画像形成装置
【課題】光量検出センサの大型化の問題を解決しつつ、色々なパッチ画像に対応して利用できる光量検出センサを搭載した画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト８と、パッチ画像を中間転写ベルト８に形成する画像形成部と、発光素子２７２と、中間転写ベルト８の移動に伴い移動するパッチ画像に発光素子２７２により光を照射したときのパッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子２７３を含む受光部と、受光部に含まれる受光素子２７３の数を可変に設定する選択回路２７０と、を備え、選択回路２７０は、画像形成部により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の複数の受光素子の数と、画像形成部により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の複数の受光素子の数を異なる数とする。
【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト８と、パッチ画像を中間転写ベルト８に形成する画像形成部と、発光素子２７２と、中間転写ベルト８の移動に伴い移動するパッチ画像に発光素子２７２により光を照射したときのパッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子２７３を含む受光部と、受光部に含まれる受光素子２７３の数を可変に設定する選択回路２７０と、を備え、選択回路２７０は、画像形成部により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の複数の受光素子の数と、画像形成部により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の複数の受光素子の数を異なる数とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクス等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画像形成装置としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応させて感光体を設け、中間転写ベルト等に各色のトナー像を重ね合う様に転写してカラー画像を形成するものがある。この様な画像形成装置においては、各色のトナー像の相対位置がずれる、所謂、色ずれが生じ得る。色ずれは、主走査方向の書き出し位置のずれ、主走査方向の倍率のずれ、主走査方向に対する走査線の傾き又は湾曲、副走査方向の書き出し位置のずれ等により生じる。
【０００３】
特許文献１は、中間転写ベルト等に色ずれ検出用の複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像の検出位置から色ずれ量、つまり、パッチ画像を形成する目標位置からの位置ずれ量を演算して補正する構成を開示している。
【０００４】
さらに、画像形成装置が印刷する画像の濃度特性は、各部材の特性の経年変化や、製造時の特性のばらつき、使用環境等の影響により変動する。特許文献２は、濃度を検出するためのパッチ画像を形成して濃度を調整する構成を開示している。
【０００５】
特許文献２では、まず、赤外発光ダイオード等からなる発光素子により、中間転写体上に形成されたカラートナー像に光を照射し、そのときの正反射光を正反射光用の受光素子で受光し、拡散反射光を拡散反射光用の受光素子で受光する。ここで各受光素子は、例えばフォトトランジスタで構成することができる。そして、両受光素子の出力からカラートナー像の濃度が求められる。
【０００６】
このとき、これら赤外発光ダイオードやフォトトランジスタは、パッケージに封入され保持されている。該パッケージには、発光素子から照射される光が、被光照射物に至るまでの光路や、被光照射物から正反射した正反射光が受光素子に至るまでの光路を確保する為の通路が形成されている。また、被光照射物から拡散反射した光が受光素子に至るまでの光路を確保するための通路が、パッケージに形成されている場合等もある。また、検出箇所を絞るための、絞りメカ部材を設ける場合等もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６２１１７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来から知られているパッチ画像の光量検出センサにおいては、正反射光と拡散反射光とを切り分けるべく、上記のように、パッケージ内に大きな光通路を形成する必要等があり、それが光量検出センサの大型化に繋がってしまうという問題があった。或いは、検出箇所を絞るための、絞りメカ部材を設ける場合等においても、同様の大型化の問題があった。即ち、光量検出センサの小型化が要望される。
【０００９】
一方、背景技術にて説明したように、画像形成装置に設けられるセンサは、色ずれ補正など、異なる状況での補正制御にて用いられることが想定される。即ち、上記要望に加え、色々なパッチ画像に対応して利用できる利便性の高い光量検出センサが要望される。
【００１０】
本発明は、光量検出センサの大型化の問題を解決しつつ、複数用途に対応して利用できる光量検出センサを搭載した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による画像形成装置は、像担持体と、パッチ画像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、発光手段と、前記像担持体の移動に伴い移動する前記パッチ画像に前記発光手段により光を照射したときの前記パッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子を含む受光部と、前記受光部に含まれる受光素子の数を可変に設定する設定手段と、を備え、前記設定手段は、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数と、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数を異なる数とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
光量検出センサの大型化の問題を解決しつつ、色々なパッチ画像に対応して利用できる光量検出センサを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態における画像形成装置の構成図。
【図２】一実施形態におけるセンサの構成を示す斜視図。
【図３】一実施形態におけるセンサの回路構成図。
【図４】一実施形態における受光素子のピッチの変更を示す図。
【図５】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する図。
【図６】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パッチ画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図７】一実施形態におけるパッチ画像からの拡散反射光の受光を説明する図。
【図８】一実施形態におけるパッチ画像が形成されていない領域からの反射光の受光を説明する図。
【図９】一実施形態におけるセンサの出力波形の説明図。
【図１０】一実施形態におけるセンサの出力波形を示す図。
【図１１】一実施形態における制御部のブロック図と、各部の波形を示す図。
【図１２】一実施形態における中間転写ベルトに形成したパッチ画像を示す図。
【図１３】一実施形態におけるパッチ画像を示す図。
【図１４】図１３のパッチ画像を検出した場合の各部の波形を示す図。
【図１５】一実施形態における主走査方向の色ずれ量の検出を説明する図。
【図１６】一実施形態におけるパッチ画像と、当該パッチ画像を検出したときのセンサの出力波形を示す図。
【図１７】一実施形態における制御部のブロック図と、各部の波形を示す図。
【図１８】一実施形態におけるセンサの回路構成図。
【図１９】一実施形態における受光素子のピッチの変更を示す図。
【図２０】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する図。
【図２１】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パッチ画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図２２】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第一実施形態）まず、本実施形態による画像形成装置の画像形成部１００について図１を用いて説明する。図１において、帯電部１６ａは、像担持体である感光体１８ａを一様に帯電し、露光部１１ａは、感光体１８ａにレーザビームを照射し静電潜像を形成する。現像部１７ａは、感光体１８ａの静電潜像を、ブラックのトナーで現像してトナー像を形成する。一次転写部１９ａは、感光体１８ａのトナー像を、像担持体である中間転写ベルト８に転写する。なお、露光部１１ｂ〜１１ｄ、帯電部１６ｂ〜１６ｄ、現像部１７ｂ〜１７ｄ、感光体１８ｂ〜１８ｄ、一次転写部１９ｂ〜１９ｄは、それぞれ、シアン、マゼンダ、イエローのトナー像を中間転写ベルト８に形成するためのものである。中間転写ベルト８には、各色のトナー像が重ね合わせて転写されることでカラー画像が形成される。
【００１５】
二次転写部４２は、カセット２２から取り出される記録材に、中間転写ベルト８のトナー像を二次転写する。定着部２３は、熱及び圧力を加えて記録材に転写されたトナー像を記録材に定着させる。また、制御部２５は、ＣＰＵ２６を備えており、ＣＰＵ２６は、画像形成に関する制御や、故障検知に関する制御等、画像形成装置全体の制御を行う。
【００１６】
ここで、画像形成装置は、画像形成部１００が中間転写ベルト８に形成した色ずれ検出用及び濃度検出用のパッチ画像の色ずれ及び濃度を測定するセンサ２７を備えている。なお、画像形成部が生成する色ずれ検出用及び濃度検出用のパッチ画像のデータは、予め図示しない記憶部に保存されている。このパッチ画像のデータに従い画像形成部１００によりトナー像（パッチ画像）が形成される。
【００１７】
また、制御部２５は、センサ２７の出力信号を受信して色ずれ補正、及び、最大濃度補正や中間調濃度補正を自動的に行う。なお、最大濃度補正は、現像バイアス値や帯電バイアス値等のプロセス条件（画像形成条件）を変更することにより行う。また、中間濃度補正は、画像信号と画像濃度が直線的関係となる様にする補正、いわゆるγ補正（画像形成条件補正）である。これら補正は、所定枚数の印刷を行ったとき、電源が投入されたとき、利用者が補正を行う様に画像形成装置に入力を行ったとき等、所定の条件に合致した場合に制御部２５は実行する。
【００１８】
なお、画像形成装置として、中間転写ベルト８を使用したタンデムタイプにより説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の感光体で形成したトナー像を記録材に直接転写する装置であっても良い。さらに、感光体が１つで構成されるロータリ方式の装置であっても良い。さらに、感光体上に形成されたパッチ画像に基づき補正制御を行うものであっても良い。
【００１９】
本実施形態のセンサ２７は、図２に示す様に、発光素子２７２と、複数の受光素子２７３と、制御回路が形成された制御ＩＣ２７５を基板２７１の同一面上に配置したものである。なお、制御ＩＣ２７５は、直接的或いは信号形成回路（後述の２５１〜２５４等）を介してＣＰＵ２６と電気的に接続されている。発光素子２７２は、例えば、ＬＥＤであり、受光素子２７３は、例えば、フォトダイオードであり、発光素子２７２が光を照射したときの、パッチ画像からの反射光を受光可能な様に隣接して配置される。ここで、本実施形態において、受光素子２７３は等しいピッチで配置される。なお、以下の説明においては、受光素子２７３を１２個使用するものとする。また、各図において、各受光素子２７３に表示している＃１〜＃１２は、受光素子２７３の番号である。また、受光素子２７３の受光面は、基板２７１と接する面とは反対側の面上にあり、その幅は、受光素子２７３の配列方向の幅と等しいものとする。
【００２０】
図３は、制御ＩＣ２７５の回路構成と、発光素子２７２と、受光素子２７３の電気的接続を示す図である。各受光素子２７３の出力は、アナログスイッチ等から構成される選択回路２７０によって、ＩＶ変換アンプ２８１又は２８２の反転入力端子に接続される。なお、選択回路２７０は、制御部２５が端子ＳＥＬに入力する制御データにより制御され、♯１乃至♯１２の受光素子２７３ごとに独立してその出力先を選択する（設定する）ことができる。なお、ＩＶ変換アンプ２８１に対して出力する受光素子２７３の数とＩＶ変換アンプ２８２に対して出力する受光素子２７３の数は同じであり、その選択例を図４に示す。
【００２１】
図４において、網掛けされた受光素子２７３は、ＩＶ変換アンプ２８２に接続されたものであり、それ以外の受光素子２７３は、ＩＶ変換アンプ２８１に接続されたものを示している。図４（ａ）においては、奇数番号の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８２に接続し、偶数番号の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８１に接続している。また、図４（ｂ）においては、番号＃１〜３及び＃７〜９の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８２に接続し、番号＃４〜６及び＃１０〜１２の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８１に接続している。後述する様に、図４（ａ）は、本実施形態において色ずれを検出する場合に使用する構成であり、図４（ｂ）は、濃度を検出する場合に使用する構成である。以下の説明において、ＩＶ変換アンプ２８２に接続されている受光素子２７３を第１の受光素子と呼び、ＩＶ変換アンプ２８１に接続されている受光素子２７３を第２の受光素子と呼ぶものとする。つまり、図４（ａ）の状態においては、奇数番号のものが第１の受光素子であり、偶数番号のものが第２の受光素子である。なお、第１の受光素子、第２の受光素子における第１及び第２の称呼は両者を区別する為のものであり、第１の受光素子のことを第２の受光素子と呼び、第２の受光素子のことを第１の受光素子と呼んでもよい。また、端子ＳＥＬに入力する制御データにより、後述の１９（ｂ）、図１９（ｄ）に示すような、各受光素子のＩＶ変換アンプへの接続形態を実現してもよい。
