(57)【要約】【課題】発光部と受光部との間に導光部材を用いた態様に対し、検出精度の低下を有効に防止する。【解決手段】光を照射する発光部１と、光を感知する受光部２と、発光部１と受光部２との間に設けられ、発光部１からの光を測定対象面Ｍに導き且つ測定対象面Ｍからの検出光を受光部２に導く導光部材３とを備え、前記導光部材３が、測定対象面Ｍに対向する部位に、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面Ｍに対して光学開口部５が形成されたシート状光伝送媒体４を具備し、更に前記シート状光伝送媒体４の一部に集光部６を具備する。この使用方法やこれを用いた画像形成装置をも対象とする。【選択図】  図１
2004245689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象面から反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、
光を照射する発光部と、
光を感知する受光部と、
発光部と受光部との間に設けられ、発光部からの光を測定対象面に導き且つ測定対象面からの検出光を受光部に導く導光部材とを備え、
前記導光部材は、測定対象面に対向する部位に、光学開口部が形成された一対の発光側及び受光側のシート状光伝送媒体を有し、発光側のシート状光伝送媒体の一部に、前記光学開口部から照射される光が平行若しくは収束せしめられる集光部を具備していることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
測定対象面から反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、
光を照射する発光部と、
光を感知する受光部と、
発光部と受光部との間に設けられ、発光部からの光を測定対象面に導き且つ測定対象面からの検出光を受光部に導く導光部材とを備え、
前記導光部材は、測定対象面に対向する部位に、光学開口部が形成された一対の発光側及び受光側のシート状光伝送媒体を有し、受光側のシート状光伝送媒体の一部に、前記光学開口部から入射された光が収束せしめられる集光部を具備していることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の光検出装置において、
導光部材は、更に、受光側のシート状光伝送媒体の一部に、光学開口部から入射された光が収束せしめられる集光部を具備していることを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
請求項１又は３記載の光検出装置において、
集光部は、発光側のシート状光伝送媒体の光学開口部以外の周縁反射面部を放物線形状に沿った形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
請求項１又は３記載の光検出装置において、
集光部は、発光側のシート状光伝送媒体の光学開口部を面方向に沿って凸レンズ形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項６】
請求項１又は３記載の光検出装置において、
集光部は、発光側のシート状光伝送媒体の光学開口部を厚み方向に沿って凸レンズ形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項７】
請求項１又は３記載の光検出装置において、
集光部は、発光側のシート状光伝送媒体の光学開口部以外の周縁反射面部を楕円形状に沿った形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項８】
請求項２又は３記載の光検出装置において、
集光部は、受光側のシート状光伝送媒体の光学開口部を面方向に沿って凸レンズ形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項９】
請求項２又は３記載の光検出装置において、
集光部は、受光側のシート状光伝送媒体の光学開口部を厚み方向に沿って凸レンズ形状としたことを特徴とする光検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至３いずれかに記載の光検出装置において、
発光側シート状光伝送媒体及び受光側シート状光伝送媒体とが、互いに面方向を対向させて配設したことを特徴とする光検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至３いずれかに記載の光検出装置において、
波長の異なる二種の光を夫々照射する発光部と、
波長の異なる二種の光を夫々感知する受光部と、
