JP2014119727A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度に関する画像形成条件の制御に小さな検出画像を使用できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体の表面に、像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有する検出画像を形成する画像形成手段と、像担持体に形成された検出画像を検出して出力信号を出力する検出手段と、検出手段の出力信号のピーク値に基づき、形成する画像の濃度に関する画像形成条件を制御する制御手段と、を備えており、検出手段は、像担持体に光を照射する発光手段と、発光手段が発光し、像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する検出信号の値の差に応じた信号を出力信号として出力する出力手段と、を備えている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置における画像形成条件の調整技術に関する。

電子写真方式による画像形成装置は、レーザ光により感光体に形成した静電潜像をトナーで現像し、現像したトナー像を記録材に直接又は間接的に転写することで画像を形成している。特に、カラー画像形成装置においては、使用する各色のトナー像を重ねて画像を形成するため、各トナー像の濃度を正確に調整することが重要である。しかしながら、画像形成条件を一定に保っても、温度や湿度といった環境要因によって画像形成に係る各部材の特性が変化するため、これら変化により濃度が変動する。さらに、画像形成に係る各部材は、経年変化によりその特性が変化し、これも濃度の変動につながる。

このため、画像形成装置においては、最大濃度や、濃度の階調性を調整する濃度補正を実行する。具体的には、濃度検出用の検出画像を感光体、中間転写体又は記録材等の像担持体に形成し、センサによって検出画像の濃度を検出して画像形成条件へとフィードバックしている。なお、調整対象の画像形成条件としては、感光体の帯電電位、感光体に照射する光量や、現像バイアス、現像のためのトナーの補給量等がある。このような補正動作はキャリブレーションと呼ばれている。

ここで、特許文献１は、検出画像を読み取るための光学センサを開示している。特許文献１が開示する光学センサは、ＬＥＤと、このＬＥＤによって検出画像を照らした際の正反射光及び拡散反射光を受光するフォトトランジスタを有している。特許文献１に記載の光学センサを使用して濃度を検知する場合には、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面積にトナーで描いた検出画像を読み取ることになる。ここで、濃度補正に用いる検出画像は可能な限り小さいことが望ましい。これは、検出画像が小さければ、トナーの消費量が少なくなり、キャリブレーション時間が短くなるからである。このため、特許文献２は、ＣＣＤセンサを使用することで、小さい検出画像を使用する構成を開示している。

特開平３−１３４６７８公報 特開平７−２０６７０号公報

しかしながら、ＣＣＤは高価であり、ＣＣＤを用いると検出画像を小さくできるが、画像形成装置のコストが高くなってしまう。

本発明は、簡易な構成のセンサを用いて、濃度に関する画像形成条件の制御に小さな検出画像を使用できる画像形成装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、像担持体の表面に、前記像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有する検出画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に形成された前記検出画像を検出して出力信号を出力する検出手段と、前記検出手段の出力信号のピーク値に基づき、形成する画像の濃度に関する画像形成条件を制御する制御手段と、を備えており、前記検出手段は、前記像担持体に光を照射する発光手段と、前記発光手段が発光し、前記像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号を前記出力信号として出力する出力手段と、を備えていることを特徴とする。

１つ以上のラインを含む検出画像を像担持体に形成し、像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する検出信号の値の差に応じた出力信号により画像形成条件を制御する。この構成により、簡易な構成のセンサを用いて、従来のものより小さな検出画像によって画像形成条件の制御を行うことが可能になる。

一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。 一実施形態による光学センサの概略的な概略図。 一実施形態による光学センサの概略的な回路図。 一実施形態によるパターン画像を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標に等しいパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標より細いパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標より太いパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 パターン画像のライン幅の目標値からのずれ量と、光学センサの出力信号のピーク値と関係を示す図。 パターン画像のライン幅と現像バイアスとの関係を説明する図。 現像バイアス、パターン画像のライン幅、最大濃度の関係をそれぞれ示す図。 一実施形態による初期最大濃度キャリブレーションのフローチャート。 一実施形態による初期最大濃度キャリブレーションで使用するパターン画像を概略的に示す図。 一実施形態による初期最大濃度キャリブレーションで検出する現像バイアスと光学センサの出力信号のピーク値との関係を示す図。 一実施形態による印刷中最大濃度キャリブレーションのフローチャート。 一実施形態による印刷中最大濃度キャリブレーションで使用するパターン画像を概略的に示す図。 一実施形態による印刷中最大濃度キャリブレーションで検出する現像バイアスと光学センサの出力信号のピーク値との関係を示す図。 一実施形態による最大濃度設定変更処理のフローチャート。 一実施形態による最大濃度設定変更処理で使用する変換テーブルを示す図。 一実施形態による光学センサの概略的な構成図。 一実施形態による光学センサの概略的な回路図。 一実施形態によるパターン画像を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標に等しいパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標より細いパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 一実施形態による、ライン幅が目標より太いパターン画像を検出した際の光学センサの出力信号を示す図。 パターン画像のライン幅の目標値からのずれ量と、光学センサの出力信号のピーク値と関係を示す図。 一実施形態による光学センサの出力信号に対する処理の説明図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態による画像形成装置１０１の画像形成部及び制御部２５について図１を用いて説明する。図１の参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれ、対応する部材が対象とする現像剤（トナー）の色が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省いた参照符号を使用する。帯電部２によって、図中の矢印の方向に回転駆動される像担持体である感光体１は一様に帯電され、露光部７は、感光体１にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。現像部３は、現像バイアスにより静電潜像に現像剤であるトナーを供給して、静電潜像を可視像であるトナー像にする。一次転写ローラ６は、一次転写バイアスにより感光体１のトナー像を中間転写ベルト８に転写する。なお、中間転写ベルト８は、矢印８１の方向に回転駆動される。各感光体１が中間転写ベルト８にトナー像を重ねて転写することでカラー画像が形成される。クリーニングブレード４は、中間転写ベルト８に転写されず感光体１に残ったトナーを除去する。

搬送ローラ１４、１５及び１６は、給紙カセット１３内の記録材を搬送路９に沿って二次転写ローラ１１まで搬送する。二次転写ローラ１１は、二次転写バイアスにより中間転写ベルト８のトナー像を記録材に転写する。なお、記録材に転写されず中間転写ベルト８に残ったトナーは、クリーニングブレード２１により除去され、廃トナー回収容器２２へと回収される。トナー像が転写された記録材は、定着部１７において、加熱及び加圧されてトナー像の定着が行われ、搬送ローラ２０により装置外へと排出される。尚、制御部２５は、ＣＰＵ２６を搭載しており、画像形成装置１０１の図示しない各種の駆動源のシーケンス制御や、センサを用いた各種制御等を行う。また、中間転写ベルト８に対向する位置に光学センサ２７が設けられている。

