JP6849889B2 - 光学センサ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子から出射した光の正反射光及び乱反射光を複数の受光素子で受光して検出対象を検出するための光学センサ、及び当該光学センサを備えた画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真方式の画像形成装置は、印刷スピードの高速化のために、感光体を色ごとに設けた構成であるタンデム型が主流となっている。タンデム型の画像形成装置では、例えば中間転写ベルトに色ずれ量の検出のためのテストパターンである検出用画像（トナー像）を形成し、当該検出用画像に光を照射してその反射光を光学センサで検出することで、色ずれ量を判定している。また、このような光学センサを用いてトナーの濃度（画像の濃度）の判定も行われている。特許文献１には、トナー像に照射した光の正反射光と乱反射光とをそれぞれ個別の受光部（センサ）で受光し、受光光量に基づいてトナーの濃度を検出する技術が開示されている。このような技術によれば、画像形成装置で用いる複数色のトナーが、光学センサによって使用される光に対して異なる反射特性を有する場合にも、光学センサによるトナーの検出精度を向上させることが可能である。

上述のタイプの光学センサでは、一般に、発光素子が出射する光を制限する（絞り込む）ための絞りが設けられるとともに、正反射光と乱反射光とを分離するために、正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光する受光素子に対してもそのような絞りが設けられる。そのような光学センサとして、特許文献２，３には、回路基板の表面に光学素子を直接実装する表面実装タイプの光学センサが開示されている。

特許文献２では、発光素子及び２個の受光素子が直接実装された回路基板に対して光学ユニットホルダを取り付けるとともに、光学ユニットホルダの外表面に、発光素子及び２個の受光素子のそれぞれに対応する３個の偏光フィルタを配置している。しかし、このように複数の偏光フィルタを用いると、装置のコストアップ及び生産性の低下につながりうる。一方、特許文献３では、各光学素子（発光素子及び２個の受光素子）に対応する絞りとして機能する開口部（導光路）を有するハウジングを、開口部を構成する遮光壁が、回路基板に設けられたスリット穴に挿入されるように構成している。これにより、各光学素子を回路基板の表面に実装した光学センサにおける遮光性を向上させている。

特開平１０−２２１９０２号公報 特開２００６−２０８２６６号公報 特開２０１３−１９１８３５号公報

しかし、特許文献３に示される光学センサでは、遮光性を向上させたハウジングを実現するために、発光素子及び２個の受光素子を、互いにある程度の距離を置いて配置する必要がある。このような光学センサの構成によれば、遮光性の向上は可能であっても、発光素子及び２個の受光素子が並べられた方向における光学センサのサイズが大きくなる。このため、光学センサにおける更なる小型化の実現が望まれる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、発光素子が出射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ異なる受光素子で受光して検出対象を検出するための光学センサの小型化を可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、光学センサとして実現できる。本発明の一態様に係る光学センサは、被照射体に向けて照射光を照射する発光素子と、
前記照射光が前記被照射体の照射領域で乱反射された乱反射光を受光するための第１受光素子と、前記照射光が前記被照射体の前記照射領域で正反射された正反射光を受光するための第２受光素子と、前記第１受光素子と前記第２受光素子が隣り合って配置された第１回路基板と、前記発光素子が配置された第２回路基板と、を備え、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが、１つの集積回路として前記第１回路基板に実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、発光素子から出射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ異なる受光素子で受光して検出対象を検出するための光学センサの小型化が可能になる。

画像形成装置のハードウェア構成例を示す断面図。 画像形成装置の制御系の構成例を示すブロック図。 中間転写ベルトに対するトナー検出ユニットの配置例を示す斜視図。 トナー検出ユニットの構成例を示す斜視図。 トナー検出ユニットの構成例を示す断面図。 第１比較例のトナー検出ユニットの構成を示す斜視図。 中間転写ベルトの反射指向特性の例を示す図。 第２比較例のトナー検出ユニットの構成を示す斜視図。 第２比較例のトナー検出ユニットの構成を示す断面図。 トナー検出ユニットの２個の受光素子からの出力の例を示す図。 中間転写ベルトに形成されるテストパターンの例を示す図（第２乃至第５実施形態）。 中間転写ベルトに形成されるテストパターンの例を示す図（第２実施形態）。 中間転写ベルトに形成されるテストパターンの例を示す図（第３実施形態）。 中間転写ベルトに形成されるテストパターンの例を示す図（第４実施形態）。 中間転写ベルトに形成されるテストパターン及び受光素子の出力波形の例を示す図（第５実施形態）。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［第１実施形態］
＜画像形成装置の概要＞
図１は、第１実施形態に係る画像形成装置１００のハードウェア構成例を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の現像剤（トナー）によってマルチカラー画像を形成するカラーレーザプリンタである。画像形成装置１００は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）及びファクシミリ装置のいずれであってもよい。なお、参照符号の末尾のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、対応する部材が対象とする現像剤（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している。以下の説明では、色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省いた参照符号を使用する。

画像形成装置１００は、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像を形成する画像形成ステーションに対応する４個のプロセスカートリッジ７（プロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）を備えている。図１では、Ｙに対応するプロセスカートリッジ７Ｙの構成部品にのみ参照番号を付与しているものの、４個のプロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、同一の構成を採用している。ただし、４個のプロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、それぞれ異なる色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーによって画像を形成する点で相違している。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光ユニット３、現像ユニット４、一次転写ローラ２６、及びクリーニングブレード８が配置されている。本実施形態では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニングブレード８は、画像形成装置１００に対して着脱可能なプロセスカートリッジ７として一体化されている。露光ユニット３は、プロセスカートリッジ７の鉛直方向下方に配置されている。

プロセスカートリッジ７は、現像ユニット４及びクリーナユニット５によって構成されている。現像ユニット４は、現像ローラ２４、現像剤塗布ローラ２５、及びトナー容器を有している。トナー容器には、対応する色のトナーが収納されている。現像ローラ２４は、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動され、高圧電源４４（図２）から現像バイアス電圧が印加されることで、トナー容器に収納されたトナーによって静電潜像の現像を行う。クリーナユニット５は、感光ドラム１、帯電ローラ２、クリーニングブレード８、及び廃トナー容器を有している。

感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光ドラム１は、その両端部がフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（図示せず）から駆動力が伝達されることによって、図１に示す矢印の方向に回転駆動される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を一様に所定の電位に帯電させる。露光ユニット３は、画像情報（画像信号）に基づいて、感光ドラム１にレーザビームを照射して感光ドラム１を露光することで、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。現像ユニット４は、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させて当該静電潜像を現像することによって、感光ドラム１上にトナー像（トナー画像）を形成する。

中間転写ベルト１２ａ、駆動ローラ１２ｂ、及びテンションローラ１２ｃは、中間転写ユニット１２を構成している。中間転写ベルト１２ａは、駆動ローラ１２ｂとテンションローラ１２ｃとの間に張架されており、駆動ローラ１２ｂによって回転駆動されることで、図１に示す矢印の方向に移動（回転）する。本実施形態では、中間転写ベルト１２ａは、回転駆動される像担持体の一例である。中間転写ベルト１２ａの内側の、感光ドラム１と対向する位置には、一次転写ローラ２６が配置されている。一次転写ローラ２６は、高圧電源４４（図２）から転写バイアス電圧が印加されることで、感光ドラム１上のトナー像を、中間転写ベルト１２ａ（中間転写体）に転写する。感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト１２ａ上に順に重ねて転写（一次転写）される。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから成るマルチカラーのトナー像が中間転写ベルト１２ａ上に形成される。中間転写ベルト１２ａ上に形成されたマルチカラーのトナー像は、中間転写ベルト１２ａの回転に伴って、中間転写ベルト１２ａと二次転写ローラ１６との間の二次転写ニップ部１５へ搬送される。

給紙ユニット１３は、給紙ローラ９、搬送ローラ対１０、給紙カセット１１、及び分離パッド２３を有している。給紙カセット１１には、ユーザによってセットされたシートＳが収納されている。シートＳは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。給紙ローラ９は、給紙カセット１１からシートＳを搬送路へ給紙する。なお、給紙カセット１１に収納されているシートＳは、分離パッド２３によって１枚ずつ搬送路へ給紙される。搬送ローラ対１０は、搬送路上に給紙されたシートＳを、レジストローラ対１７へ向かって搬送する。シートＳは、レジストローラ対１７まで搬送されると、中間転写ベルト１２ａ上のトナー像が二次転写ニップ部１５に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１７によって二次転写ニップ部１５へ搬送される。これにより、二次転写ニップ部１５において中間転写ベルト１２ａ上のトナー像がシートＳへ転写（二次転写）される。

トナー像が転写されたシートＳは、定着ユニット１４へ搬送される。定着ユニット１４は、定着ベルト１４ａ、加圧ローラ１４ｂ、及びベルトガイド部材１４ｃを有し、定着ベルト１４ａは、ヒータ等の発熱装置が接着されたベルトガイド部材１４ｃにガイドされている。定着ベルト１４ａと加圧ローラ１４ｂとの間には定着ニップ部が形成されている。定着ユニット１４は、定着ニップ部において、シートＳ上に形成されたトナー像に熱及び圧力を加えることで、トナー像をシートＳに定着させる。定着ユニット１４による定着処理の後、シートＳは、排紙ローラ対２０によって排紙トレイ２１に排出される。

中間転写ベルト１２ａへのトナー像の一次転写後に感光ドラム１上に残ったトナーは、クリーニングブレード８によって感光ドラム１から除去され、クリーナユニット５内の廃トナー容器に回収される。また、シートＳへのトナー像の二次転写後に中間転写ベルト１２ａ上に残ったトナーは、クリーナユニット２２によって中間転写ベルト１２ａから除去され、廃トナー搬送路を通じて廃トナー容器（図示せず）に回収される。

画像形成装置１００内で駆動ローラ１２ｂと対向する位置には、トナー検出ユニット３１（光学センサ）が配置されている。トナー検出ユニット３１は、後述するように、中間転写ベルト１２ａ上のトナーを光学的に検出することが可能である。本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１２ａ上に、トナー像から成るテストパターンを形成し、中間転写ベルト１２ａ上に形成されたテストパターンをトナー検出ユニット３１によって検出する。更に、画像形成装置１００は、トナー検出ユニット３１によるテストパターンの検出結果に基づいて、後述するキャリブレーションを行う。