発光部と受光部との間に設けられる導光部材とを備え、
前記導光部材には、受光部からの二種の光のうち、一方の波長の光のみが測定対象面に照射せしめられ且つ測定対象面からの検出光が他方の波長の光と共に受光部に導かれる光伝送路分離手段を具備させたことを特徴とする光検出装置。
【請求項１２】
像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、
像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として請求項１乃至３いずれかに記載の光検出装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置に係り、特に、感光体や転写ベルトなどの像担持体上に付着するトナー量を光学的に検出する光検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光検出装置は、測定対象面に光を照射し、測定対象面からの光学情報を検出するようにしたものであり、各分野において広く利用されている。
例えば電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置にあっては、感光体や中間転写体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチを形成し、このトナーパッチのトナー量を光検出装置（ここではトナー量検出装置）にて検出することで、画像濃度制御を行う方式が採用されている。
【０００３】
ここで、一般的なトナー量検出装置について説明すると、以下の二つの方式がある。
第一の方式は、反射光検知方式と呼ばれるものであり、トナーの付着する感光体や中間転写体等の像担持体表面の鏡面構造を利用したものである。
すなわち、この反射光検知方式は、図１６（ａ）に示すように、像担持体２００表面に光源２０１からある一定の強さの光を照射し、その鏡面反射光を受光素子であるフォトダイオード２０２で受け、その強度に応じた電圧に変換するものである（例えば特許文献１参照）。
このとき、測定対象面であるトナー２０３が付着している部分では反射光が散乱し、その分、光量が低下するため、光量が低下した部位における出力電圧は低下する。
これにより、図１６（ｂ）に示すように、トナー量とセンサ出力電圧との関係が得られ、画像形成装置内でのトナー量検出が可能となる。
但し、この反射検知方式は、像担持体２００表面がトナー２０３で概略覆われると、反射光が得られなくなるため、その検知は不可能になる。従って、この反射光検知方式は、像担持体２００上のトナー２０３が微量若しくは一層程度付着した領域において、トナー量検知が可能である。
【０００４】
また、第二の方式は、散乱光検知方式と呼ばれるものであり、例えばカラートナーの場合に使用される。
すなわち、この散乱光検知方式は、例えば図１７（ａ）に示すように、像担持体２００上のカラートナー２１３に光源２１１からの光を照射すると、表面反射や内部反射によって散乱光が発生するという特性を利用し、鏡面反射光の受光部位以外の部位に受光素子であるフォトダイオード２１２を配設し、前記散乱光をモニタするのである。
この方式の場合、図１７（ｂ）に示すように、トナー量が増えるにつれてセンサ出力電圧は上がるように変化し、トナー量検出が可能である。
この散乱光検知方式は、像担持体２００上に複数層のトナー２１３が付着した場合も、下層トナーからの散乱光が表層トナーを透過して散乱してくる。このため、この散乱光検知方式は、反射光検知方式よりも多いトナー量に対してもその出力が得られるものである。
但し、散乱光方式は、散乱光を生じない黒トナーには適用できない。
【０００５】
これら二方式のトナー量検出装置（光検出装置）は、光源、レンズ類、受光素子、ドライブ基板などより構成され、且つ、それらが一体構成で測定ポイント近傍に配されることが多い。
そのため、一般的に、トナー量検出装置は、測定ポイントより数ｍｍ〜十数ｍｍの位置に、厚さ、幅が５〜１５ｍｍほどの大きさを以て配置される。
このとき、センサ（トナー量検出装置）サイズの制約の主因は、光学系及び測定にかかわる素子や回路が、測定位置近傍に配される必要性からきている。
照射光学系の要望から考えると、電源〜発光素子（光源）の間の距離を長く取ると、電源ノイズが乗りやすくなり、照射光量安定性の保証が困難になる。
また、受光光学系の要望から考えると、受光素子が発生させる微弱な電流を出来るだけ近い位置で増幅し安定したアナログ信号とする必要がある。そのため、受光素子は測定位置近傍にてドライブ基板に直付けされることが多い。
