JP5493563B2 - トナー位置検出手段及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上の画像情報を取得するためのトナー位置検出手段、該トナー位置検出手段を備えたプリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを含む複合機等の画像形成装置に関する。

トナーによる画像を形成する画像形成装置は、アナログ方式やデジタル方式の「モノクロあるいはカラー複写機」やプリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、近来はマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等として広く実施されている。
このような画像形成装置により形成される画像は「トナー画像」であるが、よく知られたように、記録紙等の画像担持媒体上に適正なトナー画像を得るには、トナー画像の位置を正確に把握する必要がある。
例えば、光導電性の感光体上に形成されたトナー画像を、記録紙上に転写・定着して画像形成する場合、感光体上のトナー画像は「記録紙上の所望の位置」に正しく転写される必要がある。
このような適正位置への転写は、感光体上におけるトナー画像の「転写されるべき記録紙に対する位置」が適正に把握されていなければ実現できない。

また、互いに色の異なる複数のトナー画像を重ね合わせて、多色画像やカラー画像を形成する場合においては、色の異なるトナー画像ごとに位置を把握して、適正な重ね合わせを行わねばならない。
重ね合わせられるトナー画像相互の位置関係を適切に調整できないと、「画像の書き出し側が相互にずれてしまうレジストずれ」、「画像の長さの誤差となる倍率ずれ」、さらにこれらが各色トナー画像間で相対的にずれることによる「色ずれ」など、様々な異常画像を生じる原因となる。

トナー画像の位置を適正に制御するため、従来から、トナー位置検出用のトナーパターンを形成し、これに検出光を照射し、反射光の変化によりトナーパターンの位置を検出する方法が広く行われている（特許文献１等）。
トナー位置検出用のトナーパターンは、形成すべきトナー画像と同一の画像形成条件で形成されるので、トナーパターンの位置を検出することにより、形成されるトナー画像の位置を知ることができ、検出されたトナーパターンの位置に応じて、画像形成条件を調整し、適正な位置に「画像形成用のトナー画像」を形成できる。
トナーパターンに検出光を照射し、反射光を受光する光学装置は「反射型光学センサ」と呼ばれる（特許文献１等）。
これら従来から知られた反射型光学センサは、１個または２個の発光部と、反射光を受光するための１個または２個の受光部（フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ）から構成されている。
発光部としてはＬＥＤが用いられるのが一般的であるが、ＬＥＤから放射される検出光は、トナー位置検出用のトナーパターンに「トナーパターンよりもサイズが小さいスポット」として照射される。

トナーパターンは、感光体ドラム、転写ベルト等の像担持体上に形成または転写され、像担持体の回転に伴い移動する。このときトナーパターンの移動する方向を「副方向」と呼ぶ。
転写ベルト上で、副方向に直交する方向を「主方向」と呼ぶ。
トナー画像として可視化される静電潜像を「光走査」により形成する場合であれば、主方向は光走査における「主走査方向」に対応し、副方向は「副走査方向」に対応する。
トナーパターンは光走査等による静電潜像形成部において書き込まれ、現像により可視化されてトナーパターンとなり、上記の場合であれば転写ベルト上に転写され、副方向に移動して反射型光学センサによる検出部に移動して検出光のスポットにより照射される。
トナーパターンに照射される「検出光のスポット」の大きさは、通常、直径：２〜３ｍｍ程度である。

トナーパターンの大きさも理想的には「検出光のスポット」の大きさ以上あれば問題ないはずである。
しかしながら、静電潜像形成部における光走査領域の機械的変動や、転写ベルトの蛇行、さらには、反射型光学センサの取り付け位置の「主方向の位置ずれ」や、主方向における取り付け位置の経時的変化等が原因し、トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係」は必ずしも理想状態とはならない。
トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係のずれ」により、検出光のスポットがトナーパターンから「はみ出して照射」されれば、受光手段により受光される反射光は適正なものではなく、トナー位置の適正な検出はできない。