以下、本実施形態の光学センサ２７の詳細について、図２を用いて説明する。図２（Ａ）は、光学センサ２７の斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ方向から見た図である。本実施形態による光学センサ２７は、基板２７１の上に配置された、発光素子２７２と、複数の受光素子２７３ｐ、２７３ｎ、２７４ｐ及び２７４ｎを含む受光部２７０と、制御回路２７５と、遮光壁２７６と、を有している。発光素子２７２は、例えば、反射板の付帯がないＬＥＤチップを有し、レンズ等により光束を絞ることなく、点光源の発散光束を中間転写ベルト８に照射する。受光部２７０の各受光素子は、中間転写ベルト８の移動方向８１に沿ってアレイ状に配列されている。各受光素子は、例えば、受光量に応じた電流を出力するフォトダイオードである。本実施形態において、各受光素子は、中間転写ベルトでの反射光を集光レンズ等の、集光のための、或いは、光を絞るための光学部材を経由することなく受光して電流に変換する。なお、以下の説明においては、受光素子２７３ｎ及び受光素子２７４ｎを受光部Ａｎとも呼び、受光素子２７３ｐ及び２７４ｐを受光部Ａｐとも呼ぶ。つまり、受光部２７０は、受光部Ａｐ（第１の受光部）と受光部Ａｎ（第２の受光部）が交互に配置されたものである。この様に、本実施形態では、１つの受光部Ａｐが１つの受光素子２７３ｐ、２７４ｐに対応し、１つの受光部Ａｎが１つの受光素子２７３ｎ、２７４ｎに対応するものであるが、１つの受光部Ａｐ及び１つの受光部Ａｎは、３つ以上の受光素子を含むものであっても良い。つまり、本実施形態は、それぞれが２つ以上の受光素子で構成される受光部Ａｐと受光部Ａｎを交互に配置したものとすることができる。

図２（Ａ）に示す様に、本実施形態において、受光部Ａｐ及びＡｎの配列方向の幅は等しくＷｓｎｓであり、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎのピッチは等しく、その値Ｐｓｎｓは、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの幅の２倍である。なお、本実施形態において受光部Ａｐのピッチとは、隣接する受光部Ａｐの対応する位置間、例えば中心間の距離を意味し、隣接する受光部Ａｐの間の距離を意味するものではない。同様に、本実施形態において受光部Ａｎのピッチとは、隣接する受光部Ａｎの対応する位置間の距離を意味し、隣接する受光部Ａｎの間の距離を意味するものではない。なお、本実施形態においては、各受光部Ａｐ及び各受光部Ａｎの受光面積は等しいものとする。さらに、各受光部Ａｐ及び各受光部Ａｎの受光面の配列方向の幅は、受光部Ａｐ及受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓに略等しいものとする。

制御回路２７５は、発光素子２７２及び受光部２７０に電気的に接続されており、後述する信号処理回路を有している。遮光壁２７６は、発光素子２７２が照射した光が中間転写ベルト８を介さずに受光部２７０に入射することを防止するために設けられている。なお、中間転写ベルト８の表面は、光沢状にコーティング処理が行われる場合が多く、発光素子２７２から照射された光は、中間転写ベルト８の表面において、主に正反射する。一方、中間転写ベルト８に形成された画像のトナー部分では、発光素子２７２から照射された光は吸収又は拡散反射される。例えば、光源が赤色ＬＥＤの場合、照射光は、シアンとブラックのトナーに吸収され、イエローとマゼンタのトナーにより拡散反射される。また、例えば、光源が赤外ＬＥＤの場合、照射光は、ブラックのトナーに吸収され、イエロー、マゼンタ及びシアンのトナーにより拡散反射される。図２（Ａ）及び（Ｂ）では、発光素子２７２が照射し、中間転写ベルト８の表面で正反射した光を矢印で示している。なお、図２（Ｂ）においては、照射光がトナーに吸収又はトナーで拡散反射されることにより、受光部２７０が形成された領域において反射光が弱くなる様子、つまり、トナーにより影ができる様子を符号２７９で示している。

以下、図２（Ａ）に示す、濃度の検出画像であるパターン画像４０と、受光部２７０上に投影される光の関係について説明する。本実施形態において、パターン画像４０は、中間転写ベルト８表面の移動方向８１と直交する方向の同じ長さのラインを、移動方向８１に沿って２つ形成した縞状のトナー像とする。なお、形成するラインの数は例示であり、２つ以上の任意の数を使用できる。また、本実施形態ではラインを実線として説明するが、細かな斑状からなる破線又は点線であっても良い。以後、パターン画像４０のライン間の部分をスペースと呼ぶものとする。図２（Ａ）に示す様に、本実施形態のパターン画像４０の、移動方向８１におけるライン幅はＷｔ４０であり、スペース幅はＷｂ４０であり、ライン間のピッチはＰｔ４０である。なお、パターン画像４０のライン幅は、例えば、数ドットレベル（６００ｄｐｉの解像度で、１ドットは４２．３μｍ）である。なお、本実施形態においてライン間のピッチとは、隣接する２つのラインの対応する位置間、例えば、中心間の距離を意味するものであり、スペースの幅を意味するものではない。

発光素子２７２は点光源の発散光束を照射するタイプのＬＥＤであるため、中間転写ベルト８に形成されたパターン画像４０による像は、所定の倍率で受光部２７０に投影される。本実施形態においては、中間転写ベルト８と、基板２７１は平行に配置されているため、発光素子２７２から中間転写ベルト８への入射光と正反射光は等角である。さらに、発光素子２７２と受光部２７０は基板２７１上の表面の高さが同一になるように構成されている。つまり、入射光（往路）と正反射光（復路）の光路長は等しくなっている。そのため、中間転写ベルト８に形成した縞状のパターン画像４０は、２倍の大きさの像となって受光部２７０上に投影される。つまり、中間転写ベルト８のパターン画像４０のライン幅Ｗｔ４０、スペース幅Ｗｂ４０、ライン間のピッチＰｔ４０は、受光部２７０上に投影されたときには総て２倍の大きさとなる。また、パターン画像４０のラインによる影の図２（Ａ）のＸ方向の長さは、受光部Ａｐ及び受光部ＡｎのＸ方向の長さより長くする。本実施形態において、受光部Ａｐ及び受光部ＡｎのＸ方向の長さは０．２ｍｍ程度である。したがって、パターン画像４０のラインの図２（Ａ）のＸ方向の長さを、０．１ｍｍ程度に画像形成ばらつきを加えた長さ以上とすれば、パターン画像４０の影は受光部Ａｐ及び受光部Ａｎを覆い隠す。なお、パターン画像４０の影が受光部Ａｐ及び受光部Ａｎを覆い隠さなくても良い。

次に、制御回路２７５について図３を用いて説明する。制御回路２７５は、基板２７１上で受光部２７０と接続されている。さらに、制御回路２７５の内部では、受光部Ａｐを構成する受光素子２７３ｐと２７４ｐが接続されており、受光部Ａｎを構成する受光素子２７３ｎと２７４ｎが接続されている。また、受光部Ａｐは、ＩＶ変換アンプ２８１に接続され、受光部Ａｎは、ＩＶ変換アンプ２８４に接続されている。そして、受光部２７０が光を受光すると、受光部Ａｐの総受光量に対応する電流Ｉａｐと、受光部Ａｎの総受光量に対応する電流Ｉａｎが、それぞれ、ＩＶ変換アンプで電圧に変換される。

電圧Ｖｃｃを抵抗２８７及び２８８で分圧することにより生成した基準電圧Ｖｒｅｆ１がボルテージフォロア２８９により、ＩＶ変換アンプ２８１及び２８４の非反転入力端子に入力されている。従って、ＩＶ変換アンプ２８１及び２８４は、それぞれ、次式で表わされる電圧Ｓ１及び電圧Ｓ２を出力する。
Ｓ１＝Ｖｒｅｆ１−（Ｒ_２８２×Ｉａｐ）
Ｓ２＝Ｖｒｅｆ１−（Ｒ_２８５×Ｉａｎ）
ここで、Ｒ_２８２は抵抗２８２の抵抗値であり、Ｒ_２８５は抵抗２８５の抵抗値である。なお、コンデンサ２８３及び２８６は位相補償およびノイズ除去のために設けられている。

