(57)【要約】【課題】  パターンのエッジが荒れていたり、転写ベルト上に傷等があったり、パターンに局所的な濃度分布が残存していたりしても、パターンの位置もしくは濃度を高精度に検出する。【解決手段】  所定の対象物への光を出射する光源と、前記対象物からの光を検出する光検出手段とを有する光センサであって、前記光センサは、さらに、光源からの光の強度分布を変更する強度分布変換手段、および／または、光源からの光を複数の光に分岐する光分岐手段を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の対象物への光を出射する光源と、前記対象物からの光を検出する光検出手段とを有する光センサであって、前記光センサは、さらに、光源からの光の強度分布を変更する強度分布変換手段、および／または、光源からの光を複数の光に分岐する光分岐手段を備えていることを特徴とする光センサ。
【請求項２】
請求項１記載の光センサにおいて、前記強度分布変換手段、および／または、光分岐手段は、光源からの光の位相を２次元的に制御する回折光学素子を用いて、光源からの光の強度分布を変更し、および／または、光源からの光を複数の光に分岐するようになっていることを特徴とする光センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光センサにおいて、前記強度分布変換手段は、光源からの光の強度分布の中央部分を平坦化することを特徴とする光センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光センサにおいて、光源からの光をカップリングするカップリングレンズがさらに設けられていることを特徴とする光センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサと、所定のパターンと、前記光センサにおける光と前記所定のパターンとの少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記光センサの前記光検出手段からの光検出信号に基づいて前記所定のパターンの検出を行なう検出手段とを有していることを特徴とするパターン検出装置。
【請求項６】
請求項５記載のパターン検出装置において、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布が少なくとも平坦化されていることを特徴とするパターン検出装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のパターン検出装置において、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、四角形であることを特徴とするパターン検出装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のパターン検出装置おいて、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向における光の幅よりも、前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向における光の幅の方が長いことを特徴とするパターン検出装置。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のパターン検出装置において、前記検出手段は、前記所定のパターンのエッジを検出することにより、前記光センサにおける光を前記所定のパターンが通過する時間を検出することを特徴とするパターン検出装置。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のパターン検出装置において、前記検出手段は、前記光検出信号のピーク位置を検出することにより、前記所定のパターンの重心位置を検出することを特徴とするパターン検出装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のパターン検出装置において、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向において、前記光センサにおける光の幅（最大強度の１／ｅ２となる強度の幅で定義）と前記所定のパターンの幅とは略等しいことを特徴とするパターン検出装置。
【請求項１２】
光走査装置を有し、カラー画像を形成する多色画像形成装置において、請求項５乃至請求項１１のいずれか一項に記載のパターン検出装置を備え、トナーにより所定のパターンを形成するとともに、前記所定のパターンを移動させながら前記光センサからの光検出信号に基づいて前記所定のパターンを検出するようになっていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の多色画像形成装置において、副走査方向の画像形成位置補正手段を有し、画像形成位置補正手段は、前記所定のパターンの検出結果に基づいて、画像の副走査方向位置を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の多色画像形成装置において、前記画像形成位置補正手段は、前記光走査装置からの出射光の副走査方向の角度を変化させる角度変化手段、または、前記光走査装置からの出射光の副走査方向の位置を変化させる位置変化手段として構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の多色画像形成装置において、前記角度変化手段または前記位置変化手段は、光走査装置の内部に設けられたミラーを回転または移動させる手段として構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の多色画像形成装置において、前記角度変化手段は、光走査装置の内部に設けられた液晶偏向素子への印加電圧を制御する手段として構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１３記載の多色画像形成装置において、前記画像形成位置補正手段は、光走査装置内部の光源の発光タイミングを制御することにより、画像の副走査方向の形成開始位置を、画像解像度に応じた１ライン単位で副走査方向にシフトさせる手段として構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１２記載の多色画像形成装置において、前記パターン検出装置は、前記所定のパターンの濃度を検出し、前記所定のパターンの濃度の検出結果を用いて、トナー像の形成条件を制御することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検出信号によって前記所定のパターンの検出を行なうことを特徴とするパターン検出方法。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサおよびパターン検出装置および多色画像形成装置およびパターン検出方法およびプログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のカラー画像形成装置は、高速化への要求に応えるため、４色（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）のトナーに対応した感光体（像担持体）を４つ並列に並べた、いわゆるタンデム方式が主流となってきている。タンデム方式は、高速化が可能である反面、紙を送る方向（副走査方向）に色ずれや色味の変化が発生しやすいため、トナーにより形成したパターンを光センサで検出して補正することが多い。近年、カラー画像に対する要求品質がますます高まってきており、そのためには今まで以上にカラー画像における色ずれや色味の変動を低減する必要がある。そのためには、上記のトナーパターンの検出精度を向上することが必要である。
