(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、
前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するためのトナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、
前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、
前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、
を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置であって、
前記制御手段は、
前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、予め設定された第一の光量で前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知し、
前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンの検知を行う場合に前記発光手段を発光させるための第二の光量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検知パターンは、前記複数の色のトナー画像からなる第一のパターンと、前記複数の色ごとに異なる階調のトナー画像からなる第二のパターンと、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】
前記第一のパターンは、前記他の色のトナー画像の上に前記黒色のトナー画像を重畳して形成されたトナー画像を含む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】
前記制御手段により算出された前記第二の光量で前記発光手段を発光させた場合に、前記受光手段から出力される電圧は、
前記第一のパターンの前記他の色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には第一の閾値より大きく、且つ、前記第一のパターンの前記黒色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さく、且つ、前記回転体を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さく、且つ、前記第二のパターンを前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記受光手段は、前記第一の光量で前記発光手段を発光させて前記回転体から反射された光を受光した場合に第一の電圧を出力し、
前記制御手段は、前記第一の光量で前記発光手段を発光させた場合に、
前記第一の電圧と前記第一の比に基づいて、前記他の色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段からの出力が前記他の色の中で最も高くなる第二の電圧を予測し、
前記第一の電圧と前記第二の比に基づいて、前記他の色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段からの出力が前記他の色の中で最も低くなる第三の電圧を予測し、
前記第一の電圧と前記第三の比に基づいて、前記黒色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段から出力される第四の電圧を予測し、
予測した前記第二乃至第四の電圧の少なくとも１以上の電圧に基づき、前記第二の光量を算出す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】
前記制御手段は、前記第二の光量で前記発光手段を発光させて前記第一のパターン及び前記回転体からの反射光を受光した場合に前記受光手段から出力される電圧に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンの検知を行う場合に前記発光手段を発光させるための光量を第三の光量に更新することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第二の光量で前記発光手段を発光させた場合に前記受光手段から出力される電圧が、前記第一のパターンの前記他の色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より大きく、且つ、前記回転体を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さくなるように、前記第一の閾値を決定す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８】
前記制御手段は、前記第一の電圧、前記第三の電圧、前記第一の光量及び前記第二の光量に基づいて、前記第一の閾値を決定す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】
前記第一のパターンは、前記位置ずれ量を検知するためのパターンであり、
前記受光手段は、前記第一のパターンからの乱反射光を受光し、デジタルの電圧値を出力することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第二のパターンは、前記濃度変動量を検知するためのパターンであり、
前記受光手段は、前記第二のパターンからの正反射光を受光し、アナログの電圧値を出力することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記発光手段はＬＥＤであり、前記受光手段はフォトトランジスタであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するための前記トナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置の光量制御方法であって、
前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、予め設定された第一の光量で前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知する検知工程と、
前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンの検知を行う場合に前記発光手段を発光させるための第二の光量を算出する算出工程と、
を備えることを特徴とする光量制御方法。
【請求項１３】
前記検知パターンは、前記複数の色のトナー画像からなる第一のパターンと、前記複数の色ごとに異なる階調のトナー画像からなる第二のパターンと、を有することを特徴とする請求項１２に記載の光量制御方法。
【請求項１４】
前記第一のパターンは、前記他の色のトナー画像の上に前記黒色のトナー画像を重畳して形成されたトナー画像を含むことを特徴とする請求項１３に記載の光量制御方法。
【請求項１５】
前記算出工程により算出された前記第二の光量で前記発光手段を発光させた場合に、前記受光手段から出力される電圧は、
前記第一のパターンの前記他の色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には第一の閾値より大きく、且つ、前記第一のパターンの前記黒色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さく、且つ、前記回転体を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さく、且つ、前記第二のパターンを前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光量制御方法。
【請求項１６】
前記受光手段は、前記第一の光量で前記発光手段を発光させて前記回転体から反射された光を受光した場合に第一の電圧を出力し、
前記算出工程では、前記第一の光量で前記発光手段を発光させた場合に、
前記第一の電圧と前記第一の比に基づいて、前記他の色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段からの出力が前記他の色の中で最も高くなる第二の電圧を予測し、
前記第一の電圧と前記第二の比に基づいて、前記他の色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段からの出力が前記他の色の中で最も低くなる第三の電圧を予測し、
前記第一の電圧と前記第三の比に基づいて、前記黒色のトナー画像から反射される光を受光する場合の前記受光手段から出力される第四の電圧を予測し、
予測した前記第二乃至第四の電圧の少なくとも１以上の電圧に基づき、前記第二の光量を算出することを特徴とする請求項１５に記載の光量制御方法。
【請求項１７】
前記第二の光量で前記発光手段を発光させて前記第一のパターン及び前記回転体からの反射光を受光した場合に前記受光手段から出力される電圧に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンの検知を行う場合に前記発光手段を発光させるための光量を第三の光量に更新する更新工程を備えることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の光量制御方法。
【請求項１８】
前記算出工程では、前記第二の光量で前記発光手段を発光させた場合に前記受光手段から出力される電圧が、前記第一のパターンの前記他の色のトナー画像を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より大きく、且つ、前記回転体を前記検知手段により検知した場合には前記第一の閾値より小さくなるように、前記第一の閾値を算出することを特徴とする請求項１６に記載の光量制御方法。
【請求項１９】
前記算出工程では、前記第一の電圧、前記第三の電圧、前記第一の光量及び前記第二の光量に基づいて、前記第一の閾値を算出することを特徴とする請求項１６に記載の光量制御方法。
【請求項２０】
前記第一のパターンは、前記位置ずれ量を検知するためのパターンであり、
前記受光手段は、前記第一のパターンからの乱反射光を受光し、デジタルの電圧値を出力することを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の光量制御方法。
【請求項２１】
前記第二のパターンは、前記濃度変動量を検知するためのパターンであり、
前記受光手段は、前記第二のパターンからの正反射光を受光し、アナログの電圧値を出力することを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の光量制御方法。
【請求項２２】
前記発光手段はＬＥＤであり、前記受光手段はフォトトランジスタであることを特徴とする請求項１２乃至２１のいずれか１項に記載の光量制御方法。
【請求項２３】
黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、
前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するための前記トナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、
前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、
前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、
を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置であって、
前記制御手段は、
前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知し、
前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンを検知した場合の値より小さく、且つ前記検知手段により前記回転体を検知した場合の値より大きくなるように閾値を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するための前記トナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置の制御方法であって、
前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知する検知工程と、
前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンを検知した場合の値より小さく、且つ前記検知手段により前記回転体を検知した場合の値より大きくなるように閾値を算出する算出工程と、
を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子写真方式、静電記憶方式の複写機、プリンタなどの画像形成装置、光量制御方法及び画像形成装置の制御方法に関し、特に、像担持体上又は中間転写体上に形成された各色現像材の位置ずれ量及び濃度変動量を検知する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置は、各色の画像の位置ずれが発生しないように設計がなされているが、感光ドラムの機械的取り付け誤差及び各色のレーザビームの光路長誤差、光路変化等により、色間の画像の位置ずれが発生する。そのため、各色間の位置ずれを補正する手段が必要となる。また、使用環境やプリント枚数などの諸条件によって各色の画像濃度が変動し、カラーバランス（いわゆる色味）が変動するため、各色濃度を補正する手段が必要となる。各色間の位置ずれ量や濃度変動量を補正する手段の一つとして、例えば特許文献１では、次のような方法が開示されている。即ち、像担持体上にトナーパターンを形成し、形成したトナーパターンを、発光素子及び受光素子から構成される光学センサで検知して、各色間の位置ずれ量や濃度変動量を算出、補正する方法が開示されている。
【０００３】