差動アンプ２９０の非反転入力端子には、ボルテージフォロア２９８から基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ２は、電圧Ｖｃｃを抵抗２９６及び２９７により分圧して生成したものである。差動アンプ２９０は、基準電圧Ｖｒｅｆ２と、Ｓ１及びＳ２の差動増幅を行って端子２９５に光学センサ２７の出力信号であるセンサ信号Ｖｓｎs＝Ｖｒｅｆ２＋Ｓ２−Ｓ１を出力する。よって、受光部Ａｐの総受光量と、受光部Ａｎの総受光量が等しいとき、センサ信号は基準電圧Ｖｒｅｆ２となる。一方、受光部Ａｐの総受光量が、受光部Ａｎの総受光量より大きいと、センサ信号は基準電圧Ｖｒｅｆ２より大きくなる。これに対して、受光部Ａｐの総受光量が、受光部Ａｎの総受光量より小さいと、センサ信号は基準電圧Ｖｒｅｆ２より小さくなる。つまり、光学センサ２７は、受光部Ａｐの総受光量から受光部Ａｎの総受光量を減じた値に応じた振幅の信号を出力する。

次に、発光素子２７２の点灯回路について説明する。制御回路２７５には発光素子２７２を定電流駆動するために、オペアンプ２９９及び付帯回路が設けられている。オペアンプ２９９は、トランジスタ３０２を駆動することにより発光素子２７２を電流駆動して点灯させる。点灯時に発光素子２７２を流れる電流は抵抗器３０１により検出され、オペアンプ２９９の反転入力端子でモニタされる。一方、オペアンプ２９９の非反転入力端子には、発光素子２７２の駆動電流をＣＰＵ２６が設定するための電圧入力端子Ｔｒｇｔが接続される。つまり、オペアンプ２９９は端子Ｔｒｇｔから設定された値になるように発光素子２７２を定電流駆動する。

以下、上述した光学センサ２７を用いての複数ラインを含むパターン画像４０の検出について説明する。なお、以下の説明において、ライン及びスペースの幅とは、パターン画像を中間転写ベルト８に形成したときの、中間転写ベルト８の表面の移動方向における幅である。また、受光部の幅とは、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの配列方向の幅である。なお、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの配列方向は、パターン画像のラインによる影が移動する方向に等しい。なお、以下の説明において、受光部Ａｎ及びＡｐの幅Ｗｓｎｓが２５４μｍであるものとする。

図４は、ライン幅が異なる３種類のパターン画像を示している。各パターン画像は２本のラインで構成されている。なお、図４の点線で示す幅Ｌｗは、形成目標のライン幅及びスペース幅である。ここで、目標ライン幅Ｌｗは、受光素子２７３及び２７４の幅Ｗｓｎｓの半分の幅（＝１２７μｍ）であり、目標とするラインのピッチ（２Ｌｗ）は、受光素子２７３及び２７４のピッチＰｓｎｓの半分である。つまり、受光部２７０が配置された場所における、パターン画像による明暗の明部と暗部の、その移動方向における幅が、受光素子２７３及び２７４の幅Ｗｓｎｓと等しくなる場合の、パターン画像のライン幅が目標ライン幅である。

図４のパターン画像４１、４２及び４３のラインのピッチはいずれも目標とするラインのピッチである２Ｌｗであるが、ライン幅はそれぞれ異なっている。具体的には、パターン画像４１のライン幅は目標ライン幅Ｌｗに等しい。しかしながら、パターン画像４２のライン幅は目標ライン幅Ｌｗの０．８倍の１０１．６μｍであり、パターン画像４３のライン幅は目標ライン幅Ｌｗの１．２倍の１５２．４μｍである。

図５は、図４のパターン画像４１を検出したときの光学センサ２７の出力信号を示している。なお、出力信号の下には、パターン画像４１の移動により移動する、パターン画像４１のラインにより生じる影と、受光部２７０との位置関係を示している。なお、出力信号は、その値が基準電圧Ｖｒｅｆ２のとき、つまり、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量が等しいときを０とし、最大値が１となる様に規格化している。

状態（ａ）は、ラインの影が受光部Ａｐ及びＡｎのいずれも覆っていない状態である。この場合、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量は等しく、よって、光学センサ２７の出力は０となる。状態（ｂ）は、ラインの影が１つの受光部Ａｎを覆っている状態である。このとき、受光部Ａｐの総受光量は、受光部Ａｎの総受光量の倍となり、光学センサ２７の出力は０．５となる。状態（ｃ）は、状態（ｂ）とは逆に、ラインの影が１つの受光部Ａｐを覆っている状態である。このとき、受光部Ａｎの総受光量は、受光部Ａｐの総受光量の倍となり、光学センサ２７の出力は−０．５となる。状態（ｄ）は、ラインの影が総ての受光部Ａｎを覆っている状態である。このとき、受光部Ａｎの総受光量は、ほぼ０であり、光学センサ２７の出力は１．０となる。状態（ｅ）は、状態（ｄ）とは逆に、ラインの影が総ての受光部Ａｐを覆っている状態である。このとき、受光部Ａｐの総受光量は、ほぼ０であり、光学センサ２７の出力は−１．０となる。以後、パターン画像４１が移動することで、ラインの影が状態（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）と変化すると、光学センサ２７の出力は、０．５、−０．５、０と変化する。

図６は、図４のパターン画像４２を検出したときの光学センサ２７の出力信号を、図５と同様な表記方法で示したものである。なお、出力波形の最大値は、パターン画像４１を検出したときの最大値が１となる様に規格化している。図６に示す様に、パターン画像４２のライン幅は、目標ライン幅の０．８倍であるため、その影は受光部Ａｐ及びＡｎの幅より小さく、ラインによる影が受光部Ａｐや受光部Ａｎの全体を覆うことはない。したがって、影で覆われることによる受光量の低下は、図５に示すパターン画像４１を検出したときより小さくなる。したがって、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量の差が最大となる状態（ｄ）及び（ｅ）においても、その差分は、図５の状態（ｄ）及び（ｅ）のときより小さくなる。具体的には、パターン画像４２を検出したときの光学センサ２７の出力信号のピーク値は、パターン画像４１を検出したときの光学センサ２７の出力信号のピーク値の０．８倍となる。ここでパターン画像４１とパターン画像４２のライン幅の比は、
１２７μｍ：１０１．６μｍ＝１：０．８
である。つまり、光学センサ２７の出力信号のピーク値は、ライン幅が目標より小さくなると、それに比例して小さくなる。

図７は、図４のパターン画像４３を検出したときの光学センサ２７の出力信号を、図６と同様な表記方法で示したものである。図７に示す様に、パターン画像４３のライン幅は、目標ライン幅の１．２倍であるため、その影は受光部Ａｐや受光部Ａｎの幅より大きくなる。したがって、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量の差が最大となる状態（ｄ）及び（ｅ）においても、その差分は、図５の状態（ｄ）及び（ｅ）のときより小さくなる。これは、状態（ｄ）においては、ラインによる影が、受光部Ａｎのみではなく、受光部Ａｐも覆い、状態（ｅ）においては、ラインによる影が、受光部Ａｐのみではなく、受光部Ａｎも覆うからである。具体的には、パターン画像４３を検出したときの光学センサ２７の出力信号のピーク値は、パターン画像４１を検出したときの光学センサ２７の出力信号のピーク値の０．９倍となる。なお、図７においてセンサ出力が最大になる状態（ｄ）及び（ｅ）のタイミングと、図５の状態（ｄ）及び（ｅ）のタイミングは少しずれる。

