(57)【要約】【課題】複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト５に形成された検出用画像を検出する光学センサ７を備える。光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１、第１ＰＤ７１１、第２ＰＤ７１２、第２ＬＥＤ７０２、及び遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを備える。第１ＰＤ７１１は、第１ＬＥＤ７０１と第２ＰＤ７１２との間に位置する。第２ＰＤ７１２は、第１ＰＤ７１１と第２ＬＥＤ７０２との間に位置する。遮光壁２０２ａは、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との間に設けられる。遮光壁２０２ｂは、第１ＰＤ７１１と第２ＰＤ７１２との間に設けらる。遮光壁２０２ｃは、第２ＰＤ７１２と第２ＬＥＤ７０２との間に設けらる。【選択図】図２
2020027198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、
前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、
前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、
前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、
前記センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
前記第１受光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、
前記第２受光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、
前記遮光壁は、前記第１発光素子と前記第１受光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２受光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１発光素子から前記検出用画像へ入射する光の入射角は、前記第２発光素子から前記検出用画像へ入射する光の入射角よりも小さい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】
前記第１受光素子は、前記第１発光素子から出射された光の正反射光を受光し、
前記第１受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
前記第２受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
前記第２受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の正反射光が受光されないような位置に設けら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４】
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子は前記基板の所定面にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品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】
前記基板は、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子が形成された半導体基板を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】
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、
前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、
前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、
前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、
前記センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
前記第１発光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、
前記第２発光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、
前記遮光壁は、前記第１受光素子と前記第１発光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１発光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２発光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記第１発光素子から前記検出用画像へ入射した光の入射角は、前記第２発光素子から前記検出用画像へ入射した光の入射角よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１受光素子は、前記第１発光素子から出射された光の正反射光を受光し、
前記第１受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
前記第２受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
前記第２受光素子は、前記第２発光素子から出射された光の正反射光が受光されないような位置に設けられることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子は前記基板の所定面にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記基板は、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子が形成された半導体基板を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子を有する基板と、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
前記第１受光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、
前記第２受光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、
前記遮光壁は、前記第１発光素子と前記第１受光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２受光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする光学センサ。
【請求項１２】
第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子を有する基板と、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
前記第１発光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、
前記第２発光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、
前記遮光壁は、前記第１受光素子と前記第１発光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１発光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２発光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする光学センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出用画像へ光を照射する発光素子と検出用画像からの反射光を受光する受光素子とを有する光学センサ、及び当該光学センサを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を、それぞれ、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経てシートに形成する。この画像の濃度は、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動してしまう。そこで、画像形成装置は、シートと異なる像担持体に検出用画像を形成し、画像形成装置が有する光学センサによって像担持体上の検出用画像を検出し、検出結果に基づいて画像形成条件を調整する。
【０００３】
また、画像形成装置は、異なる色の画像を重ねて混色の画像を形成する。そのため、イエローの画像、マゼンタの画像、シアンの画像、及びブラックの画像の画像形成位置が異なってしまうと、混色の画像の色味が所望の色味とならない。これは色ずれと呼ばれている。色ずれも、前述の画像の濃度と同様に、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動することが知られている。そこで、画像形成装置は、カラー画像の色味が変化してしまう前に、色ずれを検知するための異なる色の検出用画像を像担持体に形成し、光学センサによって検出用画像を検出し、各色の画像形成位置を前記検知された色ずれに基づいて調整する。
