JP6525795B2 - 反射光検出装置およびこれを用いた装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物からの反射光を検出する反射光検出装置に関し、例えばカラーレーザープリンタやカラー複写機等のカラー画像形成装置における色ずれや濃度の検出に好適なものに関する。

上記のようなカラー画像形成装置のうち感光体を色ごとに設けたタンデム型画像形成装置では、例えば中間転写ベルト上にパターンを形成し、そこからの反射光を受光センサ（反射光センサ）を用いて検出することで、以下のように色ずれや濃度を検出する。

色ずれの検出には、周期的に形成された基準色パターンと該基準色パターンの間に形成された比較色パターンからなる色ずれ検査用画像が用いられる。そして、反射光センサ上を各色パターンが通過するときの鏡面反射光の光量の変化から、各色パターンの通過時刻を検出し、その結果から基準色に対する比較色の色ずれ量を算出する。

また、濃度の検出には、トナー像を面積階調表現した濃度検査用画像（ディザパターン）が用いられる。そして、未トナー像形成状態の中間転写ベルトの表面からの鏡面反射光の光量を反射光センサにより検出し、その検出結果に対する階調に依存したトナー像が形成された中間転写ベルトの表面からの鏡面反射光の光量の低下量に基づいて濃度を算出する。

この際、トナーによって拡散反射された光が鏡面反射光に混入して鏡面反射光量の検出値に誤差が生じる。このため、鏡面反射光と拡散反射光とが混在した反射光の検出光量から拡散反射光のみの検出光量を差し引くことによって鏡面反射光の光量のみを抽出することで、正確な濃度を算出することが可能となる。ただし、中間転写ベルトからの鏡面反射光には、中間転写ベルトと反射光センサとの相対的なアラインメント関係によって決まる相対角度に依存した光線振れが発生する。この光線振れの量が大きいと、反射光センサによって拡散反射光量のみを検出する際に鏡面反射光まで検出してしまい、この結果、正しい鏡面反射光のみの光量、つまりは濃度を検出することができない。

このため、特許文献１には、光線振れが発生しても、鏡面反射光が反射光センサの受光領域外にはみ出さないように受光領域の面積を広くした反射光センサが開示されている。

特開平０２−２５６０７６号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された反射光センサのように鏡面反射光の受光領域の面積を広げると、トナーからの拡散反射光の受光領域への入射量も多くなる。このため、濃度検出において、濃度が増加するのに伴って低下する鏡面反射光の光量に対して拡散反射光の光量が大きくなり、反射光センサから鏡面反射光の光量に対応する濃度検出信号を十分な振幅で得られなくなる。この場合、濃度の基準となる未トナー像形成状態での中間転写ベルトの表面からの鏡面反射光の光量は、該表面の反射率のむらや中間転写ベルトの製造上生じる微細な表面の凹凸による結像ノイズ成分を持つ。このため、濃度検出信号の振幅の低下は、該濃度検出信号のＳ／Ｎを低下させる。

本発明は、鏡面反射光の光線振れが生じても、受光領域の面積を広げることなく、該鏡面反射光の光量を良好に検出することができるようにした反射光検出装置およびこれを用いた装置を提供する。

本発明の一側面としての反射光検出装置は、対象物上に形成されるパターンを対象物からの反射光に基づいて検出する複数の受光素子と、該複数の受光素子のうち、対象物におけるパターンが形成されていない領域からの鏡面反射光を主として受光する１つまたは複数の受光素子からなる第１の受光素子群を、複数の受光素子からの出力に基づいて選択する選択手段とを有する。そして、パターンの検出を第１の受光素子群の出力に基づいて行い、対象物は中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトは駆動ローラーによって回転し、対象物からの反射光は、中間転写ベルトのうち裏面が駆動ローラーと接触している位置からの反射光であることを特徴とする。

なお、上記反射光検出装置を有し、上記反射光検出装置からの出力を用いて動作する装置、例えば、上記反射光検出装置と、トナーによってパターンを形成された中間転写ベルトとを有し、上記反射光検出装置は、トナーの濃度、トナーの色ずれ、中間転写ベルトの移動速度および中間転写ベルトの傾斜の変化のうち少なくとも１つを検出する検出手段を有する画像形成装置は、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、鏡面反射光の光線振れが生じても、受光領域の面積を広げることなく、該鏡面反射光の光量を良好に検出することができる。そして、その検出結果を用いて、画像形成装置におけるトナーの濃度、トナーの色ずれ、転写体の移動速度および転写体の傾斜の変化等を精度良く検出することができる。

本発明の各実施例の色ずれ濃度検出装置が用いられる画像形成装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例１である色ずれ濃度検出装置における色ずれ濃度センサの構成を示す図。 実施例１の色ずれ濃度検出装置の構成を示すブロック図。 実施例１において光線振れが発生する例を示した図。 実施例１において光線振れに対する色ずれ濃度センサ上の光強度分布を示す図。 実施例１における色ずれ濃度センサに対して設けられたスイッチ回路を説明する図。 実施例１における色ずれ濃度センサに対するスイッチ回路の接続先（受光素子）を説明する図。 実施例１における色ずれ濃度センサに対する領域設定情報と該センサにおける検出領域との関係を説明する図。 実施例１における鏡面反射光の検出領域の面積差の効果を説明する図。 実施例１における色ずれ検出方法を説明する図。 実施例１における濃度検出方法を説明する図。 本発明の実施例２である色ずれ濃度検出装置の構成を示すブロック図。 実施例２における色ずれ濃度センサの検出領域を説明する図。 実施例２における色ずれ濃度センサの速度検出領域を説明する図。 実施例２において中間転写ベルト上のパッチと受光面上の投影像を説明する図。 実施例２における速度検出領域にて出力される信号を示す図。 本発明の実施例３である色ずれ濃度検出装置の色ずれ濃度センサの速度検出領域について説明する図。 実施例３における色ずれ濃度センサの検出領域を説明する図。 本発明の実施例４である色ずれ濃度検出装置が検出する対象面の傾斜変化を説明する図。 本発明の実施例５である色ずれ濃度検出装置の構成および光線振れを説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
まず、後述する各実施例の反射光検出装置としての色ずれ濃度検出装置を用いる装置の１つであるカラー画像形成装置について、図１を用いて説明する。

図１中において、末尾にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋが付された参照符号により示される構成要素はそれぞれ、それらに対応する現像材（トナー）の色が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示す。ただし、以下の説明のうち各色に共通する事項については参照符号の末尾のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを省く。

カラー画像形成装置には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色ごとに設けられた帯電部１、感光ドラム２、露光部３、現像部４および一次転写ローラー５を有する。帯電部１は、図中の細矢印が示す方向に回転する像担持体である感光ドラム２を一様に帯電する。露光部３は、対応する感光ドラム２に対してレーザー光を照射して感光ドラム２上に静電潜像を形成する。現像部４は、感光ドラム２に対して現像バイアスを印加して静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を可視像であるトナー像とする。一次転写ローラー５は、一次転写バイアスの印加により感光ドラム２上のトナー像を中間転写ベルト６に転写する。

転写体としての中間転写ベルト６は、駆動ローラー７によって図中の太矢印が示す方向（Ｘ方向）に回転駆動（搬送駆動）される。中間転写ベルト６の表面上（対象物上）に各色の感光ドラム２からトナー像が互いに重なるように転写されることで、カラー画像が形成される。

搬送ローラー８，９，１０は、カセット２０内の記録材を搬送路１１に沿って二次転写ローラー１２まで搬送する。二次転写ローラー１２は、二次転写バイアスの印加によって中間転写ベルト６のトナー像を記録材に転写する。記録材に転写されず中間転写ベルト６に残ったトナーは、クリーニングブレード１３により除去され、廃トナー回収容器１４へと回収される。

トナー像が転写された記録材は、定着部１５において、加熱および加圧される。これによりトナー像が定着した記録材は、搬送ローラー１６により装置外へと排出される。

エンジン制御部１７は、マイクロコントローラを搭載しており、該画像形成装置の不図示の各種駆動源のシーケンス制御やセンサを用いた各種制御等を行う。

中間転写ベルト６に対向する位置（中間転写ベルト６に対して図中のＺ方向に離間した位置）には、後述する各実施例の色ずれ濃度センサ１８が設けられている。

以下の実施例１では、色ずれ濃度センサ１８を含む色ずれ濃度検出装置の構成、鏡面反射光量を検出する受光素子群の選択方法、色ずれ量の検出方法および濃度の検出方法について順番に説明する。

