(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーパタンを担持する担持媒体の表面に形成された定形態のトナーパタンの、位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検出する反射型光学センサアレイであって、
２単位以上の反射型光学センサを有し、
１単位の反射型光学センサは、
半導体発光素子およびフォトダイオードを、上記半導体発光素子の発光軸と上記フォトダイオードの受光軸とが互いに平行となるようにして、上記発光軸と受光軸を相互に近接さて配置一体化してなる一体型発光受光素子と、
上記半導体発光素子から放射されて上記担持媒体の表面に照射される光束に、収束作用を及ぼす照明用集光レンズと、
上記担持媒体側からの反射光を上記フォトダイオードに向けて集光的に導く受光用集光レンズと、を有し、
上記照明用集光レンズは、その光軸を上記発光軸と平行にして、上記フォトダイオード側へシフト量：Δだけシフトし、
上記受光用集光レンズはその光軸が、照明用集光レンズの光軸と平行で、かつ、上記照明用集光レンズ側へシフトし、且つ、照明用集光レンズとは別のレンズであり、
上記半導体発光素子から上記発光軸上に放射される光線が、上記照明用集光レンズにより屈折されて、上記発光軸に直交する担持媒体表面に入射角：Θをもって斜め入射し、上記担持媒体表面により正反射されて上記フォトダイオードの受光部の中心部に入射するように、上記半導体発光素子とフォトダイオードと照明用集光レンズとの位置関係が調整されるとともに、上記入射角：Θが１０度以下に設定され、
上記２単位以上の反射型光学センサは、
上記半導体発光素子の発光軸と、上記フォトダイオードの受光軸とに直交し、これら発光軸と受光軸の中間を通る直線の方向へ、この方向における上記トナーパタンの大きさよりも小さいピッチでアレイ配列し、少なくとも、上記半導体発光素子と上記フォトダイオードを全体として一体化し、各反射型光学センサ単位で、半導体発光素子の点滅が独立して可能であり、且つ、上記アレイ配列された２単位以上の反射型光学センサにおける、照明用集光レンズと受光用レンズとが一体化されていることを特徴とする反射型光学センサアレイ。
【請求項２】
請求項１記載の反射型光学センサアレイにおいて、
照明用集光レンズと受光用集光レンズが一体構造であることを特徴とする反射型光学センサアレイ。
【請求項３】
請求項１または２記載の反射型光学センサアレイにおいて、
半導体発光素子から発光軸上に放射され、照明用集光レンズにより屈折された光線が、担持媒体表面に斜め入射する入射角：Θが５度以下に設定されたことを特徴とする反射型光学センサアレイ。
【請求項４】
トナーにより画像を形成する画像形成装置において、トナーパタンを担持する担持媒体に、トナーパタンと画像形成用のトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、担持媒体上に形成されたトナーパタンの位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検知するための反射型光学センサアレイと、を有し、上記反射型光学センサアレイが、請求項１〜３の任意の１に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、
形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反射型光学センサアレイおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーによる画像を形成する画像形成装置は、アナログ方式やデジタル方式の「モノクロあるいはカラー複写機」やプリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、近来はマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等として広く実施されている。
【０００３】
このような画像形成装置により良好なトナー画像を得るためには、静電潜像の現像に供されるトナー量が適正でなければならない。  
現像方式には「トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤」を用いる方式や、「トナーのみで構成された現像剤」を用いるモノトナー現像方式等、種々の方式が知られているが、これら各種の現像方式において、静電潜像が現像される現像部へ供給されるトナー量は「トナー濃度」とも呼ばれている。
【０００４】
トナー濃度が低すぎると、静電潜像に十分な量のトナーが供給されず、画像形成装置から出力される画像（出力画像）は「濃度の不十分な画像」となってしまう。逆に、トナー濃度が高すぎると、出力画像における濃度分布が「高濃度側」に偏り、見づらい画像となってしまう。  
従って、良好な出力画像を得るためには、トナー濃度を適正な範囲内に制御する必要があり、そのために「トナー濃度の検出」が必要である。
【０００５】
また、カラー画像の作成の場合には、異なる色のトナー画像を適正に重ね合わせないと形成されたカラー画像に「色ずれ」が生じて画質を劣化させる。このために、トナー画像の位置を適正化する必要がある。
【０００６】
「トナー濃度の検出」や「トナー画像位置の適正化」には、感光体や中間転写ベルトの表面にトナー濃度検出用の「トナーパタン」を形成し、上記表面に検出光を照射して反射光を受光し、トナーパタンの有無による反射光の変化によりトナーパタンにおけるトナー濃度やトナーパタンの位置を検出する方法が広く知られている（特許文献１〜６等）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、トナーパタンを用いて、トナー濃度またはトナーパタンの位置、もしくはこれら双方の検出を行ないうる新規な反射型光学センサアレイおよびこれを用いる画像形成装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の反射型光学センサアレイは、２単位以上の反射型光学センサを有する。
まず、１単位をなす反射型光学センサを説明する。
「反射型光学センサ」は、トナーパタンを担持する担持媒体の表面に形成された定形態のトナーパタンの、位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検出する反射型光学センサである。
【０００９】
「担持媒体」は、トナーパタンを形成されて担持し、反射型光学センサによる検出部へ変位させるものであり、具体的には、トナー画像の形成される光導電性や誘電性の「静電潜像形成媒体」、あるいはこれら静電潜像形成媒体に形成された静電潜像を現像して得られるトナー画像を、シート状の画像担持媒体に転写するための中間転写媒体等である。
【００１０】
担持媒体に形成されるトナーパタンは「定形態」である。形態は、形状もしくは「形状と態様」である。  
形状に関して言えば「定形態」は「定形状」即ち、予め定められた形状であるが、定形状は１種に限らない。  
「形態」は、トナーパタンの形状以外の形成条件であり、例えば、トナーパタンの濃度（予め設定されている濃度）である。
【００１１】
反射型光学センサは、一体型発光受光素子と、照明用集光レンズとを有する。
【００１２】
一体型発光受光素子は、１個の半導体発光素子と１個のフォトダイオードとを有する。
【００１３】
「半導体発光素子」は、ＬＥＤ（発光ダイオード）もしくはＬＤ（半導体レーザ）である。ＬＤは所謂端面発光型のものの他、所謂面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）であることができる。
【００１４】
「フォトダイオード」は、この明細書において、通常のフォトダイオードとフォトトランジスタを総称するものとする。
【００１５】
半導体発光素子とフォトダイオードは、以下の位置関係で相互に一体化される。  
即ち、半導体発光素子の「発光軸」と、フォトダイオードの「受光軸」とが、互いに平行となるように、且つ、発光軸および受光軸が相互に近接して配置される。
【００１６】
半導体発光素子の「発光軸」は、半導体発光素子の発光面に直交し、この発光面から放射される「最大光量の光線」に合致する軸である。  
フォトダイオードの「受光軸」は、フォトダイオードの受光面の中心を通り、受光面に直交する軸である。  
上記発光軸・受光軸とも「仮想的な軸」であることは言うまでもない。
【００１７】
上記の如く、半導体発光素子と、フォトダイオードとは、発光軸・受光軸が互いに平行となるようにして配置され、発光軸・受光軸の間隔がＬとなるようにして一体化される。
【００１８】
半導体発光素子とフォトダイオードは、同一の保持基板の同一面に、発光軸と受光軸が間隔：Ｌで互いに平行となるように固定して設けることができる。  
保持基板の半導体発光素子が設けられる面部分と、フォトダイオードが設けられる面部分とは、若干の段差をなしていても良い。
【００１９】
「照明用集光レンズ」は、半導体発光素子から放射されて、トナーパタンを形成される担持媒体の表面に照射される光束に、収束作用を及ぼす光学素子である。
【００２０】
「照明用集光レンズ」は、サイズ面から言えばマイクロレンズのような微小なレンズであり、その形態は、通常の凸レンズ（両凸レンズ・平凸レンズ・凸メニスカスレンズ）のように屈折曲面を有するもので良いことはいうまでもないが、フレネルレンズや「屈折率分布型で正の屈折力を有するもの」でもよい。
【００２１】
この照明用集光レンズは、その光軸を「半導体発光素子の発光軸と平行」にして、フォトダイオード側へシフト量：Δだけシフトして設けられる。  
このように、照明用集光レンズの光軸が、フォトダイオード側へずれているので、半導体発光素子の発光軸に合致して放射される「強度の最も大きい光線」は、照明用集光レンズの光軸に平行に、光軸からずれて入射し、照明用集光レンズの光軸方向へ、即ち、フォトダイオード側へ屈折される。
【００２２】
このように、半導体発光素子から発光軸上に放射される光線は、照明用集光レンズにより屈折されて、発光軸に直交する担持媒体表面に入射角：Θをもって斜め入射する。
【００２３】
この光線が、担持媒体表面により正反射されてフォトダイオードの受光部の中心部（受光軸と受光部との交点）に入射するように、半導体発光素子とフォトダイオードと照明用集光レンズの位置関係が調整される。
【００２４】
この位置関係は、入射角：Θが１０度以下となるように設定される。
【００２５】
発光部・受光部の間隔、すなわち、発光軸・受光軸の間隔は、これをＬとすると１ｍｍ程度より小さいことが好ましい。
【００２６】
勿論、この位置関係は「基準状態」に対して設定される。  
「基準状態」は、半導体発光素子・フォトダイオード・照明用集光レンズと、担持媒体表面との位置関係が設計上の位置関係に合致している場合である。
【００２７】
半導体発光素子から放射される光束は一般に「発散光束」であり、上記照明用集光レンズは、その「正の屈折力」により上記発散光束に対して収束作用を及ぼす。この収束作用により、上記発散光束の発散性が弱められるが、収束作用は「照明用集光レンズを透過した後の光束が、弱い発散性の光束となる」ような作用であることもできるし「透過後の光束が平行光束となる」ような作用でもよく、さらには「透過後の光束が収束光束となる」ような作用でもよい。
