(57)【要約】【課題】色ずれ及び濃度補正のために、従来のものより小さい画像を使用できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体の表面に、像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有するパターン画像を形成する画像形成手段と、像担持体に光を照射する発光手段と、発光手段が発光し、像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号を出力する出力手段と、出力手段の出力信号の振幅に基づきパターン画像の濃度情報を求め、出力手段の出力信号を閾値と比較することでパターン画像の位置情報を求める算出手段と、を備えている。【選択図】図１４
2014119728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に、前記像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有するパターン画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体に光を照射する発光手段と、
前記発光手段が発光し、前記像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号を出力する出力手段と、
前記出力手段の出力信号の振幅に基づき前記パターン画像の濃度情報を求め、前記出力手段の出力信号を閾値と比較することで前記パターン画像の位置情報を求める算出手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度情報から前記パターン画像の濃度を判定し、前記位置情報から前記パターン画像の位置を判定する判定手段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３】
前記出力手段の出力信号を整流する整流手段と、
前記整流手段の出力信号の波形を成形する波形成形手段と、
をさらに備えており、
前記算出手段は、前記波形成形手段の出力信号の振幅から前記パターン画像の濃度情報を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記波形成形手段の出力信号を閾値と比較して矩形信号に変換する変換手段をさらに備えており、
前記算出手段は、前記矩形信号の両エッジの中心位置から前記パターン画像の位置情報を求めることを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記出力手段の出力信号を整流する整流手段と、
前記整流手段の出力信号の波形を成形する波形成形手段と、
前記波形成形手段の出力信号を閾値と比較して矩形信号に変換する変換手段と、
をさらに備えており、
前記算出手段は、前記出力手段の出力信号の振幅に応じて変化する、前記矩形信号の両エッジの時間幅から前記パターン画像の濃度情報を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記矩形信号の両エッジの中心位置から前記パターン画像の位置情報を求めることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記受光手段は、交互に配置される１つ以上の第１の受光部と１つ以上の第２の受光部とを含み、
前記出力手段は、前記１つ以上の第１の受光部の総受光量と、前記１つ以上の第２の受光部の総受光量の差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記パターン画像は複数のラインを有しており、
前記第１の受光部及び前記第２の受光部は、前記発光手段が前記パターン画像に光を照射することで、前記受光手段が設けられた位置に生じる光の明暗のピッチと等しいピッチで、前記明暗の方向にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記発光手段が前記パターン画像に光を照射することで、前記受光手段が設けられた位置に生じる当該パターン画像のラインによる影は、前記像担持体の表面の移動により第１方向に移動し、
前記第１の受光部の受光面及び前記第２の受光部の受光面それぞれの前記第１方向における幅は、前記影の前記第１方向における幅に等しいことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記出力手段は、前記検出信号の第１の時間位置と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた第２の時間位置との差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記出力手段は、前記検出信号の第１の区間の平均値と、前記第１の区間とは所定の期間だけ離れた第２の区間の平均値との差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１の区間及び前記第２の区間の区間長は、パターン画像のラインの幅だけ前記像担持体の表面が移動する時間より短いことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記パターン画像は複数のラインを有しており、
前記所定の期間は、前記検出信号に生じる前記複数のラインによる振動の周期とは異なる期間であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成手段は、画像形成に使用する各色について少なくとも２つのパターン画像を前記像担持体に形成し、
各色の少なくとも２つのパターン画像の内の少なくとも１つのパターン画像のラインの描画率は、０％より大きく１００％より小さいことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのパターン画像は、互いに直交する方向の位置を検出する２つのパターン画像を含むことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記発光手段からの光が前記像担持体で反射する前に前記発光手段からの光を平行光に変換する手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファッ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ドラムを設け、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。特許文献１は、像担持体に複数の色ずれ検出用の画像を形成し、形成した画像の検出位置から色ずれ量、つまり、各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。
【０００３】
