(57)【要約】【課題】定着部材の反射光を高精度に検出することで、転写部材の表面状態の変化を高精度に検出し、優れた画像品質の維持を可能とする反射型光学センサと画像形成装置とを提供する。【解決手段】トナーを用いて記録紙Ｓに画像を形成するプリンタ１００に、ＬＥＤ２１１と、照射用レンズ２２１と、受光用レンズ２２２と、ＰＤ２１２と、基板２１０と、ケース２４０と、照射用レンズ２２１と受光用レンズ２２２との境界部に配置された平坦部２２３とを有する反射型光学センサ２００と、この反射型光学センサ２００からの検出値に基づいて定着ベルト６１の表面状態を検知する表面状態判定手段３００を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられ、移動体の表面状態を検知する反射型光学センサであって、
少なくとも２つの発光部を有する複数の照射系と、
複数の前記照射系に対応する複数の照射用レンズを有し、前記照射系から射出された光を前記移動体に導く照射光学系と、
少なくとも２つの受光部を有する受光系と、
少なくとも２つの前記受光部に対応する受光用レンズを有し、前記移動体で反射された光を前記受光系に導く受光光学系と、を備え、
複数の前記照射用レンズと前記受光用レンズとは一体化しているとともに、光軸方向に対してレンズ中心が異なる位置となるように配置され、かつ、前記照射用レンズと前記受光用レンズとの境界部に、光軸方向に対して平行な平坦部を有することを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項２】
前記照射系の前記発光部は、対応する前記照明用レンズの光軸に対して線対称に配置されている請求項１に記載の反射型光学センサ。
【請求項３】
前記受光用レンズが、前記照射用レンズと比較して、光軸方向に対して前記受光系から離れた位置に配置されている請求項１または２に記載の反射型光学センサ。
【請求項４】
前記受光用レンズは、光を一軸方向にのみ集束させるシリンドリカルレンズである請求項１または３に記載の反射型光学センサ。
【請求項５】
前記照射系と前記照明光学系との間に、開口部を設けた請求項１〜４のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
【請求項６】
複数の前記照射系の前記発光部から、前記移動体の表面に、光スポットを順次に照射する請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
【請求項７】
複数の前記照射系の前記発光部から、前記移動体の表面に、光スポットを同時に照射する請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
【請求項８】
複数の前記照射系の前記発光部から、前記移動体の表面の検知方向に対して、任意の傾きを持って複数の光スポットを照射する請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
【請求項９】
画像を記録媒体に定着させる移動体の表面状態を検出する反射型光学センサとして、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の反射型光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記移動体が、無端ベルト状の定着ベルトである請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、プロッタ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数色のトナーによるカラー画像を形成する画像形成装置が、アナログ方式やデジタル方式のカラー複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等として広く実施されている。近来では、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（例えば、特許文献１〜３参照）。このような画像形成装置では、像担持体の表面に静電潜像を書き込み、この静電潜像にトナー等の現像剤を付着させて可像化する。次に、可像化された画像を、紙等の記録材に転写し、この記録材に転写された画像を定着ベルト等の定着手段によって定着させることで、画像形成を行う。
【０００３】
そして、画像の定着を繰り返すことにより、定着手段の表面に摩耗や傷が発生することがある。具体的には、例えば、記録材としてＡ４サイズ用紙とＡ３サイズ用紙を使用可能な画像形成装置において、Ａ４サイズ用紙を縦通紙（用紙を縦長にして送ることをいう）の状態で定着を繰り返すと、定着手段である定着ベルトの表面には、Ａ４縦通紙の用紙幅方向の両端部が位置する箇所に、縦筋状の傷が発生するようになる。これは用紙の両端部に付着した紙粉（用紙の裁断により発生する添加剤等の屑）により、定着ベルトの表面が摩耗することによって生じるものである。このような縦筋状の傷が定着ベルトに形成された状態で、次にＡ４横通紙（用紙を横長にして送ることをいう）やＡ３縦通紙を用いて定着を行った際に、この縦筋状の傷に対応して、画像表面に光沢スジが現れる。この光沢スジの出現によって画像品質の劣化が生じることとなる。
【０００４】
特許文献１〜特許文献３に記載の発明では、このような画像品質の劣化を防止するための対策が開示されている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、定着ローラの表面に光源からの光を照射し、定着ローラからの反射光を受光する光センサを設けている。この光センサが捕捉した反射光の強さに基づいて、定着ローラの表面の反射率が演算される。この反射率が、所定値以下となっていた場合には、定着ローラの表面の傷、オフセット、表面の劣化等が生じていることから、画像形成装置では警告アラームを発信する。この警告アラームの発信により、定着ローラの交換時期等を判断している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、定着部材として一般的に用いられる無端ベルト状の定着ベルトでは、回転の際に波うちやばたつき、カール癖等により、光の照射位置までの距離や照射位置の角度にばらつきが生じ易い。その影響により、定着ベルトからの反射光が乱反射するなどして、光センサで正確な値を読み取ることができず、光学性能の劣化を招くこととなる。そのため、定着部材の交換時期でないにもかかわらず、警告アラームを発してしまうことがある。
【０００６】
これに対して、特許文献２に記載の画像形成装置では、定着部材の表面全体を摩耗させることで、画像の一部に傷が集中するのを防止して、傷を目立たなくしている。しかし、傷の発生や傷の状態を検知することについては開示がない。また、特許文献３に記載の画像形成装置では、傷を検出した場合に、この傷に相当する部位に対して、周囲よりも多量の現像剤を付着して現像することで、傷が目立たなくなるようにしている。その結果、頻繁な部品の交換や新規な部品の取り付け等が不要となり、低コスト化を図ることができる。昨今では、このように定着部材への傷の発生や傷の状態を、より高精度に検知して迅速に対応し、画像品質を高品質に保持つことが可能な画像形成装置のさらなる開発が求められている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、定着部材の表面状態の変化を、より高精度に検知して、画像品質を高品質に保つことが可能な反射型光学センサおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本願に係る反射型光学センサは、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられ、移動体の表面状態を検知する反射型光学センサであって、少なくとも２つの発光部を有する複数の照射系と、複数の照射系に対応する複数の照射用レンズを有し、照射系から射出された光を移動体に導く照射光学系と、少なくとも２つの受光部を有する受光系と、少なくとも２つの受光部に対応する受光用レンズを有し、移動体で反射された光を受光系に導く受光光学系と、を備え、複数の照射用レンズと受光用レンズとは一体化しているとともに、光軸方向に対してレンズ中心が異なる位置となるように配置され、かつ、照射用レンズと受光用レンズとの境界部に、光軸方向に対して平行な平坦部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、移動体への光の照射と反射光の受光とを、ゴースト光等に影響されることなく、高精度に行うことが可能で、光学性能に優れた反射型光学センサを提供することができる。また、この反射型光学センサを用いることにより、移動体の表面状態の変化を、より高精度に検出することが可能で、画像品質を高品質に保つことが可能な画像形成装置を得ることができる。また、消耗品としての定着部材等の移動体の交換回数を少なくして、画像形成装置の維持費等の低コスト化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例に係る画像形成装置の概要図である。
【図２】図１の定着手段を示す拡大側面図である。
【図３】反射型光学センサと表面状態判定手段との全体構成図である。
【図４】Ａ４縦通紙のエッジ部により、定着ベルトの表面上に縦筋状の傷が発生した状態を説明するための説明図である。
【図５】第１実施例に係る反射型光学センサの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は反射型光学センサを主走査方向に観察した概略断面図を示し、（ｂ）は、副走査方向に観察した概略断面図を示す。
【図６】図５（ａ）の第１実施例の反射型光学センサのＰＤおよび受光用レンズを副走査方向に観察した概略断面図である。
【図７】第１実施例の反射型光学センサのレンズアレイの構成を詳細に説明するための説明図である。
【図８】第１実施例のＬＥＤとＰＤとを支持する基板の平面図である。
【図９】平坦部による光の反射を説明するための説明図である。
【図１０】比較例の反射型光学センサの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は反射型光学センサを主走査方向に観察した概略断面図を示し、（ｂ）は副走査方向に観察した概略断面図を示す。
【図１１】比較例の反射型光学センサのＰＤおよび受光用レンズを副走査方向に観察した概略断面図である。
【図１２】比較例の反射型光学センサのレンズアレイの構成を説明するための説明図である。
【図１３】比較例のＬＥＤとＰＤとを支持する基板の平面図である。
【図１４】反射型光学センサの動作を示すフローチャートである。
【図１５】表面状態判定手段の動作を示すフローチャートである。
【図１６】比較例において、検知領域Ａで取得された反射光強度を用いた模式図であって、（ａ）は、検知領域Ａで取得された反射光強度を示すグラフであり、（ｂ）は、反射強度の微分値を示すグラフであり、（ｃ）は、（ａ）のグラフに反射光強度の低下量を示すグラフである。
【図１７】傷の位置を判定する手順を説明するための説明図であって、（ａ）は、比較例における検知領域Ａで取得された反射光強度を示すグラフであり、（ｂ）は、反射強度の微分値を示すグラフである。
【図１８】傷レベルを判定する手順を説明するための説明図であって、（ａ）は、比較例における傷の位置に対して微分値が小さい±２０の範囲で複数点集まっている位置を求めたグラフであり、（ｂ）は、傷の深さを示すグラフである。
【図１９】図１８（ｂ）の縦軸を拡大したグラフである。
【図２０】比較例および第１実施例の反射型光学センサのＰＤ出力変動結果を示したグラフである。
【図２１】第２実施例の反射型光学センサの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は反射型光学センサを主走査方向に観察した概略断面図を示し、（ｂ）は副走査方向に観察した概略断面図を示す。
【図２２】第２実施例の反射型光学センサのＰＤおよび受光用レンズを副走査方向に観察した概略断面図である
【図２３】第２実施例の反射型光学センサのレンズアレイの構成を詳細に説明するための説明図である。