【００２８】
反射型光学センサはまた「担持媒体側からの反射光をフォトダイオードに向けて集光的に導く受光用集光レンズ」を、照明用集光レンズとは別に有し、受光用集光レンズの光軸が、照明用集光レンズの光軸と平行で、照明用集光レンズ側へシフトしている。
【００２９】
受光用集光レンズにより集光的に同行される光束は、基準状態においてはフォトダイオードの受光部の中央部に入射する。
【００３０】
照明用集光レンズと受光用集光レンズは、別個のレンズであるが、これらは一体構造であることができる（請求項２）。  
「照明用集光レンズと受光用集光レンズの一体構造」は、照明用集光レンズと受光用集光レンズが、例えば「同一のレンズ材料基板」にマイクロレンズとして形成されている形態でもよいし、別個に製造された照明用集光レンズと受光用集光レンズとを、適当な連結具により相互に連結一体化した形態でもよい。
【００３１】
請求項１または２記載の反射型光学センサアレイに用いられる反射型光学センサは、半導体発光素子から発光軸上に放射され、照明用集光レンズにより屈折された光線が、担持媒体表面に斜め入射する入射角：Θが「５度より小さく設定」されていることが好ましい（請求項３）。
【００３２】
この発明の反射型光学センサアレイは、上に説明した反射型光学センサを１単位として、２単位以上の反射型光学センサを、半導体発光素子の発光軸と、フォトダイオードの受光軸とに直交し、これら発光軸と受光軸の中間を通る直線の方向へ、この方向におけるトナーパタンの大きさよりも小さいピッチでアレイ配列し、少なくとも、半導体発光素子とフォトダイオードを全体として一体化し、各反射型光学センサ単位で、半導体発光素子の点滅が独立して可能である。
【００３３】
「半導体発光素子とフォトダイオードを全体として一体化」するとは、「アレイ配列された２以上の半導体発光素子および２以上のフォトダイオードを一体化」すると言う意味である。
【００３４】
上記の如く、アレイ配列された２単位以上の反射型光学センサにおける、照明用集光レンズは一体化されている。
【００３５】
また、「アレイ配列された反射型光学センサは受光用集光レンズを有し、アレイ配列された受光用集光レンズが照明用集光レンズと一体化されている。
【００３６】
なお、請求項１または２記載の「反射型光学センサアレイ」は、複数単位の反射型光学センサをアレイ配列させた方向が、担持媒体表面に形成されたトナーパタンの移動方向に対して交わるように配置される。
【００３７】
請求項４の画像形成装置は「トナーにより画像を形成する画像形成装置」であって、トナー画像形成手段と、反射型光学センサアレイとを有する。
【００３８】
「トナー画像形成手段」は、トナーパタンを担持する担持媒体（静電潜像形成媒体）に、トナーパタンと「画像形成用のトナー画像」を形成する手段であり、担持媒体が光導電性の感光体であれば、この感光体の表面を均一帯電する手段と、均一帯電された感光体表面に露光により静電潜像を形成する手段と、形成された静電潜像をトナーパタンもしくはトナー画像として現像する現像手段とを有する。
【００３９】
担持媒体が「中間転写ベルト」である場合には、上記各手段と共に、感光体上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト上へ転写する転写手段とがトナー画像形成手段を構成する。
【００４０】
「反射型光学センサアレイ」は、請求項１ないし３の任意の１に記載のものであり、担持媒体上に形成されたトナーパタンの「位置およびトナー濃度の少なくとも一方」を検知する。
【００４１】
反射型光学センサアレイをなす２単位以上の反射型光学センサの個々の構成は、上述したとおりである。
【００４２】
請求項４記載の画像形成装置は「形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像である」ことができる（請求項５）。
【発明の効果】
【００４３】
以上に説明したように、この発明によれば新規な反射型光学センサアレイ、画像形成装置を実現できる。後述する実施の形態において説明するように、反射型光学センサアレイは、小型で検出感度が良く、トナーパタンの「位置およびトナー濃度の少なくとも一方」を検知することができる。
【００４４】
従って、これら反射型光学センサアレイを用いる画像形成装置では、良好な画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】画像形成装置の実施の１形態としてのカラープリンタを示す説明図である。
【図２】光走査装置を説明するための図である。
【図３】光走査装置を説明するための図である。
【図４】光走査装置を説明するための図である。
【図５】光走査装置を説明するための図である。
【図６】トナーパタン検出を説明するための図である。
【図７】トナーパタン検出を説明するための図である。
【図８】トナーパタンの１例を説明するための図である。
【図９】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１０】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図１１】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図１２】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１３】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１４】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１５】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１６】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図１７】反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。
【図１８】反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。
【図１９】反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。
【図２０】反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。
【図２１】反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。
【図２２】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図２３】反射型光学センサアレイを説明するための図である。
【図２４】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２５】位置検出用のトナーパタンの１例を説明するための図である。
【図２６】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ａ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｂ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｃ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｄ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｅ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｆ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２７（ｇ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２８（ａ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２８（ｂ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２８（ｃ）】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【図２９】反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、実施の形態に即してこの発明を説明する。  
図１は、画像形成装置の１例としてカラープリンタの概略構成を示している。
【００４７】
カラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のトナー画像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０により、４つの感光体ドラム２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄに、それぞれ所定の色のトナー画像を形成し、これらトナー画像を中間転写ベルト２０４０を介して転写紙上に転写し、定着してカラー画像を形成するようになっている。
【００４８】
４つの感光体ドラムの各々の周囲には、クリーニングユニット２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ、帯電装置２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄが配設され、感光体ドラム２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄの下方には、中間転写ベルト２０４０が、その上側周面を上記各感光体ドラムの下側の周面に接して反時計回りに回転できるように設けられている。
【００４９】
図１において、符号２０４２は転写ローラ２０４２、符号２０５０は定着ローラ、符号２０５４は給紙コロ、符号２０５６はレジストローラ対を示す。  
また符合２０５８は排紙ローラ、符号２０６０は給紙トレイ、符号２０７０は排紙トレイ、符号２０８０は通信制御装置、符号２２４５は反射型光学センサアレイを示す。
【００５０】
上記各部は、プリンタ制御装置２０９０により統括的に制御される。
【００５１】
図１において、３次元直交座標：ＸＹＺを図のように定める。即ち、Ｙ軸方向は、図面に直交する方向であり、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向である。Ｘ軸方向は４つの感光体ドラムの配列方向（図の左右方向）に沿った方向であり、Ｚ方向は図１における上下方向である。
【００５２】
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００５３】
各感光体ドラム２０３３ａ〜２０３３ｄはいずれも、その表面に「光導電性の感光層」が形成されており、図示されない回転機構により、図１における面内で矢印方向（時計回り）に回転する。
【００５４】
感光体ドラム２０３０ａの周面にそって、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、クリーニングユニット２０３１ａが回転方向へこの順序に配置されている。