また、画像形成装置は、使用環境や、各部材の特性変動や、経年劣化によりその濃度特性に変動が生ずる。このため特許文献２は、像坦持体に濃度検出用の画像を形成し、形成した画像に光を照射してその反射光により、形成した画像の濃度を検出して補正する構成を開示している。なお、濃度検出に拡散反射光を用いる場合、像担持体からの拡散光は小さく、像坦持体等の表面の傷等によるノイズ成分との切り分けが困難となる。このため、特許文献３は、拡散反射光の検出値を、正反射光の検出値に基づき正規化することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６２１１７号公報
【特許文献２】特開平６−６６７２２号公報
【特許文献３】特開２０００−２５８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色ずれや濃度補正制御に用いられる画像は、通常、その長さが比較的長く、よって、これら画像を読み取って行う補正制御も長時間を要していた。補正制御を行っている間は印刷を行うことができず、よって、補正制御の頻度を抑えると共に、形成する画像の長さを短くして補正制御自体の時間を短くすることができればユーザビリティの改善につながる。また、補正制御用の画像を小さくすることで、トナーの消費量を抑えることができる。しかしながら、検出に使用するセンサが照射する光のスポット径より補正制御用の画像が小さくなると、センサでの検出が困難となる。なお、レンズやセンサガイド等を工夫することで、センサが照射する光のスポット径を絞り込む構成とすると、構造が複雑になり、部品点数も多くなり、多くの調整が必要となるためコストアップになる。
【０００６】
本発明は、色ずれ及び濃度補正のために、従来のものより小さい画像を使用できる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によると、画像形成装置は、像担持体の表面に、前記像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有するパターン画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に光を照射する発光手段と、前記発光手段が発光し、前記像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号を出力する出力手段と、前記出力手段の出力信号の振幅に基づき前記パターン画像の濃度情報を求め、前記出力手段の出力信号を閾値と比較することで前記パターン画像の位置情報を求める算出手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
色ずれと濃度補正で使用するパターン画像を共用し、よって、色ずれ及び濃度補正のためのパターン画像の全体を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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パターン画像からの正反射光の受光を示す図。
【図５】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パターン画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図６】一実施形態におけるパターン画像からの拡散反射光の受光を示す図。
【図７】一実施形態におけるパターン画像が形成されていない領域からの反射光の受光を示す図。
【図８】一実施形態におけるセンサの出力信号の説明図。
【図９】一実施形態におけるセンサの出力信号を示す図。
【図１０】一実施形態におけるパターン画像と、センサの出力信号を示す図。
【図１１】一実施形態における制御部のブロック図と、各部の出力信号を示す図。
【図１２】一実施形態における制御部のブロック図と、二値化後の矩形信号を示す図。
【図１３】一実施形態における濃度及び色ずれ補正制御で使用するパターン画像を示す図。
【図１４】図１３のパターン画像の詳細を示す図。
【図１５】図１３のパターン画像を検出したときのセンサの出力信号を二値化した矩形信号を示す図。
【図１６】主走査方向の位置ずれ量の検出の説明図。
【図１７】一実施形態におけるセンサの構成を示す図。
【図１８】一実施形態におけるセンサの受光素子と、パターン画像のラインのピッチの関係を示す図。
【図１９】一実施形態におけるパターン画像からの正反射光の受光を示す図。
【図２０】一実施形態による光学センサの出力信号に対する処理の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の各図において、同様の構成要素には同様の参照符号を使用する。
【００１１】
＜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、ブラックの現像剤（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、マゼンタ、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に各色のトナー像が重ね合わせて転写されることで、中間転写ベルト８にはカラー画像が形成される。
【００１２】
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、記録材に熱及び圧力を加えて、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。なお、ＣＰＵ２６が実行するプログラム等は図示しない記憶部に保存されている。
【００１３】
画像形成装置は、画像形成部１００が中間転写ベルト８に形成した色ずれ及び濃度検出用のパターン画像を検出するためのセンサ２７を備えている。なお、画像形成部１００がパターン画像を生成するのに使用するパターン画像データは、予め図示しない記憶部に保存されている。
【００１４】
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。
【００１５】
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以下の説明を行うが、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、像担持体でもある記録材に直接転写する装置であっても良い。さらに、像担持体である感光体が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ターン画像に基づき補正制御を行うものであっても良い。つまり、本発明は、任意の像担持体に形成したパターン画像をセンサで検出する構成に適用できる。
【００１６】