以上の通り、発光素子２７２からの光が、所定のライン・ピッチで形成したパターン画像４０を照射することで生じる明暗が、中間転写ベルト８の移動により受光部２７０を通過すると、光学センサ２７は基準電圧Ｖｒｅｆ２を中心に振動する信号を出力する。この信号のピーク値は、パターン画像４０のライン幅により変化する。具体的には、ラインにより受光部２７０の位置に生じる影の幅が、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの幅と同じとするライン幅のときに、光学センサ２７の出力信号のピーク値が最大となる。そして、ライン幅がそれより小さくても、大きくても、光学センサ２７の出力信号のピーク値が小さくなる。目標ライン幅からのずれ量と、光学センサ２７の出力信号のピーク値との関係を図８に示す。なお、光学センサ２７の出力信号のピーク値は、中間転写ベルト８の移動速度（回転速度）に依存しない。

続いて、パターン画像４０の形成について説明する。図９は、主走査方向の１本のラインの静電潜像を感光体１に形成した際の、ラインの幅方向における電位分布を示している。なお、図９に示すグラフの縦軸は、負の電位を表している。レーザ光の光量は中心から外側に向かって減衰する強度分布を有している。このため、帯電した感光体１にレーザ光で静電潜像を形成すると、そのエッジ部分において、感光体１の電位は、図９のグラフで示す様に、帯電電位Ｖｄから露光後の電位Ｖｌに徐々に変化することになる。このような静電潜像を現像バイアスＶｄｃ１で現像すると、現像コントラストＶｃｎｔ１は、
Ｖｃｎｔ１＝｜Ｖｄｃ１−Ｖｌ｜
となる。現像コントラスト分の静電潜像を満たすようにトナーが現像されるため、現像バイアスＶｄｃ１で現像を行うと、図９のトナー像７１で示す様に、ライン幅Ｗｔ１のトナー像が形成される。

同様に、現像バイアスＶｄｃ１よりも負側で高い現像バイアスＶｄｃ２で現像を行った場合、現像コントラストＶｃｎｔ２は
Ｖｃｎｔ２＝｜Ｖｄｃ２−Ｖｌ｜
となる。そのため、現像バイアスＶｄｃ２で現像を行うと、図９のトナー像７２で示すライン幅Ｗｔ２のトナー像が形成される。

したがって、現像コントラストを大きくすると、ライン幅は広くなり現像濃度が濃くなる。図１０（Ａ）は、現像バイアスを変化させたときの、ライン幅の変化の測定結果であり、図１０（Ｂ）は、現像バイアスを変化させたときの、最大濃度の変化の測定結果である。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、ライン幅及び最大濃度は、現像バイアスと比例関係にある。また、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）の測定結果より導き出したライン幅と最大濃度の関係を示している。図１０（Ｃ）に示す様に、ライン幅と最大濃度は、ほぼ正比例の関係にある。したがって、ライン幅を制御することによって最大濃度を制御することができる。

以下、本実施形態における最大濃度キャリブレーションについて説明する。本実施形態においては、電源投入時等の初期状態において行う初期最大濃度キャリブレーションと、印刷中に少しずつ最大濃度が変化することに対処するために行う印刷中最大濃度キャリブレーションの２つのキャリブレーションを実行する。なお、印刷中に最大濃度が変化するのは、連続印刷により感光体１の温度が変化することで、感光体１の抵抗値が変化し、これにより感光体１の電荷のリーク量が変化して潜像電位が変化することが１つの理由と考えられている。

＜初期最大濃度キャリブレーション＞
本実施形態による初期最大濃度キャリブレーションについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１で、画像形成装置１０１の電源がＯＮになると、Ｓ２において、制御部２５は、画像形成装置１０１の故障チェックを行う。続いて、制御部２５は、Ｓ３において、図１２に示す初期最大濃度キャリブレーションのためのパターン画像４３から４６を中間転写ベルト８に形成する。なお、パターン画像４３から４６は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーにより形成されているが、色以外については同じである。なお、図１２においては、光学センサ２７を中間転写ベルト８の進行方向８１に直交する方向の各側にそれぞれ設け、パターン画像４３及び４４を一方の側に、パターン画像４５及び４６を他方の側に設けている。しかしながら、これは例示であり、任意の数の光学センサ２７を用いることができる。また、図１２には、代表して、イエローのトナーで形成したパターン画像４３の詳細を示しているが、他の色のパターン画像についても同様である。ここで、パターン画像４３は、図２に示す２つのラインを含むパターン画像４０を複数含むものである。ただし、各パターン画像４０を形成する際の現像バイアスについては、徐々に変化させている。本実施形態では、１つのパターン画像４３は２０個のパターン画像４０を含み、最初のパターン画像４０を−２８０Ｖの現像バイアスで形成し、以後、−３７５Ｖまで、−５Ｖずつ順に変化させた現像バイアスで形成している。

Ｓ４において、制御部２５は、形成したパターン画像４３から４６を光学センサ２７で検出する。ここで、パターン画像４３に含まれる各パターン画像４０について、パターン画像４０を形成したときの現像バイアスと、当該パターン画像を検出したときの光学センサ２７の出力のピーク値の関係をプロットすると、図１３のＹで示すグラフが得られる。同様に、パターン画像４４〜４６から、図１３のＭ、Ｃ、Ｂｋで示すグラフがそれぞれ得られる。これらデータは、図示しない記憶部に保存され、制御部２５は、Ｓ５において、図１３のグラフより各色について２０個のピーク値の最大値に対応するパターン画像４０を判定する。そして、Ｓ６において、判定したパターン画像４０を形成したときの現像バイアスを、当該色について使用する現像バイアスとして設定する。その後、制御部２５は、Ｓ７において、濃度階調性キャリブレーションや、色ずれキャリブレーションといったその他のキャリブレーションを実行し、その後、Ｓ８においてスタンバイ状態へと移行する。なお、Ｓ５及びＳ６においては、実際に形成したパターン画像４０を光学センサ２７で検出し、その出力信号のピーク値を測定し、ピーク値が最大となるパターン画像４０を形成したときの現像バイアスを判定していた。しかしながら、出力信号のピーク値の測定結果を補間して、現像バイアスと、光学センサ２７の出力信号のピーク値との関係を求め、これにより、出力信号のピーク値が最大となる現像バイアスを判定する形態であっても良い。

＜印刷中最大濃度キャリブレーション＞
続いて、印刷中最大濃度キャリブレーションについて、図１４のフローチャートを用いて説明する。一般的な画像形成装置においては、連続して印刷を行う場合、印刷する記録材間の搬送間隔を、例えば、７０ｍｍ程度としている。したがって、中間転写ベルト８には、記録材に転写する画像間に、記録材間の搬送間隔に対応する、記録材に転写されない領域が存在する。以後、このような、記録材間の間隔に対応する中間転写ベルト８の領域を非転写領域と呼ぶものとする。本実施形態では、この非転写領域を利用して印刷中にキャリブレーションを実行する。

