(57)【要約】【課題】所定時間内に形成可能な画像の量の減少を抑えつつ、被検知像の検知を正確に行うことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置Ａは、所定の方向に移動する像担持体６１と、像担持体６１上に像を形成する像形成手段と、移動する像担持体６１上の被検知像Ｔを、検知位置Ｓにて検知する検知手段５と、検知手段５の検知結果に基づき、像形成手段の像形成条件を可変に制御する制御手段１１１と、検知手段５が被検知像Ｔを検知する間、検知手段Ｔの検知位置Ｔを、前記所定の方向に移動させる移動手段３と、を有する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に移動する像担持体と、
前記像担持体上に像を形成する像形成手段と、
移動する前記像担持体上の被検知像を、検知位置にて検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づき、前記像形成手段の像形成条件を可変に制御する制御手段と、
前記検知手段が前記被検知像を検知する間、前記検知手段の検知位置を、前記所定の方向に移動させる移動手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検知手段が前記被検知像を検知する間、前記検知位置が移動する速度と、前記像担持体が移動する速度とには差異が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３】
前記検知手段が前記被検知像を検知する間、前記検知位置が移動する速度は、前記像担持体が移動する速度よりも遅い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】
前記検知手段が前記被検知像を検知する間、前記像形成手段は前記像担持体上に像を形成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】
前記移動手段は、前記検知手段を回転させることによって、前記検知位置を前記像担持体の移動方向に移動させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段は光源を有する光学センサであり、前記検知位置は前記光源の発する光の照射位置であ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】
前記移動手段は、所定の位置に固定された前記光源から発せられた光の進行方向を変更することにより、前記検知位置を前記所定の方向に移動させる請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記移動手段は、前記光源から発せられた光を反射する反射部材を備え、前記反射部材を前記像担持体の移動する方向と略直交する回転軸線の周りに回転させることによって、前記検知位置を前記像担持体の移動する方向に沿って移動させ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】
前記移動手段は、前記像担持体を駆動する駆動源の駆動力を用いて、前記検知位置を移動させ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１０】
前記移動手段は、磁気力を用いて、前記検知位置を移動させ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１１】
前記移動手段は、独立した駆動源の駆動力を用いて、前記検知位置を駆動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１２】
移動手段は、前記検知手段を回転させることにより、前記検知位置を前記像担持体の移動する方向に移動させ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１３】
前記像形成条件は、前記像担持体に現像剤を供給する現像器内の現像剤濃度、階調補正用情報、前記像担持体の帯電条件、前記像担持体に形成した静電像の現像条件のうち少なくとも１つ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等の画像形成装置に関するものであり、特に、像担持体上に形成された被検知像を検知する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、像担持体としての電子写真感光体（以下、単に「感光体」という。）に形成した静電像を現像剤により現像剤像として現像し、これを記録材に転写して定着させることで記録画像を得る電子写真方式の複写機、プリンターなどの画像形成装置が知られている。
【０００３】
又、複数色（一般的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）の現像剤を用いて例えばフルカラーの画像を形成することのできる、例えば、電子写真方式のカラー画像形成装置がある。
【０００４】
カラー画像形成装置には、一つの感光体に対して複数の現像装置を有し、次のようにして記録画像を得るものが知られている。即ち、（ｉ）感光体上に色分解された画像情報に応じた静電像を順次に形成すると共にこれを現像して、感光体上で複数色の現像剤像を重ね合わせた後に記録材に転写する。（ｉｉ）感光体に形成する現像剤像を記録材担持体上の記録材に順次に転写して記録材上で複数色の現像剤像を重ね合わせる。或いは（ｉｉｉ）感光体に形成する現像剤像を中間転写体に順次に転写して中間転写体上で複数色の現像剤像を重ね合わせた後記録材に転写する。そして、いずれの場合にも、記録材上の現像剤像を、その後定着させることで記録画像を得る。
【０００５】
或いは、カラー画像形成装置としては、次のように記録画像を得るものが知られている。即ち、複数の感光体を記録材担持体或いは中間転写体の表面移動方向に沿って複数配置する。そして、各感光体上に形成した現像剤像を記録材担持体上の記録材に順次に転写して記録材上で複数色の現像剤を重ね合わせるものがある。或いは、中間転写体上に順次に転写して中間転写体上で複数色の現像剤像を重ね合わせた後記録材に転写するものがある。いずれの場合にも、記録材上の現像剤像を定着させることでカラー記録画像を得る。
【０００６】
従来、例えば、現像剤としてトナーとキャリアとを備える二成分現像剤を用いる場合、現像剤中のトナーは、画像形成動作に伴って消費される。従って、ほぼ現像工程によって消費した分に相当するトナーを現像剤に補給することが行われる。つまり、例えばトナーとキャリアとを備える二成分現像剤を用いる現像器では、次のことが画像濃度を適正に維持するために重要である。即ち、現像剤のトナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）の混合比、即ち、Ｔ／Ｄ（Ｄ＝Ｔ＋Ｃ）（現像剤の「トナー濃度」を示す。以下、「Ｔ／Ｄ比」ともいう。）を一定に保つことである。そのため、従来、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出し、そしてトナー濃度を制御する手段である自動トナー補給装置（ＡＴＲ：Ａｕｔｏ  Ｔｏｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ）が各種提案されている。
【０００７】
自動トナー補給装置（ＡＴＲ）において現像剤のＴ／Ｄ比を測定する方法として、次のような方法が知られている。つまり、感光体上に、通常の画像形成とは別に、電位の定まった潜像（基準静電潜像、参照静電潜像）を形成し、この潜像を直接現像することにより、パッチ状の基準濃度のパターン（基準画像、参照画像）とされる現像剤濃度制御用画像を形成する。次いで、その現像剤濃度制御用画像の濃度を、感光体上で或いは感光体から被転写体（記録材担持体或いは中間転写体）に転写した後に被転写体上で、現像剤像検知手段としての光学センサを用いて光学的に検知する。そして、現像剤濃度制御用画像の濃度とＴ／Ｄ比とが相関することを利用してＴ／Ｄ比を求める。斯かる方式は、パッチ検知方式（パッチ検ＡＴＲ）と呼ばれる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
又、一般に、特に複数色のトナーを用いたカラー画像形成装置は、濃度階調性を所望のものとするために、画像信号をエンジンの特性にあった信号値に変換するルックアップテーブルを持っている。このルックアップテーブル（γＬＵＴ）は、フルカラー画像形成装置の場合、一般に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色についてそれぞれ持っており、それぞれの色毎に最適化することで、所望のフルカラー画像を出力できるようにしている。
【０００９】
しかしながら、電子写真方式は、周囲の環境、使用状況等によって、その特性が変化し易く、固定の像形成条件では、常に色味の安定した画像を出力することは難しい。
【００１０】
そこで、通常の画像形成とは別に、感光体上に、電位の定まった潜像（基準静電潜像、参照静電潜像）を形成し、この潜像を直接現像することにより、パッチ状の基準濃度のパターン（基準画像、参照画像）とされる階調補正制御用画像を形成する。通常、階調補正制御用画像は、各色毎に複数の階調レベルのものを形成する。次いで、その階調補正制御用画像の濃度を、感光体上或いは感光体から現像剤像が転写される被転写体上で、現像剤像検知手段としての光学センサを用いて光学的に検知する。そして、その情報に基づいて、所望の階調特性が得られるように、像形成条件を制御している（パッチ検階調補正）。より具体的には、ルックアップテーブルを補正したり、静電潜像を形成する感光体の帯電条件や現像条件を変更したりする。つまり、階調制御用の画像信号によって形成された静電潜像を現像したパッチ状のトナーの濃度を、パッチセンサが備えるＬＥＤ等の光源から光を照射し、その反射光を光電素子で受光し、その出力値を濃度変換して検知する。これによって、その検知した濃度信号の情報によってルックアップテーブルを新たに作成したり、又は補正などを行い、所望の階調特性を維持している。
【００１１】
このように、従来、現像剤濃度制御或いは階調補正制御における像形成条件の調整（制御）のために、パッチ状の基準画像（以下「パッチ画像」という。）を形成し、これを現像剤像検知手段としての光学センサ（パッチセンサ）により検知することが行われる。像形成条件としては、トナー補給量、階調補正用ルックアップテーブル、感光体の帯電条件、現像条件などの各種画像調整パラメータが含まれる（特許文献１、２参照。）。
【００１２】
又、レジストレーション（色ずれ）補正制御は、レジストレーション補正制御用画像（レジ検画像）を検知するための、光学センサとされるレジストレーション検知センサによる検知結果に基づいて行われる。つまり、レジストレーション補正制御では、例えば、それぞれ感光体を備えた複数の画像形成部を備える画像形成装置などにおいて、各感光体から中間転写体上に所定のパッチ状の画像やライン画像を転写する。この画像を現像剤像検知手段としての光学センサにより検知する。そして、このレジストレーション補正用画像の位置情報から、像形成条件として各画像形成部における感光体への画像書き込み（露光）タイミング等の画像調整パラメータを調整（制御）する。
【００１３】
ところで、パッチ画像の検知による画像調整パラメータの調整、及び、レジ検画像の検知によるレジストレーション補正は、その頻度が高い程、より適切に行うことができる。ここで、所定時間内に形成可能な画像数を増加させるために、連続画像形成中、被検知像としてのパッチ画像及びレジ検画像は、像担持体上の画像間（出力される画像と画像の間）に形成される。更に、被検知像は、出力される画像の形成が行われる間に、センサにより検知される。又、画像間の距離はできる限り短くすることにより、所定時間内に形成可能な画像数の増加が図れるため、被検知像は小さく形成される。
【００１４】
ところが、被検知像を小さくすると、正確に検知を行うことができない場合がある。つまり、被検知像の検知時にセンサの受けるノイズの影響を排除するためには、検知時間を充分に長くして、検知されたデータの平均化が必要である。ここで、被検知像が小さくなると、センサが検知を行う時間が短くなるため、正確に検知を行うことができなくなる。