検出光のスポットを１個照射し、反射光を１個の受光部で受光し、正反射光と拡散反射光の差によりトナーパターンの位置を検出する場合を例に説明する。
検出光のスポットが「トナーパターンの外側にはみ出して照射」されると、スポットの一部は「トナーパターンの無い部分」で正反射され、トナーパターンの部分では拡散反射される。
このとき、受光部が正反射光を受光するように配置されているとすれば、受光部の受光する正反射光の強度は拡散反射により低減する。
このような「正反射光強度の低下」は検出信号の変動（誤差要因）となり、トナーパターン位置の正しい検出に悪影響を及ぼす。
このような問題を避けるため、従来は、トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係」のずれの存在に拘わらず、検出光のスポットが「主方向においてトナーパターン内に位置する」ように、トナーパターンの主方向幅を１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度の大きさに設定し、上記位置関係のずれが生じても、検出光のスポットがトナーパターンの外側にはみ出さないようにしていた。
すなわち、トナーパターンと反射型光学センサの主方向における位置ずれを予め想定してトナーパターンの主方向幅を大きくしていた。

上記トナー位置検出は、画像形成装置、特にカラー画像形成装置においては「高画質の確保・維持のため、画像形成装置を画像形成プロセスが適正に行われるように調整する」ために行なわれる。
従って、トナー位置検出は「形成すべき画像の出力とは別個に行われる」ため、トナー位置検出が行われている間は「本来の画像形成」を行うことができない。
トナーパターンとなるべき静電潜像を光走査で書き込む場合であると、トナーパターンの大きさに比例して書き込みのための光走査の時間が長くなり、本来の画像形成に対する作業効率を低下させる原因となる。
また、特許文献１の様に、形成すべき画像の主走査方向外側にトナーパターンを置けば、トナー位置検出と「本来の画像形成」を同時に行うことができるが、形成すべき画像の主走査方向幅両側にトナーパターン用に１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度の領域を更に確保し、画像形成を行わなくてはならず、装置の大型化、および、書込光学系、現像系、クリーニング系のスペックアップが必要になり、コストアップとなる。
更に、トナー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、トナーパターンの大きさ（面積）に比例して不寄与トナーの消費量も大きくなる。

次に、「主方向におけるトナー位置検知」について述べる。
「主方向におけるトナー位置検知」には、図１０に示すような、２本以上の横線と斜線の組み合わせが一般に用いられている。まず、横線ｃと横線ｄの検知時間差に対する、次に横線ｄと斜線ｅの検知時間差により「主方向におけるトナー位置検知」を行う。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも小さなトナーパターンによりトナー位置検出を可能で画像形成装置の小型化、トナー消費の低減に寄与できるトナー位置検出手段、かかるトナー位置検出手段を用いてトナー位置検出を行う画像形成装置の実現を第一の課題とする。
更に、主方向におけるトナー位置検知を高精度に行うことを第二の課題とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定の副方向へ移動する像担持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記像担持部材に照射手段により検出光を照射し、上記像担持部材およびトナーパターンの少なくとも一方による反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記像担持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づき上記トナーパターンの上記像担持部材上における位置を検出するトナー位置検出方法に用いられるトナー位置検出手段であって、上記検出光を放射する発光部をＭ（≧３）個、上記像担持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、副方向に交わる一方向に配置して照射手段とするとともに、Ｎ（≧３）個の受光部を上記像担持部材およびトナーパターンの少なくとも一方による検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記像担持部材に対向させて一方向に配列して受光手段とし、上記像担持部材上での副方向に直交する方向の大きさが上記発光部による検出領域および隣接する検出領域同士の隙間よりも大きい少なくとも二つの上記トナーパターンを副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｔで配列し、上記トナーパターンの配列間隔Ｌｔが、上記受光部の上記像担持部材上での副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｓより大きいと共に受光部の配列全体の長さより小さく、且つ、配列間隔Ｌｓの整数倍でないことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のトナー位置検出手段において、上記トナーパターンの副方向に直交する方向の長さの和は、副方向に直交する方向における上記発光部および上記受光部の配列全体の長さよりも短いことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のトナー位置検出手段において、上記トナーパターンの副方向に直交する方向の幅は、前記検出光のスポットの副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｓよりも小さいことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段において、上記トナーパターンは副方向に直交する方向に平行な直線のエッジと、副方向および副方向に直交する方向のいずれとも平行でない直線のエッジとを有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段において、上記受光部の受光素子は副方向に直交する方向に平行な直線のエッジと、副方向および副方向に直交する方向のいずれとも平行でない直線のエッジとを有することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、トナーによる画像を形成する画像形成装置において、トナー位置検出に用いるトナー位置検出手段として、請求項１〜５のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段を用いることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、トナーの色毎にトナー位置検出が行われることを。