【０００３】
トナーパターンを光センサで検出し、色ずれの補正を行う従来例として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５には、転写ベルト上に各色のライン像を形成し、このライン像の通過タイミングを光センサにより検出することで色ずれを検出し補正する技術が開示されているが、これには次のような問題がある。すなわち、光センサによりトナーパターンの通過タイミングを検出する際に、検出精度を劣化させる要因として、トナーパターンのエッジ部においてトナーが散ってしまいエッジが荒れてしまうことや、転写ベルト表面にある傷等の表面形状特性が挙げられる。トナーは粒子であるため、エッジ部で飛散してしまい、どうしてもきれいなエッジを形成することができない。また、転写ベルト表面の傷等は、経時変化により、どうしても発生してしまう。このようなトナーパターンを光センサで検出すると、検出精度の悪化や誤検出といった問題を引き起こし、色ずれ補正エラーが発生し、色ずれのある画像を出力してしまう。
【０００４】
また、例えば特許文献３や特許文献４には、光センサを用いてトナーパターンを検出することでトナー濃度を検出し補正する技術も開示されているが、これには次のような問題がある。すなわち、光センサを用いてトナーパターンを検出する際、検出精度を劣化させる要因として、１つのトナーパターン内において、局所的に濃度のばらつきが残存しているということが挙げられる。このようなパターンを光センサで検出すると、検出精度の悪化や誤検出を引き起こし、トナー濃度補正エラーが発生し、色むらのある画像を出力してしまう。
【０００５】
上記の光センサには、光源として一般にＬＥＤが用いられており、ＬＥＤからの光の強度分布はガウシアン分布をしている。ガウシアン分布は、中央の強度が最も強く、周辺にいくにしたがって強度が弱くなる分布である。このようなガウシアン分布の光を用いて、上記のトナーパターンの位置もしくは濃度を検出すると、強度が一部の領域に偏っていることから、トナーパターンにおける一部の領域の情報を強く検出してしまうことになる。このことは、上記で説明した検出精度の悪化や誤検出という問題を増大させている。
【特許文献１】特公平７−１９０８４号
【特許文献２】特開２００４−１０１５６７号
【特許文献３】特開２００６−９１４７２号
【特許文献４】特許第３６４４９２３号
【特許文献５】特許第３６４８７８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、パターンのエッジが荒れていたり、転写ベルト上に傷等があったり、パターンに局所的な濃度分布が残存していたりしても、パターンの位置もしくは濃度を高精度に検出することの可能な光センサおよびパターン検出装置および多色画像形成装置およびパターン検出方法およびプログラムおよび記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定の対象物への光を出射する光源と、前記対象物からの光を検出する光検出手段とを有する光センサであって、前記光センサは、さらに、光源からの光の強度分布を変更する強度分布変換手段、および／または、光源からの光を複数の光に分岐する光分岐手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光センサにおいて、前記強度分布変換手段、および／または、光分岐手段は、光源からの光の位相を２次元的に制御する回折光学素子を用いて、光源からの光の強度分布を変更し、および／または、光源からの光を複数の光に分岐するようになっていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光センサにおいて、前記強度分布変換手段は、光源からの光の強度分布の中央部分を平坦化することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光センサにおいて、光源からの光をカップリングするカップリングレンズがさらに設けられていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサと、所定のパターンと、前記光センサにおける光と前記所定のパターンとの少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記光センサの前記光検出手段からの光検出信号に基づいて前記所定のパターンの検出を行なう検出手段とを有していることを特徴とするパターン検出装置である。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のパターン検出装置において、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布が少なくとも平坦化されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、請求項５または請求項６に記載のパターン検出装置において、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、四角形であることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のパターン検出装置おいて、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向における光の幅よりも、前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向における光の幅の方が長いことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のパターン検出装置において、前記検出手段は、前記所定のパターンのエッジを検出することにより、前記光センサにおける光を前記所定のパターンが通過する時間を検出することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のパターン検出装置において、前記検出手段は、前記光検出信号のピーク位置を検出することにより、前記所定のパターンの重心位置を検出することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載のパターン検出装置において、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向において、前記光センサにおける光の幅（最大強度の１／ｅ２となる強度の幅で定義）と前記所定のパターンの幅とは略等しいことを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１２記載の発明は、光走査装置を有し、カラー画像を形成する多色画像形成装置において、請求項５乃至請求項１１のいずれか一項に記載のパターン検出装置を備え、トナーにより所定のパターンを形成するとともに、前記所定のパターンを移動させながら前記光センサからの光検出信号に基づいて前記所定のパターンを検出するようになっていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の多色画像形成装置において、副走査方向の画像形成位置補正手段を有し、画像形成位置補正手段は、前記所定のパターンの検出結果に基づいて、画像の副走査方向位置を補正することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の多色画像形成装置において、前記画像形成位置補正手段は、前記光走査装置からの出射光の副走査方向の角度を変化させる角度変化手段、または、前記光走査装置からの出射光の副走査方向の位置を変化させる位置変化手段として構