【００１５】
そこで、センサが検知を行う時間を長くするため、特許文献３に示される方法が用いられる。特許文献３によれば、被検知像を検知する時に被検知像を担持する像担持体の移動速度は、通常の画像を形成する時の像担持体の移動速度より遅くされる。
【特許文献１】特開平３−２１７８６７号公報
【特許文献２】特開２００４−７７８７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１３１５３８公報
【非特許文献１】電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」コロナ社、昭和６３年６月１５日、ｐ．２８６−２８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献３に開示の方法を用いると、像担持体の速度を変更する際に、速度が安定するための時間が必要となる。ここで、速度が不安定な状態では、通常の画像及び被検知像の形成を行うことはできず、所定時間内に形成可能な画像の量が減少する課題が生じた。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、所定時間内に形成可能な画像の量の減少を抑えつつ、被検知像の検知を正確に行うことが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、所定の方向に移動する像担持体と、前記像担持体上に像を形成する像形成手段と、移動する前記像担持体上の被検知像を、検知位置にて検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づき、前記像形成手段の像形成条件を可変に制御する制御手段と、前記検知手段が前記被検知像を検知する間、前記検知手段の検知位置を、前記所定の方向に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被検知画像を担持する像担持体の速度を、通常の画像形成時と同じ速度を保った状態で、検知手段が被検知画像を検知する時間を長くすることができる。このようにして、所定時間内に形成可能な画像の量の減少を抑えつつ、被検知画像の検知を正確に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２１】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置Ａの要部概略構成を示す。本実施例の画像形成装置Ａは、画像情報に従って、電子写真方式を利用して、記録材、例えば、記録用紙、プラスチックシート（ＯＨＰシート）、布などに形成することができるレーザービームプリンタ（以下、単に「画像形成装置」という。）である。画像情報は、画像形成装置本体１００が備えるか、画像形成装置本体１００に通信可能に接続された画像読み取り装置（原稿読み取り装置）、或いは装置本体に着脱可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から送られてくる。
【００２２】
説明の容易化のために、本実施例では、先ず、単一の画像形成部にて単色の画像を形成することのできる画像形成装置を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述するようにカラー画像形成装置に好適に適用し得るものである。
【００２３】
尚、本発明を適用し得る画像形成装置は、次のような構成のものであればよい。即ち、例えば感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形成する。そして、この潜像を現像装置によって現像して可視画像（トナー像）を形成し、この可視画像を直接、間接的に紙等の記録材上に転写し、定着手段によって永久像にする。像担持体が感光体であれば、感光体を帯電させた後に露光することで、又、像担持体が誘電体であれば電荷を直接付与するイオンヘッドを用いることによって、静電潜像を形成することができる。
【００２４】
画像形成装置Ａは、第１の像担持体としての円筒状の感光体（以下「感光体ドラム」という。）１を有する。感光体ドラム１の外周には、帯電手段としての１次帯電器２、露光手段としての露光装置（レーザースキャナー装置）１０、現像手段としての現像器４が配置されている。又、感光体ドラム１の外周には、転写手段としてのベルト転写装置６、クリーニング手段としてのクリーニング装置（クリーナ）７が配置されている。
【００２５】
例えば、画像読み取り装置２００（図３）が画像形成装置本体１００に接続されている場合について説明する。画像形成動作（複写動作）に際し、先ず、画像読み取り装置２００の原稿載置台ガラス上に載置された原稿の画像が、光学的に読み取られ、電気信号に変換される。即ち、原稿に光を照射した際の反射光がミラー系、レンズ系を経て光電変換素子であるＣＣＤに入力され、電気信号に変換される。ＣＣＤによって読み取られ、得られたアナログ画像信号は、増幅器で所定のレベルまで増幅され、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）により、例えば８ビット（０〜２５５階調）のデジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号は、画像形成装置本体１００に設けられた画像処理部（ビデオコントローラ）１２０（図３）に入力される。
【００２６】
次に、画像処理部１２０において、このデジタル画像信号は、γ変換器（本例では２５６バイトのデータで構成され、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行う変換器）に供給され、γ補正された後デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）に入力される。ここでデジタル画像信号は、再びアナログ画像信号に変換されて、画像形成制御部１１０（図３）に設けられたパルス幅変調回路１１５のコンパレータの一方の入力に供給される。コンパレータの他方の入力には三角波発生回路から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上記コンパレータの一方に供給されたアナログ画像信号は、この三角波信号と比較され、パルス幅変調される。
【００２７】
このパルス幅変調された２値化画像信号は、レーザスキャナー装置１０のレーザ駆動回路に入力され、レーザダイオードの発光のオン／オフ制御信号として使用される。レーザダイオードから放射されたレーザ光Ｌは、ポリゴンミラーにより主走査方向に走査され、ｆθレンズ及び反射ミラーを経て、図中矢印Ｒ１方向に回転している像担持体としての円筒状の感光体ドラム１上に照射される。
【００２８】
一方、感光体ドラム１は、本実施例ではローラ状とされる一次帯電器２により、略均一に、本実施例ではマイナスに帯電される。その後、感光体ドラム１は、上述したレーザ光Ｌの照射を受けて、その上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、次いで、現像器４によって現像剤像（トナー像）として可視画像化される。ここで、レーザスキャナー装置１０、１次帯電器２、現像器４により、像形成手段を構成することができる。この時、現像器４が備える現像剤担持体４ａには静電潜像形成条件に応じたＤＣバイアス成分と現像効率を向上させるためにＡＣバイアス成分が重畳され、印加されている。現像剤担持体４ａは、感光体ドラム１の回転軸線方向と略平行な回転軸の周りを回転可能なローラ状とされる。現像剤担持体４ａは、その回転に伴って、表面に担持した現像剤を、感光体ドラム１との対向部（現像領域）に搬送する。そして、感光体ドラム１に形成された静電像に応じて現像剤担持体４ａから現像剤のトナーが転移することによって、感光体ドラム１に現像剤像が形成される。
【００２９】
このトナー像は、次いで、ベルト転写装置６によって記録材Ｐに静電的に転写される。ベルト転写装置６は、本実施例では、２個のローラ、即ち、駆動ローラ６３、従動ローラ６４の間に張架されたベルト状の記録材担持体、即ち、転写ベルト（記録材担持ベルト）６１を有する。転写ベルト６１は、駆動手段（駆動源）としての駆動モータ（図示せず）からの駆動が駆動ローラ６３に伝達されることで、図示矢印Ｒ２方向に無端駆動される。転写ベルト６１を介して感光体ドラム１と対向するように、本実施例ではローラ状とされる転写部材としての転写帯電器６２が配設されている。これにより、転写帯電器６２の位置で、転写ベルト６１と感光体ドラム１との間に転写部ｎが形成される。感光体ドラム１上のトナー像は、転写ベルト６１上に保持された記録材Ｐに、転写帯電器６２の作用によって転写される。転写工程時に、転写帯電器６２には、現像剤のトナーの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。記録材Ｐは、記録材収納部、記録材搬送部材等を備える記録材供給手段（図示せず）によって転写ベルト６１へと送られてくる。
【００３０】
尚、詳しくは後述するように、本実施例では、転写ベルト６１に対向するように、現像剤像検知手段としての光学センサ（パッチセンサ）５が設けられている。そして、転写ベルト６１は、その上に制御用画像（被検知像）としての基準画像（パッチ画像）が感光体ドラム１から転写され、その上で基準画像の検知が行われる第２の像担持体としても機能する。
【００３１】
トナー像が転写された記録材Ｐは、次いで、転写ベルト６１から分離されて、定着手段としての定着器９へと搬送される。そして、定着器９は、未定着トナー像を担持する記録材Ｐを加圧加熱して、トナー像を記録材Ｐに定着させる。その後、記録材Ｐは、機外に排出される。
【００３２】
又、トナー像の記録材Ｐへの転写後に感光体ドラム１に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーナ７で感光体ドラム１から引き離される。こうして感光体ドラム１はクリーニングされ、引き続き１次帯電のプロセスに戻ることで、繰り返し画像形成に供される。尚、クリーニング手段としては、本実施例では、感光体ドラム１上に板状のブレードを当接させてトナーを掻き取るものを使用した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ブラシ状のローラを回転させて、このブラシでトナーを感光体ドラム１から回収する方法など、その他の方法を用いてもよい。
【００３３】
本実施例では、感光体ドラム１、一次帯電器２、露光装置１０、現像器４、転写帯電器６２等により転写ベルト（第２の像担持体）６１上に像を形成する像形成手段が構成される。
【００３４】
図３は、本実施例の概略制御ブロック図を示す。画像形成装置Ａは、装置動作を統括制御する画像形成制御部１１０を有する。画像形成制御部１１０は、制御の中心的素子たるＣＰＵ１１１を有し、このＣＰＵ１１１には、ＣＰＵ１１１が実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ１１２、作業用のメモリ等として使用されるＲＡＭ１１３が接続されている。又、画像形成制御部１１０には、基準画像発生回路（参照画像発生回路）１１４、パルス幅変調回路１１５などが設けられている。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に記憶されたデータ、プログラム等に従って画像形成装置Ａをシーケンス動作させる。
【００３５】
画像形成制御部１１０には、画像処理部（ビデオコントローラ）１２０が接続されている。画像処理部１２０は、画像形成装置本体１００に対して通信可能に接続された画像読み取り装置２００、パーソナルコンピュータ等の外部機器からの画像信号を受信する。それと共に、画像処理部１２０は、この信号を画像形成装置Ａにおける画像形成に係る信号に変換して、画像形成制御部１１０のＣＰＵ１１１に送信する。ＣＰＵ１１１は、斯かる画像形成信号に従って、画像形成装置Ａの各部の動作を制御する。又、本実施例では、詳しくは後述するように、画像形成制御部１１０のＣＰＵ１１１は、パッチセンサ５の検知位置を移動させる移動手段を動作させるための制御信号を発生する。更に、ＣＰＵ１１１は、パッチセンサ５の検知結果に基づき、像形成手段の像形成条件を可変に制御する制御手段として機能する。