【０００４】
画像形成装置が有する光学センサは、発光部と、像担持体上の検出用画像からの反射光を受光する受光部とを備える。光学センサが検出用画像を検出する方式には、検出用画像からの正反射光を用いる正反射光方式と、検出用画像からの乱反射を用いる乱反射光方式（拡散反射光方式）と、がある。例えば特許文献１に記載の光学センサは、１つの発光素子と２つの受光素子とが基板に取り付けられ、当該基板がケースに取り付けられている。この光学センサは、ケースに遮光壁が形成されており、基板がケースに取り付けられた状態において基板上の発光素子と受光素子との間に遮光壁が位置する。この遮光壁は、発光素子から出射された光が、受光素子に直接受光されることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９１２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光学センサの温度が上昇することによって遮光壁と基板に隙間ができてしまう可能性がある。例えば、発光素子を複数備える光学センサは、各発光素子に挟まれた領域の温度が他の領域の温度よりも上昇しやすい。２つの発光素子に挟まれた位置に受光素子を有する光学センサにおいては、この受光素子の周囲の遮光壁や基板が熱膨張しやすい。これは、発光素子が発光することによって生じた熱が、２つの発光素子に挟まれた受光素子の周囲に集中してしまうことが原因である。
２つの発光素子に挟まれた受光素子の周囲が熱膨張した場合には、発光素子と受光素子との間に設けられた遮光壁と基板とに隙間ができてしまう。そして、この隙間から漏れ出た光が受光素子により受光されてしまうと、光学センサは検出用画像からの反射光を高精度に検出できなかった。
そこで、本発明は、複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、前記センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第１受光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、前記第２受光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第１発光素子と前記第１受光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２受光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するための他の画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、前記センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第１発光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、前記第２発光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第１受光素子と前記第１発光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１発光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２発光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するための光学センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第１受光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、前記第２受光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第１発光素子と前記第１受光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２受光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するための他の光学センサは、第１発光素子、第２発光素子、第１受光素子、及び第２受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子を有する基板と、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１受光素子、及び前記第２受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第１発光素子は、前記基板において前記第１受光素子と前記第２発光素子との間に位置し、前記第２発光素子は、前記基板において前記第１発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第１受光素子と前記第１発光素子との間に設けられた第１遮光壁、前記第１発光素子と前記第２発光素子との間に設けられた第２遮光壁、及び前記第２発光素子と前記第２受光素子との間に設けられた第３遮光壁を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の概略断面図。
【図２】光学センサの要部断面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、砲弾型素子を有する光学センサの要部断面図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、ＬＥＤの説明図。
【図５】第１ＬＥＤ及び第１ＰＤの周辺拡大図。
【図６】各素子を異なる順で配置した光学センサの説明図。
【図７】コントローラの構成例示図。
【図８】第１パターン画像の説明図。
【図９】読取レベルの例示図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、第２パターン画像の説明図。
【図１１】読取レベルの例示図。
【図１２】読取レベルの例示図。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、画像濃度検出用の測定用画像の説明図。
【図１４】読取レベルの例示図。
【図１５】読取レベルの例示図。
【図１６】色ずれ量の検出処理を表すフローチャート。
【図１７】画像濃度検出処理を表すフローチャート。
【図１８】実装精度が低下した場合の光学センサの説明図。
【図１９】実装精度を向上させた光学センサの説明図。
【図２０】光学センサの要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置１００は、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電器２ａ〜２ｄ、露光器１５ａ〜１５ｄ、現像器１６ａ〜１６ｄ、中間転写ベルト５、ベルト支持ローラ３、転写ローラ４、及び定着器１７を備える。以下の説明においては、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電器２ａ〜２ｄ、露光器１５ａ〜１５ｄ、及び現像器１６ａ〜１６ｄを、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成部１０と称す。中間転写ベルト５は、駆動ローラやベルト支持ローラ３を含む複数のローラに掛け回されている。中間転写ベルト５には画像形成部１０により形成されたトナー像が転写される。中間転写ベルト５はトナー像を担持して搬送する像担持体として機能する。また、中間転写ベルト５はトナー像が転写される中間転写体としても機能する。転写ローラ４は、中間転写ベルト５に対してベルト支持ローラ３の反対側に配置されている。転写ローラ４が中間転写ベルト５を押圧することによって形成されるニップ部Ｎは転写部と呼ばれる。シートは搬送ローラにより転写部へと搬送される。転写ローラ４は、転写部において中間転写ベルト５上のトナー像をシートに転写する。なお、符号末尾の「ａ」は、イエローの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｂ」は、シアンの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｃ」は、マゼンタの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「ｄ」は、ブラックの画像を形成するための構成を表す。
【００１５】
感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは矢印Ａ方向へ回転する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはその表面に感光層を有する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは感光体として機能する。帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを帯電する。露光器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより帯電された感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを露光する。露光器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄから出射されたレーザ光が感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを走査することによって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面に静電潜像が形成される。現像器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、静電潜像をトナー（現像剤）により現像して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに各色のトナー像を形成する。中間転写ベルト５の駆動ローラが回転することによって中間転写ベルト５は矢印Ｂ方向へ回転する。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに形成された各色のトナー像は、像担持体である中間転写ベルト５に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト５には、フルカラーのトナー像６が形成される。