「トナーパターン」は、トナー位置検出に用いられる「トナー画像」で、「トナーパターン用に形成された静電潜像がトナー画像として可視化されたもの」であり、検出されるときには像担持体上に形成されている。
即ち、トナーパターンは像担持体上に形成またま転写され、像担持体の「副方向への移動」により検出部へ運ばれる。
「像担持体」は、トナー位置検出時にトナーパターンを保持して副方向に移動する部材であり、具体的には、例えば、静電潜像が形成される感光体自体や、トナー画像の転写に用いる転写ベルトや中間転写ベルト、さらにはトナー画像を転写される記録紙である。
「所定のトナーパターン」は、トナーパターンが定形であること、即ち「一定の形状」であることを意味する。

本発明に係るトナー位置検出手段は、上記構成の下、受光手段のＭ個の発光部を発光させ、受光手段のＮ個の受光部の出力に基づきトナー位置を演算的に検出する。
上において「副方向に交わる一方向」は、副方向に直交する方向、即ち「主方向」も含む。
受光手段は「３個以上の受光部」を有し、検出光のスポットとトナーパターンとの位置関係に応じて、各受光部の受光する光量が変化する。従ってこれら３個以上の受光部の出力に基づき、トナーパターンの位置が精緻に検出される。
この差が「３個以上の受光部の検出する光に変化をもたらす」ので、３個以上の受光部の出力によりトナーパターンの位置を検出できる。
上記の如く、照射手段を構成する発光部の個数：Ｍは３以上であり、受光手段を構成する受光部の数：Ｎも３以上である。
ＭとＮとは互いに等しくても（Ｍ＝Ｎ）よいし、異なっても（Ｍ≠Ｎ）よい。

照射手段は、発光部としてＬＥＤを用い、３個以上のＬＥＤを一方向に配列して構成することができる。
この場合、ＬＥＤが「放射光を集光させるレンズ機能を持つ」ものであるなら、各ＬＥＤから放射される光が「検出光として支持部材（像担持部材）上に所望の大きさのスポット」を形成するように、「配列されたＬＥＤ」の支持部材に対する位置関係を定めれば良い。
発光部としてはまた３以上の発光部を持つ「ＬＥＤアレイ」を用いることができる。
この場合には、ＬＥＤ発光部から照射される光を支持部材上に集光させるような適当な集光光学系を組合せて照射手段とすることができる。
受光手段の受光部としてはＰＤ（フォトダイオード）を用いることができる。
３以上のＰＤ素子をアレイ配列したＰＤアレイ（例えば、ＣＣＤラインセンサ）を受光手段として用いることもできる。

ＭおよびＮの下限は上記の如く３であるが、上限は、トナー位置検出用の反射型光学センサの「実用的な大きさ」により適宜に定めることができる。
好適な値としてはＭの最大値は５００程度である。Ｎについては、前述のＰＤアレイのように「数１０００」であってもよい。
照射手段を構成する「Ｍ個の発光部」の発光は、Ｍ個の発光部を「同時に点滅させる」ようにしても良いし、Ｍ個の発光部を「幾つかのグループ」に分け、発光部の配列における一端側からグループ順次に点滅させてもよく、さらには「Ｍ個の発光部を１個ずつ順次に点滅させる」ようにしてもよい。