更に、発光素子、受光素子がｍｍ単位の外形を持つため、結果としてセンサは上記のようなサイズとなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１７５５０１号公報（従来の技術の欄、図１）
【特許文献２】
特開平７−１７７０９１号公報（実施例の欄、図１）
【特許文献３】
特開２００２−９８６３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のトナー量検出装置（センサ）は、測定ポイントの近傍に配設されるため、当然ながら、測定ポイントの近傍にはセンサの配設スペースを確保することが必要となる。
ところが、近年においては、画像形成装置の小型化という要請から、画像形成装置内部では各種のサブユニットが高密度に配設される傾向にある。
例えば各色成分トナー像を形成するための作像ユニットを四つ配設した、所謂タンデム型作像エンジンなどが主流になりつつある。
このような装置の場合、測定対象近傍にはセンサを配置できるスペースが得られないことが多い。
このとき、本来検出すべきトナー量を検出できず、代用値から予想の上、プロセスコントロールを行うという手法を採用せざるを得ないのが実状である。
【０００８】
更に、特許文献２には、トナー量検出装置等を含む画像形成装置の主要なデジタル信号の通信を、光ファイバを用いて行うことが示されている。
この方式を用いれば、信号の電磁ノイズによる影響は低減できる。
【０００９】
このような先行技術を応用すれば、例えば特許文献３に示されるように、トナー量検出装置で扱われるアナログ光量についても、光ファイバを用いて伝播することが考えられる。
これは、例えば図１８に示すように、光源２２１からの光を、発光側光ファイバ２２２を介して測定ポイントＰに導き、測定ポイントＰからの検出光を、集光レンズ２２３を通じて受光側光ファイバ２２４に導き、受光素子２２５へと導くものである。
本態様によれば、光源２２１〜測定ポイントＰ、測定ポイントＰ〜受光素子２２５を離間配置することが理論上は可能となる。
また、測定ポイントＰ近傍には、光ファイバ２２２，２２４と集光レンズ２２３のみを配する構成となり、その分、センサ（トナー量検出装置）の大幅な小型化を図ることが可能となる。
よって、測定ポイントＰの近傍の設置スペースが狭い場合であっても、センサを有効に配設することが可能になる。
【００１０】
しかしながら、この種のトナー量検出装置にあっては、以下のような技術的課題が見られた。
先ず、上述したトナー量検出装置にあっては、スポット的な測定ポイントＰからの検出光を集光しなければならないため、例えば測定ポイントＰとなる測定対象面が劣化などすると、測定対象面の影響が直ちに検出精度に影響し易いばかりか、測定ポイントＰからの検出光を発光側光ファイバ２２２へ確実に集光することが難しく、いずれにしても、検出精度の低下につながり易いという技術的課題がある。
【００１１】
これに対し、本発明者は、先に、例えば図１５（ａ）（ｂ）に示すように、光ファイバ１５３及びシート状光伝送媒体１５４を用い、図示外の発光素子及び受光素子を、測定位置近傍から離す光検出装置（トナー量センサ）を提示した（例えば特願２００２−２７５２１２号参照）。
すなわち、発光素子から照射位置まで及び受光位置から受光素子までをそれぞれ光ファイバ１５３（具体的には１５３ａ，１５３ｂ）で結合し、並びに、光ファイバ１５３の発光側及び受光側端部にシート状光伝送媒体（シートバス）１５４（具体的には１５４ａ，１５４ｂ）を配設することで、光受光性の向上及びセンサの小型化を行い、像担持体近傍への設置を可能にした。
この先行例においては、シートバス１５４の一端を光学的開口とすることにより、光の照射、受光を行う構成を採っていた。
しかし、単純にシートバス１５４の一端を光学的開口とした場合、照射部側で光が発散して照射され、受光部側はその一部を切り取る形で受光する形となった。これは大半の光がセンシングに寄与せず、迷光となることに他ならず、その分、光源に強度の強い発光素子を用いる必要が生じ、コストアップの要因になる可能性がある。
更に、感光体を測定対象面とする場合に不要な光エネルギーを与えつづける必要が生じ、感光体の寿命を縮める結果を招く要因にもなる可能性がある。
【００１２】
具体的には、図１５（ａ）のように、シートバス１５４の光学開口部を０．１×１０ｍｍの大きさとし、測定対象面までの距離を１０ｍｍ、発光側光学開口部からの光の拡がり角を２０°とすると、受光側シートバスでの面方向の有効光量は、次式のようになる。
ＤｕｔｙＬ  ＝１０／｛１０＋２×ｔａｎ（２０°）×２０｝＝５７％
一方、図１５（ｂ）に示すように、シートバスの厚み方向の有効光量は次式となる。