＜画像形成装置の制御構成＞
図２は、本実施形態に係る画像形成装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。なお、図２には、本実施形態の説明に必要なデバイスのみを示している。画像形成装置１００は、マイクロコンピュータを搭載した制御ユニット４１を、エンジン制御部として備えている。画像形成装置１００は、更に、制御ユニット４１と通信可能に接続されたデバイスとして、インタフェース（Ｉ／Ｆ）ボード４２、低圧電源４３、高圧電源４４、各種駆動モータ４５、各種センサ４６、露光ユニット３、給紙ユニット１３、定着ユニット１４、及びトナー検出ユニット３１を備えている。

Ｉ／Ｆボード４２は、ＬＡＮ等のネットワークを介して、画像形成装置１００の外部のホストコンピュータ４０と通信可能である。低圧電源４３は、制御ユニット４１が動作するための電圧を制御ユニット４１に供給する。高圧電源４４は、制御ユニット４１による制御に従って、画像形成の実行時に帯電ローラ２、現像ローラ２４、一次転写ローラ２６、及び二次転写ローラ１６に対してバイアス電圧を供給する。各種駆動モータ４５には、感光ドラム１を回転駆動する駆動モータ、現像ローラ２４を回転駆動する駆動モータ等が含まれる。各種センサ４６には、搬送路を搬送されるシートＳを検出するためのセンサ等の、トナー検出ユニット３１以外のセンサが含まれる。制御ユニット４１は、トナー検出ユニット３１の出力信号、各種センサ４６の出力信号等の各種信号に基づいて、図２に示す各デバイスを制御することで、画像形成装置１００のキャリブレーション、画像形成のためのシーケンス制御等の、各種制御を実行する。

＜画像形成装置のキャリブレーション＞
次に、図３を参照して、画像形成装置１００のキャリブレーション（自動補正制御）について説明する。図３は、中間転写ベルト１２ａに対するトナー検出ユニット３１の配置例を示す斜視図であり、キャリブレーションの実行時における中間転写ベルト１２ａの状態の例を示している。画像形成装置１００のキャリブレーションは、大きく分けて「色ずれ補正制御」と「画像濃度制御」という２種類の制御を含む。これら２種類の制御は、いずれも、画像形成装置１００がシートＳへの画像形成を行っていない間に、中間転写ベルト１２ａ上にテストパターン３０を形成し、形成したテストパターン３０をトナー検出ユニット３１によって光学的に検出することによって行われる。

中間転写ベルト１２ａの平面部においてトナー検出ユニット３１によってテストパターン３０を検出する場合、ベルトの移動時の振動等に起因して、良好なセンサ出力を得ることが難しい。このため、トナー検出ユニット３１は、中間転写ベルト１２ａの平面部と対向する位置ではなく、図３に示すように、中間転写ベルト１２ａを介して駆動ローラ１２ｂと対向する位置に配置される。中間転写ベルト１２ａの表面（外周面）に形成されたテストパターン３０は、駆動ローラ１２ｂの位置を通過する際に、駆動ローラ１２ｂと対向する位置にあるトナー検出ユニット３１によって検出される。また、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向と直交する方向における少なくとも２つの位置でテストパターン３０を検出できるように、当該直交する方向において少なくとも２個のトナー検出ユニット３１が配置されている。以下では、色ずれ補正制御及び画像濃度制御のそれぞれについて、より具体的に説明する。

（色ずれ補正制御）
色ずれ補正制御は、各画像形成ステーションによって形成されるトナー像の、画像形成ステーション間の相対的な位置ずれ（色ずれ）の量を測定し、測定結果に基づいて色ずれの補正を行う色ずれ補正制御に相当する。制御ユニット４１は、感光ドラム１上のレーザビームの走査速度及び露光光量がそれぞれ所定の速度及び所定の光量となるよう、露光ユニット３を制御するとともに、各ラインの書き出しタイミングを調整することで、色ずれ補正制御を行う。

例えば、露光ユニット３が多面鏡タイプである場合、制御ユニット４１は、画像形成の際には、露光ユニット３からの書き出し基準パルスをカウントして画像先端信号を生成し、生成した画像先端信号をＩ／Ｆボード４２に出力する。Ｉ／Ｆボード４２は、画像先端信号に同期して、露光データを１ライン（多面鏡の１面）ごとに制御ユニット４１を介して露光ユニット３へ出力する。制御ユニット４１からの画像先端信号の出力タイミングを画像形成ステーションごとに数ドット程度の時間分、変化させることで、各ラインの書き出しタイミングを数ドット変化させることができる。これにより、感光ドラム１の主走査方向における画像の書き出し位置を調整できる。また、ライン単位で書き出しタイミングを変化させることで、感光ドラム１上のトナー像の搬送方向（副走査方向）に画像全体をシフトさせることができる。これにより、感光ドラム１の副走査方向における画像の書き出し位置を調整できる。また、画像形成ステーション間で露光ユニット３の多面鏡（ポリゴンミラー）の回転位相差を制御することで、副走査方向における各色の画像の位置合わせを１ライン以下の分解能で行うことが可能である。更には、露光データにおけるオン／オフの基準となるクロック周波数を変化させることで、主走査倍率の補正を行うことも可能である。

このように、色ずれ補正制御における画像形成ステーション間の色ずれの補正は、画像形成タイミング及び基準クロックを調整することによって実現できる。色ずれ補正制御を実現するためには、上述のように、画像形成ステーション間の相対的な色ずれ量を測定する必要がある。色ずれ補正制御では、中間転写ベルト１２ａ上に少なくとも２列の色ずれ量測定用のテストパターンを色ごとに形成し、少なくとも２個の光学センサ（トナー検出ユニット３１）によってテストパターンの位置（光学センサの対向位置の通過時間）を検出する。制御ユニット４１は、その検出結果に基づいて、画像形成ステーション間の主走査方向及び副走査方向の相対的な色ずれ量、主走査方向の倍率、並びに相対的な傾きを算出する。更に、制御ユニット４１は、画像形成ステーション間の色ずれ量が小さくなるように、上述のような色ずれ補正を行う。

（画像濃度制御）
画像濃度制御は、画像形成装置１００によって形成される画像の濃度特性が所望の濃度特性となるように、画像形成条件を補正するための制御である。画像形成装置１００では、温度及び湿度条件、並びに各色の画像形成ステーションの使用の度合いに起因して、形成される画像（トナー像）の濃度特性が変化する。画像濃度制御は、このような変化を補正するために行われる。具体的には、中間転写ベルト１２ａ上にテストパターン３０を形成し、トナー検出ユニット３１によるテストパターン３０の検出結果に基づいて、所望の濃度特性が得られるように画像形成条件を調整する。なお、テストパターン３０は、制御ユニット４１によって生成されてもよいし、外部装置（例えばホストコンピュータ４０）によって生成されてもよい。

制御ユニット４１（ＣＰＵ）は、トナー検出ユニット３１から出力される、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換後の受光光量信号から、テストパターン３０であるトナー像の濃度に対応する値を算出（トナー像の濃度を検出）する。更に、制御ユニット４１は、トナー像の濃度の検出結果に基づいて、画像形成を行う際に用いる画像形成条件を設定する。設定される画像形成条件は、例えば、帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、露光光量（露光ユニット３のレーザパワー）等である。このような設定を繰り返すことによって、画像の濃度特性に関連する画像形成条件を最適化することが可能である。なお、制御ユニット４１は、設定した画像形成条件を、画像形成時及び次回の画像濃度制御時に使用できるように、制御ユニット４１内のメモリに格納しておく。

このような画像濃度制御を行うことで、各色の最大濃度を所望の値に調整できるとともに、画像の白地部に不要なトナーが付着する「かぶり」と称される画像不良の発生を防止できる。また、画像濃度制御を行うことで、各色のカラーバランスを一定に保ちつつ、トナーの載り過ぎによる画像不良及び定着不良を防止することもできる。

＜トナー検出ユニットの構成＞
次に、テストパターン３０を検出するためのトナー検出ユニット３１の構成について説明する。図４及び図５はそれぞれ、トナー検出ユニット３１の構成例を示す斜視図及び概略的な断面図である。トナー検出ユニット３１は、図４に示すように、回路基板３６に設けられた穴にハウジング３７の突出部が挿入されることで、回路基板３６に対してハウジング３７が固定された構成を有している。図５は、回路基板３６に対してハウジング３７が固定された状態を示している。

トナー検出ユニット３１は、光学素子として、ＬＥＤ３３（発光素子）及び２個の受光素子３４，３５を有している。ＬＥＤ３３は、被照射体である中間転写ベルト１２ａに向けて光を照射する。即ち、ＬＥＤ３３は、検出対象（測定対象物）であるトナーが付着した中間転写ベルト１２ａに向けて光を照射する。受光素子３４，３５は、ＬＥＤ３３が中間転写ベルト１２ａに向けて照射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光するために用いられる。トナー検出ユニット３１において、ハウジング３７は、ＬＥＤ３３が中間転写ベルト１２ａに向けて照射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光素子３４，３５に導くように構成されている。

ＬＥＤ３３及び２個の受光素子３４，３５は、同一の回路基板３６の表面（実装面）に直接実装され、回路基板３６上で一列に実装されている。ＬＥＤ３３が中間転写ベルト１２ａに向けて照射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光する受光素子３４，３５は、回路基板３６上で隣り合って配置されている。本実施形態では、受光素子３４は、受光素子３５よりもＬＥＤ３３から離れた位置に配置され、受光素子３５は、受光素子３４よりもＬＥＤ３３に近い位置に配置されている。また、図５に示すように、ＬＥＤ３３と受光素子３５との間には、ＬＥＤ３３から出射された光が受光素子３５によって直接受光されないようにするための遮光壁３９が設けられている。

本実施形態の受光素子３４，３５は、ＬＥＤ３３から出射される光の波長に対して感度を有するフォトトランジスタ（半導体）を一体化して基板にＣＯＢ実装した集積回路（ＩＣ）で構成されている。基板に実装されたフォトトランジスタは、透過性を有する樹脂材料で覆われている。受光素子３４，３５が実装された基板が回路基板３６上に配置されている。本実施形態のＬＥＤ３３（発光素子）及び受光素子３４，３５は、赤外線を用いている。ただし、発光素子と受光素子の組み合わせに依存して受光素子が感度を有する波長の光であれば、その他の波長の光を使用する発光素子及び受光素子がトナー検出ユニット３１に採用されてもよい。また、受光素子３４，３５として、フォトトランジスタに代えてフォトダイオードが用いられてもよい。