また、例えば特許文献２では、光学センサの発光素子の光量制御方法が開示されている。光学センサは、トナーパターンを検知するときには、拡散反射光や鏡面反射光を受光している。光学センサの受光光量や、受光した光を光電変換したセンサの出力電圧は、種々の要因により、ばらついてしまう。このため、像担持体又は中間転写体上に転写したトナーを光学センサで一度検知し、検知した際の受光光量と発光素子の発光光量から、所望の受光光量を得るために必要な光学センサの発光光量を算出する。そして、算出された光量となるように光学センサの発光素子を制御することで、所望の受光光量又は出力電圧を検知することを可能とする構成が開示されている。更に、例えば特許文献３では、中間転写ベルトを用いてトナーパターンを検知する場合、カラー現像材のトナーパターンを下地にし、カラー現像材にブラック現像材を重畳したトナーパターンにする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２４９７８７号公報
【特許文献２】特開２０００−０３９７４６号公報
【特許文献３】特開２００９−９３１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、発光素子の最適な発光光量を算出するために、トナーパターンを中間転写体上に転写して光学センサで検知する必要がある。即ち、画像形成装置において、トナーを転写する際の初期動作から、トナーを中間転写体上に転写して光学センサでトナーパターンを検知した後、トナーパターンをクリーニングするまでの一連の動作が完了するまでには、所定の時間が必要となる。この時間はユーザの待ち時間となってしまう。また、従来技術のように、拡散反射光を検知する光学センサで、拡散反射率が高い中間転写体表面に転写したトナーパターンを検知する場合、トナーパターンと、中間転写体表面との出力差が小さくなり、センサ出力の信号雑音比（以下、ＳＮ比）が低下する。センサ出力のＳＮ比が低下すると、中間転写体表面の汚れ等を検知した際のノイズや、トナーパターンの端部の転写量のばらつき等を検知した際、ノイズとトナーパターンを誤検知してしまうおそれがある。この場合には、安定して精度の良いトナーパターンの検知ができない。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ユーザの待ち時間を低減しつつ、精度よく位置ずれ量又は濃度変動量を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００８】
（１）黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するためのトナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置であって、前記制御手段は、前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、予め設定された第一の光量で前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知し、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンの検知を行う場合に前記発光手段を発光させるための第二の光量を算出することを特徴とする画像形成装置。
（２）黒色と前記黒色を除く他の色とを含む複数の色のトナー画像又は記録材を担持する回転体と、前記回転体に位置ずれ量又は濃度変動量を検知するための前記トナー画像である検知パターンを形成する画像形成手段と、前記回転体又は前記画像形成手段により形成された検知パターンに光を照射する発光手段と、前記回転体又は前記検知パターンから反射された光を受光する受光手段と、を有する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて位置ずれ補正を行う、又は濃度補正を行う制御手段と、を備え、前記回転体の拡散反射率が前記黒色のトナーの拡散反射率よりも高く、かつ前記回転体の拡散反射率が前記他の色のトナーの拡散反射率よりも低い画像形成装置であって、前記制御手段は、前記回転体上に前記検知パターンを形成する前に、前記発光手段を発光させて前記検知手段により前記回転体を検知し、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も高い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第一の比、前記他の色の中で前記受光手段からの出力が最も低い色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第二の比、及び、前記黒色の拡散反射率と前記回転体の拡散反射率との比である予め定められた第三の比、の少なくとも１以上の比と、前記検知手段により前記回転体を検知した結果と、に基づいて、前記検知手段により前記検知パターンを検知した場合の値より小さく、且つ前記検知手段により前記回転体を検知した場合の値より大きくなるように閾値を算出することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザの待ち時間を低減しつつ、精度よく位置ずれ量又は濃度変動量を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１〜３のプリンタの全体構成図、光学センサと補正用トナーパターンを示す図
【図２】実施例１、２の光学センサの駆動回路図、実施例１〜３の発光素子の電流特性を示すグラフ
【図３】実施例１〜３の画像形成装置の概略システム図
【図４】実施例１の位置ずれ量検知用トナーパターンの検知可能条件１を説明する図
【図５】実施例１の位置ずれ量検知用トナーパターンの検知可能条件２を説明する図
【図６】実施例１の濃度変動量検知用トナーパターンの検知可能条件を説明する図
【図７】実施例１の発光光量算出用の光量対拡散反射光出力特性を示すグラフ
【図８】実施例１の位置ずれ量、濃度変動量を算出する処理を説明するフローチャート
【図９】実施例１の位置ずれ量・濃度変動量補正制御を説明するタイミングチャート
【図１０】実施例１の補正用パターン検知時のアナログ出力電圧の波形を示す図
【図１１】実施例２の発光光量算出用の光量対拡散反射光出力特性を示すグラフ
【図１２】実施例２の位置ずれ量、濃度変動量を算出する処理を示すフローチャート
【図１３】実施例２の補正用パターン検知時のアナログ出力電圧の波形を示す図
【図１４】実施例３の光学センサの駆動回路図、発光光量算出用の光量対拡散反射光出力特性を示すグラフ
【図１５】実施例３の位置ずれ量、濃度変動量を算出する処理を示すフローチャート
【図１６】実施例３の補正用パターン検知時のアナログ出力電圧の波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
［画像形成装置の説明］
図１（ａ）は実施例１の画像形成装置であるカラーレーザプリンタの構成を示す断面概略図である。カラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）２０１は、４色の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、４色の画像形成部を備えている。本実施例では、４色は、有彩色であるイエロー色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）と、無彩色である黒色（以下、ブラック色）（Ｋ）から構成されている。プリンタ２０１は、ホストコンピュータ２０２から画像データ２０３を受信すると、プリンタ２０１内のコントローラ２０４により、受信した画像データ２０３を所定のビデオ信号形式のデータに展開し、画像形成用のビデオ信号２０５を生成する。エンジン制御部２０６は、制御手段であるＣＰＵ２０９等（以下、ＣＰＵ２０９）を有している。コントローラ２０４により生成されたビデオ信号２０５は、コントローラ２０４からエンジン制御部２０６に出力され、露光手段であるスキャナユニット２１０内にある発光素子である複数のレーザダイオード２１１をビデオ信号２０５に応じて駆動する。レーザダイオード２１１から出射されたレーザビーム２１２ｙ、２１２ｍ、２１２ｃ、２１２ｋは、感光ドラム２１５ｙ、２１５ｍ、２１５ｃ、２１５ｋ上に照射される。ここで、ｙはイエロー色（Ｙ）、ｍはマゼンタ色（Ｍ）、ｃはシアン色（Ｃ）、ｋはブラック色（Ｋ）を夫々示し、以下、必要な場合を除いて省略する。レーザビーム２１２は、より詳細には、ポリゴンミラー２０７、レンズ２１３、折り返しミラー２１４を介して、像担持体である感光ドラム２１５上に照射される。
【００１４】
感光ドラム２１５は帯電器２１６により所望の電荷量に帯電されているため、レーザビーム２１２を照射させて表面電位を部分的に下げることにより、感光ドラム２１５表面に静電潜像を形成する。現像器２１７により感光ドラム２１５上に形成された静電潜像が現像され、感光ドラム２１５上にトナー画像が形成される。感光ドラム２１５上に形成されたトナー画像は、転写手段である一次転写部材２１８に適切な転写電圧を印加することにより、一次転写部において回転体としての無端状ベルト（以下、中間転写ベルト）２１９上に転写される。一次転写部材２１８による転写では、最初にイエローの画像が中間転写ベルト２１９に転写され、イエロー画像の上にマゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像が順次転写されてカラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト２１９は、駆動ローラ２２６により搬送制御される。
【００１５】
カセット２２０内の記録材である記録紙２２１は給紙ローラ２２２によって給紙されたのち、中間転写ベルト２１９上に転写されたトナー画像に同期するように二次転写部２２３へと搬送されて転写が行われる。これにより、記録紙２２１上にフルカラーのトナー画像が転写される。このとき、二次転写ローラ２２７に適切な二次転写電圧を印加して転写効率を高めている。二次転写ローラ２２７により未定着のトナー画像が転写された記録紙２２１は、定着器２２４により熱と圧力によって熱定着が行われ、記録紙２２１上に安定したカラー画像が定着される。定着処理が終了した記録紙２２１は、排紙部より排紙される。なお、クリーニング装置２２８は、記録紙２２１への転写後に中間転写ベルト２１９に残ったトナーをクリーニングする装置である。
【００１６】
また、検知手段である光学センサユニット（以下、光学センサとする）２２５は、中間転写ベルト２１９上に転写された各色画像の位置ずれ量や濃度変動量を検知するための位置ずれ量検知用トナーパターン、濃度変動量検知用トナーパターンを検知する。なお、各色間の位置ずれ量検知用トナーパターン（各色間位置ずれ量検知用パターンともいう）、濃度変動量検知用トナーパターンを、まとめて補正用パターンともいう。また、補正用パターンは、各色又は各階調のトナーパターンから構成されており、特定の色を指定する場合には、例えばブラック色トナーパターン等という。光学センサ２２５は、所定のタイミングで中間転写ベルト２１９上に形成された各色の補正用パターンの位置、及び目標濃度との差を検知し、検知結果をＣＰＵ２０９に出力する。ＣＰＵ２０９は、記憶手段であるＲＡＭ２８０に光学センサ２２５から入力された検知結果を保存する。このように、光学センサ２２５による検知結果をエンジン制御部２０６にフィードバックすることで、各色間の主走査方向、副走査方向の各色トナー画像の位置ずれ補正、各色の濃度補正を行う。
【００１７】
なお、本実施例では、以降、中間転写ベルト２１９を備えるカラーの画像形成装置について説明するが、記録紙２２１を搬送する搬送ベルトを備えるカラーの画像形成装置についても適用可能であり、他の実施例についても同様とする。その場合、補正用パターンは、搬送ベルト上に形成される。また、記録紙２２１の搬送方向を副走査方向、副走査方向に直交する方向であって感光ドラム２１５上のレーザビーム２１２の走査方向を主走査方向という。更に、主走査方向をＺ軸方向（図１（ｂ）参照）、図中一次転写部における中間転写ベルト２１９の移動方向をＸ軸方向（向きは逆向きとなる）、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１８】
［光学センサの構成］
図１（ｂ）に光学センサ２２５と中間転写ベルト２１９面上の補正用パターンの上面視図を示す。光学センサ２２５はＺ軸方向にある左右二つのセンサから構成される。一つのセンサは、図中左側の補正用パターンを検知するセンサ２５１で、もう一つのセンサは、図中右側の補正用パターンを検知するセンサ２５２である。センサ２５１とセンサ２５２をＺ軸方向に二つ以上配置することで、トナー画像の主走査方向の倍率を検知したり、トナー画像の副走査方向の傾きを検知したりする。
【００１９】
発光手段である発光素子２５３、２５６は赤外線発光素子であり、ＬＥＤで構成されている。発光素子２５３、２５６は、Ｘ軸に平行な軸（以下、単にＸ軸とする）（破線）に対して、−Ｚ軸方向に１５°傾けた角度で配置されている。フォトトランジスタ等で構成される受光手段である受光素子２５４、２５７は、赤外線受光素子である。また、受光素子２５４、２５７は、Ｘ軸に対して発光素子２５３、２５６と同じ側に傾けて配置されており、具体的にはＸ軸に対して−Ｚ方向に４５°傾けた角度で配置されている。受光素子２５４、２５７は、拡散反射光（乱反射光）を受光する拡散反射光受光素子である。受光素子２５５は、Ｘ軸に対して発光素子２５３と反対側に傾けて配置されており、具体的にはＸ軸に対して＋Ｚ方向に１５°傾けた位置に配置されている。受光素子２５５は、鏡面反射光（正反射光）を受光する鏡面反射光受光素子である。
【００２０】
位置ずれ量検知用トナーパターン２５８は、Ｚ軸に対して傾きを有するパターンであり、中間転写ベルト２１９上に転写された、位置ずれ量を検知するために用いられるトナーパターンである。図１（ｂ）に示すように、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８は、搬送方向の下流側から、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の順に搬送方向に並んで形成される。また、ブラックは、中間転写ベルト２１９表面で反射される拡散反射光と区別するために、カラー現像剤であるイエローのトナーパターンを下地として、イエローのトナーパターンに重畳して形成されている。なお、本実施例では、イエローのトナーパターン上にブラックのトナーパターンを重畳したが、マゼンタやシアンのトナーパターン上にブラックのトナーパターンを重畳してもよい。更に、イエローとマゼンタ、マゼンタとシアンのトナーパターンの間には、それぞれ中間転写ベルト２１９からの反射光を検知できるように、所定の間隔が設けられている。