【図２４】第２実施例のＬＥＤとＰＤとを支持する基板の平面図である。
【図２５】第１実施例および第２実施例の反射型光学センサのＰＤ出力変動結果を示したグラフである。
【図２６】第３実施例の反射型光学センサの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は反射型光学センサを主走査方向に観察した概略断面図を示し、（ｂ）は副走査方向に観察した概略断面図を示す。
【図２７】第３実施例の反射型光学センサのＰＤおよび受光用レンズを副走査方向に観察した概略断面図である。
【図２８】第３実施例のＬＥＤとＰＤとを支持する基板の平面図である。
【図２９】第４実施例の反射型光学センサの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は反射型光学センサを主走査方向に観察した概略断面図を示し、（ｂ）は副走査方向に観察した概略断面図を示す。
【図３０】第４実施例の反射型光学センサのＰＤおよび受光用レンズを副走査方向に観察した概略断面図である。
【図３１】第４実施例の反射型光学センサのレンズアレイの構成を詳細に説明するための説明図である。
【図３２】第４実施例のＬＥＤとＰＤとを支持する基板の平面図である。
【図３３】動作例２での第１実施例の反射型光学センサのＰＤ出力変動結果を示したグラフであり、（ａ）は１個のＬＥＤを点灯時のＰＤ出力分布を示し、（ｂ）は３個のＬＥＤを同時点灯時のＰＤ出力分布を示す。
【図３４】光スポットの照射位置を説明するための説明図であり、（ａ）は、反射型光学センサを主走査方向に平行に配置したときの光スポットの照射位置を示し、（ｂ）は、反射型光学センサを主走査方向に対して４５°傾斜する方向に配置したときの光スポットの照射位置を示す。
【図３５】小サイズの用紙のエッジ部近傍に反射型光学センサを配置した図であり、（ａ）はＡ４用紙のエッジ部近傍に配置した図であり、（ｂ）はＡ５用紙のエッジ部近傍に配置した図であり、（ｃ）はＡ６用紙のエッジ部近傍に配置した図である。
【図３６】主走査方向に大きく形成した反射型光学センサを定着ベルトに配置した状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願に係る反射型光学センサは、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられ、移動体の表面状態を検知する反射型光学センサであって、発光部を有する複数の照射系、および、複数の照射用レンズを有する照射光学系からなる照射手段と、移動体で反射された反射光を受光する受光部を有する受光系、および、受光部に対応する受光用レンズを有する受光光学系からなる受光手段と、を備えて構成される。
【００１２】
また、照射用レンズと受光用レンズとは、一体化しているため、各レンズを反射型光学センサに組み付ける際の作業性を向上させるとともに、レンズ面間の配置精度を高めることができる。また、この一体化の際は、すべての照射用レンズと受光用レンズとを一体化して形成するのが好ましいが、いくつかの照射用レンズと受光用レンズとが一体化したものを、複数配置する構成などであってもよい。
【００１３】
また、複数の照射用レンズと受光用レンズとは、光軸方向に対してレンズ中心が異なる位置となるように配置されている。このような構成により、各受光部における受光量を維持しつつ、反射型光学センサに対する移動体（検知面）の角度ばらつき（特に、あおり角のばらつき）に起因する、受光部の出力変動を抑制することができる。
【００１４】
また、照射用レンズと受光用レンズとの境界部に、光軸方向に対して平行な平坦部（段差）を設けることで、この平坦部で光が反射されるため、移動体の表面状態の検知に必要な検出光以外の光（以後、「ゴースト光」と呼ぶ）を低減させることができる。したがって、本願に係る反射型光学センサは、光学性能に優れ、画像形成装置等に好適に用いることが可能である。なお、ここでいう「平行な平坦部」とは、光軸方向に対して厳密に平行な平坦面であることは勿論だが、凹凸や傾き等の多少の誤差はあっても、実質的にほぼ平行な平坦面であることも含むものとする。以降に記載のように、光を反射して、移動体の表面状態の検知に必要な検出光以外の光を低減させる作用があればよい。
【００１５】
また、本願に係る反射型光学センサにおいて、照射系の発光部は、対応する照明用レンズの光軸に対して線対称に配置されていることが好ましい。この構成により、移動体の表面に、ほぼ等間隔で光を照射することができ、移動体上の均一な検知が可能となる。なお、ここでいう線対象には、厳密な線対象だけでなく、ほぼ線対象であることも含むものとする。
【００１６】
また、本願に係る反射型光学センサは、受光用レンズが、照射用レンズと比較し、光軸方向に対して受光系から離れた位置に配置されていることが好ましい。各照射用レンズに比べて、受光用レンズをレンズの光軸方向に対して照射系側から大きく遠ざかる位置に配置することで、受光用レンズの曲率半径を大きくすることが可能となる。そのため、受光用レンズのレンズ端部での光学性能の劣化を良好に抑制することができる。その結果、特に移動体が画像を定着させる定着部材である場合、該定着部材のあおり角のばらつきに起因する、反射型光学センサの受光部出力の変動を、より良好に低減することができる。
【００１７】
また、本願に係る反射型光学センサにおいて、受光用レンズは、光を一軸方向にのみ集束させるシリンドリカルレンズであることが好ましい。このように、受光用レンズを単一のシリンドリカルレンズにすることで、個々のレンズ間のレンズパラメータ（例えばレンズ曲率半径、レンズ位置、レンズ厚など）のばらつきがなくなる。そのため、移動体の表面状態をより精度よく検知することができる。
【００１８】
また、受光用レンズを、主走査方向にはパワーのないシリンドリカルレンズとすることで、球面レンズの場合に比べて、点灯する照射系の違いによる受光部での受光量分布の変化を抑制することができる。そのため、移動体の表面状態をより高精度に検知することが可能となる。
【００１９】
また、本願に係る反射型光学センサにおいて、照射系と照明光学系との間に、開口部を設けることが好ましい。このように開口部を設けることで、点灯する任意の照射系に対応する照射用レンズ以外の、他の照射用レンズを透過して移動体に照射される光、さらには、点灯する任意の照射系に対応する照射用レンズや点灯する任意の照射系に対応する照射用レンズ以外の、他の照射用レンズのレンズ面からの直接の反射光（以後、これらの光を「フレア光」という）が、受光部に直接入射することを防ぐことができる。そのため、移動体の表面状態をより精度よく検知することができる。また、開口部を設ける際には、平坦部の段差を基準面として用いることできるため、開口部の位置精度が向上し、反射型光学センサの光学性能を向上させることができる。
【００２０】
また、本願に係る反射型光学センサは、複数の照射系の発光部から、移動体の表面に、光スポットを順次に照射することが好ましい。このように、複数の光スポットを順次に照射することにより、同時に照射する場合に比べて、クロストーク（１つの受光部から見たとき、複数の照射系からの反射光を同時に受光してしまうこと）がなくなる。そのため、主走査方向において各光スポットが照射される位置に対して得られる検知結果の検知精度を、向上させることができる。
【００２１】
または、本願に係る反射型光学センサは、複数の照射系の発光部から、移動体の表面に、光スポットを同時に照射してもよい。このように、複数の光スポットを同時に照射することで、順次に照射する場合に比べて、ライン周期（すべての照射系を点灯させるのに要する時間のこと）を短縮させることができる。短時間で検出できるため、移動体の表面の傷を確実に検知することも可能となる。なお、このような順次照射と同時照射とは、反射型光学センサの使用目的、傷の程度、使用環境等に応じた、好適なものを選択するのが好ましい。
【００２２】
また、本願に係る反射型光学センサにおいて、複数の照射系の発光部から、移動体の表面の検知方向に対して、任意の傾きを持って複数の光スポットを照射することが好ましい。この場合、複数の照射系を、移動体の検知方向、すなわち、主走査方向に対して傾けて配列してもよい。または、複数の照明系は主走査方向に対して平行に配列するが、照射系から光スポットを照射する際に、光スポット列が主走査方向に対して傾くように照射するようにしてもよい。いずれの場合でも、主走査方向に平行に光スポット列を照射した場合と傾けて照射した場合とでは、光スポット列の配列ピッチが変化する。そして、光スポット列を主走査方向に対して傾けて照射した場合は、主走査方向の光スポットの配列ピッチを小さくすることができる。そのため、位置分解能を容易に向上させることができる。
【００２３】
また、本願に係る反射型光学センサを、移動体が搬送する記録媒体の端部位置またはその近傍に対して部分的に配置するか、或いは、記録媒体の幅全域に亘って配置してもよい。このような配置により、記録材として小サイズの用紙を使用した場合、その端部を含む検知領域を小さくすることができるため、反射型光学センサの小型化が可能となる。
【００２４】
また、本願に係る反射型光学センサは、複数の照射系の配列方向の長さと、該配列方向における移動体の長さとが、同一であることが好ましい。この構成により、反射型光学センサの主走査方向長さを、種々の用紙サイズに対応可能なように十分大きくすることとなり、用紙サイズによって移動体上の異なる場所に傷が出現しても、確実に検出することが可能となる。また、互いの長さは、厳密に同一であるのが好ましいが、ほぼ同一であればよく、漏れのない検知が可能となる。
【００２５】
本願の画像形成装置は、画像を記録媒体に定着させる移動体の表面状態を検出する反射型光学センサとして、上述したような光学性能に優れた反射型光学センサを使用している。そのため、移動体の表面の傷を精度良く検出することができ、高精度な画像品質を維持することが可能となる。また、移動体の交換回数を少なくして、維持費等の低コスト化が可能な画像形成装置を提供することができる。
【００２６】
また、本願に係る画像形成装置において、移動体が、無端ベルト状の定着ベルトであることが好ましい。定着ベルトは、表層にＰＦＡ等の表面硬度が高い材料を用いているため、表面が特に傷つきやすい。しかし、本願の画像形成装置では、前述のような反射型光学センサを用いていることで、定着ベルトの表面状態を高精度に検知して、傷の発生を迅速に知ることができる。そのため、傷の存在領域を記録材が通過しないようにするなどの対応が可能となり、定着ベルトの交換時期を長くすることができ、定着ベルトを有効に使いこなすことが可能となる。
【実施例】
【００２７】
＜第１実施例＞
以下に、本願の第１実施例に係る画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。本実施例は、画像形成装置として、タンデム型のフルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した場合の例である。なお、本願でいう画像形成装置は、プリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。本実施例のプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナーを用いて画像形成を行うもので、各色に対応した部材が各々設けられている。以下、本明細書の説明および図面では、符号の末尾に、イエロー用の部材はＹを、マゼンタ用の部材はＭを、シアン用の部材はＣを、ブラック用の部材はＢＫを付して表示または説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施例のプリンタ１００は、像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫを並設したタンデム構造が採用されている。これらの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色に、それぞれ対応する像（画像）を形成可能となっている。
【００２９】