【００１６】
中間転写ベルト５が回転することで、トナー像６は転写部に搬送される。トナー像６は、転写部を通過する際にシートに転写される。トナー像６が転写されたシートは、搬送ベルト１２により定着器１７へ搬送される。定着器１７はヒータ１７１を備え、ヒータ１７１がトナー像６を加熱することで、トナー像６をシートに定着させる。その後、シートは、画像形成装置１００のトレイ（不図示）へ排出される。以上により、画像形成装置１００による画像形成処理が終了する。
【００１７】
また、中間転写ベルト５の搬送方向（Ｂ方向）で感光ドラム１ｄの下流側には光学センサ７が配置されている。光学センサ７は、中間転写ベルト５に形成された色ずれ検出用のパターン画像や画像濃度検出用のテスト画像を検出する。テスト画像の検出結果は画像濃度補正に用いられる。パターン画像の検出結果は色ずれ補正に用いられる。なお、以下では、パターン画像とテスト画像を区別しない場合、パターン画像及びテスト画像を「検出用画像」と称す。
【００１８】
各感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト５に転写された各色のトナー像の位置（転写位置）は、露光器１５ａ〜１５ｄの温度によって変動することが知られている。転写位置のズレは、フルカラーの画像の色合いや色調を変化させてしまう。転写位置のズレは色ずれと呼ばれる。そこで、画像形成装置１００は、色ずれを検知するためのパターン画像を光学センサ７によって検出し、当該検出された色ずれを補正する。
また、画像形成装置１００により形成されるべき画像の濃度は、環境条件（温湿度）の変化や、印刷枚数の増加が原因で変動してしまう。そのため、画像形成装置１００は、テスト画像を光学センサ７によって検出して、画像形成条件をテスト画像の検出結果に基づいて制御する画像濃度補正を実行する。ここで、画像形成条件は、例えば、露光器１５ａ〜１５ｄが出射するレーザ光の強度、現像器１６ａ〜１６ｄに印加される現像バイアス、帯電器２ａ〜２ｄに印加される帯電バイアス、転写ローラ４に印加される転写バイアスを含む。画像形成装置１００は、画像濃度を補正するために、複数の画像形成条件を制御してもよく、或いは、特定の画像形成条件のみを制御してもよい。
【００１９】
（光学センサ）
図２は、光学センサ７の要部断面図である。光学センサ７は、２つの発光素子と２つの受光素子とを備える。光学センサ７は、発光素子として、第１ＬＥＤ（Light Emitting Diode）７０１及び第２ＬＥＤ７０２を備える。光学センサ７は、受光素子として、第１ＰＤ（Photodiode）７１１及び第２ＰＤ７１２を備える。第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、同一の基板２０１の所定面（取り付け面）にダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着される。第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２からの照射光の光軸は基板２０１の所定面（取り付け面）に直交する。さらに、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光される反射光の光軸も基板２０１の所定面（取り付け面）に直交する。
【００２０】
光学センサ７は、基板２０１の所定面（取り付け面）に第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２が取り付けられているので、リフロー工程を１度行えば基板２０１に前述の複数の素子を取り付けることができる。従って、光学センサ７の製造コストは、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２を基板２０１の両面に分けて取り付けた光学センサの製造コストよりも安い。なお、基板２０１は、例えばプリント基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）であるが、これに限定されない。第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、不図示の電源回路や検出回路等に、例えば基板２０１を介して電気的に接続されている。
【００２１】
光学センサ７は、図２に示すように、第１ＬＥＤ７０１、第１ＰＤ７１１、第２ＰＤ７１２、及び第２ＬＥＤ７０２が基板２０１に並んで配置されている。つまり、第１ＬＥＤ７０１と第２ＬＥＤ７０２との間に、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２が位置する。さらに、光学センサ７は、遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成されたハウジング２０３を備える。
【００２２】
続いて各素子の配置について説明する。第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との位置関係は、第１ＬＥＤ７０１が発光した場合に第１ＰＤ７１１が測定対象からの正反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第１ＬＥＤ７０１から出射された光の入射角は、第１ＰＤ７１１に受光される反射光の反射角と等しい。第１ＬＥＤ７０１からの光の入射角は例えば７°であり、第１ＰＤ７１１の反射角は例えば７°とする。なお、測定対象とは中間転写ベルト５又は中間転写ベルト５上の検出用画像である。
【００２３】
さらに、第１ＰＤ７１１と第２ＬＥＤ７０２との位置関係は、第２ＬＥＤ７０２が発光した場合に第１ＰＤ７１１が測定対象からの乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の入射角は、第１ＰＤ７１１に受光される反射光の反射角と異なる。第２ＬＥＤ７０２からの光の入射角は例えば３０°であり、第１ＰＤ７１１の反射角は例えば７°とする。そして、第２ＬＥＤ７０２と第２ＰＤ７１２との位置関係は、第２ＬＥＤ７０２が発光した場合に第２ＰＤ７１２が測定対象からの他の乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の入射角は、第２ＰＤ７１２に受光される反射光の反射角と異なる。さらに、第１ＰＤ７１１に受光される反射光の反射角も、第２ＰＤ７１２に受光される反射光の反射角と異なる。第２ＬＥＤ７０２からの光の入射角は例えば３０°であり、第２ＰＤ７１２の反射角は例えば−７°とする。
【００２４】
ここで、第２ＬＥＤ７０２が発光する場合、測定対象からの正反射光は第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２のいずれにも受光されない。つまり、光学センサ７は、第２ＬＥＤ７０２からの光が測定対象によって反射しても測定対象からの正反射光が第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に受光されないように、第２ＬＥＤ７０２と第１ＰＤ７１１と第２ＰＤ７１２との位置関係が決まっている。
【００２５】
基板２０１はハウジング２０３に取り付けられている。基板２０１がハウジング２０３に取り付けられた状態において、遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが発光素子と受光素子との間に位置する。つまり、光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との間に遮光壁２０２ａが位置し、第１ＰＤ７１１と第２ＰＤ７１２との間に遮光壁２０２ｂが位置し、第２ＰＤ７１２と第２ＬＥＤ７０２との間に遮光壁２０２ｃが位置する。遮光壁２０２ａは、第１ＬＥＤ７０１から出射された光が第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２に直接受光されることを抑制する。遮光壁２０２ｃは、第２ＬＥＤ７０２から出射された光が第２ＰＤ７１２及び第１ＰＤ７１１に直接受光されることを抑制する。さらに、遮光壁２０２ｂは、第１ＰＤ７１１によって散乱した光が第２ＰＤ７１２に受光されることを抑制すると共に、第２ＰＤ７１２によって散乱した光が第１ＰＤ７１１に受光されることを抑制する。さらに、ハウジング２０３と遮光壁２０２ａ及び遮光壁２０２ｃは、第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２から出射された光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、照射光をガイドする。遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２が中間転写ベルト５からの反射光を効率的に受光するためのガイドとして機能する。