ＤｕｔｙＳ  ＝０．１／｛０．１＋２×ｔａｎ（２０°）×２０｝＝１．４％
従って、両者の積をとると、このシートバス１５４間の有効光量は、０．８％にまで低下してしまうこととなる。
【００１３】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、検出精度の向上ならびに安価な光検出装置（トナー量検出装置）及びそれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、測定対象面Ｍから反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、光を照射する発光部１と、光を感知する受光部２と、発光部１と受光部２との間に設けられ、発光部１からの光を測定対象面Ｍに導き且つ測定対象面Ｍからの検出光を受光部２に導く導光部材３とを備え、前記導光部材３は、測定対象面Ｍに対向する部位に、光学開口部５（５ａ，５ｂ）が形成された一対の発光側及び受光側のシート状光伝送媒体４（４ａ，４ｂ）を有し、発光側のシート状光伝送媒体４ａの一部に、前記光学開口部５ａから照射される光が平行若しくは収束せしめられる集光部６を具備していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の別の態様は、図１に示すように、測定対象面Ｍから反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、光を照射する発光部１と、光を感知する受光部２と、発光部１と受光部２との間に設けられ、発光部１からの光を測定対象面Ｍに導き且つ測定対象面Ｍからの検出光を受光部２に導く導光部材３とを備え、前記導光部材３は、測定対象面Ｍに対向する部位に、光学開口部５（５ａ，５ｂ）が形成された一対の発光側及び受光側のシート状光伝送媒体４（４ａ，４ｂ）を有し、受光側のシート状光伝送媒体４ｂの一部に、前記光学開口部５ｂから入射された光が収束せしめられる集光部６を具備していることを特徴とするものである。
【００１６】
特に、本発明にあっては、発光側シート状光伝送媒体４ａ及び受光側シート状光伝送媒体４ｂの双方に集光部６を有した構成が好ましい。
尚、集光部６の形成は、発光側及び受光側シート状光伝送媒体４ａ，４ｂのいずれか一方のみであっても構わないし、その位置も図示された位置に限るものではない。
【００１７】
このような技術的手段において、本件の光検出装置は、反射光若しくは散乱光のいずれをも対象とする。
また、本発明において、導光部材３としては、少なくともシート状光伝送媒体４ａ，４ｂを備えていればよいが、導光部材３の代表的態様としては、発光部１と発光側シート状光伝送媒体４ａとの間で光伝送路を形成する発光側光伝送部材３ａと、受光側シート状光伝送媒体４ｂと受光部２との間に光伝送路を形成する受光側光伝送部材３ｂとを備えたものが挙げられる。
本態様によれば、発光部１、受光部２とシート状光伝送媒体４ａ，４ｂとの位置関係を離間設定することが可能になり、その分、レイアウトの自由度を高めることができる。
更に、発光側光伝送部材３ａ及び受光側光伝送部材３ｂは、発光部１からの光を測定対象面Ｍに照射し、測定対象面Ｍからの検出光を受光部２に導く部材であれば、屈曲可能な光ファイバをはじめ広く含む。
また、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、シート状で内部反射にて光伝送されるものであれば、単層構造でもよいし、多層構造であってもよい。
更に、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、測定対象面Ｍに対向して光学開口部５ａ，５ｂを有するものであるが、ここでいう光学開口部５ａ，５ｂとは、測定対象面Ｍに対して所定の光を照射でき、しかも、測定対象面Ｍからの検出光を受け入れる機能を具備するものであれば、適宜選定しても差し支えない。
【００１８】
また、図１の態様にあっては、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、細長い光学開口部５ａ，５ｂを有しているため、測定対象面Ｍを広く確保できる利点を有している。
更に、発光側、受光側双方のシート状光伝送媒体４ａ，４ｂの光学開口部５ａ，５ｂが凸レンズ形状を成した集光部６を形成していることから、発光側、受光側ともに、迷光となる損失を低減することが可能となる。
更にまた、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、狭い設置スペースでも設置が可能であるため、設置箇所の自由度が高い。
【００１９】