印刷中最大濃度キャリブレーションの開始により、制御部２５は、Ｓ１０において、中間転写ベルト８の非転写領域に、図１５に示す印刷中最大濃度キャリブレーションのためのパターン画像５３から５６を形成する。なお、図１５において、網掛された領域は、２次転写の際に記録材に転写する画像が形成される領域であり、網掛けされた領域間の領域が非転写領域である。なお、パターン画像５３から５６は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーにより形成されているが、色以外については同じである。また、使用する光学センサ２７の数も任意である。また、図１５は、代表して、イエローのトナーで形成したパターン画像５３の詳細を示しているが、他の色についても同様である。ここで、パターン画像５３は、図２で示した２つのラインを含むパターン画像４０を複数含むものである。ただし、各パターン画像４０を形成する際の現像バイアスについては、徐々に変化させている。具体的には、使用する現像バイアスは、現在の設定値と、現在の設定値を所定値だけ増減させた値である。本実施形態では、パターン画像４０−１からパターン画像４０−５を、それぞれ、現在の設定値＋１０Ｖ、現在の設定値＋５、現在の設定値、現在の設定値−５Ｖ、現在の設定値−１０Ｖで形成している。なお、各色のパターン画像に含まれるパターン画像４０の数は５個に限定されず任意の数を使用できる。

制御部２５は、Ｓ１１において、形成したパターン画像５３から５６を光学センサ２７で検出する。ここで、パターン画像５３に含まれる各パターン画像４０について、パターン画像４０を形成したときの現像バイアスと、当該パターン画像を検出したときの光学センサ２７の出力信号のピーク値の関係をプロットすると、図１６のＹで示すグラフが得られる。同様に、パターン画像５４〜５６より、図１６のＭ、Ｃ、Ｂｋで示すグラフがそれぞれ得られる。制御部２５は、Ｓ１２において、図１６のグラフより、各色について５個のピーク値の最大値に対応するパターン画像４０を判定する。続いて、制御部２５は、Ｓ１３において、印刷が終了するか否かを判定し、印刷が終了しない場合には、Ｓ１４において、各色について、Ｓ１２で判定したパターン画像４０を形成したときの現像バイアスを実際に使用する現像バイアスとして設定する。一方、印刷が終了する場合にはそのまま終了する。なお、図１１に示す初期最大濃度キャリブレーションと同様に、実際にパターン画像４０の形成に使用した現像バイアスの値からＳ１４で設定する現像バイアスの値を決定するのではなく、測定結果を補間して求める形態とすることもできる。

印刷中最大濃度キャリブレーションを行わない画像形成装置では、連続印刷中に感光体等の温度・湿度が変化し、その影響により画像濃度が徐々に変化することがある。本実施形態では、印刷中最大濃度キャリブレーションを行うことで、刻々と変化する最大濃度をフィードバックして最大濃度の変動を抑制できる。

以上説明したように、パターン画像のライン幅が、受光素子の受光面の幅や、発光素子との位置関係等できまる特定の値の場合に光学センサ２７の振幅のピーク値が最大となることを利用して、１ｍｍより細いライン幅のパターン画像により濃度制御を行う。具体的には、異なる現像バイアスで複数のパターン画像を形成し、光学センサ２７の出力信号のピーク値が、目標値である最大値となる現像バイアスを判定することで濃度制御を行う。この微小サイズのパターン画像により、ＣＣＤを使用することなく、安価に、かつ、高精度な最大濃度キャリブレーションを行うことが可能になる。

また、パターン画像のサイズが小さいため、キャリブレーションで使用するトナー量が少なくなり、よって、キャリブレーションで使用したトナーの回収量を減らすことができる。さらには、連続して印刷している間においても最大濃度キャリブレーションを実行することが可能になるため、連続印刷中に印刷を一時停止させることなく、印刷中における濃度差を低減することができる。

なお、本実施形態において、光学センサ２７は、中間転写ベルト８に形成したパターン画像４０からの反射光を受光する反射型センサであった。しかしながら、本発明は、反射型センサに限定されず、透過型センサでも実現可能である。また、上述した実施形態においては、濃度に関する画像形成条件として現像バイアスの値を制御して設定するものであった。しかしながら、現像コントラストを変更する他の画像形成条件、例えば、帯電部２の帯電電位や、露光部７による露光強度を制御するものであっても良い。

また、上述した実施形態においては、パターン画像４０は、２本のラインを含むものであった。しかしながら、３本以上のラインを含むものであっても良い。例えば、３本のラインを含むパターン画像４０を光学センサ２７で読み取ると、光学センサ２７からはピーク値が２回出力される。これら複数のピーク値の平均を算出することにより、光学センサ２７による読み取りのバラツキを減らすことが可能になる。また、１本のラインを含むパターン画像であっても良い。この場合には、ラインの幅に応じた振幅の信号が２回出力される。さらに、上述した実施形態において、光学センサ２７は２つの受光部Ａｐと２つの受光部Ａｎを有するものであった。しかしながら、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの数は、それぞれ３つ以上とすることができる。受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの数を増やすことで、受光部Ａｐの総面積と受光部Ａｎの総面積が広くなり、光学センサ２７の受光量を増やすことができる。

さらに、光学センサ２７の出力信号情報に対して、ピークが得られるタイミング前後のデータのみを採用する制御を行うことによって、本実施形態は、１つの受光部Ａｐと１つの受光部Ａｎで構成可能となる。

なお、上述した実施形態では、受光部Ａｎと受光部Ａｐの受光面積と、受光面の配列方向の幅は等しく、パターン画像による影の配列方向と直交する方向の長さは、受光部Ａｎ及び受光部Ａｎの当該方向の長さより長いものとしていた。これら条件は、各受光部Ａｎ及び各受光部Ａｐのパターン画像による影響を受けていないときの受光量を等しくし、かつ、各受光部Ａｎ及び各受光部Ａｐがパターン画像による影響を受けているときの受光量の低下量を等しくするためであった。しかしながら、上記条件を総て満たさなくとも、パターン画像による影響を受けていないときの受光量を等しくし、パターン画像による受光量の低下量を同じとすることができることは当業者には自明であり、本発明は上記条件に限定されない。

さらに、上述した実施形態では、パターン画像４０のラインは、中間転写ベルト８の移動方向に直交する方向に形成されたものを例に使用して説明したが、直交する方向に対して斜めに引いたラインであっても良い。つまり、パターン画像４０は、中間転写ベルト８が移動した際にトナー量（現像剤量）が規則的に変化する画像であれば良く、パターン画像４０の移動方向とは異なる方向のラインを含むものとすることができる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態は、パターン画像４０のラインによる影の幅が、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの幅と同じになる様に制御することで、最大濃度を制御するものであった。例えば、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの幅が２５４μｍであるとすると、ライン幅が１２７μｍとなる様に調整し、これは、図１０（Ｃ）から、最大濃度を１．３２に調整するものであった。本実施形態では、パターン画像４０の目標ライン幅を、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの幅で決まる固定的な値ではなく可変値とするものである。なお、本実施形態においては、ユーザは、各色について、最大濃度の設定値として、"標準"と、"＋１"〜"＋５"及び"−１"〜"−５"の計１１段階から選択するものとする。そして、図１８に示す様な、最大濃度設定値と、目標ライン幅との関係を予め求めて記憶部に記憶させておくものとする。また、最大濃度設定値が"標準"であるときの目標ライン幅を、基準ライン幅とし、図８に示す様な、基準ライン幅からのずれ量と光学センサの出力信号のピーク値との関係も予め求めて記憶部に記憶させておくものとする。さらに、最大濃度の初期設定値は"標準"であり、画像形成装置１０１は、図１１に示す初期最大濃度キャリブレーションを既に実行し、よって、図１３に示すデータが記憶部に記憶されているものとする。なお、図１３に示すデータは、予め記憶部に記憶しておくものであっても良い。以下、図１７を用いて本実施形態による最大濃度制御処理について説明する。