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の多色画像形成装置において、前記角度変化手段または前記位置変化手段は、光走査装置の内部に設けられたミラーを回転または移動させる手段として構成されていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１６記載の発明は、請求項１４記載の多色画像形成装置において、前記角度変化手段は、光走査装置の内部に設けられた液晶偏向素子への印加電圧を制御する手段として構成されていることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１３記載の多色画像形成装置において、前記画像形成位置補正手段は、光走査装置内部の光源の発光タイミングを制御することにより、画像の副走査方向の形成開始位置を、画像解像度に応じた１ライン単位で副走査方向にシフトさせる手段として構成されていることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１２記載の多色画像形成装置において、前記パターン検出装置は、前記所定のパターンの濃度を検出し、前記所定のパターンの濃度の検出結果を用いて、トナー像の形成条件を制御することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検出信号によって前記所定のパターンの検出を行なうことを特徴とするパターン検出方法である。
【００２６】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理をコンピュータに実現させるためのプログラムである。
【００２７】
また、請求項２１記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１乃至請求項１１，請求項１９乃至請求項２１記載の発明によれば、所定の対象物への光を出射する光源と、前記対象物からの光を検出する光検出手段とを有する光センサであって、前記光センサは、さらに、光源からの光の強度分布を変更する強度分布変換手段、および／または、光源からの光を複数の光に分岐する光分岐手段を備えており、この光センサを用いることで、エッジの荒れたパターンを検出するときや、パターンが形成された下地に傷等があるときにおいても、パターンの位置もしくは濃度の検出精度の向上及び誤検出の防止を図ることができる。
【００２９】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載の光センサにおいて、前記強度分布変換手段、および／または、光分岐手段は、光源からの光の位相を２次元的に制御する回折光学素子を用いて光源からの光の強度分布を変更し、および／または、光源からの光を複数の光に分岐するようになっているので、作製難易度の増大を極力抑えながら、強度分布変換手段，光分岐手段を得ることができる。
【００３０】
また、請求項４記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光センサにおいて、光源からの光をカップリングするカップリングレンズがさらに設けられているので、回折光学素子の作製難易度の増大を招くことなく、強度分布が平坦化された光スポットを得ることができる。
【００３１】
また、請求項６記載の発明では、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布が少なくとも平坦化されているので、光センサからの光検出信号を用いてパターン（所定のパターン）を検出する際、パターンにおけるエッジの荒れの影響や、パターンの下地における傷等の影響を平均化することができ、パターンの位置もしくは濃度の検出精度の向上及び誤検出の防止を図ることができる。
【００３２】
また、請求項７記載の発明では、請求項５または請求項６に記載のパターン検出装置において、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、四角形であるので、パターンのエッジを横切る光スポットの断面が、パターンと光スポットの位置関係によらず常にほぼ同一形状とすることができ、パターンの位置もしくは濃度の検出精度の向上及び誤検出の防止を図ることができる。
【００３３】
また、請求項８記載の発明では、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のパターン検出装置おいて、前記光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、前記光センサから見た前記所定のパターンの移動方向における光の幅よりも、前記所定のパターンの移動方向と垂直な方向における光の幅の方が長いので、光センサの光検出手段（例えばフォトダイオード）で検出される光信号の立ち上がり（もしくは立ち下がり）が急峻となり、また、パターンにおけるエッジの荒れの影響やパターンの下地における傷の影響をより平均化でき、パターンの位置もしくは濃度の検出精度の向上および誤検出の防止を図ることができる。
【００３４】
また、請求項９記載の発明では、光センサにおける光スポットを所定のパターンが通過する時間を検出することができる。
【００３５】
また、請求項１０，請求項１１記載の発明では、所定のパターンの重心位置を検出することができる。
【００３６】
また、請求項１２乃至請求項１８記載の発明では、光走査装置を有し、カラー画像を形成する多色画像形成装置において、請求項５乃至請求項１１のいずれか一項に記載のパターン検出装置を備え、トナーにより所定のパターンを形成するとともに、前記所定のパターンを移動させながら前記光センサからの光検出信号に基づいて前記所定のパターンを検出するようになっているので、エッジの荒れたパターンを検出するときや、パターンが形成された下地に傷等があるときにおいても、パターンの位置もしくは濃度の検出精度の向上及び誤検出の低減を図ることができ、色ずれが良好に補正されたカラー画像を得ることができる。
【００３７】
特に、請求項１３乃至請求項１７記載の発明では、請求項１２記載の多色画像形成装置において、副走査方向の画像形成位置補正手段を有し、画像形成位置補正手段は、前記所定のパターンの検出結果に基づいて、画像の副走査方向位置を補正するようになっており、これにより、例えば基準色に対する各色のパターンの位置ずれ検出結果を用いて、各色画像の副走査位置ずれを補正することができる。
【００３８】
また、請求項１８記載の発明では、請求項１２記載の多色画像形成装置において、前記パターン検出装置は、前記所定のパターンの濃度を検出し、前記所定のパターンの濃度の検出結果を用いて、トナー像の形成条件を制御するようになっており、これにより、例えば画像におけるトナー濃度を適切に保つことができ、色味の変化が抑制されたカラー画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
図１は、フルカラー画像形成装置に適用された光走査装置の構成例を示す図（斜視図）である。
【００４１】
図１の例では、ポリゴンミラー２１３に対して対向する方向に２ステーション分ずつ走査がなされるようになっている。なお、図１では、説明の簡略化のため、１ステーション分のみの走査が図示されている。図２は図１の断面図である。
【００４２】
図１，図２を参照すると、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを転写ベルト１０５の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し、単一のポリゴンミラー２１３で全ての光ビームを走査するようにしている。
【００４３】