【００５５】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは１組として使用され、黒色画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｋステーション」ともいう。）を構成する。
【００５６】
同様に、感光体ドラム２０３０ｂと、その周囲に配設された、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、シアン色画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００５７】
同じく、感光体ドラム２０３０ｃと、その周囲に配設された、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、マゼンタ色画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００５８】
同じく、感光体ドラム２０３０ｄと、その周囲に配設された、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、イエロー色画像を形成する画像形成ステーション（以下「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００５９】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００６０】
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（黒画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づき、各色画像情報毎に変調された光束を、対応する「帯電された感光体ドラムの表面」にそれぞれ照射して光走査を行なう。  
光走査により各感光体ドラムの表面の「光が照射された部分」の電荷が消失し、各色画像情報に対応した静電潜像が、各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。  
形成された各静電潜像は、各感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方へ移動する。光走査装置２０１０の構成については後述する。
【００６１】
トナーカートリッジ２０３４ａ〜２０３４ｄには、それぞれブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーが収納されている。
【００６２】
トナーカートリッジ２０３４ａに収納されたブラックトナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂに収納されたシアントナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。  
トナーカートリッジ２０３４ｃに収納されたマゼンタトナーは現像ローラ２０３３ｃに供給され、トナーカートリッジ２０３４ｄに収納されたイエロートナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。
【００６３】
これら各現像ローラの周面には、ローラの回転に伴い、対応するトナーカートリッジからのトナーが薄く均一に塗布される。  
各現像ローラ表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における「光が照射された部分」に移行して付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー画像として顕像化する。
【００６４】
現像により得られたトナー画像は、感光体ドラムの回転に伴い、転写ベルト２０４０の方へ移動する。  
説明は省くが、現像ローラによって前記潜像にトナーが付着後の感光体ドラム上におけるトナー濃度および／またはトナー位置を検出する方法も存在する。
【００６５】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像を形成する。
【００６６】
以下の説明において「転写ベルト２０４０上に転写されたトナー画像が移動する方向」を「副方向」と呼び、該副方向に直交する方向（Ｙ軸方向）を「主方向」と呼ぶ。
【００６７】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。  
給紙トレイ２０６０の近傍には配設された給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から記録紙を１枚づつ、レジストローラ対２０５６に向けて給送する。  
レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を中間転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。
【００６８】
中間転写ベルト２０４０上のカラー画像は、転写ローラ２０４２により記録紙上に転写される。カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラ２０５０により熱と圧力の作用によりカラー画像を定着され、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０側へ送られ、排紙トレイ２０７０上に排出されて順次スタックされる。
【００６９】
各クリーニングユニット２０３１ａ〜２０３１ｄは、対応する感光体ドラム２０３０ａ〜２０３０ｄ表面の残留トナーを除去する。残留トナーが除去された各感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００７０】
反射型光学センサアレイ２２４５は、転写ベルト２０４０の「−Ｘ側」に配置されている。反射型光学センサアレイ２２４５については後述する。
【００７１】
次に、光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００７２】
光走査装置２０１０は、１例として図２〜図５に示されるように、４つの光源２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ、４つのカップリングレンズ２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ、４つの開口板２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ、４つのシリンドリカルレンズ２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ、ポリゴンミラー２１０４、４つのｆθレンズ２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ、８つの折返しミラー２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、４つのトロイダルレンズ２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、４つの光検知センサ２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ、４つの光検知用ミラー２２０７ａ、２２０７ｂ、２２０７ｃ、２２０７ｄを備え、さらに、図示されない走査制御装置などを備えている。  
これらは、光学ハウジング２３００（図５参照）の所定位置に組み付けられている。
【００７３】
光走査における主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と称する。
【００７４】
また、図２〜図４に示すように、カップリングレンズ２２０１ａ及びカップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗ１方向」、光源２２００ａ及び光源２２００ｂにおける主走査対応方向を「ｍ１方向」とする。  
同様に、カップリングレンズ２２０１ｃ及びカップリングレンズ２２０１ｄの光軸に沿った方向を「ｗ２方向」、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄにおける主走査対応方向を「ｍ２方向」とする。  
光源２２００ａ及び光源２２００ｂにおける副走査対応方向、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄにおける副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。
【００７５】
光源２２００ｂと光源２２００ｃは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源２２００ａは光源２２００ｂの「−Ｚ側」に配置されている。また、光源２２００ｄは光源２２００ｃの「−Ｚ側」に配置されている。
【００７６】
カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００７７】
カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００７８】
カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００７９】
カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００８０】
開口板２２０２ａ〜２２０２ｄは、それぞれ開口部を有する。  
カップリングレンズ２２０１ａを介した光束は開口板２２０２ａの開口部を通過して整形され、カップリングレンズ２２０１ｂ〜２２０ｄを介した光束はそれぞれ、開口板２２０ｂ〜２２０２ｄの開口を通過して整形される。
【００８１】
シリンドリカルレンズ２２０４ａ〜２２０４ｄは、対応する開口板２２０２ａ〜２２０２ｄの各開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００８２】
ポリゴンミラー２１０４は回転軸方向に２段に重ねられた２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。
【００８３】
図示されていないが、上記１段目の４面鏡と２段目の４面鏡とは、位相が互いに４５度ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００８４】
シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側で偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側で偏向される。
【００８５】
各ｆθレンズ２１０５ａ〜２１０５ｄはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。
【００８６】
ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の「−Ｘ側」に、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の「＋Ｘ側」にそれぞれ配置されている。