Ｓ２０において、制御部２５は、ユーザの操作による最大濃度設定値の変更命令を検出する。なお、以下の説明においては、ユーザが総ての色について、最大濃度設定値＋２を選択したものとする。制御部２５は、Ｓ２１において、図１８の変換テーブルから、目標ライン幅を取得する。例えば、最大濃度設定値"＋２"に対しては、目標ライン幅１３７μｍが求められる。

制御部２５は、Ｓ２２において、目標ライン幅１３７μｍと、基準ライン幅（＝１２７μｍ）との差を計算する。本例では、１３７μｍ−１２７μｍ＝＋１０μｍが算出される
。続いて、Ｓ２３において、図８に示す様な、基準ライン幅からのずれ量と、センサ出力のピーク値の関係を使用して、Ｓ２２で求めたずれ量に対応するセンサ出力のピーク値を判定して目標値とする。本例では、目標ライン幅の基準ライン幅からのずれ量が＋１０μｍであるので、図８より、センサの出力ピーク値の目標値の最大値に対する割合は０．９６である。続いて、Ｓ２４において、制御部２５は、図１３に示す初期最大濃度キャリブレーションで得た結果を用いて、センサ２７の出力信号のピークの目標値から現像バイアスを決定する。具体的には、図１３のグラフより、イエロー（Ｙ）の出力信号のピークの最大値は２．００Ｖである。したがって、センサ２７の出力信号のピーク値の目標値は、２．００Ｖを０．９６倍した１．９２（Ｖ）となる。最大濃度設定値は、"＋２"と標準より濃いため、図１３のグラフの最大値より右側において１．９２Ｖに最も近いピーク値１．９０Ｖを選択して、その時に印加していた現像バイアス−３０５Ｖを導き出すことができる。このようにして、最大濃度設定値"＋２"から使用する現像バイアスを"−３０５Ｖ"に決定する。この様に、本実施形態では、初期最大濃度キャリブレーションの結果を使用して所望の最大濃度に濃度制御することができる。なお、本実施形態においても、現像バイアスと、出力信号のピーク値との測定結果を補間して現像バイアスを決定することができる。

第一実施形態では、最大濃度制御に使用する目標ライン幅は、光学センサ２７の受光部Ａｎ及びＡｐの幅により決定されていた。本実施形態では、受光部Ａｎ及びＡｐの幅によらず最大濃度制御が可能となる。

＜第三実施形態＞
第一実施形態においては、受光部Ａｐと受光部Ａｎの数は等しいものであった。本実施形態では、受光部Ａｎの数を１つとし、受光部Ａｐの数を２つとし、１本のラインによるパターン画像を使用する。以下、本実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態において、画像形成装置１０１の構成は、第一実施形態と同様であるためその説明を省略する。

図１９（Ａ）は、本実施形態による光学センサ７７の斜視図であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）のＸ方向から見た図である。図１９（Ａ）に示す様に、本実施形態のパターン画像９０は、幅Ｗｔ９０の１本のラインを含む画像である。なお、光学センサ７７は、第一実施形態における光学センサ２７の受光部２７０を受光部７７０に置き換えたものであり、その他の構成は光学センサ２７と同様であるためその説明は省略する。受光部７７０は、中間転写ベルト８の移動方向８１に沿ってアレイ状に配列されている受光素子７７３ｐ、７７５ｎ、７７４ｐから成る。なお、受光素子７７５ｎは受光部Ａｎを構成し、受光素子７７３ｐ及び７７４ｐはそれぞれ受光部Ａｐを構成する。このように、受光部７７０は、受光部Ａｐと受光部Ａｎが交互に配置されたものである。

図１９（Ａ）に示す様に、本実施形態において、受光部Ａｐの幅はＷｓｎｓｐであり、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎは、受光部Ａｐの幅Ｗｓｎｓｐの２倍である。本実施形態では、受光部Ａｐの幅Ｗｓｎｓｐが１２７μｍ、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎが２５４μｍであるものとする。さらに、各受光部Ａｐの受光面積は、受光部Ａｎの受光面積の半分、つまり、２つの受光部Ａｐの総受光面積は、受光部Ａｎの総受光面積に等しいものとする。なお、第一実施形態と同様に、受光部Ａｐの受光面の配列方向の幅は、受光部Ａｐの幅Ｗｓｎｓｐに略等しく、受光部Ａｎの受光面の配列方向の幅は、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎに略等しいものとする。さらに、パターン画像９０のラインの幅Ｗｔ９０は、受光部Ａｐの幅Ｗｓｎｓｐに等しく、つまり、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎの半分とする。したがって、パターン画像９０のラインによる影は、図１９（Ｂ）に示す様に、受光部７７０の位置においては、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎに等しくなる。なお、パターン画像９０のラインによる影の図１９（Ａ）のＸ方向の長さは、第一実施形態と同様に、受光部Ａｐ及び受光部Ａｎの当該方向の長さより長いものとする。なお、図１９（Ａ）及び（Ｂ）の矢印は、発光素子２７２が照射し、中間転写ベルト８の表面で正反射した光を示している。

図２０は、制御回路２７５と、受光部７７０及び発光素子２７２との接続構成を示している。図２の構成との相違点は、受光素子２７３ｐ及び２７４ｐが受光素子７７３ｐ及び７７４ｐに置き換えられ、受光素子２７３ｎ及び２７４ｎが受光素子７７５ｎに置き換えられたこと以外は第一実施形態と同様である。したがって、第一実施形態と同様に、光学センサ７７は、受光部Ａｐの総受光量から受光部Ａｎの総受光量を減じた値に対応する振幅の信号を出力する。

以下、光学センサ７７による１本のラインを含むパターン画像９０の検出について説明する。図２１は、異なるライン幅のパターン画像を示している。なお、図２１の点線で示す幅Ｌｗは、形成目標のライン幅である。ここで、目標ライン幅Ｌｗは、受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎの半分の幅（＝１２７μｍ）である。つまり、目標ライン幅Ｌｗは、受光部７７０の位置において受光部Ａｎの幅Ｗｓｎｓｎに等しい幅の影を形成する値である。ここで、図２１のパターン画像９１のライン幅は目標ライン幅Ｌｗであるが、パターン画像９２のライン幅は目標ライン幅Ｌｗより小さい１０１．６μｍであり、パターン画像９３のライン幅は目標ライン幅Ｌｗより大きい１５２．４μｍである。

図２２は、図２１のパターン画像９１を検出したときの光学センサ７７の出力信号を示している。なお、出力信号の下には、パターン画像９１の移動により移動する、ラインにより生じる影と、受光部７７０との位置関係を示している。なお、出力信号は、その値が基準電圧Ｖｒｅｆ２のとき、つまり、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量が等しいときを０とし、最大値が１となる様に規格化している。