また、図１，図２の例では、各感光体に対して半導体レーザを対で配備し、副走査方向に記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。
【００４４】
図１，図２の光走査装置（画像形成装置）では、半導体レーザから放射された光ビームは、カップリングレンズにより平行光束化され（２０１）、アパーチャ（図示せず）によりビーム整形された後、シリンドリカルレンズ２０９により副走査方向にのみ集束され、ポリゴンミラー２１３の偏向反射面位置に、主走査方向に長い線像として結像する。
【００４５】
単一のポリゴンミラー２１３で光ビームが走査され、ポリゴンミラー２１３から感光体に向かうまでの間で且つ画像形成に寄与しない領域で且つ光走査開始側に設けられた図示しないフォトダイオード（ＰＤ）により光が検出された後、一定時間後に、画像信号に基づいて光源が変調され、画像形成が開始される。
【００４６】
ｆθレンズ２１８１，２１８２，２１８３，２１８４は、それぞれトロイダルレンズ２２０１，２２０２，２２０３，２２０４とともに各色に対応した走査光学系をなしている。なお、２１８１，２１８２（２１８３，２１８４）は副走査方向に重ねて保持されている。
【００４７】
ｆθレンズ２１８２は、主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って各感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、トロイダルレンズ２２０２とともにポリゴンミラーの面倒れ補正機能をなし、光は、ｆθレンズ２１８２を通過した後、折り返しミラー２２４で反射され、トロイダルレンズ２２０２に入射し、さらに折返しミラー２２７で反射され、感光体ドラムにスポット状に結像される。ポリゴンミラーにより感光体ドラム上を光スポットで走査するとともに、感光体ドラムを回転させることで、感光体ドラム上に画像（例えばイエローの画像）を形成することができる。図１，図２の例では、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上を同時に走査し、４色の画像を同時に形成することができる。
【００４８】
図３は多色画像形成装置の基本的な構成を示す図である。
【００４９】
図３において、Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックであり、
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：感光体、
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：帯電器、
２０：光走査装置、
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：現像器、
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ：クリーニング手段、
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ：転写用帯電手段、
１０５：転写ベルト、
３０：定着手段である。
【００５０】
図３において、光走査装置２０は、図１，図２で説明した光走査装置である。図３において、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは矢印の方向に回転し、回転方向の順に、帯電部材２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、現像部材４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配備されている。
【００５１】
帯電部材２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成する帯電部材である。この帯電部材と現像部材４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとの間の感光体表面に書き込みユニットにより光ビームが照射され、感光体に静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像部材により感光体面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより、記録紙に各色順次転写トナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着する。
【００５２】
次に、トナーパターンを光センサで検出することによる色ずれ検出機構について説明する。図１の転写ベルト１０５上の主走査方向の両端部と中央部の３点に各色のトナーパターンを所定ピッチで転写ベルトの回転方向に複数形成し、転写ベルト１０５の移動に応じて、主走査方向の両端部と中央部にそれぞれ設けられている光センサで順次読み取り、各色の基準色（例えばブラックに設定される）に対する主走査方向及び副走査方向のトナーパターンの位置ずれを検出することにより、主走査方向および副走査方向の色ずれ補正を行うようになっている。
【００５３】
図４は、転写ベルト上に各色トナーにより形成された位置ずれ測定用パターンを光センサを用いて検出する仕方を説明するための図である。図４を用いて、各色トナーパターンの基準色（ブラック）に対する位置ずれを検出する方法について説明する。図４では、転写ベルト１０５上にＫ（ブラック），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンダ），Ｙ（イエロー）のトナーパターンが、転写ベルト１０５の進行方向に沿って並んで形成されており、各色トナーパターンは、転写ベルト１０５の進行方向と垂直なパターン（副走査方向と垂直なパターン）と、転写ベルト１０５の進行方向に対して４５°傾いたパターンの２種類が形成されている。
【００５４】
この場合、トナーパターンを移動させ、光センサからの光検出信号によりパターンのエッジや重心位置を検出することができる。すなわち、図４において、ＫのトナーパターンとＣのトナーパターンの検出時間差ｔｋｃとその理論値ｔ０の差により、Ｋに対するＣの副走査方向のトナーパターン位置ずれが検出できる。さらに、検出時間差ｔｋとｔｃの差により、Ｋに対するＣの主走査方向のトナーパターン位置ずれが検出できる。このトナーパターンの位置ずれは、各色のビームスポット位置ずれ（色ずれ）に対応しているため、各色の黒に対する色ずれがわかる。従って、この検出結果を用いて、主走査及び副走査色ずれを補正することができる。
【００５５】
図５は、濃度検出用のトナーパターンを示す図である。濃度検出用のトナーパターンは各色ごとに形成され、図５では、Ｃ（シアン）においてトナー濃度を変えたパターン（Ｃ１からＣ５になるに従って、トナー濃度が濃くなっている）を、光センサを用いて順次検出するようになっている。このとき、トナー濃度を変えたパターンは、光センサにおける光がパターンのエッジにかからないような条件で検出される。この検出結果を用いて、光走査装置における半導体レーザの光パワーを補正したり、現像部における現像バイアスを補正したり、帯電部における帯電バイアスを補正したりして、所望のトナー濃度になるように、画像形成条件を再設定することができる。
【００５６】
図６は、トナーパターン検出用の光センサを示す図である。図６の光センサでは、光源としてのＬＥＤから出射された光をレンズにより転写ベルト上（トナーパターン上）にスポットを形成する。そして、トナーパターンからの正反射光，拡散光がそれぞれレンズを介して、正反射光用ＰＤ（フォトダイオード），拡散光用ＰＤ（フォトダイオード）で検出される。このとき、正反射光用ＰＤ，拡散光用ＰＤの両方を備えていても良いし、どちらか一方でも良い。
【００５７】