【００８７】
図５に示すように、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。  
同様に、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。
【００８８】
図５に示すように、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、及び折返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａ上に光スポットとして照射され、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動して感光体ドラム２０３０ａを光走査する。  
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。
【００８９】
同様に、シリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、折返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂを光走査する。  
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。
【００９０】
シリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、折返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃを光走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。
【００９１】
シリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、折返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄを光走査する。  
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。
【００９２】
各感光体ドラムにおいて、画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」あるいは「画像形成領域」と呼ばれる。
【００９３】
各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。
【００９４】
シリンドリカルレンズとそれに対応するトロイダルレンズとにより「ポリゴンミラーの偏向反射面における偏向点と、これに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系」が構成されている。
【００９５】
ポリゴンミラー２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれる。この実施形態では、ｆθレンズ２１０５ａとトロイダルレンズ２１０７ａと折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）とによりＫステーションの走査光学系が構成されている。  
同様に、ｆθレンズ２１０５ｂとトロイダルレンズ２１０７ｂと折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）とからＣステーションの走査光学系が、ｆθレンズ２１０５ｃとトロイダルレンズ２１０７ｃと折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）とによりＭステーションの走査光学系がそれぞれ構成され、ｆθレンズ２１０５ｄとトロイダルレンズ２１０７ｄと折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）とによりＹステーションの走査光学系が構成されている。
【００９６】
図５に示すように、光検知センサ２２０５ａには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｋステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ａを介して入射し、光検知センサ２２０５ｂには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｃステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｂを介して入射する。
【００９７】
同様に、光検知センサ２２０５ｃには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｍステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｃを介して入射し、光検知センサ２２０５ｄには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｙステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｄを介して入射する。  
これら各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。  
【００９８】
「走査制御装置」は、各光検知センサの出力信号に基づいて対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを検出する。  
【００９９】
以上、画像形成装置について概説した。
【０１００】
以下、反射型光学センサアレイ２２４５について説明する。
【０１０１】
反射型光学センサアレイ２２４５は、１例として図６に示されるように、４つの反射型光学センサアレイ２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ、２２４５ｄを有している。
【０１０２】
反射型光学センサアレイ２２４５ａは、中間転写ベルト２０４０の「＋Ｙ側」端部近傍に対向する位置に配置され、反射型光学センサアレイ２２４５ｄは、中間転写ベルト２０４０の「−Ｙ側」端部近傍に対向する位置に配置されている。  
反射型光学センサアレイ２２４５ｂは検出センサ２２４５ａの「−Ｙ側」に、反射型光学センサアレイ２２４５ｃは、反射型光学センサ２２４５ｄの「＋Ｙ側」にそれぞれ配置されている。
【０１０３】
これら４個の反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄは、Ｙ軸方向に関して、各反射型光学センサアレイの間隔が略等間隔となるように配置されている。
【０１０４】
各反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄと中間転写ベルト２０４０との距離は、画像形成装置における制約により数ｍｍ〜約１０ｍｍ程度が一般的である。  
即ち、中間転写ベルト２０４０上には未定着のトナーが付着しており、中間転写ベルト２０４０が数１００ｍｍ／ｓという周速で移動するところとから、上記距離が小さすぎると、転写ベルトやトナーと反射型光学センサアレイが接触する懸念があり、また、中間転写ベルト近傍を舞っているトナーが、発光部や受光部、あるいは照明用や受光用の集光レンズに付着してしまう懸念もある。
【０１０５】
このため、中間転写ベルトの走行スピードや「画像形成装置内部の気流設計」により、反射型光学センサアレイと中間転写ベルトとの間に数ｍｍ以上の距離を取ることが必要となる。
【０１０６】
逆に、上記距離が大きすぎると、反射型光学センサアレイの「レイアウト性」の劣化や「感度」の低下といった懸念が生じる。
【０１０７】
１例として、図７に示すように、Ｙ軸方向に関して、反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄの中心位置をそれぞれ、Ｙ１〜Ｙ４とし、反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄに対向するトナーパタンをそれぞれＴＰ１〜ＴＰ４とする。
【０１０８】
ＴＰ１はイエローのトナーパタン、ＴＰ２はマゼンタのトナーパタン、ＴＰ３はシアンのトナーパタン、ＴＰ４はブラックのトナーパタンである。
【０１０９】
反射型光学センサアレイ２２４５（２２４５ａ〜２２４５ｄ）を用いたトナー濃度検出処理が行われる際には、プリンタ制御装置２０９０から走査制御装置にトナーパタンＴＰ１〜ＴＰ４の形成が指示される。
【０１１０】
走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｄにおける位置Ｙ１にイエローのトナーパタンＴＰ１が形成されるようにＹステーションを制御し、感光体ドラム２０３０ｃにおける位置Ｙ２にマゼンタのトナーパタンＴＰ２が形成されるようにＭステーションを制御し、感光体ドラム２０３０ｂにおける位置Ｙ３にシアンのトナーパタンＴＰ３が形成されるようにＣステーションを制御し、感光体ドラム２０３０ａにおける位置Ｙ４にブラックのトナーパタンＴＰ４が形成されるようにＫステーションを制御する。
【０１１１】
Ｙステーションによって形成されたイエローのトナーパタンＴＰ１は中間転写ベルト２０４０における位置Ｙ１に、Ｍステーションによって形成されたマゼンタのトナーパタンＴＰ２は中間転写ベルト２０４０における位置Ｙ２に、Ｃステーションによって形成されたシアンのトナーパタンＴＰ３は中間転写ベルト２０４０における位置Ｙ３に、Ｋステーションによって形成されたブラックのトナーパタンＴＰ４は中間転写ベルト２０４０における位置Ｙ４に、それぞれ転写される。  
以下では、トナーパタンを区別する必要がない場合、トナーパタンを総称して「トナーパタンＴＰ」ともいう。
【０１１２】
トナーパタンＴＰは、１例として図８に示されたように、５つの四角形状のパタンｐ１〜ｐ５（以下では単に「矩形パタン」という）を有している。  
各矩形パタンは、転写ベルト２０４０の進行方向に沿って一列に並び、それぞれトナー濃度の階調が異なっている。なお、各矩形パタンのＹ軸方向の長さをＬｐ、転写ベルト２０４０の進行方向の長さをＷｐとする。
【０１１３】
トナー濃度の階調は、光源から射出される光束のパワーの調整や、光源に供給される駆動パルスにおけるデューティの調整、あるいは現像バイアスの調整、さらにはこれらの複合的な調整によって変えることができる。
【０１１４】
以下、図９〜図２１を参照して「反射型光学センサアレイの参考例」に即し、各部を説明する。これらは参考例ではあるが、便宜上「反射型光学センサアレイ」と呼ぶ。
反射型光学センサアレイ２２４５ａは、１例として図９〜図１１に示すように、１９個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１９）、１９個の照射用集光レンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１９）、１９個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１９）、及び図示されない処理装置を有している。  
発光部Ｅ１〜Ｅ１９を構成するの「半導体発光素子」であり、受光部Ｄ１〜Ｄ１９を構成するのはフォトダイオード（あるいはフォトトランジスタ）である。