本実施例のプリンタの構成について、その概略を説明する。本実施例のプリンタ１００は、図１に示すように、像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色ごとに帯電、現像処理行う４つの画像ステーション１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１ＢＫと、露光手段（光書き込み手段）としての光走査手段８と、転写手段としての転写ベルトユニット１０および２次転写ローラ５と、中間転写ベルトクリーニング手段１３と、定着手段としての定着ユニット６と、反射型光学検知手段としての反射型光学センサ２００（図２参照）と、表面状態判定手段３００（図２参照）と、を有して構成されている。
【００３０】
また、プリンタ１００は、記録媒体としての記録紙Ｓの給紙カセットとしてのシート給送手段８０と、記録紙Ｓを搬送する一対のレジストローラ４と、記録紙Ｓの先端が一対のレジストローラ４に到達したことを検知するセンサ（図示せず）とを、さらに有している。シート給送手段８０は、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫと後述の中間転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録紙Ｓを積載している。一対のレジストローラ４は、画像ステーション１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、シート給送手段８０から搬送されてきた記録紙Ｓを、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫと中間転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出す。
【００３１】
また、プリンタ１００には、定着ユニット６にて定着済みの記録紙Ｓをプリンタ１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、排紙トレイ１７と、トナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫとが備えられている。定着ユニット６は、トナー像が転写された記録紙Ｓに、トナー像を定着させるものである。排紙トレイ１７は、プリンタ１００の本体上部に設けられ、排紙ローラ７によりプリンタ１００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する。トナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫは、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーが充填されている。
【００３２】
転写ベルトユニット１０は、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの上方に対向して設けられ、中間転写ベルト１１および１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫを備えている。２次転写ローラ５は、中間転写ベルト１１に対向して設けられた転写ローラであり、中間転写ベルト１１に従動して連れ回りする。中間転写ベルトクリーニング手段１３は、中間転写ベルト１１に対向して設けられ、中間転写ベルト１１の表面をクリーニングする。光走査手段８は、４つの画像ステーション１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１ＢＫの下方に対向して配置されている。
【００３３】
転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫの他に、中間転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２および従動ローラ７３を有している。
【００３４】
従動ローラ７３は、中間転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えている。そのため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段７４が設けられている。このような転写ベルトユニット１０の１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫおよび２次転写ローラ５と、中間転写ベルトクリーニング手段１３とで第２の転写手段７１が構成されている。
【００３５】
第１の転写手段である中間転写ベルト１１（第２の像担持体としても機能する）は、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対向した位置に配置され、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに形成された可視像が転写されて、図１の矢印Ａ１方向に移動可能となっている。また、中間転写ベルト１１として、無端ベルトが用いられている。中間転写ベルト１１に対して、１次転写工程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して、第２の転写手段７１によって２次転写工程を実行することで一括転写されるようになっている。
【００３６】
上記の中間転写ベルト１１に対する重畳転写とは、中間転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上に形成された可視像が、中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されることをいう。このような重畳転写が可能となるよう、中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対向して、１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫが配置されている。１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫによる転写は、電圧印加によって、Ａ１方向の上流側から下流側に向けて、タイミングをずらして行われる。
【００３７】
第２の転写手段７１に装備されている中間転写ベルトクリーニング手段１３は、詳細な図示を省略するが、中間転写ベルト１１に対向し、かつ、当接するように設けられたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。これらのクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより、中間転写ベルト１１上の残留トナー等の異物を掻き取ることで除去して、中間転写ベルト１１をクリーニングする。また、中間転写ベルトクリーニング手段１３は、中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段（図示せず）を有している。
【００３８】
このように、図１に示す構成のプリンタ１００は、中間転写ベルト１１に対して各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫで形成された画像を順次転写することで、色画像が重畳されたものを２次転写ローラ５により記録紙Ｓに一括転写する方式である。しかしながら、本願の画像形成装置がこれに限定されることはなく、このような方式に代えて、中間転写ベルト１１に記録紙Ｓを担持し、この記録紙Ｓを各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対峙させて各色の画像を直接記録紙Ｓ上で重畳する方式とすることも可能である。
【００３９】
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの周囲には、これらの回転に従い、帯電、現像処理を行うための画像ステーション１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１ＢＫが配置されている。この画像ステーション１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１ＢＫとして、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの回転方向に沿って、帯電手段３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０ＢＫ、現像手段４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０ＢＫＹ、１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫ、および、クリーニング手段５０Ｙ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０ＢＫが配置されている。また、帯電後に行われる書き込みには、光走査手段８が用いられる。
【００４０】
本実施例における光走査手段８は、書き込み光Ｌｂの光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーおよび回転多面鏡などを備えている。カップリングレンズはレーザ光を略平行光束に変換するレンズであり、この略平行光束（書き込み光Ｌｂ）は、回転多面鏡の偏光反射面によって偏光され、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーを介して、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの上面に光スポットとして照射される。この光スポットは、回転多面鏡の回転に伴って、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの表面に対して長手方向に移動することで、その表面を走査する。このように、光走査手段８は、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対して、各色に対応した書き込み光Ｌｂをそれぞれ出射して、これらの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの表面に静電潜像を形成するよう構成されている。
【００４１】
シート給送手段８０は、プリンタ１００の本体下部に設けられており、最上位の記録紙Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有している。この給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｓを一対のレジストローラ４に向けて給送するようになっている。
【００４２】
定着ユニット６は、ベルト定着方式が用いられており、このための構成として、定着ベルト６１と、この定着ベルト６１が掛け回されて熱源を有した加熱ローラ６２と加圧ローラ６３と、加圧ローラ６３と対向して定着ベルト６１が掛け回されている定着ローラ６４と、などが備えられている。この定着ユニット６の構成については、以下で詳細を説明する。
【００４３】
図２は、定着ユニット６の構成を示す図である。図２に示すように、定着ユニット６は、加圧体としての加圧ローラ６３と、移動体としての定着ベルト６１と、定着ベルト６１が掛け回されている加熱ローラ６２と、加圧ローラ６３と対向して定着ベルト６１が掛け回されている定着ローラ６４と、定着ベルト６１に張力を付与するテンションローラ６５と、ニップ部の記録紙Ｓの進行方向下流に設けられた分離爪６７と加熱ローラ６２上の定着ベルト６１の温度を検知する温度センサ（図示しない）と、を有して構成されている。以下、定着ベルト６１が掛け回されている加熱ローラ６２の軸方向（定着ベルト６１の幅方向）を主走査方向といい、定着ベルト６１の回転方向を副走査方向という。
【００４４】
加圧ローラ６３は、アルミ製または鉄製等の芯金の表面に、シリコーンゴム製等の弾性層が設けてあり、表層にはＰＦＡ製またはＰＴＦＥ製の離型層が備えられている。定着ベルト６１は、ニッケル、ポリイミドなどの基材にＰＦＡ製またはＰＴＦＥ製等などの離型層を有するもの、または、その中間にシリコーンゴムなどの弾性層を設けたもので構成されている。定着ベルト６１は、定着ローラ６４と加熱ローラ６２とに掛け回されており、外部からテンションローラ６５で適切な張力に保たれている。また、定着ローラ６４は、金属製の芯金にシリコーンゴムを有したものである。加熱ローラ６２は、アルミ製または鉄製の中空ローラで内部にハロゲンヒータなどの熱源Ｈを有している。