【００２６】
光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２が同一の基板２０１に実装されるため、各素子を中間転写ベルト５に対して略平行に取り付けることができる。これによって、光学センサ７は、例えばリードピン付きの砲弾型素子で構成される光学センサよりも、光軸のずれを抑制することができる。さらに、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２は、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着された素子であるので、砲弾型素子よりも素子間隔を狭くすることができる。そのため、光学センサ７の全体のサイズを小型化することができる。例えば、一般的な素子が３［ｍｍ］×２［ｍｍ］×１［ｍｍ］程度なのに対し、砲弾型素子はリードピンを除いた寸法でも５［ｍｍ］×１０［ｍｍ］×５［ｍｍ］程度である。そのため、部品体積を大幅に小型化でき、光学センサ７自体も小型化できる。
【００２７】
ここで、比較例として砲弾型素子を有する光学センサについて説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、砲弾型素子を有する光学センサの要部断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す光学センサは、砲弾型素子である発光素子１６１、１６２と受光素子１６３、１６４との位置関係を図２に示す光学センサ７の素子の位置関係と同じにしている。つまり、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す光学センサの入射角と反射角との関係は、図２に示す光学センサ７の入射角と反射角との関係と同じである。
【００２８】
砲弾型素子を有する光学センサを図３（ｂ）に示すように光学センサ７（図２）と同じサイズまで小型化しようとしても、発光素子１６１、１６２や受光素子１６３、１６４が遮光壁１６７ａ、１６７ｂ、１６７ｃにぶつかってしまう。そのため砲弾型素子を有する光学センサは、図３（ａ）のように、発光素子１６１、１６２や受光素子１６３、１６４が遮光壁１６７ａ、１６７ｂ、１６７ｃとぶつからないように、各素子の間隔を広げなければならず、大型化せざるを得なかった。つまり、本実施形態の光学センサ７によれば、各素子がダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されているため、砲弾型素子を有する光学センサよりも素子間隔を狭めて小型化できる。
【００２９】
また、本実施形態の光学センサ７が有する各素子は、基板２０１に、第１ＬＥＤ７０１、第１ＰＤ７１１、第２ＰＤ７１２、第２ＬＥＤ７０２の順に配列される。つまり一つの受光素子が二つの発光素子に挟まれないように、複数の発光素子及び複数の受光素子が配列される。このように配列される理由について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態の発光素子（第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２）に用いられるＬＥＤの説明図である。図４（ａ）に示すように、ＬＥＤ１７００は、電極１７０１上に、Ｐクラッド層１７０２、発光層１７０３、及びＮクラッド層１７０４が積層されたダブルヘテロ接合型の構成である。Ｎクラッド層１７０４の上には、電極１７０５、１７０６が設けられる。ＬＥＤ１７００がダブルヘテロ接合型なので、発光層１７０３は、光を全方向に出力する。図４（ｂ）は、ＬＥＤ１７００の発光指向特性を例示する。ここで例示されるように、ＬＥＤ１７００は、９０°、−９０°等の真横方向へも光を出力する。
【００３１】
図５は、光学センサ７の第１ＬＥＤ７０１及び第１ＰＤ７１１の周辺拡大図である。第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１との間には、第１ＬＥＤ７０１から出射された光が第１ＰＤ７１１に直接到達することを防止するための遮光壁２０２ａが設けられる。しかしながら、例えば、第１ＬＥＤ７０１が発光し続けることによって基板２０１やハウジング２０３の温度が上昇した場合、ハウジング２０３に形成された遮光壁２０２ａと基板２０１とに隙間ができる可能性がある。
【００３２】
第１ＰＤ７１１は、上記の通り、第１ＬＥＤ７０１が発光した場合に測定対象からの正反射光を受光するように配置される。遮光壁２０２ａと基板２０１との間に間隙ができた場合、第１ＰＤ７１１は測定対象からの正反射光に加え、図５に示すように、隙間から漏れ出た迷光を受光する。この場合、第１ＰＤ７１１は測定対象からの正反射光を高精度に検出できない。つまり、第１ＰＤ７１１が遮光壁２０２ａと基板２０１の隙間から漏れ出た迷光を受光することによって正確な色ずれ検出及び画像濃度検出が妨げられる。
【００３３】
また、第２ＰＤ７１２は、第２ＬＥＤ７０２が発光した場合に測定対象からの乱反射光を受光するように配置される。そして、第２ＬＥＤ７０２と第２ＰＤ７１２との間には、第２ＬＥＤ７０２から出射された光が第２ＰＤ７１２に直接到達することを防止するための遮光壁２０２ｃが設けられる。基板２０１やハウジング２０３の温度が上昇してハウジング２０３に形成された遮光壁２０２ｃと基板２０１との間に間隙ができた場合、第２ＰＤ７１２は測定対象からの乱反射光に加え、隙間から漏れ出た迷光を受光する。この場合、第２ＰＤ７１２は測定対象からの乱反射光を高精度に検出できない。つまり、第２ＰＤ７１２が遮光壁２０２ｃと基板２０１の隙間から漏れ出た迷光を受光することによって正確な色ずれ検出及び画像濃度検出が妨げられる。
【００３４】
ここで、図６は、遮光壁に隙間ができやすい光学センサ７´の比較例である。図６に示す光学センサ７´の各素子の配置は、光学センサ７（図２）の各素子の配置と異なる。図６に示す光学センサ７´は、基板２０１´に、第１ＬＥＤ７０１´、第１ＰＤ７１１´、第２ＬＥＤ７０２´、第２ＰＤ７１２´の順に各素子が配列される。さらに、図６に示す光学センサ７´は、第１ＬＥＤ７０１´と第１ＰＤ７１１´との間に遮光壁２０２ａ´を有し、第１ＰＤ７１１´と第２ＬＥＤ７０２´との間に遮光壁２０２ｂ´を有し、第２ＬＥＤ７０２と第２ＰＤ７１２´との間に遮光壁２０２ｃ´を有する。この配列の場合、第１ＬＥＤ７０１´が発光する場合だけでなく、第２ＬＥＤ７０２´が発光する場合にも、第１ＰＤ７１１´とその周囲の温度が上昇する。つまり、図２に示す光学センサ７よりも、光学センサ７´は、２つの熱源に相当する第１ＬＥＤ７０１と第２ＬＥＤ７０２との距離が短いので、これら熱源の間の領域の温度が上昇しやすい。そのため、基板２０１´と遮光壁２０２ａ´の間に間隙ができやすく、さらに基板２０１´と遮光壁２０２ｂ´の間に間隙ができやすい。これによって、図６に示す光学センサ７´は、遮光壁２０２ａ´、２０２ｂ´に迷光が漏れ出る隙間ができやすく、第１ＰＤ７１１´が高精度に検出用画像からの反射光を検出できない。
【００３５】
また、第１ＰＤ７１１´は、第１ＬＥＤ７０１´の発光時及び第２ＬＥＤ７０２´の発光時のいずれでも、遮光壁２０２ａ´、及び２０２ｂ´の隙間から漏れ出る迷光の影響を受ける。そのため、図６に示す光学センサ７´は、第２ＬＥＤ７０２´が発光した場合においても第１ＰＤ７１１´が検出用画像からの反射光を高精度に検出できない。さらに、第２ＬＥＤ７０２´の周囲の温度が上昇した場合には遮光壁２０２ｂ´及び遮光壁２０２ｃ´の隙間から迷光が漏れ出る可能性がある。遮光壁２０２ｂ´及び遮光壁２０２ｃ´の隙間から迷光が漏れ出た場合には、第１ＰＤ７１１´及び第２ＰＤ７１２´の両方が検出用画像からの反射光を高精度に検出できない。
【００３６】
遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃと基板２０１との間に隙間ができにくくするため、本実施形態の光学センサ７（図２）は、基板２０１に、第１ＬＥＤ７０１、第１ＰＤ７１１、第２ＰＤ７１２、第２ＬＥＤ７０２の順に各素子を配列する。つまり、光学センサ７（図２）は、光学センサ７のサイズを大型化することなく、図６に示した光学センサ７´よりも第１ＬＥＤ７０１から第２ＬＥＤ７０２までの距離を遠くできる。これによって、第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２が発光しても、第１ＬＥＤ７０１と第２ＬＥＤ７０２との間の領域の温度が上昇しにくい。つまり、光学センサ７（図２）は、図６に示した光学センサ７´と比べて、遮光壁２０２ｃから第１ＬＥＤ７０１までの距離が長いので、第１ＬＥＤ７０１が発光しても遮光壁２０２ｃと基板２０１の間に隙間ができにくい。同様に、光学センサ７（図２）は、図６に示した光学センサ７´と比べて、遮光壁２０２ａから第２ＬＥＤ７０２までの距離が長いので、第２ＬＥＤ７０２が発光しても遮光壁２０２ａと基板２０１の間に隙間ができにくい。従って、光学センサ７によれば、光学センサ７の検出精度が低下する原因である迷光の発生を抑制できる。そして、光学センサ７によれば迷光の発生が抑制されるので、検出用画像からの反射光を高精度に検出できる。
【００３７】
（コントローラ）