本実施形態のセンサ２７は、図２に示す様に、発光素子２７２と、受光素子２７３及び２７４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、制御部２５と接続されており、制御部２５に入力された制御ＩＣ２７５の出力信号は、直接、又は、後述する整流回路２５１等の処理回路を介して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、２７４は、例えば、フォトダイオードであり、発光素子２７２からの反射光を受光可能な様に配置されている。本実施形態において、発光素子２７２は中間転写ベルト８に発散光束を照射する。つまり、発光素子２７２が照射する光はレンズ等の光学部材により絞り込みが行われない。さらに、本実施形態では、中間転写ベルト８での反射光は、レンズ等の、集光するための、或いは、光を絞るための光学部材を経由することなく受光素子２７３、２７４で受光されて受光量に応じた信号に変換される。さらに、本実施形態においては、受光素子２７３及び２７４は等しいピッチで交互に配置され、受光素子２７３及び２７４の数は同じである。つまり、偶数個の受光素子を使用する。なお、受光素子２７３及び２７４の全体を受光部とすると、奇数番目に配置された受光素子２７３（第１の受光部）と、偶数番目に配置された受光素子２７４（第２の受光部）がそれぞれ１つのグループを形成する。つまり、受光部は、交互に配置される第１の受光部と第２の受光部をそれぞれ１つ以上含むものである。以下の説明においては、受光素子２７３及び受光素子２７４をそれぞれ６個使用するものとするが、これは例示であり他の数であって良い。なお、各図において、各受光素子２７３及び２７４に表示している＃１〜＃６は、受光素子２７３、２７４の番号である。
【００１７】
図３は、制御ＩＣ２７５の回路構成と、発光素子２７２と、受光素子２７３及び２７４の電気的接続を示す図である。オペアンプであるＩＶ変換アンプ２８１及び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。各受光素子２７３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、６つの受光素子２７３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、６つの受光素子２７３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の出力は基準電圧に等しくなる。
【００１８】
これに対して、各受光素子２７３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の出力電圧Ｓ１は、６つの受光素子２７３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は、６つの受光素子２７４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、図３では、受光素子２７３をＩＶ変換アンプ２８２に、受光素子２７４をＩＶ変換アンプ２８１に夫々電気的に接続しているが、対応を逆にした場合でも、同様の効果が得られるよう動作することは明らかである。
【００１９】
電圧Ｓ１は、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Ｖｒｅｆが入力される。ボルテージフォロア素子２８４の出力電圧をＶｒｅｆとし、抵抗３０８、３０７、３０９、３１０の抵抗値を夫々、Ｒ３０８、Ｒ３０７、Ｒ３０９、Ｒ３１０とし、差動アンプ２８３の出力をＳｏｕｔとする。そして、例えばＲ３０８＝Ｒ３０９、Ｒ３０７＝Ｒ３１０のとき、Ｓｏｕｔは以下の式で表される。
Ｓｏｕｔ＝（Ｓ２−Ｓ１）×（Ｒ３０７／Ｒ３０８）＋Ｖｒｅｆ
【００２０】
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Ｖｒｅｆに等しくなる。また、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より低い場合には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆより高く、電圧Ｓ１が電圧Ｓ２より高い場合には、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆより低くなる。なお、受光素子２７３、２７４の受光量が増加すると、電圧Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、小さくなる。従って、差動アンプ２８３の出力は、受光素子２７３の受光量が受光素子２７４より大きい場合、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆより高く、受光素子２７３の受光量が受光素子２７４より小さい場合、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆより低くなる。差動アンプ２８３の出力とアナログ基準電圧Ｖｒｅｆとの差は、受光素子２７３の受光量と受光素子２７４の受光量の差が大きくなる程大きくなる。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、受光素子２７３の総受光量と受光素子２７４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。
【００２１】
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、２７４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、中間転写ベルト８に光を照射したときの受光素子２７３及び２７４の総受光量を検出し、これにより端子３０１に印加する電圧を調整して発光強度を調整することができる。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、制御処理で使用するパターン画像からの反射光を検出する前の段階等において制御部２５が実行する。つまり、制御部２５は、光量制御部としても機能する。
【００２２】
続いて、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて、センサ２７が、中間転写ベルト８に形成したパターン画像８１からの正反射光を受光する様子を説明する。なお、図４（Ａ）においては、簡略化のため、制御ＩＣ２７５及び基板２７１を省略している。また、図４（Ａ）において、符号８２で示す矢印は、中間転写ベルト８の表面の移動方向を示している。図４（Ａ）に示す様に、本実施形態では、パターン画像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、移動方向に垂直なトナー部（以後、ラインと呼ぶ。）を複数含む画像である。
【００２３】