【０１１５】
図９は、反射型光学センサアレイ２２４５ａの発光部・受光部をＸ方向から見た様子を示し、図１０は反射型光学センサアレイ２２４５ａを主方向（Ｚ方向）から見た様子、図１１は、発光部Ｅ１〜Ｅ１９から射出された検出用光Ｓ１〜Ｓ１９が中間転写ベルト２０４０を照射している様子をそれぞれ示している。
【０１１６】
図９に示すように、１９個の発光部Ｅ１〜Ｅ１９は、Ｙ方向に沿って等間隔：Ｌｅで配置されている。
【０１１７】
この例では各発光部にＬＥＤを用いている。間隔：Ｌｅは１例としてＬｅ＝０．４ｍｍとしている。また、図１０に示すように、照明用集光レンズＬＥ１〜ＬＥ１９はそれぞれ、発光部Ｅ１〜Ｅ１９に１：１で個別に対応している。
【０１１８】
各照明用集光レンズは、対応する発光部の「＋Ｘ側」に配置され、該発光部から射出された光束を中間転写ベルト２０４０の表面に向けて導光する。以下の説明の便宜上、発光部Ｅ１〜Ｅ１９から射出され、照明用集光レンズＬＥ１〜ＬＥ１９で集光された光束は、図１０、図１１に示すように「各発光部に対応する照明用集光レンズのみ」を通過し、検出用光Ｓ１〜Ｓ１９として中間転写ベルト２０４０を照射するものとする。
【０１１９】
各照明用集光レンズの光軸は、対応する発光部の発光面における発光軸と平行である。
【０１２０】
中間転写ベルト２０４０の表面は滑らかで、その表面に照射された光の殆どを正反射させる。受光部Ｄ１〜Ｄ１９は、発光部Ｅ１〜Ｅ１９からの検出用光が「トナーパタン以外のベルト表面」に照射されたとき、受光部Ｄ１〜Ｄ１９が、発光部Ｅ１〜Ｅ１９から放射された検出用光の「ベルト表面による正反射光のみ」を受光するようになっている。
【０１２１】
各検出用光が中間転写ベルト２０４０表面に形成する光スポットの大きさは、１例として示せば直径：０．２ｍｍである。従来の反射型光学センサにおける検出用光による光スポットの大きさは、通常、直径で２〜３ｍｍ程度であった。
【０１２２】
各照明用集光レンズには、主方向（図中のＹ軸方向）及び副方向（図中のＺ軸方向）に関して集光機能を有する球面レンズや、主方向（図中のＹ軸方向）と副方向（図中のＺ軸方向）のパワーが異なるアナモフィックレンズなどを用いることができる。  
１例として示せば、各照明用集光レンズの大きさは直径：０．４ｍｍである。すなわち、発光部Ｅ１〜Ｅ１９の配列ピッチと照明用集光レンズＬＥ１〜ＬＥ１９の配列ピッチを等しくしている。
【０１２３】
検出用光の光スポットの大きさは上記に限定されるものではないが、発光部の配列ピッチより小さくすることが好ましい。照明用集光レンズの形状は円形（直径：０．４ｍｍ）に限定されるものではなく、配列ピッチを０．４ｍｍとした矩形としてもよい。  
配列方向（Ｙ方向）に垂直な方向（Ｚ方向）に大きくすることにより「円形のときよりも光スポットの光量を向上させる」ことができる。
【０１２４】
以下、具体的な例を説明する。
【０１２５】
「具体例１」
「照明用集光レンズによって中間転写ベルト２０４０上に導光される光学レイアウト」について、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜１９）、受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜１９）、照射用レンズＬＥｉ（ｉ＝１〜１９）と中間転写ベルト２０４０のみを取り出した光路図（ＸＺ断面図）を図１２に示す。
【０１２６】
図中「Ｌ０」は発光部Ｅｉから照明用集光レンズＬＥｉまでの距離、「Ｌ１」は照明用集光レンズＬＥｉの厚さ、「Ｌ２」は照明用集光レンズＬＥｉから中間転写ベルト２０４０までの距離であり、この例においてＬ０＝１ｍｍ、Ｌ１＝０．５ｍｍ、Ｌ２＝５ｍｍである。
【０１２７】
発光部ＥｉはＬＥＤであり、放射される光の波長は中心波長：８５０ｎｍ、半値幅：３０ｎｍである。発光部Ｅｉのサイズは「一辺４０μｍの略正方形形状」とした。
【０１２８】
受光部Ｄｉはフォトダイオード（ＰＤ）であり、受光感度の波長特性は「約８５０ｎｍにピークを持つ」ように形成され、受光感度のピークを発光部Ｅｉの発光中心波長と一致させて受光効率を高めている。  
受光部Ｄｉは「一辺３６０μｍの略正方形形状」とした。
【０１２９】
配列方向の受光部Ｄｉの配列方向（図面に直交する方向：Ｙ軸方向）のサイズは、隣接するＰＤ間に「加工上のマージンや配線パタン用のスペース」等が必要であるため、配列ピッチより大きいサイズとすることはできない。一般的なスペースとして、配列ピッチの１０％を確保し３６０μｍとした。
【０１３０】
照明用集光レンズＬＥｉは「上記中心波長での屈折率：１．５のガラス材」を材料としてなり、図示の如く発光部側は凸面でその曲率半径：Ｒ＝０．５３ｍｍ、中間転写ベルト側は平面である。
【０１３１】
照明用集光レンズＬＥｉは、配列方向：０．４ｍｍ、配列直交方向：０．４４ｍｍですべて同一形状であり、全レンズが上記ガラス材で一体的に形成されている。  
照明用集光レンズＬＥｉの光軸は発光部Ｅｉの発光面に直交し、−Ｚ方向、即ち、受光部Ｄｉであるフォトダイオード（ＰＤ）側に、シフト量（Δ）：０．０４５ｍｍでシフトされている。
【０１３２】
この光学的レイアウトでは、発光部Ｅｉから射出された光は、照明用集光レンズＬＥｉにより略平行光化されて中間転写ベルト２０４０へ導光される。  
１９個の発光部Ｅｉと受光部Ｄｉは、図示されない基板上に半導体プロセスにより一体的に形成され「一体型発光受光素子」をなす。  
発光部Ｅｉと受光部ＤｉのＺ方向の中心間距離は５００μｍである。
【０１３３】
従来の反射型光学センサで用いられている発光素子や受光素子は互いに別体で、「樹脂レンズで封止された砲弾型素子」や、表面実装型素子（ＳＭＤ：Surface Mount Device）であり、これらの素子は、仮令「発光素子内にある発光部や受光素子内にある受光部が小さくとも樹脂レンズで封止され」ており、素子の大きさとしてはｍｍオーダーである。  
別体である発光素子と受光素子を配置させて１ｍｍ以下に近接させることは不可能である。
【０１３４】
これに対し、この発明の反射型光学素子アレイでは、樹脂レンズ（封止材）を持たない発光部・受光部を同一基板に一体的に形成することにより、上記の如く、発光部と受光部のＺ方向の間隔を１ｍｍ以下に近接させることが可能である。
【０１３５】
図１２において、ＬＥＤである発光部Ｅｉからの光は、図示されない基板表面に対して垂直方向（発光軸に平行な方向）へ所謂「ランバート分布」で発散的に放射される。発光部中央から発光部の法線（発光軸）の方向へ放射される光線（以下「中心光線」という）を太実線で、ＸＺ断面内における周辺光線を細実線で示す。
【０１３６】
発光部Ｅｉの中央から発光軸に沿って射出した中心光線は、照明用集光レンズＬＥｉの第１面（発光部側面）で「−Ｚ側」へ屈折され、中間転写ベルト２０４０へ導光される。
【０１３７】
中間転写ベルト２０４０で正反射された中心光線は、図に示された基準状態では、受光部Ｄｉの中央（受光軸と受光面の交点）に入射する。即ち、基準状態では、中心光線の発光部と受光部とはＺ方向に５００μｍ離れている。
【０１３８】
この基準状態において、発光部Ｅｉから射出した中心光線が、中間転写ベルト２０４０に入射する入射角（中間転写ベルト表面で入射位置に立てた法線と中心光線が成す角）を入射角：Θａとする。
【０１３９】
具体例１においては、Θａ＝２．４４度である。
【０１４０】
「具体例２」
図１３に示す具体例２では、発光部Ｅｉから射出した光束は照明用集光レンズＬＥｉにより収束光束に変換されて中間転写ベルト２０４０に導光される。このようにするには、例えば、照明用集光レンズＬＥｉの屈折力を大きくすればよい。  
この具体例２において用いられる照明用集光レンズＬＥｉは発光部Ｅｉ側に凸の凸平レンズで、発光部側の凸面の曲率半径：Ｒ＝０．５０ｍｍであり、図示の如く、光軸は発光部Ｅｉの発光軸と平行で−Ｚ方向へシフトされている。
【０１４１】
シフト量（Δ）は０．０４２ｍｍである。  
凸面の曲率半径：Ｒを、具体例１におけるＲ＝０．５３ｍｍから０．５ｍｍに小さくしたことにより、照明用集光レンズＬＥｉの屈折力が強くなり、レンズ透過後の光束が収束光束となっている。
【０１４２】
曲率半径：Ｒを上記の如くしたこと伴い、具体例１と同じ光学的レイアウトでは、中心光線の光路が受光部Ｄｉの中央からずれるので，照明用集光レンズＬＥｉの−Ｚ方向のシフト量：Δを具体例１の値よりも小さい値：０．０４２に変更して、中心光線が基準状態で受光部Ｄｉの中央に到達するようにした。  
他の光学レイアウト条件はすべて具体例１と同じである。
【０１４３】
入射角：Θａ＝２．４１度である。シフト量：Δを小さくしたことにより、照明用集光レンズによる中心光線の屈折角が具体例１の場合よりも小さくなったため、具体例１の場合よりも入射角：Θａが小さくなっている。
【０１４４】
上記の具体例１、２から明らかなように、発光部ＬＥｉから射出した光束を中間転写ベルト２０４０へ導光する際の光束の発散・収束の度合いや入射角：Θａを調整でき、小さい入射角：Θａを実現できる。
【０１４５】
「具体例３」
図１４に示す具体例３は、具体例１の光学的レイアウトを基に、照明用集光レンズＬＥｉから転写ベルト２０４０までの距離：Ｌ２を変えたものである。  
照明用集光レンズＬＥｉは具体例１と同一のもので、距離：Ｌ０も具体例１と同じであり、発光部Ｅｉから放射された光束は、照明用集光レンズＬＥｉにより略平行光束に変換される。
【０１４６】
具体例３では、距離：Ｌ２＝３ｍｍとした。
【０１４７】
距離」Ｌ２を具体例１、２の場合よりも短くしたことに伴い、中心光線が中間転写ベルト２０４０上で正反射する位置（入射位置）が変わるため、受光部Ｄｉに入射する中心光線の位置は、具体例１の場合よりもＺ軸側（発光部側）へ、受光部の中央からずれることになる。
【０１４８】
具体例３では、この点を考慮して、照明用集光レンズＬＥｉの−Ｚ方向のシフト量：Δを、具体例１における０．０４５ｍｍから０．０６７ｍｍへ変更することにより、証明用集光レンズＬＥｉによる中心光線の屈折角を小さくすることにより、中間転写ベルト表面で反射された中心光線が「受光部Ｄｉの中央」に到達するようにした。  
他の光学レイアウト条件はすべて具体例１と同じである。
【０１４９】
具体例３における入射角：Θａ＝３．６４度である。
【０１５０】
具体例１、３から明らかなように、距離：Ｌ２、即ち「反射型光学センサアレイと中間転写ベルトの距離：Ｌ２」を調整することにより、小さな入射角：Θａを実現できる。
【０１５１】
「実施例４」
図１５に示す具体例４は、具体例１の光学的レイアウトを基とし、照明用集光レンズＬＥｉの厚さ：Ｌ１、照明用集光レンズＬＥｉから転写ベルト２０４０までの距離：Ｌ２を、上記具体例３よりもさらに小さくした場合である。
【０１５２】
即ち、具体例４においては、照明用集光レンズＬＥｉの厚さ：Ｌ１＝０．２ｍｍ、Ｌ２＝２．３ｍｍとした。  
照明用集光レンズＬＥｉの発光部側の凸面の曲率半径：Ｒは具体例１におけると同じくＲ＝０．５３ｍｍであり、レンズ材質は具体例１におけると同じで、照明用集光レンズは平凸レンズである。  
従って、照明用集光レンズの屈折力は具体例１のものと変わらず、発光部Ｅｉから放射された光束は、照明用集光レンズＬＥｉにより略平行光束化される。
【０１５３】