本発明によれば、従来よりも小さなトナーパターンによりトナー位置を正確に検出できるので、画像形成装置の小型化に寄与できるとともに、不寄与トナーの使用量低減によりトナー消費に係る不経済性を改善できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 トナー位置検出手段と像担持部材上のトナーパターンとの位置関係を示す平面図である。 トナー位置検出手段を示す図で、（ａ）は照射手段と受光手段の配置構成を示す平面図、（ｂ）はその検出状態を示す図である。 トナー位置検出手段の他例（斜め配置）を示す平面図である。 受光部の配列間隔Ｌｓと、トナーパターンの配列間隔Ｌｔとの関係を示す図である。 トナーパターンの検出信号の波形を示す図である。 トナーパターンの変形例を示す図である。 第２の実施形態に係るトナー位置検出手段の平面図である。 第２の実施形態におけるトナーパターンの検出信号の波形を示す図である。 従来の検知用トナーパターンを示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。図１に示す画像形成装置は「カラー画像」を形成するもので、４連タンデム型直接転写方式のフルカラー機である。カラー画像はイエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、黒：Ｋの４色のトナーにより形成される。
図１において、符号２０で示す部分は「光走査装置」である。光走査装置２０は、従来から知られた公知の種々のものを用いることができる。 符号１１Ｙ〜１１Ｋは「光導電性の潜像担持体」であるドラム状の感光体を示す。
感光体１１Ｙはイエロートナーによるトナー画像の形成に用いられ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋはそれぞれ、マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーによるトナー画像の形成に用いられる。
即ち、光走査装置２０は、４個の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対して「光走査による画像書き込み」を行う。

感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、光走査装置２０により「それぞれ対応する光走査」を受けてイエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、黒：Ｋの各色画像を書き込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。
これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。
これら各色トナー画像は、図示されない記録シート（転写紙やオーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）に転写される。転写には転写ベルト１７が用いられる。
記録シートは図示されないシート載置部（転写ベルト１７の下部に設けられている。）から給送され、図１において転写ベルト１７の右側の上周面に供給され、転写ベルト１７に静電吸着され、転写ベルト１７が反時計回りに回転することにより図の左方へ搬送される。
記録シートは、このように搬送されつつ、転写器１５Ｙにより、感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。
このようにして、記録シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。
記録シートは、担持したカラー画像を定着装置１９により定着されて装置外へ排出される。

なお、上記のようにすることに代えて、中間転写ベルトを用い、上記４色のトナー画像を「中間転写ベルト上に重ね合わせて転写」してカラー画像を得、このカラー画像を記録シートに転写し、定着しても良い。
図１において、符号ＯＳ１〜ＯＳ４は、この発明のトナー位置検出手段としての「反射型光学センサ」を示す。
図１に示す画像形成装置では、上記の如く「画像の書き込み」は光走査により行われ、光走査における主走査方向は、図１の図面に直交する方向であり、この方向が「主方向」である。
「トナー位置検出」は、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４を用いて以下の如くに行われる。
トナー位置検出用のトナーパターンは、光走査装置２０により感光体１１Ｙ〜１１Ｋに個別に書き込まれて形成された「トナーパターンとなるべき静電潜像」が、各現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像されて各々色の異なるトナー画像となり、さらに転写ベルト１７の表面に直接的に転写されて「色の異なる４種のトナーパターン」となる。
この説明から明らかなように、説明中の実施の形態においては転写ベルト１７が「像担持部材」であり、したがって、以下、転写ベルト１７を「像担持部材１７」とも言う。

トナーパターンは支持部材たる転写ベルト１７に形成され、転写ベルト１７の回転により移動し、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４によるトナー位置検出、即ち、各トナーパターンの転写ベルト上における位置の検出が行われる。
なお、転写ベルト１７上に形成されたトナーパターンは、図１において反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４よりも右側、即ち、これらのセンサの下流側で、図示されないクリーニング装置により転写ベルト１７の表面から除去される。
図２は、支持部材である転写ベルト１７上に形成されたトナーパターンと、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４との関係を説明図的に示している。
図の如く、図の上下方向が「主方向」であって、図１における「図面に直交する方向」に対応する。また、図の左右方向の左向きが「副方向」であり、転写ベルト１７の表面の移動方向（図中に矢印Ｆで示す。）である。
図２において、符号ＰＰ１〜ＰＰ４は、転写ベルト１７上に「転写により形成されるイエロートナー画像〜黒トナー画像」の転写ベルト１７上における位置関係を調整するために用いられる「トナーパターン」であり、トナー位置検出における検出対象である。