更に、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂの別形態としては、上述したような光伝送部材３ａ，３ｂを使用しないものもある。
例えば、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂに、発光部１からの光を導く発光側光伝送部材３ａと、受光部２への光を導く受光側光伝送部材３ｂとを一体的に具備させるようにしても差し支えない。
【００２０】
更にまた、図１の態様にあっては、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂとしては、複数部材の構成となっているが、単一部材構成であってもよい。
前者としては、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、光学開口部５ａ，５ｂとして、測定対象面Ｍへの光照射部と測定対象面Ｍからの光検出部とを有し、光照射部と光検出部とを別部材に設定したものが挙げられる。
後者としては、シート状光伝送媒体４は、光学開口部５として、測定対象面Ｍへの光照射部と測定対象面Ｍからの光検出部とを有し、光照射部及び光検出部を同一部材に設定したものが挙げられる。
【００２１】
また、本態様において、光検出装置を反射光検知方式として構成する場合には、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、光学開口部５ａ，５ｂとして、測定対象面Ｍへの光照射部と測定対象面Ｍからの光検出部とを有し、光検出部が測定対象面Ｍからの正反射光を入射可能とすればよい。
一方、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合には、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、光学開口部５ａ，５ｂとして、測定対象面Ｍへの光照射部と測定対象面Ｍからの光検出部とを有し、光検出部が測定対象面Ｍからの正反射光を入射不能とし且つ散乱光のみを入射可能とすればよい。
【００２２】
このとき、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合において、光学開口部５ａ，５ｂの好ましいレイアウト例としては、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂは、測定対象面Ｍへの光照射部と測定対象面Ｍからの光検出部とを離間配置したものであればよい。
このように離間配置すれば、光検出部への正反射光の入射を不能にすることができる。
【００２３】
更にまた、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合において、発光側光学開口部５ａの好ましい構成例としては、発光側シート状光伝送媒体４ａは、測定対象面Ｍへの光照射部の周囲に遮光壁を備えるようにすればよい。
このように、遮光壁を設けることで、光検出部への正反射光の入射を不能にすることができる。
尚、遮光壁は受光側シート状光伝送媒体４ｂにも備えることも可能である。
【００２４】
また、シート状光伝送媒体４ａ，４ｂの光伝送方向のレイアウト例については、測定対象面Ｍに対向する光学開口部５ａ，５ｂに対し略平行な部位に発光部１からの光の入射部、受光部２への光の出射部を設定するようにしてもよいし、測定対象面Ｍに対向する光学開口部５ａ，５ｂに対し略直交する部位に発光部１からの光の入射部、受光部２への光の出射部を設定するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明に係るトナー量検出装置（光検出装置）が組み込まれた画像形成装置の実施の形態１を示す。
本実施の形態において、画像形成装置は中間転写型のタンデムマシンであり、各色成分トナー像（本例ではイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各トナー像）が形成される四つの作像ユニット２０を有し、この各作像ユニット２０に対向する部位に中間転写ベルト３０を配設したものである。
【００２６】
本実施の形態において、作像ユニット２０は、例えば電子写真方式を採用したものであり、所定方向に回転する感光体ドラム２１を有し、この感光体ドラム２１の周囲には、帯電ロール等の帯電装置２２、静電潜像を書き込むためのレーザー走査装置などの露光装置２３、各色成分トナーが収容され且つ感光体ドラム２１上の静電潜像を可視化する現像装置２４、感光体ドラム２１上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写させる一次転写ロール等の一次転写装置２５、感光体ドラム２１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置２６などを配設するようにしたものである。