図５（ａ）に示すように、トナー検知ユニット３１のハウジング３７には、ＬＥＤ３３から出射された光を中間転写ベルト１２ａに向けて導くための導光路６０が設けられている。ハウジング３７には、更に、ＬＥＤ３３から出射された光の反射光を受光素子３４，３５にそれぞれ導くための導光路６１，６２が設けられている。導光路６０，６１は、ハウジング３７に設けられた開口部によって構成されており、かつ、遮光壁３８によって隔てられている。また、導光路６２は、遮光壁３８及び遮光壁３９によって構成されており、遮光壁３８によって導光路６１と隔てられている。なお、導光路６２は、ハウジング３７の内部において、ＬＥＤ３３から出射された光を被照射体である中間転写ベルト１２ａに向けて導く導光路６０と一部が重なっており、これは、トナー検出ユニット３１の小型化に貢献している。

遮光壁３８は、後述する受光可能領域５５からの乱反射光が受光素子３５によって受光されないように（導光路６２を通して受光素子３５に入射しないように）するためのものである。遮光壁３８は、ハウジング３７に一体的に形成されており、回路基板３６の実装面における受光素子３５の位置の、当該実装面に対して垂直方向の上方（即ち、受光素子３５の真上）に設けられ、ハウジング３７の開口部付近まで形成されている。

（ＬＥＤ３３による光の照射領域５４）
ここで、図５（ａ）に示す、ＬＥＤ３３による光の照射領域５４は、中間転写ベルト１２ａの外周面上（被照射体上）でＬＥＤ３３から光が照射される領域に相当する。照射領域５４は、導光路６０の左角６０ＬとＬＥＤ３３の一方の端部とを結ぶ直線と、導光路６０の右角６０ＲとＬＥＤ３３の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。

（受光素子３４，３５の受光可能領域５５，５６）
図５（ａ）に示す、受光素子３４の受光可能領域５５（第１領域）は、照射領域５４のうちで、受光素子３４が受光可能な光がＬＥＤ３３によって照射される領域（範囲）に相当し、照射領域５４の一部の領域である。受光可能領域５５は、導光路６１の左角６１Ｌと第１受光素子３４の一方の端部を結ぶ直線と、導光路６１の右角６１Ｒと第１受光素子３４の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。
図５（ａ）に示す、受光素子３５の受光可能領域５６（第２領域）は、照射領域５４のうちで、受光素子３５が受光可能な光がＬＥＤ３３によって照射される領域（範囲）に相当し、照射領域５４の一部の領域である。受光可能領域５６は、導光路６２の左角６２Ｌと受光素子３５の一方の端部とを結ぶ直線と、導光路６２の右角６２Ｒと受光素子３５の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ハウジング３７は、ＬＥＤ３３の照射領域５４のうちで、受光可能領域５５からの正反射光を受光素子３４に導き、受光可能領域５６からの乱反射光を受光素子３５に導くように構成されている。また、ハウジング３７は、受光可能領域５５と受光可能領域５６とが互いに異なる領域となるように構成されている。なお、受光可能領域５５と受光可能領域５６とは、本実施形態では互いに重なり合わない領域となっているが、一部（例えば、各領域の端部）が重なっていてもよい。

トナー検出ユニット３１において、ＬＥＤ３３から出射された光のうちで受光素子３４が受光する正反射光は、図５（ｂ）に示すように、導光路６０内を光軸線５０に沿った方向に進み、中間転写ベルト１２ａの外周面に照射される光である。中間転写ベルト１２ａの外周面からの正反射光は、概ね光軸線５１に沿った方向に進み、ハウジング３７の導光路６１内に導かれて、受光素子３４に到達して受光される。より具体的には、受光素子３４は、ＬＥＤ３３から照射される光のうち、受光可能領域５５内の領域５７に入射角θで入射し、反射角θで反射した光（正反射光）を受光するとともに、受光可能領域５５に入射した光の乱反射光を受光することになる。

一方、中間転写ベルト１２ａの外周面上の照射領域５４に、トナー像であるテストパターン３０が存在する場合、ＬＥＤ３３から出射された光は、中間転写ベルト１２ａの外周面で正反射するとともにテストパターン３０で乱反射する。このような反射光のうちの一部は、光軸線５１に沿った方向に反射して受光素子３４へ到達して受光され、他の一部は、光軸線５３に沿った方向に反射して導光路６２を通して受光素子３５に到達して受光される。

本実施形態では、図４及び図５に示すように、２個の受光素子３４，３５をＩＣとして回路基板３６上に実装することで、従来よりもトナー検出ユニット３１の小型化を実現している。ここで、図６は、本実施形態に対する比較例（第１比較例）として示すトナー検出ユニット１３１の構成を示す断面図である。図６に示すトナー検出ユニット１３１では、ＬＥＤ３３（発光素子）から出射された光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光する２個の受光素子３４，３５は、独立した回路素子として回路基板１３６上に実装されている。また、このような実装に合わせて、ハウジング１３７には、ＬＥＤ３３及び２個の受光素子３４，３５に対応する個別の開口部が設けられている。本実施形態のトナー検知ユニット３１では、比較例として示すトナー検出ユニット１３１よりも、ＬＥＤ３３及び２個の受光素子３４，３５が配列された方向（図６における水平方向）のサイズを小型化することが可能である。

また、本実施形態のトナー検出ユニット３１を用いると、中間転写ベルト１２ａ上の２つの異なる領域（受光可能領域５５，５６）において同時にトナー像（テストパターン３０）を検出することが可能である。例えば、２個の受光素子３４，３５が、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向と直交する方向に沿って配置されるように、トナー検出ユニット３１を配置する。この場合、受光素子３４，３５の受光可能領域５５，５６も、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向と直交する方向に沿って配置される。その結果、トナー検出ユニット３１を用いると、受光可能領域５５及び受光可能領域５６をそれぞれ通過するトナー像（テストパターン３０）を、中間転写ベルト１２ａの回転位相が同位相となるタイミングに検出することができる。第２乃至第５実施形態では、トナー検出ユニット３１のこのような特徴を利用したテストパターン３０の検出及びその検出結果に基づく制御の例を示している。

なお、本実施形態のトナー検出ユニット３１には、低濃度側と高濃度側とでトナーの検出精度が異なる受光素子を採用することも可能である。例えば、正反射光を受光する受光素子３４は、低濃度側において高い検出精度を有する一方、乱反射光を受光する受光素子３５は、高濃度側において高い検出精度を有していてもよい。このような場合にも、本実施形態のトナー検出ユニット３１では、受光素子３４による正反射光の受光結果と受光素子３５による乱反射光の受光結果との両方を用いることによって、トナーの検出精度を高めることが可能である。

＜トナー検出ユニットの特性＞
以下では、本実施形態のトナー検出ユニット３１によるトナーの検出特性について説明する。まず、トナー検出特性についての説明に必要となる、受光素子３４，３５の受光光量及び光路長、中間転写ベルト１２ａの反射特性、並びに比較例について説明する。

（受光素子の受光光量及び光路長）
受光素子３４，３５が受光する光の強度（光量）である受光光量は、一般に、受光面積に比例し、かつ、光が通過する光路の長さ（光路長）の二乗に反比例する。このため、本実施形態では、受光素子３４，３５の受光光量は、それぞれの受光素子の受光可能領域５５，５６の面積に比例し、かつ、光路長の二乗に反比例することになる。

図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３３から出射されて受光素子３４が受光する光の光路長は、ＬＥＤ３３の発光点の中心から受光可能領域５５の中心までの距離Ｌ_S1と、受光可能領域５５の中心から受光素子３４の受光面の中心までの距離Ｌ_S2との和として表せる。一方、ＬＥＤ３３から出射されて受光素子３５が受光する光の光路長は、ＬＥＤ３３の発光点の中心から受光可能領域５６の中心までの距離Ｌ_D1と、受光可能領域５６の中心から受光素子３５の受光面の中心までの距離Ｌ_D2との和として表せる。即ち、
受光素子３４が受光する光の光路長＝Ｌ_S1＋Ｌ_S2
受光素子３５が受光する光の光路長＝Ｌ_D1＋Ｌ_D2
である。

（中間転写ベルトの反射特性）
図７は、中間転写ベルト１２ａの反射指向特性の一例を示す図である。図７（ａ）は、反射指向特性の測定結果を示し、図７（ｂ）は、反射指向特性を測定方法の概念を示している。本測定では、図７（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１２ａの外周面に対する垂直方向を０°として、当該垂直方向から−１５°回転した位置に点光源として配置したＬＥＤ３３（発光素子）から中間転写ベルト１２ａに光を照射する。更に、ＬＥＤ３３から出射された光が照射される照射点（被照射面上の点）３２から受光素子３４までの距離を略等距離に維持しながら、受光素子３４を−９０°の位置から９０°の位置まで回転移動させた場合の、受光素子３４の出力値を測定する。
図７（ａ）は、このような測定によって得られた反射指向特性を示している。図７（ａ）に示すように、中間転写ベルト１２ａの反射特性は、正反射成分が支配的であるものの、正反射方向を中心とした角度幅７２の乱反射成分も有している。即ち、中間転写ベルト１２ａは、正反射方向に高い強度の乱反射成分が存在する乱反射特性を有している。

（比較例）
図８及び図９はそれぞれ、本実施形態に対する比較例（第２比較例）として示すトナー検知ユニット２３１の構成を示す斜視図及び概略的な断面図である。図８及び図９に示すトナー検知ユニット２３１では、ＬＥＤ３３（発光素子）及び２個の受光素子３４，３５は、同一の回路基板２３６の表面に直接実装され、回路基板２３６上で一列に配列されている。トナー検知ユニット２３１の受光素子３４，３５は、本実施形態のトナー検知ユニット３１の受光素子３４，３５と同様、ＬＥＤ３３が中間転写ベルト１２ａに向けて照射した光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光するよう構成されている。

しかし、本比較例のトナー検知ユニット２３１の構成は、受光素子３４，３５の配置が図４及び図５に示す配置とは逆になっている点で、本実施形態のトナー検知ユニット３１の構成と異なっている。即ち、トナー検知ユニット２３１では、受光素子３４は、受光素子３５よりもＬＥＤ３３に近い位置に配置され、受光素子３５は、受光素子３４よりもＬＥＤ３３から離れた位置に配置されている。なお、トナー検知ユニット２３１のハウジング２３７には、ＬＥＤ３３から出射された光の正反射光及び乱反射光を受光素子３４，３５がそれぞれ受光できるように、ＬＥＤ３３及び受光素子３４，３５の配置に依存した開口部が形成されている。