また、実施例２および実施例３では、色ずれ濃度センサ１８の受光素子の１８０度位相差配置を利用した色ずれ・濃度の検出方法および中間転写ベルトの速度検出方法について説明する。

また、実施例４では、受光素子の１８０度位相差配置を利用した検出対象物（ここでは、中間転写ベルト６）の表面の傾斜角度の変化を検出する方法について説明する。

さらに、実施例５では、検出対象物の表面（対象面）の傾斜による光線振れ量を抑制し、複数の受光素子の必要長を短くする構成について説明する。

図２には、本発明の実施例１である色ずれ濃度検出装置のセンサヘッドとしての色ずれ濃度センサ（反射光センサ）１８の構成を示している。色ずれ濃度センサ１８は、赤外波長の光源２０１と、中間転写ベルト６に照射される光スポット２０４の幅を制限する開口２０２を有する開口部材２０３と、中間転写ベルト６で反射した光（反射光）を受光可能な複数の受光素子２０５とを有する。

複数の受光素子２０５は、光源２０１から発せられた光が開口２０２を通って射出して中間転写ベルト６の表面の一部２０４で反射して進む主たる方向である図中のｘ方向に配列されてラインセンサを形成している。本実施例ではｘ方向は図１中に示したＸ方向、すなわち中間転写ベルト６の移動（搬送）方向に対応する。本実施例では、中間転写ベルト６における搬送方向に直交する幅方向をｙ方向とし、色ずれ濃度センサ１８から中間転写ベルト６に向かう方向（ｘ方向およびｙ方向に直交する方向）を、図１のＺ方向に対応するｚ方向とする。

図３（ａ），（ｂ）には、色ずれ濃度センサ（以下、単にセンサという）１８を含む色ずれ濃度検出装置の構成を示している。図３（ａ）には、鏡面反射検出領域を選択（設定）する際の色ずれ濃度検出装置の動作を示している。図３（ａ）において、選択手段としての領域選択部３０５は、センサ１８に対して、複数の受光素子２０５を分割して複数の受光素子群を設定するための領域設定情報３０６を出力する。各受光素子群は、複数の受光素子により構成される。

センサ１８（複数の受光素子２０５）は、中間転写ベルト６からの鏡面反射光を受光してこれを光電変換し、検出光量を示すアナログ電圧値３０１を信号処理部３０２に出力する。信号処理部３０２のＡ／Ｄ変換部３０３は、アナログ電圧値３０１をデジタル化して検出光量情報３０４を生成し、これを領域選択部３０５に出力する。

領域選択部３０５は、センサ１８において設定された複数の受光素子群のそれぞれの出力から得られた検出光量情報に基づいて、複数の受光素子群の中から鏡面反射検出領域としての第１の受光素子群と拡散反射検出領域としての第２の受光素子群とを選択する。第１の受光素子群は、中間転写ベルト６からの拡散反射光よりも鏡面反射光を主として受光する受光素子群である。また、第２の受光素子群は、中間転写ベルト６からの鏡面反射光よりも拡散反射光を主として受光する受光素子群である。本実施例では、中間転写ベルト６上にトナー像が形成されていない状態において、複数の受光素子群のうち検出光量が最大の受光素子群を第１の受光素子群として選択し、それ以外の受光素子群を第２の受光素子群として選択する。つまり、本実施例では、第２の受光素子群が、第１の受光素子群よりも広い受光面積を持つように選択される。

図３（ｂ）には、センサ１８に対向する中間転写ベルト６の表面に色ずれ濃度検出のために用いられるトナー像である色ずれ濃度検出用画像（以下、単に検出用画像という）３０７が形成された状態での色ずれ濃度検出装置の動作を示している。領域選択部３０５は、まずセンサ１８に対して、図３（ａ）の状態で選択した第１および第２の受光素子群を設定するための領域設定情報３０６を出力する。これにより、センサ１８において、鏡面反射および拡散反射検出領域である第１および第２の受光素子群が設定される。

センサ１８は、第１の受光素子群にて中間転写ベルト６上の検出用画像３０７からの鏡面反射光を光電変換し、その検出光量であるアナログ電圧値３０１を信号処理部３０２に出力する。信号処理部３０２のＡ／Ｄ変換部３０３は、アナログ電圧値３０１をデジタル化して検出光量情報３０４を生成し、これを色ずれ濃度算出部３０８に出力する。色ずれ濃度算出部（鏡面反射算出手段およびパターン間隔算出手段）３０８は、検出光量情報３０４を用いた演算により色ずれ濃度情報３０９を生成し、これを画像形成のためのフィードバック情報として図１に示した画像形成装置のエンジン制御部１７に送信する。

ここで、光線振れにかかわらず鏡面反射光を検出可能とするようにセンサ１８において第１の受光素子群を可変に選択する方法について説明する。

まず、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、光線振れが発生する例について説明する。図４（ａ）には、図１に示す画像形成装置においてセンサ１８が基準位置に基準角度で取り付けられた状態（以下、基準状態という）を示している。センサ１８は、中間転写ベルト６のうちこれが架け渡された駆動ローラー７のローラー面に沿った曲面部分の表面（以下、ベルト曲面という）に対向するように配置されている。基準状態では、ベルト曲面からの鏡面反射光線４０２は、複数の受光素子２０５のうちそれらが配列された方向（Ｘ方向）における中央に入射する。

図４（ｂ）には、センサ１８の取り付け位置が図４（ａ）に示した基準位置からＸ方向にずれた場合を示している。センサ１８の取り付け位置がＸ方向にずれると、センサ１８からベルト曲面への光線４０１の入射位置が変化するため、鏡面反射光線４０２の反射方向が変化して光線振れが発生する。この結果、複数の受光素子２０５のうち鏡面反射光線４０２が入射する位置がそれらの中央から光線振れの方向および量に応じてＸ方向にシフトする。

図４（ｃ）には、センサ１８の取り付け角度が図４（ａ）に示した基準角度からずれた場合を示す。このとき、センサ１８からベルト曲面への光線４０１の入射角度および入射位置が変化するため、鏡面反射光線４０２の反射方向が変化して光線振れが発生する。これの結果、複数の受光素子２０５のうち鏡面反射光線４０２が入射する位置が線振れの方向および量に応じてＸ方向にシフトする。

図４（ｄ）には、センサ１８内において光源２０１の実装位置が本来の位置からずれた場合を示す。この場合、光源２０１と開口２０２との位置関係から、ベルト曲面に対する光線４０１の入射位置および入射角度が変化するため、鏡面反射光線４０２の反射方向が変化して光線振れが発生する。この結果、複数の受光素子２０５のうち鏡面反射光線４０２が入射する位置が線振れの方向および量に応じてＸ方向にシフトする。

図５（ａ）〜（ｄ）にはそれぞれ、図４（ａ）〜（ｄ）に示した状態にてベルト曲面から鏡面反射光線（ここではＸ方向にある幅を有する光線束とする）４０２が入射する受光素子群５０１を示す。また、受光素子群５０１の上側には、該受光素子群５０１上での鏡面反射光線４０２の光強度分布を示している。

このように、センサ１８の中間転写ベルト６に対する取り付け位置や取り付け角度およびセンサ１８の内部での光源の実装位置ずれ等に起因して、鏡面反射光線の光線振れが発生し、複数の受光素子２０５への該鏡面反射光線の入射位置がシフトする。

次に、図６から図８（ａ）〜（ｍ）を用いて、複数の受光素子２０５から鏡面反射検出領域である第１の受光素子群を選択（設定）する方法について説明する。

図６には、センサ１８において参照する受光素子群（第１の受光素子群として選択するか否かを判定する受光素子群：以下、参照素子群という）を切り替えるスイッチ回路を示している。複数の受光素子２０５を構成する個々の受光素子２０５ａ〜２０５ｐは、スイッチ回路６０１に接続されており、領域選択部３０５からの領域設定情報３０６に基づいて出力信号の接続先がＶ_refとＶ_scaとの間で切り替えられる。参照素子群として選択された受光素子（ここでは、図５（ａ）〜（ｄ）のそれぞれに示したように４つの受光素子）の検出電圧は合算されてＶ_refとして出力され、他の受光素子の検出電圧は合算されてＶ_scaとして出力される。