図４（Ａ）に示す様に、発光素子２７２からの、パターン画像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５に示す様に、パターン画像８１の隣接するライン間のピッチをＰｔとし、各受光素子２７３、２７４の移動方向８２におけるピッチを、ラインのピッチの２倍の２Ｐｔとする。なお、総ての実施形態において、ラインのピッチとは、図５に示す様に、あるラインと、それに隣接するラインの対応する位置との距離を意味し、トナーが無い部分（以後、スペースと呼ぶ。）の幅を意味するものではない。なお、本実施形態においては、図５に示す様に、ラインとスペースの幅を等しくＰｔ／２とする。同様に、総ての実施形態において、隣接する受光素子のピッチとは、図５に示す様に、受光素子２７３と２７４を区別し、ある受光素子と、隣接する同じ符号の受光素子の対応する位置との距離を意味する。本実施形態においては、図５に示す様に、受光素子２７３及び２７４のピッチは等しく２Ｐｔであり、受光素子２７３及び２７４の幅は等しくＰｔである。なお、以下の実施形態においては、受光素子２７３及び２７４の受光面の幅は、受光素子２７３及び２７４の幅に等しいものとする。しかしながら、受光素子２７３及び２７４の受光面の幅は、受光素子２７３及び２７４の幅より小さくても良い。
【００２４】
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、この構成により、パターン画像８１のスペースで反射した光は、パターン画像８１の位置によっては、受光素子２７３又は２７４に入射することになる。なお、図４（Ａ）は、正反射光が受光素子２７３のみに入射している様子を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）と同じく、正反射光が受光素子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。
【００２５】
一方、発光素子２７２からの、パターン画像８１のラインに照射された光は拡散反射する。従って、図６（Ａ）に示す様に、ラインで反射した光は、総ての受光素子２７３及び２７４に略均等に入射する。なお、図６（Ａ）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６（Ａ）は、パターン画像８１の１つのラインからの拡散反射光のみを示しているが、実際には、各ラインからの拡散反射光が受光素子２７３及び２７４に入射する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同じく、拡散反射光が総ての受光素子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。
【００２６】
また、パターン画像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及び２７４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７に示す。
【００２７】
従って、パターン画像８１がセンサ２７の検出範囲外にあるときには、センサ２７の受光素子２７３及び２７４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Ｖｒｅｆとなる。
【００２８】
これに対して、パターン画像８１がセンサ２７の検出範囲内に入ると、パターン画像８１の位置によっては、パターン画像８１のスペースで反射した正反射光は、受光素子２７３又は２７４の一方のみに入射するため、電圧Ｓ１とＳ２は等しくなくなる。スペースと受光素子２７３及び２７４との相対位置は、パターン画像８１の移動により変化するため、受光素子２７３が正反射光を受光する状態と、受光素子２７４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、パターン画像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、パターン画像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Ｖｒｅｆを中心に振動することになる。
【００２９】
上記内容を、図８及び図９を用いてより具体的に説明する。なお、図８において"＋"で示す受光素子は、受光素子２７３であり、"−"で示す受光素子は、受光素子２７４である。また、受光素子の下には、各受光素子の番号を示している。さらに、パターン画像８１は、図において左側の方向へ移動するものとする。
【００３０】
＜状態０＞状態０は、各受光素子が、中間転写ベルト８のパターン画像８１が形成されていない領域からの正反射光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、受光素子２７３と受光素子２７４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９の"状態０"で示すアナログ基準電圧Ｖｒｅｆとなる。
【００３１】
＜状態１＞状態１は、パターン画像８１の先頭のラインが、番号＃６の受光素子２７４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＃６の受光素子２７４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、パターン画像８１の先頭のラインにおける拡散反射光は、各受光素子が受光する。よって、番号＃６の受光素子２７４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、その他の受光素子は、総て正反射光及び拡散反射光を受光しているため、受光素子２７３の総受光量は、受光素子２７４の総受光量より大きくなる。よって、センサ２７の出力は、図９の"状態１"で示すアナログ基準電圧Ｖｒｅｆより高い電圧となる。
【００３２】
＜状態２＞状態２は、パターン画像８１の先頭のラインが、番号＃６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、総ての受光素子２７４と番号＃６以外の受光素子２７３は、正反射光を受光するが、番号＃６の受光素子２７３は、正反射光を受光しなくなる。また、拡散反射光は受光素子２７３及び２７４にほぼ均等に入射する。従って、受光素子２７３の総受光量は、受光素子２７４の総受光量より小さくなる。よって、センサ２７の出力は、図９の"状態２"で示すアナログ基準電圧Ｖｒｅｆより低い電圧となる。
【００３３】
＜状態３＞状態３は、パターン画像８１のスペースが、各受光素子２７３への正反射光の反射点にある状態である。つまり、パターン画像８１のラインが、各受光素子２７４への正反射光の反射点にある状態である。この場合、総ての受光素子２７４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、総ての受光素子２７３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、受光素子２７３の総受光量は、受光素子２７４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９の"状態３"で示す最大電圧となる。
【００３４】