（トナー検出特性）
次に、図８及び図９に示すトナー検出ユニット２３１のトナー検出特性を比較対象として、本実施形態のトナー検出ユニット３１のトナー検出特性について説明する。図１０は、濃度の異なるトナー像を順にテストパターン３０として中間転写ベルト１２ａ上に形成し、形成したテストパターン３０をトナー検出ユニット３１によって検出した場合の、受光素子３４，３５の出力の例を示す図である。図１０（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のトナー検出ユニット３１の受光素子３４，３５の出力をそれぞれ示している。図１０（ｃ）及び（ｄ）は、本実施形態のトナー検出ユニット３１についての測定と同様の測定を行った場合に得られる、比較例のトナー検出ユニット２３１の受光素子３４，３５の出力をそれぞれ示している。

ここで、トナー検出ユニット３１は、対向する中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向と直交する方向に沿って受光素子３４，３５が配置されるように、画像形成装置１００内で位置付けられている。この場合、受光素子３４，３５の受光可能領域５５，５６も、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向と直交する方向に沿って配置される。受光素子３４，３５は、受光可能領域５５，５６からの反射光を受光して、受光光量に対応する値の検出信号を生成及び出力する。なお、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向及び当該移動方向と直交する方向は、それぞれ、レーザビームによる感光ドラム１の走査における副走査方向及び主走査方向と対応している。図１０では、主走査方向において照射領域５４と同じまたはそれより広い範囲にテストパターン３０を形成して得られる、受光素子３４，３５の出力の測定結果を示している。即ち、テストパターン３０が受光可能領域５５，５６を通過する際に、同じテストパターンが受光素子３４，３５によって検出されるようにしている。

図１０は、トナーの濃度が０％から１００％まで２０％ずつ段階的に上昇するテストパターン３０を中間転写ベルト１２ａ上に形成し、トナー検出ユニット３１によって検出した場合の、受光素子３４，３５の出力の変化を示している。図１０の各グラフには、受光素子３４，３５の受光可能領域５５，５６を通過する（即ち、検出対象となる）トナーの濃度［％］を記載している。濃度０％に対応する出力値１０１，１０２は、受光可能領域５５，５６にトナー像が形成されておらず、中間転写ベルト１２ａの表面（外周面）からの反射光を受光素子３４，３５がそれぞれ受光した場合の出力値に相当する。

まず、図１０（ａ）は、本実施形態のトナー検出ユニット３１における、ＬＥＤ３３から出射された光の正反射光を受光する受光素子３４の出力を示している。受光素子３４の出力値は、テストパターン３０が形成されていない中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光した場合に最大値（出力値１０１）となっている。これは、図７を用いて説明したように、中間転写ベルト１２ａは、光学特性として乱反射特性を若干有しているものの、正反射特性の方が支配的であるためである。また、受光素子３４の出力値は、テストパターン３０（トナー像）からの反射光を受光した場合、トナーの濃度が増加するほど低くなっている。これは、トナーの乱反射特性に起因して、トナーの濃度が増加するほどトナーからの正反射光の光量が少なくなるためである。

図１０（ａ）に示す受光素子３４の出力は、図１０（ｃ）に示す比較例の受光素子３４の出力と比べると、同様の傾向を示しているものの、比較例よりも全体的に値がわずかに小さいことがわかる。このような出力値の差は、受光素子３４が受光する光の光路長（Ｌ_S1＋Ｌ_S2）に依存している。具体的には、図５（ｂ）に示すトナー検出ユニット３１の構成と図９（ｂ）に示す比較例の構成とを比べると、本実施形態の構成では、比較例の構成よりもＬＥＤ３３と受光素子３４との距離が長く、入射角（反射角）θが大きい。このため、本実施形態の構成では、比較例の構成よりも光路長（Ｌ_S1＋Ｌ_S2）が長く、その結果として受光素子３４の出力に差が生じている。

しかし、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示すように、そのような受光素子３４の出力の差はわずかである。これは、受光素子３４が受光する正反射光は比較的高い指向性を有し、光路長の差によって生じる正反射光の受光光量の差が少ないためである。本実施形態のトナー検出ユニット３１は、上述のように、比較例のトナー検出ユニット２３１と比べて受光素子３４の出力がわずかに小さくなる特性を有しているものの、十分なトナー検出性能を有している。具体的には、図１０（ａ）に示すように、中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光素子３４が受光した場合の出力値１０１（最大値）と、各濃度のトナー像からの反射光を受光素子３４が受光した場合の出力値との間には、十分な差分が存在する。このため、本実施形態のトナー検出ユニット３１を用いた場合、受光素子３４の出力値と閾値との比較処理により、中間転写ベルト１２ａ上の（受光可能領域５５における）トナーの有無及びトナーの濃度を十分な精度で判定することができる。

次に、図１０（ｂ）は、本実施形態のトナー検出ユニット３１における、ＬＥＤ３３から出射された光の乱反射光を受光する受光素子３５の出力を示している。受光素子３５の出力は、トナーの濃度の変化に対して受光素子３４の出力（図１０（ａ））とは逆の傾向の変化を示している。具体的には、受光素子３５の出力値は、テストパターン３０が形成されていない中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光した場合に最小値（出力値１０２）となっている。これは、中間転写ベルト１２ａの乱反射特性が弱いためである。また、受光素子３５の出力値は、テストパターン３０（トナー像）からの反射光を受光した場合、トナーの濃度が増加するほど高くなっている。これは、トナーの乱反射特性に起因して、トナーの濃度が増加するほどトナーからの乱反射光の光量が多くなるためである。

図１０（ｂ）示す受光素子３５の出力は、図１０（ｄ）に示す比較例の受光素子３５の出力と比べると、比較例よりも最大値は大きい一方で最小値（出力値１０２）は小さく、即ち、比較例よりも最小値と最大値との差分１０３が大きいことがわかる。また、本実施形態では、中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光素子３５が受光した場合の出力値１０２（最小値）と、各濃度のトナー像からの反射光を受光素子３５が受光した場合の出力値との間には、比較例と比べて大きな差分が存在する。このため、本実施形態のトナー検出ユニット３１を用いた場合、受光素子３５の出力値と閾値との比較処理により、中間転写ベルト１２ａ上の（受光可能領域５６における）トナーの有無及びトナーの濃度を、比較例よりも高い精度で判定することができる。

次に、本実施形態のトナー検出ユニット３１と比較例のトナー検出ユニット２３１とで、ＬＥＤ３３から出射された光の乱反射光を受光する受光素子３５の出力に差が生じる（即ち、トナー検出性能に差が生じる）理由について説明する。

まず、ＬＥＤ３３の照射領域５４（受光可能領域５６）にテストパターン３０が形成されていない場合の、図１０（ｂ）に示す出力値１０２と図１０（ｄ）に示す出力値１０２との差について説明する。図９（ｂ）に示す比較例の構成では、受光素子３５は、概ね光軸線５１に沿った正反射方向に進む乱反射光と、光軸線５３に沿った方向に進む乱反射光との両方を受光するように構成されている。光軸線５３に沿って進む乱反射光は、光路長が比較的長く（Ｌ_D1＋Ｌ_D2）、低い強度で受光素子３５によって受光される。一方で、正反射方向に進む乱反射光は、光路長が比較的短い（Ｌ_S1＋Ｌ_S2）ことだけでなく、中間転写ベルト１２ａの上述の乱反射特性に起因して、比較的高い強度で受光素子３５によって受光される。このため、図１０（ｄ）に示すように、比較例のトナー検出ユニット２３１における受光素子３５の出力値１０２は、中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光の受光光量に相当する分だけ増えている。これは、受光素子３５の出力における、トナーの検出に有効な振幅成分が小さくなることを意味する。

これに対し、図５（ｂ）に示す本実施形態の構成では、受光素子３５は、光軸線５３に沿った方向に進む乱反射光を受光し、概ね光軸線５１に沿った正反射方向に進む乱反射光を受光しないように構成されている。具体的には、ＬＥＤ３３から光軸線５０に沿って進み、中間転写ベルト１２ａの表面で光軸線５１に沿った方向に反射した光の乱反射成分は、遮光壁３８によって遮られ、受光素子３５へ入射することはない。また、ＬＥＤ３３から光軸線５２に沿って進んだ光の反射光の、比較的高い強度の乱反射成分は、中間転写ベルト１２ａから光軸線５３'の方向に進むことになり、この乱反射成分が受光素子３５に入射することはない。このため、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態のトナー検出ユニット３１では、中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光素子３５が受光した場合の出力値１０２が、比較例（図１０（ｄ））よりも抑えられている。これは、受光素子３５の出力における、トナーの検出に有効な振幅成分が大きくなることを意味する。

次に、ＬＥＤ３３の照射領域５４（受光可能領域５６）にテストパターン３０が形成されている場合の、図１０（ｂ）に示す出力値と図１０（ｄ）に示す出力値との差について説明する。ここで、濃度１００％のトナー像（ベタ画像）からの反射光を受光した場合の受光素子３５の出力値に着目すると、図１０（ｂ）に示す出力値は、図１０（ｄ）に示す出力値（比較例）よりも大きくなっている。これは、比較例のトナー検出ユニット２３１は、ＬＥＤ３３と受光素子３５との距離が相対的に長い構成を有しているのに対して、本実施形態のトナー検出ユニット３１は、ＬＥＤ３３と受光素子３５との距離が相対的に短い構成を有しているためである。即ち、本実施形態のトナー検出ユニット３１は、受光素子３５が受光する光の光路長（Ｌ_D1＋Ｌ_D2）が、比較例のトナー検出ユニット２３１よりも短いため、より高い強度で乱反射光を受光できる。

このように、本実施形態のトナー検出ユニット３１では、受光素子３４の受光可能領域５５と受光素子３５の受光可能領域５６とが互いに重なり合わない領域となるように、回路基板３６に取り付けられるハウジング３７が構成される。これにより、受光素子３５が、トナー像からの乱反射光を受光する場合の受光光量を相対的に多くする一方で、中間転写ベルト１２ａの表面からの乱反射光を受光する場合の受光光量を相対的に少なくすることを可能にしている。本実施形態のトナー検出ユニット３１では、更に、ＬＥＤ３３（発光素子）が出射した光の乱反射光を受光する受光素子３５が、ＬＥＤ３３が出射した光の正反射光を受光する受光素子３４よりもＬＥＤ３３に近い位置に配置される。これにより、受光素子３５が、トナー像からの乱反射光を受光する場合の受光光量を、相対的に更に多くすることを可能にしている。なお、トナー検出ユニット３１は、受光可能領域５５，５６の両方に対して、共通のＬＥＤ３３（発光素子）が光を十分に照射できるように（即ち、受光可能領域５５，５６の両方が照射領域５４に含まれるように）構成される。