図７には、領域設定情報３０６に基づいて切り替えられる各受光素子の出力信号の接続先を示す。本実施例では、領域設定情報３０６は４ビットの信号である。例えば、図中のＳＷ３０６（１，１，１，１）で示される行は、領域設定情報３０６が全てＨｉｇｈレベルの４ビット信号である場合の受光素子２０５ａ〜２０５ｐの出力信号の接続先を示している。このとき受光素子２０５ａ〜２０５ｄは参照素子群としてＶ_refに接続され、他の受光素子はＶ_scaに接続される。このように参照素子群が、領域設定情報３０６としての４ビットの信号（以下、切替え信号という）に応じて切り替えられる。

図８（ａ）〜（ｍ）には、切替え信号の変化に応じて参照素子群８０１が切り替わっていく様子を示す。例えば図８（ａ）には、１６個の受光素子２０５ａ〜２０５ｐのうち、図７で示した４ビットの切替え信号ＳＷ３０６（１，１，１，１）によって選択される４つの受光素子２０５ａ〜２０５ｄからなる参照素子群８０１を黒色で示している。

本実施例では、センサ１８の受光領域全体がＸ方向に配列された１６個の受光素子２０５ａ〜２０５ｐにより長さ(受光領域全長)Ｌ２を有するように形成されている。そして、長さＬ２の受光領域全体がＸ方向にｎ＝１６に分割され、その中で４個の受光素子により形成される長さＬ１の参照素子群８０１がその長さＬ１を保ちながら切替え信号（領域設定情報３０６）に応じて受光素子１個ごと（ｍ＝１）にシフトされる。こうして、領域選択部３０５は、Ｘ方向において互いに隣り合う第１の数（ｎ／４＝４）の受光素子を、該第１の数以下の第２の数（ｍ＝１）の受光素子ずつシフトさせて複数（１３）の参照素子群８０１を設定する。そして、該複数の参照素子群８０１のうち最も大きな検出電圧Ｖ_refが得られる参照素子群を鏡面反射検出領域としての第１の受光素子群を選択する。

図５（ａ）〜（ｄ）に示した状態と鏡面反射検出領域として選択される参照素子群８０１との関係について説明する。図５（ａ）に示す基準状態では、図８（ｇ）に示すように受光領域全体の中央にて選択された参照素子群８０１の検出電圧値Ｖ_refが最大となり、この参照素子群８０１が鏡面反射検出領域として選択される。図５（ｂ）に示した光線振れ状態では、例えば図８（ｅ）に示すように光線振れの方向および量に応じて中央からシフトした参照素子群８０１の検出電圧値Ｖ_refが最大となり、この参照素子群８０１が鏡面反射検出領域として選択される。同様に、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示した光線振れ状態ではそれぞれ、例えば図８（ｌ）および図８（ｂ）に示すように中央からシフトした参照素子群８０１の検出電圧値Ｖ_refが最大となり、その参照素子群８０１が鏡面反射検出領域として選択される。

このように、光線振れの方向および量に応じて検出電圧値Ｖ_refが最大となる参照素子群８０１を鏡面反射検出領域として設定することで、光線振れが発生しても鏡面反射検出領域自体を拡大することなく、鏡面反射光の光量を精度良く検出することができる。

次に、図９（ａ）に示すように（つまりは本実施例のように）センサ１８の受光領域（全長Ｌ２）を複数の受光素子２０５により形成する場合の効果を、図９（ｂ）に示すように同じ受光領域全長を有する単一の受光素子９０１で形成する場合との比較により説明する。以下の説明において、センサ１８の受光領域を複数の受光素子２０５により分割して形成することを条件１といい、単一の受光素子９０１により形成することを条件２という。

複数の受光素子２０５および単一受光素子９０１の全長Ｌ２は、センサ１８の中間転写ベルト６に対する取り付け位置や角度のずれに起因する光線振れが生じても、中間転写ベルト６からの鏡面反射光９０４が受光領域からはみ出さない大きさとする。例えば、中間転写ベルト６上の照射光スポットのサイズがΦ＝０．２ｍｍ、複数の受光素子２０５上の反射光スポットのサイズが０．５〜０．６ｍｍ程度である場合においては、受光領域全長Ｌ２は２．４１ｍｍとする。このとき、条件１（図９（ａ））における１６個の受光素子のそれぞれのｘ方向幅は０．１５ｍｍとなる。

図９（ｃ）には、中間転写ベルト６上に検出用画像が形成されていない状態での受光領域全体での鏡面反射光の強度分布を示している。この強度分布は、条件１での受光素子２０５ｊの位置に相当する受光位置を中心とした鏡面反射光９０４による強度ピークを有する。このとき、条件１では、図８（ｈ）に示す参照素子群が鏡面反射検出領域に選択される。

図９（ｄ）は、中間転写ベルト６上に検出用画像が形成されている状態での受光領域全体での鏡面反射光９０４の強度分布を示している。この状態では、受光領域の全域にわたって検査用画像からの拡散反射光９０３がほぼ均一に入射している。

図９（ｅ）には、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すような鏡面反射光と拡散反射光の強度分布が受光領域上にて形成されるときの条件１の場合と条件２の場合とで得られる濃度検出信号を時刻の経過とともに示している。

Ｖ_itbは中間転写ベルト６からの鏡面反射光の強度に対応する濃度検出信号の平均値を示す。鏡面反射光の強度に対応する濃度検出信号は、中間転写ベルト６の表面の反射率のむらや表面の微細な凹凸に起因するノイズ成分としての振幅揺らぎＶｎが含まれる。このことは、条件１と条件２の双方において同じである。

一方、中間転写ベルト６上の検出用画像からの拡散反射光については、条件１と条件２において反射光の受光面積の差に起因した検出光量の差が生じる。条件１では、検出用画像からの拡散反射光を受光するのは鏡面反射検出領域（第１の受光素子群）以外の拡散反射検出領域（第２の受光素子群）であり、条件２に比べて受光面積が小さい。このため、条件１における拡散反射検出領域から得られる濃度検出信号の電圧値Ｖ_ton1は条件２の場合に比べて小さく（濃度としてはより濃く）、条件２よりも大きい振幅Ｖ１が得られる。これに対して、条件１よりも検出用画像からの拡散反射光の受光面積が大きい条件２では、濃度検出信号の電圧値Ｖ_ton2がＶ_ton1より大きく（濃度としてはより薄く）、Ｖ１より小さい振幅Ｖ２しか得られない。

Ｓ／Ｎで比較すると、Ｖ１／Ｖｎ＞Ｖ２／Ｖｎとなる。このため、条件１、つまりは本実施例のように受光領域において鏡面反射検出領域を可変に選択可能とすること、さらには鏡面反射検出領域と拡散反射検出領域とを分離することで、濃度検出信号のＳ／Ｎを向上させることができる。

なお、本実施例では、受光領域全体のうち鏡面反射検出領域以外の全ての受光領域を拡散反射検出領域とする場合について説明しているが、鏡面反射検出領域以外の受光領域の一部のみを拡散反射検出領域としてもよい。

次に、色ずれの検出方法について図１０（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図１０（ａ）には、中間転写ベルト６上に形成された色ずれ検出に用いられるトナー像としての検出用画像を示す。色ずれ検出に用いられる検出用画像では、Ｘ方向における互いに反対側に傾斜した２組のトナーパッチ群１１１，１２１がＸ方向に直列的に配置されている。各トナーパッチ群は、Ｘ方向における０（３６０）度位相位置に配置された最大濃度の基準色のトナーパッチ（Ｂｋ）１００１と、これらの間の１８０度位相の位置に１つずつ配置された比較色のトナーパッチ（Ｙ）１００２，（Ｍ）１００３，（Ｃ）１００４とを含む。なお、図では、基準色トナーパッチ１００１の参照符号にＸ方向に順にａ〜ｈの添え字を付し、比較色トナーパッチ（Ｙ）１００２，（Ｍ）１００３，（Ｃ）１００４の参照符号には、その比較色トナーパッチの両側の基準色のトナーパッチの添え字を付している。例えば、基準色トナーパッチ１００１ａ，１００１ｂの間には、比較色トナーパッチ（Ｙ）１００２ａｂが配置されている。また、基準色トナーパッチ１００１ｆ，１００１ｇの間には、比較色トナーパッチ（Ｍ）１００３ｆｇが配置されている。

センサ１８は、中間転写ベルト６上に形成された各色トナーパッチからなる複数のパターンが光源２０１からの光によって光スポットが形成された位置を通過した時刻を順次検出する。そして、検出した通過時刻から基準色トナーパッチに対する比較色のトナーパッチの位置のずれ（つまりは基準色トナーパッチと比較色のトナーパッチとの間隔）を算出する。