【００２１】
濃度変動量検知用トナーパターン２５９は、Ｚ軸に平行なパターンであり、濃度変動量を検知するために用いられるトナーパターンである。濃度変動量検知用トナーパターン２５９は、各色について複数の階調のトナーパターンからなる。例えば、図１（ｂ）には、階調の異なるシアン色のトナーパターンであるＣ＿階調イ、Ｃ＿階調ロ、Ｃ＿階調ハ、・・・を示している。このような階調の異なる複数のトナーパターンが、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにそれぞれ設けられている。
【００２２】
発光素子２５３から出射された赤外光の、中間転写ベルト２１９表面と中間転写ベルト２１９に転写された位置ずれ量検知用トナーパターン２５８による拡散反射光は、受光素子２５４、２５７により受光される。このように、受光素子２５４、２５７によって、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８の位置を検知する。また、中間転写ベルト２１９、及び中間転写ベルト２１９上の濃度変動量検知用トナーパターン２５９からの拡散反射光は受光素子２５４により、鏡面反射光は受光素子２５５により、それぞれ受光する。このように、受光素子２５４、２５５によって、濃度変動量検知用トナーパターン２５９の所定濃度からの濃度変動量を検知する。
【００２３】
［光学センサの駆動回路の説明］
図２（ａ）に光学センサ２２５内のセンサ２５２の駆動回路を示す。ＣＰＵ２０９から出力される駆動信号Ｖｌｅｄｏｎは、矩形波の信号でデューティ比率を変化させることができる信号である。第一の閾値である位置ずれ量検知用閾値電圧Ｖｔｈ１は、コンパレータ３０２の閾値電圧であり、以下、単に閾値電圧Ｖｔｈ１という。電圧Ｖｉｎは、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波電圧を、抵抗器３０３とコンデンサ３１４により平滑化した電圧で、トランジスタ３０７のベース端子に印加される。Ｖａｏｕｔは、中間転写ベルト２１９上の補正用パターンからの拡散反射光を受光素子２５７により受光し、光電変換されて流れた電流が抵抗器３０１に流れて発生したアナログ出力電圧である。Ｖｄｏｕｔは、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔをコンパレータ３０２で２値化したデジタル出力電圧である。電流Ｉｌｅｄは、発光素子２５６に流れる電流である。
【００２４】
ＣＰＵ２０９から出力された駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティ比率を変化させると、後述する特性に沿って平滑化された電圧Ｖｉｎが変化する。電圧Ｖｉｎが変化すると、トランジスタ３０７のエミッタ端子に接続された抵抗器３０５に印加される電圧値が変化し、発光素子２５６に流れる電流Ｉｌｅｄを可変制御することができる。なお、発光素子２５６のカソード側はトランジスタ３０７のコレクタ端子に接続されている。発光素子２５６から発光された赤外光は、中間転写ベルト２１９及び位置ずれ量検知用トナーパターン２５８によって反射される。そして、その拡散反射光を受光素子２５７で検知し、検知した反射光量に応じた電流が抵抗器３０１に流れることにより光電変換され、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔとして検知される。
【００２５】
コンパレータ３０２の負入力端子には、分圧抵抗３０４、３０６により電源電圧Ｖｃｃが分圧された閾値電圧Ｖｔｈ１が入力され、正入力端子には、検知したアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが入力される。そして、コンパレータ３０２は、入力された電圧をデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔに変換し、ＣＰＵ２０９に出力する。ＣＰＵ２０９は、入力されたデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔがハイレベルからローレベル、又はローレベルからハイレベルに変化するタイミングを検知する。そして、ＣＰＵ２０９は、後述する画像データ出力開始信号が出力されたタイミング９０２（図９参照）から各々のタイミングまでの時間差に関する情報を、順次、ＲＡＭ２８０に格納していく。また、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは、ＣＰＵ２０９のアナログ値として検知可能な端子に出力される。ＣＰＵ２０９は、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８、濃度変動量検知用トナーパターン２５９、トナーパターンが転写されていない中間転写ベルト２１９表面を、それぞれ光学センサ２２５により検知する。そして、ＣＰＵ２０９は、光学センサ２２５により検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの値を、ＲＡＭ２８０に格納していく。なお、センサ２５１の駆動回路の構成は、センサ２５２と同様であり、説明は省略する。
【００２６】
［パルスデューティ対ＬＥＤ電流特性］
図２（ｂ）は、ＣＰＵ２０９から光学センサ２２５の駆動回路に出力される駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波のデューティ比率に対する、発光素子２５３、２５６に流れる電流Ｉｌｅｄの出力特性図である。横軸はＣＰＵ２０９から光学センサ２２５の駆動回路に出力される駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波のデューティ比率（Ｖｌｅｄｏｎパルスデューティと図示）（％）である。縦軸は、発光素子２５３、２５６に流れる電流Ｉｌｅｄ［ｍＡ］である。また、横軸切片Ｌｅｄ＿ｔｈは、光学センサ２２５の駆動回路において、発光素子２５３、２５６に電流Ｉｌｅｄが流れ始める値である。駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波のデューティ比率を上げると、平滑化された電圧Ｖｉｎが上昇する。そして、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティ比率がＬｅｄ＿ｔｈ以上となったとき、駆動回路のトランジスタ３０７特性により、トランジスタ３０７がオンして、発光素子２５３、２５６に電流が流れ始める。そして、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波のデューティ比率が更に上がって電圧Ｖｉｎが上昇すると、発光素子２５３、２５６に流れる電流Ｉｌｅｄも更に増加していく。
【００２７】
［画像形成装置のシステム図の説明］
図３は、ＣＰＵ２０９と光学センサ２２５の詳細を説明するブロック図である。図３（ａ）にエンジン制御部２０６等の全体のブロック図を示し、図３（ｂ）にＣＰＵ２０９と光学センサ２２５の詳細なブロック図を示す。コントローラ２０４は、ホストコンピュータ２０２、エンジン制御部２０６と相互に通信が可能となっている。コントローラ２０４は、ホストコンピュータ２０２から画像情報と印字命令を受信し、受信した画像情報を解析してビットデータに変換する。そしてコントローラ２０４は、ビデオインターフェイス部５１０を介して、記録紙毎に印字予約コマンド、印字開始コマンド、及びビデオ信号をＣＰＵ２０９、画像処理ＧＡ５１２に送信する。コントローラ２０４は、ビデオインターフェイス部５１０を介して、ＣＰＵ２０９へ、ホストコンピュータ２０２からの印字命令に従って印字予約コマンドを送信し、印字可能な状態となったタイミングで、ＣＰＵ２０９へ印字開始コマンドを送信する。ＣＰＵ２０９は、コントローラ２０４からの印字予約コマンドの順に印字の実行準備を行い、コントローラ２０４からの印字開始コマンドを待つ。ＣＰＵ２０９は、印字開始コマンドを受信すると、印字予約コマンドの情報に従って、各制御部（画像制御部５１３、定着制御部５１５、用紙搬送部５１６）に印字動作開始を指示する。
【００２８】
画像制御部５１３は、印字動作開始を受信すると画像形成の準備を開始する。ＣＰＵ２０９は、画像制御部５１３から画像形成の準備が整ったことを受信すると、コントローラ２０４にビデオ信号の出力の基準タイミングとなる／ＴＯＰ信号を出力する。コントローラ２０４は、ＣＰＵ２０９から／ＴＯＰ信号を受信すると、／ＴＯＰ信号を基準にビデオ信号を出力する。画像処理ＧＡ５１２は、コントローラ２０４からビデオ信号を受信すると、画像制御部５１３に画像形成データを送信する。画像制御部５１３は、画像処理ＧＡ５１２から受信した画像形成データをもとに画像形成を行う。用紙搬送部５１６は、印字動作開始を受信すると給紙動作を開始する。定着制御部５１５は、印字動作開始を受信すると定着準備を開始する。定着制御部５１５は、転写が行われた記録紙２２１が搬送されてくるタイミングに合わせて、印字予約コマンドの情報に従って温度制御を開始する。定着制御部５１５は、記録紙２２１に画像を定着させて、記録紙２２１を機外に搬送する。
【００２９】
ＣＰＵ２０９は、Ｉ／Ｏ・ＰＷＭポート５２４、５２９から光学センサ２２５の駆動回路に対し、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎを出力する。より詳細には、ＣＰＵ２０９は、Ｉ／Ｏ・ＰＷＭポート５２４から駆動信号Ｖｌｅｄｏｎを出力し、発光素子２５３に流れる電流を制御する。また、ＣＰＵ２０９は、Ｉ／Ｏ・ＰＷＭポート５２９から駆動信号Ｖｌｅｄｏｎを出力し、発光素子２５６に流れる電流を制御する。受光素子２５４、２５７は、中間転写ベルト２１９及び補正用パターンからの拡散反射光を検知し、駆動回路で光電変換して２値化したデジタル出力電圧ＶｄｏｕｔをＩ／Ｏポート５２０、５２５に出力する。より詳細には、受光素子２５４は検知結果をＣＰＵ２０９のＩ／Ｏポート５２０に出力し、受光素子２５７は検知結果をＣＰＵ２０９のＩ／Ｏポート５２５に出力する。
【００３０】
ＣＰＵ２０９は、Ｉ／Ｏポート５２０、５２５に入力される値の変化点を、補正用パターンと中間転写ベルト２１９の境界として検知する。ＣＰＵ２０９は、検知した補正用パターンと中間転写ベルト２１９との境界から、各色間の位置ずれ量を算出する。また、受光素子２５４、２５７と受光素子２５５は、駆動回路にて光電変換したアナログ出力電圧ＶａｏｕｔをＣＰＵ２０９のＡ／Ｄポート５２２、５２３、５２７に出力する。より詳細には、受光素子２５４は、検知電圧であるアナログ出力電圧ＶａｏｕｔをＣＰＵ２０９のＡ／Ｄポート５２２に出力し、受光素子２５７は、検知電圧であるアナログ出力電圧ＶａｏｕｔをＣＰＵ２０９のＡ／Ｄポート５２７に出力する。また、受光素子２５５は、検知電圧であるアナログ出力電圧ＶａｏｕｔをＣＰＵ２０９のＡ／Ｄポート５２３に出力する。
【００３１】
ＣＰＵ２０９は、Ａ／Ｄポート５２２、５２３、５２７に入力された拡散反射光の検知電圧と鏡面反射光の検知電圧に基づいて濃度変動量を算出する。そして、ＣＰＵ２０９は、Ａ／Ｄポート５２２、５２３、５２７に入力された検知電圧の値に基づき、後述する算出方法で算出した発光光量となるように、発光素子２５３、２５６に流れる電流の制御を行う。即ち、ＣＰＵ２０９は、図２（ｂ）の特性図に基づいて、Ｉ／Ｏ・ＰＷＭポート５２４、５２９から出力される駆動信号Ｖｌｅｄｏｎの矩形波のデューティ比率を変化させる。これによりＣＰＵ２０９は、発光素子２５３、２５６に流れる電流値の制御を行い、発光素子２５３、２５６の光量制御を行う。
【００３２】
［位置ずれ量検知・濃度変動量検知時の出力と検知条件の説明］
（位置ずれ量検知可能条件１）
本実施例では、中間転写ベルト２１９の拡散反射率は、無彩色であるブラック色トナーパターンの拡散反射率より大きく、その他の有彩色（イエロー、マゼンタ、シアン）トナーパターンの拡散反射率よりも小さい。図４は、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８を構成するトナーパターンのうち、マゼンタ色、シアン色トナーパターンを光学センサ２２５で検知した際、適切な位置ずれ量の検知が可能となる条件を示した概要図である。図４には、上から、各色間位置ずれ量検知用トナーパターン２５８の構成、光学センサ２２５で検知可能な場合、光学センサ２２５で検知不可能な場合を図示し、後述する図５、図６も同様である。なお、図６には濃度変動量検知用トナーパターン２５９の構成を示す。
【００３３】
光学センサ２２５により位置ずれ量が検知可能となる第一の条件（位置ずれ量検知可能条件１）について説明する。図４（ａ）は、マゼンタ色又はシアン色トナーパターンの構成図であり、中間転写ベルト２１９の表面に転写されたトナーパターンの上面図と断面図である。図１（ｂ）で説明したように、マゼンタ色及びシアン色トナーパターンは、他の色のトナーパターンとは所定の間隔を設けて形成されている。このため、光学センサ２２５によりトナーパターンを検知する際には、中間転写ベルト２１９の表面、マゼンタ色又はシアン色トナーパターン、中間転写ベルト２１９の表面、の順番で検知することとなる。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のトナーパターンを光学センサ２２５で検知した際、位置ずれ量を検知することが可能なアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔ（Ｖ）の特性を示す図である。図４（ｂ）には、閾値電圧Ｖｔｈ１を実線で図示している。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔを２値化した、位置ずれ量を検知することが可能なデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔ（Ｖ）特性を示す図である。破線で示す電圧Ｖｔｍａｘは、マゼンタ色、シアン色トナーパターンを、光学センサ２２５により検知した際の、出力電圧中で最も大きいアナログ出力電圧である。なお、出力電圧中で最も小さいアナログ出力電圧を電圧Ｖｔｍｉｎとする。更に、破線で示す電圧Ｖｂｍａｘは、光学センサ２２５が中間転写ベルト２１９の表面を検知した際のアナログ出力電圧である。ここで、電圧Ｖｔｍｉｎは、電圧Ｖｂｍａｘより大きい（Ｖｔｍｉｎ＞Ｖｂｍａｘ）。