【００２２】
オペアンプであるＩＶ変換アンプ２８２の非反転入力端子には、ボルテージフォロア素子２８０から基準電圧が入力される。第１の受光素子は、受光量に対応する電流を、それぞれ、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子に向けて出力する。理想的なオペアンプの反転入力端子と非反転入力端子のインピーダンスは無限大であるため、第１の受光素子の総受光量に対応する電流は、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子と出力端子との間に接続されている抵抗３０６へと流れることになる。また、理想的なオペアンプ（ＩＶ変換アンプ）２８２の反転入力端子と非反転入力端子とは仮想的に短絡しており電位は略等しい。よって、第１の受光素子のいずれも光を受光していない場合には、抵抗３０６には電流が流れず、抵抗３０６による電圧降下は発生しないため、ＩＶ変換アンプ２８２の出力電圧Ｓ１（以下、電圧Ｓ１と称する）は基準電圧に等しくなる。
【００２３】
これに対して、第１の受光素子の総受光量が増大するに従い、抵抗３０６に流れる電流も増大し、よって抵抗３０６における電圧降下量も増大する。従って、図３の構成においては、ＩＶ変換アンプ２８２の電圧Ｓ１は、第１の受光素子の総受光量が増大するにつれて小さくなることになる。なお、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子と出力端子との間に接続されているコンデンサは、位相補償及びノイズ除去のためのものである。同様に、ＩＶ変換アンプ２８１の出力電圧Ｓ２（以下、電圧Ｓ２と称する）は、第２の受光素子の総受光量が増大するにつれて小さくなることになる。
【００２４】
抵抗３０７〜３１０と共に減算回路を構成するオペアンプである差動アンプ２８３の反転入力端子に電圧Ｓ１は入力され、電圧Ｓ２は、差動アンプ２８３の非反転入力端子に入力される。差動アンプ２８３の非反転入力端子には、ボルテージフォロア素子２８４が出力するアナログ基準電圧が入力される。ボルテージフォロア素子２８４の出力電圧をＶｒｅｆ１とし、抵抗３０８、３０７、３０９、３１０の抵抗値を夫々、Ｒ３０８、Ｒ３０７、Ｒ３０９、Ｒ３１０とし、Ｒ３０８＝Ｒ３０９、Ｒ３０７＝Ｒ３１０のとき、差動アンプ２８３の出力をＳｏｕｔとすると、Ｓｏｕｔは以下の式（１）で表される。
Ｓｏｕｔ＝（Ｓ２−Ｓ１）×（Ｒ３０７／Ｒ３０８）＋Ｖｒｅｆ１ ・・・式（１）
【００２５】
従って、差動アンプ２８３の出力は、電圧Ｓ１と電圧Ｓ２が等しい時には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１に等しくなる。また、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より高い場合には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１より低く、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より低い場合いは、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１より高くなる。差動アンプ２８３の出力は、端子３００から制御ＩＣ２７５の外部に出力される。この様に、制御ＩＣ２７５は、第１の受光素子の総受光量と第２の受光素子の総受光量との差分に応じた信号（＝Ｓｏｕｔ）を出力する出力部を構成する。
【００２６】
なお、差動アンプ２８５の非反転入力端子には、電圧Ｓ１及び電圧Ｓ２を加算し、抵抗２９０と抵抗２９１とで分圧した電圧が入力される。ここで抵抗２９０と抵抗２９１との抵抗値は等しいものとする。そして、差動アンプ２８５の出力と接続する端子３０２と、差動アンプ２８５の反転入力端子に接続する端子３０３を短絡することで、受光素子２７３の総受光量に相当する出力（（Ｓ１＋Ｓ２）／２）を検出することができる。これは、発光素子２７２の光量測定及び調整に使用する。なお、端子３０１は、発光素子２７２の光量の調整に使用する端子である。例えば、長期間の使用による発光素子２７２の光量の低下に対しては、図３の端子３０２及び３０３を短絡し、受光素子２７３の総受光量を検出し、これにより発光素子２７２から端子３０１に流れる電流を調整して発光光量を調整することができる。また、発光素子２７２の光量の調整は、例えば、濃度制御処理において、パッチ画像８１からの反射光を検出する前の段階（タイミング）等に実行する。
【００２７】
続いて、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、センサ２７が、中間転写ベルト８及び縞状のパッチ画像８１からの正反射光を受光する様子を説明する。なお、図５（ａ）においては、簡略化のため、制御ＩＣ２７５及び基板２７１を省略し、第１の受光素子及び第２の受光素子は、図４（ａ）の様に設定されているものとする。また、図５（ａ）において、符号８２で示す矢印は、中間転写ベルト８の移動方向を示している。図５（ａ）に示す様に、パッチ画像８１は、中間転写ベルト８の移動方向に沿って等しいピッチで、移動方向に垂直な、つまり移動方向と直交するトナーによるラインを複数含む画像である。
【００２８】
図５（ａ）に示す様に、発光素子２７２からの、パッチ画像８１のトナーによるライン間に照射された光は正反射する。本実施形態においては、図６に示す様に、パッチ画像８１の隣接するトナーによるライン（トナー部）間のピッチをＰｔとし、第１の受光素子間及び第２の受光素子間それぞれの移動方向８２におけるピッチを、トナー部のピッチの２倍である２Ｐｔとする。なお、総ての実施形態において、トナー部のピッチとは、図６に示す様に、あるトナー部と、それに隣接するトナー部の対応する位置との距離を意味し、トナーが無い部分（トナー無し部）の幅を意味するものではない。本実施形態においては、図６に示す様に、トナー部とトナー無し部の幅を等しくＰｔ／２とする。
【００２９】
同様に、総ての実施形態において、第１の受光素子のピッチとは、図６に示す様に、第１の受光素子中の、ある受光素子２７３と、その隣にある受光素子２７３との距離を意味し、受光素子間の空き部分の幅を意味するものではない。また、第２の受光素子についても同様である。
【００３０】
さらに、例えば、図４（ｂ）の様に、連続して配置される受光素子群（例えば♯１乃至♯３）を、交互に第１の受光素子及び第２の受光素子に設定した場合、連続して選択された受光素子２７３を１つの受光部と看做して、ピッチを受光部間の距離として定義する。従って、図４（ｂ）において、番号＃１の受光素子と、番号＃７の受光素子の対応する位置の距離が第１の受光部のピッチである。つまり、図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成と比較して、受光素子に係るピッチを、それぞれ、３倍としたものである。なお、連続して設定された受光素子２７３を１つの受光部と看做す場合に対して、第１の受光素子及び第２の受光素子を一受光素子毎に交互に設定する場合、一つの受光素子が一つの受光部を構成することとなる。
【００３１】
正反射光の反射面における入射角と反射角は等しいため、中間転写ベルト８のその移動方向において距離Ｄだけ離れた２点の位置で正反射した光は、受光素子２７３が配置されていることころにおいて前記移動方向に２倍の２Ｄだけ離れることになる。よって、この構成により、パッチ画像８１のトナー部間で反射した光は、パッチ画像８１の位置によっては、偶数番号の受光素子２７３のみ、又は奇数番号の受光素子２７３のみ、つまり、第２の受光素子又は第１の受光素子の一方のみに入射することになる。なお、図５（ａ）は、中間転写ベルト８からの正反射光が奇数番号の受光素子２７３のみに入射している様子を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じく、中間転写ベルト８からの正反射光が奇数番号の受光素子２７３のみに入射している様子を、中間転写ベルト８の移動方向と、基板２７１の法線方向を含む平面に対して垂直な方向から見た図である。
【００３２】
一方、発光素子２７２からの、パッチ画像８１のトナー部に照射された光は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように拡散反射する。従って、図７に示す様に、トナー部で反射した光は、総ての受光素子２７３に均等に入射する。なお、図７においても、簡略化のため、制御ＩＣ２７５及び基板２７１を省略している。また、図７は、パッチ画像８１の１つのライン部からの拡散反射光のみを示しているが、実際には、各ライン部からの拡散反射光が受光素子２７３に入射する。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じく、拡散反射光が全受光素子２７３に入射している様子を、中間転写ベルト８の移動方向と、基板２７１の法線方向を含む平面に対して垂直な方向から見た図である。
【００３３】
また、パッチ画像８１が形成されていない領域においては、総ての受光素子２７３に、中間転写ベルト８の表面で反射した正反射光が入射することになる。この様子を図８に示す。
【００３４】
[センサ２７の出力についての説明]
続いて、センサ２７の出力について説明する。なお、以下の説明において、選択回路２７０は、図４（ａ）の接続構成に設定され、パッチ画像８１は、図６に示すピッチ及び幅で形成されているものとする。この状態において、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲外にあるときには、センサ２７の第１及び第２の受光素子には、それぞれ、中間転写ベルト８の表面で反射した正反射光が入射する。この場合、図３の電圧Ｓ１及びＳ２は等しく、よって、センサ２７の出力は、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１となる。
【００３５】
これに対して、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内に入ると、パッチ画像８１の位置によっては、トナー無し部で反射した光は、第１又は第２の受光素子のみに入射するため、電圧Ｓ１とＳ２は異なる値となる。トナー無し部からの反射光の反射位置は、パッチ画像８１の移動により変化するため、第１の受光素子が正反射光を受光する状態と、第２の受光素子が正反射光を受光する状態は交互に変化する。つまり、電圧Ｓ１と電圧Ｓ２の大小関係は、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内にあるときに交互に変化することになる。よって、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内にあるとき、センサ２７の出力は、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１を中心に振動することになる。
【００３６】
上記内容を、図９及び図１０を用いてより具体的に説明する。なお、図９において"＋"で示す受光素子２７３は、第１の受光素子であり、"−"で示す受光素子２７３は、第２の受光素子である。また、各受光素子２７３の下には、その番号を示している。さらに、パッチ画像８１は、図において左側の方向へ移動するものとする。状態０は、各受光素子２７３が、中間転写ベルト８のパッチ画像８１が形成されていない領域からの正反射光のみを受光している状態である。ここで、矢印の点線上にある丸印は、中間転写ベルト８での反射点である。このとき、第１及び第２の受光素子の総受光量はそれぞれ等しく、よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態０"で示すアナログ基準電圧となる。
【００３７】
状態１は、パッチ画像８１の先頭のトナー部が、番号＃１２の受光素子２７３への正反射光の反射点に来た状態である。状態１（Ａ）に示す様に、番号＃１２の受光素子２７３以外の受光素子は、総て正反射光を受光している。また、状態１（Ｂ）に示す様に、パッチ画像８１の先頭のトナー部における拡散反射光は、各受光素子２７３が受光する。よって、番号＃１２の受光素子２７３は、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。一方、その他の受光素子２７３は、総て正反射光及び拡散反射光を受光している。従って、第１の受光素子の総受光量は、第２の受光素子の総受光量より大きくなる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態１"で示すアナログ基準電圧より高い電圧となる。
【００３８】
状態２は、パッチ画像８１の先頭のトナー部が、番号＃１１の受光素子２７３への正反射光の反射点に来た状態である。図に示す様に、状態２においては、総ての第２の受光素子と番号＃１１以外の第１の受光素子は、正反射光を受光するが、第１の受光素子の番号＃１１は、正反射光を受光しなくなる。なお、ここでの正反射光を受光しなくなるとは殆ど受光しなくなるという意味である。また、拡散反射光は総ての受光素子２７３にほぼ均等に入射する。従って、第２の受光素子の総受光量は、第１の受光素子の総受光量より大きくなる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態２"で示すアナログ基準電圧より低い電圧となる。
【００３９】
状態３は、パッチ画像８１の各トナー無し部が、第１の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。つまり、パッチ画像８１の各トナー部が、第２の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。この場合、第２の受光素子の総ては、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。これに対して、第１の受光素子の総ては、拡散反射光に加えて、図の点線の矢印で示す様に正反射光を受光することになる。よって、第１の受光素子の総受光量は、第２の受光素子の総受光量より大きく、かつ、その差は最大となる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態３"で示す最大電圧となる。