次に、各トナーパッチの通過時刻の検出方法について説明する。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）中の２組のトナーパッチ群１１１，１２１のそれぞれに対して設定された領域Ａ，Ｂに含まれる部分トナーパッチ群１０１１，１０２１を示す。部分トナーパッチ群１０１１は、基準色トナーパッチ１００１ａ，１００１ｂと、それらの間の比較色トナーパッチ（Ｙ）１００２ａｂと含む。また、部分トナーパッチ群１０２１は、基準色トナーパッチ１００１ｅ，１００１ｆと、それらの間の比較色トナーパッチ（Ｙ）１００２ｅｆとを含む。これらのトナーパッチは中間転写ベルト６の駆動に伴って図中の矢印方向に搬送され、センサ１８からの光によって光スポットが形成された位置（以下、スポット位置という）１００５を１つずつ通過する。

図１０（ｃ）には、図１０（ｂ）に示したトナーパッチのスポット位置１００５の通過に伴ってセンサ１８の鏡面反射検出領域から出力される色ずれ検出信号の電圧値(検出電圧値)Ｖ_refを示す。トナーパッチがスポット位置１００５を通過していないときは、中間転写ベルト６からの鏡面反射光が多いために電圧値Ｖ_refは高い。基準色トナーパッチがスポット位置１００５を通過するときは、中間転写ベルト６からの鏡面反射光が最少となり、また該基準色トナーパッチによって光が吸収されて拡散反射光も少なくなるため、電圧値Ｖ_refはほぼ０となる。したがって、色ずれ検出信号の電圧振幅値は大きくなる。

一方、比較色トナーパッチ（Ｙ）１００２ａｂ，１００２ｅｆは光反射性のトナーである。トナーパッチは粒経数ミクロンのトナー群により形成されているため、トナーパッチ表面は微細な凹凸を有し、光学的には光拡散性を示す。ここでは、受光素子、比較色トナーパッチおよび光スポットのサイズの関係に依存して受光素子により受光される拡散反射光の光量が変化し、色ずれ検出信号の電圧値Ｖ_refは０にはならない。このため、基準色トナーパッチがスポット位置１００５を通過するときに比べて色ずれ検出信号の電圧振幅値は小さくなる。

図１０（ｄ）には、センサ１８からの色ずれ検出信号の電圧値Ｖ_refが信号処理部３０２に入力され、Ａ／Ｄ変換部３０３にて閾値電圧Ｖ_thで２値化された電圧値の時間変化を示す。各トナーパッチのスポット位置１００５の通過時刻は、２値化信号の２回の極性変化を検出した時刻の平均値とする。これにより、前述したトナーパッチの色の違いにより生じる色ずれ検出信号の電圧振幅値の差の影響を受けることなく、各トナーパッチの中心位置がスポット位置１００５を通過するときの時刻を算出することができる。基準色トナーパッチ１００１ａに対する２値化信号の２回の極性変化を検出した時刻がｔ_1a，ｔ_2aであるとき、基準色トナーパッチ１００１ａの通過時刻は以下の式（１）により算出される。

同様に、部分トナーパッチ群１０１１，１０２１に含まれる他のトナーパッチ１００２ａｂ，１００２ｅｆ，１００１ｅ，１００２ｅｆ，１００１ｆがスポット位置１００５を通過する時刻は、以下の式（２）〜（６）に示すようになる。トナーパッチ１００２ａｂ，１００２ｅｆ，１００１ｅ，１００２ｅｆ，１００１ｆに対する２値化信号の２回の極性変化を検出した時刻をそれぞれ、（ｔ_1ab，ｔ_2ab），（ｔ_1b，ｔ_2b），（ｔ_1e，ｔ_2e），（ｔ_1ef，ｔ_2ef），（ｔ_1f，ｔ_2f）とする。

次に、色ずれの演算方法について説明する。ここでは、基準色（Ｂｋ）に対する黄色（Ｙ）の色ずれの演算方法について説明する。

色ずれには、中間転写ベルト６の搬送方向（Ｘ方向）の色ずれである副走査方向色ずれと、該搬送方向に対して直交する方向（Ｙ方向）の色ずれである主走査方向色ずれとが存在する。主走査方向色ずれおよび副走査方向色ずれの演算式を以下の式（７）〜（１２）に示す。

色ずれが生じていれば、式（７）または式（８）から時刻差ΔＴ_Ｙが算出され、該時刻差はエンジン制御部１７に送信される。エンジン制御部１７は、時刻差ΔＴ_Ｙに基づいて、例えば、露光部３Ｙでの露光タイミングを補正して転写位置を調整することで、基準色Ｂｋに対する黄色の色ずれを補正する。

ここでは、基準色に対する比較色の１つである黄色の色ずれの検出および補正について説明したが、シアン色およびマゼンタ色についても同様の処理にて色ずれの検出および補正を行うことができる。このため、シアン色およびマゼンタ色の色ずれの検出および補正についての説明は省略する。

なお、本実施例では、色ずれ検出においては鏡面反射検出領域のみを用いる場合について説明をしたが、鏡面反射検出領域からの出力から拡散反射光の出力分を減算する処理を行い、反射性トナーパッチによる振幅の低下を抑制してもよい。また、拡散反射性を有するトナーパッチ色に関しては、拡散反射検出領域のみを用いてもよい。

次に、図１１（ａ）〜（ｄ）を用いて濃度の検出方法について説明する。本実施例において、濃度を検出するために用いられる検出用画像は、濃度表現の最小単位が４ｄｏｔ×４ｄｏｔであるディザパターンとし、画像の最小単位である１ｄｏｔが４２．３［μｍ］×４２．３［μｍ］とする。

図１１（ａ）は、検出用画像として用いるグラデーションパターン１１０８を示している。グラデーションパターン１１０８の局所的な濃淡は、上述した微細なディザパターンにより表現されている。

図１１（ｂ）には、グラデーションパターン１１０８上の０％濃度領域１１０１、２５％濃度領域１１０２、５０％濃度領域１１０３、７５％濃度領域１１０４および１００％濃度領域１１０５でのディザパターンを示す。これらの図において、枠線は視認性を高めるために表記しており、実際には存在しない。ディザパターンの黒色部は、中間転写ベルト６の表面のうちトナーが堆積（付着）したトナー堆積部１１０６を示す。また、ディザパターンの白色部は、トナーが存在しない領域、つまりは中間転写ベルト６の表面のうち露出した部分（以下、表面露出部という）１１０７を示す。

濃度が変化すると、中間転写ベルト６の表面露出部１１０７の面積が変化することでディザパターンにおいて入射光を鏡面反射させる領域の面積が変化する。同様に、トナー堆積部１１０６の面積も変化するが、トナーの色によって光反射率が異なるため、本実施例では、トナーの特性に依存しない鏡面反射光量の増減を指標としてトナーの濃度を算出する方法を採る。

図１１（ｃ）には、センサ１８のうち第１の受光素子群である鏡面反射検出領域で検出される鏡面反射光量および拡散反射光量のトナー濃度依存性を示す。縦軸は検出光量を示し、横軸は濃度を示す。図中に太実線（鏡面反射）で示す鏡面反射光量については、濃度が増加すると中間転写ベルト６の表面露出面１１０７の面積が線形に減少するため、これに応じて検出光量が線形に減少する。図中に細点線（拡散反射ＢＫ）および細実線（拡散反射Ｃｏｌｏｒ）でそれぞれ示す拡散反射光量については、濃度に依存して拡散反射光量が非線形に変化するが、有色トナーと黒色トナーとでは光源の波長に対する分光特性差により検出光量に差が出る。これらのことから、鏡面反射検出領域にて検出される反射光量は、図中に太点線（合成ＢＫ）および破線（合成ｃｏｌｏｒ）で示すように，濃度の増加に伴って拡散反射光による非線形性が顕在化する特性が得られる。このため、中〜高濃度側では拡散反射光量が濃度検出誤差となる。したがって、濃度を算出するためには、鏡面反射検出領域での光量の検出値から拡散反射光量の成分を取り除く必要がある。

次に、センサ１８の鏡面反射検出領域の光量検出値から拡散反射光量の成分を取り除く方法を説明する。図１１（ｄ）には、センサ１８を側面から見て示している。光源２０１から開口２０２を通って検出用画像３０７に照射された光束４０１のうち鏡面反射光９０４は、第１の受光素子群である鏡面反射検出領域１１０９に入射する。このとき、検出用画像３０７のトナーパターン１１０８によって発生する拡散反射光９０３も、同じく鏡面反射検出領域１１０９に入射する。