【００３５】
図４（ｂ）において、トナーパターンが無い中間転写ベルト２１９の表面を光学センサ２２５が検知している間のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの最大値はＶｂｍａｘである。光学センサ２２５がトナーパターンを検知すると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは上昇して閾値電圧Ｖｔｈ１以上となり（Ｖａｏｕｔ≧Ｖｔｈ１）、最大値Ｖｔｍａｘに達する（Ｖｔｍａｘ＞Ｖｔｈ１）。次にトナーパターン後端から再び中間転写ベルト２１９の表面を光学センサ２２５が検知すると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが低下して閾値電圧Ｖｔｈ１を下回り（Ｖａｏｕｔ＜Ｖｔｈ１）、中間転写ベルト２１９を検知している間の値Ｖｂｍａｘに戻る。
【００３６】
図４（ｃ）において、図４（ｂ）でアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈ１を超えたタイミング６９０で、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはローレベルからハイレベルへと変化する。次に、再びアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈ１を下回ったタイミング６９１で、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはハイレベルからローレベルへと変化する。なお、ＣＰＵ２０９は、内部に不図示のタイマを有しており、不図示のタイマによりデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔが変化したタイミングを計測するものとする。ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔがハイレベルとローレベル間で変化するタイミング６９０、６９１の間の時間的な中点を、マゼンタ色又はシアン色トナーパターンの中心位置として算出する。そして、後述する画像データ出力開始信号が出力されるタイミング９０２（図９参照）を基準として、算出した各色トナーパターンの中心位置に相当する時間的な中点との時間差を求め、時間差に関する情報を、ＲＡＭ２８０に格納する。なお、中間転写ベルト２１９の移動速度は予めわかっているため、算出した時間差は、位置ずれ量に換算することができる。このため、以降では、時間差を位置ずれ量と同等の意味を持つ値として扱う。ＣＰＵ２０９は、ＲＡＭ２８０に格納した時間差に関する情報と所定の値を比較し、各色の位置ずれ量を算出する。このように、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの値が変化するタイミングに基づいてトナーパターンの位置を算出し、各色の位置ずれ量を算出する。
【００３７】
図４（ｄ）は、図４（ａ）のトナーパターンを光学センサ２２５で検知した際、位置ずれ量を検知することが不可能な場合のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔ特性である。図４（ｅ）は、図４（ｄ）のアナログ出力電圧を２値化した、位置ずれ量を検知することが不可能な場合のデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔ特性である。図４（ｄ）では、図４（ｂ）と同様にアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが変化するが、トナーパターンが薄かった場合等では、破線で示す電圧Ｖｔｍａｘは閾値電圧Ｖｔｈ１未満となる（Ｖｔｍａｘ＜Ｖｔｈ１）。図４（ｅ）において、図４（ｄ）でアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが最大値Ｖｔｍａｘとなっても閾値電圧Ｖｔｈ１を超えないため、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはローレベルのままとなる。このため、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔがハイレベルとローレベルの間で変化する変化点を検知できず、トナーパターンの位置を算出することができない。
【００３８】
（位置ずれ量検知可能条件２）
光学センサ２２５により位置ずれ量が検知可能となる第二の条件（位置ずれ量検知可能条件２）について説明する。図５は、イエロー色、ブラック色トナーパターンを光学センサ２２５で検知した際、適切な位置ずれ量の検知が可能となる条件を示した概要図である。図５（ａ）は、イエロー色、ブラック色トナーパターンの構成図であり、中間転写ベルト２１９の表面に転写されたトナーパターンの上面図と断面図である。図５（ａ）の断面図に示すように、ブラック色トナーパターンは、イエロー色トナーパターンに重畳して転写される。本実施例では、中間転写ベルト２１９の拡散反射率は、ブラック色の拡散反射率より高い。本実施例では、後述するように、正しい位置ずれ量の検知を行うために、光学センサ２２５が中間転写ベルト２１９の表面を検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの最大値Ｖｂｍａｘは、閾値電圧Ｖｔｈ１より小さい必要がある。
【００３９】
仮に、電圧Ｖｂｍａｘが閾値電圧Ｖｔｈ１を超えると、イエロー色やマゼンタ色、シアン色といった有彩色トナーパターンの位置を正しく検知することができない。一方、中間転写ベルト２１９上にブラック色トナーパターンを転写した場合、ブラック色トナーパターンの位置を正しく検知するためには、Ｖｂｍａｘを閾値電圧Ｖｔｈ１より大きい値にする必要がある。しかし、上述したように、有彩色トナーパターンの位置ずれ量の検知を正しく行うために、Ｖｂｍａｘは閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくすることができない。そこで、本実施例では、イエロー色トナーパターン上にブラック色トナーパターンを重畳して転写し、光学センサ２２５で検知する。イエロー色トナーパターンの上にブラック色トナーパターンを重畳することで、後述するように光学センサ２２５により検知した際のデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの変化点を、ＣＰＵ２０９が検知できるようになる。
【００４０】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のトナーパターンを光学センサ２２５で検知した際の、位置ずれ量を検知することが可能なアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔ特性である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）のアナログ出力電圧を２値化した、位置ずれ量を検知することが可能なデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔ特性である。図５（ｂ）において、Ｖｋｍａｘは、ブラック色トナーパターンを検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの最大値である。トナーパターンが無い中間転写ベルト２１９の表面を光学センサ２２５が検知している間のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの最大値はＶｂｍａｘである。光学センサ２２５がイエロー色トナーパターンを検知すると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは上昇して閾値電圧Ｖｔｈ１以上となり（Ｖａｏｕｔ≧Ｖｔｈ１）、Ｖｔｍａｘに達する。ここで、本実施例では、中間転写ベルト２１９の拡散反射率は、ブラック色トナーの拡散反射率よりも大きいため、Ｖｂｍａｘ＞Ｖｋｍａｘとなる。
【００４１】
次に、ブラック色トナーパターンを検知すると、アナログ出力電圧ＶａｏｕｔはＶｔｍａｘから低下して閾値電圧Ｖｔｈ１を下回り（Ｖｔｈ１＞Ｖａｏｕｔ）、Ｖｋｍａｘに達する（Ｖｋｍａｘ＜Ｖｂｍａｘ＜Ｖｔｈ１）。そして、光学センサ２２５が再びイエロー色トナーパターンを検知すると、再びアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは上昇して閾値電圧Ｖｔｈ１以上となり、Ｖｔｍａｘに達する。最後に光学センサ２２５が再び中間転写ベルト表面を検知すると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが低下して閾値電圧Ｖｔｈ１を下回り、Ｖｂｍａｘに戻る。
【００４２】
図５（ｃ）において、光学センサ２２５がイエロー色を検知して閾値電圧Ｖｔｈ１以上になるタイミング６９２で、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはローレベルからハイレベルへと変化する。次に、光学センサ２２５がブラック色トナーパターンを検知してアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが閾値電圧Ｖｔｈ１未満となるタイミング６９３で、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはハイレベルからローレベルへと変化する。再び光学センサ２２５がイエロー色を検知して閾値電圧Ｖｔｈ１以上となるタイミング６９４で、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔはローレベルからハイレベルへと変化する。最後に、光学センサ２２５が再び中間転写ベルト２１９の表面を検知して、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが低下して閾値電圧Ｖｔｈ１未満となったタイミング６９５でハイレベルからローレベルへと変化する。
【００４３】
ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの変化点であるタイミング６９２、６９５からイエロー色トナーパターンの中心位置を求めて時間的中点として算出する。また、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの変化点であるタイミング６９３、６９４からブラック色トナーパターンの中心位置を求めて時間的中点として算出する。図４（ｃ）と同様に、後述する画像データ出力開始信号が出力されるタイミング９０２を基準として、算出した各色トナーパターンの中心位置に相当する時間的中点との時間差をＲＡＭ２８０に格納する。このように、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの値が変化するタイミングに基づいて、トナーパターンの位置を算出する。
【００４４】
図５（ｄ）は、図５（ａ）のトナーパターンを光学センサ２２５で検知した際、位置ずれ量を検知することが不可能である場合のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔ特性である。図５（ｅ）は、図５（ｄ）のアナログ出力電圧を２値化した、位置ずれ量を検知することが不可能な場合のデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔ特性である。図５（ｄ）において、光学センサ２２５の発光光量が大きい場合やブラック色トナーパターンが薄い場合に、Ｖｂｍａｘ、Ｖｋｍａｘの値が大きくなり、Ｖｔｈ１＜Ｖｂｍａｘ、Ｖｔｈ１＜Ｖｋｍａｘとなる。図５（ｅ）において、図５（ｄ）の中間転写ベルト２１９又はイエロー色、ブラック色トナーパターンを検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは、閾値電圧Ｖｔｈ１を常に超えている。このため、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔは常にハイレベルとなってしまい、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔのハイレベルからローレベル又はローレベルからハイレベルへ変化する変化点を検知することができない。このように、Ｖｂｍａｘ及びＶｋｍａｘが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、ＣＰＵ２０９はトナーパターンの位置を算出することができない。
【００４５】
（濃度変動量検知可能条件）
光学センサ２２５により濃度変動量が検知可能となる条件（濃度変動量検知可能条件）について説明する。図６は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色の濃度変動量検知用トナーパターン２５９を光学センサ２２５で検知した際、ＣＰＵ２０９が適切な濃度変動量を検知するための条件を示した概要図である。図６（ａ）は、中間転写ベルト２１９上に転写された濃度変動量検知用トナーパターン２５９の上面図と断面図である。濃度変動量検知用トナーパターン２５９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックともに同形状である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のトナーパターンを光学センサ２２５が検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの出力特性で、ＣＰＵ２０９が濃度変動量を検知することができる場合のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの出力特性である。一方、図６（ｃ）は、ＣＰＵ２０９が濃度変動量を検知することができない場合のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの出力特性である。