【００３６】
［パッチセンサ］
本実施例では、検知手段（現像剤像検知手段）として、光学センサ（パッチセンサ）５が、転写ベルト６１の図中下部において、転写ベルト６１に対向するように配置されている。光学センサ５は、転写ベルト（第２の像担持体）６１上の制御用画像としてのパッチ画像を検知位置Ｎにて検知する。詳しくは後述するように、本実施例では、画像形成装置Ａは、パッチセンサ５が制御用画像としてのパッチ画像を検知するとき、パッチセンサ５の検知位置を移動可能とする移動手段３（図４）を有する。
【００３７】
図２は、本実施例で使用したパッチセンサ５の概略構成を示す。本実施例では、パッチセンサ５は、光源５０と、光源５０からトナー像に検知光を照射した際の反射光を受光する濃度測定用受光素子５１と、光源５０の光量を一定にするために光源５０の光量を直接受光する光量調整用受光素子５２と、を有する。本実施例では、光源５０として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、濃度測定用受光素子５１として光電変換素子であるフォトダイオード（ＰＤ）を使用した。つまり、このとき、検知位置Ｎは、光源５０がパッチ画像に光を照射する位置（照射位置）である。パッチセンサ５は、トナー像のトナー付着量に応じた信号を発生する。これにより、トナー像のトナー付着量を検知することができる。但し、本発明は、現像剤像検知手段たる光学センサ（パッチセンサ）自体を、本実施例に示したものに限定するものではなく、利用可能なものを適宜採用することができる。
【００３８】
次に、転写ベルト６１上に形成されたパッチ画像の濃度の検知方法について説明する。
【００３９】
予め定められた濃度に対応する信号レベルを有する基準画像信号（参照画像信号）を発生する、基準画像発生手段としての基準画像発生回路（参照画像発生回路）１１４を設ける。この基準画像発生回路１１４からの基準画像信号を、パルス幅変調回路１１５に供給し、上記予め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。パルス幅変調回路１１５は、このレーザ駆動パルスを、レーザスキャナー装置１０の半導体レーザ（図示せず）に供給し、このレーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光体ドラム１をレーザ光で走査する。これによって、上記予め定められた濃度に対応する基準静電潜像（参照静電潜像）を感光体ドラム１上に形成する。
【００４０】
次いで、この基準静電潜像を、現像器４によって現像する。現像されたパッチ画像は、本実施例では、転写ベルト６１に転写される。このようにして得られたパッチ画像に、パッチセンサ５の光源５０から光を照射し、その反射光を光電変換素子５１で受光する。反射光量は、トナー像のトナー付着量に依存（相関）する。例えば、黒色トナーの場合は、通常、トナー付着量が増すと（即ち、画像濃度が高くなると）、反射光量は少なくなる。イエロー、マゼンタ、シアンなどのカラートナーの場合は、トナー付着量が増すと（即ち、画像濃度が高くなると）、反射光量は多くなる。これにより、光電変換素子５１の出力信号（出力電圧）は、トナー像のトナー付着量に依存（相関）する。従って、出力電圧（センサ出力電圧）と画像濃度の関係を示す変換式によって、上記パッチ画像の濃度に対応づけることができる。
【００４１】
現像剤像検知手段としてのパッチセンサ５は、前述のように、従来同様、現像剤濃度制御用画像、階調補正制御用画像を検知するために利用することができる。つまり、パッチセンサ５の利用方法の例を以下に示す。
【００４２】
（１）現像によって変化した現像器４内の現像剤濃度（二成分現像剤であればトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）、一成分現像剤であればトナー量）を補正するために利用することができる。即ち、現像剤濃度制御用の画像信号によって形成された静電潜像を現像して、現像剤濃度制御用画像としてのパッチ状のトナー像（パッチ画像）を形成する。そして、このパッチ画像にパッチセンサ５の光源５０から光を照射し、その反射光を濃度測定用受光素子５１で受光し、その出力値を濃度変換することでパッチ画像の濃度を検知する。これによって、予め決められた検知濃度と、必要トナー補給量の変換テーブルに応じて、現像器４内にトナーを補給する（パッチ検ＡＴＲ）。典型的には、所定電位の基準潜像を現像することで得られるパッチ画像の濃度が一定となるように現像器４にトナーを補給することで、現像器４内の現像剤濃度（トナー濃度など）を一定に維持し、画像濃度を適正に保つことができる。例えば、ＣＰＵ（制御手段）１１１が、パッチセンサ５によって検知されたパッチ画像の濃度に応じて、補給用トナーを収容するトナー補給容器（図示せず）から現像器４へのトナー搬送経路に設けたスクリューなどの搬送部材の駆動量を制御する。これによって、トナーの補給量は調整できる。
【００４３】
（２）電子写真方式による画像形成装置は、周囲の環境や使用枚数等により画像濃度のγ特性の変化が生じる。その結果、特に、カラー画像は色味の変化や、ハイライト部の階調変動として現れ、画像形成の不安定要因となる。そのために、階調補正制御用の画像信号によって形成された静電潜像を現像して、階調補正制御用画像としてのパッチ状のトナー像（パッチ画像）を形成する。通常、複数の階調レベルのパッチ画像を形成する。このパッチ画像の濃度を上記と同様にしてパッチセンサ５により検知する。そして、検知した濃度情報によって、γ変換器の階調補正手段（階調補正用情報）であるルックアップテーブル（γＬＵＴ）を再度作成し、それに基づいてγ補正する。これにより、所望の階調特性を維持する。即ち、先ず、複数のパッチ画像を形成する。次に、各パッチ画像の濃度をパッチセンサ５によって検出する。そして、例えば、図２１に示すように、階調補正制御を実施する。図２１中、横軸はパッチ画像の画像信号レベル（階調レベル）を示し、縦軸は、規格化されたパッチ画像の濃度データを示す。直線ａは、画像濃度制御の目標濃度階調特性を表す。これに限定されるものではないが、図示の例では、画像データと濃度の関係が比例関係になるように目標濃度階調特性が定められている。又、曲線ｂは、階調補正制御を実施していない状態での濃度階調特性、即ち、複数のパッチ画像を検知して算出される曲線を表す。曲線ｃは、補正前の濃度階調特性ｂの目標濃度階調特性ａに対する対称ポイントを求めることにより算出される階調補正テーブルを表している。このように、例えば、ＣＰＵ１１１が、パッチセンサ５によって検知された各パッチ画像の濃度から、新たにγＬＵＴ（曲線ｃ）を作成する。そして、ＣＰＵ１１１は、この新たに作成されたγＬＵＴを、画像処理部１２０にて使用できるように、例えば画像処理部１２０が備える記憶部に記憶させる。そして、その後の画像形成において、新たに作成されたγＬＵＴを用いてγ補正を行うことで、所望の階調特性を得ることができる。
【００４４】
尚、階調補正を行うために調整する像形成条件は、上記γテーブルに限定されるものではなく、静電潜像を形成する感光体の帯電条件や現像条件などを調整してもよい。
【００４５】
上述のような現像剤濃度制御（ＡＴＲ）、階調補正制御自体は、種々の方式のものが公知であり、本発明では適宜、任意のものを利用することができるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【００４６】
ところで、これらのパッチ画像は、記録材Ｐに記録されて出力される画像（出力画像）の作像（プリント）開始時や紙間（出力画像の連続作像時の画像と画像の間）、作像終了時などに形成することができる。
【００４７】
例えば、上述の（１）の現像剤濃度制御用画像としてのパッチ画像は、連続作像中においてもトナーの補給作業が必要であるので、紙間で形成し、その検知結果からフィードバックを行う。連続作像中に記録材Ｐが連続して供給される場合には、記録材Ｐの供給に必要な間隔（紙間）をあけて、一定間隔で記録材Ｐが転写部ｎまで送られてくる。像形成手段は、それに合わせて画像形成を行う。その際、感光体ドラム１上の紙間に相当する位置にパッチ画像を形成し、このパッチ画像を紙間に相当する位置の転写ベルト６１に転写する。そして、本実施例では、転写ベルト６１に転写されたパッチ画像がパッチセンサ５による検知部に到達すると、それに合わせてパッチセンサ５の移動を行う。
【００４８】
ここで、第１の像担持体としての感光体ドラム１、又は第２の像担持体としての転写ベルト６１上の画像と画像の間（紙間に相当する位置）に形成された、制御用画像としてのパッチ画像が、検知手段としてのパッチセンサ５によって検知される。この際に、感光体ドラム１への出力画像の静電潜像やトナー像の形成、転写ベルト６１上の記録材Ｐへのトナー像の転写が行われる。パッチ画像の検知が、画像形成の妨げになることを防止するためである。
【００４９】
小さいパッチ画像を読むためには、従来の構成では、作像スピードを落とすなどが必要であった。しかし、紙間でそのようなことを行うと、帯電高圧や現像高圧などの設定値変更や、スピード切り換え時のスピード安定までの安定時間を取らなければならない。そして、そのためには、ジョブ（一の画像形成指示による単数若しくは複数の記録材に対する一連の画像形成動作）の中断が必要になり、ダウン時間（出力画像の形成が行えない時間）が膨大になってしまう。これに対し、本実施例では、パッチセンサ５の検知位置を移動可能とすることで、作像スピードを落とさず、且つ、小さいパッチ画像を用いての制御が可能となる。
【００５０】
又、上述の（２）の階調補正制御用画像としてのパッチ画像は、通常、出力画像の作像前や作像終了時、或いは長いジョブにおける連続作像中には、ジョブを中断してパッチ画像の形成を行う。例えば、作像前に階調補正制御用のパッチ画像を形成する場合には、コピースタート等の作像指示が画像形成制御部（エンジン制御部）１１０に届くと、画像形成制御部１１０はパッチ画像を形成する条件にあるか否かを判断する。パッチ画像の形成する条件にあるか否かは、一定枚数の作像を行ったか否かを判断することなどにより行う。例えば、本実施例の画像形成装置Ａでは、２００枚を超えて作像を行っている場合には、作像前に階調補正制御用のパッチ画像を形成するようにしている。そして、パッチ画像の形成条件が整っていた場合、エンジン（画像形成部）は、作像開始時に、先ず、パッチ画像を形成する。感光体ドラム１へのパッチ画像の形成が終了した後、直ちに通常の出力画像の作像動作を行う。
【００５１】
感光体ドラム１上に形成された階調補正制御用のパッチ画像は、転写ベルト６１に転写され、一方、通常の出力画像は、転写部ｎに供給された記録材Ｐ上に転写される。そして、本実施例では、転写ベルト６１に転写されたパッチ画像がパッチセンサ５による検知部Ｎに到達すると、それに合わせてパッチセンサ５の移動を行う。
【００５２】
ここで、階調補正制御用のパッチ画像においても、小さいサイズのパッチ画像を形成するために作像スピードを変えてしまうと、上記現像剤濃度制御用のパッチ画像の形成時と同じように、ダウン時間が長いという問題が起こる。このため、ファーストプリントタイム（作像開始指示により１枚目の画像が形成されるまでの時間）やジョブの終了後に次ジョブを受け付けるための時間が延びてしまう。これにより、ユーザの使い勝手が著しく悪化してしまう。これに対し、本実施例では、パッチセンサ５の検知位置を移動可能とすることで作像スピードを落とさず、且つ、小さいパッチ画像を用いての制御が可能となる。
【００５３】
［パッチセンサの移動方法］
次に、本実施例にて最も特徴的である、パッチセンサ５の検知位置の移動方法について説明する。
【００５４】
図４は、パッチセンサ５を、転写ベルト６１の図１中下面方向から見たものである。本実施例では、パッチセンサ５の検知位置は、移動手段３によって、パッチ画像が形成される第２の像担持体としての転写ベルト６１の移動方向に沿って移動可能とされている。本実施例では、移動手段３は、パッチセンサ５自体を移動させることによって、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる。
【００５５】