尚、本例では、露光装置２３が各作像ユニット２０において共用化されており、また、一次転写装置２５は中間転写ベルト３０の背面側に設けられている。
【００２７】
また、本実施の形態において、中間転写ベルト３０は例えば複数の張架ロール３１，３２に掛け渡され、例えば一方の張架ロール３１を駆動ロールとして所定方向に循環回転するようになっている。
そして、中間転写ベルト３０の最下流側に位置する作像ユニット２０ｄの下流側には二次転写装置３５が配設されている。
この二次転写装置３５は、張架ロール３２をバックアップロールとして二次転写ロール３６を対向配置したものであり、例えば二次転写ロール３６に所定の転写バイアスを印加すると共にバックアップロール３２を接地することで、中間転写ベルト３０上のトナー像を記録材Ｓに静電転写するものである。
尚、符号３４は中間転写ベルト３０上の残留トナーを清掃するためのクリーニング装置である。
【００２８】
更に、本実施の形態において、記録材搬送系は、下方から上方に向かう記録材搬送路を有し、図示外の記録材供給トレイから送出された記録材Ｓをレジストロール３７にて位置決めした後、所定のタイミングで二次転写部位に記録材Ｓを搬送し、記録材Ｓ上に二次転写されたトナー像を定着装置３８にて定着した後に、排出ロール３９にて図示外の排出トレイへと記録材Ｓを排出するものである。
【００２９】
特に、本実施の形態では、感光体ドラム２１の一次転写部位の上流側で且つ現像部位の下流側には、図２に示すように、トナー量検出装置（光検出装置）５０が対向配置されている。
【００３０】
このトナー量検出装置５０は、例えば図３（ａ）に示すように、感光体ドラム２１に対し、図示外の発光素子から、発光側光ファイバ５３ａを介して発光側シートバス５４ａに導かれ、測定対象面から反射された検出光を、受光側シートバス５４ｂから受光側光ファイバ５３ｂを介して図示外の受光素子に導かれる構成を採っている。
ここで、前記シートバス５４ａ，５４ｂと感光体ドラム２１との配置は、図３（ａ）及び図４のごとく、感光体ドラム２１の径方向に配置してもよいが、図３（ｂ）のごとく、感光体ドラム２１の軸方向に配置してもよい。
【００３１】
このトナー量検出装置５０の測定原理としては、反射光検知方式、散乱光検知方式の双方が適用可能であるが、本例では反射光検知方式の構成例を示す。
より具体的に説明すると、トナー量検出装置５０は、図４に示すように、発光素子５１と、受光素子５２との間に設けられ、発光素子５１からの光を測定対象面Ｍに照射すると共に、測定対象面Ｍからの検出光を受光素子５２へ導く導光部材５３を備えている。
尚、本例では、発光素子５１及び受光素子５２は何れも光の照射方向若しくは光の感知方向が略直交するように配置されている。
【００３２】
そして、本実施の形態においては、導光部材５３は、測定対象面Ｍに対向配置されるシート状光伝送媒体であるシートバス５４ａ及び５４ｂと、このシートバス５４ａ，５４ｂに連結される発光側光ファイバ５３ａ及び受光側光ファイバ５３ｂとを備えている。
尚、発光素子５１及び受光素子５２と、発光側及び受光側光ファイバ５３ａ及び５３ｂとの間には、図示外の集光レンズ等が配設されることもある。
【００３３】
また、本実施の形態において、シートバス５４ａ，５４ｂは、シート状に形成され、入力信号光を内部端面で全反射を繰り返しながら拡散伝搬させる機能を有しており、一端は、光ファイバ５３ａ，５３ｂと結合し、他端は光学的な開口面となっている。
ここで、光ファイバ５３ａより１点で入射された光は、シートバス５４ａ内で内部反射を繰り返しながら、シートバス５４ａの幅方向に広がって光が透過する光学開口部５５ａより、測定対象面Ｍに照射される。
一方、測定対象面Ｍからの検出光は、シートバス５４ｂの幅方向に広がった光学開口部５５ｂから取り入れられ、光ファイバ５３ｂを介して受光素子５２に導かれ、測定対象面Ｍでの変化に沿った出力を得るようになっている。
更に、シートバス５４ａ，５４ｂの光学開口部５５ａ，５５ｂ以外の端面及びシート面には全反射処理が施されている。
【００３４】
図５は、本実施の形態に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、発光側シートバス５４ａは光学開口部５５ａ以外の周縁反射部を放物線形状とした集光部５６が設けられ、シートバス５４ａ内に点光源として導光されるポイントを原点として、
ｙ２＝ａｆ（ｘ＋ｆ）