本実施形態のトナー検出ユニット３１の構成によれば、中間転写ベルト１２ａの表面からの反射光を受光した場合の受光素子３５の出力値１０２は、比較例のトナー検出ユニット２３１の出力値よりも小さくなる。また、最大濃度（１００％）のトナー像からの反射光を受光した場合の受光素子３５の出力値は、比較例のトナー検出ユニット２３１の出力値よりも大きくなる。即ち、本実施形態のトナー検出ユニット３１の構成によれば、各濃度のトナー像からの反射光を受光した場合の受光素子３５の出力値と、出力値１０２（最小値）との差分（例えば差分１０３）を、より大きくすることが可能である。

したがって、本実施形態のトナー検出ユニット３１では、ＬＥＤ３３から出射した光の乱反射光の、受光素子３５による受光結果に基づいて、受光可能領域５６におけるトナーの有無及びトナーの濃度を、比較例よりも高い精度で判定することが可能である。即ち、ＬＥＤ３３から出射した光の乱反射光の受光結果に基づくトナー検出（トナーの有無及び濃度の判定）の性能に関して、本実施形態のトナー検出ユニット３１は、比較例のトナー検出ユニット２３１よりも優れた性能を有している。

＜トナー検出ユニット３１の他の特徴＞
本実施形態のトナー検出ユニット３１は、図５に示すように、正反射光を受光する受光素子３４の受光可能領域５５よりも、乱反射光を受光する受光素子３５の受光可能領域５６の方が広くなるように構成されている。図１０を用いて上述したように、ＬＥＤ３３から出射された光の正反射光は、比較的高い指向性を有する強い光である。これに対して、ＬＥＤ３３から出射された光の乱反射光は、様々な方向に拡散しており、低い指向性を有する弱い光である。このため、本実施形態では、受光素子３５による乱反射光の受光光量が多くなるよう、正反射光を受光するための受光可能領域５５よりも乱反射光を受光するための受光可能領域５６を広くしている。即ち、図５に示すように、受光可能領域５６は、受光可能領域５５よりも、受光素子３４と受光素子３５とが配列された方向におけるサイズが大きくなっている。

また、本実施形態のトナー検出ユニット３１では、ＬＥＤ３３（発光素子）から出射された光は、ハウジング３７に設けられた導光路６０を通ってハウジング３７から出射される。ＬＥＤ３３から出射された光の乱反射光は、導光路６２を通して受光素子３５に入射する。トナー検出ユニット３１は、ＬＥＤ３３から出射される光の、ハウジング３７からの出口と、受光素子３５が受光する乱反射光の、ハウジング３７への入口とが共通となるよう、構成されている。即ち、ハウジング３７には、ＬＥＤ３３から出射された光と、受光素子３４，３５にそれぞれ入射する光とを絞るための共通の開口部が形成されている。これにより、ＬＥＤ３３から出射される光の出口と乱反射光の入口とが異なる場合と比較して、ＬＥＤ３３と受光素子３５との間の距離を短くすることが可能である。その結果、受光素子３５が受光する光の光路長（Ｌ_D1＋Ｌ_D2）をより短くするとともに、受光素子３４が受光する光の光路長（Ｌ_S1＋Ｌ_S2）もより短くすることが可能である。したがって、受光素子３４，３５のそれぞれが受光する光の光量をより増加させ、受光結果を示す各受光素子からの出力値をより大きな値にすることが可能である。

なお、本実施形態では、２個の受光素子３４，３５は、トナー検出ユニット３１の小型化のために一体化されているが、独立した回路素子として、本実施形態と同様の位置に近接して配置されてもよい。その場合にも、本実施形態と同様の効果を得ることが可能なトナー検出ユニット３１を実現できる。

以上説明したように、本実施形態のトナー検出ユニット３１は、中間転写ベルト１２ａに向けて光を照射するＬＥＤ３３と、ＬＥＤ３３から出射された光の正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光するための受光素子３４,３５とを備える。これらのＬＥＤ３３及び受光素子３４，３５は、回路基板３６上に一列に実装されている。回路基板３６には、ＬＥＤ３３から出射された光を中間転写ベルト１２ａに向けて導く導光路と、正反射光及び乱反射光をそれぞれ受光素子３４，３５に導く導光路とが設けられている。具体的には、ハウジング３７は、ＬＥＤ３３の照射領域５４のうちで、受光可能領域５５からの正反射光を受光素子３４に導き、受光可能領域５５と異なる受光可能領域５６からの乱反射光を受光素子３５に導くように構成される。本実施形態によれば、トナー検出ユニット３１の、ＬＥＤ３３及び受光素子３４，３５の配列方向のサイズの小型化を実現しつつ、乱反射光の受光結果に基づくトナー検出の性能に関して、（比較例のトナー検出ユニット２３１よりも）優れた性能を実現できる。

［第２実施形態］
第２乃至第５実施形態では、第１実施形態で説明したトナー検知ユニット３１の使用例として、トナー検出ユニット３１による検出に有利なテストパターンを用いて色ずれ補正制御を行う例について説明する。

一般に、色ずれには、静的な要因による色ずれ（静的な色ずれ）と、動的な要因による、色ずれ量が周期的に変動する色ずれ（動的な色ずれ）がある。静的な要因は、画像の書き出し位置の誤差等である。動的な要因は、搬送ベルト等の駆動ローラの駆動むらや感光ドラムの回転むら等に起因する、搬送ベルト（記録材搬送ベルトや中間転写ベルト等）の速度変動である。中間転写ベルトに形成したテストパターンを光学センサで検出して（静的な）色ずれ量を測定する場合、その測定結果には、テストパターンの検出タイミングに依存した大きさの動的な色ずれ成分によって、誤差が生じる。（例えば、特開２００２−１４５０７号公報を参照。）このような動的な色ずれ成分は、色ずれ量測定用の基準色及び対象色のパッチ画像を検出するタイミング（動的な色ずれ成分についての変動の位相）がずれるほど大きくなる。

上述の測定誤差を低減するには、例えば特開２００２−１４５０７号公報に記載のように、搬送ベルトの移動方向に沿って、動的な色ずれ成分の複数の位相に対応する複数のパターンを形成して、動的な色ずれ成分をキャンセルできるようにする必要がある。しかし、搬送ベルトの移動方向（副走査方向）に沿って複数のパターンを形成すると、当該複数のパターンの、副走査方向の全長が長くなり、色ずれ補正制御（キャリブレーション）に要する時間も長くなる問題がある。

これに対し、図４及び図５に示すトナー検出ユニット３１を用いる場合、上述のように、中間転写ベルト１２ａ上の２つの異なる領域（受光可能領域５５，５６）において同時にトナー像を検出することが可能である。そこで、本実施形態では、このようなトナー検出ユニット３１の特性を利用して、副走査方向における同じ位置に（即ち、略同位相の）基準色及び対象色のパッチ画像を配置したテストパターンを形成する。これにより、それらのパッチ画像を受光素子３４，３５で同時に検出できるようにする。このように、動的な色ずれ成分についての変動の位相が同位相となるタイミングに基準色及び対象色のパッチ画像を検出できる場合、動的な色ずれ成分の影響を受けずに（静的な）色ずれ量を測定できる。この場合、動的な色ずれ成分をキャンセルするための、上述のような複数の位相に対応した複数のテストパターンを形成する必要がない点で有利である。以下では、第１実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。

＜テストパターンの例＞
本実施形態では、トナー検出ユニット３１（光学センサ）の光源波長における中間転写ベルト１２ａの反射率が、正反射光についてはいずれの色のトナー像よりも高く、乱反射光についてはいずれの色のトナー像よりも低い場合について説明する。この場合、中間転写ベルト１２ａからの正反射光及び乱反射光のいずれもトナー検出ユニット３１によって良好に検出できる。

図１１は、感光ドラム１の１回転周期に対応する距離Ｌｄ１におけるテストパターン３０の一例を示す図である。図１１において、中間転写ベルト１２ａ上の領域１５５は、当該領域にトナー像が形成された場合、中間転写ベルト１２ａによる搬送中に当該トナー像が受光素子３４の受光可能領域５５を通過する領域に相当する。また、中間転写ベルト１２ａ上の領域１５６は、当該領域にトナー像が形成された場合、中間転写ベルト１２ａによる搬送中に当該トナー像が受光素子３５の受光可能領域５６を通過する領域に相当する。以下では、領域１５５を「正反射受光領域」、領域１５６を「乱反射受光領域」と称する。

図１１に示すように、正反射受光領域１５５及び乱反射受光領域１５６には、それぞれ独立したテストパターン（トナー像）が並列に形成される。また、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向（トナー画像の搬送方向）に沿って、副走査方向の色ずれ量の検出用のテストパターン３０ｖと主走査方向の色ずれ量の検出用のテストパターン３０ｍとが交互に配置されている。テストパターン３０ｖ，３０ｍは、それぞれ、複数のトナー像（トナーパッチ）である複数のパッチ画像を含むパッチ画像群で構成されている。このように、本実施形態のテストパターン３０は、テストパターン３０ｖ及びテストパターン３０ｍを含む。なお、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向及び当該移動方向と直交する方向は、それぞれ、レーザビームによる感光ドラム１の走査における副走査方向及び主走査方向と対応している。

テストパターン３０ｖは、中間転写ベルト１２ａ上の正反射受光領域１５５に副走査方向に沿って配置される、色ずれ量検出の基準となる基準色のパッチ画像Pstd1a，Pstd2a，Pstd3a，Pstd4aを含む。テストパターン３０ｖは、更に、中間転写ベルト１２ａ上の乱反射受光領域１５６に副走査方向に沿って配置される、基準色を基準とした色ずれ量検出の対象となる対象色のパッチ画像Ptgt1a，Ptgt2a，Ptgt3a，Ptgt4aを含む。対象色のパッチ画像Ptgt1a，Ptgt2a，Ptgt3a，Ptgt4aは、それぞれ、基準色のパッチ画像Pstd1a，Pstd2a，Pstd3a，Pstd4aと、副走査方向において略同位相となるように配置される。なお、対象色のパッチ画像Ptgt1a，Ptgt2a，Ptgt3a，Ptgt4aは、それぞれ異なる色のトナーを用いて形成される。