【００４０】
状態４は、パッチ画像８１の各トナー無し部が、第２の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。つまり、パッチ画像８１の各トナー部が、第１の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。この場合、第１の受光素子の総ては、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。これに対して、第２の受光素子の総ては、拡散反射光に加えて、図の点線の矢印で示す様に正反射光を受光することになる。よって、第２の受光素子の総受光量は、第１の受光素子の総受光量より大きく、かつ、その差は最大となる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態４"で示す最小電圧となる。
【００４１】
以後、パッチ画像８１が移動するに従い、第１及び第２の受光素子の総受光量の大小関係は逆転し、かつ、その差は小さくなって行く。よって、センサ２７の出力は、図１０に示す様に、アナログ基準電圧を基準として正負に振動しながら、その絶対値は小さくなって行く。なお、このセンサ２７の振幅の最大値は、正反射光の光量に応じた値である。つまり、パッチ画像８１のトナー部のトナーの比率（トナー分布率）に応じて変化することになる。
【００４２】
センサ２７が出力する信号は、図１の制御部２５に入力される。色ずれの検出時において、センサ２７からの出力信号は、図１１（ａ）に示す様に、制御部２５の整流回路２５１で整流され、ローパスフィルタ２５２にて波形整形される。波形整形後の信号は、コンパレータ２５３で、閾値電圧Ｖｔｈを基準に二値化され矩形波となる。図１１（ｂ）に整流回路２５１の出力信号ＶＳＲ_ｒｅｃと、ローパスフィルタ２５２の出力信号ＶＳＲ_ｌｆと、コンパレータ２５３の出力信号ＶＳＲ＿ｃｏｍを示す。ＣＰＵ２６は、コンパレータ２５３の出力信号ＶＳＲ＿ｃｏｍから、各パッチ画像の位置を検出し、後述する方法で、パッチ画像の位置ずれを検出する。なお、以下の説明においては、パッチ画像の検出時刻（検出位置）を、ＶＳＲ＿ｃｏｍの中心を検出した時刻として説明を行うが、ＶＳＲ＿ｃｏｍのその他の位置であっても良い。
【００４３】
[色ずれ検知シーケンス（第１の補正制御）]
続いて、色ずれ量、つまり位置ずれの検出について、図１２〜１６を用いて説明する。色ずれを検出する場合、制御部２５は、選択部２７０を制御して図４（ａ）の接続状態となる様にする。続いて、図１２に示す様に、画像形成部は、例えば、中間転写ベルト８の両サイドに、各色それぞれについて、色ずれ検出用の２種類のパッチ画像８１１及び８１２を形成する。ここで、パッチ画像８１１は、副走査方向の位置ずれ量を検出するためのものであり、パッチ画像８１２は、主走査方向の位置ずれ量を検出するためのものである。なお、図１２において、副走査方向は、矢印で示す中間転写ベルト８の進行方向と同じ方向であり、主走査方向は、中間転写ベルト８の面内において副走査方向に直交する方向である。また、図１２において、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは、それぞれ、その横にあるパッチ画像の色が、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンであることを示している。中間転写ベルト８の各サイドのパッチ画像は、それぞれ、各サイドに対応するセンサ２７で測定を行う。なお、図１２において、ｔｓｆ１〜４、ｔｍｆ１〜４、ｔｓｒ１〜４、ｔｍｒ１〜４、は各パッチ画像の検出時刻を示している。
【００４４】
ここで、パッチ画像８１１は、図１３(ａ)に示す様に、６本のトナーによるラインを主走査方向における位置を合わせて、副走査方向に等しいピッチで配置し、縞状のトナー像としたものである。パッチ画像８１２は、図１３（ｂ）に示す様に、６本のトナーによるラインを、主走査方向に同じ距離だけずらして、副走査方向に等しいピッチで配置し、全体として４５度の傾きを持つ縞状のトナー像としたものである。なお、トナー部とトナー無し部のピッチ及び幅は、図６に示す通りであり、本実施形態において、トナー部の幅は１ドットであるものとする。
【００４５】
図１４は、図１２の左側のセンサ２７が、パッチ画像８１１が形成されている領域からの反射光を受信しているときの、コンパレータ２５３の出力信号を示している。なお、参考のため、整流回路２５１及びローパスフィルタ２５２の出力並びにコンパレータ２５３の閾値を点線で示している。上述した様に、本実施形態では、コンパレータ２５３の出力信号の立ち上がりと立下りの中間位置を、パッチ画像の検出時間としている。
【００４６】
まず、各サイドにおいて、Ｂｋのパッチ画像８１１と、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像８１１の理論距離を、ｄｓＹ（ｍ）、ｄｓＭ（ｍ）及びｄｓＣ（ｍ）とする。この場合、中間転写ベルト８の移動速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、基準色Ｂｋに対するＹ、Ｍ、Ｃの副走査方向の位置ずれ量δｅｓＹ、δｅｓＭ、δｅｓＣは、以下の様になる。
δesY=v*{(tsf2-tsf1)+(tsr2-tsr1)}/2-dsY （１）
δesM=v*{(tsf3-tsf1)+(tsr3-tsr1)}/2-dsM （２）
δesC=v*{(tsf4-tsf1)+(tsr4-tsr1)}/2-dsC （３）
【００４７】
また、左サイドの同じ色のパッチ画像８１１とパッチ画像８１２の実測距離は、それぞれ、以下の様になる。
dmfBk=v*(tmf1-tsf1) （４）
dmfY =v*(tmf2-tsf2) （５）
dmfM =v*(tmf3-tsf3) （６）
dmfC =v*(tmf4-tsf4) （７）
なお、ｄｍｆＢｋ、ｄｍｆＹ、ｄｍｆＭ及びｄｍｆＣは、それぞれ、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像の実測距離である。
【００４８】
同様に、右サイドの同じ色のパッチ画像８１１とパッチ画像８１２の実測距離は、それぞれ、以下の様になる。
dmrBk=v*(tmr1-tsr1) （８）
dmrY =v*(tmr2-tsr2) （９）
dmrM =v*(tmr3-tsr3) （１０）
dmrC =v*(tmr4-tsr4) （１１）
なお、ｄｍｒＢｋ、ｄｍｒＹ、ｄｍｒＭ及びｄｍｒＣは、それぞれ、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像の実測距離である。
【００４９】
ここで、左サイドのパッチ画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ画像の主走査方向の位置ずれ量δｅｍｆＹ、δｅｍｆＭ、δｅｍｆＣは、以下の様になる。
δemfY=dmfY-dmfBk （１２）
δemfM=dmfM-dmfBk （１３）
δemfC=dmfC-dmfBk （１４）
【００５０】
同様に、右サイドのパッチ画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ画像の主走査方向の位置ずれ量δｅｍｒＹ、δｅｍｒＭ、δｅｍｒＣは、以下の様になる。
δemrY=dmrY-dmrBk （１５）
δemrM=dmrM-dmrBk （１６）
δemrC=dmrC-dmrBk （１７）
【００５１】
なお、ずれの方向は、値の正負から判断できる。左サイドの主走査方向の位置ずれ量から、各色について書き出し位置を補正する。また、同じ色の両サイドの主走査方向の位置ずれ量の差から、主走査方向の幅を補正する。なお、主走査方向の幅に誤差がある場合、書出し位置は、主走査方向の幅の補正に伴い変化した画像周波数の変化量を加味して補正する。
【００５２】
続いて、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を用いて、主走査方向の位置ずれを検出する原理について説明する。図１５（ａ）の状態Ａ及びＢは、センサ２７の受光素子と、パッチ画像８１２の異なる位置関係をそれぞれ示している。なお、状態Ａ及びＢのパッチ画像は、共に、隣接するトナー部の位置が、主走査方向にＰｓｄだけずれるパターンとしている。また、状態Ｂのパッチ画像８１２は、状態Ａより、全体的に距離Ｌだけ主走査方向において、図の右側にずれている。図１５（ａ）から明らかな様に、状態Ｂのパッチ画像８１２の最初のトナー部は、状態Ａのパッチ画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるトナー部の面積が小さい。逆に、状態Ａのパッチ画像８１２の最後のトナー部は、状態Ｂのパッチ画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるトナー部の面積が小さい。従って、状態Ａのときのセンサ２７の出力は、状態Ｂのときより、立ち上がり及び立下りが早くなる。よって、図１５（ｂ）に示す様に、整流後のＶＳＲ_ｒｅｃ信号がピークとなる時刻Ｔｐｅａｋは同じであるが、状態Ａにおいては、ＶＳＲ_ｒｅｃ信号の中心から左部分の出力が状態Ｂより大きく、中心から右部分の出力が状態Ｂより小さくなる。
【００５３】
このため、ローパスフィルタにより波形整形されたＶＳＲ_ｌｆ信号の波形は歪みを生じ、状態Ａでは重心の位置が左にずれ、状態Ｂでは重心の位置が右にずれる。従って、状態ＡとＢでのＶＳＲ_ｌｆ信号が閾値電圧Ｖｔｈと交差する時刻にずれが生じ、ＶＳＲ_ｃｏｍ信号の立ち上がり時刻及び立下り時刻がシフトする。このため、パッチ画像の検出タイミングであるＶＳＲ_ｃｏｍ信号の立ち上がりと立下りの中間位置の時刻も図１５（ｂ）に示す様にδｔｍｆだけシフトする。従って、中間転写ベルト８の速度ｖから、主走査方向の位置ずれ量をｖ＊δｔｍｆとして計算することができる。上記の通り、パッチ画像８１２の主走査方向のずらし量Ｐｓｄよりも小さい、わずかな主走査方向の位置ずれを検知可能となる。
【００５４】
制御部２５は、上述した様に各方向の位置ずれ量を判定する。そして、主走査方向の書き出し位置については、書き出しタイミングを補正することにより補正する。また、主走査方向の倍率については、主走査方向の走査に使用するクロック信号の周波数補正により補正する。さらに、副走査方向の書き出し位置については、書き出しタイミングと、露光部１１ａ〜１１ｄにおいて感光体１８ａ〜１８ｄの走査に使用する回転多面鏡の面位相を補正することにより補正する。
【００５５】
従来技術においては、色ずれ検出のためのパッチ画像のトナー部の幅は、センサのスポット径と同程度の約２ｍｍ程度、必要としていた。つまり、従来技術においては、各パッチ画像の搬送方向の長さは約２ｍｍ程度必要であった。しかしながら、本実施形態においては、パッチ画像８１のトナー部を１ドット幅で構成することができる。よって、本実施形態における６本のトナー部を有するパッチ画像８１の搬送方向の長さは、従来の約１/３程度（０．７ｍｍ程度）とすることができる。これにより、色ずれ検出用のパッチ画像８１全体の搬送方向の長さを短くすることができる。なお、本実施形態における色ずれ検出用のパッチ画像８１のトナー部の幅は小さいが、複数の受光素子２７３からの信号を加算するため十分な信号レベルでパッチ画像を検出することができる。
【００５６】
さらに、色ずれの検出に使用するトナーの量も、従来の約１/１０に削減することができる。これに伴って、中間転写ベルト８からのパッチ画像の除去が容易となると共に、除去したトナーを収納するボックスの小型化も期待できる。
【００５７】
[濃度検知シーケンス（第２の補正制御）]
続いて、濃度の検出について説明する。濃度を検出する場合、制御部２５は、選択部２７０を制御して図４（ｂ）の接続状態となる様にする。図４（ｂ）は、連続する３つの受光素子２７３を１つの受光部とするものである。従って、図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成と比較して、第１の受光素子と、第２の受光素子の切り替わりの幅を実質的に３倍にするものである。また、第１の受光部のピッチも、図４（ａ）の第１の受光素子のピッチ（又は第２の受光素子のピッチ）の３倍になっている。なお、ここでの３倍とは厳密なものではなく、少なくとも略３倍であることを意味する。受光素子の部品精度や配置精度の許容範囲で厳密な３倍から多少ずれることも想定されるからである。
【００５８】
図１６（ａ）は、濃度検出用のパッチ画像８１の例である。なお、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃは、それぞれ、トナー部のトナー分布率を１００％、５０％及び３０％としたものである。パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃは、いずれも、トナー部の幅が３ドットであり、トナー無し部の幅が３ドットである。つまり、トナー部及びトナー無し部共に、色ずれ検出用のパッチ画像８１１及び８１２の３倍の幅とする。従って、トナー部の幅及びピッチと、パッチ画像８１のトナー部の幅及びピッチは、図６に示す関係となるため、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを検出したセンサ２７は、図１０と同様な波形の信号を出力することになる。既に説明した様に、センサ２７の出力の最大振幅は、トナー部のトナーの比率（トナー分布率）に応じて変化するため、センサ２７の最大振幅から濃度を検出することができる。なお、図４（ｂ）において、連続する３つの受光素子２７３のグループを１つの受光部と看做すと、受光部は合計４つになる。従って、図１６（ａ）に示す様に６つのトナー部を含むパッチ画像８１を検出すると、最大振幅が５回継続する形状となるが、その動作には影響しない。
【００５９】
図１６（ｂ）のＶｐｋ８１ａ、Ｖｐｋ８１ｂ及びＶｐｋ８１ｃは、それぞれ、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを使用したときのセンサ２７の出力の最大値である。図１６（ａ）に示す様に、Ｖｐｋ８１ｂ及びＶｐｋ８１ｃは、それぞれ、Ｖｐｋ８１ａの５０％及び３０％であり、パッチ画像８１のトナー部のトナー分布率に応じた値が、センサ２７から出力される。