鏡面反射検出領域１１０９に隣接する第２の受光素子群である拡散反射検出領域１１１０には、鏡面反射光９０４は入射せず、拡散反射光９０３のみが入射する。そこで、色ずれ濃度算出部３０８は、以下の式（１３）に示す計算を行う。すなわち、鏡面反射光９０４と拡散反射光９０３が入射する鏡面反射検出領域１１０９の光量検出値に対応する検出電圧値Ｖ_refと、拡散反射検出領域１１１０のみが入射する拡散反射検出領域１１１０の光量検出値に対応する検出電圧値Ｖ_scaとの差分を求める。これにより、鏡面反射光量のみに対応する電圧値Ｖを抽出することができる。言い換えれば、色ずれ濃度算出部３０８は、鏡面反射成分算出手段第１および第２の受光素子群からの出力（Ｖ_ref,Ｖ_sca）を用いて、第１の受光素子群からの出力のうち鏡面反射光に対応する出力成分（Ｖ）を算出することができる。

ただし、検出光量値に対応する電圧値の差分をとる鏡面反射検出領域１１０９および拡散反射検出領域１１１０の間に同一濃度に対する拡散反射光量に対する検出感度差が存在する場合は、該電圧値を補正する必要がある。

このため、最大濃度を検出して鏡面反射光が存在しない状態での拡散反射光量に対応する検出電圧値Ｖ_refと拡散反射光量に対応する電圧値Ｖ_scaとの比から、以下の式（１４）に示すように検出感度差に基づく補正係数αを求める。

濃度の算出時には、以下の式（１５）に示すように拡散反射検出領域での電圧値Ｖ_scaに補正係数αを乗じた値を鏡面反射検出領域での検出電圧値Ｖ_refから減じことで、これらの検出領域間で検出感度差を有する拡散反射光の成分を除去することができる。

以上の方法により、鏡面反射検出領域(第1の受光素子群)および拡散反射検出領域(第2の受光素子群)のそれぞれでの検出光量値(電圧値)を用いた演算により、鏡面反射検出領域での鏡面反射光量のみを算出し、精度良く濃度を検出することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、鏡面反射検出領域を可変に選択可能とすることで、鏡面反射検出領域で得られる濃度検出信号のＳ／Ｎを向上させることができる。これにより、鏡面反射検出領域に混入する拡散反射光による検出誤差を低減し、鏡面反射光の検出精度を向上させることができる。

なお、上述したセンサ１８の受光領域に設けた受光素子の数や複数の受光素子群の設定は例にすぎない。例えば、受光領域をさらに多くの受光素子を用いて（つまりはさらに多くの数に分割して）構成したり、２つ以上の第２の数（ただし、第１の数以下）の受光素子ごとにシフトさせて複数の受光素子群を設定したりしてもよい。これにより、より高精度に鏡面反射光を検出したり、鏡面反射光の検出をより短時間で行ったりすることができる。

また、拡散反射検出領域を、複数の受光素子のうち鏡面反射検出領域以外の一部として、鏡面反射検出領域と同等量の拡散反射光量を検出する領域として設定することで、濃度検出時の補正係数αの算出処理を省略してもよい。

さらに、拡散反射光量の検出のみでしか判断できないもの、例えば高濃度でのトナーパッチ内の濃度むら等を検出する場合は、拡散反射光量のみを検出してその判断を行ってもよい。

次に、図１２（ａ）〜（ｃ）および図１３（ａ）〜（ｆ）を用いて本発明の実施例２である色ずれ濃度検出装置について説明する。本実施例の色ずれ濃度検出装置における色ずれ濃度センサ（以下、単にセンサという）１８（ａ）においては、１８０度の位相差を持つように2組の受光素子群を設定する。

本実施例では、センサ１８Ａにおいて、少ない入力チャンネル数で広範囲の光線振れに対応できるように鏡面反射検出領域と拡散反射検出領域を設定できるとともに、中間転写ベルト６の搬送速度（移動速度）を検出することが可能となる。中間転写ベルト６の搬送速度を検出することで画像形成装置の動作状態をモニタしたり、中間転写ベルト６の突発的な速度変動を検出したりすることができる。

図１２（ａ）〜（ｃ）には本実施例の色ずれ濃度検出装置の構成を示しており、図１２（ａ）には鏡面反射検出領域を選択（設定）する際の色ずれ濃度検出装置の動作を示している。信号処理部３０２Ａは、Ａ／Ｄ変換部３０３、領域選択部３０５Ａおよび色ずれ濃度算出部３０８を有する。

本実施例における鏡面反射検出領域および拡散反射検出領域の定義は実施例１と同じであるが、センサ１８Ａが有するスイッチ回路が異なる。図１３（ａ）には、そのスイッチ回路を示している。スイッチ回路の基本的な構成は実施例１におけるスイッチ回路と同じであるが、各受光素子の出力の接続先がＶａおよびＶｂである点が実施例１と異なる。

また、図１３（ｂ）には、各受光素子の出力の接続先と領域設定情報３０６Ａである２ビットの切替え信号との関係を示す。例えば、図１３（ｂ）の切替え信号ＳＷ３０６（１，１）で示される行は、領域設定情報３０６Ａが全てＨｉｇｈレベルの２ビット信号である場合の受光素子２０５ａ〜２０５ｐの出力信号の接続先を示している。このとき受光素子２０５ａ〜２０５ｄおよび受光素子２０５ｉ〜２０５ｌはＶａに接続され、その他の受光素子はＶｂに接続される。このように、センサ１８Ａにおいて参照する受光素子群（参照素子群）の切り替えは、領域設定情報３０６Ａとしての２ビットの切替え信号に応じて行われる。

図１３（ｃ）〜（ｆ）は、切替え信号（領域設定情報３０６Ａ）に応じて切り替わる２組の参照素子群１３０１，１３０２を示す。各参照素子群は互いに間隔をあけて設定された２つの受光素子群により構成される。参照素子群１３０１のＸ方向での長さはＬ１であり、参照素子群１３０２のＸ方向での長さはＬ３である。

例えば、図１３（ｃ）には、図１３（ｂ）で示した切替え信号ＳＷ３０６（１，１）に応じて検出電圧値Ｖａに接続される第１組（２つ）の参照素子群１３０１を黒塗りで示し、検出電圧値Ｖｂに接続される第２組（２つ）の参照素子群１３０２を白抜きで示している。また、図１３（ｄ）には、切替え信号ＳＷ３０６（１，０）に応じて検出電圧値Ｖａに接続される第１組（２つ）の参照素子群１３０１を黒塗りで示し、検出電圧値Ｖｂに接続される第２組（１つ）の参照素子群１３０２を白抜きで示している。この場合、左右の端部にて白抜きで示される１つおよび３つの受光素子は参照素子群１３０２としては扱わない。

図１３（ｃ）〜（ｆ）に示すように、図１２（ａ）中の領域選択部３０５Ａは、それぞれＸ方向にて互いに隣り合う第１の数（ｎ／４＝４）の受光素子からなる受光素子群を、第１の数以下の第２の数（ｍ＝１）の受光素子ずつシフトさせる。これにより、４パターンの２組の参照素子群を設定する。

次に、本実施例における鏡面反射検出領域の設定方法について説明する。領域選択部３０５Ａは、上述したように２組（４つ又は３つ）の参照素子群をシフトしながらそれぞれの参照素子群から得られる検出電圧値Ｖａ，Ｖｂを比較する。そして、該４つ又は３つの参照素子群のうち最も大きな検出電圧値が得られる参照素子群を第１の受光素子群である鏡面反射検出領域として選択（設定）する。他の３つ又は２つの参照素子群は、拡散反射検出領域に設定する。センサ１８Ａからは、鏡面反射検出領域に設定された第１の受光素子群からの検出電圧値がＶ_refとして、拡散反射検出領域に設定された第２の受光素子群からの検出電圧値がＶ_scaとして、それぞれアナログ電圧値３０１として信号処理部３０２Ａに出力される。

本実施例では２組の参照素子群を１８０度の位相差を持つように配置しているので、各参照素子群を構成する受光素子の数（本実施例では４）以上に各参照素子群をシフトしても、すでに検出電圧値を比較した状態と等価となる状態を繰り返すことになる。このため、実施例１に対して少ない設定ビット数で鏡面反射検出領域を設定することができる。