上には、記録シートを搬送して転写するための転写ベルト１７上に形成されるトナーパターンを検出する例を説明したが、画像形成装置の形態によっては潜像担持体として感光体や中間転写ベルト（または中間転写体）上に形成されるトナーパターンを反射型光学センサによって検出することもできる。

以下、反射型光学センサと「トナーパターンの検出」を実施の形態を通じて説明する。
図３（ａ）において、符号ＯＳ１は上に説明した反射型光学センサを示している。
先に説明した４個の反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４は「構造的には同一のもの」であるので、反射型光学センサＯＳ１を例にとって説明する。
図３（ａ）において上下方向が「主方向」、左右方向の左向きが「副方向」である。
反射型光学センサＯＳ１は、検出光を放射する検出光用の発光部Ｅ１〜Ｅ５（Ｍ＝５）を、主方向に平行に所定ピッチで等間隔に配置して「照射手段」とする。
また、反射光を受光する受光部Ｄ１〜Ｄ５（Ｎ＝５）を、主方向に平行にＬｓのピッチで等間隔に配置して「受光手段」とする。
このとき、発光部Ｅ１〜Ｅ５、受光部Ｄ１〜Ｄ５の配列全体の長さＬは、トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係のずれ」により、トナーパターンがこの領域から外れることのないように、１０〜１５ｍｍ以上であることが望ましい。

「照射手段」をなす発光部Ｅ１〜Ｅ５と、「受光手段」をなす受光部Ｄ１〜Ｄ５とは、主方向において同じ位置に配置され、図３（ｂ）に示すように、発光部Ｅ１〜Ｅ５を支持部材である転写ベルト１７の表面に照射したとき、転写ベルト１７による反射光が「発光部の各々に対応する受光部Ｄ１〜Ｄ５に入射する」ように位置関係を定められている。
即ち、発光部Ｅ１〜Ｅ５の配列ピッチは、受光部Ｄ１〜Ｄ５の配列ピッチと等しく、Ｌｓである。
説明の具体性のため、転写ベルト１７の表面が滑らかで、個々の発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）から放射された検出光の「転写ベルト表面での正反射光」が、対応する受光部Ｄｉに入射するようになっているものとする。
従って、図３（ｂ）において、受光部Ｄ１〜Ｄ５に入射している反射光は「転写ベルト１７の表面による正反射光」である。
発光部Ｅ１〜Ｅ５は具体的にはＬＥＤであり、受光部Ｄ１〜Ｄ５は具体的にはＰＤ（フォトダイオード）である。
図４に示すように、発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５を斜めに配置しても良い。
このように斜め配置にすると、図３の構成では受光部Ｄ１〜Ｄ５の信号を同時処理しなければならないが、受光部Ｄ１〜Ｄ５を順次切り替えて信号を処理することが可能になり、処理負荷が軽減される。

次に、トナーパターンについて図５を用いて説明する。
Ａ１〜Ａ５（図面上ではＡ_１と表示；ＴＰ、Ｔ、ＴＬ、ｔに付した数字においても同様）は、発光部によって照明され、且つ、受光部よって検知される転写ベルト１７上の検出可能領域である。この間隔は、当然、受光部Ｄ１〜Ｄ５の主方向の間隔Ｌｓと等しい。
転写ベルト１７上にはＴＰ１、ＴＰ２の二つのトナーパターンが載っている。
ここで、ＴＰ１、ＴＰ２の主方向長さＴＬ１、ＴＬ２の和は前述のＬよりも短い。
更に、トナーパターンＴＰ１、ＴＰ２の主方向の間隔Ｌｔは検出可能領域Ａ１〜Ａ５の主方向の間隔Ｌｓより、大きく、且つ、Ｌｓの整数倍からずれている。
もし、トナーパターンＴＰ１、ＴＰ２の主方向の間隔Ｌｔは検出可能領域Ａ１〜Ａ５の主方向の間隔Ｌｓの整数倍と等しいと、ＴＰ１の位置が検出可能領域Ａ１〜Ａ５の間に入ってしまい、検知不能となった場合に、必ずＴＰ２も検出可能領域Ａ１〜Ａ５の間に入り、どちらのトナーパターンも検出不能となる。