テストパターン３０ｍは、中間転写ベルト１２ａ上の正反射受光領域１５５に副走査方向に沿って配置される、基準色のパッチ画像Pstd1b，Pstd2b，Pstd3b，Pstd4bと、基準色のパッチPstd1c，Pstd2c，Pstd3c，Pstd4cと、を含む。テストパターン３０ｍは、更に、中間転写ベルト１２ａ上の乱反射受光領域１５６に副走査方向に沿って配置される、対象色のパッチ画像Ptgt1b，Ptgt2b，Ptgt3b，Ptgt4bと、対象色のパッチ画像Ptgt1c，Ptgt2c，Ptgt3c，Ptgt4cと、を含む。対象色のパッチ画像Ptgt1b，Ptgt2b，Ptgt3b，Ptgt4bは、それぞれ、基準色のパッチ画像Pstd1b，Pstd2b，Pstd3b，Pstd4bと、副走査方向において略同位相となるように配置される。また、対象色のパッチ画像Ptgt1c，Ptgt2c，Ptgt3c，Ptgt4cは、それぞれ、基準色のパッチ画像Pstd1c，Pstd2c，Pstd3c，Pstd4cと、副走査方向において略同位相となるように配置される。なお、対象色のパッチ画像Ptgt1b，Ptgt2b，Ptgt3b，Ptgt4bは、それぞれ異なる色のトナーを用いて形成され、対象色のパッチ画像Ptgt1c，Ptgt2c，Ptgt3c，Ptgt4cは、それぞれ異なる色のトナーを用いて形成される。

図１１の例では、テストパターン３０ｖを、副走査方向において、感光ドラム１の半回転周期に対応する逆位相の距離Ｌｄ２の間隔で繰り返し形成している。これにより、パターンを繰り返すことによって、感光ドラム１の回転むらに起因する、色ずれ量の検出誤差成分をキャンセルできるようになる。なお、中間転写ベルト１２ａ上でテストパターンの形成が可能な領域に依存して、感光ドラム１の１／３回転周期や１／４回転周期等に対応するテストパターンを更に形成してもよい。これにより、感光ドラム１の回転むらに起因する、色ずれ量の検出誤差成分をより高い精度でキャンセルできるようになる。

＜副走査方向の色ずれ量検出＞
次に図１２（ａ）を参照して、基準色に対する対象色の副走査方向の色ずれ量を、図１１に示すテストパターン３０ｖを用いて検出（測定）する方法について説明する。ここでは、基準色をブラック（Ｋ）、対象色をイエロー（Ｙ）とした場合の、基準色に対する対象色の色ずれ量の検出を例に説明する。

図１２（ａ）は、図１１に示すテストパターン３０ｖの一部として、基準色であるＫのパッチ画像Pstd1aと、対象色であるＹのパッチ画像Ptgt1aとを拡大して示している。上述のように、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1a及び対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1aは、それぞれ、受光可能領域５５，５６のサイズに合わせたサイズを有している。第１実施形態で説明したように、受光可能領域５５よりも受光可能領域５６の方が広いため、対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1aは、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1aよりも主走査方向及び副走査方向のサイズが大きくなっている。

正反射受光領域１５５に形成されたパッチ画像Pstd1aは、中間転写ベルト１２ａの表面の移動に伴って搬送される間に、トナー検出ユニット３１に含まれる受光素子３４の受光可能領域５５を通過する。制御ユニット４１（ＣＰＵ）は、受光素子３４による、中間転写ベルト１２ａ及びパッチ画像Pstd1aからの正反射光の受光結果に基づいて、パッチ画像Pstd1aの副走査方向における先端及び後端を検出する。制御ユニット４１は、パッチ画像Pstd1aの先端の検出タイミングTstd1apと後端の検出タイミングTstd1asとを、それぞれパッチ画像の先端及び後端の位置として検出する。

一方、乱反射受光領域１５６に形成されたパッチ画像Ptgt1aは、中間転写ベルト１２ａの表面の移動に伴って搬送される間に、トナー検出ユニット３１に含まれる受光素子３５の受光可能領域５６を通過する。制御ユニット４１は、受光素子３５による、中間転写ベルト１２ａ及びパッチ画像Ptgt1aからの乱反射光の受光結果に基づいて、パッチ画像Ptgt1aの副走査方向における先端及び後端を検出する。制御ユニット４１は、パッチ画像Ptgt1aの先端の検出タイミングTtgt1apと後端の検出タイミングTtgt1asとを、それぞれパッチ画像の先端及び後端の位置として検出する。

制御ユニット４１は、このようにして得られたデータから、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1aの先端Tstd1apと後端Tstd1asとの間の中心位置Tstd1aと、対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1aの先端Ttgt1apと後端Ttgt1asとの間の中心位置Ttgt1aとを算出する。更に、制御ユニット４１は、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1aの中心位置Tstd1aと対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1aの中心位置Ttgt1aとの差Dtgt1a（＝Ttgt1a−Tstd1a）を、基準色（Ｋ）に対する対象色（Ｙ）の、副走査方向の色ずれ量として算出する。制御ユニット４１は、このような色ずれ量の算出結果を用いることで、上述の色ずれ補正制御（例えば、書き出しタイミングの調整等による副走査方向の色ずれ補正）を行うことが可能である。

＜主走査方向の色ずれ量検出＞
次に図１２（ｂ）を参照して、基準色に対する対象色の主走査方向の色ずれ量を、図１１に示すテストパターン３０ｍを用いて検出（測定）する方法について説明する。ここでは、図１２（ａ）と同様、基準色をブラック（Ｋ）、対象色をイエロー（Ｙ）とした場合の、基準色に対する対象色の色ずれ量の検出を例に説明する。

図１２（ｂ）は、図１１で示すテストパターン３０ｍの一部として、基準色であるＫのパッチ画像Pstd1bと、対象色であるＹのパッチ画像Ptgt1bとを拡大して示している。図１２（ｂ）に示すように、各パッチ画像は、主走査方向の色ずれ量の検出を可能にするために、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向（副走査方向）に対して傾斜角度４５°を有している。また、上述のように、パッチ画像Pstd1bとパッチ画像Ptgt1bとは、副走査方向において略同位相となるように配置されている。

正反射受光領域１５５に形成されたパッチ画像Pstd1bは、中間転写ベルト１２ａの表面の移動に伴って搬送される間に、受光素子３４の受光可能領域５５を通過する。制御ユニット４１は、受光素子３４による正反射光の受光結果に基づいて、パッチ画像Pstd1bの副走査方向における先端及び後端を検出する。制御ユニット４１は、パッチ画像Pstd1bの先端の検出タイミングTstd1bpと後端の検出タイミングTstd1bsとを、それぞれパッチ画像の先端及び後端の位置として検出する。

一方、乱反射受光領域１５６に形成されたパッチ画像Ptgt1bは、中間転写ベルト１２ａの表面の移動に伴って搬送される間に、受光素子３５の受光可能領域５６を通過する。制御ユニット４１は、受光素子３５による乱反射光の受光結果に基づいて、パッチ画像Ptgt1bの副走査方向における先端及び後端を検出する。制御ユニット４１は、パッチ画像Ptgt1bの先端の検出タイミングTtgt1bpと後端の検出タイミングTtgt1bsとを、それぞれパッチ画像の先端及び後端の位置として検出する。

制御ユニット４１は、このようにして得られたデータから、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1bの先端Tstd1bpと後端Tstd1bsとの間の中心位置Tstd1bと、対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1bの先端Ttgt1bpと後端Ttgt1bsとの間の中心位置Ttgt1bとを算出する。更に、制御ユニット４１は、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd1bの中心位置Tstd1bと対象色（Ｙ）のパッチ画像Ptgt1bの中心位置Ttgt1bとの差Dtgt1b（＝Ttgt1b−Tstd1b）を算出する。ここで、テストパターン３０ｍに含まれる各パッチ画像の傾斜角度が４５°である。このため、副走査方向の色ずれが存在しない条件下では、算出されたDtgt1bを、基準色（Ｋ）に対する対象色（Ｙ）の、主走査方向の色ずれ量として扱うことが可能である。制御ユニット４１は、このような色ずれ量の算出結果を用いることで、上述の色ずれ補正制御（例えば、書き出しタイミングの調整等による主走査方向の色ずれ補正）を行うことが可能である。

以上説明したように、本実施形態では、トナー検出ユニット３１の受光可能領域５５，５６が重複しないことを利用して、基準色及び対象色のパッチ画像を副走査方向において略同位相で配置したテストパターン３０を中間転写ベルト１２ａ上に形成する。更に、受光素子３４，３５を用いてテストパターン３０を検出することで、色ずれ量を検出（測定）する。

このように、第１実施形態で説明したトナー検出ユニット３１を用いることで、副走査方向において略同位相に形成した基準色及び対象色のパッチ画像を使用して色ずれ量の検出が可能である。これにより、中間転写ベルト１２ａの動的な色ずれ成分（感光ドラム間の距離のずれに伴う動的な色ずれ成分は除く。）を除去しながら色ずれ量の検出を行うことが可能である。即ち、中間転写ベルト１２ａの、例えば１／４回転周期等に対応する打ち消し処理が不要となるため、動的な色ずれ成分をキャンセルするための、動的な色ずれ成分の複数の位相に対応した複数のテストパターンを形成する必要がなくなる。このため、テストパターンの単位長さ当たりの色ずれ量の検出精度を向上させることが可能となり、副走査方向におけるテストパターン３０の全長を短くすることが可能である。これにより、テストパターン３０を形成するためのトナー消費量を削減でき、また、色ずれ量の検出に要する時間及び色ずれ補正制御に要する時間を短くすることが可能である。

なお、本実施形態では、基準色をブラック（Ｋ）、対象色をイエロー（Ｙ）として、副走査方向及び主走査方向の色ずれ量の検出について説明したが、他の色の組み合わせについても同様に色ずれ量の検出が可能である。また、本実施形態で用いたテストパターン３０ｖ，３０ｍ（図１１）は一例にすぎず、パターン形状、パターンの間隔、色の組合せ等の特性が異なるテストパターンが用いられてもよい。更に、副走査方向における対象色のパッチ画像の並び順は、図１１に示す順と異なっていてもよい。本実施形態では、受光素子３４側の正反射受光領域１５５に基準色のパッチ画像を、受光素子３５側の乱反射受光領域１５６に対象色のパッチ画像を形成する例を示している。しかし、受光素子３５側に乱反射受光領域１５６に基準色のパッチ画像、受光素子３４側の正反射受光領域１５５に対象色のパッチ画像を形成してもよい。

［第３実施形態］
第３実施形態では、上述の実施形態で説明したトナー検出ユニット３１において同一の回路基板３６上に実装された受光素子３４，３５の、副走査方向及び主走査方向の相対的な位置ずれを補正する例について説明する。以下では、第１及び第２実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。