状態（ａ）は、ラインの影が受光部Ａｐ及びＡｎのいずれも覆っていない状態である。この場合、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量は等しく、よって、光学センサ７７の出力は０となる。状態（ｂ）は、ラインの影が受光部Ａｐの１つを覆っている状態である。このとき、受光部Ａｎの総受光量は、受光部Ａｐの総受光量の倍となり、光学センサ７７の出力は−０．５となる。状態（ｃ）は、ラインの影が受光部Ａｐの１つと、受光部Ａｎの半分を覆っている状態であり、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量は等しく、よって、光学センサ７７の出力は０となる。状態（ｄ）は、ラインの影が受光部Ａｎの全体を覆っている状態である。このとき、受光部Ａｎの総受光量は、ほぼ０であり、光学センサ７７の出力は最大の＋１．０となる。状態（ｅ）は、状態（ｃ）と同じく、ラインの影が受光部Ａｐの１つと、受光部Ａｎの半分を覆っている状態であり、光学センサ７７の出力は０となる。状態（ｆ）は、状態（ｂ）と同じく、ラインの影が受光部Ａｐの１つを覆っている状態であり、光学センサ７７の出力は−０．５となる。状態（ｇ）は、状態（ａ）と同じく、ラインの影がいずれの受光部も覆っていない状態であり、光学センサ７７の出力は０となる。

図２３は、図２１のパターン画像９２を検出したときの光学センサ２７の出力信号を示している。図２３の表記は図２２と同じである。なお、出力信号のピーク値は、図２２におけるパターン画像９１を検出したときのピーク値が１となる様に規格化している。図２３に示す様に、パターン画像９２のライン幅は、目標ライン幅の０．８倍であるため、その影は受光部Ａｎの全体を覆うことはない。したがって、状態（ｄ）に示す様に、ラインによる影の全体が受光部Ａｎを覆ったときでも、受光部Ａｎは、正反射光を受光する。よって、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量の差の最大値は、図２２の状態（ｄ）より小さくなる。具体的には、パターン画像９２を検出したときの光学センサ７７の出力信号のピーク値は、０．８となる。なお、パターン画像９１とパターン画像９２のライン幅の比は、
１２７μｍ：１０１．６μｍ＝１：０．８
である。つまり、光学センサ７７の出力信号のピーク値は、ライン幅が目標幅より小さくなると、それに比例して小さくなる。

図２４は、図２１のパターン画像９３を検出したときの光学センサ７７の出力信号を示している。なお、図２４の表記は図２２と同じである。図２４に示す様に、パターン画像９３のライン幅は、目標とする幅の１．２倍であるため、その影が受光部Ａｎのみを覆う状態は存在せず、影は、受光部Ａｎの全体を覆ったうえで、いずれかの受光部Ａｐの一部を覆うことになる。したがって、状態（ｄ）に示す様に、ラインによる影が受光部Ａｎの全体を覆ったときには、受光部Ａｐも一部影に覆われ、よって、受光部Ａｐの総受光量と受光部Ａｎの総受光量との差は、図２２の状態（ｄ）より小さくなる。具体的には、パターン画像９３を検出したときの光学センサ７７の出力信号のピーク値は０．８となる。なお、パターン画像９１とパターン画像９３のライン幅の比は、
１２７μｍ：１５２．４μｍ＝１：１．２
である。パターン画像９３のライン幅のパターン画像９１のライン幅からのずれ量は、２５．４μｍであり、ずれ量の比率は、０．２（＝２５．４÷１２７）である。

一方、パターン画像９１を検出したときのピーク値を基準にすると、パターン画像９３を検出したときのピーク値の基準値からのずれ量は、０．２（＝１−０．８）である。この様に、ライン幅が目標値より大きいと、光学センサ７７の出力信号のピーク値の基準値からのずれ量は、ライン幅の目標値からのずれ量と一致することになる。

以上の通り、本実施形態においてはラインによる影が受光部Ａｎの幅と同じとなる様にすると、光学センサ７７の出力信号のピーク値が最大となり、ライン幅がそれより小さくても、大きくても、光学センサ７７の出力信号のピーク値は小さくなる。目標とするライン幅からのずれ量と、光学センサ７７の出力信号のピーク値との関係を図２５に示す。なお、光学センサ７７の出力信号のピーク値は、中間転写ベルト８の移動速度（回転速度）に依存しない。この様に、図２５に示す特性を利用して、第一実施形態や第二実施形態で説明した濃度補正キャリブレーションを実行することができる。本実施形態では、１本のラインによるパターン画像を使用するため、第一実施形態や第二実施形態より小さな検出画像とすることができる。

なお、本実施形態においては、光学センサ７７の受光部７７０は、２つの受光部Ａｐと、１つの受光部Ａｎを有するものであった。しかしながら、３つの受光部Ａｐと、２つの受光部Ａｎを交互に配置する等、ｎを自然数として、(ｎ＋１)個の受光部Ａｐと、ｎ個の受光部Ａｎを交互に配置したものとすることができる。このとき、受光部７７０の両端に配置される２つの受光部Ａｐそれぞれの受光面積の和は、受光部７７０のそれ以外の受光部Ａｐ及びＡｎそれぞれの受光面積と等しくする。また、受光部７７０の両端以外の受光部の受光面の配列方向の幅は等しく、受光部７７０の両端に配置される２つの受光部Ａｐの受光面の配列方向の幅の倍とする。なお、受光部Ａｐの数を受光部Ａｎの数より１つだけ多くし、受光部Ａｐを受光部７７０の両端に配置する形態で説明したが、受光部Ａｐと受光部Ａｎを入れ替えた形態とすることもできる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、受光部Ａｐと受光部Ａｎそれぞれの受光量の時間変化を示す信号の差動処理を行うものであった。受光部Ａｐと受光部Ａｎは中間転写ベルト８の移動方向に沿って配置されている。したがって、受光部Ａｐと受光部Ａｎの受光量の時間変化は、互いに、受光部Ａｐと受光部Ａｎの距離と中間転写ベルト８の移動速度で決まる時間だけずらしたものである。したがって、受光部Ａｐと受光部Ａｎそれぞれの受光量の時間変化を示す信号の差動処理を行うことは、例えば、１つの受光部が出力する受光量に対応する信号を２分岐した後、互いに所定の時間だけずらして差動処理を行うことでも実現できる。このときにずらす時間は、受光部Ａｐと受光部Ａｎの距離と中間転写ベルト８の移動速度で決まる時間である。つまり、上記各実施形態は、１つ以上の受光部Ａｐの総受光量と、１つ以上の受光部Ａｎの総受光量との差動処理を行うものであったが、１つの受光部の受光量を示す信号の、１つ以上の第１の時間位置の和と、１つ以上の第２の時間位置の和との差動処理を行うことと等価である。例えば、複数のラインのパターン画像を移動させると、受光部における受光量は複数のラインに応じた周期で振動する。したがって、例えば、各第１の時間位置は、この周期が互いに同相となる様に設定し、各第２の時間位置も、この周期が互いに同相となる様に設定する。一方、第１の時間位置と第２の時間位置は、この周期の位相が異なる様に、例えば、逆相になる様に設定する。