ところで、本発明の光センサは、光源からの光の強度分布を変更する強度分布変換手段、および／または、光源からの光を複数に分岐する光分岐手段を備えている。
【００５８】
図１７には、光分岐手段を用いて光を分岐し、トナーパターンを検出する例が示されている。すなわち、図１７(ａ)，（ｂ），（ｃ）では、光分岐手段がないときの光の他に、光分岐手段によって分岐された２つの光の、計３つの光によって、パターンを検出する例が示されており、図１７（ａ）はトナーパターンの移動方向に光を分岐する例、図１７（ｂ）はトナーパターンの移動方向に対して斜め方向に光を分岐する例、図１７（ｃ）はトナーパターンの移動方向に対して垂直方向に光を分岐する例を示している。
【００５９】
図１７（ａ）の例では、単一のパターンを３度検出することができ、３度の検出結果を用いてトナーパターンの位置を決定することで（例えば３度の検出結果を平均化することで）、トナーパターンの位置の検出精度の向上及び誤検出の防止を実現できる。また、図１７（ｂ）の例では、単一パターンにおいて複数箇所（図１７（ｂ）の例では３箇所）で検出できるため、３度の検出結果を用いてトナーパターンの位置を決定することで（例えば３度の検出結果を平均化することで）、トナーパターンの場所（トナーパターンの移動方向と垂直な方向）によるばらつきの影響を軽減でき、トナーパターンの位置の検出精度の向上及び誤検出の防止を実現できる。また図１７（ｃ）の例では、信号は１度しか検出されないが、その信号は単一パターンにおける複数の場所の情報を含むため、トナーパターンの場所（トナーパターンの移動方向と垂直な方向）によるばらつきの影響を軽減でき、トナーパターンの位置の検出精度の向上及び誤検出の防止を実現できる。
【００６０】
図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）の３つの例において、図１７（ａ），図１７（ｂ）では３度信号が検出されるため、後の信号処理が若干複雑化するため、本発明では、最も信号処理が簡単な図１７（ｃ）が望ましい。
【００６１】
また、本発明では、強度分布変換手段を用いることによっても、トナーパターンの位置さらには濃度の検出精度の向上及び誤検出の防止を実現できる。なお、以下では、そのことを以下で説明する。なお、以下では、強度分布変換手段により、光の強度分布の中央部分を平坦化するとして説明を行う。
【００６２】
また、強度分布変換手段と光分岐手段を併用することで、トナーパターンの位置さらには濃度のより一層の検出精度の向上および誤検出の防止が可能である。
【００６３】
光センサを用いてトナーマークの位置を検出する際、精度を劣化させる要因として、トナーパターンのエッジ部においてトナーが飛散してエッジが荒れてしまうことや、転写ベルト表面における傷等の表面形状特性の影響が挙げられる。一般に、トナーマークの検出に用いる光センサでは、ＬＥＤが光源として用いられている。ＬＥＤからの光の強度分布はガウシアン分布をしており、そのスポットの強度分布もガウシアン分布をしており、中央部の光強度が強く、中央部から離れるに従って強度が弱くなっている。このような強度分布の光を用いてトナーマークを検出すると、光スポットの強度分布が中央に偏っているため、中央部の検出感度が強くなり、周辺部では検出感度が弱くなってしまう。このことは、トナーマーク（もしくは転写ベルト）の一部の情報を強く検出してしまうことに相当する。その結果、トナーパターンのエッジ部の局所的な荒れや、転写ベルトの局所的な傷等の影響を受けやすくなってしまい、検出精度の劣化や、誤検出を引き起こすという問題があった。
【００６４】
そこで、本発明では、強度分布変換手段が用いられる場合、強度分布変換手段によって光の強度分布の中央部分を平坦化するか、もしくは、光の強度分布に複数のピークを存在させるようにすることで、強度の強い部分を分散させる。
【００６５】
図７（ａ）は従来のＬＥＤからの光の強度分布の例を示しており、図７（ｂ）は図７（ａ）の光の強度分布に対して中央部分の強度分布が平坦化された例を示しており、図７（ｃ）は図７（ａ）の光の強度分布に対して、複数のピークが存在するようにした例を示している。光の強度分布を図７（ｂ）あるいは図７（ｃ）のようにすることで、前述の強度の偏りを低減し、トナーパターンの比較的広い領域を均一な（もしくはそれに近い）強度で検出することができるため、エッジ部における荒れや、転写ベルトの傷等の影響を受けにくくすることができる。換言すれば、比較的広い領域で平均化されたエッジ部を検出することができ、転写ベルトに傷があったとしても、広い領域で平均化して検出することができる。以上のようにすることで、トナーパターンの位置の検出精度の向上及び誤検出の低減が実現でき、色ずれの小さなカラー画像を提供することができる。
【００６６】
光センサを用いてトナーの濃度を検出する際においても、強度分布が平坦化された光スポットを用いるのが良い。ガウシアン分布をした光スポットを用いて濃度を検出すると、局所的なトナー濃度のばらつきの影響を受けやすくなるという問題点があったが、中央部が平坦化された強度分布をもつ光スポットを用いて濃度を検出すると、より広い範囲のトナー濃度を平均化して検出することができるため、トナー濃度の局所的なばらつきの影響を受けにくくなり、トナー濃度の検出精度を向上させることができる。
【００６７】
ここで、本発明において、光の強度分布の中央部分の「平坦化」とは、中央部分がガウシアン分布に比べて平坦化していることを指し、複数のピークが存在するようにしたことも含むものとする。
【００６８】
上述の説明では、光の強度分布の中央部分を平坦化することにより、光センサの検出精度の向上および誤検出の防止を実現する例を示したが、検出するパターンやパターンの下地（上記説明ではベルト）の表面特性等に合わせて、平坦化以外で最適な光の強度分布にすることも可能である。
【００６９】
次に、光の強度分布の中央部分を平坦化する仕方（光の強度分布を制御する仕方）について説明する。
【００７０】
光の強度分布の中央部分の平坦化は、回折光学素子を用いて行うことができる。ここで、回折光学素子とは、光の位相分布を２次元的に制御できる素子であり、具体的には、透明基板上に２次元的に高さ分布が設けられた素子である（図８を参照）。図８の例では、ガウシアン分布の強度分布を持った平面波を回折光学素子に入射させることで、所望の位相分布を付与し、ファーフィールド回折パターンとして、中央部分が平坦化された強度分布を得ることを示している。回折光学素子の高さ分布（位相分布）を適切に制御することで、中央部分が平坦化された強度分布に限らず、任意の強度分布を得ることが可能であり、複数のビームに分割するといったことも可能である。すなわち、回折光学素子によって光分岐手段も実現可能である。また、ファーフィールドパターンに限らず、ニアフィールドパターンとすることも可能である。
【００７１】
なお、上記の回折光学素子は、設計のしやすさと作製のしやすさの観点から、ピクセル構造にするのが望ましい。
【００７２】
図９には、回折光学素子を用いた光センサの例が示されている。図９の例では、図６の光センサにおいて、ＬＥＤからの光をレンズで集光した後で回折光学素子を通過させることで、トナーパターン上（転写ベルト上）において、（ガウス分布に対して）中央部の強度分布が平坦化された光スポットを用いてトナーパターンを検出することができる。回折光学素子は、図９において、レンズよりもＬＥＤ側に設けることも可能である。更に、回折光学素子は強度分布を平坦化する機能に加えてレンズ機能も付与することが可能であるため、図９においてＬＥＤからトナーパターンまでの間にあるレンズは取り去ることが可能であり、低コスト化が実現できる。
【００７３】