図７は、画像形成装置１００の動作を制御するためのコントローラの構成例示図である。コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０９、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１１、及び画像形成制御部１０１を備える。ＣＰＵ１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１０を含む。画像形成制御部１０１は、露光器制御部１１２、現像器制御部１１３、感光ドラム制御部１１４、及び中間転写ベルト駆動部１１５を備える。露光器制御部１１２は、露光器１５ａ〜１５ｄのレーザ光による走査を制御する。現像器制御部１１３は、現像器１６ａ〜６ｄの現像動作を制御する。感光ドラム制御部１１４は、感光ドラム１ａ〜１ｄの回転を制御する。中間転写ベルト駆動部１１５は、中間転写ベルト５の回転を制御する。ＣＰＵ１０９は、ＲＯＭ１１１に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成装置１００の動作を制御する。ＲＯＭ１１１は、コンピュータプログラムの他に、後述する色ずれ検出用のパターン画像を形成するために用いるパターン画像データ、及び画像濃度検出用のテスト画像を形成するために用いるテスト画像データが格納されている。コントローラ４０は、コンピュータプログラムの実行により実現される他に、ディスクリート品やワンチップの半導体製品により実現さてもよい。ワンチップの半導体製品には、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＳＯＣ（System-On-a-Chip）がある。
【００３８】
ＣＰＵ１０９は、光学センサ７を制御して、第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２を個別に発光（点灯）させる。
光学センサ７は、中間転写ベルト５又は中間転写ベルト５に形成された検出用画像からの反射光を第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２で受光する。第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、受光した反射光を電圧変換し、検出結果として電圧（アナログ信号）を出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２から出力されたアナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ１１０を介して取得する。ＣＰＵ１０９はＡ／Ｄコンバータ１１０によってアナログ信号から変換されたデジタル信号を、不図示のメモリに記憶する。
【００３９】
ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１により、露光器１５ａ〜１５ｄ、現像器１６ａ〜１６ｄ、及び感光ドラム１ａ〜１ｄを制御して、中間転写ベルト５上に検出用画像を形成させる。ＣＰＵ１０９は、光学センサ７の第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２を点灯させる。第１ＬＥＤ７０１及び第２ＬＥＤ７０２は、中間転写ベルト５の検出用画像が形成される面（表面）及び中間転写ベルト５に形成された検出用画像を照射する。第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２は、中間転写ベルト５の表面及び中間転写ベルト５に形成された検出用画像からの反射光を受光して、該反射光に応じたアナログ信号を出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１及び第２ＰＤ７１２から出力されるアナログ信号に応じて色ずれ量や画像濃度を検出して、色ずれ補正や画像濃度補正を行う。
【００４０】
（パターン画像）
図８は、色ずれ検出用の第１パターン画像の説明図である。第１パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色（マゼンタ、シアン、ブラック）のカラーパターンとを含む。カラーパターンは、中間転写ベルト５の搬送方向に対して所定の角度（例えば４５度）傾いて形成された画像である。色ずれ検出用のパターン画像は同色のパターン画像が２つ形成される。同色のパターン画像は、中間転写ベルト５の搬送方向に対して、それぞれ異なる向きに傾いて形成される。
【００４１】
第１パターン画像は、第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。例えば、中間転写ベルト５の表面からの反射光の光量が所定量以上である場合、第１パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。中間転写ベルト５の表面のグロス（光沢度）が低下していない場合、中間転写ベルト５の表面からの正反射光の光量が第１パターンからの正反射光の光量より多くなる。そのため、第１パターン画像が形成されていない領域（中間転写ベルト５の表面）からの反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値が第１パターン画像からの正反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値よりも高くなる。
【００４２】
図９は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。カラーパターンからの反射光が受光されたときの第１ＰＤ７１１のアナログ信号の値は、中間転写ベルト５の表面からの反射光が受光されたときの第１ＰＤ７１１のアナログ信号の値よりも低い。
ＣＰＵ１０９は、第１閾値に基づいてアナログ信号を、第１レベル又は第２レベルを示す二値の信号へ変換する。変換された信号はアナログ信号値（図９）と第１閾値との比較結果に相当する。このとき、ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１から出射された光の中間転写ベルト５の表面からの正反射光が第１ＰＤ７１１に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第１閾値を決定する。そして、ＣＰＵ１０９は、第１パターン画像のうちのカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。
【００４３】
図１０は、色ずれ検出用の第２パターン画像の説明図である。第２パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色（マゼンタ、シアン、ブラック）のカラーパターンとを含む。ただし、第２パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、マゼンタのカラーパターンに重ねて形成されている。第２パターン画像は、第２ＬＥＤ７０２から照射された光の乱反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。例えば、中間転写ベルト５からの反射光の光量が所定量以上でない場合、第２パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。言い換えれば、中間転写ベルト５からの反射光の光量が所定量未満ならば、第２パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。
【００４４】
中間転写ベルト５が摩耗することによって中間転写ベルト５のグロスが低下した場合、中間転写ベルト５の表面からの正反射光の光量が少なくなる。図１１は、中間転写ベルト５のグロスが低下した状態で、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。中間転写ベルト５からの正反射光の光量が低下した場合、図１１に示すように、各色のカラーパターンからの正反射光を受光したときのアナログ信号値と中間転写ベルト５からの正反射光を受光したときのアナログ信号値との差が減少してしまう。そのため、ＣＰＵ１０９は二値の信号から高精度に色ずれを検出できない可能性がある。
【００４５】
そこで、中間転写ベルト５の表面からの正反射光の光量が低下した場合、画像形成装置１００は第２パターン画像を用いて色ずれを検出する。画像形成装置１００が第２パターン画像を用いて色ずれを検出する場合、光学センサ７は第２ＬＥＤ７０２を発光し、第１ＰＤ７１１が第２パターン画像からの乱反射光を受光する。図１２は、第２ＬＥＤ７０２と第１ＰＤ７１１とによって第２パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。
【００４６】
図１０（ａ）に示すように、第２パターン画像は、第１パターン画像とは異なる。具体的には、ブラックのカラーパターンがマゼンタのカラーパターンに重ねられている。乱反射光を用いてブラックのカラーパターンを検出する場合、第２ＬＥＤ７０２から照射した光がブラックトナーにより吸収される。そのため、ブラックのみのカラーパターンからの乱反射光量と中間転写ベルト５からの乱反射光量との差は極めて小さい。第２パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、ブラックトナーを用いて間隔を開けて形成されたパターンの隙間からマゼンタトナーを用いて形成されたパターンが露出している。これは複合パターンと呼ばれる。複合パターンの断面図を図１０（ｂ）に示す。複合パターンを含む第２パターン画像の検出結果を図１２に示す。複合パターンからの乱反射光に対応するアナログ信号値は、複合パターンのなかのマゼンタトナーを用いて形成された領域からの乱反射光に対応した値である。ブラックトナーのパターンの間隔は予め決まっているので、ＣＰＵ１０９は、マゼンタトナーを用いて形成された領域とイエロートナーを用いた基準のカラーパターンとの相対位置から、ブラックのカラーパターンの色ずれ量を求めることができる。
【００４７】