距離：Ｌ１とＬ２の変更に伴い、照明用集光レンズＬＥｉの−Ｚ方向のシフト量：Δ＝０．０８９ｍｍと変更し、基準状態において中間転写ベルト２０４０で反射された中心光線が、受光部Ｄｉの中央に到達するようにした。
【０１５４】
他の光学的レイアウト条件はすべて具体例１と同じである。
【０１５５】
具体例４では、発光部Ｅｉから転写ベルト２０４０までの距離：Ｌ０＋Ｌ１＋Ｌ２、即ち「反射型光学センサアレイを設置するスペース」を、具体例１の６．５ｍｍから３．５ｍｍへ略半減することができている。
【０１５６】
具体例４において入射角：Θａ＝４．８６度である。  
上に説明した照明用集光レンズＬＥｉから転写ベルト２０４０までの距離：Ｌ２の範囲としては、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度が良く、より好適には４ｍｍ〜７ｍｍが良い。
【０１５７】
具体例３、４においては距離：Ｌ２を小さくする例を示したが、Ｌ２を大きくすれば、入射角：Θａを小さくできることは謂うまでもない。
【０１５８】
しかし、前述したように、反射型光学センサアレイの照明用集光レンズの中間転写ベルト側から中間転写ベルト２０４０との距離：Ｌ２は、画像形成装置における制約から数ｍｍ以下とするのは現実的でないから、反射型光学センサアレイの仕様としては、上記具体例４の光学的レイアウトを満足すれば十分である。
【０１５９】
この発明における反射型光学センサ・反射型光学センサアレイでは、上記入射角：Θａが１０度、より好ましくは５度より小さい。
【０１６０】
ここで、入射角：Θａを小さくすることの意義を説明する。
【０１６１】
上に説明した具体例でも述べたように、発光部・受光部・照明用集光レンズ・中間転写ベルト表面の位置関係は、「基準状態」において発光部からの中心光線が受光部の中心へ入射するように設定されている。即ち、受光部と中間転写ベルト表面（担持媒体表面）との距離が「基準状態」で一定不変であるとしている。
【０１６２】
担持媒体が上記例のように中間転写ベルトである場合、中間転写ベルトの走行に伴い、ベルトの「ばたつき」や、駆動ローラの偏心等により、ベルト表面は、ベルト表面に直交する方向へ変動する。  
また、担持媒体が感光体ドラムである場合にも、回転軸の偏心やドラム径の加工精度等により、感光体ドラムの回転に伴い、感光面は、感光面の直交する方向へ変動する。
【０１６３】
上の説明との関連で言えば、これは受光部表面と中間転写ベルトとの間の距離（上の説明で「Ｌ０＋Ｌ１＋Ｌ２」の大きさ）が変動することを意味する。
【０１６４】
従って、反射型光学センサや反射型光学センサアレイで、必要とする検出精度を維持するには、上記距離の変動に対する余裕を持つ必要がある。
【０１６５】
ここで、担持媒体表面と受光部表面との距離を「Ｌ」とし、担持媒体表面の変動量を±δとする。  
担持媒体表面での正反射を考えているから、反射角は入射角：Θａに等しい。
【０１６６】
そうすると、基準状態において入射角：Θａで担持媒体表面に入射した中心光線の入射位置と、反射された中心光線が受光部表面に入射する位置との「Ｚ軸方向の距離：Ｚａ」は、
Ｚａ＝Ｌ・ｔａｎΘａ  
となる。  
この状態において距離：Ｌが±δだけ変動すると、中心光線の受光部への入射位置のズレ量：ΔＺａは，
ΔＺａ＝±２δ・ｔａｎΘａ  
となる。
【０１６７】
一般的な画像形成装置において「δ」は０．５ｍｍ程度以下であることが知られている。
【０１６８】
Θａ＝１０度に対するｔａｎΘａの値は、ｔａｎ１０°＝０．１７６であるので、δ＝±０．５ｍｍに対しては、±８８μｍとなる。
【０１６９】
上に説明したように、受光部Ｄｉとして「一辺３６０μｍの略正方形形状」のものを用い、基準状態において中心光線が受光部の中心部に入射するものとすれば、受光部はＺ方向において中心に対し±１８０μｍの受光領域を有することになる。  
この条件では、上記「δ」の変動量：±０．５ｍｍに対し、受光部に入射する中心光線のズレの範囲は、中心に対する上記受光領域：±１８０μｍの範囲であるから、受光部Ｄｉは正反射光を有効に受光してトナーパタンに対する検出が可能である。
【０１７０】
入射角：Θａが５度より小さければ、上記δに対し、±１ｍｍ程度が許容され、検出精度の余裕が十分に大きくなる。
【０１７１】
なお、発光部および受光部と担持媒体表面との距離を長くすることなく、入射角：Θaを小さくするためには、発光部と受光部とを近接させる必要があり、これらを機械的に近接させ得る限界が、入射角：Θaの実質的な下限となる。
【０１７２】
発光部・受光部の近接限界を定める要因としては、例えば、両者が近接しすぎると発光部から直接受光部に入る照射光の影響を無視できなくなることや、加工上必要なマージンや配線のためのスペースを確保する必要があること等がある。
【０１７３】
上に説明した具体例４の場合を例として、直上の説明をより詳しく説明する。
【０１７４】
図１６は、図１５に示した具体例４の光学的レイアウトにおける中心光線のみを示している。前述の如く、入射角：Θａ＝４．８６度である。
【０１７５】
図１６（ａ）は基準状態の場合であり、中心光線のＺ座標を発光部Ｅｉ上でＺ＝０ｍｍとすると、受光部Ｄｉ上での入射位置はＺ＝−０．５０４ｍｍとなり、受光部の実質的な中央に位置している（前述のように発光部中心と受光部中心の中心間距離は５００μｍである。）。
【０１７６】
図１６（ｂ）は、担持媒体である中間転写ベルト２０４０が、Ｘ方向に−１ｍｍ変位したとき様子を示す。このとき、中心光線の入射位置は受光部Ｄｉ上でＺ＝−０．３３４ｍｍとなる。受光部Ｄｉのサイズが３６０μｍであるから、Ｚ方向の受光部端は（−０．５ｍｍ＋０．１８ｍｍ＝）−０．３２ｍｍとなり、中心光線は受光部内の端部近傍に入射する。
【０１７７】
図１６（ｃ）は、中間転写ベルト２０４０が、Ｘ方向に＋１ｍｍ変動したときの様子を示す。このとき、中心光線の入射位置は、受光部Ｄｉ上でＺ＝−０．６７５ｍｍとなる。
【０１７８】
Ｚ方向の他方の受光部端は（−０．５ｍｍ−０．１８ｍｍ＝）−０．６８ｍｍとなり、中心光線は受光部内の端部近傍に入射する。
【０１７９】
このように、入射角：Θａが５度以下であれば、前述した一般的な画像形成装置において担持媒体表面が±１ｍｍ程度位置変動しても、担持媒体表面により反射された中心光線は、受光部Ｄｉの受光領域内に入射する。  
中心光線が受光部領域の端部に入射する場合、受光部に入る光束（転写ベルトから正反射された光）は略１／２となるため、上記位置変動がないときに対して「少なくとも５０％の検知効率」を確保できる。  
もちろん、担持媒体の位置変動が０．５ｍｍ程度以下であれば、受光部内に入る光束は３／４以上となるため検知効率の低下は十分に抑えられる。
【０１８０】
図１７は、前述の具体例１（図１２）において「照明用集光レンズＬＥｉがないとき」の光路を示している。
【０１８１】
前述の如く、ＬＥＤである発光部Ｅｉから射出する光束は、基板に対して垂直方向に所謂ランバート分布で発散する。  
図１７では、照明用集光レンズＬＥｉがないため、発光部中央からは光軸に沿って射出する光線（前述の中心光線）は、中間転写ベルト２０４０で正反射され、発光部中央に戻るため、受光部Ｄｉに到達できない。
【０１８２】
図１７に示されている光線は、発光部から放射される光線のうち、中間転写ベルト２０４０で正反射されて受光部Ｄｉに入射するとき「斜め光線」である。  
この「斜め光線」が中間転写ベルト２０４０の表面に入射する入射角を「Θｂ」とすると、図１７において、Θｂ＝ａｒｃｔａｎ（０．２５／６．５）＝２．２０°であり、具体例１における入射角：Θａ（＝２．４４°）に対し、Θｂ＜Θａである。
【０１８３】
上の説明から明らかなように、担持媒体に入射する光線の入射角は、小さいほど好ましく、この点からすると、照明用集光レンズＬＥｉを用いない図１７の場合の方が良いことになる。しかしながら、検知効率を向上させるためには照明用集光レンズが必要である。
【０１８４】
図１８に、受光部Ｄｉに到達できる周辺光線を示す。  
図１８と図１２とを比較すれば明らかなように、照明用集光レンズの有無により、発光部Ｅｉから射出される光が受光部Ｄｉに到達できる光量、即ち検知効率が大きく異なる。図１２のように、照明用集光レンズＬＥｉを備えることは検知効率を向上させる上で必要である。
【０１８５】
照明用集光レンズＬＥｉを用いると、入射角：Θａは入射角：Θｂよりも若干大きくなるが、入射角が大きくなっても「それ以上に検知効率」を向上させることができる。さらに、入射角：Θｂよりも大きい入射角：Θａであっても、十分に小さな入射角（＝５°）を実現できる。なお、中心光線の強度が上記「斜め光線」の強度より大きいことは前記ランバート分布から明らかである。
【０１８６】
図１９は、具体例２（図１３）において照明用集光レンズＬＥｉがないときの斜め光線の光路を示している。
【０１８７】
図１７と同様、照明用集光レンズがないとき、発光部Ｅｉから射出された「斜め光線」が中間転写ベルト２０４０で正反射され受光部Ｄｉで受光されたときの中間転写ベルト２０４０への入射角：Θｂは、Θｂ＝ａｒｃｔａｎ（０．２５／６．５）＝２．２０°であり、この場合も、Θｂ＜Θａ（＝２．４１°）である。
【０１８８】
図２０は、具体例３（図１４）から照明用集光レンズＬＥｉを除いたときの、斜め光線の光路を示している。
【０１８９】
上記と同様、図２０においても、入射角：Θｂ＝ａｒｃｔａｎ（０．２５／４．５）＝３．１８°であって、Θｂ＜Θａ（＝３．６４°）である。
【０１９０】
図２１は、具体例４（図１５）から照明用集光レンズＬＥｉを除いたときの、斜め光線の光路を示している。
【０１９１】
この場合も上記と同様、Θｂ＝ａｒｃｔａｎ（０．２５／３．５）＝４．０９°であって、Θｂ＜Θａ（＝４．８６°）である。
【０１９２】
このように、前記具体例１〜４の何れも「Θｂ＜Θａ」を満足している。
【０１９３】
「具体例５」  
図２２に示す具体例５は、先述の具体例１（図１２）に、受光用集光レンズを更に備えた場合であり、この発明の反射型光学センサアレイの具体的な実施の１形態である。
【０１９４】
受光用集光レンズＬＤｉは、照明用集光レンズＬＥｉと同様、それぞれ受光部Ｄｉに個別に対応して備えられている。複数の照明用集光レンズＬＥｉ、受光用集光レンズＬＤｉは図面に直交するＹ軸方向へアレイ配列し、アレイ化されたものが相互に一体化されている。
【０１９５】
受光用集光レンズＬＤｉは、Ｘ方向については照明用集光レンズＬＥｉと同一位置に配置され、転写ベルト２０４０から照明用集光レンズＬＤｉまでのＸ方向の距離は５ｍｍ，受光用集光レンズＬＤｉの厚さは０．５ｍｍ、受光用集光レンズＬＤｉから受光部ＤｉまでのＸ方向の距離は１ｍｍである。
【０１９６】
受光用集光レンズレンズＬＤｉは照明用集光レンズＬＥｉと同じガラス材からなり、発光部側は凸面でその曲率半径：Ｒ＝０．５３ｍｍ、中間転写ベルト２０４０側は平面である。  
受光用集光レンズＬＤｉのレンズサイズは、配列方向（Ｙ方向）に０．４ｍｍｍ、Ｚ方向に０．４４ｍｍである。受光用集光レンズＬＤｉは「すべて同一形状」であり、上記の如く一体的に形成されている。  
受光用集光レンズＬＤｉは受光部Ｄｉの中心における法線（受光軸）に対し、＋Ｚ方向にシフトされ、シフト量：ΔＤ＝０．０１５ｍｍである。  
他の光学的レイアウトは図１２と同一である。
【０１９７】