例えば、実施例１にて図５（ａ）により示された状態は、本実施例では図１３（ｅ）に示される状態に相当する。すなわち、切替え信号ＳＷ（０，１）にて設定される参照素子群１３０１，１３０２のうち、白抜きで示した参照素子群１３０２が鏡面反射検出領域に設定され、黒塗りの受光素子群が拡散反射検出領域に設定される。このように、本実施例では、少なくとも鏡面反射検出領域については、実施例１と等価な設定が可能である。

図１２（ｂ）には、センサ１８Ａに対向する中間転写ベルト６の表面に色ずれ濃度検出のために用いられるトナー像である色ずれ濃度検出用画像（以下、単に検出用画像という）３０７が形成された状態での色ずれ濃度検出装置の動作を示している。センサ１８Ａから出力された鏡面反射検出領域からの検出電圧値Ｖ_refおよび拡散反射検出領域からの検出電圧値Ｖ_scaを用いた色ずれ濃度算出部３０８による色ずれおよび濃度の検出は、実施例１と同じ方法で行われる。

次に、中間転写ベルト６の速度変動の検出方法について、図１２（ｃ）、図１４（ａ），（ｂ）、図１５（ａ）〜（ｎ）および図１６（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１２（ｃ）には、中間転写ベルト６の速度変動を検出する際の色ずれ濃度検出装置の動作を示している。信号処理部３０２Ａは、２値化部１２０１と速度演算部１２０３とを有する。

領域選択部３０５Ａは、上述した鏡面反射検出領域の設定結果に基づいて、領域設定情報（切替え信号）３０６Ａをセンサ１８に出力して、センサ１８Ａ上の複数の受光素子に鏡面反射検出領域を設定する。中間転写ベルト６の速度変動を検出するため検出用画像１２０５は、図１５（ａ）〜（ｎ）に示すように複数のラインがスペースを挟んでＸ方向に周期的に形成されたラインアンドスペースパッチパターンである。センサ１８Ａは、該パターンの通過に伴って生じる反射光量の変化を後述するように切り替え設定される受光素子群にて検出する。

受光素子群により検出された反射光量の変化を示すアナログ信号１２０６は、信号処理部３０２Ａの２値化部１２０１に入力されて２値信号１２０２に変換される。２値信号１２０２は速度演算部（速度算出手段）１２０３に入力される。

速度演算部１２０３は、２値信号１２０２の０と１との間の変化が生じた時刻を検出し、該検出時刻から中間転写ベルト６の速度情報１２０４を算出する。速度情報１２０４は、エンジン制御部１７に送信される。速度情報１２０４は、中間転写ベルト６へのトナー像の描画タイミングの制御、駆動ローラー７の速度制御等、画像の色ずれ制御情報として用いられる。また、製品開発段階においては回転ローラーの偏芯やギアの噛み合わせ周期等の多種の回転駆動系の色ずれへの影響を相殺する設計がなされており、その評価に中間転写ベルトの速度情報１２０４が用いられる。

次に、図１４（ａ），（ｂ）を用いて、中間転写ベルト６の速度変動を検出するための複数の受光素子群の切替え設定について説明する。図１４（ａ）には、センサ１８Ａにおける複数の受光素子２０５上での中間転写ベルト６からの反射光の強度分布の例を示す。この例では、図１３（ｅ）に示した切替え信号ＳＷ（０，１）に対応する参照素子群において中央の参照素子群が第１の受光素子群（鏡面反射検出領域）１４０１として選択される。また、その両側の参照素子群が第２の受光素子群（拡散反射検出領域）１４０２として選択される。

そして、中間転写ベルト６の速度変動の検出のために、領域選択部３０５Ａは、この状態から図１４（ｂ）に示すように、複数の受光素子群の位相を９０度シフトさせる。図１４（ｂ）において、点線の円は中間転写ベルト６に照射された光スポットからの反射光によって形成される反射光スポット１４０３を示す。９０度位相シフトにより、第１の受光素子群１４０１上の反射光スポット１４０３内に第３の受光素子群１４０４と第４の受光素子群１４０５の境界１４０６が含まれるように該第３および第４の受光素子群１４０４，１４０５が設定される。領域選択部３０５Ａは、これら第３および第４の受光素子群１４０４，１４０５を速度検出用の検出領域として設定する。図１４（ｂ）の例では、図１３（ｃ）に示す切替え信号ＳＷ（１，１）に対応する参照素子群の設定状態が速度変動検出のための設定状態となる。

図１４（ｂ）に示す状態において、中間転写ベルト６上には、速度変動を検出するための検出用画像１５０１が形成される。図１５（ａ）〜（ｇ）には、搬送される中間転写ベルト６とともに移動する検出用画像１５０１と中間転写ベルト６に照射された光スポット１５０２との関係の時間変化を示している。また、図１５（ｈ）〜（ｎ）には、第３および第４の受光素子群（検出領域）１４０４，１４０５と光スポットからの反射光によって形成される反射光スポット１４０３内の検出用画像１５０１の投影像（黒い部分）１５０３との関係の時間変化を示している。

中間転写ベルト６の搬送に伴って光スポット１５０２の位置を、検査用画像１５０１であるラインアンドスペースパターンが順次通過する。検出領域のうち投影像１５０３が存在する投影部分では光が検出されないため、該投影部分を含む検出領域から得られる検出電圧値は減少する。一方、投影像１５０３が存在しない非投影部分では中間転写ベルト６からの鏡面反射光が検出されるため、投影部分を含まない検出領域から得られる検出電圧値は増加する。こうして投影像１５０３が検出領域（第３および第４の受光素子群１４０４，１４０５）上を移動することで、これら検出領域のそれぞれから得られる検出電圧値は、互いに位相がずれた周期信号となる。

次に、図１６（ａ），（ｂ）を用いて中間転写ベルト６の速度変動の検出方法について説明する。図１６（ａ）には、検出領域である第３および第４の受光素子群１４０４，１４０５から出力されるアナログ信号１２０６の電圧値（検出電圧値）Ｖｂ，Ｖａの時間変化を示す。図中の（ｈ）〜（ｎ）で示した時刻はそれぞれ、図１５（ｈ）〜（ｎ）に対応する。

検出された電圧値Ｖｂ,Ｖａを不図示の閾値電圧値Ｖthにより２値化した信号波形を図１６（ｂ）に示す。検出電圧値Ｖｂの極性変化が生じた時刻Ｔ₁₆₀₁とＴ₁₆₀₂の平均から第３の受光素子群１４０４による投影像１５０３の検出時刻を算出する。同様に、検出電圧値Ｖａの極性変化が生じた時刻Ｔ₁₆₁₁とＴ₁₆₁₂の平均から第４の受光素子群１４０５による投影像１５０３の検出時刻を算出する。そして、以下の式（１６）に示すこれら２つの投影像検出時刻の差分である投影像通過時間ΔＴは、投影像１５０３を生成する検出用画像１５０１の搬送速度、つまりは中間転写ベルト６の搬送速度Ｖに応じて変化する。
Ｖ∝ΔＴ＝Average(T₁₆₁₂,T₁₆₁₁)−Average(T₁₆₀₂,T₁₆₀₁) （１６）
このため、投影像通過時間ΔＴをモニタしてその変動を検出することで、中間転写ベルト６の搬送に異常が生じた場合の該中間転写ベルト６の搬送速度Ｖの変動を検出することができる。

次に、本発明の実施例３として、実施例２で説明した１８０度位相差を持たせて配置した２組の参照素子群を設定するセンサ１８Ａを用いた中間転写ベルト６の速度検出の別の方法について説明する。本実施例によれば、実施例２に比べてより実速度に近い中間転写ベルト６の速度検出が可能となる。

図１７（ａ）には、中間転写ベルト６の速度検出のためのセンサ１８Ａにおける反射光スポット１４０３の検出領域の設定を示している。反射光スポット１４０３が２つの検出領域を跨ぐように設定することは実施例２と同じであるが、本実施例では各検出領域の受光素子の数を実施例２に対して変更している。具体的には、速度検出方向（ｘ方向）における受光素子の幅を、センサ１８Ａ上での反射光スポット１４０３の径よりも小さくして、図１７（ｂ）〜（ｅ）に示す検出用画像１７０１ａ，１７０１ｂの投影像１７０２ａ，１７０２ｂの検出時刻と検出位置との対応をとる。

図１７（ｂ）〜（ｅ）には、中間転写ベルト６の移動に伴う該中間転写ベルト６に照射された光スポット１７０３に対する検出用画像１７０１ａ，１７０１ｂの移動を示す。また、図１７（ｆ）〜（ｉ）にはそれぞれ、図１７（ｂ）〜（ｅ）に対応する状態においてセンサ１８Ａ上での反射光スポット１４０３に含まれる境界を挟んだ２つの検出領域としての受光素子２０５ｈ，２０５ｉ上の投影像１７０２ａ，１７０２ｂを示す。受光素子２０５ｈ，２０５ｉは、第３および第４の受光素子群に相当する。