ＣＰＵ１０９は、第２閾値に基づいてアナログ信号（図１２）を、第１レベル又は第２レベルを示す二値の信号に変換する。変換された信号はアナログ信号値（図１２）と第２閾値との比較結果に相当する。このとき、ＣＰＵ１０９は、第２ＬＥＤ７０２から出射された光の中間転写ベルト５の表面からの乱反射光が第１ＰＤ７１１に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第２閾値を決定する。そして、ＣＰＵ１０９は、第２パターン画像のカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、複合パターンを用いた色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。
【００４８】
本実施形態の画像形成装置１００では、上記のパターン画像（第１パターン画像、第２パターン画像）を使用して画像の色ずれを検出する。ＣＰＵ１０９は、各色のカラーパターンの位置を検出して、基準色（イエロー）のパターン画像に対する他の色のパターン画像の相対位置を算出する。ＣＰＵ１０９は、算出した相対位置と目標相対位置との差に基づいて、各色の色ずれ量を決定する。ＣＰＵ１０９は、例えば、決定した色ずれ量に基づいて露光器１５ａ〜１５ｄによる書き込みタイミングを制御することで、色ずれ補正を行う。また、ＣＰＵ１０９は、例えば、画像形成部１０により形成されるべき画像の色ずれが抑制されるように、検出された色ずれに基づいて画像データを補正してもよい。なお、基準色はイエローに限定されず、マゼンタ又はシアンとしてもよい。
【００４９】
（テスト画像）
図１３は、画像濃度検出用のテスト画像の説明図である。図１３（ａ）は、正反射光により検出される画像濃度検出用の第１テスト画像を例示する。図１３（ｂ）は、乱反射光により検出される画像濃度検出用の第２テスト画像を例示する。
【００５０】
第１テスト画像は、第１ＬＥＤ７０１から照射された光の正反射光を第１ＰＤ７１１が受光する場合に用いられる。第１テスト画像は、特にブラックの画像濃度の検出を行う際に用いられる。ブラックトナーは光を吸収するので、ブラックのテスト画像からの乱反射光は著しく少ない。そのため、ブラックトナーを用いて形成される画像の濃度が検出される場合、ＣＰＵ１０９はブラックのテスト画像からの正反射光を検出する。第１テスト画像は、画像濃度が７０％、５０％、３０％、１０％の４つの階調パターンで構成される。画像形成部１０は、テスト画像データの画像信号値に基づいて第１テスト画像を形成する。テスト画像データの画像信号値は予め決められている。
【００５１】
中間転写ベルト５上に形成された第１テスト画像は、光学センサ７により読み取られる。第１ＰＤ７１１から出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１０によりデジタル信号に変換される。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。例えば、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１によって露光器１５ｄから出射されるレーザ光の強度を制御することで、ブラックの画像濃度を調整する。
【００５２】
図１４は、第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とによって第１テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。第１テスト画像の最も高濃度である濃度７０％の画像は、ブラックトナーにより光が吸収されることに加えて、トナー付着量が多いので正反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ７（第１ＰＤ７１１）から出力されるアナログ信号の値が低下する。第１テスト画像の最も低濃度である濃度１０％の画像は、ブラックトナーによる光の吸収量が濃度７０％の場合に比べて減少し、且つトナー付着量が減るので正反射光の光量が増加する。そのため、光学センサ７（第１ＰＤ７１１）から出力されるアナログ信号の値が増加する。
【００５３】
第２テスト画像は、第２ＬＥＤ７０２から照射された光の乱反射光を第２ＰＤ７１２が受光する場合に用いられる。第２テスト画像は、特にイエロー、マゼンタ、シアンのような有彩色の画像濃度の検出を行う際に用いられる。イエロー、マゼンタ、シアンは、乱反射光を用いて画像濃度が検出される。第２テスト画像は、濃度がそれぞれ７０％、５０％、３０％、１０％の４つの階調パターンで構成される。図１０（ｂ）はイエローのテスト画像を例示している。中間転写ベルト５には、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の第２テスト画像が形成される。
【００５４】
中間転写ベルト５上に形成された第２テスト画像は、光学センサ７により読み取られる。第２ＰＤ７１２から出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１０によりデジタル信号に変換される。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。これによって、ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、及びシアンの画像濃度を調整する。
【００５５】
図１５は、第２ＬＥＤ７０２と第２ＰＤ７１２とによって第２テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。ここではイエロー用の第２テスト画像のアナログ信号を例示する。第２テスト画像の最も高濃度である濃度７０％の画像は、イエロートナーにより光が反射されることに加えて、トナー付着量が多いので乱反射光の光量が増加する。そのため光学センサ７（第２ＰＤ７１２）から出力されるアナログ信号の値が増加する。第２テスト画像の最も低濃度である濃度１０％の画像は、イエロートナーからの反射光の光量が濃度７０％の場合に比べて減少し、乱反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ７（第２ＰＤ７１２）から出力されるアナログ信号の値が低下する。マゼンタやシアンの第２テスト画像のアナログ信号も同様の傾向となる。
【００５６】
（色ずれ補正）
図１６は、本実施形態の色ずれ量の検出処理を表すフローチャートである。
ＣＰＵ１０９は、まず、光学センサ７によって中間転写ベルト５の表面の反射光量を検出する（Ｓ１２０１）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させる。この時点で中間転写ベルト５には画像が形成されていないので、第１ＬＥＤ７０１からの光は、中間転写ベルト５の表面を照射する。第１ＰＤ７１１は、中間転写ベルト５の表面からの正反射光を受光して、正反射光の光量に応じたアナログ信号を出力する。ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１からアナログ信号を取得することで、中間転写ベルト５の表面の反射光量を検出する。
【００５７】
ＣＰＵ１０９は、取得した中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０２）。ＣＰＵ１０９は、この処理により中間転写ベルト５の表面のグロスが高いか否かを判定することになる。
【００５８】
中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量以上である場合（Ｓ１２０２：Y）、ＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５の表面のグロスが低下していないと判定する。この場合、ＣＰＵ１０９は、第１パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にパターン画像データＰ１を転送し、画像形成制御部１０１を制御して、第１パターン画像を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１２０３）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させ、第１ＰＤ７１１によって第１パターン画像を読み取る（Ｓ１２０４）。ステップＳ１２０４において、ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１から出力されたアナログ信号を取得する。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第１パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する（Ｓ１２０７）。ＣＰＵ１０９は、算出した色ずれ量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、画像形成装置１００がシートに画像を形成する場合、メモリから色ずれ量を読み出し、画像データに基づき形成されるべき画像の画像形成位置を補正する。
【００５９】