＜状態４＞状態４は、パターン画像８１のスペースが、各受光素子２７４への正反射光の反射点にある状態である。つまり、パターン画像８１のラインが、各受光素子２７３への正反射光の反射点にある状態である。この場合、総ての受光素子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。これに対して、総ての受光素子２７４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、受光素子２７４の総受光量は、受光素子２７３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９の"状態４"で示す最小電圧となる。
【００３５】
以後、パターン画像８１が移動するに従い、受光素子２７３と受光素子２７４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９に示す様に、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆ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、上記説明においては、説明の簡略化のため、ライン、つまり、トナー像を形成した部分が正反射光を完全に遮るものとしていた。実際には、トナー像を形成した部分においても正反射が生じるが、その反射光量は小さく無視することができる。
【００３６】
この様に、パターン画像８１に光を照射することで、受光素子２７３及び受光素子２７４の位置には、その反射光による明暗ができる。ここで暗部はラインにより正反射光が遮られることにより生じたものである。この光の明暗の周期は本実施形態ではパターン画像８１のラインのピッチの２倍の周期、つまり、受光素子２７３、２７４のピッチに等しい。つまり、本実施形態では、受光素子２７３と２７４のそれぞれを、ラインにより生じる明暗の方向に沿って、この明暗のピッチと等しいピッチで配置している。そして、この光の明暗をパターン画像８１の移動により移動させ、光の明暗の差に相当する信号をセンサ２７に出力させている。
【００３７】
ここで、パターン画像８１のラインの描画率を変化させることを考える。図１０（Ａ）は、パターン画像のラインの描画率を、それぞれ、１００％、５０％及び３０％としたパターン画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを示している。なお、パターン画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃは、いずれも、ライン幅が３ドットであり、スペース幅が３ドットである。なお、ラインの描画率とは、図１０（Ａ）に示す様に、ラインを形成する領域の面積に対する実際にトナーが形成されている面積の割合を意味する。ラインの描画率が下がると、光の明暗の暗部が明るくなり、その明暗の差が小さくなる。つまり、センサ２７の出力信号の振幅は、パターン画像のラインの描画率に応じた値となる。図１０（Ｂ）にパターン画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃを検出したセンサ２７の出力信号を示す。図１０（Ｂ）のＶｐｋ１００、Ｖｐｋ５０及びＶｐｋ３０は、そぞれ、パターン画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃに対するセンサ２７の出力信号の振幅の最大値である。図１０（Ｂ）に示す様に、Ｖｐｋ５０及びＶｐｋ３０は、それぞれ、Ｖｐｋ１００の５０％及び３０％であり、パターン画像８１のラインの描画率に応じた値が、センサ２７から出力される。
【００３８】
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の出力信号の振幅のピーク値からパターン画像８１の濃度を判定する判定部でもある。図１１（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で周波数帯域を制限して波形整形する。つまり、ローパスフィルタ２５２は波形成形部又は帯域制限部である。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１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）のパターン画像８１ａ、８１ｂ及び８１ｃをセンサ２７で検出したときの整流回路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。なお、センサ２７の出力信号のピーク値、（ｐ-ｐ又は０ーｐ）を単に測定するのみでも良い。
【００３９】
なお、パターン画像８１のラインのピッチを変えず、その数を２倍にすれば、センサ２７からピーク値が継続的に出力される。この継続的に出力されるピーク値の例えば平均値をもってＣＰＵ２６が濃度を判定するようにすれば、濃度検出精度をより向上させることができる。
【００４０】
以上が本実施形態における濃度検出の原理である。さらに、本実施形態においては、色ずれ検出用のパターン画像と、濃度検出用のパターン画像を共用する。以下に、本実施形態における色ずれ検出について説明する。
【００４１】
図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）のローパスフィルタ２５２の出力ＶＳＲ＿ｌｐを二値化するために、コンパレータ２５３を追加した状態を示している。また、図１２（Ｂ）は、図１１（Ｂ）に示す信号ＶＳＲ＿ｌｐをコンパレータ２５３に入力したときに、コンパレータ２５３が出力する矩形信号ＶＳＲ＿ｃｏｍを示している。なお、コンパレータ２５３は、入力信号が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にはハイレベルの信号を出力し、入力信号が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合にはローレベルの信号を出力するものとする。図１２（Ｂ）に示す様に、パターン画像８１のラインの描画率、つまり、ラインの濃度に応じて、矩形信号のエッジ間、つまり、立ち上がりから立下りまでの時間の長さが変動するが、その中心は一定である。色ずれ補正は、パターン画像の検出時間（位置）に基づき行うため、色ずれ検出に用いるパターン画像は、パターン画像８１ａの様な、ラインの濃度が１００％である必要はなく、パターン画像８１ｂ又は８１ｃの様な他のライン濃度のパターン画像を使用できる。
【００４２】
図１３は、本実施形態で色ずれ及び濃度補正に使用するパターン画像を示している。パターン画像は、中間転写ベルト８の両側に形成され、中間転写ベルト８の各側に設けられたセンサ２７がそれぞれ対応する側のパターン画像を検出する。なお、図１３において、参照符号の末尾のａ〜ｄの文字は、対応するパターン画像の色が、それぞれ、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）であることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、末尾のａ〜ｄを省略した参照符号を使用する。パターン画像２０９及び２１０は、中間転写ベルト８表面の進行方向に一致する副走査方向の色ずれ量を検出するためのものである。一方、パターン画像２１１及び２１２は、中間転写ベルト８の表面内で副走査方向と直交する主走査方向の色ずれ量を検出するためのものである。この様に、各色について、副走査方向の色ずれ量を検出するためのパターン画像と、主走査方向の色ずれ量を検出するためのパターン画像の少なくとも２つのパターン画像を形成する。