図１７（ｊ）は、図１７（ｆ）〜（ｉ）に示す状態での受光素子２０５ｈ，２０５ｉから得られる検出電圧値Ｖｂ，Ｖａを示す。図中の（ｆ）〜（ｉ）が図１７（ｆ）〜（ｉ）に示す状態の時刻を示している。この図から、図１７（ｇ），（ｉ）のように受光素子２０５ｈ，２０５ｉの中心に（該受光素子に重なるように）投影像１７０２ａ，１７０２ｂが投影されている状態で検出電圧値Ｖｂ,Ｖａの振幅が最小となることが分かる。該検出電圧値Ｖｂ,Ｖａを２値化した結果を図１７（ｇ）に示す。２値化信号Ｖｂ,Ｖａの極性変化が生じた時刻ｔ_b1,ｔ_b2およびｔ_a1,ｔ_a2に基づいて投影像１７０２ａ,１７０２ｂが受光素子(検出領域)２０５ｈ,２０５ｉのそれぞれの中心を通過した平均時刻Ｔｂ，Ｔａを算出する。各受光素子のｘ方向幅がＤであるとき、中間転写ベルト６の速度は以下式（１７）により求まる。

図１８（ａ）〜（ｉ）は、切替え信号（領域設定情報）に基づいて切り替えられる各受光素子の出力信号の接続先と中間転写ベルト６の速度検出のための検出領域（以下、速度検出領域という）とを示す。図１８（ａ）は、実施例２に示した鏡面反射検出領域の設定に対して本実施例の速度検出の構成を対応させたものである。図１８（ｂ）〜（ｉ）は、図１８（ａ）に示した出力信号の接続先に対応して設定される速度検出領域を示す。

中間転写ベルト６からの鏡面反射光の複数の受光素子への入射位置に基づいて、図１８（ｂ）〜（ｅ）に示す鏡面反射検出領域（黒領域）と拡散反射検出領域（白抜き領域）とが設定される。そして、それぞれの領域設定に対応して、図１８（ｆ）〜（ｉ）に示すような速度検出領域の設定がなされる。

図１８（ｆ）〜（ｉ）に示す速度検出領域は、鏡面反射検出領域に選択される受光素子群に依らず、中間転写ベルト６の搬送方向に応じて速度算出のための時刻差分の演算が一意に決定できるように設定されている。例えば、中間転写ベルト６が＋Ｘ方向に搬送されるときには時刻差分演算は（Ｔａ−Ｔｂ）となり、−Ｘ方向に搬送される場合は（Ｔｂ−Ｔａ）となる。

本実施例により、中間転写ベルト６の速度検出が可能な色ずれ濃度センサ１８Ａを提供することができる。

また、本実施例において色ずれ検出および濃度検出を行う場合は、実施例２と同様の設定および処理を行えばよい。

次に、本発明の実施例４として、実施例２で説明した１８０度位相差を持って配置された２組の受光素子群を利用して対象物である検出対象面（中間転写ベルト６の表面）の傾斜角度の変化を検出する方法について説明する。本実施例により、パッチを用いずに検出対象面の傾斜角度の変動を検出することができ、その検出結果を画像形成装置の画像プロセスや駆動系の制御にフィードバックすることで画質を向上させることが可能となる。

なお、色ずれ検出および濃度検出については実施例２と同様に行うことができ、中間転写ベルト６の速度検出については実施例３と同様に行うことができ、１つの反射光センサによって複数種類の検出機能を達成することができる。

図１９（ａ）〜（ｃ）を用いて、検出対象面の傾斜角度の変化を検出する方法について説明する。図１９（ａ）には、中間転写ベルト６のうちこれが架け渡された駆動ローラー７のローラー面に沿った曲面部分の表面（以下、ベルト曲面という）に対向するように配置された色ずれ濃度センサ（以下、単にセンサという）１８Ｂを示している。

光源から出射した光線４０１は、ベルト曲面にて反射されて鏡面反射光４０２として受光素子群２０５に入射する。このとき、駆動ローラー７の偏芯成分１９０１により、ベルト曲面の接線角度としての傾斜角度が変動し、反射光に光線振れ１９０２が発生する。

図１９（ｂ）には、センサ１８Ｂ上の複数の受光素子における検出領域と鏡面反射光４０２により形成される反射光スポットとを示す。

検出領域の設定は、実施例２で説明した速度変動検出用の検出領域の設定と同じであるため、詳しい説明は省略する。センサ１８Ｂ上の複数の受光素子において、それぞれ２つずつの第３および第４の受光素子群１４０４，１４０５が設定される。２つの第３の受光素子群１４０４の出力および２つの第４の受光素子群１４０５の出力はそれぞれ合成されて減算器１９０４に入力される。減算器１９０４は、受光素子群１４０５の合成出力から受光素子群１４０４の合成出力を減算し、その結果を差動出力電圧値Ｖｐｐとして出力する。

駆動ローラー７の偏芯によって光線振れが発生すると、反射光スポット１４０３の位置も光線振れ１９０２に応じて変動する。反射光スポット１４０３が基準位置から第３の受光素子群１４０４側にシフトすると、減算される第３の受光素子群１４０４の出力が増加するため、差動出力電圧値Ｖｐｐは減少する。一方、基準位置から受光素子群１４０５側にシフトすると、第３の受光素子群１４０４の出力が減少するため、差動出力電圧値Ｖｐｐは増加する。

図１９（ｃ）には、駆動ローラー７の偏芯１９０１と差動出力電圧値Ｖｐｐとの関係を示す。駆動ローラー７の偏芯１９０１に伴うベルト曲面の傾斜角度の変化により発生した反射光スポット１４０３の位置変動に応じて差動出力電圧値Ｖｐｐが変化する。このため、中間転写ベルト６が搬送されている状態における差動出力電圧値Ｖｐｐの変化から駆動ローラー７の偏芯状態の変化を検出することができる。そして、駆動ローラー７の偏心状態の変化を検出することで、駆動ローラー７の偏心に起因する中間転写ベルト６の速度変動の検出が可能となり、該速度変動の検出情報を描画タイミングや駆動ローラー７の回転速度制御に利用することで、色ずれの発生を抑制できる。

なお、本実施例では、実施例２や実施例３に対して、検出用画像、すなわちトナーを使用することなく、駆動ローラー７の偏心に起因した中間転写ベルト６の速度変動を検出が可能となる。このため、トナーの消費や検出シーケンス上のシステム的な制約を低減した検出が可能となる。

次に、本発明の実施例５として、検出対象物である対象面（中間転写ベルト６の表面）の傾斜角度の変化により生じる光線振れ発生量を抑制し、かつ拡散反射光の混入を抑制する構成について説明する。本実施例により、必要となる受光領域の長さを短縮することができ、反射光検出装置の小型化および検出信号のＳ／Ｎの向上が可能となる。

なお、色ずれ検出および濃度検出については実施例２と同様に行うことができ、中間転写ベルト６の速度検出については実施例３と同様に行うことができる。また、感度は低下するものの、検出対象面の傾斜角度の変動の検出については、実施例４と同様に行うことができる。このように、１つの反射光センサによって複数種類の検出機能を達成しつつ、該センサの小型化も実現できる。

図２０を用いて、本実施例における反射光線振れの発生メカニズムについて説明する。図２０（ａ）には、本実施例の色ずれ濃度センサの構成を示している。図２０（ａ）には、駆動ローラー７に巻き掛けられた中間転写ベルト２００４の表面（以下、ベルト曲面という）に対向するように配置された色ずれ濃度センサ（以下、単にセンサという）を示している。光源２００１から出射した発散光束２００２のうち鏡面反射光２００３はベルト曲面２００４にて反射されて開口部２００５を通過し、複数の受光素子２００６に入射する。

図２０（ｂ）および図２０（ｃ）には、図２０（ａ）のＡ−Ａ断面においてセンサと駆動ローラー７との相対位置の違いによる光線振れの差を示している。

図２０（ｂ）では、Ｚ方向において駆動ローラー７の回転軸とセンサの中心とが同一軸上に存在している。このときベルト曲面２００４上の鏡面反射光２００３は該軸と同一軸上の光反射点２００７を経て複数の受光素子２００６の中心に入射する。