更に説明すれば、本実施例では、パッチセンサ５は、転写ベルト６１と平行移動できるように支持されている。パッチセンサ５は、転写ベルト６１の移動方向（回転方向）と同方向に配置されたレール３０に移動可能に保持されている。レール３０は、パッチセンサ５を保持すると共に、その移動方向を規制する保持部材である。又、パッチセンサ５はベルト状ギア３１と連結されている。
【００５６】
転写ベルト６１を駆動する駆動ローラ６３に、パッチセンサ５の移動用の駆動を伝達する第１ギア３５を取り付ける。そして、第１ギア３５の駆動力は、第２ギア３４、第３ギア（連結用ギア）３２に伝達されて、最終的にベルト状ギア３１に伝達される。第１、第２、第３ギア３５、３４、３２、ベルト状ギア３１は、パッチセンサ５を移動させる駆動力をパッチセンサ５へと伝達する駆動伝達部材である。
【００５７】
又、第２ギア３４と第３ギア（連結用ギア）３２との間には、駆動切替手段たる電磁クラッチ３３が設けられている。これにより、所望のタイミングで電磁クラッチ用スイッチ３３ａを動作させることによって、パッチセンサ５を、転写ベルト６１に沿って移動させることができる。
【００５８】
このように、本実施例では、パッチセンサ５を移動させるための駆動源は、転写ベルト６１の駆動源が兼ねる。従って、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる移動手段は、転写ベルト６１の駆動源、駆動ローラ６３、第１、第２、第３ギア３５、３４、３２、電磁クラッチ３３、ベルト状ギア３１を含む。
【００５９】
本実施例では、詳しくは後述するように、パッチセンサ５の転写ベルト６１の移動方向における移動可能距離Ｍは５０ｍｍ、同方向におけるパッチ画像Ｔの検知可能距離ｍは３０ｍｍに設定した。
【００６０】
電磁クラッチ３３をＯＮすると、駆動ローラ６３の駆動力がベルト状ギア６１に伝達され、パッチセンサ５は、図４中矢印ｆ方向、即ち、対向する転写ベルト６１の移動方向Ｒ２と同方向に移動する。又、電磁クラッチ３３をＯＦＦし、駆動力がなくたったときに、パッチセンサ５が元の位置（ホームポジション）ｈに戻れるように、付勢手段としてバネ（図示せず）が配置されている。これにより、電磁クラッチ３３をＯＦＦすると、パッチセンサ５は、バネの力で図４中矢印ｒで示す逆方向、即ち、対向する転写ベルト６１の移動方向Ｒ２とは逆方向に戻る。
【００６１】
尚、現像剤像検知手段の検知位置とは、光学センサにあっては、検知光の照射位置（光照射スポット）である。本実施例では、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチセンサ５の位置は、同方向におけるパッチセンサ５の検知位置、即ち、光源５０による光照射スポット（ＬＥＤ照射スポット）Ｓの位置（実質的なその中心位置）で代表するものとする。
【００６２】
本実施例では、パッチセンサ５の移動速度が転写ベルト６１の移動速度と同じになるように、ギア３１、３２、３４、３５のギア比を設定している。但し、ギア比を変えることで、転写ベルト６１の速度と、パッチセンサ５の移動速度を変えることも可能である。
【００６３】
本実施例では、パッチ画像Ｔは、紙間、即ち、一連の画像形成動作（ジョブ：一の画像形成指示による単数若しくは複数の記録材に対する一連の画像形成動作）中の記録材Ｐと記録材Ｐとの間に相当するタイミングで転写ベルト６１に形成する。紙間は２０ｍｍである。そして、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズｔは１０ｍｍに設定した。本実施例では、パッチ画像形成信号から電磁クラッチ３３のタイミングを作成する。即ち、ＣＰＵ１１１は、基準画像発生回路１１４の発生する基準静電潜像信号を受けて、パルス幅変調回路１１５がレーザー駆動信号を発生するのと同期して、電磁クラッチ３３の電磁クラッチ用スイッチ３３ａをＯＮする信号を発生する。そのため、±１ｍｍ程度、パッチ画像Ｔの位置と、パッチセンサ５の検知位置との同期がずれる場合がある。又、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチセンサ５の光照射スポットＳのサイズ（径）ｓが５ｍｍである。従って、本実施例では、その他のマージンも見込んで、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズｔを１０ｍｍとした。
【００６４】
図５（ａ）は、従来のパッチセンサによるパッチ画像Ｔ上の光照射スポットＳの軌跡を示したものである。パッチ画像Ｔは、矢印Ｒ２で示す転写ベルト６１の移動方向に移動するため、従来のようにパッチセンサ５が固定の場合は、パッチ画像Ｔ上の光照射スポットＳは、図中矢印α方向（矢印Ｒ２で示す転写ベルト６１の移動方向とは逆方向）に移動する。尚、光照射スポットＳの軌跡は、連続的であるが、分かり易くするために、模式的に円状のスポットを重ねて図示している。
【００６５】
一方、本実施例では、図５（ｂ）に示すように、パッチ画像Ｔの移動に対して、パッチセンサ５が同じ速度で動いているため、パッチ画像Ｔに対して光照射スポットＳは移動しない。これにより、図のように、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズｔを小さくすることができる。
【００６６】
上記の如く、本実施例では、パッチセンサ５の移動可能距離Ｍが５０ｍｍであるのに対して、パッチセンサ５の移動中のパッチ画像Ｔの検知可能距離ｍは３０ｍｍに設定した。即ち、パッチセンサ５の移動動作において、最初の１０ｍｍと、後半の１０ｍｍは、電磁クラッチのＯＦＦ／ＯＮによるショック等を懸念して、パッチ画像Ｔの検知（読み取り、サンプリング）を行わないようにしている。
【００６７】
本実施例では、画像形成装置Ａの画像形成速度（本実施例では、感光体ドラム１及び転写ベルト６１の周速度（表面移動速度）に対応する。）が２００ｍｍ／ｓｅｃである。このことから、パッチセンサ５の検知可能距離ｍ＝３０ｍｍに対応する読み取り可能時間は１５０ｍｓｅｃとなる。従って、この間にパッチ画像Ｔの濃度測定を行う。その結果を用いて、像形成条件として、上述の（１）及び／又は（２）に示したように、現像器４中の現像剤のトナー濃度の制御及び／又は階調補正テーブルの補正等の所望の画像パラメータの制御を行うことができる。
【００６８】
従来、同様の制御を行うためには、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像のサイズｔとしては、２０ｍｍ程度が必要であった。これに対し、本実施例では、上述の構成を採用することで、半分の１０ｍｍまで小さくすることができる。これにより、パッチ画像Ｔを形成するためのトナーの消費量を低減すること、本実施例では半分にすることができる。
【００６９】
又、従来、同様の制御を行うために転写ベルト６１の移動方向におけるサイズｔが２０ｍｍのパッチ画像Ｔを形成する場合、通常、各種マージンを考慮すると３０〜４０ｍｍ程度の紙間が必要であった。これに対し、本実施例によれば、上述の如く転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズｔを１０ｍｍとし得るので、紙間を２０ｍｍまで縮めることができる。
【００７０】
又、従来、現像剤濃度制御用のパッチ画像Ｔ、階調補正制御用のパッチ画像Ｔなどの制御用画像が小さくなると、パッチセンサ５の検知時間が短くなるため、正確に検知を行うことができなくなっていた。これに対し、本実施例によれば、これら制御用画像が小さい場合でも、検知時にパッチセンサ５の受けるノイズの影響を排除するように、検知時間を十分に取ることができ、検知されたデータを平均化することができる。
【００７１】
尚、本実施例では、パッチ画像Ｔとパッチセンサ５との同期を取るのに、パッチ画像Ｔの作像タイミングを使用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、転写ベルト６１に白色のマーカテープ等のマーカーを設け、それを光学的センサ等でセンシングして、パッチセンサ５の移動のタイミングを取っても良い。
【００７２】
又、本実施例では、パッチセンサ５の移動手段３は、転写ベルト６１の駆動から、ギアを介し駆動力を得ていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、パッチセンサ５を、ステッピングモータなどの駆動源により転写ベルト６１とは独立して駆動する等、別の駆動手段によって移動させることも当然可能である。
【００７３】
更に、移動手段３は、例えば、次のような構成とすることによっても、転写ベルト６１の移動方向に沿ってパッチセンサ５を移動させることができる。図６（ａ）は、パッチセンサ５を、転写ベルト６１の図１中下面方向から見た図である。又、図６（ｂ）は、パッチセンサ５を、転写ベルト６１の移動方向に沿って見た、転写ベルト６１の長手方向の断面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、転写ベルト６１の所定位置の裏面（パッチ画像Ｔが転写されない側）に、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等の磁性体３６を取り付けて、その部分の表面にパッチ画像Ｔを形成する。一方、パッチセンサ５側に電磁石３７を配置する。即ち、電磁石３７に支持部材３８を介してパッチセンサ５を取り付ける。尚、図４に示した移動手段３と同様、パッチセンサ５はレール３０に移動可能に保持されている。そして、パッチセンサ５の検知位置にパッチ画像Ｔが来たときに、電磁石用スイッチ３７ａをＯＮして、電磁石３７に通電する。こうすることによって、磁気力で、パッチセンサ５を転写ベルト６１上の所定位置に保持（拘束）し、転写ベルト６１の移動に伴って、その移動方向Ｒ２と同方向に移動させることができる。
【００７４】
以上、本実施例によれば、パッチセンサ５を、パッチ画像Ｔを担持する転写ベルト６１の移動方向に移動するように配置し、パッチ画像Ｔの移動に合せてパッチセンサ５も移動させてパッチ画像Ｔを検知する。これによって、パッチ画像Ｔのサイズを小さくすることが可能となる。それにより、パッチ画像Ｔを形成する領域、例えば紙間を小さくすることができる。又、制御時間の短縮、或いは同じ時間でパッチ画像の数を増やすことなどが可能となる。更に、パッチ画像Ｔのサイズを小さくできることで、それに合せてトナー消費量を低減することが可能となる。そして、本実施例によれば、現像剤濃度制御用のパッチ画像Ｔ、階調補正制御用のパッチ画像Ｔなどの制御用画像が小さい場合でも、パッチ画像Ｔの検知時間を充分に取り、正確に制御用画像を検知することが可能となる。
【００７５】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、ここでは、実施例１のものと実質的に同じ、又は相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７６】
本実施例では、転写ベルト６１の移動速度と、パッチセンサ５の検知位置の移動速度との間に差異を設けた場合について説明する。実施例１と同様、本実施例では、移動手段３は、パッチセンサ５自体を移動させることによって、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる。
【００７７】
本実施例では、特に、階調補正制御用画像としてのパッチ画像（以下、本実施例では「階調パッチ」ともいう。）Ｔを形成し、これをパッチセンサ５で検知することによって階調補正制御（γＬＵＴの補正制御）を行う場合について説明する。しかし、これに限定されるものではなく、上述のように現像剤濃度制御用画像としてのパッチ画像を形成し、これを検知する場合にも、本実施例は適用できる。
【００７８】
階調パッチＴによる階調補正制御（パッチ検階調制御）は、前述のように、通常、濃度の異なる複数のパッチ画像Ｔを形成し、その濃度をパッチセンサ５で検知し、適正な階調特性になるようにγＬＵＴを補正するものである。
【００７９】
ところで、一般に、階調パッチＴによる階調補正制御では、階調パッチの数が多いほど、即ち、より多くの階調レベルの階調パッチＴを形成しこれを検知することによって、精度高く制御できる。しかし、階調パッチＴの数を増やすと、制御時間が長くなり、画像形成装置のダウン時間が増す。このため、画像形成装置が使い勝手の悪いものになることが懸念される。又、階調パッチＴの数を増やすと、トナー消費量が増してしまうことが懸念される。そのため、従来では、５〜８個程度の階調パッチＴで制御する場合が多かった。