【００４３】
図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、パターン画像２０９ａ及び２１０ａと、パターン画像２０９ｂ及び２１０ｂと、パターン画像２０９ｃ及び２１０ｃと、パターン画像２０９ｄ及び２１０ｄと、パターン画像２１１及び２１２の拡大図である。なお、図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す様に、パターン画像２０９及び２１０は、６本のラインを主走査方向の位置を合わせて配置したものである。図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す様に、パターン画像２０９ａ及び２１０ａのラインは描画率３３％で形成し、パターン画像２０９ｂ及び２１０ｂのラインは描画率４４％で形成している。さらに、パターン画像２０９ｃ及び２１０ｃのラインは描画率５０％で形成し、パターン画像２０９ｄ及び２１０ｄのラインは描画率６６％で形成している。また、図１４（Ｅ）に示す様に、パターン画像２１１及び２１２は、６本のラインを主走査方向に均等にずらしながら、副走査方向及び主走査方向に対して４５度の傾きとなる様に配置したものである。また、パターン画像２１１及び２１２のラインは１００％の描画率で形成している。この様に、各パターン画像のラインは、中間転写ベルト８の進行方向とは異なる方向のラインを含むものである。
【００４４】
図１２を用いて説明した様に、コンパレータ２５３が出力する矩形信号の両エッジの中心位置によるパターン画像の検出時刻は、ラインの描画比率により変化しない。よって、図１３に示すパターン画像により、描画率に影響することなく各色のパターン画像の位置情報を算出して取得することができる。また、既に説明した様に、ローパスフィルタ２５２の出力信号の振幅はラインの描画率に応じた値となる。したがって、図１３に示すパターン画像により濃度情報を算出して取得することができる。つまり、図１３に示すパターン画像により、位置ずれ情報と濃度情報の両方を取得して、色ずれ及び濃度補正制御を行うことができる。
【００４５】
図１５は、パターン画像２０９ａ〜２０９ｄをセンサ２７が検出したときの、コンパレータ２５３が出力する矩形信号ＶＳＲ＿ｃｏｍを示したものである。なお、参考のため、ローパスフィルタ２５２の出力ＶＳＲ＿ｌｐも併せて表示している。図１５のｔｓｆ１〜ｔｓｆ４は、それぞれ、パターン画像２０９ａ〜２０９ｄの検出時刻として使用する。同様に、図１３に示すｔｓｒ１〜ｔｓｒ４は、パターン画像２１０ａ〜２１０ｄの検出時刻であり、ｔｍｆ１〜ｔｍｆ４は、パターン画像２１１ａ〜２１１ｄの検出時刻であり、ｔｍｒ１〜ｔｍｒ４は、パターン画像２１２ａ〜２１２ｄの検出時刻である。
【００４６】
続いて、副走査方向の色ずれ量の検出について説明する。なお、本実施形態ではＢｋを基準色として、基準色に対する相対的な位置ずれを求めるが、基準色はＢｋとは異なる色であっても良い。まず、図１３の左側のＢｋのパターン画像２０９ａと、Ｃ、Ｍ及びＹのパターン画像２０９ｂ〜２０９ｄの理論距離を、ｄｓＹ（ｍ）、ｄｓＭ（ｍ）及びｄｓＣ（ｍ）とする。なお、図１３の右側の各パターン画像２１０ａ〜２１０ｄ間の理論距離も、左側のパターン画像２０９ａ〜２０９ｄと同じとする。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、左側の同じ色のパターン画像２０９とパターン画像２１１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のパターン画像間の実測距離である。
【００４８】
同様に、右側の同じ色のパターン画像２１０とパターン画像２１２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のパターン画像間の実測距離である。
【００４９】
ここで、左側のパターン画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパターン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、右側のパターン画像について、Ｂｋを基準とした、Ｙ、Ｍ、Ｃのパターン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。左側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１６（Ａ）及び（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１６（Ａ）の状態Ａ及びＢは、センサ２７の受光素子と、パターン画像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のパターン画像は、共に、隣接するラインの位置が、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のパターン画像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。なお、ずれ量Ｌは、Ｐｓｄより小さいものとする。図１６（Ａ）から明らかな様に、状態Ｂのパターン画像２１１の最初のラインは、状態Ａのパターン画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるラインの面積が小さい。逆に、状態Ａのパターン画像２１１の最後のラインは、状態Ｂのパターン画像と比較すると、センサ２７の検出範囲におけるラインの面積が小さい。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１６（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_ｌｐ信号の波形は歪みを生じ、状態Ａでは重心の位置が、状態Ｂより左にずれる。従って、状態ＡとＢでは、ＶＳＲ_ｌｐ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、パターン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１６（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、パターン画像２１１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出可能となる。
【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】