【００６０】
センサ２７が出力する信号は、図１の制御部２５に入力される。制御部２５は、センサ２７の出力信号のピーク値からパッチ画像８１の濃度を判定する判定部でもある。図１７（ａ）に示す様に、制御部２５においては、センサ２７からの出力信号を整流回路２５１で整流し、ローパスフィルタ２５２で波形整形する。ローパスフィルタ２５２の出力は、ＣＰＵ２６のアナログ検出端子に接続され、ＣＰＵ２６内部にてアナログ・デジタル変換され濃度データとして取り込まれる。図１７（ｂ）に整流回路２５１の出力信号ＶＳＲ_ｒｅｃと、ローパスフィルタ２５２の出力信号ＶＳＲ_ｌｐを示す。
【００６１】
以上説明した様に、本実施形態において、拡散反射光は、総ての受光素子２７３に入射し、センサ２７内の差動回路にて処理される。従って、制御部２５にて、拡散反射光に対する補正処理等は必要なく、総ての色について一様な処理を行うことが可能となる。さらに、濃度検出用のパッチ画像８１は、例えば、３ドット幅のトナー部と、３ドット幅のトナー無し部の計６ドットの繰り返しパターンであり、６回繰り返しても、合計３６ドットの幅で、１つのパッチ画像８１を形成できる。従来技術においては、濃度検出用のパッチ画像８１の大きさは、発光素子２７２のスポット径に依存し、例えば、６００ｄｐｉのプリンタでは、１５０ドットから２００ドット程度の大きさが必要であった。従って、トナー消費量についても従来技術と比較し飛躍的に少なくすることができる。よって、中間転写ベルト８上のトナーのクリーニングが容易となると共に、クリーニング後の廃トナーを収納する廃トナーボックスの小型化も期待できる。また、受光素子２７３をアレイ状に配置することで、発光素子２７２の発光量を抑えることができる。また、発光素子２７２のスポット径を絞る必要もないため構成が簡易になる。
【００６２】
なお、上述した実施形態においては、受光素子２７３を１２個ずつ用いたが、その数は任意である。また、図４（ａ）では、第１の受光素子と第２の受光素子が交互に６個ずつ配置され、図４（ｂ）では、３個の連続する第１の受光素子を含む第１の受光部と３個の連続する第２の受光素子を含む第２の受光部が交互に２個ずつ配置されるものであった。しかしながら、受光素子２７３を３６個使用し、色ずれ検出時には、１２個のみを使用して図４（ａ）の様に構成し、濃度検出時には、連続する３つの受光素子を１つの受光部と看做し、第１の受光部と第２の受光部を交互に６個ずつ配置することもできる。さらに、図６に示すトナー部のピッチと、受光素子のピッチは、発光素子２７２と受光素子２７３が中間転写ベルト８と平行な同一平面内にあるときのものであり、本実施形態は図６に示すピッチに限定されない。つまり、例えば、基板２７１に段差が有る様な場合においては、発光素子２７２と受光素子２７３の設置面の差に応じて、トナー部のピッチ又は受光素子のピッチは変更され得るものである。
【００６３】
また、上述した実施形態において、選択回路２７０は、受光素子２７３ごとに独立してその出力先を設定することができるものであった。しかしながら、図１８に示す様に、一括して同じ出力先を選択するスイッチを含む選択回路２７１ａ及び２７１ｂを組み合わせて構成することもできる。図１８において、選択回路２７１ａは、端子ＳＥＬ１の入力がハイ（Ｈ）であるかロー（Ｌ）であるかに応じて、総てのスイッチをハイ（Ｈ）又はロー（Ｌ）側に切り替えるものである。同様に、選択回路２７１ｂは、端子ＳＥＬ２の入力がハイ（Ｈ）であるかロー（Ｌ）であるかに応じて、総てのスイッチをハイ（Ｈ）又はロー（Ｌ）側に切り替えるものである。なお、図１８においては、簡略化のため、差動アンプ２８３等は省略している。図１９に、端子ＳＥＬ１及びＳＥＬ２への入力と、対応する状態を示す。なお、図１９においても、図４と同様に網掛けは、ＩＶ変換アンプ２８２に接続される受光素子２７３を、それ以外は、ＩＶ変換アンプ２８１に接続される受光素子２７３を示している。本形態においては、２ビットの信号で状態切り替えを行うことができる。
【００６４】
（第二実施形態）続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ参照符号を使用してその説明は省略する。本実施形態においては、図２０に示す様に、センサ２７にレンズ４００を設け、発光素子２７２から光を平行光とした後に中間転写ベルト８に照射する。
【００６５】
本実施形態においては、図２１に示す様に、パッチ画像８１のトナー部のピッチを２Ｐｔとする。つまり、パッチ画像８１のトナー部のピッチは、第１の受光素子間のピッチ、及び、第２の受光素子間のピッチと等しくする。図２２に示す様に、発光素子２７２からの光は、レンズ４００によって補正され平行光となる。平行光のうち、パッチ画像８１のトナー無し部に入射した光は、正反射し、図２２に示す様に、パッチ画像８１の位置に応じて奇数番目又は偶数番目の受光素子２７３のみに入射する。つまり、図４（ａ）の様に選択すると、第１の受光素子又は第２の受光素子に入射する。これに対して、第一実施形態と同様に、パッチ画像８１のトナー部に入射した光は、拡散反射し、各受光素子２７３に入射する。図２２の点線の矢印は、パッチ画像８１のトナー無し部で正反射して偶数番目の受光素子２７３に入射する光を示している。
【００６６】
本実施形態において、パッチ画像８１が中間転写ベルト８と共に移動するときの、センサ２７の出力は第一実施形態と同様である。本実施形態においては、レンズ４００にて平行光とする。このため、センサ２７と中間転写ベルト８との距離が離れている場合においても、光の拡散よる光量低下を伴わないという利点がある。よって、センサ２７の配置位置の制約が低くなり、装置設計の自由度が大きくなる。
【００６７】
以上、複数の受光素子２７３を配置しておき、選択回路２７０が、この複数の受光素子２７３から第１の受光素子と第２の受光素子を選択する。この選択は、１つ又は複数の連続して配置された受光素子２７３のグループを、第１の受光素子と、第２の受光素子として交互に選択することにより行う。なお、連続して配置されている第１の受光素子を第１の受光部とし、連続して配置されている第２の受光素子を第２の受光部とする。ここで、第１の受光部及び第２の受光部に含まれる受光素子の連続数は、中間転写ベルト８に形成する各補正制御に応じたパッチ画像のトナー部のピッチ又は幅に基づき決定する。具体的には、色ずれ又は位置ずれの制御（第１の補正制御）で形成するパッチ画像（第１のパッチ画像）のトナー部が第１のピッチであり、濃度の制御（第２の補正制御）で形成するパッチ画像（第２のパッチ画像）のトナー部が第２のピッチであるものとする。また、第１の補正制御時及び第２の補正制御時において、各受光部に含まれる１以上の連続する受光素子２７３の数を、それぞれ、第１の数及び第２の数とする。第１の数をｎ（１以上の整数）とすると、第２の数はｍ（１以上の整数で且つｎとは異なる整数）として定義できる。そして、この場合、第１のピッチに対する第２のピッチの比は、第１の数に対する第２の数の比（ｍ／ｎ）と等しくなる。つまり、第２のピッチが第１のピッチのＮ倍（Ｎは自然数）である場合、第２の数は第１の数のＮ倍となる。この構成により、濃度及び色ずれの検出の際に必要なパッチ画像のサイズを任意に形成し、制御部２５はそのパッチ画像のサイズに合わせて第１の受光素子又は第２の受光素子として設定される１以上の連続する受光素子２７３の数を可変に設定できる。
【００６８】
なお、上記第１のピッチ及び第２のピッチは、トナー部の幅と読み替えることもできる。つまり、色ずれ又は位置ずれの制御で形成するパッチ画像のトナー部のラインの幅が第１ライン幅であり、濃度の制御で形成するパッチ画像のトナー部のライン幅が第２ライン幅であるものとする。また、第１の補正制御時及び第２の補正制御時において、各受光部に含まれる１以上の連続する受光素子２７３の数を、それぞれ、上記と同様にｎ及びｍとする。この場合、第１ライン幅に対する第２ライン幅の比は、第１の数に対する第２の数の比（ｍ／ｎ）と等しくなる。
【００６９】
なお、発光素子２７２が照射し、形成するパッチ画像のラインの移動方向におけるピッチ（ピッチＡ）だけ離れた中間転写ベルト８の位置で正反射した光が、受光素子２７３が配置されているところにおいてピッチＢだけ離れているものとする。この場合、第１の受光素子（又は第１の受光部）のピッチと、第２の受光素子（又は第２の受光部）のピッチは、トナー部のピッチに（ピッチＢの長さ／ピッチＡの長さ）を乗じた長さになる。言い換えると、前記移動方向におけるトナー部（パッチ画像）のライン幅と、受光素子（又は受光部）の前記移動方向における幅との比は、ピッチＡ（１のピッチ）とピッチＢ（第２のピッチ）との比に等しくなる。
【００７０】
より具体的には、発光素子２７２及び受光素子２７３を同一基板に配置する様な場合においては、第１の受光部及び第２の受光部それぞれのピッチを、パッチ画像８１のトナー部のピッチの２倍にする。また、発光素子２７２からの光を、レンズ等により平行光にする場合には、第１の受光部及び第２の受光部のピッチをパッチ画像８１のトナー部のピッチに等しくする。この構成は、センサ２７と中間転写ベルト８との距離が離れている場合においても、光の拡散よる光量低下を伴わず、よって、センサ２７の配置位置の制約が低くなるという利点がある。
【００７１】
以上、濃度検出用のパッチ画像と色ずれ検出用のパッチ画像を必要に応じて形成し、制御部２５は、各パッチ画像により濃度又は色ずれを検出する。上述した様に、１つのセンサの出力により、濃度と色ずれを検出することができ、かつ、各パッチ画像のサイズを小さくすることができる。
【００７２】
（第三実施形態）第一実施形態、第二実施形態においては、補正制御の種類（第１の補正制御、第２の補正制御）として、色ずれ或いは位置ずれの制御と、濃度の制御を使用して説明してきた。しかし、補正制御の種類としてはこれに限定されない。以下、図１９を用いて説明する。図１９（ａ）は図４（ａ）と同じ受光部の設定状態を示し、図１９（ｃ）は図４（ｂ）と同じ受光部の設定状態を示している。
【００７３】
例えば、濃度制御の場合において、検知精度を優先するか、パッチ画像全体の短さを優先するかによって切り替えを行うことも有効である。図１９（ｄ）は、高精度濃度制御の場合において、受光素子♯１乃至♯６と受光素子＃７乃至＃１２を其々１つの受光部と看做し、図１９（ｃ）よりもピッチを大きくした受光部の設定を制御部２５により行えるようにしたものである。パッチ画像１つあたりの検知面積が大きくなるため、検知精度が向上する。尚、複数の受光素子を１つの受光素子と看做すために全受光素子を何れかの受光部に割り当てる必要はなく、図１９（ｅ）に示すように、受光素子＃１、＃２、＃１１及び＃１２を使用せず、受光素子♯３乃至♯６と受光素子＃７乃至＃１０を其々１つの受光部と看做すことも可能である。つまり、図１９（ｄ）の受光部で検知される濃度制御用のパッチ画像のライン幅より図１９（ｅ）の受光部で検知される濃度制御用のパッチ画像のライン幅を短くして形成することが可能であるため、濃度制御用のパッチ画像全体の長さを短くすることができる。
【００７４】
また、色ずれ補正制御の場合においても、検知用途に応じてピッチの切り替えを行うことが有効である。例えば、図１９（ｂ）は、各２つずつの受光部を１つの受光部と看做し、図１９（ａ）よりもピッチを大きくした受光部の設定である。色ずれ補正制御の場合、ピッチを大きくすると検知分解能が低下するものの、逆に中間転写ベルト８表面の凹凸形状に起因するノイズ成分の低減には有利となる。つまり、図１９（ｃ）や図１９（ｄ）の設定は濃度検知用として説明を行ってきたが、色ずれ補正用として用いることも可能である。つまり、図１９（ａ）〜（ｅ）の夫々の受光部の設定に応じて、受光素子の数が多くなれば、色ずれ補正用のパッチ画像のライン幅を太くして形成することで、中間転写ベルト表面の凹凸形状に起因するノイズ成分の低減を行うことが可能となる。
【００７５】
このように、検知用途の優先度に応じて、生成するパッチ画像及び受光部のピッチを切り替えることは、同じ１つのハードウエアのセンサでありながら、その検知用途を拡げ、中間転写ベルト上に形成されたトナーの様々な状態検知を可能とする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクス等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画像形成装置としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応させて感光体を設け、中間転写ベルト等に各色のトナー像を重ね合う様に転写してカラー画像を形成するものがある。この様な画像形成装置においては、各色のトナー像の相対位置がずれる、所謂、色ずれが生じ得る。色ずれは、主走査方向の書き出し位置のずれ、主走査方向の倍率のずれ、主走査方向に対する走査線の傾き又は湾曲、副走査方向の書き出し位置のずれ等により生じる。
【０００３】
特許文献１は、中間転写ベルト等に色ずれ検出用の複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像の検出位置から色ずれ量、つまり、パッチ画像を形成する目標位置からの位置ずれ量を演算して補正する構成を開示している。
【０００４】
さらに、画像形成装置が印刷する画像の濃度特性は、各部材の特性の経年変化や、製造時の特性のばらつき、使用環境等の影響により変動する。特許文献２は、濃度を検出するためのパッチ画像を形成して濃度を調整する構成を開示している。
【０００５】
特許文献２では、まず、赤外発光ダイオード等からなる発光素子により、中間転写体上に形成されたカラートナー像に光を照射し、そのときの正反射光を正反射光用の受光素子で受光し、拡散反射光を拡散反射光用の受光素子で受光する。ここで各受光素子は、例えばフォトトランジスタで構成することができる。そして、両受光素子の出力からカラートナー像の濃度が求められる。
【０００６】
このとき、これら赤外発光ダイオードやフォトトランジスタは、パッケージに封入され保持されている。該パッケージには、発光素子から照射される光が、被光照射物に至るまでの光路や、被光照射物から正反射した正反射光が受光素子に至るまでの光路を確保する為の通路が形成されている。また、被光照射物から拡散反射した光が受光素子に至るまでの光路を確保するための通路が、パッケージに形成されている場合等もある。また、検出箇所を絞るための、絞りメカ部材を設ける場合等もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６２１１７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来から知られているパッチ画像の光量検出センサにおいては、正反射光と拡散反射光とを切り分けるべく、上記のように、パッケージ内に大きな光通路を形成する必要等があり、それが光量検出センサの大型化に繋がってしまうという問題があった。或いは、検出箇所を絞るための、絞りメカ部材を設ける場合等においても、同様の大型化の問題があった。即ち、光量検出センサの小型化が要望される。