【００４６】
図６（ｂ）において、実線で示す第二の閾値である閾値電圧Ｖｔｈ２はＣＰＵ２０９のＡＤポートで検知できる最大のアナログ値であり、濃度変動量検知用閾値電圧である。ここで、閾値電圧Ｖｔｈ２は、閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい。以降、濃度変動量検知用閾値電圧Ｖｔｈ２を、単に閾値電圧Ｖｔｈ２とする。アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは、光学センサ２２５で中間転写ベルト２１９の表面を検知し、最大値Ｖｂｍａｘを出力する。次に図６（ａ）のトナーパターンを検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは出力が上昇し、最大値Ｖｔｍａｘに達する。光学センサ２２５が再び中間転写ベルト２１９を検知すると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは低下してＶｂｍａｘに戻る。アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔはトナーパターンの階調に比例する。ＣＰＵ２０９は、図６（ａ）のトナーパターンの各階調の濃度と、各階調のトナーパターンを光学センサ２２５で検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの値をＲＡＭ２８０に記憶する。ＣＰＵ２０９は、各階調の濃度に対応した所定の値と、ＲＡＭ２８０に記憶した前述のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔとの差から、プリンタ２０１の各色、各階調の現状の濃度を算出する。
【００４７】
図６（ｃ）において、光学センサ２２５の発光光量が大きすぎた場合は、Ｖｔｍａｘが閾値電圧Ｖｔｈ２を超える（Ｖｔｍａｘ＞Ｖｔｈ２）。Ｖｔｍａｘが閾値電圧Ｖｔｈ２を超えると、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔは同じ値（閾値電圧Ｖｔｈ２）を出力し続けるため、図６（ｃ）に破線曲線で示すアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔを正しく検知できない。このため、ＣＰＵ２０９は、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔからトナーパターンの濃度を正しく算出できない。
【００４８】
（検知可能条件）
以上述べたように、ＣＰＵ２０９が位置ずれ量と濃度変動量を適切な値で検知するためには、所定の条件を満たす必要がある。具体的には、光学センサ２２５が各々被検知対象物を検知したときのアナログ出力電圧であるＶｔｍａｘ、Ｖｔｍｉｎ、Ｖｋｍａｘ、Ｖｂｍａｘは、以下の条件（６−１）〜（６−４）を満たす必要がある。
条件１：位置ずれ量検知用トナーパターン２５８のカラー（Ｙ、Ｍ、Ｃ）トナーパターン検知条件
Ｖｔｍｉｎ＞Ｖｔｈ１・・・（６−１）（図４（ｂ））
条件２：位置ずれ量検知用トナーパターン２５８のブラックトナーパターン検知条件
Ｖｋｍａｘ＜Ｖｔｈ１・・・（６−２）（図５（ｂ））
Ｖｂｍａｘ＜Ｖｔｈ１・・・（６−３）（図４（ｂ）、図５（ｂ））
条件３：濃度変動量検知用トナーパターン２５９のＹＭＣＫトナーパターン検知条件
Ｖｔｍａｘ＜Ｖｔｈ２・・・（６−４）（図６（ｂ））
【００４９】
条件１については、次のようになる。位置ずれ量検知用トナーパターン２５８のカラーパターンの濃度が薄い場合や、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量が少ない場合等で、検知電圧（Ｖｔｍａｘ）が閾値電圧Ｖｔｈ１を超えない場合は、図４（ｄ）、図４（ｅ）のようになる。図４（ｅ）に示すように、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔのエッジを検知できないため、位置ずれ量の検知ができない。また、条件２について、拡散反射光が多いカラートナーパターン（例えば、イエロー色）の上に、拡散反射光が少ないブラック色トナーパターンを形成した場合は、次のようになる。即ち、ブラックの濃度が薄い場合や、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５５の発光光量が多い場合は、検知電圧（Ｖｋｍａｘ）が閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくなる（図５（ｄ））。このため、ＣＰＵ２０９は、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔのエッジを検知できないため、ブラックの位置が検知できない（図５（ｅ））。また、中間転写ベルト２１９の拡散反射光量が大きく、閾値電圧Ｖｔｈ１を超えてしまうと、デジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの変化点が無くなってしまい、ＣＰＵ２０９はデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔの変化点を検知できない（図５（ｅ））。条件３について、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量が多い場合は、検知電圧（Ｖｔｍａｘ）がＡ／Ｄ変換の飽和電圧である閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きくなってしまい、ＣＰＵ２０９は適切な濃度変動量の検知ができない（図６（ｃ））。
【００５０】
条件１〜３で説明したように、カラートナーパターンの濃度が薄く光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量が少ない場合、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８を検知できない場合がある。また、ブラック色トナーパターンの濃度が薄く光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量が多い場合も、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８を検知できない場合がある。更に、中間転写ベルト２１９からの反射光量が大きい場合にも、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８を検知できない場合がある。また、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量が多い場合は、ＣＰＵ２０９は、濃度変動量検知用トナーパターン２５９を検知できない場合がある。つまり、（６−１）〜（６−４）の検知条件を満たすように光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量を適切に設定する。これにより、各色間の位置ずれ量検知用トナーパターン２５８と濃度変動量検知用トナーパターン２５９を同時に適切に検知することが可能となる。
【００５１】
［光学センサユニットの発光素子の発光光量と最適光量算出計算式の説明］
図７は光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量（以下、単にセンサ発光光量ともいう）を算出するためのグラフである。詳細には、図７は、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティ比率に対する、トナーパターンと中間転写ベルト２１９の表面を検知した際のアナログ出力電圧特性図である。横軸は、図２（ｂ）に示す駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティ比率に応じた電流値Ｉｌｅｄ（ｍＡ）である。なお、発光素子２５３、２５６に流す電流値Ｉを増やすと、電流値Ｉを発光素子２５３、２５６に流したときに発光素子２５３、２５６から出力される光量Ｌも増える。このため、以降、光量Ｌを電流値Ｉと同等の意味で用いる場合もある。縦軸はアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔ（Ｖ）である。図２（ｂ）で説明したように、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティ比率が大きくなるほど、発光素子２５３、２５６に流れる電流が増して発光光量が増える。このため、光学センサ２２５の受光素子２５４、２５５、２５７が検知し光電変換されたアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔが増加する。
【００５２】
ここで、電圧Ｖｄａｒｋは、拡散反射光の受光素子である受光素子２５４、２５７の暗電圧である。暗電圧Ｖｄａｒｋは、駆動回路で、電源電圧Ｖｃｃを印加すると受光素子２５４、２５７の暗電流が抵抗器３０１に流れて発生する電圧であり、受光素子２５４、２５７が光を受光しない状態で所定の値を出力する。前述の位置ずれ量検知用トナーパターン２５８と濃度変動量検知用トナーパターン２５９を同時に適切に検知することができるような、センサ発光光量の算出手順について説明する。
【００５３】
図７の横軸に示す第一の光量であるＬｅｄ１は、予め定められたセンサ発光光量であり、予め不図示のＲＯＭ等に記憶されているものとする。まず、光学センサ２２５の発光素子２５３を所定の光量Ｌｅｄ１で発光させて、中間転写ベルト２１９の表面のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔを検知する。このとき、光学センサ２２５から出力されたアナログ出力電圧、即ち中間転写ベルト２１９の検知結果を第一の電圧であるＶｒｅｆとする。ここで、第一の比である拡散反射比率Ｒ１を、イエロー、マゼンタ、シアンの各有彩色トナーパターンの検知電圧中で、最も出力が高い色のトナーパターンと、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射比率とする。また、第二の比である拡散反射比率Ｒ２を、イエロー、マゼンタ、シアンの各有彩色トナーパターンの検知電圧中で、最も出力が低い色のトナーパターンと、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射比率とする。更に、第三の比である拡散反射比率Ｒ３を、ブラック色トナーパターンを検知した際の最大出力電圧と、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射比率とする。
【００５４】
拡散反射比率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、各色トナーの転写の際のばらつきや、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射のばらつき、光学センサ２２５の制御ばらつき等を考慮した上で、予め定めた値である。予め定めた中間転写ベルト２１９と各色トナーパターンの拡散反射比率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、電圧Ｖｒｅｆ、Ｖｄａｒｋに基づいて、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを求める。ここで、電圧Ｖａは、光量Ｌｅｄ１で発光素子２５３、２５６を発光させ、イエロー、マゼンタ、シアン色トナーパターンを検知した際の、最も出力が高い色のアナログ出力電圧の予測値である。また、電圧Ｖｂは、光量Ｌｅｄ１で発光素子２５３、２５６を発光させ、イエロー、マゼンタ、シアン色トナーパターンを検知した際の、最も出力が低い色のアナログ出力電圧の予測値である。更に、電圧Ｖｃは、ブラック色トナーパターンを検知した際の最大出力電圧の予測値である。第二の電圧である電圧Ｖａ、第三の電圧である電圧Ｖｂ、第四の電圧である電圧Ｖｃの算出式は、次の式（７−１）〜（７−３）で定義される。
Ｖａ＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）×Ｒ１＋Ｖｄａｒｋ      （７−１）
Ｖｂ＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）×Ｒ２＋Ｖｄａｒｋ      （７−２）
Ｖｃ＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）×Ｒ３＋Ｖｄａｒｋ      （７−３）
【００５５】
上述の式（７−１）〜（７−３）より算出した電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃは、発光素子２５３、２５６を光量Ｌｅｄ１で発光させたときの出力電圧の予測値である。図７のグラフ上で、算出した電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと、消灯時（光量０）の暗電圧Ｖｄａｒｋを結んだ直線を、二点鎖線で示す各被検知対象の発光光量対アナログ出力電圧特性とする。即ち、イエロー色、マゼンタ色、シアン色トナーパターンを検知したときに、最も出力が高い色の発光光量対アナログ出力電圧特性は、Ｖｔｍａｘ（Ｉｌｅｄ）である。また、イエロー色、マゼンタ色、シアン色トナーパターンを検知したときに、最も出力が低い色の発光光量対アナログ出力電圧特性は、Ｖｔｍｉｎ（Ｉｌｅｄ）である。更に、ブラック色トナーパターンを検知したときの、発光光量対アナログ最大出力電圧特性は、Ｖｋｍａｘ（Ｉｌｅｄ）である。また、中間転写ベルト２１９の表面の発光光量対アナログ最大出力電圧特性は、発光光量Ｌｅｄ１と実際に中間転写ベルト２１９を検知した電圧Ｖｒｅｆを通る、実線で示す直線Ｖｂｍａｘ（Ｉｌｅｄ）である。
【００５６】