【００４５】
このような部材を備えて構成された定着ユニット６には、定着ローラ６４と加圧ローラ６３とにより、記録紙Ｓを挟持しながら搬送するためのニップ部６６が形成されている。このニップ部６６に向かって、下方から記録紙Ｓが進入する。記録紙Ｓが進入すると、ニップ部６６では、所定の圧力と熱とを与えることで記録紙Ｓ上の画像を定着させる。
【００４６】
テンションローラ６５は、金属製の芯金にシリコーンゴムを有したものである。分離爪６７は、鋭角な先端側の頂点が、定着ローラ６４の表面に当接しており、定着ローラ６４の軸方向（紙面に垂直な方向）に複数個設けられている。また、定着ユニット６の温度監視を行うための温度センサとして、定着ベルト６１とは当接しない、非接触型温度センサ（サーモパイル）が１つ設けられている。なお、本願がこれに限定されることはなく、定着ベルト６１と当接する接触型温度センサ（サーミスタ）を用いることも可能である。
【００４７】
この定着ユニット６で、図４に示すように、例えば、Ａ４サイズ用紙を縦通紙の状態で定着を繰り返すと、定着ベルト６１の表面上では、Ａ４縦通紙の用紙幅方向の両側のエッジ部が通過する位置に縦筋状の傷が発生することがある。これはエッジ部の端面に付着した紙粉により、定着ベルト６１の表面が摩耗することによって生じる。このとき、Ａ４縦通紙の定着後に、Ａ４横通紙またはＡ３縦通紙の定着が実施された際に、この縦筋状の傷に対応して画像表面に光沢スジが現れ、このままでは画像品質の劣化を生じてしまう。
【００４８】
この問題を解消するため、本願では反射型光学センサ２００と表面状態判定手段３００とを用いて、定着ベルト６１の表面状態を判定している。図３に、反射型光学センサ２００と表面状態判定手段３００との配置状態の概略を示す。この図３に示すように、反射型光学センサ２００は、加熱ローラ６２上の定着ベルト６１に対向して配置されている。
【００４９】
反射型光学センサ２００は、定着ベルト６１の表面に向かって主走査方向に複数の光スポットを照射し、該定着ベルト６１からの反射光を受光するセンサである。表面状態判定手段３００は、反射型光学センサ２００に接続され、プリンタ１００内に配置されており、反射型光学センサ２００からの検知信号を受けて定着ベルト６１の表面状態を判定する。
【００５０】
表面状態判定手段３００として、プリンタ１００の各部を駆動制御する本体制御手段を併用してもよい。本体制御手段は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成されている。なお、本願がこれに限定されることはなく、本体制御手段とは別個の制御手段等を用いて、表面状態判定手段３００としてもよい。
【００５１】
また、図４は、図３を、加熱ローラ６２の軸（主走査方向）に垂直な方向から見た図を示している。この図４に示すように、反射型光学センサ２００は、定着ベルト６１の表面上の主走査方向において、Ａ４縦通紙の用紙幅方向の端部（以下、端部を「エッジ部」という）の片側に、１つ配置されている。また、反射型光学センサ２００は、主走査方向に複数の光スポットを照射することにより、定着ベルト６１の表面上に長い検知領域Ａを形成している。このように、反射型光学センサ２００は、長い検知領域Ａを形成できるため、反射型光学センサ２００と用紙エッジ部の主走査方向の相対位置関係は、厳密でなくてもよい。
【００５２】
表面状態判定手段３００は、反射型光学センサ２００からの検知信号を受け取ることにより、主走査方向に長い検知領域Ａの表面状態を検知することができる。そして、用紙エッジ部が検知領域Ａに含まれるとき、用紙エッジ部により形成される縦筋状の傷レベルと傷の位置との双方または何れかを定着ベルト６１の表面状態として定量化する。定量化の詳細は、後述する。ここで、傷レベルとは傷の程度を表している。すなわち、傷の深さ（粗さ）や傷の幅（大きさ）のことを言う。
【００５３】
［反射型光学センサの構成］
図５に、第１実施例に係る反射型光学センサ２００（２００ａ）の概略を示す。図５中、ｘ方向は定着ベルト６１の主走査方向とし、ｙ方向は副走査方向とし、ｚはｘｙ平面に垂直な方向であって、反射型光学センサ２００ａが定着ベルト６１に対向する方向とする。以降の実施例、比較例でも同様である。
【００５４】
図５（ａ）は、第１実施例の反射型光学センサ２００ａを主走査方向（ｘ方向）に観察した断面図である。この図５（ａ）に示すように、第１実施例の反射型光学センサ２００ａは、発光部（すなわち、照射系）としての発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ）２１１ａと、放射された光を定着ベルト６１表面に導いて、光スポットＳＰを照射するように配置された照射用レンズ２２１ａを有する照射光学系と、定着ベルト６１から反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ２２２ａと、受光用レンズ２２２ａで導光された反射光を受光する受光部としてのフォトダイオード（以下、「ＰＤ」と呼ぶ）２１２ａを有する受光光学系と、ＬＥＤ２１１ａおよびＰＤ２１２ａを支持する基板２１０ａと、基板２１０ａおよびレンズアレイ２２０ａを保持するケース２４０ａと、から構成される。また、照射用レンズ２２１ａと受光用レンズ２２２ａとの境界部には、光軸方向に平行な平坦面からなる平坦部（段差）２２３ａが形成されている。
【００５５】
また、レンズアレイ２２０ａは、複数の照射用レンズ２２１ａと１つの受光用レンズ２２２ａとが二次元にアレイ状に配列されて一体に形成されたものである。
【００５６】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の反射型光学センサ２００ａを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。また、図６は、図５（ａ）の反射型光学センサ２００ａのＰＤ２１２ａおよび受光用レンズ２２２ａを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。図７は、反射型光学センサ２００ａについて、照射用レンズ２２１ａと受光用レンズ２２２ａとを、より詳細に示した図である。また、図８は、ＬＥＤ２１２ａとＰＤ２１２ａとを支持する基板の平面図である。なお、図５（ａ），（ｂ）、図６に示す概略断面面図では、反射型光学センサ２００ａの内部を説明する都合上、ケース２４０ａの紙面前側を除去し、かつ、後方の部材を省略して表わしている。以降の実施例、比較例でも同様である。
【００５７】
図５（ｂ）、図８に示すように、ＬＥＤ２１１ａは、主走査方向に複数個配置されている。また、４個のＬＥＤ２１１ａに対応して、１個の照射用レンズ２２１ａが配置されている。照射用レンズ２２１ａの主走査方向におけるレンズ径は、本実施例では、一例として、２.４ｍｍとしている。この場合の４個のＬＥＤ２１１ａの主走査方向の配列ピッチを、Ｐ（図８参照）とする。また、図５（ｂ）に点線で示すように、４個のＬＥＤ２１１ａは、照射用レンズ２２１ａの光軸に対して、互いに線対象となる光を有している。本実施例では、各ユニット中で１番目のＬＥＤからの光と４番目のＬＥＤからの光とが、光軸に対して線対象であり、２番目のＬＥＤからの光と３番目のＬＥＤからの光とが、光軸に対して線対象となっている。そのため、図５（ｂ）に示すように、定着ベルト６１の表面に、ほぼ等間隔（間隔Ｐ’’）で光スポットＳＰ列を照射することができる。
【００５８】
ここで、反射型光学センサで、定着ベルトの表面状態を検出する際、定着ベルトの波うちやばたつき、定着ベルトのカール癖等の影響を受け、反射型光学センサに対する検知面の距離や角度ばらつきが生じる場合がある。これらを完全に排除することは困難である。このように、仮に、反射型光学センサと検知面の距離や角度ばらつきが生じると、定着ベルトの表面状態を検出する際に正しい出力を読み取れないため、正確な検知ができなくなる。したがって、従来は、反射型光学センサに対する検知面の距離や角度ばらつきのうち、定着ベルトの波うちに起因する角度ばらつき（以下、「あおり角」と呼ぶ）の影響が特に大きいという問題があった。
【００５９】
そこで、第１実施例の反射型光学センサ２００ａでは、照射用レンズ２２１ａとして、図５（ａ），（ｂ）に示すように、主走査方向と副走査方向に異なるパワーを持つアナモフィックレンズを用いている。このようなアナモフィックレンズを用いることで、定着ベルト６１上での主走査方向の光スポットＳＰのスポット径（ビーム径）を、所望の状態に維持しつつ、レンズの副走査方向の曲率半径を適正化することができる。そのため、受光用レンズ２２２ａに入射する反射光の副走査方向のビーム径を小さくし、定着ベルト６１の波うちに起因するあおり角のばらつきが生じた場合の受光部出力の変動を低減させることができる。その結果、反射型光学センサ２００ａの検出精度の劣化を防いで、優れた光学性能を保持可能となっている。
【００６０】
第１実施例の反射型光学センサ２００ａは、後述の比較例の反射型光学センサ２００’と比べて、以下の３つ点で異なる。特に、以下の（２）が、第１実施例の主な特徴点である。
【００６１】
（１）遮光壁が設けられていない。
（２）照射用レンズ２２１ａと受光用レンズ２２２ａとは、光軸方向について異なる位置に配置されている。
（３）レンズパラメータ（曲率半径、レンズ径、レンズ厚、照射系と照射用レンズとの中心間距離、受光系と受光用レンズとの中心間距離など）が異なる。
【００６２】
上記（１）の照射用レンズ２２１と受光用レンズ２２２ａとは、光軸方向において、レンズ中心位置が互いに約０.２５ｍｍずれている。そのため、受光用レンズ２２２ａに比べて、照射用レンズ２２１ａは、光軸方向において照射系（ＬＥＤ２１１ａ）に近い位置に配置されている。
【００６３】
（３）のレンズパラメータについて具体的に述べると、照射用レンズ２２１ａの主走査方向（図５等のｘ方向）の曲率半径は４.６ｍｍ、主走査方向の円錐定数は０である。照射用レンズ２２１ａの副走査方向（図５等のｙ方向）の曲率半径は４.３ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−２.０である。照射用レンズ２２１ａの主走査方向のレンズ径は２.４ｍｍ、副走査方向のレンズ径は９.２ｍｍ、レンズ厚は６.６ｍｍである。
【００６４】
受光用レンズ２２２ａの主走査方向の曲率半径は５０ｍｍ、主走査方向の円錐定数は−１.０である。受光用レンズ２２２ａの副走査方向の曲率半径は４.８ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−１.６である。受光用レンズ２２２ａの主走査方向のレンズ径は１７ｍｍ、副走査方向のレンズ径は１０.９ｍｍ、レンズ厚は６.３５ｍｍである。
【００６５】
また、副走査方向における照射用レンズ２２１ａおよび受光用レンズ２２２ａの中心間距離（光軸間距離）は、２.５３ｍｍである。また、光軸方向における照射系（ＬＥＤ２１１ａ）および照射用レンズ２２１の中心間距離は１０.３７ｍｍであり、光軸方向における受光系（ＰＤ２１２ａ）および受光用レンズ２２２ａの中心間距離は１０.６２ｍｍである。このような寸法とすることで、前述のように、照射用レンズ２２１ａと受光用レンズ２２２ａとは、光軸方向において、レンズ中心位置が互いに約０.２５ｍｍずれている。
【００６６】
また、４個のＬＥＤ２１１ａと１個の照射用レンズ２２１ａとの組を、以後「１ユニット」と呼ぶことにする。この１ユニットが、主走査方向に複数配置されることで、反射型光学センサ２００ａの照射手段（照射系＋照射光学系）を構成している。この場合、図８に示すように、１ユニットの主走査方向の配列ピッチをＰ’とする。また、図８の紙面左から順に、ユニット１、ユニット２、・・・、ユニットＬとする。なお、定着ベルト６１の検知領域Ａの長さに対応して、複数のユニットを配置することができるが、以下の説明を簡素化するため、本実施例および以降の実施例、比較例ではユニット数は７（Ｌ＝７）とする。
【００６７】