一方、中間転写ベルト５の表面の反射光量が所定量未満である場合（Ｓ１２０２：N）、ＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５の表面のグロスが低下していると判定する。この場合、ＣＰＵ１０９は、第２パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にパターン画像データＰ２を転送し、画像形成制御部１０１を制御して、第２パターン画像を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１２０５）。ＣＰＵ１０９は、第２ＬＥＤ７０２を発光させ、第１ＰＤ７１１によって第２パターン画像を読み取る（Ｓ１２０６）。ステップＳ１２０６において、ＣＰＵ１０９は、第１ＰＤ７１１から出力されたアナログ信号を取得する。そして、ＣＰＵ１０９は、処理をステップＳ１２０７へ移行させる。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第２パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する（Ｓ１２０７）。ステップＳ１２０７の処理が完了すると、ＣＰＵ１０９は色ずれ量の検出処理を終了させる。
【００６０】
このようにＣＰＵ１０９は、中間転写ベルト５のグロスの検出結果に応じた色ずれ検出用のパターン画像（第１パターン画像、第２パターン画像）を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより色ずれ量を取得する。そのため、ＣＰＵ１０９は、正確な色ずれ量を検出して、正確な色ずれ補正を行うことができる。
【００６１】
（画像濃度補正）
図１７は、本実施形態の画像濃度検出処理を表すフローチャートである。本実施形態では、ブラックの画像濃度検出後に有彩色の画像濃度検出を行う場合について説明するが、この順序は逆になってもよい。
【００６２】
ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にテスト画像データＴＫを転送し、画像形成制御部１０１を制御して、ブラックのテスト画像（第１テスト画像）を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１３０１）。ＣＰＵ１０９は、第１ＬＥＤ７０１を発光させ、正反射光を受光した第１ＰＤ７１１からアナログ信号を取得して、ブラックのテスト画像を読み取る（Ｓ１３０２）。ＣＰＵ１０９は、読み取ったブラックのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをＡ／Ｄコンバータ１１０でデジタル信号の値に変換する。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する（Ｓ１３０３）。ステップＳ１３０３において、ＣＰＵ１０９は、ブラック用の画像形成条件として、露光器１５ｄのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、ブラックの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部１０により形成されるべきブラックの画像の濃度を制御する。
【００６３】
ブラックの画像濃度の補正量の算出後にＣＰＵ１０９は、画像濃度検出処理をイエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して行ったか否かを判定する（Ｓ１３０４）。
【００６４】
全色に対する画像濃度検出を行っていない場合（Ｓ１３０４：N）、ＣＰＵ１０９は、まず、イエローに対する画像濃度検出を行う。即ち、ＣＰＵ１０９は、画像形成制御部１０１にテスト画像データＴＹを転送し、画像形成制御部１０１を制御して、イエローのテスト画像（第２テスト画像）を中間転写ベルト５に形成する（Ｓ１３０５）。ＣＰＵ１０９は、第２ＬＥＤ７０２を発光させ、乱反射光を受光した第２ＰＤ７１２からアナログ信号を取得して、イエローのテスト画像を読み取る（Ｓ１３０６）。ＣＰＵ１０９は、読み取ったイエローのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをＡ／Ｄコンバータ１１０でデジタル信号の値に変換する。ＣＰＵ１０９は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する（Ｓ１３０７）。ステップＳ１３０７において、ＣＰＵ１０９は、イエロー用の画像形成条件として、露光器１５ａのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ（不図示）に格納する。ＣＰＵ１０９は、イエローの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部１０により形成されるべきイエローの画像の濃度を制御する。
【００６５】
ＣＰＵ１０９は、全色に対する画像濃度検出が終了するまで、Ｓ１３０５〜Ｓ１３０７の処理を繰り返し行う。ＣＰＵ１０９は、イエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して画像濃度検出を行った場合（Ｓ１３０４：Y）、画像濃度検出処理を終了する。
【００６６】
このようにＣＰＵ１０９は、検出対象の色に応じた画像濃度検出用のテスト画像（第１テスト画像、第２テスト画像）を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより画像濃度を取得する。そのため、ＣＰＵ１０９は、正確な画像濃度の補正量を検出して、正確な画像濃度補正を行うことができる。
【００６７】
以上のように本実施形態の画像形成装置１００は、同一の基板２０１上に、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着されている複数の発光素子及び受光素子を設けた光学センサ７を備える。そのため、光学センサ７自体の大きさ及びコストを抑制できる。画像形成装置１００は、光学センサ７を正反射光方式及び乱反射光方式の両方で用いる。また画像形成装置１００は、正反射光方式において用いる検出用画像と乱反射光方式において用いる検出用画像とを別に用意する。
色ずれ量の検出処理では第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、及び第１ＰＤ７１１を最適に組み合わせることで、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５の状態に適したパターン画像の検出を実現することができる。また、画像濃度検出処理では第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２を最適に組み合わせることで、画像形成装置１００は、テスト画像の色に適したテスト画像の検出を実現することができる。
【００６８】
ここで、光学センサ７の検出能力を最大限に発揮するためには、各素子の位置関係を高精度で補償する必要がある。光学センサ７は第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２がダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている。そのために、正反射光方式に用いる第１ＬＥＤ７０１と第１ＰＤ７１１とは、精度良く位置決めされる。一方、他の素子間の位置決めは、ある程度余裕を持って行うことができる。そのため、光学センサ７の組み立て作業が従来よりも容易になる。
色ずれ量の検出処理においては、第１ＬＥＤ７０１又は第２ＬＥＤ７０２と、第１ＰＤ７１１とを組み合わせる。つまり、色ずれ量の検出処理では受光側に同一素子（第１ＰＤ７１１）が用いられる。受光素子（第１ＰＤ７１１）の位置が固定されているので、第１パターン画像と第２パターン画像を異なる受光素子によって検出する場合よりも色ずれ量の検出精度が向上する。
【００６９】
（光学センサの別の構成例１）
図２で説明した光学センサ７は、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２がそれぞれ個別のダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている部品である。この場合、各部品の実装精度が低下する可能性がある。図１８は、各部品の実装精度が低下した場合の光学センサ７の説明図である。光学センサ７は、各部品の実装精度が低下すると、検出用画像の正確な検出ができなくなる。そのため、第１ＬＥＤ７０１、第２ＬＥＤ７０２、第１ＰＤ７１１、及び第２ＰＤ７１２の実装精度を向上させることが好ましい。
【００７０】
図１９は、光学センサ１４の要部概略図である。光学センサ１４は、発光素子として第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２を備え、受光素子として第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２を備える。第１ＬＥＤ７２１、第２ＬＥＤ７２２、第１ＰＤ７３１、及び第２ＰＤ７３２は、半導体素子として同一の半導体基板１４１上に形成される。半導体基板１４１において第１ＬＥＤ７２１、第２ＬＥＤ７２２、第１ＰＤ７３１、及び第２ＰＤ７３２が形成された面は加工面と称す。第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２からの照射光の光軸は半導体基板１４１の加工面に直交する。さらに、第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２により受光される反射光の光軸も半導体基板１４１の加工面に直交する。半導体基板１４１は、エポキシ樹脂を用いて基板２０１上に固定される。
【００７１】
基板２０１はハウジング２０３に取り付けられている。ハウジング２０３は、第１ＬＥＤ７２１及び第２ＬＥＤ７２２からの光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、照射光をガイドする導光路を有する。また、ハウジング２０３は、第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２が中間転写ベルト５からの反射光を効率的に受光する受光するように、反射光をガイドする導光路を有する。