上述の例では、光センサの光源としてＬＥＤを用いるとして説明したが、ＬＥＤの代わりにＬＤ（レーザダイオード;半導体レーザ）を用いることもできる。しかし、ＬＤからの光はコヒーレント光であるため、回折光学素子を用いて強度分布を平坦化すると、平坦部分においてスペックル（局所的に強度が強い部分と弱い部分が発生する現象）が発生しやすくなってしまう。これに対し、ＬＥＤ等のパーシャルコヒーレント光ではスペックルは発生しないため、本発明には、ＬＥＤ等のパーシャルコヒーレント光の方が望ましい。
【００７４】
また、ガウシアン分布の強度分布を平坦化する別の方法として、回折光学素子のかわりに非球面レンズを用いることも可能である。しかし、そのような非球面レンズの面形状は非常に複雑で作製が難しく、製造誤差にも弱いため、回折光学素子を用いる方が望ましい。
【００７５】
光の強度分布を平坦化する機能のみであれば、２段階もしくは少ない段数の高さ分布で構成された回折光学素子で実現することができる、作製が比較的容易であるが、レンズ機能を付与するときは、多段階（８段階以上）の高さが必要になるため、回折光学素子の作製が難しくなる。従って、図９に示すように、ＬＥＤとトナーパターンとの間にレンズ（例えば、光源からの光をカップリングするカップリングレンズ）を設ける方が望ましい。すなわち、本発明の光センサにおいて、光源からの光をカップリングするカップリングレンズがさらに設けられているときには、回折光学素子の作製難易度の増大を招くことなく、強度分布が平坦化された光スポットを得ることができる。
【００７６】
また、本発明のパターン検出装置は、上述した本発明の光センサと、所定のパターンと、前記光センサにおける光と前記所定のパターンとの少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記光センサの前記光検出手段からの光検出信号に基づいて前記所定のパターンの検出を行なう検出手段とを有していることを特徴としている。
【００７７】
このようなパターン検出装置において、光センサから見た所定のパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布が少なくとも平坦化されているのが良い。すなわち、図１０に示すように、少なくともトナーパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布の平坦化を行うのが良い。すなわち、エッジの荒れや転写ベルトの影響を受けにくくするためには、トナーパターンの移動方向と垂直な方向において、それらの影響を平均化するのが効果的であり、そうすることで、トナーパターンの位置の検出精度の向上及び誤検出の防止を実現できる。
【００７８】
また、トナー濃度検出に用いる際には、トナーパターンの移動方向と水平な方向及び垂直な方向の両方において光の強度分布を平坦化するのが望ましい。これは、トナー濃度検出時には、光がエッジにかからない状態で検出されるためである。
【００７９】
また、本発明のパターン検出装置において、光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、四角形であるのが良い。すなわち、光のスポットの形状として、更に望ましいのは、図１１に示すように、光のスポット形状を四角形にすることである。光のスポット形状を四角形にすることで、トナーパターンの位置さらには濃度のより一層の検出精度の向上及び誤検出の低減が可能となる。このようなスポット形状は、前述の回折光学素子を用いて作り出すことが可能である。なお、回折光学素子を用いて発生させた四角形状のスポットは、厳密には完全な四角形にはならず、エッジ部の境界はぼけ、四角形の四隅の角が丸くなるが、本発明では、このようなスポットの形状も四角形と称す。スポット形状を四角形にすることにより、トナーパターンのエッジを横切るスポットの断面が、スポットとトナーパターンの位置関係によらず常にほぼ同一形状となるため、安定してエッジを検出することが可能となり、トナーパターンの位置さらには濃度のより一層の更なる検出精度の向上及び誤検出の防止が可能となる。
【００８０】
ここで、光のスポットの形状とは、強度分布において、強度が等しくなるところをつなぎ合わせたときの形状であり、本発明においては、最大強度の１／ｅ２の強度となるところをつなぎ合わせた形状とする。
【００８１】
また、本発明のパターン検出装置おいて、光センサにおける光の強度分布の２次元形状は、光センサから見た所定のパターンの移動方向における光の幅よりも、所定のパターンの移動方向と垂直な方向における光の幅の方が長いのが良い。すなわち、図１２に示すように、トナーパターンの移動方向の幅よりも、移動方向と垂直な方向の幅の方を長くするように、光スポットを形成するのが良い。これは、トナーパターンの移動方向の光スポットの幅は狭い方が検出精度を向上でき、トナーパターンの移動方向と垂直な方向の光スポットの幅は、広い方が検出精度を向上できるためである。トナーパターンの移動方向には、光スポットの幅は狭い方が、光検出手段としてのＰＤ（フォトダイオード）で検出される光信号の立ち上がり（もしくは立ち下がり）が急峻になるため、トナーパターンの位置の検出精度が向上する。また、トナーパターンの移動方向と垂直な方向の光スポットの幅は広い方が、エッジの荒れの影響や転写ベルトの傷の影響をより平均化でき、トナーパターンの位置の検出精度を向上できる。
【００８２】
また、図１２では、楕円上のスポットを示したが、図１２において、スポット形状を四角形状（図１２において、横長の四角形状）とすることにより（図１１の例と組み合わせることにより）、トナーパターンの位置さらには濃度のより一層の更なる検出精度の向上及び誤検出の防止が可能となる。
【００８３】
トナー濃度検出に用いる際には、図１２のようにするのが望ましく、そうすることで、トナーパターンの移動方向のトナーパターンの幅を狭くすることができ、トナー消費量を低減し、環境負荷低減に貢献できる。
【００８４】
図１３には、トナーパターンを移動させ、光スポットによりトナーパターンを検出したときの、正反射光用ＰＤ（フォトダイオード）からの信号が示されている。ＰＤからの出力信号をサンプリングして検出し、あらかじめ設定した閾値を下から上に横切る時間と、閾値を上から下に横切る時間より、トナーパターンが光センサを通過した時間を決定する。閾値を下から上に横切る時間のみ、もしくは閾値を上から下に横切る時間のみでトナーパターンが光センサを通過した時間を決定してもよいが、回路の簡略化が可能である反面、検出精度が少し落ちる。
【００８５】
このように、本発明のパターン検出装置において、検出手段は、所定のパターンのエッジを検出することにより、光センサにおける光を所定のパターンが通過する時間を検出することができる。
【００８６】
また、パターンの大きさと光の大きさの関係で光検出信号にピークが発生する。そこで、本発明のパターン検出装置において、検出手段は、光検出信号のピーク位置を検出することにより、所定のパターンの重心位置を検出することもできる。すなわち、図１３におけるＰＤ（フォトダイオード）からの出力信号において、ピークホールド回路を用いてピーク位置を検出することもできる。これは、トナーパターンの重心位置を検出することに相当する。
【００８７】
このとき、光センサから見た所定のパターンの移動方向において、光センサにおける光の幅（最大強度の１／ｅ２となる強度の幅で定義）と所定のパターンの幅とを略等しいようにすることで（すなわち、トナーパターンの移動方向の幅と光スポットの幅（トナーパターンの移動方向の光スポットの幅）（最大強度の１／ｅ２となるところで定義する）とを同程度にすることで）、ＰＤからの出力信号において、ピークが存在するようになる。
【００８８】
