求項1〜9記載の画像形成装置において、
反射型光学センサが支持部材上に形成する光スポットの主方向の大きさSDが、発光部のピッチ:Pと同程度であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus, wherein a size SD in a main direction of a light spot formed on a support member by a reflective optical sensor is approximately equal to a pitch P of the light emitting portions.
請求項1〜10の任意の1に記載の画像形成装置において、
トナー画像が、感光体上から、中間転写ベルトを介してシート状記録媒体に転写され、上記中間転写ベルトを支持部材としてテストパターンが形成されることを特徴とする中間転写方式の画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 10,
An intermediate transfer type image forming apparatus, wherein a toner image is transferred from a photosensitive member to a sheet-like recording medium via an intermediate transfer belt, and a test pattern is formed using the intermediate transfer belt as a support member.
請求項11記載の画像形成装置において、
複数の感光体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 11.
A tandem image forming apparatus that forms toner images of different colors on a plurality of photoconductors and superimposes the plurality of toner images to form a multicolor image.
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