即ち、ハウジング２０３内に形成された導光路によって、第１ＬＥＤ７２１から出射された光は光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。中間転写ベルト５又は検出用画像からの正反射光は、光軸（図中一点破線）の方向に進み、第１ＰＤ７３１に到達する。
第２ＬＥＤ７２２から出射された光は、ハウジング２０３内の導光路によって光軸（図中一点破線）の方向に進み、中間転写ベルト５上に照射される。第１ＰＤ７３１及び第２ＰＤ７３２は、第２ＬＥＤ７２２から中間転写ベルト５上に照射された光の乱反射光を受光する。
【００７２】
このような光学センサ１４は、半導体基板１４１に各素子が形成されるので、各素子の位置精度を高いレベルに補償できる。つまり、光学センサ１４は、光軸中心点Ｐに各素子の光軸を容易に集中させることができる。これによって、検出用画像の検出精度が、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている素子で構成された光学センサ７よりもさらに向上する。
【００７３】
（光学センサの別の構成例２）
上記光学センサ７は、２つの発光素子の間に２つの受光素子が配置されるので、発光素子からの熱が原因で、発光素子と受光素子との間に位置する遮光壁と基板とに隙間ができることを抑制している。以下では、光学センサ７の変形例として、２つの受光素子の間に２つの発光素子が配置された光学センサ２１について説明する。
【００７４】
また、本実施形態の光学センサ７はハウジング２０３に遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成されている。しかしながら、遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃがハウジング２０３と別の部材である場合にも本発明は適用可能である。つまり、遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃがハウジング２０３と別体である場合においても、発光素子と他の発光素子との間に複数の受光素子を並べることで、遮光壁２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃとハウジング２０３との間に隙間ができることを抑制できる。
【００７５】
図２０は、光学センサ７とは異なる他の実施形態としての光学センサ２１の要部断面図である。光学センサ２１は、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、第１ＰＤ７５１、及び第２ＰＤ７５２と、これら複数の素子が取り付けられた基板２０４と、基板２０４が取り付けられたハウジング２０６とを有する。そして、光学センサ２１は、第１ＰＤ７５１、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、及び第２ＰＤ７５２が基板２０４に並んで配置されている。つまり、光学センサ２１は、第１ＰＤ７５１と第２ＰＤ７５２との間に第１ＬＥＤ７４１及び第２ＬＥＤ７４２が位置する。なお、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、第１ＰＤ７５１、及び第２ＰＤ７５２は基板２０４にダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着された部品である。
【００７６】
光学センサ２１のハウジング２０６には、遮光壁２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃが形成されている。遮光壁２０５ａは第１ＰＤ７５１と第１ＬＥＤ７４１の間に位置する。遮光壁２０５ａは第１ＬＥＤ７４１から出射された光が第１ＰＤ７５１に直接受光されることを抑制する。遮光壁２０５ｂは第１ＬＥＤ７４１と第２ＬＥＤ７４２の間に位置する。遮光壁２０５ａ及び遮光壁２０５ｂは第１ＬＥＤ７４１から出射された光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、第１ＬＥＤ７４１の照射光をガイドする。遮光壁２０５ｃは第２ＬＥＤ７４２から出射された光が第２ＰＤ７５２に直接受光されることを抑制する。さらに、遮光壁２０５ｂ及び遮光壁２０５ｃは第２ＬＥＤ７４２から出射された光が効率的に中間転写ベルト５上に照射されるように、第２ＬＥＤ７４２の照射光をガイドする。
【００７７】
続いて各素子の配置について説明する。第１ＬＥＤ７４１と第１ＰＤ７５１との位置関係は、第１ＬＥＤ７４１が発光した場合に第１ＰＤ７５１が測定対象からの正反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第１ＬＥＤ７４１から出射された光の入射角は、第１ＰＤ７５１に受光される反射光の反射角と等しい。第１ＬＥＤ７４１からの光の入射角は例えば７°であり、第１ＰＤ７５１の反射角は例えば７°とする。なお、測定対象とは中間転写ベルト５又は中間転写ベルト５上の検出用画像である。
【００７８】
さらに、第１ＰＤ７５１と第２ＬＥＤ７４２との位置関係は、第２ＬＥＤ７４２が発光した場合に第１ＰＤ７５１が測定対象からの乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第２ＬＥＤ７４２から出射された光の入射角は、第１ＰＤ７５１に受光される反射光の反射角と異なる。第２ＬＥＤ７４２からの光の入射角は例えば３０°であり、第１ＰＤ７５１の反射角は例えば７°とする。そして、第２ＬＥＤ７４２と第２ＰＤ７５２との位置関係は、第２ＬＥＤ７４２が発光した場合に第２ＰＤ７５２が測定対象からの他の乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第２ＬＥＤ７４２から出射された光の入射角は、第２ＰＤ７５２に受光される反射光の反射角と異なる。さらに、第１ＰＤ７５１に受光される反射光の反射角も、第２ＰＤ７５２に受光される反射光の反射角と異なる。第２ＬＥＤ７４２からの光の入射角は例えば３０°であり、第２ＰＤ７５２の反射角は例えば−６０°とする。
【００７９】
ここで、第２ＬＥＤ７４２が発光する場合、測定対象からの正反射光は第１ＰＤ７５１及び第２ＰＤ７５２のいずれにも受光されない。つまり、光学センサ７は、第２ＬＥＤ７４２からの光が測定対象によって反射しても測定対象からの正反射光が第１ＰＤ７５１及び第２ＰＤ７５２に受光されないように、第２ＬＥＤ７４２と第１ＰＤ７５１と第２ＰＤ７５２との位置関係が決まっている。
【００８０】
光学センサ２１は、第１ＰＤ７５１と第２ＰＤ７５２との間に第１ＬＥＤ７４１及び第２ＬＥＤ７４２が配置されている。つまり、光学センサ２１は、第１ＬＥＤ７４１に対して、第１ＰＤ７５１の反対側に第２ＬＥＤ７４２が位置している。そのため、第１ＬＥＤ７４１と第２ＬＥＤ７４２が発光しても、第１ＰＤ７５１や遮光壁２０５ａの周囲の温度は上昇しにくい。従って、光学センサ２１は、第２ＬＥＤ７４２が発光しても第１ＰＤ７５１と第１ＬＥＤ７４１の間に位置する遮光壁２０５ａと基板２０４の間に隙間ができにくい。また、第２ＬＥＤ７４２に対して、第２ＰＤ７５２の反対側に第１ＬＥＤ７４１が位置している。そのため、第１ＬＥＤ７４１と第２ＬＥＤ７４２が発光しても、第２ＰＤ７５２や遮光壁２０５ｃの周囲の温度は上昇しにくい。従って、光学センサ２１は、第１ＬＥＤ７４１が発光しても第２ＰＤ７５２と第２ＬＥＤ７４２の間に位置する遮光壁２０５ｃと基板２０４の間に隙間ができにくい。
【００８１】
よって、第１ＰＤ７５１と第２ＰＤ７５２との間に第１ＬＥＤ７４１と第２ＬＥＤ７４２が位置する光学センサ２１は、第１ＬＥＤ７４１と第２ＬＥＤ７４２が発光しても遮光壁２０２ａと基板２０４の間、又は遮光壁２０２ｃと基板２０４の間に隙間ができにくい。これによって、光学センサ２１によれば、光学センサ２１の検出精度が低下する原因である迷光の発生を抑制できる。
【００８２】
なお、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、第１ＰＤ７５１、及び第２ＰＤ７５２は基板２０４にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品である。しかしながら、これら複数の素子の実装精度を向上するため、光学センサ２１は、これら複数の素子が、図１９の光学センサ１４のように、半導体素子として同一の半導体基板上に形成される構成としてもよい。この構成とする場合、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、第１ＰＤ７５１、及び第２ＰＤ７５２は、電源回路や検出回路に、例えば基板２０４を介して電気的に接続される。
このような光学センサ２１は半導体基板に各素子が形成されるので、各素子を中間転写ベルト５の表面に対して略平行となるように容易に配置できる。この構成によれば、基板２０４にダイボンディング及びワイヤボンディングによって部品を取り付ける構成よりも、第１ＬＥＤ７４１、第２ＬＥＤ７４２、第１ＰＤ７５１、及び第２ＰＤ７５２の実装精度を向上することができる。
【００８３】
また、光学センサ７、１４、２１は、例えば、ハウジング２０３にレンズを有する構成としてもよい。レンズは発光素子から発せられた光を測定対象に集光したり、測定対象からの反射光を受光素子に集光する。この構成とすれば、反射光を効率的に検出することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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