第２実施形態では、基準色と対象色とを異なる色とすることで、基準色と対象色との間の色ずれ量を検出している。これに対して、基準色と対象色とを同一色として第２実施形態における色ずれ量の検出と同様の処理を行うと、トナー検出ユニット３１上（回路基板３６上）における、受光素子３４，３５の相対的な位置ずれ量を検出することが可能である。本実施形態では、一例として、基準色及び対象色を同一色のブラック（Ｋ）として、受光素子３４の位置を基準とした受光素子３５の相対的な位置ずれ量を検出している。

＜副走査方向の位置ずれ量検出＞
図１３（ａ）は、図１１に示すテストパターン３０ｖの一部として、基準色のパッチ画像Pstd4aと、基準色と同一色の対象色のパッチ画像Ptgt4aとを拡大して示している。第２実施形態で説明したように、基準色のパッチ画像Pstd4aは正反射受光領域１５５に、対象色のパッチ画像Ptgt4aは乱反射受光領域１５６に、それぞれ形成される。

制御ユニット４１は、受光素子３４による正反射光の受光結果に基づいて、正反射受光領域１５５に形成されている基準色のパッチ画像Pstd4aの副走査方向における先端Tstd4ap及び後端Tstd4asを検出する。また、制御ユニット４１は、受光素子３５による乱反射光の受光結果に基づいて、乱反射受光領域１５６に形成されている対象色のパッチ画像Ptgt4aの副走査方向における先端Ttgt4ap及び後端Ttgt4asを検出する。制御ユニット４１は、このようにして得られたデータから、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd4aの中心位置Tstd4aと、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt4aの中心位置Ttgt4aとを算出する。更に、制御ユニット４１は、それらの中心位置の差Dsns4a（Dsns4a＝Ttgt4a−Tstd4a）を、受光素子３４と受光素子３５との間の副走査方向の位置ずれ量として算出する。

制御ユニット４１は、算出した位置ずれ量Dsns4aを、第２実施形態における色ずれ量の検出値Dtgt1aに対する補正値として用いて、色ずれ補正制御を行う。即ち、制御ユニット４１は、色ずれ量の検出値Dtgt1aを位置ずれ量Dsns4aによって補正した値（＝Dtgt1a＋Dsns4a）を用いて、上述の色ずれ補正制御（例えば、書き出しタイミングの調整等による副走査方向の色ずれ補正）を行う。これにより、色ずれ補正制御における補正精度を向上させることが可能である。

＜主走査方向の位置ずれ量検出＞
図１３（ｂ）は、図１１に示すテストパターン３０ｍの一部として、基準色のパッチ画像Pstd4bと、基準色と同一色の対象色のパッチ画像Ptgt4bとを拡大して示している。第２実施形態で説明したように、基準色のパッチ画像Pstd4bは正反射受光領域１５５に、対象色のパッチ画像Ptgt4bは乱反射受光領域１５６に、それぞれ形成される。第２実施形態と同様、各パッチ画像は、受光素子３４，３５の主走査方向の位置ずれ量の検出を可能にするために、中間転写ベルト１２ａの表面の移動方向（副走査方向）に対して傾斜角度４５°を有している。

制御ユニット４１は、受光素子３４による正反射光の受光結果に基づいて、正反射受光領域１５５に形成されている基準色のパッチ画像Pstd4bの副走査方向における先端Tstd4bpと後端Tstd4bsを検出する。また、制御ユニット４１は、受光素子３５による乱反射光の受光結果に基づいて、乱反射受光領域１５６に形成されている対象色のパッチ画像Ptgt4bの副走査方向における先端Ttgt4bp及び後端Ttgt4bsを検出する。制御ユニット４１は、このようにして得られたデータから、基準色（Ｋ）のパッチ画像Pstd4bの中心位置Tstd4bと、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt4bの中心位置Ttgt4bとを算出する。更に、制御ユニット４１は、それらの中心位置の差Dsns4b（Dsns4b＝Ttgt4b−Tstd4b）を、受光素子３４と受光素子３５との間の主走査方向の位置ずれ量として算出する。

制御ユニット４１は、算出した位置ずれ量Dsns4bを、第２実施形態における色ずれ量の検出値Dtgt1bに対する補正値として用いて、色ずれ補正制御を行う。即ち、制御ユニット４１は、色ずれ量の検出値Dtgt1bを位置ずれ量Dsns4bによって補正した値（＝Dtgt1b＋Dsns4b）を用いて、上述の色ずれ補正制御（例えば、書き出しタイミングの調整等による主走査方向の色ずれ補正）を行う。これにより、色ずれ補正制御における補正精度を向上させることが可能である。

以上説明したように、本実施形態では、基準色と対象色とを同一色として第２実施形態における色ずれ量の検出と同様の処理を行うことで、同一の回路基板３６上に実装された受光素子３４と受光素子３５との間の相対的な位置ずれ量を検出できる。更に、検出した位置ずれ量を第２実施形態における色ずれ補正制御に適用することで、色ずれ補正の精度を向上させることが可能である。なお、本実施形態では、基準色及び対象色をブラック（Ｋ）として、受光素子３４，３５の位置ずれ量の検出について説明したが、他の色を用いても同様に位置ずれ量の検出が可能である。

［第４実施形態］
第４実施形態では、トナー検出ユニット３１（光学センサ）の光源波長における中間転写ベルト１２ａの反射率が、第２及び第３実施形態における反射率と異なる場合の、色ずれ量の検出について説明する。具体的には、中間転写ベルト１２ａの反射率が、正反射光については、いずれの色のトナー像よりも高く、乱反射光については、ブラック（Ｋ）以外の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）のトナー像よりも低く、Ｋのトナー像とは略同等である場合について説明する。この場合、ブラック（Ｋ）以外の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）のトナー像については、トナー検出ユニット３１によって、正反射光及び乱反射光のいずれを用いても精度良く検出可能である。しかし、Ｋのトナー像については、中間転写ベルト１２ａ上でトナー像が形成されている領域からの乱反射光と、トナー像が形成されていない領域からの乱反射光とで、受光素子３５による受光光量が同等の光量となり、トナー像の検出が難しくなる。

そこで、本実施形態では、中間転写ベルト１２ａ上の乱反射受光領域１５６にブラック（Ｋ）のトナー像を形成する場合は、Ｋ以外の色の、反射率が異なる（高い）トナー像を、Ｋのトナー像の下地画像として形成することを特徴としている。即ち、Ｋ以外の反射率の高い色のトナー像に対して、Ｋのトナー像を重ねて形成することで、Ｋのトナー像の境界の検出精度を高めることを可能にする。なお、以下では、第１乃至第３実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。

本実施形態では、基準色をマゼンタ（Ｍ）、対象色をブラック（Ｋ）とした場合の、基準色に対する対象色の、副走査方向の色ずれ量の検出を例に説明する。図１４は、図１１に示すテストパターン３０ｖの一部として、基準色（Ｍ）のパッチ画像Pstd2aと、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt2aとを拡大して示している。基準色のパッチ画像Pstd2aは正反射受光領域１５５に、対象色のパッチ画像Ptgt2aは乱反射受光領域１５６に、それぞれ形成される。本実施形態では、乱反射受光領域１５６に、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt2aの下地画像として、対象色のパッチ画像よりもサイズが大きいイエロー（Ｙ）のパッチ画像Ppri2aが形成されている。即ち、Ｙのパッチ画像Ppri2aの上にＫのパッチ画像Ptgt2aが重ねて形成されている。

制御ユニット４１は、第２及び第３実施形態と同様、受光素子３４による正反射光の受光結果に基づいて、正反射受光領域１５５に形成されている基準色（Ｍ）のパッチ画像Pstd2aの副走査方向における先端Tstd2ap及び後端Tstd2asを検出する。また、制御ユニット４１は、受光素子３５による乱反射光の受光結果に基づいて、乱反射受光領域１５６に形成されている対象色のパッチ画像Ptgt2aの副走査方向における先端Ttgt2ap及び後端Ttgt2asを検出する。その際、制御ユニット４１は、対象色のパッチ画像Ptgt2aと、下地画像として形成されたＹのパッチ画像Ppri2aとの境界から、パッチ画像Ptgt2aの先端及び後端として検出する。

制御ユニット４１は、このようにして得られたデータから、基準色（Ｍ）のパッチ画像Pstd2aの中心位置Tstd2aと、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt2aの中心位置Ttgt2aとを算出する。更に、制御ユニット４１は、基準色（Ｍ）のパッチ画像Pstd2aの中心位置Tstd2aと対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt2aの中心位置Ttgt2aとの差Dtgt2a（＝Ttgt2a−Tstd2a）を、基準色（Ｍ）に対する対象色（Ｋ）の、副走査方向の色ずれ量として算出する。制御ユニット４１は、このような色ずれ量の算出結果を用いることで、第２及び第３実施形態と同様に、色ずれ補正制御（例えば、書き出しタイミングの調整等による副走査方向の色ずれ補正）を行うことが可能である。

以上説明したように、本実施形態では、乱反射光について、下地画像と対象色のパッチ画像との間の反射率の差が、中間転写ベルト１２ａの表面と対象色のパッチ画像との間の反射率の差よりも大きくなるように、下地画像を形成している。本実施形態によれば、ブラック（Ｋ）等の、反射光に占める乱反射成分の割合が少ない色のパッチ画像を、テストパターン３０として乱反射受光領域１５６に形成した場合にも、色ずれ量の検出精度が劣化することを防止できる。

なお、本実施形態では、基準色をマゼンタ（Ｍ）、対象色をブラック（Ｋ）、下地画像として形成するパッチ画像の色をイエロー（Ｙ）として、副走査方向の色ずれ量の検出について説明したが、他の色の組み合わせについても同様に色ずれ量の検出が可能である。主走査方向の色ずれ量の検出についても、図１４に示すテストパターン３０ｖと同様に下地画像となるパッチ画像を形成することで、第２実施形態と同様の処理により実現することが可能である。また、本実施形態における中間転写ベルト１２ａの反射率は一例にすぎない。例えば、中間転写ベルト１２ａ上の正反射受光領域１５５または乱反射受光領域１５６に、中間転写ベルト１２ａの反射率と略同等の反射率のトナー像を形成する場合には、反射率が高いトナー像を下地画像とすることで、本実施形態と同様の効果を期待できる。

［第５実施形態］
第５実施形態では、第４実施形態の変形例について説明する。一般に、トナー検出ユニット３１の受光素子３４，３５として用いられるような光学素子は、受光光量が少ないほど応答速度が低下する特性を有している。本実施形態では、このような受光光量に依存した光学素子の応答速度の差を考慮して、トナー検出ユニット３１を用いてより精度良く色ずれ量の検出及び色ずれ補正制御を実現する方法について説明する。なお、以下では、第１乃至第４実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。