１ユニット内において、各ＬＥＤ２１１から放射された光は、対応する照射用レンズ２２１ａを介して光スポットＳＰとして定着ベルト６１の表面に照射される。したがって、反射型光学センサ２００から主走査方向に、図５（ｂ）に示すように、配列ピッチＰ’’で複数の光スポットＳＰが定着ベルト６１上に照射されることになる。
【００６８】
図６は、図５（ａ）の反射型光学センサ２００ａのＰＤ２１２ａおよび受光用レンズ２２２ａを副走査方向（ｙ方向）に観察した背面図である。この図６、図８に示すように、ＰＤ２１２ａは、ＬＥＤ２１１ａに対向して主走査方向に複数個配置されている。このときの主走査方向の配列ピッチはＰａ’’’である。ここで、第１実施例の反射型光学センサ２００ａでは、図５、図８に示すように、Ｐａ’’’（ＰＤ２１２ａの配列ピッチ）≒Ｐａ’’（光スポットＳＰの配列ピッチ）≒Ｐａ’（１ユニットの配列ピッチ）／４の関係を満たしている。
【００６９】
この受光用レンズ２２２ａも、主走査方向と副走査方向とに異なるパワーを持つアナモフィックレンズを用いている。そして、定着ベルト６１の表面に対して、ＬＥＤ２１１ａから主走査方向に複数の光スポットＳＰが照射されると、定着ベルト６１の表面からの反射光が発生する。しかし、定着ベルト６１は光学的な鏡面ではないため、正反射成分に加え、拡散反射成分も含む反射が生じ、反射光の一部が受光用レンズ２２２ａに導光された後、ＰＤ２１２ａで受光される。
【００７０】
図８は、ＬＥＤ２１１ａとＰＤ２１２ａとを支持する基板２１０ａを、ｚ方向から観察した平面図である。ＬＥＤ２１１ａは、１ユニット内において主走査方向に配列ピッチＰａで整列され、隣接ユニット間では主走査方向に配列ピッチＰａ’で整列されている。ＰＤ２１２ａは、主走査方向に配列ピッチＰａ’’’で整列されている。また、副走査方向におけるＬＥＤ２１１ａとＰＤ２１２ａとの間隔をＰａ’’’’とする。紙面左端からｘ方向の正の方向に向かって、各ＬＥＤ２１１ａを、ＬＥＤ２１１ａ−１，ＬＥＤ２１１ａ−２，・・・，ＬＥＤ２１１ａ−（Ｎ−１），ＬＥＤ２１１ａ−Ｎ（本実施例では、ユニット数が７であるので、ＬＥＤ２１１ａ−１〜ＬＥＤ２１１ａ−２８）とし、同様にして紙面左端からｘ方向の正の方向に向かって、各ＰＤ２１２ａを、ＰＤ２１２ａ−１，ＰＤ２１２ａ−２，・・・，ＰＤ２１２ａ−（Ｎ’−１），ＰＤ２１２ａ−Ｎ’（同様に、ＰＤ２１２ａ−１〜ＰＤ２１２ａ−２８）とする。
【００７１】
＜比較例＞
［反射型光学センサの構成］
以下、図１０〜図１３を用いて、比較例の反射型光学センサ２００’の一具体例を説明する。比較例の反射型光学センサ２００’の構成は、以下に記載の構成が異なること以外は、第１実施例と同様の構成を有している。第１実施例と同じ構成については、詳細な説明は省略し、異なる構成のみ説明する。
【００７２】
（１）遮光壁２３０’を設けている。
（２）照射用レンズ２２１’と受光用レンズ２２２’とは、光軸方向について同位置に配置されている。
（３）レンズパラメータ（曲率半径、レンズ径、レンズ厚、照射系と照射用レンズとの中心間距離、受光系と受光用レンズとの中心間距離など）が異なる。
【００７３】
図１０（ａ）は、反射型光学センサ２００’を主走査方向（ｘ方向）に観察した概略断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の反射型光学センサ２００’を副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。また、図１１は、反射型光学センサ２００’のＰＤ２１２’および受光用レンズ２２２’を副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。図１２は、反射型光学センサ２００’について、レンズアレイ２２０’を、より詳細に示した図である。図１３は、ＬＥＤ２１１’とＰＤ２１２’との基板上での配置を示した平面図である。
【００７４】
図１０〜図１３に示すように、比較例に係る反射型光学センサ２００’は、照射系としての発光ダイオード（ＬＥＤ）２１１’と、放射された光を定着ベルト６１表面に光スポットＳＰを照射するように配置された照射用レンズ２２１’と、定着ベルト６１から反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ２２２’と、受光用レンズ２２２で導光された反射光を受光する受光系としてのフォトダイオード（ＰＤ）２１２’と、ＬＥＤ２１１’およびＰＤ２１２’を支持する基板２１０’と、照射用レンズ２２１および受光用レンズ２２２’が一体化されたレンズアレイ２２０’と、基板２１０’およびレンズアレイ２２０’を保持するケース２４０と、フレア光を防止するための遮光壁２３０と、から構成される。
【００７５】
フレア光を防止するための遮光壁２３０’は、ＬＥＤ２１１’と照射用レンズ２２１’との間であって、主走査方向に複数配置されている。なお、遮光壁２３０’とケース２４０’とは、樹脂成形により一体化している。
【００７６】
図１２は、反射型光学センサ２００’について、レンズアレイ２２０’部分のみを、より詳細に示した図である。照射用レンズ２２１’のレンズパラメータを具体的に述べると、照射用レンズ２２１’の主走査方向の曲率半径は４.６ｍｍ、主走査方向の円錐定数は０である。照射用レンズ２２１の副走査方向の曲率半径は４.３ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−２.０である。照射用レンズ２２１’の主走査方向のレンズ径は２.４ｍｍ、副走査方向のレンズ径は１０.５ｍｍ、レンズ厚は６.６ｍｍである。
【００７７】
また、受光用レンズ２２２’の主走査方向の曲率半径は５０ｍｍ、主走査方向の円錐定数は−１.０である。受光用レンズ２２２’の副走査方向の曲率半径は４.８ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−１.６である。受光用レンズ２２２’の主走査方向のレンズ径は１７ｍｍ、副走査方向のレンズ径は１０.１ｍｍ、レンズ厚は６.６ｍｍである。
【００７８】
また、副走査方向における照射用レンズ２２１’および受光用レンズ２２２’の中心間距離（光軸間距離）は２.５３ｍｍ、光軸方向における照射系および照射用レンズ２２１’の中心間距離と、光軸方向における受光系および受光用レンズ２２２’の中心間距離は互いに等しく、１０.４ｍｍである。
【００７９】
＜第１実施例の反射型光学センサの動作例１＞
ここで、反射型光学センサの一動作例について、第１実施例の反射型光学センサ２００ａを用いて、図１４のフローチャートに従って説明する。定着ベルト６１上において、光スポットＳＰを図８のｘ方向の正の方向に走査させたい場合について、部材ごとに行われる処理を説明する。なお、比較例および以降の実施例についても、動作は同一である。第１実施例では、ＬＥＤ２１１ａ−１〜ＬＥＤ２１１ａ−２８を用いて、ユニット１→２→３→４→５→６→７の順で、かつ、各ユニット内のＬＥＤを、紙面右から左に順に１個ずつ点灯と消灯とを繰り返す、いわゆる順次点灯を行っている。
【００８０】
まず、図１４に示すように、ユニット番号の初期値としてＬ＝１（１≦Ｌ≦７）を設定する（ステップＳ１０）。次に、ユニットＬ内のＬＥＤ２１１ａの点灯順序を管理するカウンタとしてｈ＝０（０≦ｈ≦３）を設定する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１２で、ＬＥＤ２１１ａ−ｎ（ｎはＬＥＤ２１１ａの連続番号であって、１≦ｎ≦２８の整数である。また、ｎ＝４Ｌ−ｈで表される。）の点灯を行う。例えば、処理の一番目、すなわち、Ｌ＝１、ｈ＝０の場合、ｎ＝４であるから、ユニット１の紙面一番右のＬＥＤ２１１ａ−４が点灯される。次いで、定着ベルト６１で反射した反射光を２ｍ個（ｍは１≦ｍ≦１４の整数）のＰＤ２１２ａ−（ｎ−ｍ）〜ＰＤ２１２ａ−（ｎ＋ｍ）で受光する（ステップＳ１３）。受光の詳細については、後述する。その後、ＬＥＤ２１１ａ−ｎを消灯し（ステップＳ１４）、各ＰＤ２１２ａ−（ｎ−ｍ）〜ＰＤ２１２ａ−（ｎ＋ｍ）から、表面状態判定手段３００に検知信号をそれぞれ送信する（ステップＳ１５）。
【００８１】
そして、ステップＳ１６で、ｈ＜３か、すなわち、ユニットＬ内の４つのＬＥＤ２１１ａすべてについて、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が実行されたかを判定する。ｈ＜３がｙｅｓなら、処理を行っていないＬＥＤ２１１ａが存在するため、ｈをカウントアップ（ｈ＝ｈ＋１）した後（ステップＳ１７）、ステップＳ１２に戻る。そして、次のＬＥＤ２１１ａ−ｎについて、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。一方、ｎ＜Ｎがｎｏなら、ユニットＬ内のすべてのＬＥＤ２１１ａについて処理が完了したため、ステップＳ１８に進む。例えば、ユニット１では、図８の紙面左端のＬＥＤ２１１ａ−１について点灯、消灯、検知信号送信の一連の処理が終わったときに、ユニット１内のすべてのＬＥＤ２１１ａについて処理が完了したと判定される。
【００８２】
そして、ステップＳ１８では、Ｌ＜７か、すなわち、すべてのユニットについて、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が実行されたかを判定する。Ｌ＜７がｙｅｓなら、処理を行っていないユニットが存在するため、Ｌをカウントアップ（ｈ＝ｈ＋１）して（ステップＳ１９）、ステップＳ１１に戻る。一方、Ｌ＜７がｎｏなら、すべてのユニットについて処理が完了したため、ステップＳ２０に進む。本実施例では、７番目のユニット７の左端のＬＥＤ２１１ａ−２５についての処理が完了したときに、一回の走査（１周期とする）が終了する。最後に、ステップＳ２０では、一連の処理をもう１周期繰り返すか判定し、ｙｅｓの場合は、ステップＳ１０に戻って、ステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返す。ｎｏの場合は、処理全体を終了する。
【００８３】
次に、光スポットＳＰがｘ方向の正の方向に走査されている際の、ＰＤ２１２ａの動作（ステップＳ１３）について説明する。ｎ番目（ｎは１≦ｎ≦Ｎ＝２８の整数）のＬＥＤ２１１ａ−ｎの点灯に同期して、定着ベルト６１からの反射光を複数個のＰＤ２１２ａで受光する。ここでは、簡単のため偶数個のＰＤ２１２ａで受光するように制御している。すなわち、２ｍ個（ｍは１≦ｍ≦１４の整数）のＰＤ２１２ａで受光するものとする。
【００８４】
次に、２ｍ個のＰＤ２１２ａの選択方法について説明する。ｎ番目のＬＥＤ２１１ａ−ｎが点灯した際、Ｎ’個（２８個）のＰＤ２１２ａの中で、ＰＤ受光量が最大となるＰＤ２１２ａと、該ＰＤ２１２ａの次にＰＤ受光量が大きいＰＤ２１１ａとを抽出する。第１実施例のようなＰＤ２１２ａの配置では、これらの２つのＰＤ２１２ａは隣接しており、該２つのＰＤ２１２ａのｘ方向における中心をＸ0＝０とおくと、残りの２ｍ−２個のＰＤ２１２ａは、次式
Ｘ＝０±１．５ｌ×Ｐ’’’ａ
の位置に配置されたＰＤ２１２をそれぞれ抽出する。ここで、Ｘは、Ｘ0からのｘ方向への相対距離を表し、ｌは、１，２，・・・，ｍ−１の整数を表し、Ｐ’’’ａは、第１実施例のＰＤ２１２ａの主走査方向の配列ピッチ（図８等参照）を表す。同様に、以降の第２〜第４実施例では、ＰＤ２１２ａ，ＰＤ２１２ｂ，ＰＤ２１２ｃ，ＰＤ２１２ｄの主走査方向の配置間隔として、Ｐ’’’ｂ，Ｐ’’’ｃ，Ｐ’’’ｄに置き換える。比較例では，Ｐ’’’に置き換える。また、１．５は、隣接するＰＤ２１２ａ間の中心間距離が変化する場合も想定した係数である。
【００８５】
２ｍ個のＰＤ２１２ａで受光された反射光は、ＰＤ２１２ａで光電変換され、検知信号に増幅される。各ＰＤ２１２ａで増幅された検知信号は、検出の都度、表面状態判定手段３００に送られる。なお、場合によっては、検知精度を上げるために、複数周期に渡って順次点灯を行い、検知結果の平均値処理などを行うことができる。また、点灯／消灯するＬＥＤ２１１ａは、左端から右端まですべてのＮ個（２８個）を用いる必要はなく、Ｎ個のうち任意のＮ’’’（１≦Ｎ’’’≦Ｎ＝２８）個を用いてもよい。このＮ’’’個を選択する際にも、互いに隣接する一連のＬＥＤ２１１ａを用いてもよいが、傷の位置、大きさ、定着ベルト６１の主走査方向の寸法等に応じて、１個置き、２個置きのＬＥＤ２１１ａを用いてもよい。また、傷のない領域の１個のＬＥＤ２１１ａと、傷が現実に発生した領域の１個または数個のＬＥＤ２１１ａを用いてもよい。また、何れか１つのユニットのみのＬＥＤ２１１ａを用いてもよい。