ここで、前述のように定めた各検知対象の出力特性（図７の二点鎖線の直線）上にある電圧に対応する発光光量を３点算出する。１点目は、Ｖｔｍａｘ（Ｌｅｄ＿Ｉ）＝Ｖｔｈ２となる発光光量Ｌｅｄ＿Ｉ、２点目は、Ｖｂｍａｘ（Ｌｅｄ＿Ｊ）＝Ｖｔｈ１となる発光光量Ｌｅｄ＿Ｊ、３点目は、Ｖｔｍｉｎ（Ｌｅｄ＿Ｈ）＝Ｖｔｈ１となる発光光量Ｌｅｄ＿Ｈである。算出する発光光量Ｌｅｄ＿Ｉ、Ｌｅｄ＿Ｊ、Ｌｅｄ＿Ｈは、各々のセンサ発光光量に対する出力特性から、以下式（７−４）〜（７−６）で定義される。なお、Ｌｅｄｔｈは、暗電圧Ｖｄａｒｋに対する光量であり、Ｌｅｄｔｈ＝０である。
Ｌｅｄ＿Ｈ＝（Ｌｅｄ１−Ｌｅｄｔｈ）×（Ｖｔｈ１−Ｖｄａｒｋ）／（Ｖｂ−Ｖｄａｒｋ）      （７−４）
Ｌｅｄ＿Ｉ＝（Ｌｅｄ１−Ｌｅｄｔｈ）×（Ｖｔｈ２−Ｖｄａｒｋ）／（Ｖａ−Ｖｄａｒｋ）      （７−５）
Ｌｅｄ＿Ｊ＝（Ｌｅｄ１−Ｌｅｄｔｈ）×（Ｖｔｈ１−Ｖｄａｒｋ）／（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）      （７−６）
【００５７】
各色間の位置ずれ量の検知と、濃度変動量の検知を成功させるためには、前述の条件（６−１）〜（６−３）より、センサ発光光量の第二の光量である最適光量Ｌｅｄ２を、次の（７−７）の条件の範囲に設定すれば良い。
Ｌｅｄ＿Ｈ＜Ｌｅｄ２＜ＭＩＮ（Ｌｅｄ＿Ｉ、Ｌｅｄ＿Ｊ）      （７−７）
ここで、ＭＩＮ（Ｌｅｄ＿Ｉ、Ｌｅｄ＿Ｊ）は、Ｌｅｄ＿ＩとＬｅｄ＿Ｊのいずれか小さい方の値を選択するという意味である。図７では、Ｌｅｄ＿Ｉ＜Ｌｅｄ＿Ｊとなっているため、Ｌｅｄ２には、Ｌｅｄ＿Ｈ＜Ｌｅｄ２＜Ｌｅｄ＿Ｉを満たす値が設定される。
【００５８】
ここで、図７に示すように、閾値電圧Ｖｔｈ１までのマージンを考慮し、最適光量Ｌｅｄ２は、Ｌｅｄ＿Ｈと、Ｌｅｄ＿ＩとＬｅｄ＿Ｊの小さい方の光量の中点とすることが好ましい。最適光量Ｌｅｄ２にすることで、Ｖｔｍｉｎから閾値電圧Ｖｔｈ１までの電位差と、閾値電圧Ｖｔｈ１からＶｂｍａｘまでの電位圧差を確保することができる。そして、ノイズが発生してもＶｔｍｉｎやＶｂｍａｘは、閾値電圧Ｖｔｈ１、閾値電圧Ｖｔｈ２を超えることなく、ＳＮ比を低下させずに安定した精度で位置ずれ量及び濃度変動量を検知することができる。
【００５９】
本実施例では、具体的には、光量Ｌｅｄ１は２０ｍＡ、暗電圧Ｖｄａｒｋは０．３Ｖ、電圧Ｖｒｅｆは０．７Ｖ、閾値電圧Ｖｔｈ１は１．２Ｖ、閾値電圧Ｖｔｈ２は３．２Ｖ、Ｌｅｄｔｈは０Ｖである。また、拡散反射比率Ｒ１は９．０６２５、拡散反射比率Ｒ２は５．６２５、拡散反射比率Ｒ３は０．５である。前述の算出式（７−１）〜（７−３）より、電圧Ｖａ＝３．９２５Ｖ、電圧Ｖｂ＝２．５５Ｖ、電圧Ｖｃ＝０．５Ｖである。更に、前述の算出式（７−４）〜（７−６）より、発光光量Ｌｅｄ＿Ｈ＝８．０ｍＡ、発光光量Ｌｅｄ＿Ｉ＝１６．０ｍＡ、発光光量Ｌｅｄ＿Ｊ＝４５ｍＡである。前述の式（７−７）より、各色間の位置ずれ量及び濃度変動量の検知を精度良く行うためのセンサ発光光量の最適光量Ｌｅｄ２は、８．０ｍＡ＜Ｌｅｄ２＜１６．０ｍＡの範囲に設定する必要がある。ここで、本実施例では、式（７−７）において、Ｌｅｄ＿ＩとＬｅｄ＿Ｊの小さい方の光量Ｌｅｄ＿Ｉを用いている。以上のことから、閾値電圧Ｖｔｈ１までのマージンを考慮し、最適光量Ｌｅｄ２は中点として、Ｌｅｄ２＝（１６．０ｍＡ＋８．０ｍＡ）÷２＝１２．０ｍＡに決定される。
【００６０】
［光学センサユニットの発光素子の発光光量算出シーケンスの説明］
図８は、本実施例の発光光量算出から、光学センサ２２５が補正用パターンを検知して、位置ずれ量及び濃度変動量を算出するまでのＣＰＵ２０９の動作シーケンスを説明するフローチャートである。ＣＰＵ２０９は、コントローラ２０４から、位置ずれ補正制御及び濃度補正制御（以下、位置ずれ補正・濃度補正制御と表記する）の開始の指示を受信すると、以下の処理を開始する。ステップ（以下、Ｓとする）８０１でＣＰＵ２０９は、位置ずれ補正・濃度補正制御を開始し、クリーニング装置２２８により中間転写ベルト２１９表面のクリーニングを行い、クリーニングを完了させる。Ｓ８０２でＣＰＵ２０９は、アクチュエータやスキャナユニット２１０等に対して、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８と濃度変動量検知用トナーパターン２５９の画像形成動作を行うための各種の準備を行う。なお、Ｓ８０２の処理と、後述するＳ８０３〜Ｓ８１４の処理が、並行して実行されることを示すために、図８に示すようにフローチャートを便宜的に分岐した描画としている。
【００６１】
Ｓ８０２の処理と並行して、Ｓ８０３〜Ｓ８１４の処理が実行される。Ｓ８０３でＣＰＵ２０９は、Ｉ／Ｏ・ＰＷＭポート５２４、５２９から出力する駆動信号Ｖｌｅｄｏｎのデューティの設定を、発光素子２５３、２５６の発光光量がＬｅｄ１になるように設定し、発光素子２５３、２５６を発光させる。なお、発光素子２５３、２５６には、発光光量がＬｅｄ１となるような電流が流れる。Ｓ８０４でＣＰＵ２０９は、発光素子２５３、２５６の発光光量をＬｅｄ１として発光させた状態で、中間転写ベルト２１９表面の拡散反射光を、受光素子２５４、２５７により検知する。なお、このとき、光学センサ２２５は、ＣＰＵ２０９にアナログ出力電圧Ｖｒｅｆを出力する。
【００６２】
Ｓ８０５でＣＰＵ２０９は、Ｓ８０４で検知した電圧Ｖｒｅｆと、拡散反射比率Ｒ１、暗電圧Ｖｄａｒｋを用いて、発光光量Ｌｅｄ１で発光素子２５３、２５６を発光させた際の光学センサ２２５からの出力電圧予測値Ｖａを、式（７−１）から算出する。Ｓ８０６でＣＰＵ２０９は、Ｓ８０４で検知した電圧Ｖｒｅｆと、拡散反射比率Ｒ２を用いて、発光光量Ｌｅｄ１で発光素子２５３、２５６を発光させた際の光学センサ２２５からの出力電圧予測値Ｖｂを、式（７−２）から算出する。Ｓ８０７でＣＰＵ２０９は、Ｓ８０４で検知した電圧Ｖｒｅｆと、拡散反射比率Ｒ３を用いて、発光光量Ｌｅｄ１で発光素子２５３、２５６を発光させた際の光学センサ２２５からの出力電圧予測値Ｖｃを、式（７−３）から算出する。
【００６３】
Ｓ８０８でＣＰＵ２０９は、光学センサ２２５からのアナログ出力電圧（以降、単にセンサ出力ともいう）が閾値電圧Ｖｔｈ２となる光量Ｌｅｄ＿Ｉを、Ｓ８０５で算出したＶａを用いて、式（７−５）から算出する。Ｓ８０９でＣＰＵ２０９は、センサ出力が閾値電圧Ｖｔｈ１となる光量Ｌｅｄ＿Ｈを、Ｓ８０６で算出したＶｂを用いて、式（７−４）から算出する。Ｓ８１０でＣＰＵ２０９は、センサ出力が閾値電圧Ｖｔｈ１となる光量Ｌｅｄ＿Ｊを、Ｓ８０４で検知したＶｒｅｆを用いて、式（７−６）から算出する。
【００６４】
Ｓ８１１でＣＰＵ２０９は、Ｓ８０８で算出した光量Ｌｅｄ＿ＩとＳ８１０で算出した光量Ｌｅｄ＿Ｊを比較し、光量Ｌｅｄ＿Ｉが光量Ｌｅｄ＿Ｊより小さいか否かを判断する。Ｓ８１１でＣＰＵ２０９は、光量Ｌｅｄ＿Ｉが光量Ｌｅｄ＿Ｊよりも小さいと判断した場合（Ｌｅｄ＿Ｉ＜Ｌｅｄ＿Ｊ）、Ｓ８１２の処理に進む。Ｓ８１２でＣＰＵ２０９は、閾値電圧Ｖｔｈ１と閾値電圧Ｖｔｈ２までのマージンを考慮し、最適な発光光量Ｌｅｄ２を光量Ｌｅｄ＿Ｈと光量Ｌｅｄ＿Ｉの中点（（Ｌｅｄ＿Ｈ＋Ｌｅｄ＿Ｉ）／２）として算出する。一方、Ｓ８１１でＣＰＵ２０９は、光量Ｌｅｄ＿ＩがＬｅｄ＿Ｊ以上であると判断した場合（Ｌｅｄ＿Ｉ≧Ｌｅｄ＿Ｊ）、Ｓ８１３の処理に進む。Ｓ８１３でＣＰＵ２０９は、閾値電圧Ｖｔｈ１と閾値電圧Ｖｔｈ２までのマージンを考慮し、最適な発光光量Ｌｅｄ２を光量Ｌｅｄ＿Ｈと光量Ｌｅｄ＿Ｊの中点（（Ｌｅｄ＿Ｈ＋Ｌｅｄ＿Ｊ）／２）として算出する。Ｓ８１４でＣＰＵ２０９は、Ｓ８１２又はＳ８１３で算出した最適光量Ｌｅｄ２をＲＡＭ２８０に格納する。
【００６５】
Ｓ８０２とＳ８０３〜Ｓ８１４の並行処理がいずれも終了した後、Ｓ８１５でＣＰＵ２０９は、ＲＡＭ２８０に格納した発光光量Ｌｅｄ２を読み出して、発光素子２５３、２５６を発光光量Ｌｅｄ２で発光させる。Ｓ８１６でＣＰＵ２０９は、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８及び濃度変動量検知用トナーパターン２５９を中間転写ベルト２１９上に形成する。Ｓ８１７でＣＰＵ２０９は、光学センサ２２５により中間転写ベルト２１９上に形成された補正用パターンを検知し、前述の駆動回路にて電圧に変換したアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔとデジタル出力電圧Ｖｄｏｕｔを検知する。Ｓ８１８でＣＰＵ２０９は、Ｓ８１７で電圧を検知したタイミングとアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔに基づいて、位置ずれ量と濃度変動量を算出し、位置ずれ量と濃度変動量に基づいて、それぞれの補正量を算出して終了する。
【００６６】
本実施例では、画像形成準備中に並行して光量の算出を行うが、光量算出はわずかな時間で実行することが可能であり、例えば電源オンの直後や、画像形成完了後のタイミング等、中間転写ベルト２１９の表面を検知することができれば、いつでも可能である。また、本実施例では、最適な発光光量Ｌｅｄ２を算出してＲＡＭ２８０に保存した直後に、補正用パターンを中間転写ベルト２１９に形成して補正用パターンの検知を行っている。しかし、発光光量Ｌｅｄ２をＲＡＭ２８０に保存してから時間が経過しても、最適な発光光量Ｌｅｄ２での補正用パターンの検知が可能である。
【００６７】
［光学センサに関するタイミングチャートの説明］
図９は本実施例の処理を説明するタイミングチャートである。ここで、９００番台の符号はタイミングを示している。図９（ａ）、図９（ｂ）は、コントローラ２０４とエンジン制御部２０６との間の信号の送受信を示す。図９（ｃ）は、プリンタ２０１の状態を示す。図９（ｄ）は、コントローラ２０４から出力される画像データを示し、図９（ｅ）は、中間転写ベルト２１９上に形成された画像データである補正用パターンが光学センサ２２５に到達するタイミングを示す。図９（ｆ）は、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光制御を示す。図９（ｇ）は、ＣＰＵ２０９による発光素子２５３、２５６の発光光量の算出タイミングを示す。図９（ｈ）は、光学センサ２２５からＣＰＵ２０９への検知電圧の出力タイミングを示す。横軸はいずれも時間を示す。
【００６８】
エンジン制御部２０６は、タイミング９０１でコントローラ２０４から位置ずれ量・濃度変動量補正制御開始信号を受信すると、クリーニング装置２２８により中間転写ベルト２１９のクリーニングを行う。なお、タイミング９０１は、図８のＳ８０１の処理を開始するタイミング（以降、単に処理とする）に対応する。タイミング９１０でクリーニング装置２２８によるクリーニングが完了すると、画像形成準備を行う。なお、タイミング９１０は、図８のＳ８０２の処理に対応する。また、クリーニング完了後、タイミング９４１でＣＰＵ２０９は、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６を光量Ｌｅｄ１で発光させる。なお、タイミング９４１は、図８のＳ８０３の処理に対応する。そして、タイミング９６１でＣＰＵ２０９は、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光を、受光素子２５４、２５７により検知する。なお、タイミング９６１は、図８のＳ８０４の処理に対応する。
【００６９】
ＣＰＵ２０９は、タイミング９６２で中間転写ベルト２１９の表面からの拡散反射光を受光素子２５４、２５７により検知すると、タイミング９４２で発光素子２５３、２５６を消灯させる。ＣＰＵ２０９は、タイミング９５１で前述した手順に沿って最適光量Ｌｅｄ２を算出し、タイミング９５２で算出した結果である最適光量Ｌｅｄ２をＲＡＭ２８０に保存する。なお、タイミング９５１〜９５２は、図８のＳ８０５〜８１４の処理に対応する。ＣＰＵ２０９が、最適光量Ｌｅｄ２を算出し、発光光量Ｌｅｄ２をＲＡＭ２８０に保存し、タイミング９１１で画像形成準備が完了すると、ＣＰＵ２０９は、コントローラ２０４に画像データ出力開始を指示する。
【００７０】
コントローラ２０４は、タイミング９０２で画像データ出力開始信号を受信すると、画像データをエンジン制御部２０６に出力する。ＣＰＵ２０９は、タイミング９２１で画像データを受信し、補正用パターンの画像形成を行う。また、ＣＰＵ２０９は、タイミング９４３で、最適光量Ｌｅｄ２をＲＡＭ２８０から読み出して、発光素子２５３、２５６の発光光量をＬｅｄ２で制御する。なお、タイミング９４３は、図８のＳ８１５の処理に、タイミング９２１は、図８のＳ８１６に、それぞれ対応する。タイミング９３１で、中間転写ベルト２１９上の補正用パターンが、光学センサ２２５の読み取り位置に到達する。ＣＰＵ２０９は、タイミング９６３で、光学センサ２２５により補正用パターンの検知制御（補正パターンの読み取り制御）を開始する。なお、タイミング９６３は、図８のＳ８１７の処理に対応する。
【００７１】
タイミング９１２で画像形成が完了し、タイミング９６４でＣＰＵ２０９が補正用パターンの検知制御を終了すると、タイミング９４４で発光素子２５３、２５６の発光制御を終了する。そして、タイミング９０３でＣＰＵ２０９は、位置ずれ補正量と濃度補正量を算出し、コントローラ２０４に通知する。なお、タイミング９０３は、図８のＳ８１８の処理に対応する。
【００７２】
［最適光量設定後のトナーパターンと、アナログ出力電圧の波形の説明］
図１０は本実施例の位置ずれ量・濃度変動量検知用トナーパターンを検知した際の光学センサ２２５から出力されるアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの波形図である。図１０（ａ）は、補正用パターンの上面図、断面図を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す補正用パターンを光学センサ２２５により読み取った際に出力されるアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの波形である。横軸は、トナーパターンの位置を示す。１０１１〜１０２０は、中間転写ベルト２１９上に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの位置ずれ量検知用トナーパターン２５８である。１０１２、１２１９に示すように、ブラック色トナーパターンは、イエロー色トナーパターンに重畳して転写される。１０２１〜１０３２は、濃度変動量検知用トナーパターン２５９である。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックは、それぞれ濃度が異なる３つの階調からなる。