【００８０】
本実施例では、階調パッチＴは１６階調とする。即ち、１６個のパッチ画像を形成する。これは、各階調パッチＴの転写ベルト６１の移動方向におけるサイズを小さくすることで、階調パッチの数を増やし得るようになったことによる。
【００８１】
本実施例では、パッチセンサ５の移動手段３は、パッチセンサ５の移動速度を、転写ベルト６１の移動速度の１／２、即ち、１００ｍｍ／ｓｅｃとする。即ち、本実施例では、パッチセンサ５が階調パッチ（被検知像）Ｔを検知する間、検知位置が移動する速度と、転写ベルト６１が移動する速度とには差異がある。この時、本実施例では、検知位置が移動する速度は、転写ベルト６１が移動する速度よりも遅い。この点が、実施例１における移動手段３と異なる。
【００８２】
図７（ａ）は、従来の階調パッチＴに対して、パッチセンサ５からの光照射スポットＳの移動を模式的に示したものである。尚、本実施例では、上述のように階調パッチＴは１６個形成するが、図７（ａ）、（ｂ）には１〜４個目の階調パッチＴ１〜Ｔ４を模式的に示し、他の階調パッチＴは省略している。
【００８３】
従来は、転写ベルト６１の移動による階調パッチＴの図中矢印Ｒ２方向への移動に対して、パッチセンサ５は、固定された状態で階調パッチＴを検知する。このことから、光照射スポットＳは、図中矢印α方向（図中矢印Ｒ２で示す転写ベルト６１の移動方向とは反対方向）に移動する。そのため、所定の読み取り時間を確保するように、転写ベルト６１の移動方向における各階調パッチＴのサイズｔは、比較的大きくする必要があった。
【００８４】
これに対し、本実施例では、移動手段３によってパッチセンサ５を移動させ、その移動速度を転写ベルト６１の移動速度の１／２速に設定する。この場合には、図７（ｂ）に示すように、光照射スポットＳは、図中矢印α方向（図中矢印Ｒ２で示す転写ベルト６１の移動方向とは反対方向）に移動する。しかし、例えば、従来と同一時間読み取りを行ったとしても、光照射スポットＳの移動量は、図７（ａ）に示す従来のものよりも小さい。そのため、転写ベルト６１の移動方向における各階調パッチＴのサイズｔは、従来と比較して小さくすることができる。ここでは、パッチセンサ５の検知位置、即ち、光照射スポットＳは、転写ベルト６１と同方向に移動しながら、転写ベルト６１の移動方向先頭のパッチ画像Ｔ１から次のパッチ画像Ｔ２（以降のパッチ画像についても同様。）へと順次に移動する。そして、パッチセンサ５により各パッチ画像Ｔを順次に検知する。
【００８５】
従って、本実施例によれば、階調補正制御のための制御時間を短縮することができる。又、各階調パッチのサイズを小さくし得ることから、トナー消費量を低減することが可能となる。或いは、画像形成装置のダウン時間を増大することなく、より多くの階調パッチ、即ち、より多くの階調レベルの階調パッチを用いて階調補正制御を行うことが可能となる。
【００８６】
又、本実施例では、転写ベルト６１の移動速度と、パッチセンサ５の移動速度との間に速度差を設けることによって、パッチセンサ５は、実施例１よりも転写ベルト６１の移動方向においてより広いエリアについて検知可能である。このため、パッチ画像の一部に不良があった場合のエラーを緩和し得るといった効果もある。
【００８７】
尚、本実施例では、パッチセンサ５の検知位置（本実施例ではパッチセンサ５自体）は、転写ベルト６１の移動速度の１／２速で移動するように設定したが、本発明は、転写ベルト６１と、パッチセンサ５の検知位置との間の速度差をこれに限定するものではない。上記の如きパッチ画像Ｔのサイズ低減効果、検知エリアを広くすることによるエラー緩和効果等に鑑みて適宜選定し得るものである。しかし、本発明者の検討によれば、通常、パッチセンサ５の検知位置の移動速度は、転写ベルト６１の移動速度に対して１／４〜等速（実施例１）とするのが好ましい。これより速度差を大きくすると（即ち、パッチセンサ５の移動速度を遅くすると）、パッチ画像Ｔのサイズ低減の効果が小さくなる。
【００８８】
又、本実施例では、パッチセンサ５は、常に同一速度で動くように設定しているが、駆動手段にステッピングモータを用いる等、パッチセンサ５の移動速度を可変とした構成を採用することも可能である。
【００８９】
例えば、モードによって速度を切り換えることができる。例えば、普通紙モードでは、１／２速とし、コート紙等の高画質モードでは等速とすることができる。
【００９０】
又、階調パッチＴのような複数のパッチ画像Ｔを検知する場合に、パッチ画像Ｔを読み取るときはパッチセンサ５と転写ベルト６１との速度差を小さくし、次のパッチに移動するときに速度差を大きくしてすばやく移動する等を行うことも可能である。即ち、例えば、第１のパッチ画像Ｔを読み取るときには、パッチセンサ５を転写ベルト６１と等速で移動させる。そして、第２のパッチ画像Ｔに移動する場合にはパッチセンサ５の移動を停止し、第２のパッチ画像Ｔの部分で再度パッチセンサ５を転写ベルト６１と等速で移動開始することができる。
【００９１】
或いは、パッチ画像Ｔの読取開始位置を決め、第１のパッチ画像Ｔを読み取った後で、パッチ画像間でその読取開始位置までパッチセンサ５を戻す。そして、第２のパッチ画像Ｔを読み取るときに再びパッチセンサ５を転写ベルト６１と等速で移動開始するようにしてもよい。つまり、パッチセンサ５は、各階調パッチＴを検知する毎にホームポジションｈ（図４）に戻り、続いて、次の階調パッチＴを検知するようにしてもよい。
【００９２】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。それと共に、パッチセンサ５の検知位置の移動速度と、転写ベルト６１の移動速度との間に速度差を設けることで、所望により、パッチ画像Ｔの検知エリアを広くしてパッチセンサ５による読み取りエラーを緩和するなどの効果を得ることができる。
【００９３】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、ここでは、実施例１のものと実質的に同じ、又は相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００９４】
本実施例では、図８に示すように、転写ベルト６１との対向部においてパッチセンサ５が転写ベルト６１の移動方向に沿って移動するように回転可能となっている。本実施例では、パッチセンサ５の回転軸線は、転写ベルト６１の移動方向と略直交する。これによって、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる。
【００９５】
つまり、本実施例では、パッチセンサ５は、図９（ａ）に示すように、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる移動手段３は、回転手段として、ステッピングモータ（駆動手段、駆動源）３９を有する。これによって、パッチセンサ５は、ステッピングモータ３９によって回転駆動される。即ち、パッチセンサ５は、保持部材たる回転軸３８を介してステッピングモータ３９の回転軸に固定されており、ＣＰＵ１１１は、所定のタイミングで所定速度でステッピングモータ３９を回転させることで、パッチセンサ５を回転させる。パッチセンサ５の検知面５５、即ち、パッチセンサ５の検知位置（光照射スポットＳ）がパッチ画像Ｔを追尾できるように、ステッピングモータ３９によるパッチセンサ５の回転数を設定することができる。パッチセンサ５の検知面５５は、検知光を照射する側の面であって検知光の照射方向と交差（本実施例では略直交）する方向に沿う面である。
【００９６】
パッチセンサ５は、現像剤濃度制御、階調補正制御等を行う所定期間の間、転写ベルト６１の移動と同期して連続的に回転させてもよいし、パッチ画像Ｔの通過に合わせて間欠的に回転させてもよい。又、ここで、パッチセンサ５は、必ずしも回転軸線の周りを完全に回転することに限定されるものではない。所定の回転角度範囲内で往復して回動する態様も本発明の範囲内である。
【００９７】
ここで、図１０は、パッチセンサ５をパッチ画像Ｔに対向させて回転させたときの出力変化を模式的に示したものである。本実施例では、パッチセンサ５は、パッチセンサ５の検知面５５と転写ベルト６１の表面とが平行であるとき、パッチセンサ５の検知面５５と転写ベルト６１の表面との距離が５ｍｍに設定されている。又、このときのパッチセンサ５の位置、即ち、パッチセンサ５と転写ベルト６１とが正対している位置（正対位置）を０°として、この時のパッチセンサの出力を１００％（ピーク値）とする。本実施例では、回転方向で約１０°回転すると、パッチセンサ５の出力はピーク値に対して約９０％となる。そして、転写ベルト６１上のトナー量、即ち、パッチ画像Ｔの濃度が変化した場合でも、図１０中の曲線Ｉ、ＩＩのように、相似形の出力が得られる。このことから、本実施例では、パッチセンサ５は、±１０°、即ち、２０°のレンジ内での出力の積算値を用いて濃度検知を行う。
【００９８】
但し、パッチセンサ５の検知可能な回転角度のレンジは、本実施例のものに限定されるものではない。検知精度等との関係で適宜選定し得るものである。しかし、本発明者の検討によれば、好ましくは、転写ベルト６１とパッチセンサ５とが上記正対位置にあるときの出力のピーク値に対して、出力が８０％〜１００％の範囲の出力を積算することで好結果を得ることができる。
【００９９】
本実施例では、転写ベルト６１の面上での光照射スポットＳの移動距離は、パッチセンサ５の回転角が２０°のとき、約２ｍｍである。そして、光照射スポットＳが２ｍｍ移動する間に、パッチ画像Ｔの面は４ｍｍ移動するように設定してある。即ち、本実施例では、転写ベルト６１の速度に対し、パッチセンサ５の移動速度を１／２の速度に設定した。パッチセンサ５は、２０°の回転で回転時間が２０ｍｓｅｃである。勿論、実施例１、２で説明したように、転写ベルト６１の移動速度とパッチセンサ５の検知位置の移動速度との間の速度差は他の値であってもよいし、或いは両者を略等速とすることもできる。これは、回転手段によるパッチセンサ５の回転速度と、転写ベルト６１の移動速度との間に速度差を設けるか、或いは両者を略等速とすることによって達成することができる。
【０１００】
本実施例によれば、上述の構成によって、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズを従来の半分程度に低減することができる。それによって、パッチを形成するための領域、例えば紙間を小さくすることができる。又、トナー消費量も半分に低減することができる。
【０１０１】
尚、本実施例では、パッチセンサ５を、ステッピングモータ３９によって回転駆動したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９（ｂ）に示すように、実施例１においてパッチセンサ５を駆動した構成と概略同様にして、転写ベルト６１の駆動を、第１、第２ギア３４、３５、電磁クラッチ３３、そして回転軸３８を介して接続することによっても同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
実施例４
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、ここでは、実施例１のものと実質的に同じ、又は相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１０３】
本実施例では、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる移動手段を、パッチセンサ５の内部の構造として備える。本実施例では、光学センサとされるパッチセンサ５の光源５０から照射された検知光を偏向することにより、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる。つまり、所定の位置に固定された光源５０から発せられた光の進行方向を変化させることにより、検知位置を移動させる。
【０１０４】