【００８６】
＜表面状態判定手段の動作＞
次に、表面状態判定手段３００の動作について、図１５のフローチャートを用いて説明する。表面状態判定手段３００では、まず反射型光学センサ２００ａの（２ｍ＋１）個のＰＤ２１２ａから検知信号を受信する（ステップＳ２０）。次に、取得した検知信号の和を取ることで、各ＬＥＤ２１１ａ−ｎに対応した検知結果Ｒ−ｎを算出する。すなわち、主走査方向に照射される各々の光スポットＳＰ、言い換えれば、主走査方向の定着ベルト表面上の各位置に対応して、反射光強度を取得することができる（以上、ステップＳ２１）。
【００８７】
次に、定着ベルト６１の表面状態を判定する。一般に、定着ベルト６１に傷がある場合は、傷がない場合に比べ、定着ベルト６１表面からの反射光は正反射成分が減少し、拡散反射成分が増加する。図５等に示す第１実施例の反射型光学センサ２００ａや、図１０等に示す比較例の反射型光学センサ２００’の形態においては、正反射成分が減少することにより、ＰＤ２１２ａ，ＰＤ２１２’にて受光される光量は、その分減少する。また、拡散反射成分が増加することにより、ＰＤ２１２ａ，ＰＤ２１２’にて受光される光量は、その一部が増加する。その結果、傷がある場合は、傷がない場合に比べ、ＰＤ２１２ａ，ＰＤ２１２’にて受光される光量は減少することになる。この受光量の変化から、表面状態、すなわち傷レベル、および、傷の位置を算出する。
【００８８】
まず、傷の位置を判定する。第１実施例の反射型光学センサ２００ａでは、主走査方向の定着ベルト６１の表面上の各位置に対応して、反射光強度が得られるので、表面状態判定手段３００で、その複数の反射光強度を主走査方向に比較することにより、反射光強度が低下している位置には傷があることが分かる。ここで、比較例の反射型光学センサ２００’で得られる反射光強度の模式図を図１６（ａ）に示す。傷の位置は、具体的には、主走査方向に対して反射光強度の微分を取り（ステップＳ２２）、微分値が負から正に大きく変化するゼロクロス位置を求めることで判定することができる（ステップＳ２３）。その反射光強度を微分してゼロクロス位置を求めた模式図を、図１６（ｂ）に示す。なお、微分値の絶対値が予め設定した所定の値より小さい場合には、反射光強度の低下が小さいことを示しており、傷はないと判定される。
【００８９】
具体例として、図１７（ａ）に、４００,０００枚通紙した後の定着ベルト６１に対し、Ｎ＝２４、ｎ＝３〜２２、ｍ＝２、ＬＥＤ２１１’の配列ピッチＰ＝１ｍｍとした比較例の反射型光学センサ２００’を用いて得られた検知結果Ｒ−ｎの例を示す（ステップＳ２１）。この比較例の反射型光学センサ２００’では、定着ベルト６１の表面に、Ｐ’＝１ｍｍピッチで光スポットＳＰが照射されるため、図１７（ａ）の横軸は、光スポット照射位置［ｍｍ］に相当する。また、図１７（ｂ）に、主走査方向に対して微分した結果、具体的にはＲ−ｎ、Ｒ−（ｎ＋１）の２点での傾きを算出した結果を示す。もちろん平滑化を目的として、Ｒ−（ｎ―１）、Ｒ−ｎ、Ｒ−（ｎ＋１）の３点での傾きを算出することもできる。
【００９０】
図１７（ｂ）に基づいて、ゼロクロス位置を求めるとｎ＝１２.５となり、ＬＥＤ２１１’−１２およびＬＥＤ２１１’−１３に対応する光スポット照射位置の中間、１２.５ｍｍの位置に傷があると判定することができる（以上、ステップＳ２２〜Ｓ２４に相当）。
【００９１】
次に、傷レベル（傷の深さ）を判定する（ステップＳ２５）。まず、傷の深さ（粗さ）が深い（粗い）ほど、反射光強度の低下が大きいと定性的に考えられるため、反射光強度の低下量を求めればよい。反射光強度の低下量を表した模式図を、図１６（ｃ）に示す。この図１６（ｃ）のような場合には、単純に、検知結果Ｒ−ｎの最小値を求めてもよいが、反射型光学センサ２００’の取付け位置や定着ベルト６１の傾き等の要因により、検知結果Ｒ−ｎに傾き成分が重畳されることもある。そのため、以下のような手順で算出する。
【００９２】
まず、傷のある位置は前述のステップＳ２２〜Ｓ２３および図１７（ｂ）により、ｎ＝１２．５と判定することができる。これに対して、傷のない位置は、検知結果Ｒ−ｎの変動が小さい位置であり、すなわち、微分値が０付近に集まる位置である。つまり、主走査方向に対して微分した結果から、傷のない位置を算出することができる。傷のある位置ｎ0での検知結果Ｒ−ｎ0と、少なくとも２つの傷のない位置ｎ1，ｎ2での検知結果Ｒ−ｎ1，Ｒ−ｎ2から、反射光強度の低下量を求める一例を示す。
【００９３】
それには、検知結果Ｒ−ｎに重畳される傾き成分を差し引くために、複数の傷のない位置での検知結果を結んだ近似直線と傷のある位置での検知結果との距離を求めればよい。実際に、図１７（ａ）、図１７（ｂ）の結果に適用し、反射光強度の低下量を求める。図１７（ｂ）に基づいて、傷の位置に対して微分値が小さい±２０の範囲で複数点集まっている位置を求めたものが、図１８（ａ）である。この図１８（ａ）より、傷のない位置としてｎ＝６と１５とを選択することができる（以上、ステップＳ２６）。
【００９４】
したがって、傷のある位置ｎ0＝１２.５と、傷のない位置ｎ1＝６，ｎ2＝１５とを抽出し、それぞれの検知結果Ｒ−ｎを用いて、傷の深さ（粗さ）を算出することができる（ステップＳ２７）。図１８（ｂ）に示すように、図中の破線はＲｎ−ｎ1とＲｎ−ｎ2とを結んだ直線であり、図中の破線矢印は傷の深さである。この例では傷の深さは６３.１である。反射光強度の低下の比率としては、０.１６（１６％）である。また、図１８（ｂ）から、破線で示される傾き成分に、傷の深さが重畳している様子が見て取れる。傷レベルが大きくなるにつれ、この反射光強度の低下が増加していく。
【００９５】
次に、表面状態を判定するための他の異なるパラメータとして、傷の幅（大きさ）を判定する方法を説明する（ステップＳ２８）。まず、傷の中心位置は、前述のＳ２２〜Ｓ２３および図１７（ｂ）により判定することができる。つまり、傷のある位置での検知結果Ｒ−ｎから、傷の深さ（粗さ）に相当する反射光強度の低下量のうちの所定量、例えば５０％の低下となる反射光強度を持つ位置を算出すればよい。図１９は、図１８（ｂ）の縦軸を拡大したグラフである。この結果より、傷の半値幅は３ｍｍと判定することができる（以上、ステップＳ２９）。
【００９６】
以上のような、傷の深さ（ステップＳ２５〜Ｓ２７）、および、傷の幅（ステップＳ２８、Ｓ２９）といった表面状態のパラメータをすべて判定してもよいし、必要なパラメータのみを判定してもよい。パラメータのすべてを判定することで、傷の状態をより詳細に判定することができる。また、必要なパラメータのみを判定することで、判定処理を迅速に行うことができる。
【００９７】
＜第１実施例と比較例との効果の比較＞
図５〜図９に示した本願の第１実施例に係る反射型光学センサ２００と、図１０〜図１３に示した比較例に係る反射型光学センサ２００’とをそれぞれ用いて実験を行った際の、ＰＤ出力（受光部出力）の変動結果のグラフを、図２０に示す。このグラフは、ＰＤ２１２ａ，２１２’を、それぞれ、２個、４個、６個、８個、１０個用いて定着ベルト６１を検知した際に、レンズアレイ２２０ａ，２２０’が副走査方向に±５０μｍずれ（ずれをＹとする）、かつ、定着ベルト６１にあおり角（あおり角をＡとする）のみが単独に印加した際のＰＤ出力変動結果を示す。ＰＤ出力は、前述したように、複数個のＰＤ２１２ａ，２１２’での検出値の合算値であり、レンズアレイ２２０ａ，２２０’の副走査方向ずれＹとあおり角Ａの変動とがない場合（Ｙ＝０、Ａ＝０）を１と規格化している。以下、この規格化された値を「中央値」と呼ぶ。また、ＰＤ出力は、フレア光による影響を除去しており、比較例の反射型光学センサ２００’と本願の第１実施例に係る反射型光学センサ２００ａとでは、光量差はほとんどない。
【００９８】
図２０から明らかなように、本願の第１実施例に係る反射型光学センサ２００ａは、比較例の反射型光学センサ２００’に比べて、あおり角変動に起因するＰＤ出力の変動が小さい。また、レンズアレイ２２０ａを受発光デバイスに組み付けする際に発生すると考えられるレンズアレイ２２０ａの副走査方向ずれが、仮に±５０μｍ程度起こった場合でも、あおり角Ａが±１.５ｄｅｇ以内の変動であれば、ＰＤ出力の変動は、中央値に対して±１０％以内に収まっている。
【００９９】
また、図９で示したように、第１実施例では、平坦部（段差）２２３ａを設けることによって、この平坦部２２３ａで光が反射するように構成している（図９中の二点鎖線の矢印）。この反射により、定着ベルト６１の検知に必要な検出光（図９中の実線の矢印）以外の光（図９中の一点鎖線の矢印であり、以下、「ゴースト光」と呼ぶ）を低減させ、反射型光学センサ２００ａの検知精度の低下を抑制することができる。
【０１００】
以上のように、本願の第１実施例の反射型光学センサ２００ａは、優れた光学性能を有している。そして、この反射型光学センサ２００ａを使用した第１実施例のプリンタ１００では、反射型光学センサ２００ａからの検知信号を表面状態判定手段３００が受信することで、定着ベルト６１の表面状態を精度よく検知することができる。プリンタ１００では、この表面状態の検知結果に基づいて、例えば、傷が大きい領域では記録紙の定着を行わないように、用紙送りを制御する対応や、傷部分に対応する箇所にトナーを多く付着させて、傷が目立たなくなるように制御する対応を実施することで、画像品質の低下を良好に防止することが可能となる。また、傷のレベルが画質に影響するようになったときに、ブザーやメッセージ表示等の警告を発することで、ユーザが定着ベルト６１の交換時期を知ることができる。したがって、画質に影響を与えない時期に定着ベルト６１を交換してしまうことなどがなく、定着ベルト６１の有効利用を可能とすることができる。
【０１０１】
＜第２実施例＞
図２１〜図２４を用いて、第２実施例に係る反射型光学センサ２００ｂの構成について説明する。図２１（ａ）は、第２実施例の反射型光学センサ２００ｂを走査方向（ｘ方向）に観察した側面図であり、図２１（ｂ）は、反射型光学センサ２００ｂを、副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。また、図２２は、反射型光学センサ２００ｂのＰＤ２１２ｂおよび受光用レンズ２２２ｂを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。図２３は、反射型光学センサ２００ｂについて、照射用レンズ２２１ｂと受光用レンズ２２２ｂとを、より詳細に示した図である。図２４は、ＬＥＤ２１１ｂとＰＤ２１２ｂとを支持する基板２１０ｂを、ｚ方向から観察した平面図である。
【０１０２】
図２１〜図２４に示すように、第２実施例の反射型光学センサ２００ｂは、発光部（すなわち、照射系）としての発光ダイオード（ＬＥＤ）２１１ｂ、および、放射された光を定着ベルト６１表面に光スポットＳＰを照射するように配置された照射用レンズ２２１ｂを有する照射光学系と、定着ベルト６１から反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ２２２ｂを有する受光光学系と、受光用レンズ２２２ｂで導光された反射光を受光する受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）２１２ｂと、ＬＥＤ２１１ｂおよびＰＤ２１２ｂを支持する基板２１０ｂと、基板２１０ｂおよびレンズアレイ２２０ｂを保持するケース２４０ｂと、から構成される。また、照射用レンズ２２１ｂと受光用レンズ２２２ｂとの境界部に、平坦部（段差）２２３ｂを有している。
【０１０３】
第２実施例の反射型光学センサ２００ｂの構成は、受光用レンズ２２２ｂを受光系から更に遠ざかる位置に配置したこと以外は、第１実施例の反射型光学センサ２００ａと同様の構成を有している。また、第２実施例のプリンタは、この反射型光学センサ２００ｂを使用したこと以外は、第１実施例のプリンタ１００と同様の構成を有している。そのため、以降では、第１実施例と同じ構成については、詳細な説明は省略し、異なる構成のみ説明する。第２実施例の反射型光学センサ２００ｂは、受光用レンズ２２２ｂをＰＤ２１２ｂから更に遠ざかる位置に配置したことにより、以下の点で第１実施例と異なっている。