本実施形態においては、既に説明した様に、センサ２７の出力信号の振幅は描画率、つまり、ライン濃度に応じて変化する。したがって、補正制御実行時のセンサ２７の出力信号の振幅が、前回の補正制御時で検出した信号振幅から変化していると、それは、トナー濃度が変化したからである。したがって、その変化量に基づいて、画像形成における感光体１８の帯電電位、露光量、現像バイアス等の画像形成条件を調整して濃度を安定させることができる。また、本実施形態において、拡散反射光は、総ての受光素子２７３及び２７４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、差動回路出力を正反射光の光量の変動とすることができる。
【００５６】
以上、本実施形態では、色ずれ検出と濃度検出のためのパターン画像を共通とし、位置ずれ量の情報と濃度の情報を同時に取得する。したがって、濃度補正と色ずれ補正制御を個別に実行する必要がなく、キャリブレーションに係る時間を大幅に短縮することが可能となる。さらに、本実施形態でのパターン画像は、例えば、３ドット幅のラインを６本としても、従来のパターン画像の幅である約２ｍｍと比較して、２／３程度となり、形成するパターン画像の全長を短くすることができる。さらに、色ずれ制御もベタ画像ではなく、ハーフトーンパターンで行うことができるため、使用するトナー量を大幅に削減できる。また、受光素子２７３及び２７４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。
【００５７】
なお、図３の説明においては、ＩＶ変換アンプ２８１及び２８２の増幅率が同じで、受光素子２７３及び２７４の数が同じ場合を例に説明を行ったが、本発明は、このような形態に限定されない。例えば、ＩＶ変換アンプ２８１の増幅率が、ＩＶ変換アンプ２８２の２倍である場合には、ＩＶ変換アンプ２８１に接続される、受光素子２７４の数を半分にしても良い。このように変形することでも、同様の効果が得られることは明らかである。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、受光素子２７３及び２７４を６個ずつ用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、濃度制御に対し、十分な反射光量を得られる場合においては、受光素子２７３及び２７４の対を１対のみとすることができる等、任意の対を用いることができる。また、パターン画像８１のライン数も６本に限定されず、例えば、１本とすることもできる。これは１本のラインであっても受光素子２７３の総受光量と受光素子２７４の総受光量の時間変化が異なるからである。
【００５９】
さらに、図５に示すラインのピッチと、受光素子のピッチは、発光素子２７２と受光素子２７３、２７４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５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、２７４の設置面の差に応じて、ライン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。さらに、上述した実施形態において、受光素子２７３及び２７４の受光面の幅を、ラインの幅の２倍としていた。これは、パターン画像８１に光を照射したときにラインにより生ずる影の、その移動方向（第１方向）における幅を、受光素子２７３及び２７４の受光面の当該移動方向における幅と同一するためであった。この構成により受光素子２７３と受光素子２７４の総受光量の差分を大きくすることができる。しかしながら、ラインにより生ずる影の幅と、受光素子２７３及び２７４の受光面の幅を同一にしない形態であっても良い。例えば、図５において、ラインのピッチをＰｔのまま、ライン幅を、例えば、３Ｐｔ／４等、Ｐｔ／２より大きくしても、図９に示す様な出力を得ることができるからである。
【００６０】
つまり、受光素子２７３及び２７４がそれぞれ受光する正反射光の、パターン画像８１の移動による変化が受光素子２７３及び２７４で異なれば、受光素子２７３と２７４の受光光量の差分からパターン画像の濃度を判定できる。例えば、パターン画像８１のラインのピッチをＤとし、中間転写ベルト８の移動方向においてＤだけ離れた位置で正反射した光が、受光素子２７３及び２７４を設けた位置でＬだけ離れているとする。この場合、受光素子２７３及び２７４のピッチをそれぞれＬとすれば良い。
【００６１】
なお、上述した実施形態では、受光素子２７３を第１の受光部とし、受光素子２７４を第２の受光部とし、第１の受光部と第２の受光部を交互に配置していた。つまり、第１の受光部と第２の受光部のそれぞれは１つの受光素子を含むものであった。しかしながら、第１の受光部と第２の受光部は、それぞれ、１つ以上の受光素子を含むものであっても良い。
【００６２】
＜第二実施形態＞
第一実施形態においては、ローパスフィルタ２５２の出力信号の振幅によりパターン画像の濃度を検出し、コンパレータ２５３の出力信号によりパターン画像の位置を判定していた。本実施形態では、コンパレータ２５３が出力する矩形信号ＶＳＲ＿ｃｏｍのパルス幅により濃度を検出する。以下、本実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。まず、図１２（Ｂ）や図１５に示す様に、矩形信号ＶＳＲ＿ｃｏｍのパルス幅、つまり、立ち上がりから立下りまでの時間幅は、検出パターンのラインの描画率に応じて変化することがわかる。具体的には、ライン濃度が高くなると時間幅が広くなり、ラインの濃度が低くなると、時間幅は狭くなる。本実施形態においてＣＰＵ２６は、コンパレータ２５３が出力する矩形信号ＶＳＲ＿ｃｏｍを取り込み、１つのパターン画像に対応するパルスの時間幅により、当該パターン画像の濃度を検出し、当該パルスの中心位置から当該パターン画像の位置を検出する。本実施形態において、制御部２５は、時間情報のみで色ずれと濃度制御が可能になる。
【００６３】
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について、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１７に示す様に、センサ２７にレンズ４００を設け、発光素子２７２からの光が中間転写ベルト８に到達するまえに平行光に変換する。
【００６４】
本実施形態においては、図１８に示す様に、パターン画像８１のラインのピッチを２Ｐｔとし幅をＰｔとする。つまり、パターン画像８１のラインのピッチは、受光素子２７３間のピッチ、及び、受光素子２７４間のピッチと等しくする。図１９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、パターン画像８１のスペースに入射した光は正反射し、パターン画像８１の位置に応じて受光素子２７３又は受光素子２７４のみに入射する。これに対して、第一実施形態と同様に、パターン画像８１のラインで拡散反射した光は各受光素子２７３に入射する。図１９の点線の矢印は、パターン画像８１のスペース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。