しかしながら、トナーパターンＴＰ１、ＴＰ２の主方向の間隔Ｌｔが検出可能領域Ａ１〜Ａ５の主方向の間隔Ｌｓの整数倍からずれていれば、一方のトナーパターンが検出不能でも、もう一方が検出できる。
この図では、トナーパターンＴＰ１、ＴＰ２の主方向の間隔Ｌｔは検出可能領域Ａ１〜Ａ５の主方向の間隔Ｌｓの１．５倍となっており、ＴＰ１は検出可能領域から大きくずれており、検出できないか、できてもその信号は弱くて精度が悪いが、ＴＰ２は、丁度Ａ４の検出可能領域と重なっており、検知できる。

次に図５を用いて、検出のシーケンスを説明する。
今、矢印Ｆの方向に転写ベルトに載ったトナーパターンが進んでくる。この時の検出可能領域Ａ４により検知される信号パターンを図６に示す。図中の点線は検知の基準となる閾値である。
図６で、ｔ１はトナーパッチＴ２１の図５における左側のエッジを検出している。以下同様に、ｔ２はトナーパッチＴ２１の右側のエッジ、ｔ３はトナーパッチＴ２２の左側のエッジ、ｔ４はトナーパッチＴ２２の右側のエッジを検出している。
ここで、トナーパターンが主走査方向にずれると、ｔ１またはｔ２検知からｔ３またはｔ４検知までの時間が変化し、ずれが検出できる。
また、図５では２つのトナーパッチでトナーパターンを形成しているが、図７に示すように、１つのトナーパッチ内に主方向に平行な直線のエッジと、副方向および主方向のどちらとも平行でない直線のエッジを有していても、同様の検知ができ、構わない。
また、本構成では、複数の検知部を有している、これらから得られる信号を同時に処理すれば良い。

しかしながら、この場合は処理回路を検知部数分用意しなければならずコストアップになる。
そこで、検知部を幾つかのグループに分け、それぞれのグループに一つずつ処理回路を設けて、グループ内では時分割で処理回路に繋ぐ検知部を切り替えるのが望ましい。
但し、この場合は時分割の間隔とグループ内の検知部数倍、エッジの検出精度が落ちる。
そこで、この検出精度の落ちが無視できない場合は、トナーパターンの更に上流側（図５の左側）にトナーパッチを設けて、そこでトナーパッチを検出した検知部のみ、以後、処理回路に繋いでリアルタイム検知を行うのが望ましい。
また、上記の検知部選択のためのトナーパッチ以後にトナーパターンが主走査方向にずれて、選択した検知部から外れる可能性がある場合には、選択した検知部との周辺の検知部のみを時分割で処理回路に繋いでも、検知部数分時分割するよりは検出精度の落ちが抑えられる。

図８に本発明の第２の実施例の反射型光学センサＯＳ１’とトナーパターンＴＰを示す。
第１の実施例の反射型光学センサＯＳ１との違いは受光部Ｄ１〜Ｄ５が直角三角形をしている点と、トナーパターンＴＰ４、ＴＰ５は矩形のトナーパッチである点である。即ち、受光素子としての受光部（受光面）Ｄ１〜Ｄ５は、副方向に直交する方向に平行な直線のエッジと、副方向および副方向に直交する方向のいずれとも平行でない直線のエッジとを有している。
第１の実施例と同様、トナーパターンＴＰ４、ＴＰ５の主方向の間隔Ｌｔは発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５の主方向の間隔Ｌｓの整数倍からずれている。
ＴＰ４、ＴＰ５のそれぞれの主方向長さの和は前述のＬよりも短い。もし、トナーパターンＴＰ４、ＴＰ５の主方向の間隔Ｌｔが発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５の主方向の間隔Ｌｓの整数倍と等しいと、ＴＰ４の位置が発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５による検出可能領域の間に入ってしまい、検知不能となった場合に、必ずＴＰ５も発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５による検出可能領域の間に入り、どちらのトナーパターン検出不能となる。