図２０（ｃ）では、駆動ローラー７の回転軸に対してセンサの中心がＸ方向にΔＸだけ並進している。このとき、光源（図示せず）、開口部２００５およびベルト曲面２００４の傾斜状態に応じて、複数の受光素子２００６上に到達可能となる鏡面反射光２００３のベルト曲面２００４上での反射点２００８が決まる。本実施例では、光源側の光束に開口制限がなく、または開口制限があっても十分な照射領域を確保しているため、光反射点２００８を含む領域に光が照射されている。このため、開口部２００５を通過する鏡面反射光２００３を複数の受光素子２００６によって検出することができる。

複数の受光素子２００６上での鏡面反射光２００３入射点は、上述した反射点２００８に作用する部材の位置関係によって変化するが、前述した実施例１の方法によって鏡面反射光２００６が入射する第１の受光素子群を選択すればよい。このとき第１の受光素子群に入射する拡散反射光は、開口部２００５により抑制され、検出空間周波数の低下が抑制されるとともに、検出信号のＳ／Ｎの向上が図れる。第１の受光素子群と異なる受光素子群には、実線矢印で示すような拡散反射光２００９が入射するため、第１の受光素子群以外の受光素子群から任意に第２の受光素子群を選択すればよい。

ここで、鏡面反射光量を検出対象とする場合は、第２の受光素子群で検出された光量に第１の受光素子群により検出される拡散光成分に相当する係数を積算し、その結果を第１の受光素子群から検出された光量から減算する。これにより、第１の検出素子群から検出される鏡面反射光量をより正確に算出することが可能となる。

本実施例では、複数の受光素子２００６上の開口部２００５と対象面上を広く照射する光源２００１との作用によって、複数の受光素子２００６上の光線振れ量を抑制し、かつ選択された第１の受光素子群に入射する拡散反射光を抑制する。これにより、センサを小型化することができるとともに、検出信号のＳ／Ｎを向上させることができる。

なお、本実施例においては、光源から出射する光束を発散光束としたが、平行光束でもよい。

ここで、光源と光を照射する対象物であるベルト曲面と受光素子との関係において、ベルト曲面と受光素子との間に開口（いわゆる受光開口）を設けることによる受光素子の小型化について説明する。受光開口を設ける場合、上述したように、光源の位置およびサイズと、ベルト曲面の傾斜状態と、受光開口の位置およびサイズとによって、鏡面反射の幾何光線パスが決まる。このとき、光源、ベルト曲面および受光開口の位置関係の公差等によって光線パスの経路が変わるが、基本的に、光線パスの復路は受光開口を光線パス振れの支点として、受光素子に到達する位置が変化する原理となる。

これに対して、光源とベルト曲面との間に開口（いわゆる光源開口）を設ける場合は、光源の位置と光源開口との位置関係により往路の幾何光線パスが決まる。そして、往路の光線が照射されるベルト曲面の傾斜の状態によって、復路の光線パスが決定され、受光素子に到達する位置が決まる。

両者を比較すると、受光開口を設ける受光開口構成では、幾何光線パスを決定する開口部から受光素子に至る光路が明らかに短くなる。しかも、反射型検出において光線パス経路の決定に大きく寄与するベルト曲面に対して、復路側に開口部を配置する受光開口構成の方が受光素子上の光線パスの振れが抑制され、受光素子上での入射光線の位置変化が抑制される。したがって、受光開口構成の採用により、光源開口構成に比べて、受光素子のより小型が可能である。

なお、上記各実施例では、色ずれ濃度センサ（反射光センサ）として複数の受光素子を一次元方向に配列したラインセンサを用いる場合について説明したが、複数の受光素子を二次元配置したエリアイメージセンサを用いてもよい。さらに、上記各実施例では、拡散反射検出領域を色ずれ濃度センサの複数の受光素子上に設定する場合について説明したが、該複数の受光素子とは別の鏡面反射光のパス外に受光部を設け、これを拡散反射検出領域として用いてもよい。

また、上記各実施例では、反射光検出装置を画像形成装置におけるトナーの濃度や色ずれ等の検出に用いる場合について説明したが、反射光検出装置はその出力を用いて動作を行う様々な装置に用いることができる。

上記各実施例によれば、鏡面反射光の光線振れが生じても、受光領域の面積を広げることなく、該鏡面反射光の光量を良好に検出することができる。そして、その検出結果を用いて、画像形成装置におけるトナーの濃度、トナーの色ずれ、転写体の移動速度および転写体の傾斜の変化等を精度良く検出することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

６ 中間転写ベルト
１８ 色ずれ濃度センサ
２０１ 光源
２０５ 受光素子
３０５ 選択手段

Claims (14)

1. 対象物上に形成されるパターンを前記対象物からの反射光に基づいて検出する複数の受光素子と、
   前記複数の受光素子のうち、前記対象物における前記パターンが形成されていない領域からの鏡面反射光を主として受光する１つまたは複数の前記受光素子からなる第１の受光素子群を、前記複数の受光素子からの出力に基づいて選択する選択手段とを有し、
   前記パターンの検出を前記第１の受光素子群の出力に基づいて行い、
   前記対象物は中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトは駆動ローラーによって回転し、
   前記対象物からの反射光は、前記中間転写ベルトのうち裏面が前記駆動ローラーと接触している位置からの反射光であることを特徴とする反射光検出装置。
2. 前記複数の受光素子と前記対象物との間に光束を制限する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の反射光検出装置。
3. 前記選択手段は、前記第１の受光素子群を、前記第１の受光素子群に含まれる前記受光素子の数よりも小さい単位でシフトさせることを特徴とする請求項１または２に記載の反射光検出装置。
4. 前記選択手段は、前記複数の受光素子が配列された方向において、互いに隣り合う第１の数の受光素子を、該第１の数以下であって１つ以上である第２の数の受光素子ずつシフトした複数の受光素子群を選択し、該複数の受光素子群を前記第１の受光素子群として設定することを特徴とする請求項１または２に記載の反射光検出装置。
5. 前記第１の受光素子群からの出力を用いて、移動する前記対象物上に形成された複数のパターンを順次検出し、該複数のパターンのそれぞれを検出した時刻から前記複数のパターンそれぞれの前記対象物上での位置を算出するパターン位置算出手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の反射光検出装置。
6. 前記選択手段は、前記複数の受光素子のうち前記鏡面反射光よりも拡散反射光を主として受光した第２の受光素子群を、前記複数の受光素子の出力に基づいて選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の反射光検出装置。
7. 前記選択手段は、前記複数の受光素子が配列された方向において、互いに隣り合う第１の数の受光素子を、該第１の数以下であって１つ以上の第２の数の受光素子ずつシフトした複数の受光素子群を選択して該複数の受光素子群を前記第１の受光素子群として設定し、
   選択されていない前記受光素子から前記第２の受光素子群を設定することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
8. 前記選択手段は、前記第２の受光素子群を前記第１の受光素子群よりも広い受光面積を持つように選択することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
9. 前記第１および第２の受光素子群からの出力を用いて、移動する前記対象物上に形成された複数のパターンを順次検出し、該複数のパターンのそれぞれを検出した時刻から前記複数のパターンの間隔を算出するパターン間隔算出手段を有することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
10. 前記第１および第２の受光素子群からの出力を用いて、前記第１の受光素子群からの出力のうち前記鏡面反射光に対応する出力成分を算出する鏡面反射算出手段を有することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
11. 前記選択手段は、前記第１の受光素子群の中に第３の受光素子群と第４の受光素子群とを設定し、
    前記第３および第４の受光素子群からの出力を用いて、移動する前記対象物上に形成された複数のパターンを順次検出し、該複数のパターンのそれぞれを検出した時刻の差から前記対象物の移動速度を算出する速度算出手段を有することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
12. 前記選択手段は、前記第１の受光素子群の中に第３の受光素子群と第４の受光素子群とを設定し、
    該第３および第４の受光素子群からの出力の差を用いて前記対象物の傾斜の変化を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項６に記載の反射光検出装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の反射光検出装置を有し、
    該反射光検出装置からの出力を用いて動作することを特徴とする装置。
14. 請求項１に記載の反射光検出装置と、
    トナーによって前記パターンを形成された前記中間転写ベルトと、を有し、
    前記反射光検出装置は、前記トナーの濃度、前記トナーの色ずれ、前記中間転写ベルトの移動速度および前記中間転写ベルトの傾斜の変化のうち少なくとも１つを検出する検出手段を有する、
    ことを特徴とする画像形成装置。