図１１は、本実施例にて用いるパッチセンサ５の概略構成図である。パッチセンサ５の内部には、光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）５０と、反射光を受光する濃度測定用受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）５１と、が配置されている。又、パッチセンサ５の内部には、ＬＥＤ５０からの照射光を対象物であるパッチ画像Ｔに誘導する照射光路変更手段としての照射光誘導ミラー（光路変更用ミラー）５３（図中添え字ａ、ｂは位置の状態を示す。）が配置されている。更に、パッチセンサ５の内部には、パッチ画像Ｔからの反射光をフォトダイオード５１に誘導する受光光路変更手段としての反射光誘導ミラー（光路変更用ミラー）５４（図中添え字ａ、ｂは位置の状態を示す。）が配置されている。
【０１０５】
照射光誘導ミラー５３は、例えば、図示の第１の位置５３ａや第２の位置５３ｂのように、図中矢印Ｘ方向に回転可能となっており、ＬＥＤ５０からの照射光を、転写ベルト６１上のパッチ画像Ｔの所望の位置に誘導し、照射する。同様に、反射光誘導ミラー５４は、パッチ画像Ｔ上に照射された照射光の正反射光をフォトダイオード５１の略中心に入射させるように、図中矢印Ｙ方向に回転可能である。尚、本実施例では、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる移動手段は、回転手段として、照射光誘導ミラー（反射部材）５３、反射光誘導ミラー（反射部材）５４を回転駆動するステッピングモータを有する。つまり、本実施例では、回転手段は、照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４を、転写ベルト６１の移動方向と略直交する回転軸線の周りに回転させることで、検知光を偏光し、又、反射光を濃度測定用受光素子に入射させる。これにより、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させることができる。
【０１０６】
尚、実施例３と同様、回転手段は、照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４を回転軸の周りを所定範囲内で往復して回動させてもよいし、完全に回転させてもよい。又、照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４は、現像剤濃度制御、階調補正制御等を行う所定期間の間、転写ベルト６１の移動と同期して連続的に回転させてもよいし、パッチ画像Ｔの通過に合わせて間欠的に回転させてもよい。
【０１０７】
更に説明すると、パッチ画像Ｔは、転写ベルト６１上に担持され、転写ベルト６１の進行方向Ｒ２に沿って移動する。例えば、パッチ画像Ｔが、図中Ｔａの位置にいるときには、照射光誘導ミラー５３は第１の位置５３ａに設定され、又、反射光誘導ミラー５４は第１の位置５４ａに設定される。そして、パッチ画像Ｔが図中Ｔｂの位置に移動するにつれて、照射光誘導ミラー５３は第２の位置５３ｂに、又、反射光誘導ミラー５４は第２の位置５４ｂに、パッチ画像Ｔの移動に追従するように回転する。
【０１０８】
本実施例では、照射光誘導ミラー５３は、ミラーの転写ベルト６１の移動方向を３ｍｍ、転写ベルト６１の移動方向に垂直な方向を３ｍｍとした。又、反射光誘導ミラー５４は、ミラーの転写ベルト６１の移動方向を６ｍｍ、転写ベルト６１の移動方向に垂直な方向を５ｍｍとした。
【０１０９】
尚、上記実施例にて説明したように、パッチセンサ５の検知位置の移動速度は、転写ベルト６１の移動速度と等速であっても、両者の間に速度差があってもよい。これは、回転手段による照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４の回転速度と、転写ベルト６１の移動速度とを等速とするか、或いは両者の間に速度差を設けることで達成することができる。
【０１１０】
又、本実施例では、照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４は、いずれも平面ミラーとした。尚、本実施例では、平面ミラーを用いたが、凹面ミラー等反射面に曲率をもたせて使用することで照射光、反射光の集光特性を改善し、よりセンサ感度を高めることも可能である。
【０１１１】
又、本実施例では、ミラー５３、５４は、実施例３においてパッチセンサ５を回転駆動したのと同様にして、回転手段としてステッピングモータを用いて回転駆動する。尚、実施例３においてパッチセンサ５を転写ベルト６１の駆動を伝達することによって回転駆動したのと同様にして、本体駆動からギアを介してミラー５３、５４を回転させることも可能である。
【０１１２】
本実施例によれば、上述の構成によって、センサ単体のみでパッチに対する追従が可能となる。これにより、転写ベルト６１の移動方向におけるパッチ画像Ｔのサイズの低減に加え、画像形成装置本体１００内に占めるパッチセンサ５のサイズを低減することで、パッチセンサ５を配置する画像形成装置本体１００の構成を簡素化することができる。
【０１１３】
実施例５
本実施例では、実施例４にて説明したパッチセンサ５における、光路変更手段（照射光路変更手段、受光光路変更手段）としての照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４の駆動手段として用い得る光偏向器について説明する。本実施例の駆動方法によれば、より小型化された駆動構成により、パッチセンサ５の照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４を回転させることができる。
【０１１４】
図１２に本実施例による光偏向器３００の分解図を示す。図１３は、図１２中の矢印Ａ方向から見たＢ−Ｂ断面図である。本実施例の光偏向器３００は、支持基板（第１基板）３１０と第２基板３２０を有する。図中上部の支持基板３１０には、可動板３０１が、１軸方向に伸びた一対のねじりバネとされる弾性支持部３０２で支持される。弾性支持部３０２は、可動板３０１の可動軸（回転軸）として機能する。可動板３０１の図中上面には、ミラー面（図示せず）が設けられ、図中下面には硬磁性膜３０３が設けられている。このミラー面が、照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４として機能する。硬磁性膜３０３は、弾性支持部３０２の軸方向と直交する方向に面内で磁化されており、永久磁石となっている。従って、可動板３０１の弾性支持部３０２のない辺にはＮ極又はＳ極の磁極が現れる。図１３に可動板３０１の永久磁石（硬磁性膜）３０３の着磁状態を示す。つまり、本実施例では、可動板３０１、即ち、ミラー面の可動軸と直交する方向における可動板３０１の両端部は磁化され、それぞれＮ極又はＳ極の磁極が現れている。第２基板３２０には、固定コア３２１ａ、３２１ｂ、及び固定コア３２１ａ、３２１ｂの上に絶縁膜３２４を介して形成された平面コイル３２２が設けられている。
【０１１５】
本実施例の光偏向器３００は、次の方法により作製することができる。支持基板３１０、可動板３０１、弾性支持部３０２は、単結晶シリコン基板にエッチング加工を行ない、図１２に示す如く２つの開口部３０４、３０５を空けることにより形成される。これにより、支持基板３１０と可動板３０１と弾性支持部３０２は一体化された単結晶シリコンより成り、大きなＱ値の振動系を得ることができる。上記ミラー面は、アルミニウムを電子ビーム蒸着法により可動板３０１の表面上に成膜して形成する。硬磁性膜３０３は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒの永久磁石の切片を可動板３０１の裏面上に接着して形成した。
【０１１６】
第２基板３２０としては、熱酸化により形成した二酸化シリコン膜を有するシリコン基板を用いた。先ず、第２基板３２０上に、所定パターンの固定コア３２１ａ、３２１ｂとなるＦｅ−Ｎｉ（パーマロイ）の軟磁性膜をメッキにより形成する。次に、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂ上に、絶縁体薄膜３２４である二酸化シリコンを真空蒸着法の１つであるスパッリングにより成膜する。この後、絶縁体薄膜２４上に銅をスパッタリングで成膜後、フォトレジストを塗布し、露光、現像後にＡｒガスを用いたイオンミーリングによりパターニングし、平面コイル３２２を形成する。この後に、第２基板３２０の裏面からドライエッチングを行ない、窓部３２３を設けた。
【０１１７】
しかる後、上部支持基板３１０と下部支持基板（第２基板）３２０を所定の寸法にて結合させることにより、本実施例の光偏向器３００とする。図１３に示すように、光偏向器３００を断面でみて、可動板３０１は、第２基板３２０の窓部３２３内に配置され、窓部３２３の周りの第２基板３２０上に設けられた平面コイル３２２により取り巻かれる。そして、弾性支持部３０２の軸方向と直交する方向における可動板３０１の両端部（図１３中左右端部）、即ち、同方向における硬磁性膜３０３の磁極は、平面コイル３２２の内側端面に近接する。
【０１１８】
以下に、光偏向器３００の動作原理を、光偏向器３００の典型例を例にとって説明する。本例の光偏向器３００は、マイクロマシニング技術を用いて作製することができる。上述のように、光偏向器３００は、典型的には、ミラーと硬磁性膜３０３とを有する可動板３０１と、平面コイル３２２とを有する。又、光偏向器３００は、典型的には、平面コイル３２２の平面に沿って配置された軟磁性膜による固定コア３２１ａ、３２１ｂと、可動板３０１を支持基板３１０に対して回転可能に支持する弾性支持部３０２とを有する。
【０１１９】
この典型例の駆動原理は、次のようなものである。光偏向器３００を実施例４にて説明したパッチセンサ５の照射光誘導ミラー５３、反射光誘導ミラー５４の駆動手段（揺動体装置）として用いる場合の駆動原理も本質的にこれと同じである。
【０１２０】
可動板３０１の硬磁性膜３０３は、揺動軸（弾性支持部）に対して直角方向に磁化されて、その端部にそれぞれＳ、Ｎの磁極を持つ。平面コイル３２２に流れる電流により、可動板３０１に近い固定コア（軟磁性膜）３２１ａ、３２１ｂの２つの端部には、同磁極で、同様な大きさの磁界が発生する。可動板３０１の両磁極はこの磁界に反応し、弾性支持部３０２の軸回りにトルクが発生し、可動板３０１は回転する。ここで、平面コイル３２２に流す電流を交流とするなら、ミラーを有する可動板３０１が一定の周期で揺動し、ミラーに照射された光を振動・偏向させることができる。
【０１２１】
上記の構造において、平面コイル３２２を薄膜化すれば、装置全体が薄型となる。しかし、立体的なコイルと同じターン数を平面コイルで実現しようとすると、水平方向の面積は大きな面積が必要となってしまう。本典型例では、このジレンマを解決するために、軟磁性膜による固定コア３２１ａ、３２１ｂを設けた。この軟磁性膜による固定コア３２１ａ、３２１ｂを設けることで、次のような利点が得られる。
【０１２２】
１つは、固定コア３２１ａ、３２１ｂにより、大きな磁界が発生するので、大きな光偏向角（可動板の大きな回転角）が実現できることである。２つ目は、より少ない電流で所定の磁界を得ることができ、消費電力の低下が実現できることである。３つ目は、より少ないコイルのターン数で所定の磁界を得ることができるため、小型化が実現できることである。
【０１２３】
固定コア（軟磁性膜）３２１ａ、３２１ｂの導入に関し、平面コイル３２２と硬磁性膜３０３と軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂとの配置関係は重要となる。一般に、コイルに近接させて軟磁性膜を設けると、軟磁性膜の端部に磁極が発生し大きな磁界ができる。しかし、配置によっては磁界分布の集中効率が落ちる場合があるので、最適な構成を必要とする。
【０１２４】