しかしながら、トナーパターンＴＰ４、ＴＰ５の主方向の間隔Ｌｔは発光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５による検出可能領域の間隔Ｌｓの整数倍からずれていれば、一方のトナーパターンが検出不能でも、もう一方が検出できる。
この図では、トナーパターンＴＰ４、ＴＰ５の主方向の間隔Ｌｔは光部Ｅ１〜Ｅ５および受光部Ｄ１〜Ｄ５による検出可能領域の間隔Ｌｓの主方向の間隔Ｌｓの１．５倍となっており、ＴＰ４は検出可能領域から大きくずれており、検出できないか、できてもその信号は弱くて精度が悪いが、ＴＰ５は、丁度、発光部Ｅ４および受光部Ｄ４による検出可能領域と重なっており、検知できる。

この場合の受光部Ｄ４の出力波形を図９に示す。
上記のように、受光部Ｄ４は受光面の副方向の幅が主方向において異なるので、トナーパターンＴＰ５の主方向位置によって、ｔ１からｔ２までの時間間隔が異なり、トナーパターンの主方向の位置を検知できることになる。

１７ 像担持部材としての転写ベルト
Ｅ１〜Ｅ５ 発光部
Ｄ１〜Ｄ５ 受光部
ＯＳ１〜ＯＳ４ トナー位置検出手段としての反射型光学センサ
Ｌｓ 副方向に直交する方向の受光部の配列間隔
Ｌｔ 副方向に直交する方向のトナーパターンの配列間隔

特開２００８−４０４４１号公報

Claims (7)

1. 所定の副方向へ移動する像担持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、
   上記像担持部材に照射手段により検出光を照射し、
   上記像担持部材およびトナーパターンの少なくとも一方による反射光を受光手段により受光し、
   上記検出光に対する上記像担持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づき上記トナーパターンの上記像担持部材上における位置を検出するトナー位置検出方法に用いられるトナー位置検出手段であって、
   上記検出光を放射する発光部をＭ（≧３）個、上記像担持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、副方向に交わる一方向に配置して照射手段とするとともに、
   Ｎ（≧３）個の受光部を上記像担持部材およびトナーパターンの少なくとも一方による検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記像担持部材に対向させて一方向に配列して受光手段とし、
   上記像担持部材上での副方向に直交する方向の大きさが上記発光部による検出領域および隣接する検出領域同士の隙間よりも大きい少なくとも二つの上記トナーパターンを副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｔで配列し、
   上記トナーパターンの配列間隔Ｌｔが、上記受光部の上記像担持部材上での副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｓより大きいと共に受光部の配列全体の長さより小さく、且つ、配列間隔Ｌｓの整数倍でないことを特徴とするトナー位置検出手段。
2. 請求項１に記載のトナー位置検出手段において、
   上記トナーパターンの副方向に直交する方向の長さの和は、副方向に直交する方向における上記発光部および上記受光部の配列全体の長さよりも短いことを特徴とするトナー位置検出手段。
3. 請求項１又は２に記載のトナー位置検出手段において、
   上記トナーパターンの副方向に直交する方向の幅は、前記検出光のスポットの副方向に直交する方向の配列間隔Ｌｓよりも小さいことを特徴とするトナー位置検出手段。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段において、
   上記トナーパターンは副方向に直交する方向に平行な直線のエッジと、副方向および副方向に直交する方向のいずれとも平行でない直線のエッジとを有することを特徴とするトナー位置検出手段。
5. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段において、
   上記受光部の受光素子は副方向に直交する方向に平行な直線のエッジと、副方向および副方向に直交する方向のいずれとも平行でない直線のエッジとを有することを特徴とするトナー位置検出手段。
6. トナーによる画像を形成する画像形成装置において、
   トナー位置検出に用いるトナー位置検出手段として、請求項１〜５のいずれか１つに記載のトナー位置検出手段を用いることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、トナーの色毎にトナー位置検出が行われることを特徴とする画像形成装置。

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