という放物線を描くよう設定されている。
尚、前記放物線形状は、一部であっても光の集光に対する効果があり、本実施の形態と略同様の効果が期待できる。
【００３５】
次に、本実施の形態に係るトナー量検出装置の作動について説明する。
今、図示外の発光素子からの光が、発光側光ファイバ５３ａから、発光側シートバス５４ａに伝送される。
前記光ファイバ５３ａの端部をシートバス５４ａの集光部５６として機能する放物線形状の略焦点に設けることにより、シートバス５４ａ内に広がった光は、光学開口部５５ａより、略平行に出射され、測定対象面に対し、平行光として照射される。
例えば、測定対象面から１０ｍｍの位置にシートバス５４ａを設置した場合、シートバス５４ａの面方向で考えると、集光部５６を設けない場合に比較し、約１．８倍（１／０．５７；［００１２］参照）に光の照射効率が改善する。
更に、測定対象面までの距離にバラツキが生じても、照射面積（測定ポイント）は略一定に保たれる利点もある。
尚、シートバス５４ａ内の導光ポイントを、同図で右に移動させることで、光学開口部５５ａから照射される光は、収束光となり、照射面積を絞ることが可能となる点で照射効率を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、トナー量検出装置５０（図３（ａ）参照）の測定ヘッド部に相当するシートバス５４ａ，５４ｂと、発光素子５１、受光素子５２とは離間配置されるため、発光素子５１、受光素子５２に対する電気回路系はシートバス５４ａ，５４ｂとは別の箇所に取り付けることが可能になり、測定対象面Ｍ（図４参照）近傍における設置スペースとしては、前記シートバス５４ａ，５４ｂが設置できる程度の狭いスペースを確保するようにすればよい。
更に、光学系は安価な光ファイバ５３ａ，５３ｂ、シートバス５４ａ，５４ｂにより簡単に構成されるので、上述したようなタンデムマシンにおいてもコストアップすることなく、本実施の形態を採用することが可能である。
更にまた、各色トナー量についての検出を各色毎にタイミングをずらして行えば、発光素子５１、受光素子５２、ドライブ基板などを兼用することができる。
従って、このような構成の場合には、発光素子５１、受光素子５２、ドライブ基板を一組のみとしてもよいし、あるいは、四つの作像ユニット２０（２０ａ〜２０ｄ）に対し、二組の発光素子５１、受光素子５２、ドライブ基板で処理するような構成でも構わない。
【００３７】
◎実施の形態２
図６は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、発光側シートバス５４ａの光学開口部５５ａを凸レンズ形状にした集光部５６を形成することで、その焦点距離の位置に導光ポイントを設定し、照射光の平行光化が可能となる。
尚、シートバス５４ａ内の導光ポイントを、同図で右に移動させることで、収束光となり、この構成でも本実施の形態と略同様の効果を得ることは明らかである。
【００３８】
◎実施の形態３
図７は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、発光側シートバス５４ａの光学開口部５５ａの厚み方向に沿って凸レンズ形状にした集光部５６を形成することで、平行光あるいは収束光とすることが可能となる。
更に、幅の狭い受光端部（光学開口部）５５ｂに効率よく導光することを考慮し、前記受光端部５５ｂに焦点位置が来るよう設定すると好適である。
尚、本実施の形態において、実施の形態１，２と組み合わせれば両者の相乗効果があり、より好適である。
【００３９】
◎実施の形態４
図８は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、発光側シートバス５４ａの光学開口部５５ａ以外の周縁反射面部を楕円形状の一部（半楕円形状）とした集光部５６を有しており、シートバス５４ａ内に点光源として導光されるポイントを第１焦点に設定する。この場合、周囲に照射された光は第２焦点に結像するため、第２焦点前に測定対象面を設定すれば、収束光を照射することが可能となる。
更に、前記集光部５６の形状は、本実施の形態の半楕円形状の更に一部であっても、光の集光に対する効果があり、本実施の形態と略同様の効果が期待できる。
【００４０】
◎実施の形態５
図９は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、受光側シートバス５４ｂの光学開口部５５ｂに凸レンズ形状とした集光部５６を形成したもので、反射光検知方式の例である。