【０００９】
一方、背景技術にて説明したように、画像形成装置に設けられるセンサは、色ずれ補正など、異なる状況での補正制御にて用いられることが想定される。即ち、上記要望に加え、色々なパッチ画像に対応して利用できる利便性の高い光量検出センサが要望される。
【００１０】
本発明は、光量検出センサの大型化の問題を解決しつつ、複数用途に対応して利用できる光量検出センサを搭載した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による画像形成装置は、像担持体と、パッチ画像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、発光手段と、前記像担持体の移動に伴い移動する前記パッチ画像に前記発光手段により光を照射したときの前記パッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子を含む受光部と、前記受光部に含まれる受光素子の数を可変に設定する設定手段と、を備え、前記設定手段は、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数と、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数を異なる数とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
光量検出センサの大型化の問題を解決しつつ、色々なパッチ画像に対応して利用できる光量検出センサを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態における画像形成装置の構成図。
【図２】一実施形態におけるセンサの構成を示す斜視図。
【図３】一実施形態におけるセンサの回路構成図。
【図４】一実施形態における受光素子のピッチの変更を示す図。
【図５】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する図。
【図６】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パッチ画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図７】一実施形態におけるパッチ画像からの拡散反射光の受光を説明する図。
【図８】一実施形態におけるパッチ画像が形成されていない領域からの反射光の受光を説明する図。
【図９】一実施形態におけるセンサの出力波形の説明図。
【図１０】一実施形態におけるセンサの出力波形を示す図。
【図１１】一実施形態における制御部のブロック図と、各部の波形を示す図。
【図１２】一実施形態における中間転写ベルトに形成したパッチ画像を示す図。
【図１３】一実施形態におけるパッチ画像を示す図。
【図１４】図１３のパッチ画像を検出した場合の各部の波形を示す図。
【図１５】一実施形態における主走査方向の色ずれ量の検出を説明する図。
【図１６】一実施形態におけるパッチ画像と、当該パッチ画像を検出したときのセンサの出力波形を示す図。
【図１７】一実施形態における制御部のブロック図と、各部の波形を示す図。
【図１８】一実施形態におけるセンサの回路構成図。
【図１９】一実施形態における受光素子のピッチの変更を示す図。
【図２０】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する図。
【図２１】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パッチ画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図２２】一実施形態におけるパッチ画像からの正反射光の受光を説明する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第一実施形態）まず、本実施形態による画像形成装置の画像形成部１００について図１を用いて説明する。図１において、帯電部１６ａは、像担持体である感光体１８ａを一様に帯電し、露光部１１ａは、感光体１８ａにレーザビームを照射し静電潜像を形成する。現像部１７ａは、感光体１８ａの静電潜像を、ブラックのトナーで現像してトナー像を形成する。一次転写部１９ａは、感光体１８ａのトナー像を、像担持体である中間転写ベルト８に転写する。なお、露光部１１ｂ〜１１ｄ、帯電部１６ｂ〜１６ｄ、現像部１７ｂ〜１７ｄ、感光体１８ｂ〜１８ｄ、一次転写部１９ｂ〜１９ｄは、それぞれ、シアン、マゼンダ、イエローのトナー像を中間転写ベルト８に形成するためのものである。中間転写ベルト８には、各色のトナー像が重ね合わせて転写されることでカラー画像が形成される。
【００１５】
二次転写部４２は、カセット２２から取り出される記録材に、中間転写ベルト８のトナー像を二次転写する。定着部２３は、熱及び圧力を加えて記録材に転写されたトナー像を記録材に定着させる。また、制御部２５は、ＣＰＵ２６を備えており、ＣＰＵ２６は、画像形成に関する制御や、故障検知に関する制御等、画像形成装置全体の制御を行う。
【００１６】
ここで、画像形成装置は、画像形成部１００が中間転写ベルト８に形成した色ずれ検出用及び濃度検出用のパッチ画像の色ずれ及び濃度を測定するセンサ２７を備えている。なお、画像形成部が生成する色ずれ検出用及び濃度検出用のパッチ画像のデータは、予め図示しない記憶部に保存されている。このパッチ画像のデータに従い画像形成部１００によりトナー像（パッチ画像）が形成される。
【００１７】
また、制御部２５は、センサ２７の出力信号を受信して色ずれ補正、及び、最大濃度補正や中間調濃度補正を自動的に行う。なお、最大濃度補正は、現像バイアス値や帯電バイアス値等のプロセス条件（画像形成条件）を変更することにより行う。また、中間濃度補正は、画像信号と画像濃度が直線的関係となる様にする補正、いわゆるγ補正（画像形成条件補正）である。これら補正は、所定枚数の印刷を行ったとき、電源が投入されたとき、利用者が補正を行う様に画像形成装置に入力を行ったとき等、所定の条件に合致した場合に制御部２５は実行する。
【００１８】
なお、画像形成装置として、中間転写ベルト８を使用したタンデムタイプにより説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の感光体で形成したトナー像を記録材に直接転写する装置であっても良い。さらに、感光体が１つで構成されるロータリ方式の装置であっても良い。さらに、感光体上に形成されたパッチ画像に基づき補正制御を行うものであっても良い。
【００１９】
本実施形態のセンサ２７は、図２に示す様に、発光素子２７２と、複数の受光素子２７３と、制御回路が形成された制御ＩＣ２７５を基板２７１の同一面上に配置したものである。なお、制御ＩＣ２７５は、直接的或いは信号形成回路（後述の２５１〜２５４等）を介してＣＰＵ２６と電気的に接続されている。発光素子２７２は、例えば、ＬＥＤであり、受光素子２７３は、例えば、フォトダイオードであり、発光素子２７２が光を照射したときの、パッチ画像からの反射光を受光可能な様に隣接して配置される。ここで、本実施形態において、受光素子２７３は等しいピッチで配置される。なお、以下の説明においては、受光素子２７３を１２個使用するものとする。また、各図において、各受光素子２７３に表示している＃１〜＃１２は、受光素子２７３の番号である。また、受光素子２７３の受光面は、基板２７１と接する面とは反対側の面上にあり、その幅は、受光素子２７３の配列方向の幅と等しいものとする。
【００２０】
図３は、制御ＩＣ２７５の回路構成と、発光素子２７２と、受光素子２７３の電気的接続を示す図である。各受光素子２７３の出力は、アナログスイッチ等から構成される選択回路２７０によって、ＩＶ変換アンプ２８１又は２８２の反転入力端子に接続される。なお、選択回路２７０は、制御部２５が端子ＳＥＬに入力する制御データにより制御され、♯１乃至♯１２の受光素子２７３ごとに独立してその出力先を選択する（設定する）ことができる。なお、ＩＶ変換アンプ２８１に対して出力する受光素子２７３の数とＩＶ変換アンプ２８２に対して出力する受光素子２７３の数は同じであり、その選択例を図４に示す。
【００２１】
図４において、網掛けされた受光素子２７３は、ＩＶ変換アンプ２８２に接続されたものであり、それ以外の受光素子２７３は、ＩＶ変換アンプ２８１に接続されたものを示している。図４（ａ）においては、奇数番号の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８２に接続し、偶数番号の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８１に接続している。また、図４（ｂ）においては、番号＃１〜３及び＃７〜９の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８２に接続し、番号＃４〜６及び＃１０〜１２の受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８１に接続している。後述する様に、図４（ａ）は、本実施形態において色ずれを検出する場合に使用する構成であり、図４（ｂ）は、濃度を検出する場合に使用する構成である。以下の説明において、ＩＶ変換アンプ２８２に接続されている受光素子２７３を第１の受光素子と呼び、ＩＶ変換アンプ２８１に接続されている受光素子２７３を第２の受光素子と呼ぶものとする。つまり、図４（ａ）の状態においては、奇数番号のものが第１の受光素子であり、偶数番号のものが第２の受光素子である。なお、第１の受光素子、第２の受光素子における第１及び第２の称呼は両者を区別する為のものであり、第１の受光素子のことを第２の受光素子と呼び、第２の受光素子のことを第１の受光素子と呼んでもよい。また、端子ＳＥＬに入力する制御データにより、後述の１９（ｂ）、図１９（ｄ）に示すような、各受光素子のＩＶ変換アンプへの接続形態を実現してもよい。
【００２２】
オペアンプであるＩＶ変換アンプ２８２の非反転入力端子には、ボルテージフォロア素子２８０から基準電圧が入力される。第１の受光素子は、受光量に対応する電流を、それぞれ、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子に向けて出力する。理想的なオペアンプの反転入力端子と非反転入力端子のインピーダンスは無限大であるため、第１の受光素子の総受光量に対応する電流は、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子と出力端子との間に接続されている抵抗３０６へと流れることになる。また、理想的なオペアンプ（ＩＶ変換アンプ）２８２の反転入力端子と非反転入力端子とは仮想的に短絡しており電位は略等しい。よって、第１の受光素子のいずれも光を受光していない場合には、抵抗３０６には電流が流れず、抵抗３０６による電圧降下は発生しないため、ＩＶ変換アンプ２８２の出力電圧Ｓ１（以下、電圧Ｓ１と称する）は基準電圧に等しくなる。
【００２３】
これに対して、第１の受光素子の総受光量が増大するに従い、抵抗３０６に流れる電流も増大し、よって抵抗３０６における電圧降下量も増大する。従って、図３の構成においては、ＩＶ変換アンプ２８２の電圧Ｓ１は、第１の受光素子の総受光量が増大するにつれて小さくなることになる。なお、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子と出力端子との間に接続されているコンデンサは、位相補償及びノイズ除去のためのものである。同様に、ＩＶ変換アンプ２８１の出力電圧Ｓ２（以下、電圧Ｓ２と称する）は、第２の受光素子の総受光量が増大するにつれて小さくなることになる。
【００２４】
抵抗３０７〜３１０と共に減算回路を構成するオペアンプである差動アンプ２８３の反転入力端子に電圧Ｓ１は入力され、電圧Ｓ２は、差動アンプ２８３の非反転入力端子に入力される。差動アンプ２８３の非反転入力端子には、ボルテージフォロア素子２８４が出力するアナログ基準電圧が入力される。ボルテージフォロア素子２８４の出力電圧をＶｒｅｆ１とし、抵抗３０８、３０７、３０９、３１０の抵抗値を夫々、Ｒ３０８、Ｒ３０７、Ｒ３０９、Ｒ３１０とし、Ｒ３０８＝Ｒ３０９、Ｒ３０７＝Ｒ３１０のとき、差動アンプ２８３の出力をＳｏｕｔとすると、Ｓｏｕｔは以下の式（１）で表される。
Ｓｏｕｔ＝（Ｓ２−Ｓ１）×（Ｒ３０７／Ｒ３０８）＋Ｖｒｅｆ１ ・・・式（１）
【００２５】
従って、差動アンプ２８３の出力は、電圧Ｓ１と電圧Ｓ２が等しい時には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１に等しくなる。また、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より高い場合には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１より低く、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より低い場合いは、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１より高くなる。差動アンプ２８３の出力は、端子３００から制御ＩＣ２７５の外部に出力される。この様に、制御ＩＣ２７５は、第１の受光素子の総受光量と第２の受光素子の総受光量との差分に応じた信号（＝Ｓｏｕｔ）を出力する出力部を構成する。
【００２６】