上述の説明では、所定のパターンについては、転写ベルト上に形成したトナーパターンを例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、移動媒体（例えばベルト）上に直接パターンを形成したものを検出する際にも利用できる。ベルト上に直接パターンを形成するときにおいても、やはりパターンのエッジが荒れると考えられる。本発明のパターン検出装置は、光センサと所定のパターンとを少なくとも有しており、光センサもしくは所定のパターンの少なくとも一方を移動させながら、所定のパターンが光センサを通過する時間を検出するときなどに利用できる。
【００８９】
また、光走査装置と、複数の像担持体と、光走査装置により像担持体上をビームスポットで光走査して静電像を形成し、形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を紙などの媒体に転写する転写手段とを有し、カラー画像を形成する多色画像形成装置に、本発明の光センサ，パターン検出装置を適用可能できる。
【００９０】
上記のような多色画像形成装置において、転写ベルト上に形成したトナーパターンを検出する際に、本発明の光センサは、図１に示すように、光走査範囲の中央部付近に１つと、両端部付近にそれぞれ１つずつ、計３つ設けるのがよい。すなわち、この場合には、中央部付近の光センサで、基準色（例えばブラック）に対する各色（シアン、イエロー、マゼンダ）の副走査方向のずれ（画像の書き出し位置ずれ）が検出でき、両端部付近の光センサで、各色画像の傾きずれ、および主走査方向の画像の書き出し位置ずれ、および主走査方向の画像幅のずれが検出できる。これらのずれ量は、後述する補正手段を用いて補正することができ、色ずれが良好に補正されたカラー画像を得ることができる。
【００９１】
副走査方向の画像の書き出し位置ずれを補正する仕方として、光走査装置から射出される光の、副走査方向の角度もしくは位置を変化させればよい。また、各色に対応した光走査装置が図１のように一体ではなく、各色ごとに独立しているときには、各色の光走査装置を移動させることによっても可能である。
【００９２】
光走査装置から射出される光の、副走査方向の角度もしくは位置を変化させる手段としては、光走査装置内部に設けた光路折り曲げミラーを回転もしくは移動させることで実現できる。また、ミラーを回動もしくは移動させることで、画像の傾きずれも補正できる。
【００９３】
また、光走査装置から射出される光の、副走査方向の角度を変化させる別の手段としては、図１４に示すような液晶偏向素子を、光走査装置におけるポリゴンミラーと光源との間に設けることによっても可能である。
【００９４】
ここで、液晶偏向素子とは、電圧を印加すると、ある偏光方向を持った光に対する屈折率が変化することを利用して、光を偏向させる素子であり、液晶に限らず、ＬｉＮｂＯ３等の他の電気光学材料を用いても実現できる。以下では、電気光学材料として液晶を例にとり、図１４を用いて説明する。なお、液晶偏向素子は、後述のくさび形プリズムと同様に、光源と偏向手段との間に設置して使用する。
【００９５】
図１４（ａ）には、液晶素子４３の外形形状が示されている。また、図１４（ｃ）の（ｉ）には、液晶偏向手段の構成の模式図が示されている。すなわち、図１４（ｃ）の（ｉ）には、液晶素子４３の断面構造及び液晶分子の配向状態が示されている。
【００９６】
図１４（ｃ）の（ｉ）において、厚さ数〜数十［μｍ］程度の液晶層５４が、透明電極５２−１，５２−２及び配向膜５３を介して、２枚のガラス基板５１−１及び５１−２に挟持されている。本図においては、下側（レーザビームの入射面側）の透明電極５２−１は、図１４（ｂ）に示すような等間隔に配列したストライプ状の電極パターン５６（５６−１，５６−２，・・・，５６−ｎ）を呈しており、上側（レーザビームの出射面側）の透明電極５２−２は全面一様の電極パターンとなっている。
【００９７】
ここで、図１４（ｂ）は、光路偏向可能な有効エリア内の透明電極５２−１を入射側から見た図である。透明電極５２−１は図面の上下方向に長いストライプ状の透明電極パターン５６が等間隔に（左右方向に）配列されており、各ストライプ状の透明電極５６−１，５６−２，・・・，５６−ｎは、一対の抵抗部材５５により電気的に接続されている。なお、図面の左右方向は光ビーム（レーザビーム）が光路偏向される方向であり、複数ビームの走査線間隔を補正する場合には、副走査方向に対応する方向である。
【００９８】
ストライプ状の電極パターンの左右両端（５６−１及び５６−ｎ）には、２つの端子（端子１及び端子２）が設けられており、この２つの端子に駆動信号を印加することができる。端子１及び端子２に異なる電圧を印加することにより、図１４（ｃ）の（ii）に示すように、液晶層内には抵抗５５の抵抗値Ｒを比例定数とする線形の電位分布（一定勾配）を発生させることができる。この電位分布に従い、液晶層５４内の液晶分子のチルト角φを変化させることができる。このように配向した液晶分子に、（電圧無印加時の）液晶の長軸方向に偏光した光ビームを入射すると、この光ビームは、図１４（ｃ）の（iii）に示すように、偏光方向と同じ方向に屈折率の勾配を感じる。よって、この液晶素子はプリズムのように働き、光ビームを偏向させることができる。端子１，２に印加する電圧を変化させると、屈折率の勾配を変化させることができるため、光ビームの偏向角を制御することができる。
【００９９】
また、光走査装置から射出される光の、副走査方向の角度を変化させる別の手段として、図１５に示すようなくさび型プリズムを用いることも可能である。すなわち、図１５では、くさび形プリズムをｘ軸を中心に回動させることにより、くさび形プリズムより出射されるビームの副走査方向の角度を変化させることができる。くさび形プリズムは、非平行な入射面と射出面をもったプリズム状の部材であり、光源と偏向手段との間に設置するのが良い。図１５に示すｘ軸を中心に回転させることにより、くさび形プリズムから出射されるビームの副走査方向の角度が変化し、被走査面上におけるビームの副走査位置を補正することが可能となる。
【０１００】
さらに、電気的な手段により、画像の副走査方向の形成開始位置を補正することも可能であり、画像解像度に応じた１ライン単位で補正することができる。その様子を、図１６(ａ)，（ｂ）を用いて説明する。
【０１０１】
まず、画像の形成開始について説明する。光走査の制御部の動作を開始する光走査制御部動作開始信号（ＳＴＯＵＴ信号）が検出された後、光走査開始信号（ＳＯＳ信号）をカウントし、あらかじめ設定されたカウント数（Ｃｓ）に達したときに、画像形成が開始される（図１６（ａ），（ｂ）における（１））。ＳＯＳ信号は、ＰＤ等の光検出手段により１走査につき１回検出される。
【０１０２】
副走査方向の画像形成開始位置を、画像解像度に応じた１ライン単位で調整するためには、Ｃｓの値を変化させればよい。Ｃｓの値を１だけ減らせば（図１６（ａ），（ｂ）における（２））、副走査方向の画像形成が１ライン早くなり、Ｃｓの値を１だけ増やせば（図１６（ａ），（ｂ）における（３））、副走査方向の画像形成が１ライン遅くなる。
【０１０３】
以上のように、ＳＯＳ信号のカウント値を変化させることにより、画像の副走査方向の形成開始位置を補正することができ、６００ｄｐｉであれば４２．３μｍ、１２００ｄｐｉであれば２１．２μｍ単位で補正することができる。すなわち、画像の副走査方向の形成開始位置の調整によって副走査位置を補正することができる。
【０１０４】
また、例えば、画像データの先頭部に空白ラインを設け、その空白ライン数を変化させることによっても、上記と同様のことが可能である。
【０１０５】
以上、いくつかの画像の副走査方向の形成開始位置を補正する例を説明したが、画像の副走査方向の形成開始位置を１ライン単位で補正する方法が、最も簡便であり本発明に好適である。しかし、最小補正単位が画像解像度の１ライン単位であるため、更に高精度な補正のためには、ミラーの回動もしくは移動を用いる方法やくさび形プリズムを用いる方法や液晶偏向素子を用いる方法を用いる必要があり、１ライン以下で且つアナログ的な補正が可能になる。