この光学的レイアウトにおいて、発光部Ｅｉから射出された光は照明用集光レンズＬＥｉにより略平行光化されて中間転写ベルト２０４０に照射され、ベルト表面で正反射された光は、略平行光のままで受光用集光レンズＬＤｉにカップリングされ、受光部Ｄｉに集光される。  
受光用集光レンズＬＤｉを設けることにより、正反射光束を有効に受光部へ到達させることができ検知効率が向上する。
【０１９８】
図２３に、中間転写ベルト２０４０がＸ方向に±１ｍｍ位動したときの状態を示す。  
図２３の（ａ）は、中間転写ベルト２０４０がＸ方向に−１ｍｍ移動したとき、（ｂ）はＸ方向に＋１ｍｍ変動したときの状態を示す。
【０１９９】
中間転写ベルト２０４０に照射される光束が略平行光束であるため、受光用集光レンズＬＤｉにカップリングされた光束は受光部Ｄｉに有効に集光する。従って、転写ベルトの位置変動が発生したときでの検知効率の低下を抑えることができる。
【０２００】
上記の如く、照明用集光レンズＬＥｉと受光用集光レンズＬＤｉはそれぞれをアレイ化し、一体的に形成可能である。  
一体的に形成するメリットとして、個別のレンズではその各々を位置合わせしなければならないが、例えば１９個の照明用レンズＬＥｉと１９個の受光用レンズＬＤｉを一体化して１ユニットにできれば、１回の位置合わせを行えばよく、発光部、受光部と照明用集光レンズ及び受光用集光レンズの位置合わせ精度を大きく向上でき、延いてはこれらレンズの位置ずれによって生じる光量ロス（検知効率の低下）を抑えることができる。
【０２０１】
以下に、反射型光学センサアレイ２２４５を用いる「トナー濃度検出処理」について説明するが、その前に「トナー位置検出処理」について説明する。
【０２０２】
トナー位置検出（トナーパタンの位置検出）は、図２４に示すように、通常は「トナー濃度検出に先立って」おこなわれる。  
図２４は、反射型光学センサアレイ２２４５を、Ｘ方向（中間転写ベルト表面に直交する方向）からみた図である。  
トナー位置検出に用いられる位置検出用パタンＰＰ１は、図２５に示すように、主方向（図中のＹ方向）に平行なライン状パタンＬＰＹ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１、ＬＰＢ１と、主方向に対して斜めに傾斜したライン状パタンＬＰＹ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＢ２とにより構成されている。
【０２０３】
ライン状パタンＬＰＹ１とＬＰＹ２はペアをなし、イエロートナーで形成される。同様に、ライン状パタンＬＰＭ１とＬＰＭ２はペアをなし、マゼンタトナーで形成され、ライン状パタンＬＰＣ１とＬＰＣ２はペアをなし、シアントナーで形成され、ライン状パタンＬＰＢ１とＬＰＢ２はペアをなし、黒トナーで形成される。
【０２０４】
これら各色トナーによる「ライン状パタンのペア」は、副方向（図中のＺ方向）に一定の間隔をなすように形成される。即ち、これらのペアが副方向に一定間隔で配列形成されれば、イエロー〜黒の各トナーのパタンは「副方向に適正な位置関係」をなす。
【０２０５】
図２５において、符号Ｅ８〜Ｅ１２は、発光部のアレイの一部を示している。
【０２０６】
副方向の位置関係が適正であるか否かを検出するには、図２６（１）に示すように、位置検出パタンＰＰ１が反射型光学センサアレイ（発光部Ｅ８〜Ｅ１８を示す。）に近づくタイミングを計って、適当なタイミングで、例えば、発光部Ｅ１０を連続点灯させる。
【０２０７】
位置検出パタンＰＰ１の移動に従い、発光部Ｅ１０からの検出用光は、担持媒体表面に対し相対的に副方向（Ｚ方向）に変位し、検出用光のスポットは、ライン状パタンＬＰＹ１〜ＬＰＢ１を順次に照射する。
【０２０８】
そして検出光がライン状パタンを照射するとき、受光部Ｄ１〜Ｄ１９の出力を時間的に追跡することにより、検出光が４本のライン状パタンを照射する時間の間隔を検出することができる。  
この時間間隔が等間隔であれば、各色のトナーパタン相互の副方向の位置関係は適正であり、等間隔でなければ相互の位置関係にずれがあり、そのずれ量を知ることもでき、このずれを補正するように光走査開始のタイミングを制御できる。
【０２０９】
「トナーパタン相互の主方向のずれ」は以下のようにして検出できる。この場合の検出をイエロートナーパタンの場合につき、図２６（２）、（３）に即して説明する。
【０２１０】
図２６（２）は、イエロートナー画像が主方向（図中におけるＹ方向）に適正な位置にある場合を示し、このとき発光部Ｅ１０からの検出光のスポットライン状パタンＬＰＹ１を照射してからライン状パタンＬＰＹ２を照射するまでの時間をＴとする。
【０２１１】
図２６（３）は、イエロートナー画像が「主方向に於いてΔＳだけずれた場合」を示している。ライン状パタンＬＰＹ２はＬＰＹ１に対して傾いているので、このとき発光部Ｅ１０からの検出光のスポットがライン状パタンＬＰＹ１を照射してからライン状パタンＬＰＹ２を照射するまでの時間はＴ＋ΔＴとなり、適正な位置にあるときの時間：Ｔとの差：ΔＴにより主方向におけるずれ量を知ることができる。
【０２１２】
即ち、ライン状パタンＬＰＹ２が主方向になす角を「θ」とし、支持部材である転写ベルト２０４０の副方向への移動速度をＶとすれば、  
ΔＳ・ｔａｎθ＝Ｖ・ΔＴ
であるから、主方向のずれ量：ΔＳは、
ΔＳ＝Ｖ・ΔＴ・ｃｏｔθ
として知ることができる。
【０２１３】
この他に、複数の発光部を「高速で順次点灯」させて検出を行なうこともできる。  
例えば、図２６において、発光部Ｅ９〜Ｅ１１を、Ｅ９〜Ｅ１０〜Ｅ１１、Ｅ９〜Ｅ１０〜Ｅ１１のように繰り返して順次点灯させる。
【０２１４】
そして、この繰り返し順次発光において、発光部Ｅ９が点灯したときの受光部Ｄ１〜Ｄ１９の出力を時間的に追跡し、発光部Ｅ１０が点灯したときの受光部Ｄ１〜Ｄ１９の出力を時間的に追跡し、発光部Ｅ１１が点灯したときの受光部Ｄ１〜Ｄ１９の出力を時間的に追跡することにより「発光部位置が若干ずれた場合の３つの出力信号」が得られる。  
これら３つの出力信号を平均することにより、計測精度の向上や、位置ずれの影響も知ることができる。
【０２１５】
次に、反射型光学センサアレイ２２４５を用いる「トナー濃度検出処理」について説明する。反射型光学センサアレイとしては、図２２で実施の形態を説明した反射型光学センサアレイを用いる。
【０２１６】
図１に示すプリンタ制御装置２０９０が、各反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄの発光部Ｅ１〜Ｅ１９を順次に点灯して転写ベルト２０４０を照明する。
【０２１７】
各反射型光学センサアレイの信号処理装置は、各受光部の出力信号に基づき、各受光部の受光量を個別に求め、求められた受光量を図示されないメモリに格納する。
【０２１８】
プリンタ制御装置２０９０は、走査制御装置に対し、各色毎に、検出用光Ｓ９とＳ１０（発光部Ｅ９、Ｅ１０から放射される光）に照射されるトナーパタンの大きさ：Ｌｐ及び位置を指定してトナーパタンの形成を指示する。  
ここでは、Ｌｐ＝１．０ｍｍとしている。トナーパタンがこの大きさとなれば、少なくとも１つ以上の検出用光で照射されることとなる。
【０２１９】
プリンタ制御装置２０９０は、各反射型光学センサの発光部Ｅ１〜Ｅ１９を順次に点灯させる。  
この時、発光部Ｅ７〜Ｅ１２に着目すると、図２７（ａ）〜（ｃ）に１例を示すように、発光部Ｅ７〜Ｅ１２から放射された検出用光Ｓ７〜Ｓ１２は、転写ベルトによって正反射し、対応する受光部Ｄ７〜Ｄ１２に導光される。  
図２７（ａ）は、反射型光学センサを副方向から見た様子、図２７（ｂ）は、各発光部Ｅ１〜Ｅ１９から射出される検出用光Ｓ１〜Ｓ１９が転写ベルトに入射する様子を、図２７（ｃ）は、転写ベルトによって正反射した検出用光Ｓ１〜Ｓ１９が、各受光部Ｄ１〜Ｄ１９で受光される様子を示している。
【０２２０】
この時、受光部Ｄ７〜Ｄ１２における受光量は図２７（ｄ）に示すようになっているものとする。
【０２２１】
矩形状のトナーパタンが反射型光学センサアレイの正面側に位置すると、図２７（ｅ）〜（ｇ）に説明図的に例示する場合、トナーパタンＴＰ１が「発光部Ｅ９およびＥ１０からの検出用光Ｓ９およびＳ１０のスポットで照射される位置」にある場合であれば、発光部Ｅ９とＥ１０以外の発光部から放射された検出用光は、中間転写ベルトの表面で正反射し、図２７（ｆ）に示すように、それぞれ対応する受光部で受光される。  
これに対し、発光部Ｅ９およびＥ１０から放射された検出用光Ｓ９およびＳ１０は、図２７（ｅ）に示すように、トナーパタンＴＰ１を照射し、図２７（ｆ）に示されるように、検出用光Ｓ９およびＳ１０はトナーパタンＴＰ１の表面で、正反射及び拡散反射する。
【０２２２】
以下では、便宜上、正反射した光を「正反射光」、拡散反射した光を「拡散反射光」ともいう。  
図２７（ｅ）は、各発光部Ｅ１〜Ｅ１９から射出される検出用光Ｓ１〜Ｓ１９が中間転写ベルト２０４０の表面やトナーパタンＴＰ１に入射する様子を、図２７（ｆ）は、中間転写ベルト２０４０表面によって正反射した検出用光、トナーパタンＴＰ１によって正反射・拡散反射された検出用光を各受光部Ｄ１〜Ｄ１９で受光する様子を示している。
【０２２３】
また、図２７（ｇ）は、この時の受光部Ｄ７〜Ｄ１２における受光量の１例を示している。ＬＥＤ７〜ＬＥＤ１２とあるのは、発光部Ｅ７〜Ｅ１２である。
【０２２４】
図２７（ｇ）に示すように、発光部Ｅ９のみが点灯した場合、拡散反射の影響で、図２７（ｄ）に示した場合に比して、受光部Ｄ９が受光する正反射成分が減少する一方で、拡散反射光は受光部Ｄ９以外の受光部にも受光される。発光部Ｅ１０のみが点灯した場合、拡散反射の影響で、図２７（ｄ）に示した場合に比して、受光部Ｄ１０が受光する正反射成分が減少する一方で、拡散反射光は受光部Ｄ１０以外の受光部にも受光される。
【０２２５】
そこで、受光部Ｄ１〜Ｄ１９の出力を見ると、発光部Ｅ９が発光した状態では、受光部Ｄ９の受光量は低いものとなり、他の受光部での出力は０以外の値になる。  
発光部Ｅ１０が発光した状態では、受光部Ｄ１０の受光量は低いものとなり、他の受光部での出力は０以外の値になる。  
この結果から、トナーパタンＴＰ１は、発光部Ｅ９と発光部Ｅ１０によって照射される位置にあることが分かる。このとき、発光部Ｅ９が発光した状態での受光部Ｄ９の出力の方が、発光部Ｅ１０が発光した状態での受光部Ｄ１０の出力よりも小さければ、トナーパタンは「発光部Ｅ９に寄った側」にあることがわかる。
【０２２６】
このようにして、「位置検出パタン」を用いた位置検出よりも精度は劣るが、トナーパタンＴＰ１の主方向の位置を「発光部の配列ピッチ」の精度で検出することもできる。
【０２２７】
トナーパタンＴＰ１の主方向の位置が「予めある程度の範囲にある」ことが判れば、発光部Ｅ１〜Ｅ１９の全ての発光部を点灯させる必要は無く、主方向においてトナーパタンＴＰ１の周辺に存在する発光部だけを点灯させればよい。  
たとえば、最初の１回の順次点灯のみＥ１〜Ｅ１９の全ての発光部を点灯させ、２回目からはトナーパタンＴＰ１の存在の範囲が最初の順次点灯の結果、ある程度わかるのでその近傍部分のみの発光部を点灯させて位置検出を行なうことができる。
【０２２８】
別の方法として、予備動作によりトナーパタンの位置を知るための「予備検出用トナーパタン」を用いる方法もある。
【０２２９】
一般的に、トナーパタンの反射における「正反射光」はトナー濃度の増加に比例的に減少し、「拡散反射光」はトナー濃度の増加に比例的に増大する。