【００６５】
本実施形態において、パターン画像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。
【００６６】
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、第１の受光部である受光素子２７３と、第２の受光部である受光素子２７４それぞれの受光量の時間変化を示す信号の差動処理を行うものであった。第１の受光部と第２の受光部は中間転写ベルト８の移動方向に沿って配置されている。したがって、第１の受光部と第２の受光部の受光量の時間変化は、互いに、第１の受光部と第２の受光部の距離と中間転写ベルト８の移動速度で決まる時間だけずらしたものである。したがって、第１の受光部と第２の受光部それぞれの受光量の時間変化を示す信号の差動処理を行うことは、例えば、１つの受光部が出力する受光量に対応する信号を２分岐した後、互いに所定の時間だけずらして差動処理を行うことでも実現できる。このときにずらす時間は、第１の受光部と第２の受光部の距離と中間転写ベルト８の移動速度で決まる時間である。つまり、上記各実施形態は、１つの受光部のみを使用し、この１つの受光部の総受光量を示す信号の、１つ以上の第１の時間位置の和と、１つ以上の第２の時間位置の和との差動処理を行うことと等価である。例えば、複数のラインのパターン画像を移動させると、受光部における受光量は複数のラインに応じた周期で振動する。したがって、例えば、各第１の時間位置は、この周期が互いに同相となる様に設定し、各第２の時間位置も、この周期が互いに同相となる様に設定する。一方、第１の時間位置と第２の時間位置は、この周期の位相が異なる様に、例えば、逆相になる様に設定する。
【００６７】
また、上記実施形態において、第１の受光部である受光素子２７３と、第２の受光部である受光素子２７４の受光面の幅と、ラインの幅の関係について説明した。ここで、第１の受光部及び第２の受光部はその受光面で同時にある領域からの反射光を受光し、これは、同時に受光する反射光の平均値を求めていることに等しい。よって、受光面の配列方向の幅を増加させることは、例えば、受光量の時間変化を示す信号に対して移動平均を求めることに等しい。ここで、１つの受光部が出力する信号の異なる時間位置の差動処理を行う形態では、信号を分岐してずらすためにメモリが必要となる。したがって、このメモリを利用することで、１つの受光部が出力する信号に第１の区間と第２の区間の２つの区間を設定し、第１の区間の移動平均値と、第２の区間の移動平均値の差動処理を容易に行うことができる。これにより、ラインの幅に応じた区間を容易に設定することができる。なお、このとき、第１の区間と第２の区間の時間間隔は、上記実施形態における第１の受光部と第２の受光部の距離に相当し、第１の区間と第２の区間の区間長は、受光面の配列方向の幅に相当する。つまり、例えば、第一実施形態では、第１の受光部の受光面及び第２の受光部の受光面それぞれの幅を、パターン画像８１に光を照射したときにラインにより生ずる影の、その移動方向における幅と同一としていた。これは、１つの受光部が出力する信号の異なる時間位置の差動処理を行う形態では、ライン幅だけ中間転写ベルト８が移動する時間に区間長を設定することに等しく、本形態では、この時間より短い区間長を利用できる。
【００６８】
図２０は、１つの受光部が出力する信号に対する上記処理を行うための構成図である。なお、１つの受光部が出力する信号の異なる時間の差動処理を行う本形態では、例えば、光学センサ２７は、単に、受光部の受光量に対応する光検出信号を制御部２５に出力する。なお、図２０のサンプリング部３１、移動平均処理部３２及び３３、差動処理部３４は、例えば、エンジン制御部２５に設けられる。しかしながら、サンプリング部３１、移動平均処理部３２及び３３、差動処理部３４は、例えば、制御ＩＣ２７５に設けても良い。光検出信号は、サンプリング部３１でサンプリングされ、それぞれ、移動平均処理部３２及び３３へと出力される。移動平均処理部３２及び３３は、所定長の区間の移動平均値を求め、求めた移動平均値をそれぞれ差動処理部３４へと出力する。なお、移動平均処理部３２が出力する移動平均値に対応する区間と、移動平均処理部３３が同じ時刻に出力する移動平均値に対応する区間との間の期間は、上述した様に、例えば、光検出信号の位相が異なる様に設定する。差動処理部３４は、移動平均処理部３２及び３３から移動平均値の差動処理を行う。この構成により差動処理部３４は、例えば、図３の差動アンプ２８３の出力信号と同様の出力信号を出力する。
【００６９】
なお、言い換えると、上記実施形態は、パターン画像及びその前後の中間転写ベルト８表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものともいえる。例えば、これは、同じ時間に第１の受光部と第２の受光部が受光する正反射光は、パターン画像及びその前後の中間転写ベルト８表面の異なる位置で反射したものであることから明らかである。また、１つの受光部が出力する信号の異なる時間位置の差動処理を行う形態も、パターン画像及びその周囲の中間転写ベルト８表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものである。例えば、光検出信号の第１の時間位置と、第１の時間位置より後の第２の時間位置との差動処理を行うものとする。なお、第１の時間において受光部への正反射光の反射位置であるパターン画像上の位置を第１の位置とし、第２の時間において受光部への正反射光の反射位置を第２の位置とする。この場合、第１の位置と第２の位置との距離は、中間転写ベルト８の表面の移動速度に第１の時間と２の時間との差分を乗じた値に等しい。よって、第１の時間位置と第２の時間位置の差動処理を行うことは、受光部が第１の位置から正反射光を受光しているときの総受光量と、受光部が第２の位置から正反射光を受光しているときの総受光量との差動処理を行うことに相当するからである。なお、１つの受光部を使用する形態の場合においても、１つの受光部に含まれる受光素子の数を１つ以上とすることができる。
【００７０】
以上、発光素子が発散光束を中間転写ベルト８に照射することで、中間転写ベルト８のある程度広い範囲が発光素子により照らされることになる。したがって、受光素子が受光するパターン画像のラインによる拡散反射光は、パターン画像がこの照射領域を通過する間において略一定となる。したがって、複数の受光素子の受光量の差、或いは、１つの受光素子の異なる時間位置での受光量の差により、拡散反射光を除去又は抑圧し、正反射光成分のみを取り出すことができる。この構成により、拡散反射光の影響を抑えた濃度制御及び色ずれ制御が可能となる。
【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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