本典型例の配置構成では、硬磁性膜３０３による両磁極が形成される面が、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂが形成される面に対し、平面コイル３２２が形成される面側の方向に配置されている。又は、硬磁性膜３０３による両磁極が形成される面が、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂが形成される面と略一致する平面内に配置される。これは、次の３つに配置に相当する。第１に、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを形成する面と硬磁性膜３０３による両磁極を形成する面の間に、平面コイル３２２を形成する面が配置してある配置。第２に、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを形成する面と平面コイル３２２を形成する面の間に、硬磁性膜３０３による両磁極を形成する面が配置してある配置。第３に、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを形成する面が、硬磁性膜３０３による両磁極を形成する面と略同一平面内にある配置。
【０１２５】
図１４を用い、本典型例の平面コイル３２２と硬磁性膜３０３と軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂとの配置構成を更に説明する。ここで、平面コイル３２２は可動板３０１を周回しているが、図１４では断面のみが描かれている。又、可動板３０１、弾性支持部３０２、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂから出る磁束線の一部を模式的に示す。より詳細な磁束線図は、後述するシミュレーションの一例として説明する。
【０１２６】
図１４（ａ）は、上記第１の配置を示し、図１４（ｂ）は上記第２の配置を示し、図１４（ｃ）、（ｄ）は上記第３の配置を示す。
【０１２７】
図１４（ａ）を参照すると、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂの端部に磁束線の密となる大きな磁界ができ、磁束線は平面コイル３２２が配置される上方向へ向かう。可動板３０１に設けた硬磁性膜３０３による両磁極は、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂに対して平面コイル３２２側にある場合には、硬磁性膜３２１ａ、３２１ｂに直交する方向の大きな磁界を受けることになり、可動板３０１が大きな回転トルクを得る。このことは、図１４（ｂ）における配置においても同様である。硬磁性膜３０３による両磁極と軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂとによる大きな回転トルクを得るのに有効な配置関係は、略一致する平面内にそれぞれが配置される位置までとなる。この一致する平面内を超えて、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂの面を基準として平面コイル３２２と反対側の位置に、硬磁性膜３０３による両磁極の面を配置すると、両磁極での磁界は逆に小さくなる。このため、大きな回転トルクを得る限界の配置は、図１４（ｃ）、（ｄ）に示す通りとなる。
【０１２８】
軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを硬磁性膜３０３による両磁極に近い位置に置けば、両磁極に大きな力が働くが、力の方向が可動板３０１の回転方向とずれると運動に寄与する成分が少なくなる。従って、硬磁性膜３０３による両磁極を結ぶ方向と直交する磁界の成分が大きくなる図１４（ａ）、（ｂ）の配置関係がより好ましい。これにより、少ない消費電力で偏向角の大きな小型の光偏向器３００を構成することができる。
【０１２９】
図１４（ａ）の光偏向器３００は、例えば、可動板３０１と弾性支持部３０２を支持する支持基板と、平面コイル３２２及び軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを形成した１つの基板とから作製することができる。図１４（ｂ）の光偏向器３００を作製する場合は、可動板３０１と弾性支持部３０２を支持する支持基板と、平面コイル２２を形成した基板と、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂを形成した基板との３つの基板が必要である。このことより、最も好ましい配置は、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂ−平面コイル３２２−硬磁性膜３０３の順序で配置される図１４（ａ）の配置であると言える。
【０１３０】
可動板３０１は、片面又は両面に、同方向に着磁された硬磁性膜３０３を有してもよい。可動板３０１を揺動する発生力を大きくするためには、硬磁性膜３０３の少なくとも一方は、上記の配置関係を満たす必要がある。
【０１３１】
軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂとコイル３２２は、可動板３０１を支持する支持基板３１０上に形成することが可能である。又、軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂと平面コイル３２２が、可動板３０１を支持する支持基板３１０に対向配置した第２の基板３２０の面に形成されてもよい（図１２、図１３）。第２の基板３２０を用いる場合には、可動板３０１に対向する部分に窓部又は凹部３２３を設けるのがよい。第２の基板３２０を貫通する孔である窓部、又は凹部３２３を形成することで、次の２つの利点が得られる。第１は、可動板３０１がねじり回転により変位した際に第２の基板３２０と接触しないことである。第２は、可動板３０１が変位した際に第２の基板３２０との間にエアーダンピングを形成しないようにして振動系のＱ値が低下するのを防止することである。窓部とする場合には、他の利点として、偏向する光をこの窓部を通して入射させることが可能になる。
【０１３２】
可動板３０１の弾性支持部３０２は、単結晶シリコンから形成することもできる。単結晶シリコンは、入手の容易で機械特性に優れた（即ち、比較的軽量でありながら物理的強度、耐性、寿命に優れた）材料である。弾性支持部３０２を単結晶シリコンとすることで、弾性支持部３０２の減衰係数が小さくなるため、共振で利用した場合、大きなＱ値を得られる。又、金属材料のように繰り返し変形による疲労破壊が起きないので、長寿命の光偏向器等が構成可能となる。
【０１３３】
又、単結晶シリコンは、半導体回路製造技術を用いて精度良く加工ができるため、形状再現性の高い機械部品を形成する上で好適な材料である。反応性ガスを用いたドライエッチングやアルカリ水溶液を用いた異方性エッチングにより、シリコンからなる同一基板内に弾性支持部３０２と可動板３０１と支持基板３１０とを一体化して形成でき、別体となった結合部の無い構造物が形成できる。このような構造物では、結合部でのエネルギー伝達効率が減少しにくく、共振を利用する可動板においては大きなＱ値を得ることができる。
【０１３４】
ミラー面は、偏向される光に対して反射係数の高い材料を用いる。可視光領域ではアルミニウム、銀等が好ましく、赤外光領域ではアルミニウム、銀、金、銅、ロジウム等を用いることが可能である。
【０１３５】
硬磁性膜３０３は、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐ等の薄膜をメッキ、スパッタ等の手段により成膜する方法がある。このほか、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ系の永久磁石を接着する方法、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂに代表される希土類の永久磁石の粉末をペースト状の接着剤に混ぜたものを塗布し、固化する方法により硬磁性膜３０３を形成することができる。硬磁性膜３０３は、強い磁場の中で所定方向に磁化されて永久磁石にされる。
【０１３６】
固定コアの軟磁性膜３２１ａ、３２１ｂは、Ｆｅ−Ｎｉ（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等の保持力が低くて残留磁化が少なく、飽和磁化が大きく、損失が少ない磁性材料を用いることができる。そして、メッキ、スパッタ等の手段により薄膜として形成され得る。
【０１３７】
図１５は、シミュレーションにより、平面状に巻き回したコイルによって生成される磁界の磁束線を表したものである。図１３と同様の断面方向で見たものであり、図中、２本の水平の線がコイルである。磁束線分布はコイル面の上下で対称になっていることが分かる。図１６は、このコイルの面に沿って下側に軟磁性膜を付加した場合のシミュレーションの結果を示す。この場合は、コイルを挟んで上下の磁束線の分布が非対称になることが分かる。
【０１３８】
今、図１７に示すように、コイルの内側端面付近に、回転軸（弾性支持部）３０２を挟んだ可動板３０１の両端部（図１３左右端部）が来るように配置する。この場合、図１７中Ｂの位置（軟磁性膜の成す平面に対し、平面コイルが設けられている側とは反対側）では、磁束線の接線の向き、即ち磁界の方向が可動板３０１の回転の方向（図中、上下方向）と成す角θは大きくなる。
【０１３９】
これに対し、図１７中Ａの位置（軟磁性膜の成す平面に対し、平面コイルが設けられている側）では、磁界の方向が可動板３０１の回転方向に近い。従って、可動板３０１の回転運動に寄与する磁界の成分が多くなる。可動板３０１のＮ極、Ｓ極での磁束がＮ→Ｓの方向（図中、左右方向）に対して直角方向に流れるように可動板３０１を配置すると、可動板３０１の回転に対する効率が高くなる。この点では、コイル面を挟んで軟磁性膜側と反対側に可動板３０１が位置する図１７中Ａの位置の方が優れている。従って、本実施例では、図１７中のＡの位置に相当する図１３に示すような配置関係で、硬磁性膜３０３を持つ可動板３０１と、固定コア（軟磁性膜）３２１ａ、３２１ｂと、平面コイル３２２とが設けられている。尚、図１７中の磁束線は、可動板３０１の磁気的影響を無視して示してあるが、上の結論はそのまま有効である。又、図１７では可動板３０１の全体が磁石であるとしてある。
【０１４０】
ここに、
可動板の厚さ    ｔ＝２０μｍ
可動板の幅      Ｗ＝１．０ｍｍ  （図１７中、左右方向）
可動板の長さ    Ｌ＝１．２８ｍｍ  （図１７の紙面垂直方向）
可動板の磁化    Ｍ＝０．６５Ｔ（テスラ）
軟磁性膜の厚さ  ｔｓ＝２０μｍ
軟磁性膜の幅    Ｗｓ＝１．０ｍｍ
軟磁性膜の長さ  Ｌｓ＝１．６ｍｍ
軟磁性膜の比透磁率  μ＝１０００
コイルの厚さ    ｔｃ＝４０μｍ
コイルと軟磁性膜との隙間  ｇｃｓ＝５μｍ（軟磁性膜を下方とする）
コイルのターン数  Ｔ＝５０ターン
コイルに流す電流  Ｉ＝２０ｍＡ
Ａ位置の軟磁性膜中心からの距離  ＤＡ＝１００μｍ（上方）
Ｂ位置の軟磁性膜中心からの距離  ＤＢ＝１００μｍ（下方）
可動板端部とコイル、軟磁性膜端部の水平距離  ＤＣ＝５０μｍ
とし、試作を行ない、実験を行なった。
【０１４１】
実験の結果、図１７中Ａの位置では、軟磁性膜（固定コア）３２１ａ、３２１ｂがあると、これが無い場合に比べて可動板３０１の回転角が大きくなり偏向角が広くなった。回転角と可動板３０１の弾性支持部（ねじりバネ）３０２のバネ定数からトルクを算出した結果、軟磁性膜（固定コア）３２１ａ、３２１ｂがあることで約５０％増となった。これは、可動板３０１の回転に寄与する磁界成分が多く、回転を阻害する磁界成分が少ないためである。
【０１４２】
一方、図１７中Ｂの位置では、軟磁性膜（固定コア）３２１ａ、３２１ｂがあると、トルクは、これがない時の約４０％に下がってしまった。これは、可動板３０１の回転の方向の磁界成分が少ないだけでなく、図１７に示す如く回転軸から左右に遠ざかる方向の磁界成分が大きく、これが可動板の回転を阻害するように作用することによる。又、図１７中ＡとＢの間の位置（軟磁性膜の成す平面と略同一平面の場合を含む）に可動板３０１を配置した場合、図１７からも分かる通り軟磁性膜端部の磁束線が強く、図１７中Ｂの位置に比べて偏向角を広くとれ、トルクが向上した。従って、図１７中ＡとＢの間の位置に可動板３０１を配置する構成とすることもできる。
【０１４３】
以上、本実施例のような構成のミラー駆動方法を採用することで、実施例４のパッチセンサ５における照射光誘導ミラー５３と反射光誘導ミラー５４の双方の駆動手段が小型化し、パッチセンサ５の内部に配置することが可能となる。これにより、パッチセンサ５の外部に駆動源を持つ必要がないことから、実施例４と比較して、画像形成装置本体１００内での配置の自由度が増す。本実施例では、光偏光器３００は、パッチセンサ５の検知位置を転写ベルト６１の移動方向に沿って移動させる移動手段であって、且つ、光路偏光手段としての照射光誘導ミラー５３を回転させる回転手段でもある。