なお、差動アンプ２８５の非反転入力端子には、電圧Ｓ１及び電圧Ｓ２を加算し、抵抗２９０と抵抗２９１とで分圧した電圧が入力される。ここで抵抗２９０と抵抗２９１との抵抗値は等しいものとする。そして、差動アンプ２８５の出力と接続する端子３０２と、差動アンプ２８５の反転入力端子に接続する端子３０３を短絡することで、受光素子２７３の総受光量に相当する出力（（Ｓ１＋Ｓ２）／２）を検出することができる。これは、発光素子２７２の光量測定及び調整に使用する。なお、端子３０１は、発光素子２７２の光量の調整に使用する端子である。例えば、長期間の使用による発光素子２７２の光量の低下に対しては、図３の端子３０２及び３０３を短絡し、受光素子２７３の総受光量を検出し、これにより発光素子２７２から端子３０１に流れる電流を調整して発光光量を調整することができる。また、発光素子２７２の光量の調整は、例えば、濃度制御処理において、パッチ画像８１からの反射光を検出する前の段階（タイミング）等に実行する。
【００２７】
続いて、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、センサ２７が、中間転写ベルト８及び縞状のパッチ画像８１からの正反射光を受光する様子を説明する。なお、図５（ａ）においては、簡略化のため、制御ＩＣ２７５及び基板２７１を省略し、第１の受光素子及び第２の受光素子は、図４（ａ）の様に設定されているものとする。また、図５（ａ）において、符号８２で示す矢印は、中間転写ベルト８の移動方向を示している。図５（ａ）に示す様に、パッチ画像８１は、中間転写ベルト８の移動方向に沿って等しいピッチで、移動方向に垂直な、つまり移動方向と直交するトナーによるラインを複数含む画像である。
【００２８】
図５（ａ）に示す様に、発光素子２７２からの、パッチ画像８１のトナーによるライン間に照射された光は正反射する。本実施形態においては、図６に示す様に、パッチ画像８１の隣接するトナーによるライン（トナー部）間のピッチをＰｔとし、第１の受光素子間及び第２の受光素子間それぞれの移動方向８２におけるピッチを、トナー部のピッチの２倍である２Ｐｔとする。なお、総ての実施形態において、トナー部のピッチとは、図６に示す様に、あるトナー部と、それに隣接するトナー部の対応する位置との距離を意味し、トナーが無い部分（トナー無し部）の幅を意味するものではない。本実施形態においては、図６に示す様に、トナー部とトナー無し部の幅を等しくＰｔ／２とする。
【００２９】
同様に、総ての実施形態において、第１の受光素子のピッチとは、図６に示す様に、第１の受光素子中の、ある受光素子２７３と、その隣にある受光素子２７３との距離を意味し、受光素子間の空き部分の幅を意味するものではない。また、第２の受光素子についても同様である。
【００３０】
さらに、例えば、図４（ｂ）の様に、連続して配置される受光素子群（例えば♯１乃至♯３）を、交互に第１の受光素子及び第２の受光素子に設定した場合、連続して選択された受光素子２７３を１つの受光部と看做して、ピッチを受光部間の距離として定義する。従って、図４（ｂ）において、番号＃１の受光素子と、番号＃７の受光素子の対応する位置の距離が第１の受光部のピッチである。つまり、図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成と比較して、受光素子に係るピッチを、それぞれ、３倍としたものである。なお、連続して設定された受光素子２７３を１つの受光部と看做す場合に対して、第１の受光素子及び第２の受光素子を一受光素子毎に交互に設定する場合、一つの受光素子が一つの受光部を構成することとなる。
【００３１】
正反射光の反射面における入射角と反射角は等しいため、中間転写ベルト８のその移動方向において距離Ｄだけ離れた２点の位置で正反射した光は、受光素子２７３が配置されていることころにおいて前記移動方向に２倍の２Ｄだけ離れることになる。よって、この構成により、パッチ画像８１のトナー部間で反射した光は、パッチ画像８１の位置によっては、偶数番号の受光素子２７３のみ、又は奇数番号の受光素子２７３のみ、つまり、第２の受光素子又は第１の受光素子の一方のみに入射することになる。なお、図５（ａ）は、中間転写ベルト８からの正反射光が奇数番号の受光素子２７３のみに入射している様子を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じく、中間転写ベルト８からの正反射光が奇数番号の受光素子２７３のみに入射している様子を、中間転写ベルト８の移動方向と、基板２７１の法線方向を含む平面に対して垂直な方向から見た図である。
【００３２】
一方、発光素子２７２からの、パッチ画像８１のトナー部に照射された光は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように拡散反射する。従って、図７に示す様に、トナー部で反射した光は、総ての受光素子２７３に均等に入射する。なお、図７においても、簡略化のため、制御ＩＣ２７５及び基板２７１を省略している。また、図７は、パッチ画像８１の１つのライン部からの拡散反射光のみを示しているが、実際には、各ライン部からの拡散反射光が受光素子２７３に入射する。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じく、拡散反射光が全受光素子２７３に入射している様子を、中間転写ベルト８の移動方向と、基板２７１の法線方向を含む平面に対して垂直な方向から見た図である。
【００３３】
また、パッチ画像８１が形成されていない領域においては、総ての受光素子２７３に、中間転写ベルト８の表面で反射した正反射光が入射することになる。この様子を図８に示す。
【００３４】
[センサ２７の出力についての説明]
続いて、センサ２７の出力について説明する。なお、以下の説明において、選択回路２７０は、図４（ａ）の接続構成に設定され、パッチ画像８１は、図６に示すピッチ及び幅で形成されているものとする。この状態において、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲外にあるときには、センサ２７の第１及び第２の受光素子には、それぞれ、中間転写ベルト８の表面で反射した正反射光が入射する。この場合、図３の電圧Ｓ１及びＳ２は等しく、よって、センサ２７の出力は、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１となる。
【００３５】
これに対して、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内に入ると、パッチ画像８１の位置によっては、トナー無し部で反射した光は、第１又は第２の受光素子のみに入射するため、電圧Ｓ１とＳ２は異なる値となる。トナー無し部からの反射光の反射位置は、パッチ画像８１の移動により変化するため、第１の受光素子が正反射光を受光する状態と、第２の受光素子が正反射光を受光する状態は交互に変化する。つまり、電圧Ｓ１と電圧Ｓ２の大小関係は、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内にあるときに交互に変化することになる。よって、パッチ画像８１がセンサ２７の検出範囲内にあるとき、センサ２７の出力は、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ１を中心に振動することになる。
【００３６】
上記内容を、図９及び図１０を用いてより具体的に説明する。なお、図９において"＋"で示す受光素子２７３は、第１の受光素子であり、"−"で示す受光素子２７３は、第２の受光素子である。また、各受光素子２７３の下には、その番号を示している。さらに、パッチ画像８１は、図において左側の方向へ移動するものとする。状態０は、各受光素子２７３が、中間転写ベルト８のパッチ画像８１が形成されていない領域からの正反射光のみを受光している状態である。ここで、矢印の点線上にある丸印は、中間転写ベルト８での反射点である。このとき、第１及び第２の受光素子の総受光量はそれぞれ等しく、よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態０"で示すアナログ基準電圧となる。
【００３７】
状態１は、パッチ画像８１の先頭のトナー部が、番号＃１２の受光素子２７３への正反射光の反射点に来た状態である。状態１（Ａ）に示す様に、番号＃１２の受光素子２７３以外の受光素子は、総て正反射光を受光している。また、状態１（Ｂ）に示す様に、パッチ画像８１の先頭のトナー部における拡散反射光は、各受光素子２７３が受光する。よって、番号＃１２の受光素子２７３は、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。一方、その他の受光素子２７３は、総て正反射光及び拡散反射光を受光している。従って、第１の受光素子の総受光量は、第２の受光素子の総受光量より大きくなる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態１"で示すアナログ基準電圧より高い電圧となる。
【００３８】
状態２は、パッチ画像８１の先頭のトナー部が、番号＃１１の受光素子２７３への正反射光の反射点に来た状態である。図に示す様に、状態２においては、総ての第２の受光素子と番号＃１１以外の第１の受光素子は、正反射光を受光するが、第１の受光素子の番号＃１１は、正反射光を受光しなくなる。なお、ここでの正反射光を受光しなくなるとは殆ど受光しなくなるという意味である。また、拡散反射光は総ての受光素子２７３にほぼ均等に入射する。従って、第２の受光素子の総受光量は、第１の受光素子の総受光量より大きくなる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態２"で示すアナログ基準電圧より低い電圧となる。
【００３９】
状態３は、パッチ画像８１の各トナー無し部が、第１の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。つまり、パッチ画像８１の各トナー部が、第２の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。この場合、第２の受光素子の総ては、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。これに対して、第１の受光素子の総ては、拡散反射光に加えて、図の点線の矢印で示す様に正反射光を受光することになる。よって、第１の受光素子の総受光量は、第２の受光素子の総受光量より大きく、かつ、その差は最大となる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態３"で示す最大電圧となる。
【００４０】
状態４は、パッチ画像８１の各トナー無し部が、第２の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。つまり、パッチ画像８１の各トナー部が、第１の受光素子の総てへの正反射光の反射点にある状態である。この場合、第１の受光素子の総ては、正反射光を受光せず、拡散反射光のみを受光することになる。これに対して、第２の受光素子の総ては、拡散反射光に加えて、図の点線の矢印で示す様に正反射光を受光することになる。よって、第２の受光素子の総受光量は、第１の受光素子の総受光量より大きく、かつ、その差は最大となる。よって、センサ２７の出力は、図１０の"状態４"で示す最小電圧となる。
【００４１】
以後、パッチ画像８１が移動するに従い、第１及び第２の受光素子の総受光量の大小関係は逆転し、かつ、その差は小さくなって行く。よって、センサ２７の出力は、図１０に示す様に、アナログ基準電圧を基準として正負に振動しながら、その絶対値は小さくなって行く。なお、このセンサ２７の振幅の最大値は、正反射光の光量に応じた値である。つまり、パッチ画像８１のトナー部のトナーの比率（トナー分布率）に応じて変化することになる。
【００４２】
センサ２７が出力する信号は、図１の制御部２５に入力される。色ずれの検出時において、センサ２７からの出力信号は、図１１（ａ）に示す様に、制御部２５の整流回路２５１で整流され、ローパスフィルタ２５２にて波形整形される。波形整形後の信号は、コンパレータ２５３で、閾値電圧Ｖｔｈを基準に二値化され矩形波となる。図１１（ｂ）に整流回路２５１の出力信号ＶＳＲ_ｒｅｃと、ローパスフィルタ２５２の出力信号ＶＳＲ_ｌｆと、コンパレータ２５３の出力信号ＶＳＲ＿ｃｏｍを示す。ＣＰＵ２６は、コンパレータ２５３の出力信号ＶＳＲ＿ｃｏｍから、各パッチ画像の位置を検出し、後述する方法で、パッチ画像の位置ずれを検出する。なお、以下の説明においては、パッチ画像の検出時刻（検出位置）を、ＶＳＲ＿ｃｏｍの中心を検出した時刻として説明を行うが、ＶＳＲ＿ｃｏｍのその他の位置であっても良い。
【００４３】
[色ずれ検知シーケンス（第１の補正制御）]
続いて、色ずれ量、つまり位置ずれの検出について、図１２〜１６を用いて説明する。色ずれを検出する場合、制御部２５は、選択部２７０を制御して図４（ａ）の接続状態となる様にする。続いて、図１２に示す様に、画像形成部は、例えば、中間転写ベルト８の両サイドに、各色それぞれについて、色ずれ検出用の２種類のパッチ画像８１１及び８１２を形成する。ここで、パッチ画像８１１は、副走査方向の位置ずれ量を検出するためのものであり、パッチ画像８１２は、主走査方向の位置ずれ量を検出するためのものである。なお、図１２において、副走査方向は、矢印で示す中間転写ベルト８の進行方向と同じ方向であり、主走査方向は、中間転写ベルト８の面内において副走査方向に直交する方向である。また、図１２において、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは、それぞれ、その横にあるパッチ画像の色が、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンであることを示している。中間転写ベルト８の各サイドのパッチ画像は、それぞれ、各サイドに対応するセンサ２７で測定を行う。なお、図１２において、ｔｓｆ１〜４、ｔｍｆ１〜４、ｔｓｒ１〜４、ｔｍｒ１〜４、は各パッチ画像の検出時刻を示している。
【００４４】
ここで、パッチ画像８１１は、図１３(ａ)に示す様に、６本のトナーによるラインを主走査方向における位置を合わせて、副走査方向に等しいピッチで配置し、縞状のトナー像としたものである。パッチ画像８１２は、図１３（ｂ）に示す様に、６本のトナーによるラインを、主走査方向に同じ距離だけずらして、副走査方向に等しいピッチで配置し、全体として４５度の傾きを持つ縞状のトナー像としたものである。なお、トナー部とトナー無し部のピッチ及び幅は、図６に示す通りであり、本実施形態において、トナー部の幅は１ドットであるものとする。
【００４５】