【０１０４】
（１）レンズパラメータ（曲率半径、レンズ径、レンズ厚、照射系と照射用レンズとの中心間距離、受光系と受光用レンズとの中心間距離など）が異なる。
【０１０５】
照射用レンズ２２１ｂと受光用レンズ２２２ｂとは、光軸方向において、レンズ中心位置が互いに約０.５ｍｍと、第１実施例よりも大きくずれており、受光用レンズ２２２ｂに比べて、照射用レンズ２２１ｂは照射系（ＬＥＤ２１１ｂ）側に近い位置に配置されている。レンズパラメータを具体的に述べると、照射用レンズ２２１ｂの主走査方向の曲率半径は４.６ｍｍ、主走査方向の円錐定数は０である。照射用レンズ２２１ｂの副走査方向の曲率半径は４.３ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−２.０である。照射用レンズ２２１ｂの主走査方向のレンズ径は２.４ｍｍ、副走査方向のレンズ径は９.２ｍｍ、レンズ厚は６.６ｍｍである。
【０１０６】
受光用レンズ２２２ｂの主走査方向の曲率半径は５０ｍｍ、主走査方向の円錐定数は−１.０である。受光用レンズ２２２ｂの副走査方向の曲率半径は４.８ｍｍ、副走査方向の円錐定数は−１.６である。受光用レンズ２２２ｂの主走査方向のレンズ径は１７ｍｍ、副走査方向のレンズ径は１０.９ｍｍ、レンズ厚は５.６ｍｍである。
【０１０７】
また、副走査方向における照射用レンズ２２１ｂおよび受光用レンズ２２２ｂの中心間距離（光軸間距離）は２.５３ｍｍ、光軸方向における照射系（ＬＥＤ２１１ｂ）および照射用レンズ２２１ｂの中心間距離は１０.３７ｍｍであり、光軸方向における受光系（ＰＤ２１２ｂ）および受光用レンズ２２２ｂの中心間距離は１１.３７ｍｍである。
【０１０８】
図２５に、第１実施例の反射型光学センサ２００ａと、第２実施例の反射型光学センサ２００ｂとを用いたＰＤ出力のグラフを示す。このグラフは、ＰＤ２１２ａ，２１２ｂを、それぞれ、２個、４個、６個、８個、１０個用いて定着ベルト６１を検知した際に、レンズアレイ２２０ａ，２２０ｂが副走査方向にＹ＝±５０μｍずれ、かつ、定着ベルト６１に、あおり角Ａのみが単独に印加した際のＰＤ出力の変動結果を示す。ＰＤ出力は、フレア光による影響を除去しており、第１実施例の反射型光学センサ２００ａと第２実施例の反射型光学センサ２００ｂとでは、光量差はほとんどない。
【０１０９】
また、図２５から明らかなように、第２実施例の反射型光学センサ２００ｂは、第１実施例の反射型光学センサ２００ａに比べて、あおり角変Ａの変動に起因するＰＤ出力変動が、より小さくなっている。さらに、レンズアレイ２２０ｂを受発光デバイスに組み付けする際に発生すると考えられる、レンズアレイ２２０ｂの副走査方向ずれが、仮にＹ＝±５０μｍ程度起こった場合でも、あおり角Ａが±１.５ｄｅｇ以内の変動であれば、ＰＤ出力変動は、中央値に対して±１０％以内に収まっている。
【０１１０】
以上のように、第２実施例の反射型光学センサ２００ｂは、第１実施例に比較して、受光用レンズ２２２ｂをＰＤ２１２ｂから更に遠ざかる位置に配置したことにより、定着ベルト６１のあおり角変動に起因するＰＤ出力変動を、更に良好に低減することができる。
【０１１１】
＜第３実施例＞
図２６〜図２８を用いて、第３実施例に係る反射型光学センサ２００ｃの構成について説明する。図２６（ａ）は、第３実施例の反射型光学センサ２００ｃを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図であり、図２６（ｂ）は、反射型光学センサ２００ｃを、副走査方向（ｙ方向）に観察した正面図である。また、図２７は、反射型光学センサ２００ｃのＰＤ２１２ｃおよび受光用レンズ２２２ｃを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。図２８は、ＬＥＤ２１１ｃとＰＤ２１２ｃとを支持する基板２１０ｃを、ｚ方向から観察した平面図である。
【０１１２】
図２６〜図２８に示すように、第３実施例の反射型光学センサ２００ｃは、発光部（すなわち、照射系）としての発光ダイオード（ＬＥＤ）２１１ｃと、放射された光を定着ベルト６１表面に光スポットＳＰを照射するように配置された照射用レンズ２２１ｃを有する照射光学系と、定着ベルト６１から反射された反射光を導光するように配置された受光部としての受光用レンズ２２２ｃを有する受光光学系と、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）２１２ｃと、ＬＥＤ２１１ｃおよびＰＤ２１２ｃを支持する基板２１０ｃと、基板２１０ｃおよびレンズアレイ２２０ｃを保持するケース２４０ｃと、から構成される。また、照射用レンズ２２１ｃと受光用レンズ２２２ｃとの境界部に、平坦部（段差）２２３ｃを有している。
【０１１３】
第３実施例の反射型光学センサ２００ｃの構成は、受光用レンズ２２２ｃを、アナモフィックレンズに代えて、主走査方向にはパワーのないシリンドリカルレンズとしたこと以外は、第１実施例の反射型光学センサ２００ａと同様の構成を有している。また、第３実施例のプリンタは、この反射型光学センサ２００ｃを使用したこと以外は、第１実施例のプリンタ１００と同様の構成を有している。そのため、以降では、第１実施例と同じ構成については、詳細な説明は省略し、異なる構成のみ説明する。
【０１１４】
第３実施例におけるレンズパラメータを具体的に述べると、照射用レンズ２２１ｃについては第１実施例、第２実施例と同様のものを使用しているため、変化はない。これに対して、第３実施例の受光用レンズ２２２ｃは、光を一軸方向にのみ集束させるシリンドリカルレンズを使用しているため、主走査方向の曲率半径と主走査方向の円錐定数のみ第１、第２実施例とは変化しており、当該受光用レンズ２２２ｃの主走査方向の曲率半径は∞、主走査方向の円錐定数は０である。
【０１１５】
図６および図１２に示すように、第１実施例の反射型光学センサ２００ａおよび第３実施例の反射型光学センサ２００ｃは、ＰＤ２１２ａ，２１２ｃを主走査方向に複数個配置した構成となっている。そのため、副走査方向に関しては、ＰＤ位置やＰＤサイズを考慮してＰＤに入射する光線を副走査方向に絞る必要はあるが、主走査方向に関しては、ＰＤを複数個配置しているため、敢えて受光用レンズの主走査方向にパワーを設けて光線を絞る必要はない。
【０１１６】
したがって、第３実施例では、上述したように、受光用レンズ２２２ｃを主走査方向にはパワーのないシリンドリカルレンズとした。この構成により、アナモフィックレンズを用いた場合に比べて、点灯するＬＥＤ２１１ｃの違いによるＰＤ受光量分布の変化を、より抑制することができる。そのため、定着ベルト６１の表面状態をより高精度に検知することが可能となる。
【０１１７】
＜第４実施例＞
図２９〜図３２を用いて、第４実施例に係る反射型光学センサ２００ｄの構成について説明する。図２９（ａ）は、第４実施例の反射型光学センサ２００ｄを主走査方向（ｘ方向）に観察した概略断面図である。図２９（ｂ）は、反射型光学センサ２００ｄを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。また、図３０は、反射型光学センサ２００ｄのＰＤ２１２ｄおよび受光用レンズ２２２ｄを副走査方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。図３１は、反射型光学センサ２００ｄについて、照射用レンズ２２１ｄと受光用レンズ２２２ｄとを、より詳細に示した図である。図３２は、ＬＥＤ２１１ｄとＰＤ２１２ｄとを支持する基板２１０ｄを、ｚ方向から観察した図である。
【０１１８】
図２９〜図３２に示すように、第４実施例に係る反射型光学センサ２００ｄは、発光部（すなわち、照射系）としての発光ダイオード（ＬＥＤ）２１１ｄと、放射された光を定着ベルト６１表面に光スポットＳＰを照射するように配置された照射用レンズ２２１ｄと、定着ベルト６１から反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ２２２ｄと、受光用レンズ２２２ｄで導光された反射光を受光する受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）２１２ｄと、ＬＥＤ２１１ｄおよびＰＤ２１２ｄを支持する基板２１０ｄと、照射用レンズ２２１ｄおよび受光用レンズ２２２ｄが一体化されたレンズアレイ２２０ｄと、基板２１０ｄおよびレンズアレイ２２０ｄを保持するケース２４０ｄと、フレア光を防止するための開口部Ｏ（図３１参照）形成用の遮光壁２３０ｄと、から構成される。また、照射用レンズ２２１ｄと受光用レンズ２２２ｄとの境界部に、平坦部（段差）２２３ｄを有している。
【０１１９】
第４実施例の反射型光学センサ２００ｄの構成は、フレア光を防止するための開口部Ｏ（遮光壁２３０ｄ）を設けたこと以外は、第３実施例の反射型光学センサ２００ｃと同様の構成を有している。また、第４実施例のプリンタは、この反射型光学センサ２００ｄを使用したこと以外は、第１実施例のプリンタ１００と同様の構成を有している。そのため、以降では、第１実施例と同じ構成については、詳細な説明は省略し、異なる構成のみ説明する。
【０１２０】
第４実施例の反射型光学センサ２００ｄは、照射用レンズ２２１ｄの周囲に遮光壁２３０ｄを設けて開口部Ｏを形成することで、点灯する任意のＬＥＤ２１１ｄに対応する照射用レンズ２２１ｄ以外の照射用レンズ２２１ｄを透過して定着ベルト６１に照射する光、または、点灯する任意のＬＥＤ２１１ｄに対応する照射用レンズ２２１ｄや点灯する任意のＬＥＤ２１１ｄに対応する照射用レンズ２２１ｄ以外の照射用レンズ２２１ｄのレンズ面からの直接の反射光などのフレア光が、ＰＤ２２２ｄに直接入射することを防ぐことができる。そのため、定着ベルト６１の表面状態を、より精度よく検知することができる。
【０１２１】
なお、開口部Ｏ（遮光壁２３０ｄ）とケース２４０ｄとは、樹脂成形により一体化することができる。
【０１２２】
また、開口部Ｏ（遮光壁２３０ｄ）を設ける際に、平坦部（段差）２２３ｄを基準面として用いている。これにより、開口部Ｏ（遮光壁２３０ｄ）の位置精度が向上し、反射型光学センサ２００ｄの性能劣化を抑制することもできる。更に、副走査方向に関して、平坦部（段差）２２３ｄ付近に開口部Ｏ（遮光壁２３０ｄ）を配置させることで、受光用レンズ２２２ｄを透過して定着ベルト６１上に入射する光を無くすことができる。かつ、照射用レンズ２２１ｄを透過して更に受光用レンズ２２２ｄを透過して定着ベルト６１上に入射する光を、平坦部（段差）２２３ｄで反射させて、副走査方向に関して検出光から離れた位置に導光させることが可能となる。したがって、第４実施例の反射型光学センサ２００ｄでは、優れた検知精度を維持することができる。
【０１２３】
上記第２〜第４実施例の反射型光学センサ２００ｂ，２００ｃ，２００ｄでも、第１実施例の反射型光学センサ２００ａの動作例１で説明したような動作で、順次点灯を行うことができる。なお、本願に係る反射型光学センサの動作は、これに限定されることはない。以下に、第１〜第４実施例について、他の異なる動作例２を説明する。
【０１２４】
＜反射型光学センサの動作例２＞
第１〜第４実施例の反射型光学センサ２００（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）の動作例２について説明する。この動作例２では、複数個のＬＥＤを同時に点灯することで、主走査方向における光走査のライン周期を短縮することができる。図３３に、この動作例２を実施した際のＰＤ出力結果を示す。
【０１２５】
例えば、４個のＬＥＤと１個の照射用レンズからなるユニットの数を９とした場合、ｘ軸の正の方向（紙面右方向）に紙面左端からユニット１、ユニット２、・・・、ユニット９が配置されているとする。また、ユニット１の左端およびユニット９の右端には、それぞれ３つずつ、さらにＰＤを追加して配置している。このように構成された反射型光学センサ２００を用いて、定着ベルト６１の表面状態を検知する際には、ユニット２〜ユニット８のＬＥＤを点灯させるものとする。各ユニット内で、ｘ軸の正の方向に４つのＬＥＤが配置されている。ユニット内での相対番号を付して、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３，ＬＥＤ４の順で配置されているものとする。以下、例えば、ユニット２内のＬＥＤ３を、ＬＥＤ２−３と呼ぶこととする。また、ＰＤは、９ユニット分と追加の６つとで、合計４２個が、ＰＤ＿１，ＰＤ＿２，・・・，ＰＤ＿４２の順で配置されているものとする。