また、上記実施形態において、受光部Ａｐと受光部Ａｎの受光面の配列方向の幅と、ラインの幅の関係について説明した。ここで、受光部Ａｐ及びＡｎはその受光面で同時にある領域からの反射光を受光し、これは、同時に受光する反射光の平均値を求めていることに等しい。よって、受光面の配列方向の幅を増加させることは、例えば、受光部Ａｐと受光部Ａｎが出力する受光量の時間変化を示す信号に対して移動平均を求めることに等しい。ここで、１つの受光部が出力する信号の異なる時間位置の差動処理を行う形態では、信号を分岐してずらすためにメモリが必要となる。したがって、このメモリを利用することで、１つの受光部が出力する信号に第１の区間と第２の区間の２つの区間を設定し、第１の区間の移動平均値と、第２の区間の移動平均値の差動処理を容易に行うことができる。これにより、ラインの幅に応じた区間を容易に設定することができる。なお、このとき、第１の区間と第２の区間の時間間隔は、上記実施形態における受光部Ａｐと受光部Ａｎの距離に相当し、第１の区間と第２の区間の区間長は、受光面の配列方向の幅に相当する。

図２６は、１つの受光部が出力する信号に対する上記処理を行うための構成図である。なお、１つの受光部が出力する信号の異なる時間の差動処理を行う本形態では、例えば、光学センサ２７は、単に、受光部の受光量に対応する光検出信号をエンジン制御部２５に出力する。なお、図２６のサンプリング部３１、移動平均処理部３２及び３３、差動処理部３４は、例えば、エンジン制御部２５に設けられる。しかしながら、サンプリング部３１、移動平均処理部３２及び３３、差動処理部３４をは、例えば、制御回路２７５に設けても良い。光検出信号は、サンプリング部３１でサンプリングされ、それぞれ、移動平均処理部３２及び３３へと出力される。移動平均処理部３２及び３３は、所定長の区間の移動平均値を求め、求めた移動平均値をそれぞれ差動処理部３４へと出力する。なお、移動平均処理部３２が出力する移動平均値に対応する区間と、移動平均処理部３３が同じ時刻に出力する移動平均値に対応する区間との間の期間は、上述した様に、例えば、光検出信号の位相が異なる様に設定する。差動処理部３４は、移動平均処理部３２及び３３から移動平均値の差動処理を行う。この構成により差動処理部３４は、例えば、図３の差動アンプ２９０の出力信号と同様の出力信号を出力する。

なお、言い換えると、上記実施形態は、パターン画像及びその前後の中間転写ベルト８表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものともいえる。例えば、これは、同じ時間に受光部Ａｐと受光部Ａｎが受光する正反射光は、パターン画像及びその前後の中間転写ベルト８表面の異なる位置で反射したものであることから明らかである。また、１つの受光部が出力する信号の異なる時間位置の差動処理を行う形態も、パターン画像及びその周囲の中間転写ベルト８表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものである。例えば、光検出信号の第１の時間位置と、第１の時間位置より後の第２の時間位置との差動処理を行うものとする。なお、第１の時間において受光部への正反射光の反射位置であるパターン画像上の位置を第１の位置とし、第２の時間において受光部への正反射光の反射位置を第２の位置とする。この場合、第１の位置と第２の位置との距離は、中間転写ベルト８の表面の移動速度に第１の時間と２の時間との差分を乗じた値に等しい。よって、第１の時間位置と第２の時間位置の差動処理を行うことは、受光部が第１の位置から正反射光を受光しているときの総受光量と、受光部が第２の位置から正反射光を受光しているときの総受光量との差動処理を行うことに相当するからである。

以上、発光素子が発散光束を中間転写ベルト８に照射することで、中間転写ベルト８のある程度広い範囲が発光素子により照らされることになる。したがって、受光素子が受光するパターン画像のラインによる拡散反射光は、パターン画像がこの照射領域を通過する間において略一定となる。したがって、複数の受光素子の受光量の差、或いは、１つの受光素子の異なる時間位置での受光量の差により、拡散反射光を除去又は抑圧し、正反射光成分のみを取り出すことができる。この構成により、拡散反射光の影響を抑えた濃度制御が可能となる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (15)

1. 像担持体の表面に、前記像担持体の表面の移動方向と異なる方向の１つ以上のラインを有する検出画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に形成された前記検出画像を検出して出力信号を出力する検出手段と、
   前記検出手段の出力信号のピーク値に基づき、形成する画像の濃度に関する画像形成条件を制御する制御手段と、
   を備えており、
   前記検出手段は、
   前記像担持体に光を照射する発光手段と、
   前記発光手段が発光し、前記像担持体で反射した光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
   前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号を前記出力信号として出力する出力手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像形成条件の異なる値を使用して、前記像担持体に複数の前記検出画像を形成し、前記検出手段の出力信号のピーク値が目標値となる様に前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記目標値は、前記検出手段が複数の前記検出画像のそれぞれを検出したときに出力する出力信号のピーク値の最大値であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記目標値は、前記検出手段が複数の前記検出画像のそれぞれを検出したときに出力する出力信号のピーク値の最大値に対する割合で示されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記受光手段は、交互に配置される１つ以上の第１の受光部と１つ以上の第２の受光部とを含み、
   前記出力手段は、前記１つ以上の第１の受光部の総受光量と、前記１つ以上の第２の受光部の総受光量の差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の受光部それぞれの受光面積と、前記第２の受光部それぞれの受光面積は等しいことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の受光部それぞれの受光面の、前記第１の受光部と前記第２の受光部を交互に配置している方向である配列方向における幅と、前記第２の受光部それぞれの受光面の前記配列方向における幅は等しいことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記検出画像は、前記像担持体の表面の移動方向に沿って、前記移動方向に直交する方向の複数のラインを含み、
   前記受光手段は、複数の前記第１の受光部と、複数の前記第２の受光部を有し、
   前記発光手段が前記検出画像を照射することで前記受光手段の位置に形成される明暗のピッチは、前記第１の受光部のピッチと、前記第２の受光部のピッチにそれぞれ等しいことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記受光手段の両端は前記第１の受光部であり、
   前記受光手段の前記両端に配置される前記第１の受光部を除く受光部の受光面積は等しく、かつ、前記両端に配置される２つの前記第１の受光部の受光面積の和に等しいことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
10. 前記受光手段の両端は前記第１の受光部であり、
    前記受光手段の前記両端に配置される前記第１の受光部を除く受光部の受光面の、前記第１の受光部と前記第２の受光部を交互に配置している方向である配列方向における幅は等しく、かつ、前記両端に配置される前記第１の受光部の受光面の前記配列方向における幅の倍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。
11. 前記第１の受光部及び前記第２の受光部は、それぞれ、１つ以上の受光素子を含むことを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記出力手段は、前記検出信号の第１の時間位置と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた第２の時間位置との差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記出力手段は、前記検出信号の第１の区間の平均値と、前記第１の区間とは所定の期間だけ離れた第２の区間の平均値との差に応じた信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記検出画像は、前記像担持体の表面の移動方向に沿って、前記移動方向に直交する方向の複数のラインを含み、
    前記所定の期間は、前記検出信号に生じる前記複数のラインによる振動の周期とは異なる期間であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
15. 前記画像形成手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアスを印加することで前記静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、を備えており、
    前記画像形成条件は、前記現像バイアスと、前記感光体の前記露光手段により露光された位置の電位との差である現像コントラストである、
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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