【００７３】
１０４１、１０４２、１０４７、１０４８は、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８のイエロー色トナーパターンを検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。１０５１〜１０５３は濃度変動量検知用トナーパターン２５９のイエロー色の異なる階調のトナーパターンを検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。また、１０４３、１０４６、１０５４〜１０５６は、補正用パターンのマゼンタ色トナーパターンを検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。また、１０４４、１０４５、１０５７〜１０５９は、補正用パターンのシアン色トナーパターンを検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。更に、１０４９、１０５０、１０６０〜１０６２は、補正用パターンのブラック色トナーパターンを検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。また、１０６３〜１０７２は、中間転写ベルト２１９の各部表面を検知した際の光学センサ２２５のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔである。
【００７４】
ＣＰＵ２０９により算出された最適光量Ｌｅｄ２で発光素子２５３、２５６を発光させて、補正用パターンを順次検知する。そうすると、イエロー、マゼンタ、シアン色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際の最大出力電圧Ｖｔｍａｘは、濃度変動量検知用トナーパターン２５９について、閾値電圧Ｖｔｈ２との間に、所定の電位差を保っている。ここで、イエロー、マゼンタ、シアン色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際の最大出力電圧Ｖｔｍａｘは、カラーパッチ最大と図示している。また、イエロー、マゼンタ、シアン色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際の最小出力電圧（カラーパッチ最小）Ｖｔｍｉｎは、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８について、閾値電圧Ｖｔｈ１との間に、所定の電位差を保っている。
【００７５】
また、光学センサ２２５によりブラック色トナーパターンを検知した際の最大出力電圧Ｖｋｍａｘと、中間転写ベルト２１９の表面を検知した際の最大出力電圧Ｖｂｍａｘは、閾値電圧Ｖｔｈ１との間に、所定の電位差を保っている。ここで、最大出力電圧ＶｋｍａｘはＫパッチ最大、最大出力電圧Ｖｂｍａｘはベルト面上、とそれぞれ図示している。即ち、本実施例の最適光量Ｌｅｄ２で発光素子２５３、２５６を発光させて補正用パターンを検知すると、上述した条件１〜３（式（６−１）〜式（６−４））を満たすことがわかる。このため、ノイズ等によりアナログ出力波形に乱れが生じても、ＳＮ比を低下させずに閾値までの出力差（電位差）を保つことができ、位置ずれ量検知、濃度変動量検知を、検知不可能な状況とならずに適切に検知することができる。
【００７６】
以上説明したように、光学センサ２２５は、トナーを転写しない状態で、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光を検知し、予め定められた中間転写ベルト２１９とトナーの拡散反射比率Ｒ１〜Ｒ３から、最適光量Ｌｅｄ２を算出する。このように、本実施例では、トナーのない状態で、最適光量Ｌｅｄ２を短時間で算出することができるため、ユーザの待ち時間を短縮することができる。また、算出した発光光量Ｌｅｄ２でトナーパターンを検知することで、閾値電圧Ｖｔｈ１、閾値電圧Ｖｔｈ２に対して、所定の電位差を保つことができるため、出力波形にノイズが発生した場合でも、補正用パターンを安定して精度良く検知することができる。以上、本実施例によれば、ユーザの待ち時間を低減しつつ、精度よく位置ずれ量又は濃度変動量を検知することができる。
【実施例２】
【００７７】
実施例１では、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射率が、無彩色トナーより大きく、有彩色トナーより小さい構成においての最適な発光光量を算出する構成を説明した。具体的には、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光の受光光量を検知し、検知した出力電圧と、予め定めた中間転写ベルト２１９と補正用パターンとの拡散反射比率に基づき、位置ずれ量・濃度変動量検知時の光量を決定した。実施例２では、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射率が、無彩色トナーより大きく、有彩色トナーより小さい構成において、中間転写ベルト２１９の表面と有彩色トナーの拡散反射率差が小さい場合の最適な発光光量の算出方法について説明する。なお、本実施例の発光光量の算出は、実施例１で算出した発光光量Ｌｅｄ２で中間転写ベルト２１９上に転写した補正用パターンの検知を行い、その検知結果に基づいて最適な発光光量に更新する構成である。本実施例では、基本的な構成は実施例１と同様であるため、図１〜図３と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００７８】
［光量算出特性図］
図１１は、本実施例の発光光量の算出方法を示す、発光素子の発光光量に対する光学センサ２２５のアナログ出力電圧特性図である。横軸及び縦軸は、図７の横軸、縦軸と同様であるため、説明を省略する。光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６を最適な発光光量Ｌｅｄ２で発光させて、補正用パターンを検知するまでの処理は、実施例１の図８のＳ８０３からＳ８１２又はＳ８１３までの処理と同様である。発光素子２５３、２５６を発光光量Ｌｅｄ２で発光させた際、光学センサ２２５により複数の有彩色トナーパターンを検知して得られた電圧値の中で、最も低い電圧値である最小出力電圧Ｖｔｍｉｎ２は、次の式（１１−１）で定義される。
Ｖｔｍｉｎ２＝Ｌｅｄ２×（Ｖｔｈ１−Ｖｄａｒｋ）／Ｌｅｄ＿Ｈ＋Ｖｄａｒｋ      （１１−１）
【００７９】
また、光学センサ２２５により中間転写ベルト２１９の表面を検知した値の中での最大値Ｖｂｍａｘ２は、以下式（１１−２）で定義される。
Ｖｂｍａｘ２＝Ｌｅｄ２×（Ｖｔｈ１−Ｖｄａｒｋ）／Ｌｅｄ＿Ｊ＋Ｖｄａｒｋ      （１１−２）
【００８０】
そして、発光光量Ｌｅｄ２で発光素子２５３、２５６を発光させた際の電圧Ｖｔｍｉｎ２と消灯時の暗電圧Ｖｄａｒｋを結んだ直線を、Ｖｔｍｉｎ２（Ｉｌｅｄ）とする。ここで、消灯時とは、発光光量が０であるときをいう。また、Ｖｔｍｉｎ２（Ｉｌｅｄ）は、詳細には、有彩色トナーパターンの光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量対アナログ出力電圧特性である。また、発光光量Ｌｅｄ２で発光素子２５３、２５６を発光させた際の中間転写ベルト２１９の表面の出力電圧の最大値Ｖｂｍａｘ２と消灯時の暗電圧Ｖｄａｒｋを結んだ直線を、中間転写ベルト２１９表面の出力電圧特性Ｖｂｍａｘ２（Ｉｌｅｄ）とする。
【００８１】
前述の特性から、有彩色トナーパターンを検知したときの最小出力電圧Ｖｔｍｉｎ２と閾値電圧Ｖｔｈ１との出力差、閾値電圧Ｖｔｈ１と中間転写ベルト２１９の表面の最大値Ｖｂｍａｘ２との出力差が等しくなる発光光量Ｌｅｄ３を算出する。第三の光量である発光光量Ｌｅｄ３は、次の式（１１−３）で定義される。
Ｌｅｄ３＝２×（Ｖｔｈ１−Ｖｄａｒｋ）×Ｌｅｄ２／（Ｖｔｍｉｎ２＋Ｖｂｍａｘ２−２×Ｖｄａｒｋ）      （１１−３）
【００８２】
ＣＰＵ２０９は、算出した発光光量Ｌｅｄ３をＲＡＭ２８０に格納し、次の位置ずれ量・濃度変動量検知を行う。これにより、トナーパターンの検知結果である電圧と閾値電圧Ｖｔｈ１との電位差、及び、閾値電圧Ｖｔｈ１と中間転写ベルト２１９の表面の検知結果である電圧との電位差を、同じ出力差に保つことができる。その結果、光学センサ２２５により検知した出力波形にノイズが発生しても、出力波形の安定した部分で閾値が設定されているため、精度のよい位置ずれ量検知、濃度変動量検知を行うことができる。
【００８３】
本実施例では、閾値電圧Ｖｔｈ１＝１．２Ｖ、実施例１で説明した発光光量Ｌｅｄ２＝１２ｍＡ、Ｌｅｄ＿Ｉ＝１６ｍＡ、Ｌｅｄ＿Ｈ＝８ｍＡ、暗電圧Ｖｄａｒｋ＝０．３Ｖである。発光光量Ｌｅｄ２で光学センサ２２５により中間転写ベルト２１９上に形成した補正用パターンを検知した電圧Ｖｔｍｉｎ２は１．６５Ｖとする。また、発光光量Ｌｅｄ２で光学センサ２２５により中間転写ベルト２１９の表面を検知した電圧Ｖｂｍａｘ２を０．９７５Ｖとする。中間転写ベルト２１９上に形成された補正用パターンに発光光量Ｌｅｄ２を照射して得られる出力から算出される最適な発光光量Ｌｅｄ３は、式（１１−３）から、１０．６７ｍＡとなる。発光光量Ｌｅｄ３が１０．６７ｍＡとしたとき、電圧Ｖｔｍｉｎは１．５Ｖ、電圧Ｖｂｍａｘは０．９Ｖとなり、閾値電圧Ｖｔｈ１＝１．２Ｖが電圧Ｖｔｍｉｎと電圧Ｖｂｍａｘの中間の電圧値となる。
【００８４】
［光学センサの発光素子の発光光量算出シーケンスの説明］
図１２は、本実施例の光量を算出し、位置ずれ量・濃度変動量を検知するまでの処理を示すフローチャートである。実施例１の図８で説明したＳ８０１の処理からＳ８０２及びＳ８１４までの並行処理は同様であるため省略し、図８の端子Ａから先の処理のみ図１２にＳ１２０１以降として示している。Ｓ１２０１でＣＰＵ２０９は、Ｓ８１４でＲＡＭ２８０に格納した発光光量Ｌｅｄ２を読み出して、発光素子２５３、２５６を発光光量Ｌｅｄ２で発光させる。Ｓ１２０２でＣＰＵ２０９は、補正用パターンを中間転写ベルト２１９上に形成する。Ｓ１２０３でＣＰＵ２０９は、中間転写ベルト２１９に形成した補正パターンを光学センサ２２５により検知する。Ｓ１２０４でＣＰＵ２０９は、発光光量Ｌｅｄ２で光学センサ２２５により検知した結果に基づいて、位置ずれ量及び濃度変動量を算出する。なお、Ｓ１２０４の処理は行わなくてもよい。
【００８５】
Ｓ１２０５でＣＰＵ２０９は、Ｓ１２０３で補正用パターンを検知した結果に基づき、有彩色トナーパターンの検知結果の中で最小の出力値Ｖｔｍｉｎ２を取得する。Ｓ１２０６でＣＰＵ２０９は、中間転写ベルト２１９の表面を検知した結果に基づき、中間転写ベルト２１９の検知結果の中で最大の出力値Ｖｂｍａｘ２を取得する。Ｓ１２０７でＣＰＵ２０９は、Ｓ１２０５で取得した出力値Ｖｔｍｉｎ２とＳ１２０６で取得した出力値Ｖｂｍａｘ２とを用いて、式（１１−３）から発光光量Ｌｅｄ３を算出する。Ｓ１２０８でＣＰＵ２０９は、Ｓ１２０７で算出した発光光量Ｌｅｄ３をＲＡＭ２８０に格納する。なお、Ｓ１２０９〜Ｓ１２１２の処理は、図８のＳ８１５〜Ｓ８１８の処理で、発光素子２５３、２５６を発光光量Ｌｅｄ３で発光させることを除いて同様の処理を行うため、説明を省略する。
【００８６】
［光量最適値設定後のトナーパターンと、光学センサのアナログ出力波形の説明］
図１３は、光学センサ２２５を発光光量Ｌｅｄ３で発光させて、補正用パターンを検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの波形である。図１３（ａ）は図１０（ａ）と同様であるため、説明は省略する。また、図１３（ｂ）は図１０（ｂ）と対応しており、図１０（ｂ）で説明した要素についての説明は省略する。
【００８７】
出力値Ｖｔｍｉｎは、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８のカラートナーパターンを検知したときのアナログ出力電圧の最小値（１３４３）である。出力値Ｖｂｍａｘは、中間転写ベルト２１９の表面を検知した際のアナログ出力電圧の最大値（１３６４、１３６５）である。前述した算出方法で算出した発光光量Ｌｅｄ３で光学センサ２２５を発光させて、補正用パターンを検知する。光学センサ２２５が補正用パターンの各トナーパターンを検知した際のアナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの出力波形において、本実施例では、次のようになる。即ち、アナログ出力電圧の最小値Ｖｔｍｉｎと閾値電圧Ｖｔｈ１までの電位差αと、閾値電圧Ｖｔｈ１と中間転写ベルト２１９の表面を検知した際のアナログ出力電圧の最大値Ｖｂｍａｘとの電位差βが等しくなる（α＝β）。なお、本実施例でも、アナログ出力電圧の最大値Ｖｔｍａｘ（１３４４）は、閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくなっている。
【００８８】
このため、アナログ出力電圧の波形上にノイズが発生した場合でも、各トナーパターン検知時のアナログ出力電圧の最小値と閾値電圧、閾値電圧と中間転写ベルト表面を検知した際のアナログ出力電圧の最大値の両方に、同じ電位差を取ることができる。これにより、本実施例では、安定した波形部で閾値電圧Ｖｔｈ１を超えることができる。そして、アナログ出力電圧の波形の安定した部分で２値化し、位置ずれ量検知を行い、かつ、閾値電圧Ｖｔｈ２以下の状態で検知を行うことで、精度の良い位置ずれ量・濃度変動量検知ができる。
【００８９】
以上説明したように、光学センサ２２５は、トナーパターンを転写していない状態で、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光を検知する。検知した拡散反射光の出力と、予め定めた中間転写ベルト表面とトナーの拡散反射比率から、発光光量Ｌｅｄ２を算出する。更に、発光光量Ｌｅｄ２でトナーパターンを検知する。そして、そのときのアナログ出力電圧の最小値から閾値電圧Ｖｔｈ１までの電位差と、閾値電圧Ｖｔｈ１から中間転写ベルト２１９の表面を検知したときのアナログ出力電圧の最大値までの電位差が等しくなるような発光光量Ｌｅｄ３を算出する。算出した発光光量Ｌｅｄ３で光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６を発光させ、補正用パターンを光学センサ２２５で検知する。