【０１２６】
図３３（ａ）に、ＬＥＤ２−３が点灯した際の複数ＰＤにおけるＰＤ出力分布を示す。ＰＤ出力は最大値で１に規格化されており、ＰＤ＿１〜ＰＤ＿４とＰＤ＿１５〜ＰＤ＿１８におけるＰＤ出力は０である。したがって、ＬＥＤ２−３（ＬＥＤ２−２）を点灯させる場合、ＰＤは１０個（ＰＤ＿５〜ＰＤ＿１４）あればよい。
【０１２７】
例えば、２個のＬＥＤを同時に点灯させる場合、任意の１のＬＥＤを点灯させた時に、センサ検知結果として用いる１０個のＰＤに、任意の１のＬＥＤではない残りの１のＬＥＤが点灯した際の反射光が受光されないことが必要である。したがって、複数のＬＥＤを同時に点灯させる場合は、主走査方向において、ある程度離れた位置に配置するＬＥＤを用いるのがよい。
【０１２８】
図３３（ｂ）に、ＬＥＤ２−３、ＬＥＤ５−３、ＬＥＤ８−３（ユニット２，５，８の３つ目のＬＥＤ）を同時に点灯した際の、複数のＰＤにおけるＰＤ出力分布を示す。これら３つのＬＥＤを同時に点灯させても、任意の１のＰＤで受光される出力は、単独のＬＥＤが点灯した場合にその反射光を受光する複数ＰＤのうちの任意の１のＰＤで受光される出力と等しい。
【０１２９】
図３３（ｂ）に示す例では、ユニット２，５，８のＬＥＤ１、ユニット２，５，８のＬＥＤ２、ユニット２，５，８のＬＥＤ３、ユニット２，５，８のＬＥＤ４は、同時点灯が可能である。また、ユニット３，６のＬＥＤ１、ユニット３，６のＬＥＤ２、ユニット３，６のＬＥＤ３、ユニット３，６のＬＥＤ４は、同時点灯が可能である。ユニット４，７のＬＥＤ１、ユニット４，７のＬＥＤ２、ユニット４，７のＬＥＤ３、ユニット４，７のＬＥＤ４は同時点灯が可能である。
【０１３０】
このように、複数個のＬＥＤを同時に点灯することで、主走査方向における光走査のライン周期を短縮することができる。ライン周期を短縮できれば、定着ベルトの搬送速度を上げることも可能となり、画像形成動作に要する時間を、より短縮することができる。
【０１３１】
＜反射型光学センサの配置角度＞
上記第１〜第４実施例では、反射型光学センサ２００（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）を、定着ベルト６１の主走査方向に平行に配置している。しかし、本願がこれに限定されることはなく、他の異なる配置形態として、これらの反射型光学センサ２００を、主走査方向に対して交差する方向に配置してもよい。このような配置とすることで、主走査方向の光スポットＳＰの配列ピッチを小さくすることができる。図３４（ａ）に、反射型光学センサを主走査方向に平行に配置したときの光スポットＳＰの照射位置ＳＰを示し、図３４（ｂ）に、主走査方向に対して交差する方向に配置したときの光スポットＳＰの照射位置を示す。
【０１３２】
図３４（ｂ）では、反射型光学センサの長手方向の軸と、主走査方向とのなす角度が４５°となるよう交差して配置している。これにより、主走査方向の検知領域Ａ’は、１／√２に短くなるものの、主走査方向の光スポットＳＰの配列ピッチも、１／√２に小さくできる。したがって、図３４（ａ）の場合に比べて、同じ数の光スポットＳＰで、より狭い検知領域Ａ’を検出することで、反射型光学センサの検知結果の位置分解能を、より向上させることができる。なお、この角度は４５°に限定されるものではなく、傷の幅等に応じて、適宜の角度に設定することができる。なお、本実施例では、反射型光学センサ２００自体を主走査方向に対して傾けて配置しているが、これに限定されるものではない。他の異なる実施例として、反射型光学センサ２００は主走査方向に対して平行に配置し、ＬＥＤ２１１から光スポットを照射する際に、図３４（ｂ）のように光スポット列が傾斜するように照射してもよい。この場合でも、同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
以上のように、第１〜第４実施例では、上述のような反射型光学センサ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄを画像形成装置（プリンタ１００）内に配置することで、従来は不可能であった定着ベルト上の傷のリアルタイム検知、定着ベルト上の傷の位置や傷の幅の検知を可能とすることができる。更には、反射型光学センサ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ用の受光部および発光部とセンサ用の光学系とを適正化することで、被検物である定着ベルト６１上での隣接する光スポットＳＰの間隔を維持しつつ、定着ベルト６１からの反射光強度を増大させ、定着ベルト６１表面の傷の検知精度を向上させることができる。
【０１３４】
上記第１〜第４実施例の反射型光学センサ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄについて、定着ベルト６１に対する好ましい配置について説明する。これらの反射型光学センサ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは、図３５の各図に示すように、プリンタ１００で使用する用紙のうち、小サイズの用紙の用紙幅方向のエッジ部が通過する領域Ｅｄｇの近傍に配置することが好ましい。図３５（ａ）は、このような配置とすることにより、検知領域Ａの主走査方向の長さを短くしても、用紙幅方向のエッジ部の通過領域Ｅｄｇを検知領域Ａに確実に含むことができる。このように検知領域Ａが短くできることで、反射型光学センサ２００を特に主走査方向に小型化することが可能になるというメリットがある。傷の幅は数１００μｍ〜数ｍｍ程度であり、傷の位置としての変動範囲は数ｍｍ程度である。このことから、検知領域Ａは主走査方向に５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とするのが好適である。
【０１３５】
本願の画像形成装置では、例えば、Ａ３サイズ、Ａ４サイズ、Ａ５サイズなど、複数サイズの用紙を使用することができる。一般には最大通紙できる用紙はＡ３縦通紙が多いため、ここで小サイズ用紙幅というと、Ａ３用紙を除く用紙サイズが対象となる。もし、Ａ２縦通紙が可能な画像形成装置である場合には、Ａ２用紙を除く用紙サイズが対象となる。
【０１３６】
また、小サイズの用紙幅方向のエッジ部の通過領域Ｅｄｇは、両端に２箇所存在するため、図３５の各図に示すように、用紙の両端に１個ずつ、すなわち、主走査方向に計２個の反射型光学センサ２００−１，２００−２を配置してもよい。このような配置により、傷の検知をより確実に行うことができる。しかし、本願がこれに限定されることはなく、用紙の端面に起因する縦筋状の傷は用紙の両側に発生し、一般にその傷レベルに大きな相違は見られないことから、用紙の両側のいずれか一方（片側）のみに配置してもよく、設備の低コスト化が可能となる。
【０１３７】
また、本願の画像形成装置内において、各実施例で説明した反射型光学センサ２００（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）は、図３６に示すように、主走査方向に大きく形成して、定着ベルト６１の幅とほぼ同一のサイズとしてもよく、種々の用紙サイズに対応することができる。例えば、Ａ１縦通紙が可能な画像形成装置である場合、Ａ２サイズ、Ａ３サイズ、Ａ４サイズ、Ａ５サイズ、Ｂ３サイズ、Ｂ４サイズ、Ｂ５サイズ、および、Ｂ６サイズの各用紙の幅方向のエッジ部の通過領域Ｅｄｇが反射型光学センサ２００で照射可能となるように、反射型光学センサを主走査方向に大きく形成する。このように形成することで、種々の用紙サイズに対応可能であるとともに、表面状態を精度よく検知することができる。なお、このような反射型光学センサ２００を動作する際に、すべてのＬＥＤを使用するようにしてもよいし、検知領域のサイズに対応して一部のみを点灯させるようにしてもよい。また、例えば、通紙される用紙のサイズの変化に対応できるように、プリンタ本体等で検知した、現に通紙されている用紙のサイズ情報等に基づいて、当該用紙のエッジ部が通過する領域近傍のＬＥＤのみ使用するようにしてもよい。このような構成では、ＬＥＤのエネルギー効率が向上し、かつ、エッジ部による傷の状態を精度よく検知することができる。
【０１３８】
また、定着部材（移動体）としては、従来公知のいずれのものを用いてもよいが、上記各実施例のように、無端ベルト状の定着ベルト６１の表面状態の検出に用いるのが好適である。定着ベルトは、表層にＰＦＡ等の表面硬度が高い材料を用いているため、表面が特に傷つきやすい。また、表面状態が副走査方向に不均一であったり、内部応力が副走査方向に不均一であったり、つなぎ目があることで、検出位置が異なると反射光の反射角度が変化することがある。しかし、本願の反射型光学センサを備えた画像形成装置によれば、このように副走査方向で検知精度が変化する定着ベルトであっても、表面状態を精度よく検出することが可能となる。
【０１３９】
以上、第１〜第４実施例の反射型光学センサを備えた画像形成装置について説明したが、これらの実施例は一例であって、本願がこれらに限定されるものではない。定着手段の表面に、主走査方向に複数の光スポットを照射することができ、その反射光を受光できる反射型光学センサであれば、定着ベルトの表面状態を精度よく検知することが可能となり、本願の課題を解決できるものである。
【０１４０】
また、各実施例に記載の反射型光学センサは、複数のＬＥＤと複数のＰＤとが１対１に対向するアレイタイプであるが、レーザを光偏向器で偏向し、定着ベルトの表面からの反射光を１つないしは複数のＰＤで受光するような、光偏向タイプであってもよい。また、１つのＬＥＤと１つのＰＤとからなる反射型光学センサを、適宜の駆動手段により、主走査方向に移動させるセンサ駆動タイプであってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
６１  定着ベルト（移動体）
１００  プリンタ（画像形成装置）
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００−１，２００−２  反射型光学センサ
２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ  ＬＥＤ(発光部、照射系)
２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ  照射用レンズ
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ  受光用レンズ
２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ  ＰＤ（受光部）
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ  基板
２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ  レンズアレイ
２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄ    平坦部
２３０ｄ  遮光壁（開口部形成用）
３００  表面状態判定手段
Ｓ  記録紙（記録媒体）
ＳＰ  光スポット
Ｏ  開口部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４２】
【特許文献１】特開平５−１１３７３９号公報
【特許文献２】特開２００７−３４０６８号公報
【特許文献３】特開２００６−２５１１６５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】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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