図１４は、図１２の左側のセンサ２７が、パッチ画像８１１が形成されている領域からの反射光を受信しているときの、コンパレータ２５３の出力信号を示している。なお、参考のため、整流回路２５１及びローパスフィルタ２５２の出力並びにコンパレータ２５３の閾値を点線で示している。上述した様に、本実施形態では、コンパレータ２５３の出力信号の立ち上がりと立下りの中間位置を、パッチ画像の検出時間としている。
【００４６】
まず、各サイドにおいて、Ｂｋのパッチ画像８１１と、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像８１１の理論距離を、ｄｓＹ（ｍ）、ｄｓＭ（ｍ）及びｄｓＣ（ｍ）とする。この場合、中間転写ベルト８の移動速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、基準色Ｂｋに対するＹ、Ｍ、Ｃの副走査方向の位置ずれ量δｅｓＹ、δｅｓＭ、δｅｓＣは、以下の様になる。
δesY=v*{(tsf2-tsf1)+(tsr2-tsr1)}/2-dsY （１）
δesM=v*{(tsf3-tsf1)+(tsr3-tsr1)}/2-dsM （２）
δesC=v*{(tsf4-tsf1)+(tsr4-tsr1)}/2-dsC （３）
【００４７】
また、左サイドの同じ色のパッチ画像８１１とパッチ画像８１２の実測距離は、それぞれ、以下の様になる。
dmfBk=v*(tmf1-tsf1) （４）
dmfY =v*(tmf2-tsf2) （５）
dmfM =v*(tmf3-tsf3) （６）
dmfC =v*(tmf4-tsf4) （７）
なお、ｄｍｆＢｋ、ｄｍｆＹ、ｄｍｆＭ及びｄｍｆＣは、それぞれ、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像の実測距離である。
【００４８】
同様に、右サイドの同じ色のパッチ画像８１１とパッチ画像８１２の実測距離は、それぞれ、以下の様になる。
dmrBk=v*(tmr1-tsr1) （８）
dmrY =v*(tmr2-tsr2) （９）
dmrM =v*(tmr3-tsr3) （１０）
dmrC =v*(tmr4-tsr4) （１１）
なお、ｄｍｒＢｋ、ｄｍｒＹ、ｄｍｒＭ及びｄｍｒＣは、それぞれ、Ｂｋ、Ｙ、Ｍ及びＣのパッチ画像の実測距離である。
【００４９】
ここで、左サイドのパッチ画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ画像の主走査方向の位置ずれ量δｅｍｆＹ、δｅｍｆＭ、δｅｍｆＣは、以下の様になる。
δemfY=dmfY-dmfBk （１２）
δemfM=dmfM-dmfBk （１３）
δemfC=dmfC-dmfBk （１４）
【００５０】
同様に、右サイドのパッチ画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ画像の主走査方向の位置ずれ量δｅｍｒＹ、δｅｍｒＭ、δｅｍｒＣは、以下の様になる。
δemrY=dmrY-dmrBk （１５）
δemrM=dmrM-dmrBk （１６）
δemrC=dmrC-dmrBk （１７）
【００５１】
なお、ずれの方向は、値の正負から判断できる。左サイドの主走査方向の位置ずれ量から、各色について書き出し位置を補正する。また、同じ色の両サイドの主走査方向の位置ずれ量の差から、主走査方向の幅を補正する。なお、主走査方向の幅に誤差がある場合、書出し位置は、主走査方向の幅の補正に伴い変化した画像周波数の変化量を加味して補正する。
【００５２】
続いて、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を用いて、主走査方向の位置ずれを検出する原理について説明する。図１５（ａ）の状態Ａ及びＢは、センサ２７の受光素子と、パッチ画像８１２の異なる位置関係をそれぞれ示している。なお、状態Ａ及びＢのパッチ画像は、共に、隣接するトナー部の位置が、主走査方向にＰｓｄだけずれるパターンとしている。また、状態Ｂのパッチ画像８１２は、状態Ａより、全体的に距離Ｌだけ主走査方向において、図の右側にずれている。図１５（ａ）から明らかな様に、状態Ｂのパッチ画像８１２の最初のトナー部は、状態Ａのパッチ画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるトナー部の面積が小さい。逆に、状態Ａのパッチ画像８１２の最後のトナー部は、状態Ｂのパッチ画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるトナー部の面積が小さい。従って、状態Ａのときのセンサ２７の出力は、状態Ｂのときより、立ち上がり及び立下りが早くなる。よって、図１５（ｂ）に示す様に、整流後のＶＳＲ_ｒｅｃ信号がピークとなる時刻Ｔｐｅａｋは同じであるが、状態Ａにおいては、ＶＳＲ_ｒｅｃ信号の中心から左部分の出力が状態Ｂより大きく、中心から右部分の出力が状態Ｂより小さくなる。
【００５３】
このため、ローパスフィルタにより波形整形されたＶＳＲ_ｌｆ信号の波形は歪みを生じ、状態Ａでは重心の位置が左にずれ、状態Ｂでは重心の位置が右にずれる。従って、状態ＡとＢでのＶＳＲ_ｌｆ信号が閾値電圧Ｖｔｈと交差する時刻にずれが生じ、ＶＳＲ_ｃｏｍ信号の立ち上がり時刻及び立下り時刻がシフトする。このため、パッチ画像の検出タイミングであるＶＳＲ_ｃｏｍ信号の立ち上がりと立下りの中間位置の時刻も図１５（ｂ）に示す様にδｔｍｆだけシフトする。従って、中間転写ベルト８の速度ｖから、主走査方向の位置ずれ量をｖ＊δｔｍｆとして計算することができる。上記の通り、パッチ画像８１２の主走査方向のずらし量Ｐｓｄよりも小さい、わずかな主走査方向の位置ずれを検知可能となる。
【００５４】
制御部２５は、上述した様に各方向の位置ずれ量を判定する。そして、主走査方向の書き出し位置については、書き出しタイミングを補正することにより補正する。また、主走査方向の倍率については、主走査方向の走査に使用するクロック信号の周波数補正により補正する。さらに、副走査方向の書き出し位置については、書き出しタイミングと、露光部１１ａ〜１１ｄにおいて感光体１８ａ〜１８ｄの走査に使用する回転多面鏡の面位相を補正することにより補正する。
【００５５】
従来技術においては、色ずれ検出のためのパッチ画像のトナー部の幅は、センサのスポット径と同程度の約２ｍｍ程度、必要としていた。つまり、従来技術においては、各パッチ画像の搬送方向の長さは約２ｍｍ程度必要であった。しかしながら、本実施形態においては、パッチ画像８１のトナー部を１ドット幅で構成することができる。よって、本実施形態における６本のトナー部を有するパッチ画像８１の搬送方向の長さは、従来の約１/３程度（０．７ｍｍ程度）とすることができる。これにより、色ずれ検出用のパッチ画像８１全体の搬送方向の長さを短くすることができる。なお、本実施形態における色ずれ検出用のパッチ画像８１のトナー部の幅は小さいが、複数の受光素子２７３からの信号を加算するため十分な信号レベルでパッチ画像を検出することができる。
【００５６】
さらに、色ずれの検出に使用するトナーの量も、従来の約１/１０に削減することができる。これに伴って、中間転写ベルト８からのパッチ画像の除去が容易となると共に、除去したトナーを収納するボックスの小型化も期待できる。
【００５７】
[濃度検知シーケンス（第２の補正制御）]
続いて、濃度の検出について説明する。濃度を検出する場合、制御部２５は、選択部２７０を制御して図４（ｂ）の接続状態となる様にする。図４（ｂ）は、連続する３つの受光素子２７３を１つの受光部とするものである。従って、図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成と比較して、第１の受光素子と、第２の受光素子の切り替わりの幅を実質的に３倍にするものである。また、第１の受光部のピッチも、図４（ａ）の第１の受光素子のピッチ（又は第２の受光素子のピッチ）の３倍になっている。なお、ここでの３倍とは厳密なものではなく、少なくとも略３倍であることを意味する。受光素子の部品精度や配置精度の許容範囲で厳密な３倍から多少ずれることも想定されるからである。
【００５８】
図１６（ａ）は、濃度検出用のパッチ画像８１の例である。なお、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃは、それぞれ、トナー部のトナー分布率を１００％、５０％及び３０％としたものである。パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃは、いずれも、トナー部の幅が３ドットであり、トナー無し部の幅が３ドットである。つまり、トナー部及びトナー無し部共に、色ずれ検出用のパッチ画像８１１及び８１２の３倍の幅とする。従って、トナー部の幅及びピッチと、パッチ画像８１のトナー部の幅及びピッチは、図６に示す関係となるため、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを検出したセンサ２７は、図１０と同様な波形の信号を出力することになる。既に説明した様に、センサ２７の出力の最大振幅は、トナー部のトナーの比率（トナー分布率）に応じて変化するため、センサ２７の最大振幅から濃度を検出することができる。なお、図４（ｂ）において、連続する３つの受光素子２７３のグループを１つの受光部と看做すと、受光部は合計４つになる。従って、図１６（ａ）に示す様に６つのトナー部を含むパッチ画像８１を検出すると、最大振幅が５回継続する形状となるが、その動作には影響しない。
【００５９】
図１６（ｂ）のＶｐｋ８１ａ、Ｖｐｋ８１ｂ及びＶｐｋ８１ｃは、それぞれ、パッチ画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを使用したときのセンサ２７の出力の最大値である。図１６（ａ）に示す様に、Ｖｐｋ８１ｂ及びＶｐｋ８１ｃは、それぞれ、Ｖｐｋ８１ａの５０％及び３０％であり、パッチ画像８１のトナー部のトナー分布率に応じた値が、センサ２７から出力される。
【００６０】
センサ２７が出力する信号は、図１の制御部２５に入力される。制御部２５は、センサ２７の出力信号のピーク値からパッチ画像８１の濃度を判定する判定部でもある。図１７（ａ）に示す様に、制御部２５においては、センサ２７からの出力信号を整流回路２５１で整流し、ローパスフィルタ２５２で波形整形する。ローパスフィルタ２５２の出力は、ＣＰＵ２６のアナログ検出端子に接続され、ＣＰＵ２６内部にてアナログ・デジタル変換され濃度データとして取り込まれる。図１７（ｂ）に整流回路２５１の出力信号ＶＳＲ_ｒｅｃと、ローパスフィルタ２５２の出力信号ＶＳＲ_ｌｐを示す。
【００６１】
以上説明した様に、本実施形態において、拡散反射光は、総ての受光素子２７３に入射し、センサ２７内の差動回路にて処理される。従って、制御部２５にて、拡散反射光に対する補正処理等は必要なく、総ての色について一様な処理を行うことが可能となる。さらに、濃度検出用のパッチ画像８１は、例えば、３ドット幅のトナー部と、３ドット幅のトナー無し部の計６ドットの繰り返しパターンであり、６回繰り返しても、合計３６ドットの幅で、１つのパッチ画像８１を形成できる。従来技術においては、濃度検出用のパッチ画像８１の大きさは、発光素子２７２のスポット径に依存し、例えば、６００ｄｐｉのプリンタでは、１５０ドットから２００ドット程度の大きさが必要であった。従って、トナー消費量についても従来技術と比較し飛躍的に少なくすることができる。よって、中間転写ベルト８上のトナーのクリーニングが容易となると共に、クリーニング後の廃トナーを収納する廃トナーボックスの小型化も期待できる。また、受光素子２７３をアレイ状に配置することで、発光素子２７２の発光量を抑えることができる。また、発光素子２７２のスポット径を絞る必要もないため構成が簡易になる。
【００６２】
なお、上述した実施形態においては、受光素子２７３を１２個ずつ用いたが、その数は任意である。また、図４（ａ）では、第１の受光素子と第２の受光素子が交互に６個ずつ配置され、図４（ｂ）では、３個の連続する第１の受光素子を含む第１の受光部と３個の連続する第２の受光素子を含む第２の受光部が交互に２個ずつ配置されるものであった。しかしながら、受光素子２７３を３６個使用し、色ずれ検出時には、１２個のみを使用して図４（ａ）の様に構成し、濃度検出時には、連続する３つの受光素子を１つの受光部と看做し、第１の受光部と第２の受光部を交互に６個ずつ配置することもできる。さらに、図６に示すトナー部のピッチと、受光素子のピッチは、発光素子２７２と受光素子２７３が中間転写ベルト８と平行な同一平面内にあるときのものであり、本実施形態は図６に示すピッチに限定されない。つまり、例えば、基板２７１に段差が有る様な場合においては、発光素子２７２と受光素子２７３の設置面の差に応じて、トナー部のピッチ又は受光素子のピッチは変更され得るものである。
【００６３】
また、上述した実施形態において、選択回路２７０は、受光素子２７３ごとに独立してその出力先を設定することができるものであった。しかしながら、図１８に示す様に、一括して同じ出力先を選択するスイッチを含む選択回路２７１ａ及び２７１ｂを組み合わせて構成することもできる。図１８において、選択回路２７１ａは、端子ＳＥＬ１の入力がハイ（Ｈ）であるかロー（Ｌ）であるかに応じて、総てのスイッチをハイ（Ｈ）又はロー（Ｌ）側に切り替えるものである。同様に、選択回路２７１ｂは、端子ＳＥＬ２の入力がハイ（Ｈ）であるかロー（Ｌ）であるかに応じて、総てのスイッチをハイ（Ｈ）又はロー（Ｌ）側に切り替えるものである。なお、図１８においては、簡略化のため、差動アンプ２８３等は省略している。図１９に、端子ＳＥＬ１及びＳＥＬ２への入力と、対応する状態を示す。なお、図１９においても、図４と同様に網掛けは、ＩＶ変換アンプ２８２に接続される受光素子２７３を、それ以外は、ＩＶ変換アンプ２８１に接続される受光素子２７３を示している。本形態においては、２ビットの信号で状態切り替えを行うことができる。
【００６４】
（第二実施形態）続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ参照符号を使用してその説明は省略する。本実施形態においては、図２０に示す様に、センサ２７にレンズ４００を設け、発光素子２７２から光を平行光とした後に中間転写ベルト８に照射する。
【００６５】