図１５は、図１４と同様、正反射受光領域１５５には、基準色（Ｍ）のパッチ画像Pstd4aを形成し、乱反射受光領域１５６には、Ｙのパッチ画像Ppri4aを下地として形成して、対象色（Ｋ）のパッチ画像Ptgt4aを重ねて形成した状態を示している。図１５は、更に、正反射受光領域１５５及び乱反射受光領域１５６に形成されたパッチ画像を受光素子３４，３５を用いて検出した場合の、受光素子３４，３５の出力の変化を示している。

図１５において、波形Ｍは受光素子３４の出力波形、波形Ｎは受光素子３５の出力波形である。出力波形Ｍ，Ｎは、図１５に示すように、受光素子３４，３５の受光光量に応じて鈍った形状の波形となる。制御ユニット４１は、受光素子３４，３５から出力されるこのような形状の出力波形Ｍ，Ｎに基づいて、出力波形Ｍ，Ｎが閾値電圧Ａと交差する２点の間の中心位置を、パッチ画像の副走査方向における中心位置として算出する。このため、正反射受光領域１５５に形成されたパッチ画像Pstd4aの副走査方向における中心位置Tstd4aと、受光素子３４の出力波形Ｍに基づいて算出される中心位置Tstd4a'との間には、誤差ΔTstd4aが生じる。また、同様に、乱反射受光領域１５６に形成されたパッチ画像Ptgt4aの副走査方向における中心位置Ttgt4aと、受光素子３５の出力波形Ｎに基づいて算出される中心位置Ttgt4a'との間には、誤差ΔTtgt4aが生じる。

図１５に示すような、受光素子３４，３５の出力波形の鈍りの程度は、受光素子３４，３５の受光光量が少ないほど大きくなり、その結果として上述の誤差が大きくなる。特に、受光素子３５が受光する乱反射光は、様々な方向に拡散しており、低い指向性を有する弱い光である。このため、受光素子３５による乱反射光の受光結果には、受光素子３４による正反射光の受光結果よりも大きな誤差が生じる傾向がある。

本実施形態では、上述の誤差が低減されるように、各色の副走査方向の色ずれ量を検出する。具体的には、画像形成装置１００におけるキャリブレーションとは別に、各色について図１５に示すような受光素子３４，３５の出力波形を事前に取得して、上述の誤差を算出しておく。更に、算出した誤差を、画像形成装置１００が備える不揮発性メモリ（図示せず）等の記憶デバイスに補正値として予め格納しておく。即ち、受光素子３４，３５の受光光量に応じた応答速度の変化によって色ずれ量の検出値に生じる誤差を補正するための補正値を、記憶デバイスに格納しておく。制御ユニット４１は、第２乃至第４実施形態で説明した方法で取得した色ずれ量を、当該補正値を使用して補正（オフセット）する。これにより、受光素子３４，３５の応答速度に起因して生じる色ずれ量の検出誤差を低減することが可能である。

なお、本実施形態では、副走査方向の色ずれ量の検出について説明したが、主走査方向の色ずれ量の検出に対しても、同様に実現できる。また、本実施形態では、基準色をマゼンタ（Ｍ）、対象色をブラック（Ｋ）、下地として形成するパッチ画像の色をイエロー（Ｙ）として、副走査方向の色ずれ量の検出について説明したが、他の色の組み合わせについても同様に色ずれ量の検出が可能である。

１００：画像形成装置、１：感光ドラム、３１：トナー検出ユニット、１２ａ：中間転写ベルト、３０：テストパターン、３３：ＬＥＤ、３４，３５：受光素子、３６：回路基板、３７：ハウジング、３８，３９：遮光壁、４１：制御ユニット

Claims (25)

1. 被照射体に向けて照射光を照射する発光素子と、
   前記照射光が前記被照射体の照射領域で乱反射された乱反射光を受光するための第１受光素子と、
   前記照射光が前記被照射体の前記照射領域で正反射された正反射光を受光するための第２受光素子と、
   前記第１受光素子と前記第２受光素子が隣り合って配置された第１回路基板と、
   前記発光素子が配置された第２回路基板と、を備え、
   前記第１受光素子と前記第２受光素子とが、１つの集積回路として前記第１回路基板に実装されている
   ことを特徴とする光学センサ。
2. 前記被照射体に対する前記照射光の前記照射領域を決めるための開口である第１開口であって、前記照射光が通過する、且つ前記第１受光素子で受光される前記乱反射光が通過する第１開口と、前記第２受光素子で受光される前記正反射光が通過する第２開口と、を形成するハウジング
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記ハウジングは、前記第１開口と前記第１受光素子との間の領域において、前記第１開口を通過した前記乱反射光が前記第１受光素子に受光される前に通過する第３開口を形成する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
4. 前記ハウジングは、前記発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子を覆う
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学センサ。
5. 前記照射光が前記第１開口を通過するまでの領域内において、前記照射光が通過する第１光路と、前記第１受光素子に受光される前記乱反射光が通過する第２光路との一部は重なっている
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光学センサ。
6. 前記第１受光素子と前記発光素子との距離は、前記第２受光素子と前記発光素子との距離より短い
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の光学センサ。
7. 前記ハウジングは、前記乱反射光以外の光が前記第１受光素子によって受光されないように遮光するための第１遮光壁を有する
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の光学センサ。
8. 前記第１遮光壁は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが実装された前記第１回路基板の実装面における前記第１受光素子の位置の、前記実装面に対して垂直方向の上方に設けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学センサ。
9. 前記ハウジングは、前記発光素子と前記第１受光素子との間に設けられ、前記発光素子から出射された光が前記第１受光素子及び前記第２受光素子によって直接受光されないように遮光するための第２遮光壁を有する
   ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の光学センサ。
10. 前記第１開口は、前記照射光を規制する、且つ前記乱反射光及び前記正反射光を規制するための開口である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
11. 前記第２開口は、前記第１開口と前記第１受光素子及び第２受光素子との間の領域において、前記第１受光素子で受光される前記乱反射光が通過する、且つ前記第２受光素子で受光される前記正反射光が通過する開口である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
12. 前記照射光が前記第１開口を通過するまでの領域内において、前記照射光が通過する第１光路と、前記第１受光素子で受光される前記乱反射光が通過する第２光路と、前記第２受光素子で受光される前記正反射光が通過する第３光路とのそれぞれの一部は重なっている
    ことを特徴とする請求項２又は１１に記載の光学センサ。
13. 前記第１受光素子は、前記照射領域のうち、第１領域で乱反射した前記乱反射光を受光し、前記第２受光素子は、主走査方向において少なくとも一部は前記第１領域を含まない第２領域で正反射した前記正反射光を受光する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学センサ。
14. 前記第１受光素子と前記第２受光素子とが配列された方向において、前記第１領域は前記第２領域よりも、前記照射光が照射される領域が大きい
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光学センサ。
15. 前記第１領域及び前記第２領域は、前記照射領域の一部の領域であって、かつ、互いに重なり合わない領域である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光学センサ。
16. 像担持体と、
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学センサであって、前記像担持体の表面と対向する位置に設けられ、前記発光素子から前記被照射体である前記像担持体に向けて光を照射する、前記光学センサと、
    前記像担持体に形成された画像が、前記照射光が照射される前記像担持体の照射領域内の第１領域または第２領域を通過する際の、前記第１受光素子または前記第２受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像の位置または濃度を検出する制御手段であって、検出した前記画像の位置に基づいて色ずれ補正制御を実行する、または検出した前記画像の濃度に基づいて画像濃度制御を実行する制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
17. 像担持体と、
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学センサであって、前記像担持体の表面と対向する位置に、前記像担持体の表面の移動方向と直交する方向に沿って第１領域及び第２領域が配置されるように設けられ、前記発光素子から前記被照射体である前記像担持体に向けて光を照射する、前記光学センサと、
    前記像担持体の表面において、前記第１領域を通過する第１パッチ画像と、前記第２領域を通過する前記第１パッチ画像とは異なる色の第２パッチ画像と、を前記移動方向において同じ位置になるように形成する画像形成手段と、
    前記第１パッチ画像が前記第１領域を通過する際に前記第１受光素子から出力される信号と、前記第２パッチ画像が前記第２領域を通過する際に前記第２受光素子から出力される信号とに基づいて、色ずれ量を検出する制御手段であって、検出した前記色ずれ量に基づいて、色ずれ補正制御を行う制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
18. 前記第１パッチ画像の前記移動方向と直交する方向の長さは、前記第２パッチ画像の前記移動方向と直交する方向の長さより長い
    ことを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記制御手段は、前記第１パッチ画像が前記第１領域を通過する際に前記第１受光素子から出力される信号に基づいて、前記第１パッチ画像の位置を検出し、前記第２パッチ画像が前記第２領域を通過する際に前記第２受光素子から出力される信号に基づいて、前記第２パッチ画像の位置を検出することで、前記色ずれ量を検出する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
20. 前記画像形成手段は、更に、前記像担持体の表面において、前記第１領域を通過する第３パッチ画像と、前記第２領域を通過する前記第３パッチ画像と同じ色の第４パッチ画像と、を前記移動方向において同じ位置になるように形成し、
    前記制御手段は、更に、前記第３パッチ画像及び前記第４パッチ画像がそれぞれ前記第１領域及び前記第２領域を通過する際に前記第１受光素子及び前記第２受光素子からそれぞれ出力される信号に基づいて、前記第３パッチ画像の位置と前記第４パッチ画像の位置との差分を、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間の位置ずれ量として検出する ことを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
21. 前記制御手段は、検出された前記色ずれ量と前記位置ずれ量とに基づいて、前記色ずれ補正制御を行う
    ことを備えることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記画像形成手段は、前記第１パッチ画像を形成する際に、前記第１パッチ画像の下地として、前記第１パッチ画像よりもサイズが大きく、前記第１パッチ画像と反射率が異なる下地画像を形成する
    ことを特徴とする請求項１７から２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
23. 前記乱反射光について、前記下地画像と前記第１パッチ画像との間の反射率の差が、前記像担持体の表面と前記第１パッチ画像との間の反射率の差よりも大きい
    ことを特徴とする請求項２２に記載の画像形成装置。
24. 前記第１受光素子及び前記第２受光素子の受光光量に応じた応答速度の変化によって前記色ずれ量の検出値に生じる誤差を補正するための補正値が格納された記憶手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記記憶手段に格納されている補正値で前記色ずれ量の検出値を補正する
    ことを特徴とする請求項１７から２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
25. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学センサであって、前記発光素子から像が形成されている前記被照射体に向けて光を照射する、前記光学センサと、
    前記光学センサからの信号に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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