【０１４４】
（他の実施例）
以上、本発明を幾つかの具体的な実施例に則して説明したが、本発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではない。
【０１４５】
例えば、上記実施例では、パッチ画像Ｔは、感光体ドラム１から転写ベルト６１に転写した後に、転写ベルト６１上でパッチセンサ５により検知するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。パッチ画像Ｔは、感光体上で検知することもできる。尚、感光体は、円筒状の感光体ドラムであるとして説明したが、ベルト状の感光体を用いることもできる。
【０１４６】
又、上記実施例では、記録材担持体としての転写ベルト６１に対してパッチセンサ５を対向させたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、当業者には周知のように、第１の像担持体としての感光体から、第２の像担持体としての中間転写体上にトナー像を一次転写した後、記録材に二次転写することで、記録画像を得る中間転写方式の画像形成装置がある。図１８は、中間転写方式の画像形成装置Ｂの一例の要部概略構成を示す。上記各実施例にて説明した画像形成装置Ａと実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。当業者には周知の通り、画像形成装置Ｂは、転写手段として中間転写体ユニット７を有する。中間転写体ユニット７は、中間転写体として、例えば、複数のローラに掛け回された中間転写ベルト７１を有する。上記実施例と同様にして感光体ドラム１に形成したトナー像は、一次転写部ｎ１において、一次転写手段としての一次転写帯電器７２により中間転写ベルト７１上に転写される。その後、中間転写ベルト７１上のトナー像は、二次転写部ｎ２において、二次転写手段としての二次転写帯電器７３によって記録材Ｐに静電的に転写される。
【０１４７】
又、上記実施例では、説明の容易化のために、１つの感光体に対して１つの現像器４が設けられている単色の画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、限定するものではないが、特に、カラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置に好適に適用し得るものである。前述のように、カラー画像形成装置においては、色味の安定化等のために、各色の画像の階調特性等を制御することが重要となる。複数色の現像剤を用いてカラー画像を形成する場合、通常、各色毎に、上記各実施例にて説明したような階調補正制御用画像を形成し、それを検知することによって、各色毎に階調補正制御を行う。そのため、上述して説明したように、本発明により各色について階調補正用画像のサイズを小さくし得ることは、制御時間の短縮等において極めて有利である。現像剤濃度制御用のパッチ画像についても同様である。
【０１４８】
例えば、図１、図１８に示す画像形成装置Ａ、Ｂは、像担持体上に像を形成する像形成手段として単一の画像形成ステーション（感光体ドラム１、一次帯電器２、露光装置１０、現像器４、転写帯電器６２等を含む）のみを有する。これに対し、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対する画像形成ステーションが、転写ベルト６１上にその移動方向に沿って順次配列された構成に相当するカラー画像形成装置がある。或いは、図１、図１８に示す画像形成装置Ａ、Ｂは、１つの感光体ドラム１に対して１つの現像器４が設けられている。これに対し、例えば、回転可能な筐体（現像器保持体）にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色用の現像器を配置したり（ロータリ方式）、感光体ドラム１に沿って複数の各色用の現像器を配置したカラー画像形成装置がある。この場合、所望の現像器を感光体ドラム１に対向させ所望の色の現像を行う。
【０１４９】
図１９は、複数の画像形成ステーションを有するカラー画像形成装置Ｃの一例の概略構成を示す。図１９に示す画像形成装置Ｃは、複数の画像形成ステーションＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備える、所謂、タンデム方式の画像形成装置である。斯かる画像形成装置Ｃでは、各画像形成ステーションＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、記録材担持体としての転写ベルト６１に担持された記録材Ｐ上に順次に転写されて、記録材Ｐ上で複数色のトナー像を重ね合わせる。その後、記録材Ｐは転写ベルト６１から分離されて、定着器９へと搬送される。図示の画像形成装置Ｃは、転写ベルト６１を有するものであるが、上記の如く記録材担持体の代わりに中間転写体を有するものであってもよい。
【０１５０】
又、図２０は、１つの感光体に対して複数の現像器を有する画像形成装置Ｄの一例の概略構成を示す。図示の例では、１つの感光体に沿って複数の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが配置されたものであるが、上記の如きロータリ方式も当然可能である。図２０に示す画像形成装置Ｄは、転写装置６が備える転写ドラム６１に記録材Ｐを担持し、感光体ドラム１との対向部（転写部）に繰り返し記録材Ｐを通過させる。これにより、感光体ドラム１上に複数の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋによって順次に現像されるトナー像を、その都度、転写手段としての転写帯電器６２の作用によって記録材Ｐに転写し、記録材Ｐ上で複数色のトナー像を重ね合わせる。その後、記録材Ｐは転写ドラム６１から分離されて、定着器９へと搬送される。図示の例は、転写ドラム６１に担持された記録材Ｐ上で複数色のトナー像を重ね合わせるものであるが、上記の如く、転写ドラム６１の代わりに中間転写体を有し、中間転写体上で複数色のトナー像を重ね合わせるものであってもよい。
【０１５１】
尚、図１９、図２０に示す画像形成装置は、画像読み取り装置２００が一体に形成された複写機である。画像読み取り装置２００は、原稿ｇを載置する原稿台ガラス２０２、光電変換素子であるＣＣＤ２０１、原稿ｇに光照射した際の反射光をＣＣＤ２０１へと導くミラー系２０３、レンズ系２０４等を備えている。
【０１５２】
又、図１８、図１９、図２０の画像形成装置Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、パッチ画像Ｔは第１の像担持体としての感光体ドラム１、又は第２の像担持体としての転写ベルト６１若しくは中間転写ベルト７１上の画像と画像の間（紙間に相当する位置）に形成される。そして、パッチ画像Ｔが、検知手段としてのパッチセンサ５によって検知される際に、感光体ドラム１上への静電像やトナー像の形成、転写ベルト６１上の記録材Ｐ若しくは中間転写ベルト７１へのトナー像の転写が行われる。パッチ画像Ｔの検知が、画像形成の妨げになることを防止するためである。
【０１５３】
又、上記実施例では、現像剤濃度制御用画像或いは階調補正制御用画像としてのパッチ画像をパッチセンサで検知する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。カラー画像形成装置では、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像版の位置を合せることで、画像内のレジストレーション（色ずれ、位置ずれ）を防ぐ必要がある。このために、例えば、従来、各色の現像剤により、記録材担持体或いは中間転写体にレジストレーション補正制御用（位置制御用画像）の基準画像（レジ検画像）を形成し、それを現像剤像検知手段としての光学センサで検知する。そして、その位置情報に基づいて、各色画像の画像書き出しタイミングの補正等を行なうレジストレーション補正制御が行われている。レジストレーション補正用画像は、例えば、パッチ状の画像やライン画像などとされる。
【０１５４】
このようなレジストレーション補正制御用の基準画像を検知する現像剤像検知手段についても本発明を適用することによって、該基準画像のサイズを小さくする効果を得ることができる。その結果、上記実施例と同様に、レジストレーション補正制御用の基準画像を形成する領域、例えば紙間を小さくすることができる。又、制御時間の短縮、或いは同じ時間で基準画像の数を増やすことなどが可能となる。更に、レジストレーション補正制御用の基準画像のサイズを小さくできることで、それに合せてトナー消費量を低減することが可能となる。そして、レジストレーション補正制御用の基準画像が小さい場合でも、該基準画像の検知時間を充分に取り、正確に制御用画像を検知することが可能となる。
【０１５５】
つまり、本発明において、像形成条件は、像担持体に現像剤を供給する現像器内の現像剤濃度、階調補正用情報、像担持体としての電子写真感光体の帯電条件、像担持体に形成した静電像の現像条件等の諸条件、及び画像形成位置を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の要部概略構成図である。
【図２】パッチセンサの一例を示した模式図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の制御態様の一例を模式的に示すブロック図である。
【図４】移動手段の一実施例の要部概略構成図である。
【図５】（ａ）従来のパッチセンサの光照射スポットの軌跡、（ｂ）本発明に従うパッチセンサの光照射スポットの軌跡を示す模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）移動手段の他の実施例の要部概略構成図である。
【図７】（ａ）従来のパッチセンサの光照射スポットの軌跡、（ｂ）本発明に従うパッチセンサの光照射スポットの軌跡を示す模式図である。
【図８】パッチセンサの移動手段の他の実施例を説明するための模式図である。
【図９】（ａ）移動手段の他の実施例、（ｂ）移動手段の更に他の実施例の要部概略構成図である。
【図１０】パッチセンサを回転させた場合の出力を説明するための説明図である。
【図１１】パッチセンサの内部に設けられる移動手段の一実施例の概略構成図である。
【図１２】実施例５のミラー駆動部を示す分解図である。
【図１３】図１２の断面図であり、可動板に形成された永久磁石の着磁状態を示す。
【図１４】光偏向器における平面コイルと硬磁性膜と軟磁性膜との配置構成を説明するための説明図である。
【図１５】シミュレーションの結果得られた、コイルによる磁束線の様子を表す図である。
【図１６】シミュレーションの結果得られた、図１５のコイルの下側に軟磁性膜を形成した場合の磁束線の様子を表す図である。
【図１７】図１６の中央部の拡大図であり、可動板の位置と磁界の方向の関係を説明する図である。
【図１８】本発明を適用し得る画像形成装置の他の例の要部概略構成図である。
【図１９】本発明を適用し得る画像形成装置の他の例の要部概略構成図である。
【図２０】本発明を適用し得る画像形成装置の他の例の要部概略構成図である。
【図２１】階調補正制御を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１５７】
３        移動手段
５        パッチセンサ（検知手段）
３９      ステッピングモータ（回転手段）
６１      転写ベルト（像担持体）
５３      照射光誘導ミラー（光路変更手段）
３００    光偏光器（移動手段、回転手段）
Ｔ        パッチ画像（制御用画像）
【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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【図２１】
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