本実施形態においては、図２１に示す様に、パッチ画像８１のトナー部のピッチを２Ｐｔとする。つまり、パッチ画像８１のトナー部のピッチは、第１の受光素子間のピッチ、及び、第２の受光素子間のピッチと等しくする。図２２に示す様に、発光素子２７２からの光は、レンズ４００によって補正され平行光となる。平行光のうち、パッチ画像８１のトナー無し部に入射した光は、正反射し、図２２に示す様に、パッチ画像８１の位置に応じて奇数番目又は偶数番目の受光素子２７３のみに入射する。つまり、図４（ａ）の様に選択すると、第１の受光素子又は第２の受光素子に入射する。これに対して、第一実施形態と同様に、パッチ画像８１のトナー部に入射した光は、拡散反射し、各受光素子２７３に入射する。図２２の点線の矢印は、パッチ画像８１のトナー無し部で正反射して偶数番目の受光素子２７３に入射する光を示している。
【００６６】
本実施形態において、パッチ画像８１が中間転写ベルト８と共に移動するときの、センサ２７の出力は第一実施形態と同様である。本実施形態においては、レンズ４００にて平行光とする。このため、センサ２７と中間転写ベルト８との距離が離れている場合においても、光の拡散よる光量低下を伴わないという利点がある。よって、センサ２７の配置位置の制約が低くなり、装置設計の自由度が大きくなる。
【００６７】
以上、複数の受光素子２７３を配置しておき、選択回路２７０が、この複数の受光素子２７３から第１の受光素子と第２の受光素子を選択する。この選択は、１つ又は複数の連続して配置された受光素子２７３のグループを、第１の受光素子と、第２の受光素子として交互に選択することにより行う。なお、連続して配置されている第１の受光素子を第１の受光部とし、連続して配置されている第２の受光素子を第２の受光部とする。ここで、第１の受光部及び第２の受光部に含まれる受光素子の連続数は、中間転写ベルト８に形成する各補正制御に応じたパッチ画像のトナー部のピッチ又は幅に基づき決定する。具体的には、色ずれ又は位置ずれの制御（第１の補正制御）で形成するパッチ画像（第１のパッチ画像）のトナー部が第１のピッチであり、濃度の制御（第２の補正制御）で形成するパッチ画像（第２のパッチ画像）のトナー部が第２のピッチであるものとする。また、第１の補正制御時及び第２の補正制御時において、各受光部に含まれる１以上の連続する受光素子２７３の数を、それぞれ、第１の数及び第２の数とする。第１の数をｎ（１以上の整数）とすると、第２の数はｍ（１以上の整数で且つｎとは異なる整数）として定義できる。そして、この場合、第１のピッチに対する第２のピッチの比は、第１の数に対する第２の数の比（ｍ／ｎ）と等しくなる。つまり、第２のピッチが第１のピッチのＮ倍（Ｎは自然数）である場合、第２の数は第１の数のＮ倍となる。この構成により、濃度及び色ずれの検出の際に必要なパッチ画像のサイズを任意に形成し、制御部２５はそのパッチ画像のサイズに合わせて第１の受光素子又は第２の受光素子として設定される１以上の連続する受光素子２７３の数を可変に設定できる。
【００６８】
なお、上記第１のピッチ及び第２のピッチは、トナー部の幅と読み替えることもできる。つまり、色ずれ又は位置ずれの制御で形成するパッチ画像のトナー部のラインの幅が第１ライン幅であり、濃度の制御で形成するパッチ画像のトナー部のライン幅が第２ライン幅であるものとする。また、第１の補正制御時及び第２の補正制御時において、各受光部に含まれる１以上の連続する受光素子２７３の数を、それぞれ、上記と同様にｎ及びｍとする。この場合、第１ライン幅に対する第２ライン幅の比は、第１の数に対する第２の数の比（ｍ／ｎ）と等しくなる。
【００６９】
なお、発光素子２７２が照射し、形成するパッチ画像のラインの移動方向におけるピッチ（ピッチＡ）だけ離れた中間転写ベルト８の位置で正反射した光が、受光素子２７３が配置されているところにおいてピッチＢだけ離れているものとする。この場合、第１の受光素子（又は第１の受光部）のピッチと、第２の受光素子（又は第２の受光部）のピッチは、トナー部のピッチに（ピッチＢの長さ／ピッチＡの長さ）を乗じた長さになる。言い換えると、前記移動方向におけるトナー部（パッチ画像）のライン幅と、受光素子（又は受光部）の前記移動方向における幅との比は、ピッチＡ（１のピッチ）とピッチＢ（第２のピッチ）との比に等しくなる。
【００７０】
より具体的には、発光素子２７２及び受光素子２７３を同一基板に配置する様な場合においては、第１の受光部及び第２の受光部それぞれのピッチを、パッチ画像８１のトナー部のピッチの２倍にする。また、発光素子２７２からの光を、レンズ等により平行光にする場合には、第１の受光部及び第２の受光部のピッチをパッチ画像８１のトナー部のピッチに等しくする。この構成は、センサ２７と中間転写ベルト８との距離が離れている場合においても、光の拡散よる光量低下を伴わず、よって、センサ２７の配置位置の制約が低くなるという利点がある。
【００７１】
以上、濃度検出用のパッチ画像と色ずれ検出用のパッチ画像を必要に応じて形成し、制御部２５は、各パッチ画像により濃度又は色ずれを検出する。上述した様に、１つのセンサの出力により、濃度と色ずれを検出することができ、かつ、各パッチ画像のサイズを小さくすることができる。
【００７２】
（第三実施形態）第一実施形態、第二実施形態においては、補正制御の種類（第１の補正制御、第２の補正制御）として、色ずれ或いは位置ずれの制御と、濃度の制御を使用して説明してきた。しかし、補正制御の種類としてはこれに限定されない。以下、図１９を用いて説明する。図１９（ａ）は図４（ａ）と同じ受光部の設定状態を示し、図１９（ｃ）は図４（ｂ）と同じ受光部の設定状態を示している。
【００７３】
例えば、濃度制御の場合において、検知精度を優先するか、パッチ画像全体の短さを優先するかによって切り替えを行うことも有効である。図１９（ｄ）は、高精度濃度制御の場合において、受光素子♯１乃至♯６と受光素子＃７乃至＃１２を其々１つの受光部と看做し、図１９（ｃ）よりもピッチを大きくした受光部の設定を制御部２５により行えるようにしたものである。パッチ画像１つあたりの検知面積が大きくなるため、検知精度が向上する。尚、複数の受光素子を１つの受光素子と看做すために全受光素子を何れかの受光部に割り当てる必要はなく、図１９（ｅ）に示すように、受光素子＃１、＃２、＃１１及び＃１２を使用せず、受光素子♯３乃至♯６と受光素子＃７乃至＃１０を其々１つの受光部と看做すことも可能である。つまり、図１９（ｄ）の受光部で検知される濃度制御用のパッチ画像のライン幅より図１９（ｅ）の受光部で検知される濃度制御用のパッチ画像のライン幅を短くして形成することが可能であるため、濃度制御用のパッチ画像全体の長さを短くすることができる。
【００７４】
また、色ずれ補正制御の場合においても、検知用途に応じてピッチの切り替えを行うことが有効である。例えば、図１９（ｂ）は、各２つずつの受光部を１つの受光部と看做し、図１９（ａ）よりもピッチを大きくした受光部の設定である。色ずれ補正制御の場合、ピッチを大きくすると検知分解能が低下するものの、逆に中間転写ベルト８表面の凹凸形状に起因するノイズ成分の低減には有利となる。つまり、図１９（ｃ）や図１９（ｄ）の設定は濃度検知用として説明を行ってきたが、色ずれ補正用として用いることも可能である。つまり、図１９（ａ）〜（ｅ）の夫々の受光部の設定に応じて、受光素子の数が多くなれば、色ずれ補正用のパッチ画像のライン幅を太くして形成することで、中間転写ベルト表面の凹凸形状に起因するノイズ成分の低減を行うことが可能となる。
【００７５】
このように、検知用途の優先度に応じて、生成するパッチ画像及び受光部のピッチを切り替えることは、同じ１つのハードウエアのセンサでありながら、その検知用途を拡げ、中間転写ベルト上に形成されたトナーの様々な状態検知を可能とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
パッチ画像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、
発光手段と、
前記像担持体の移動に伴い移動する前記パッチ画像に前記発光手段により光を照射したときの前記パッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子を含む受光部と、
前記受光部に含まれる受光素子の数を可変に設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数と、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数を異なる数とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のパッチ画像と前記第２のパッチ画像は異なるライン幅で形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記第１のパッチ画像を検知する際の前記受光部に含まれる受光素子の数をｎ（ｎは、１以上の整数）に設定し、前記第２のパッチ画像を検知する際の前記受光部に含まれる受光素子の数をｍ（ｍは、１以上の整数で且つｎとは異なる整数）に設定し、
前記画像形成手段は、
前記第１のパッチ画像を第１ライン幅で形成し、
前記第２のパッチ画像を第２ライン幅で形成し、
前記第１ライン幅と前記第２ライン幅との比は、前記ｎと前記ｍとの比であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数の前記受光部を有し、
前記発光手段が照射し、前記像担持体の移動方向において第１のピッチだけ離れた前記像担持体の２つの位置で正反射した光が、前記複数の受光部が配置されたところでは前記移動方向において第２のピッチとなる場合、
前記移動方向における前記パッチ画像のライン幅と前記受光部の前記移動方向における幅との比は、前記第１のピッチと前記第２のピッチとの比であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の前記受光部を有し、
前記受光部の内の奇数番目に配置された第１の受光部の受光量と、偶数番目に配置された第２の受光部の受光量と、の差に応じた出力信号を出力する出力部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１のパッチ画像は濃度補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は色ずれ補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１のパッチ画像は濃度補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は前記第１のパッチ画像とは異なる濃度補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のパッチ画像は色ずれ補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は前記第１のパッチ画像とは異なる色ずれ補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
パッチ画像を前記像担持体に形成する画像形成手段と、
発光手段と、
前記像担持体の移動に伴い移動する前記パッチ画像に前記発光手段により光を照射したときの前記パッチ画像からの反射光を受光する複数の受光素子を含む受光部と、
前記受光部に含まれる受光素子の数を可変に設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数と、前記画像形成手段により形成された第１のパッチ画像とは異なる第２のパッチ画像からの反射光を受光する際の前記複数の受光素子の数を異なる数とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のパッチ画像と前記第２のパッチ画像は異なるライン幅で形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記第１のパッチ画像を検知する際の前記受光部に含まれる受光素子の数をｎ（ｎは、１以上の整数）に設定し、前記第２のパッチ画像を検知する際の前記受光部に含まれる受光素子の数をｍ（ｍは、１以上の整数で且つｎとは異なる整数）に設定し、
前記画像形成手段は、
前記第１のパッチ画像を第１ライン幅で形成し、
前記第２のパッチ画像を第２ライン幅で形成し、
前記第１ライン幅と前記第２ライン幅との比は、前記ｎと前記ｍとの比であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数の前記受光部を有し、
前記発光手段が照射し、前記像担持体の移動方向において第１のピッチだけ離れた前記像担持体の２つの位置で正反射した光が、前記複数の受光部が配置されたところでは前記移動方向において第２のピッチとなる場合、
前記移動方向における前記パッチ画像のライン幅と前記受光部の前記移動方向における幅との比は、前記第１のピッチと前記第２のピッチとの比であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の前記受光部を有し、
前記受光部の内の奇数番目に配置された第１の受光部の受光量と、偶数番目に配置された第２の受光部の受光量と、の差に応じた出力信号を出力する出力部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１のパッチ画像は濃度補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は色ずれ補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１のパッチ画像は濃度補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は前記第１のパッチ画像とは異なる濃度補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のパッチ画像は色ずれ補正のためのパッチであり、前記第２のパッチ画像は前記第１のパッチ画像とは異なる色ずれ補正のためのパッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−１０９３１９（Ｐ２０１３−１０９３１９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８５７６７（Ｐ２０１２−１８５７６７）
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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