【０２３０】
トナーパタンＴＰ１として、図２４に示すように「トナー濃度の異なる複数のトナーパタン」の配列を考え、図２８に示すように、トナーパタンＴＰ１が「発光部Ｅ９およびＥ１０からの検出用光のスポットで照射される位置」にある場合を考えてみる。  
反射型光学センサアレイは、図２２に示したものを想定する。  
点灯させる発光部はＥ１０のみとし、受光部Ｄ７〜Ｄ１２の受光量に着目する。  
複数のトナーパタンＴＰ１を、トナー濃度の低いパタンから順にｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５とする。
【０２３１】
図２８（ａ）は、各発光部Ｅ１〜Ｅ１９から射出される検出用光Ｓ１〜Ｓ１９が転写ベルトおよび／またはトナーパタンＴＰ１に入射する様子を、図２８（ｂ）は、中間転写ベルト２０４０によって正反射した検出用光、トナーパタンＴＰ１によって正反射・拡散反射された検出用光が各受光部Ｄ１〜Ｄ１９で受光される様子を示している。
【０２３２】
発光部Ｅ１０が点灯した際、受光部Ｄ７〜Ｄ１２における検出受光量を１例として図２８（ｃ）に示す。
【０２３３】
検出用光で照射されるトナーパタンのトナー濃度が高くなるに従い「各受光部の検出受光量が低くなっている」ことがわかる。この検出受光量の大小関係により、トナー濃度の多寡を判別できる。この検出受光量は図示されないメモリに格納される。
【０２３４】
図１に示すプリンタ制御装置２０９０は、反射型光学センサアレイ２２４５ａの処理装置からの検出受光量に基づき、イエロートナーの濃度の適・否を判断し、反射型光学センサアレイ２２４５ｂの処理装置からの検出受光量に基づき、マゼンタトナーの濃度の適・否を、反射型光学センサアレイ２２４５ｃの処理装置からの検出受光量に基づき、シアントナーの濃度の適・否を、反射型光学センサアレイ２２４５ｄの処理装置からの検出受光量に基づいて、ブラックトナーの濃度の適・否をそれぞれ判断する。  
プリンタ制御装置２０９０は各トナー濃度の適・否に応じ、適切となるように対応するステーションの現像処理系を制御する。
【０２３５】
以上の説明から明らかなように、この実施形態に係る画像形成装置２０００（図１）では、反射型光学センサアレイ２２４５を構成する４個の反射型光学センサアレイ２２４５ａ〜２２４５ｄはそれぞれ、１９個の発光部（Ｅ１〜Ｅ１９）、１９個の照明用集光レンズ（ＬＥ１〜ＬＥ１９）、１９個の受光部（Ｄ１〜Ｄ１９）を有する。
【０２３６】
以上説明した実施形態に係る画像形成装置２０００は、４つの感光体ドラム２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄと、各感光体ドラムに対して画像情報に応じて変調された光束を主走査方向に走査し、静電潜像を形成する光走査装置２０１０と、静電潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像ローラ２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄと、トナー画像を中間転写ベルト２０４０から転写紙に転写する転写ローラ２０４２と、中間転写ベルト２０４０に転写されたトナーパタンの濃度を検出するための反射型光学センサアレイ２２４５と、全体を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【０２３７】
そして、反射型光学センサ２２４５は、各色に対応する４つの反射型光学センサアレイ２２４５ａ、２２４５ｂ、２２４５ｃ、２２４５ｄを有している。
【０２３８】
反射型光学センサアレイは、Ｙ軸方向に沿って一列に配置され、中間転写ベルト２０４０に向けて検出用の光束を射出する１９個の発光部Ｅ１〜Ｅ１９、各発光部から射出された光束を集光する１９個の照明用集光レンズＬＥ１〜ＬＥ１９、中間転写ベルト２０４０又はトナーパタンで反射された光束を集光的に各受光部導光する１９個の照明用集光レンズＬＥ１〜ＬＥ１９、中間転写ベルト２０４０又はトナーパタンで反射された光束を受光する１９個の受光部Ｄ１〜Ｄ１９、及び処理装置を有している。
【０２３９】
各反射型光学センサアレイの処理装置は、検出受光量に基づいて、トナー濃度が適切であるか否かを判断し、トナー濃度が適切でないと判断すると、適切となるように対応するステーションの現像処理系を制御している。
【０２４０】
また、上記の実施形態において１例として図２９に示すように、トナーパタンＴＰ１〜ＴＰ４を中間転写ベルト２０４０の進行方向に沿って一列に配置しても良い。この場合には、反射型光学センサ２２４５は、１つの反射型光学センサアレイを有していれば良い。
【０２４１】
上記の実施形態において、各検出センサの処理装置での処理の少なくとも一部を、プリンタ制御装置２０９０が行っても良い。
【０２４２】
上記の実施形態では、トナー濃度検出処理を行うのに「発光部Ｅ９、Ｅ１０からの光束に照射される位置」にトナーパタンＴＰ１が存在する場合を説明したが、これに限定されるものではない。
【０２４３】
反射型光学センサアレイの発光部・受光部の数も、実施形態に示した１９個に限られるものでないことは勿論であるし、発光部と受光部とが同数であることもこれに限られるものではない。
【０２４４】
発光部・受光部の配列方向は「Ｙ軸方向の１列配列」に限らず、Ｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って配置されても良く、Ｙ軸方向に沿って複数列に千鳥配置されていても良い。要するにＹ軸方向に関して等間隔に配置されていれば良い。
【０２４５】
上記の実施形態では、中間転写ベルト２０４０上のトナーパタンを検出する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、画像形成装置の形態によっては、感光体上のトナーパタンを検出しても良い。
【０２４６】
画像形成装置として、複数の感光体ドラムを備えたカラープリンタ２０００の場合を説明したが、これに限らず、例えば１つの感光体ドラムを備え、単色の画像を形成するプリンタにもこの発明を適用できる。
【０２４７】
また、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機として実施することもできる。
【０２４８】
上には、複数の発光部・受光部・照明用集光レンズ」もしくは「複数の発光部・受光部・照明用集光レンズ・受光用集光レンズ」をアレイ配列した反射型光学センサアレイの例を説明した。
【０２４９】
上記実施の形態において説明した反射型光学センサアレイのうち「１個の発光部（ＬＥＤ）・１個の受光部（フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ）・１個の照明用集光レンズを組み合わせた部分」、もしくは「１個の発光部（ＬＥＤ）・１個の受光部（フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ）・１個の照明用集光レンズ・１個の受光用集光レンズを組み合わせた部分を独立させれば、これらは「１単位の反射型光学センサ」をなす。
【０２５０】
上に説明した実施の形態において、発光部Ｅｉ・受光部Ｄｉ・照明用集光レンズＬＥｉ、あるいは発光部Ｅｉ・受光部Ｄｉ・照明用集光レンズＬＥｉ・受光用集光レンズＬＤｉの部分について説明した内容は、上記反射型光学センサに対する説明としてそのまま通用する。
【０２５１】
従来から知られた「単一の反射型光学センサ」を用い、センサとトナーパタンの位置ずれを考慮して、トナーパタンにおける主方向の長さを１５ｍｍ〜２５ｍｍに設定したものを用いる場合に、上記反射型光学センサは、そのまま適用できることは明らかである。
【０２５２】
このような場合、従来から知られたセンサのサイズに対し、１単位の反射型光学センサは十分に大きさを小型化できる。また、このような大きいサイズのトナーパタンを用いる場合、反射型光学センサを２単位トナーパタンのサイズよりも小さい間隔で配列一体化し、各反射型光学センサの発光部の点滅を独立して行なうようにしておき、２つの発光部を同時に点滅させるようしにて、トナー濃度検出やトナーパタンの位置検出を行なう場合には、トナーパタンの主方向のズレに対する許容度を大きくでき、それに応じて必要なトナーパタンサイズを縮小できる。
【０２５３】
また、反射型光学センサを３単位以上配列した反射型光学センサアレイでは、上記の十進形態におけると同様のトナー濃度検出・トナーパタン位置検出を行なうことができる。
【０２５４】
上述の実施の形態で説明した反射型光学センサアレイを用いる場合、トナーパタンの大きさ（面積）を「従来の１００分の１以下」にすることができる。
【０２５５】
トナーパターンを形成するトナーは「形成すべき画像の構成には寄与しない不寄与トナー」であるが、上記の如くトナーパタンの大きさを従来よりも大幅に小さくできるので、不寄与トナーの消費量を有効に減少でき、トナーカートリッジの交換周期を長くすることができる。
【符号の説明】
【０２５６】
ＬＥｉ      発光部  
Ｄｉ        受光部  
ＬＥｉ      照明用集光レンズ  
２０４０    中間転写ベルト（担持媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２５７】
【特許文献１】特開平１−      ３５４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−  ２１１６４号公報
【特許文献３】特開２００２−  ７２６１２号公報
【特許文献４】特開２００４−３０９２９２号公報
【特許文献５】特開２００４−３０９２９３号公報
【特許文献６】特許第４１５４２７２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７（ａ）】
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【図２７（ｂ）】
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【図２７（ｃ）】
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【図２７（ｄ）】
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【図２７（ｅ）】
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【図２７（ｆ）】
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【図２７（ｇ）】
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【図２８（ａ）】
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【図２８（ｂ）】
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【図２８（ｃ）】
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【図２９】
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