【０１０６】
また、走査領域の両端部付近に、図４のようなパターンを形成すると、更に主走査方向の画像書き出し位置ずれと画像の全幅ずれを検出することができる。主走査方向の画像の書き出し位置ずれは、前述のように光走査開始側で且つ画像形成に寄与しない領域に設けられたＰＤ（フォトディテクタ）により信号が検出されてから画像形成が開始されるまでの時間を、進めたり遅らせたりすることで補正できる（正確には、ＰＤにより信号が検出されてから画像形成が開始されるまでにカウントされるクロック数を増減する）。また、主走査方向の画像の全幅ずれは、光源を駆動するクロック周波数を変更することにより、補正できる。
【０１０７】
また、経時により、所望のトナー濃度を形成する条件が変化してしまうことがある。そのため、本発明の多色画像形成装置において、パターン検出装置は、所定のパターンの濃度を検出し、所定のパターンの濃度の検出結果を用いて、トナー像の形成条件を制御するよう構成することができる。具体的に、前述の光センサを用いて、トナー濃度検出用パターンを検出し、その検出結果を用いて光走査装置におけるレーザの光パワーを補正したり、現像部における現像バイアスを補正したり、帯電部における帯電バイアスを補正したりして、所望のトナー濃度になるように、画像形成条件を再設定する。そうすることで、色味の変化が抑制されたカラー画像を得ることができる。
【０１０８】
上記のように、トナーパターンの検出精度の向上および誤検出の低減を実現すると、補正頻度を低減することができ、トナーパターンを形成する頻度を低減できる。これにより、トナー消費量の低減による省資源化が達成できる。
【０１０９】
図１８は、本発明のパターン検出装置のハードウェア構成例を示す図である。このパターン検出装置は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）５０４、ＨＤ（ハードディスク）５０５、ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）５０６、および光センサ（本発明の光センサ）５１１が、バス５００によって接続され構成される。
【０１１０】
ＣＰＵ５０１は、装置全体を制御する。ＲＯＭ５０２には、基本入出力プログラムが記憶されている。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ５０４は、ＣＰＵ５０１の制御にしたがってＨＤ５０５に対するデータのリード／ライトの制御を行なう。ＨＤ５０５は、ＨＤＤ５０４の制御にしたがって書き込まれたデータを記憶する。ＦＤＤ５０６は、ＣＰＵ５０１の制御にしたがってＦＤ（フレキシブルディスク）５０７に対するデータのリード／ライトの制御を行なう。
【０１１１】
本発明のパターン検出装置において、本発明の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理は、ＣＰＵ５０１の制御によって実現できる。
【０１１２】
そして、本発明を実施するための上述した最良の形態で説明したパターン検出装置における処理（具体的には、本発明の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理は、コンピュータ（例えばＣＰＵ５０１）に実現させるプログラムの形で提供することができる。
【０１１３】
また、本発明を実施するための上述した最良の形態で説明したパターン検出装置における処理（具体的には、本発明の光センサにおける光と所定のパターンとの少なくとも一方を移動させ、前記光センサからの光検知信号によって前記所定のパターンの検出を行なう検出処理）をコンピュータに実現させるためのプログラムは、ハードディスク（５０５）、フロッピー（登録商標）ディスク５０７、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、上記記録媒体を介して、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】フルカラー画像形成装置に適用された光走査装置の構成例を示す図（斜視図）である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】多色画像形成装置の基本的な構成を示す図である。
【図４】転写ベルト上に各色トナーにより形成された位置ずれ測定用パターンを光センサを用いて検出する仕方を説明するための図である。
【図５】濃度検出用のトナーパターンを示す図である。
【図６】トナーパターン検出用の光センサを示す図である。
【図７】光の強度分布を示す図である。
【図８】回折光学格子を説明するための図である。
【図９】回折光学素子を用いた光センサの例を示す図である。。
【図１０】トナーパターンの移動方向と垂直な方向において、光の強度分布の平坦化を示す図である。
【図１１】光のスポット形状を四角形にした場合を示す図である。
【図１２】トナーパターンの移動方向の幅よりも、移動方向と垂直な方向の幅の方を長くするように、光スポットを形成する場合を示す図である。
【図１３】トナーパターンを移動させ、光スポットによりトナーパターンを検出したときの、正反射光用ＰＤ（フォトダイオード）からの信号を示す図である。
【図１４】液晶偏向素子を説明するための図である。
【図１５】くさび型プリズムを示す図である。
【図１６】画像の副走査方向の形成開始位置を補正する仕方を説明するための図である。
【図１７】光分岐手段を用いて光を分岐し、トナーパターンを検出する例を示す図である。
【図１８】本発明のパターン検出装置のハードウェア構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０５                    転写ベルト
２１３                    ポリゴンミラー
２０９                    シリンドリカルレンズ
４ｆθレンズ２１８１，２１８２，２１８３，２１８４
トロイダルレンズ２２０１，２２０２，２２０３，２２０４
２２７                    折返しミラー
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ    感光体、
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ    帯電器、
２０                      光走査装置、
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ    現像器、
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ    クリーニング手段、
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ    転写用帯電手段、
１０５                    転写ベルト、
３０                      定着手段
５００                    バス
５０１                    ＣＰＵ
５０２                    ＲＯＭ
５０３                    ＲＡＭ
５０４                    ＨＤＤ
５０５                    ＨＤ
５０６                    ＦＤＤ
５０７                    ＦＤ
５１１                    光センサ
【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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