【００９０】
本実施例では、補正用パターンを中間転写ベルト２１９に形成する前に最適な発光光量を算出できるため、ユーザの待ち時間を短縮することができる。また、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射率が高く、カラートナーパターンとの拡散反射光の出力差が小さいような本実施例のような場合でも、次のような構成としている。即ち、一度検知したトナーパターンの検知結果と、中間転写ベルト２１９の表面の検知結果とに基づいて、再度、最適な発光光量Ｌｅｄ３を算出する構成としている。そして、発光素子２５３、２５６の発光光量を、算出した発光光量Ｌｅｄ３に更新することにより、アナログ出力電圧の波形の安定した箇所で閾値電圧Ｖｔｈ１が設定される。このため、安定して精度の良い位置ずれ量・濃度変動量検知ができる。以上、本実施例によれば、ユーザの待ち時間を低減しつつ、精度よく位置ずれ量又は濃度変動量を検知することができる。
【実施例３】
【００９１】
実施例３では、実施例１と同様である点の説明は省略する。実施例１では中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光の検知電圧と、予め定めたトナーパターンと中間転写ベルト表面の拡散反射比率Ｒ１〜Ｒ３に基づき最適な発光光量Ｌｅｄ２を算出した。そして、算出した発光光量Ｌｅｄ２になるように光学センサ２２５を制御していた。本実施例では、光学センサ２２５の発光素子２５３、２５６の発光光量ではなく、閾値電圧Ｖｔｈ１を変化させる構成とする。これにより、閾値電圧Ｖｔｈ１と、位置ずれ量検知用トナーパターン２５８の検知結果である出力、中間転写ベルト２１９の表面の検知結果である出力の各々との出力差を最適化する方法について説明する。
【００９２】
［制御回路について］
図１４（ａ）に、本実施例の光学センサ２２５の駆動回路図を示す。なお、図２（ａ）で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。実施例１の図２（ａ）で説明した構成に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１を出力するために、コンパレータ３０２の負入力端子に抵抗器１４０２とコンデンサ１４０１、ＣＰＵ２０９から出力される信号Ｖｐｏｕｔが接続されている。信号Ｖｐｏｕｔは、駆動信号Ｖｌｅｄｏｎと同様に、オンデューティ比率が変化する矩形波信号である。ＣＰＵ２０９は、信号Ｖｐｏｕｔのオンデューティ比率を変化させることで、抵抗器１４０２とコンデンサ１４０１により平滑化された閾値電圧Ｖｔｈ１の値を変化させることができる。
【００９３】
［光量算出特性図］
図１４（ｂ）に、本実施例の最適な閾値電圧Ｖｔｈ１を算出するために用いる、発光素子の光量に対する光学センサ２２５のアナログ出力電圧特性図を示す。横軸、縦軸は図７と同様であり、説明を省略する。また、発光光量対アナログ出力電圧特性Ｖｔｍａｘ（Ｉｌｅｄ）、Ｖｔｍｉｎ（Ｉｌｅｄ）、Ｖｋｍａｘ（Ｉｌｅｄ）を算出する手順は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
電圧Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔは、Ｖｔｍａｘ（Ｉｌｅｄ）の直線上で、補正用パターンを検知した際の最大のセンサ出力電圧となる目標値であり、予め定められた値である。電圧Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔは、例えば不図示のＲＯＭに記憶されているものとする。ここで、電圧Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔとなる第二の光量である発光光量Ｌｅｄ４を算出する。発光光量Ｌｅｄ４は、次の式（１５−１）で定義される。
Ｌｅｄ４＝（Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔ−Ｖｄａｒｋ）×Ｌｅｄ１／（Ｖａ−Ｖｄａｒｋ）      （１５−１）
【００９５】
次に、Ｖｔｍｉｎ（Ｉｌｅｄ）直線上の発光光量Ｌｅｄ４に対応する出力電圧Ｖｔｍｉｎ３を算出する。電圧Ｖｔｍｉｎ３は、次の式（１５−２）で定義される。
Ｖｔｍｉｎ３＝Ｌｅｄ４×（Ｖｂ−Ｖｄａｒｋ）／Ｌｅｄ１＋Ｖｄａｒｋ      （１５−２）
また、Ｖｂｍａｘ（Ｉｌｅｄ）直線上の発光光量Ｌｅｄ４に対応する出力電圧Ｖｂｍａｘ３を算出する。電圧Ｖｂｍａｘ３は、次の式（１５−３）で定義される。
Ｖｂｍａｘ３＝Ｌｅｄ４×（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）／Ｌｅｄ１＋Ｖｄａｒｋ      （１５−３）
【００９６】
そして、式（１５−２）から算出した電圧Ｖｔｍｉｎ３と、式（１５−３）から算出した電圧Ｖｂｍａｘ３の中間値である最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔは、以下式（１５−４）で定義される。
Ｖｔｈ＿ｔｇｔ＝｛（Ｖｔｍｉｎ３−Ｖｄａｒｋ）＋（Ｖｂｍａｘ３−Ｖｄａｒｋ）｝／２＋Ｖｄａｒｋ
＝（Ｖｔｍｉｎ３＋Ｖｂｍａｘ３）／２      （１５−４）
【００９７】
本実施例において、具体的には、実施例１と同様に発光光量Ｌｅｄ１は２０ｍＡ、暗電圧Ｖｄａｒｋは０．３Ｖ、Ｖｒｅｆは０．７Ｖである。また、拡散反射比率Ｒ１は９．０６２５、拡散反射比率Ｒ２は５．６２５、拡散反射比率Ｒ３は０．５である。更に、Ｖａ＝３．９２５Ｖ、Ｖｂ＝２．５５Ｖ、Ｖｃ＝０．５Ｖである。Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔは２．８Ｖである。前述の式（１５−１）、（１５−２）、（１５−３）より、発光光量Ｌｅｄ４＝１３．８ｍＡ、電圧Ｖｔｍｉｎ３＝１．８５２５Ｖ、電圧Ｖｂｍａｘ３＝０．５７６である。そして、式（１５−４）より、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔは、１．２１４Ｖである。そして、抵抗器１４０２は１．８ｋΩ、コンデンサ１４０１は０．１μＦである。信号Ｖｐｏｕｔは０Ｖ〜３．３Ｖを出力する矩形波であり、周波数は１５６ｋＨｚである。最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔ＝１．２１４Ｖとなる信号Ｖｐｏｕｔのオンデューティ比率の設定値Ｖｐ２は、Ｖｐ２＝６０％である。
【００９８】
［最適閾値算出シーケンスの説明］
図１５は、本実施例の最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔ（＝Ｖｔｈ１）を算出するまでの処理を説明するフローチャートである。なお、Ｓ１６０１〜Ｓ１６０７の処理は、実施例１の図８のＳ８０１〜Ｓ８０７の処理と同様であるため、説明を省略する。Ｓ１６０８でＣＰＵ２０９は、予め定めた値Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔとなる発光光量Ｌｅｄ４を、Ｓ１６０５で算出したＶａを用いて、式（１５−１）から算出する。Ｓ１６０９でＣＰＵ２０９は、電圧Ｖｔｍｉｎ３を、Ｓ１６０６で算出したＶｂとＳ１６０８で算出した発光光量Ｌｅｄ４を用いて式（１５−２）から算出する。Ｓ１６１０でＣＰＵ２０９は、電圧Ｖｂｍａｘ３を、Ｓ１６０４で検知したＶｒｅｆとＳ１６０８で算出した発光光量Ｌｅｄ４を用いて、式（１５−３）から算出する。
【００９９】
Ｓ１６１１でＣＰＵ２０９は、Ｓ１６０９で算出した出力電圧Ｖｔｍｉｎ３と、Ｓ１６１０で算出した出力電圧Ｖｂｍａｘ３とを用いて、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔを式（１５−４）から算出する。Ｓ１６１２でＣＰＵ２０９は、Ｓ１６１１で算出した最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔとなる信号Ｖｐｏｕｔのオンデューティ比率の設定値Ｖｐ２を算出する。Ｓ１６１３でＣＰＵ２０９は、算出したオンデューティ比率の設定値Ｖｐ２をＲＡＭ２８０に保存する。
【０１００】
Ｓ１６１４でＣＰＵ２０９は、ＲＡＭ２８０に格納したオンデューティ比率の設定値Ｖｐ２を読み出して、信号Ｖｐｏｕｔのオンデューティ比率をＶｐ２に設定する。なお、Ｓ１６１５〜Ｓ１６１７の処理は、実施例１の図８のＳ８１６〜Ｓ８１８と同様の処理であるため、説明を省略する。ただし、Ｓ１６１６で補正用パターンを検知する際の発光素子２５３、２５６の発光光量はＬｅｄ４とする。本実施例では、画像形成準備中に並行して最適閾値の算出を行うが、最適閾値の算出はわずかな時間で可能であり、例えば電源オン直後や、画像形成完了後のタイミング等、中間転写ベルト２１９の表面を検知することができれば、いつでも可能である。
【０１０１】
［最適閾値設定後のトナーパターンと、アナログ出力電圧の波形の説明］
図１６は、本実施例の位置ずれ量・濃度変動量検知時の光学センサ２２５のアナログ出力電圧の波形である。図１６（ａ）は図１０（ａ）と同様であるため、説明は省略する。また、図１６（ｂ）は図１０（ｂ）と対応しており、図１０（ｂ）で説明した要素についての説明は省略する。Ｖｔｍｉｎは、複数ある有彩色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際に、最も出力電圧が低い色のアナログ出力電圧である（１７４３）。Ｖｂｍａｘは、中間転写ベルト２１９の表面を光学センサ２２５により検知した際の、アナログ出力電圧の最大値である（１７６４、１７６５）。Ｖｋｍａｘはブラック色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際のアナログ出力電圧の最大値である（１７７０）。なお、複数ある有彩色トナーパターンを光学センサ２２５により検知した際に、最も出力が高い色のアナログ電圧は、Ｖｔｍａｘ＿ｔｇｔである（１７４４）。
【０１０２】
上述したように、閾値電圧Ｖｔｈ１が、有彩色トナーパターンの検知電圧の最小値Ｖｔｍｉｎと、中間転写ベルト２１９の面の検知電圧の最大値Ｖｂｍａｘの中点になるように、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔを算出する。そして、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔになるように、ＣＰＵ２０９から出力される信号Ｖｐｏｕｔを設定する。閾値電圧Ｖｔｈ１を最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔに設定することにより、拡散反射率が高い中間転写ベルト２１９でも、光学センサ２２５から出力された波形の安定した箇所で閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔを超えることができる。即ち、トナーパターン検知時の最小出力電圧Ｖｔｍｉｎと最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔとの電位差、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔと中間転写ベルト２１９の検知時の最大出力電圧Ｖｂｍａｘとの電位差を、同じ電位差に保つことができる。言い換えれば、トナーパターン検知時の最小出力電圧Ｖｔｍｉｎと最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔとの電位差をγ、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔと中間転写ベルト２１９の検知時の最大出力電圧Ｖｂｍａｘとの電位差をδとすると、γ＝δにすることができる。このため、アナログ出力電圧Ｖａｏｕｔの波形に、ノイズ等が発生しても、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔとトナーパターン検知時の最小出力電圧Ｖｔｍｉｎ、中間転写ベルト２１９の表面を検知した際の最大出力電圧ＶｂｍａｘとのＳＮ比を保つことができる。そして、安定して精度の良い位置ずれ量検知を行うことができる。
【０１０３】
以上説明したように、光学センサ２２５は、トナーを転写していない状態で、中間転写ベルト２１９の表面の拡散反射光を検知する。そして、検知した拡散反射出力と、予め定めた中間転写ベルト２１９の表面に対するトナーパターンの拡散反射比率から、トナーを転写することなく、最適な発光光量を算出することができるため、光量算出までの時間を短縮することができる。また、発光光量Ｌｅｄ４で発光素子２５３、２５６を発光させて補正用パターンを検知する際、閾値電圧Ｖｔｈ１を、有彩色トナーパターンを検知した際の最小電圧値Ｖｔｍｉｎと中間転写ベルト表面を検知した際の最大電圧Ｖｂｍａｘ値の中点に設定する。即ち、閾値電圧Ｖｔｈ１を最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔに設定する。これにより、中間転写ベルト２１９の表面を検知した際の出力電圧と有彩色トナーパターンを検知した際の出力電圧、最適閾値Ｖｔｈ＿ｔｇｔとの出力差を保ち、波形にノイズが発生しても、ＳＮ比を保つことができる。このため、安定して精度の良い位置ずれ量検知をすることができる。以上、本実施例によれば、ユーザの待ち時間を低減しつつ、精度よく位置ずれ量又は濃度変動量を検知することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
２０９      ＣＰＵ
２１９      中間転写ベルト
２５５      光学センサユニット
【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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