一方、カラートナーに用いる散乱光の場合は、照射光光軸から外れたところに、受光側光学開口部５５ｂが配される。散乱光を効率よく得るには、測定対象面と光ファイバ端部とを、光学的共役の関係にすればよい。従って、シートバス５４ｂを図１０のように設定すればよいこととなる。
尚、図９及び図１０において、発光側シートバス５４ａ側も集光部を有した形状を採っているが、この形状に限るものではなく、集光部５６を持たない構造や、図示したものとは異なる集光部を有した構造でも良いことは明らかである。
【００４１】
◎実施の形態６
図１１（ａ）（ｂ）は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、シート状光伝送媒体（シートバス）と測定対象面との光学的挙動を模式図化したものである。
同図において、受光側シートバス５４ｂの光学開口部５５ｂは凸レンズ形状をした集光部５６を有しており、更に、前記シートバス５４ｂの出射端部を凸レンズ形状とした第２の集光部５７の構造としたものである。
図１１（ａ）は、前記シートバス５４ｂの厚み方向を示し、図１１（ｂ）は、前記シートバス５４ｂの面方向を示している。係る構造において、第２の集光部５７の焦点位置に受光側光ファイバ５３ｂの入射端部を設定すればよい。
【００４２】
◎実施の形態７
図１２及び図１３は、本発明に係るトナー量測定装置（光検出装置）の、他の構成例を示したものである。
本実施の形態において、光検出装置５０は、発光部５１と受光部５２と、その間に設けられた導光部材５３とから構成される。
発光部５１及び受光部５２は、異なる波長Ａ，Ｂの光を発光する一対の発光素子５１ａ，５１ｂと、波長Ａ，Ｂを感知する一対の受光素子５２ａ，５２ｂを備えている。
【００４３】
そして、本実施の形態においては、導光部材５３は、測定対象面Ｍに対向配置されるシート状光伝送媒体であるシートバス５４ａ，５４ｂと、このシートバス５４ａ，５４ｂに連結される発光側光ファイバ５３ａ、受光側光ファイバ５３ｂと、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）からの二種Ａ，Ｂの光を発光側光ファイバ５３ａに導く発光側ビームスプリッタ５９と、受光側光ファイバ５３ｂからの二種Ａ，Ｂの光を受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）に分離する受光側ビームスプリッタ６０とを備えている。尚、本実施の形態では、シートバス５４ａ，５４ｂの配置例は、例えば図３（ｂ）に示すように、感光体ドラム２１の軸方向に並設されたものになっている。
【００４４】
ここで、発光側ビームスプリッタ５９は、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）からの二種Ａ，Ｂの光を例えば所定の透過率（又は反射率）で略４５°傾斜した傾斜反射面に導き、一方の波長光（Ａ）をそのまま透過させ、他方の波長光（Ｂ）を反射させることで、同一方向に導くようにしたものである。
尚、各発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）と発光側ビームスプリッタ５９との間には、通常、図示外の集光レンズが設けられる。
また、受光側ビームスプリッタ６０は、受光側光ファイバ５３ｂからの二種Ａ，Ｂの光を例えば所定の透過率（反射率）で略４５°傾斜した傾斜反射面に導き、一方の波長光（Ａ）をそのまま透過させて一方の受光素子５２ａに導き、他方の波長光（Ｂ）を反射させて他方の受光素子５２ｂに導くようにしたものである。
【００４５】
特に、本実施の形態では、シートバス５４ａ，５４ｂの光学開口部５５ａ，５５ｂには、例えば凸レンズ形状を備えた集光部５６を有しており、発光側シートバス５４ａより略平行光（具体的には波長光（Ａ））が測定対象面Ｍに照射されるように設定される。
また、測定対象面Ｍの検出光（具体的には波長光（Ａ））は受光側シートバス５４ｂで略１点に集められるように設定され、受光側光ファイバ５３ｂへと導かれる。
尚、前記集光部５６は、凸レンズ形状に限るものではなく、他の実施の形態で使用している態様のいずれでもよい。
【００４６】
更に、シートバス５４ａ，５４ｂには、例えば波長光（Ａ）を反射し、波長光（Ｂ）を透過させる反射処理を施した光伝送路分離部５８を備えている。
また、シートバス５４ａ，５４ｂの光学開口部５５ａ，５５ｂは、波長光（Ａ）を透過し、波長光（Ｂ）を反射する反射処理を備えている。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るトナー量検出装置の作動について説明する。
今、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）から波長の異なる二種Ａ，Ｂの光が発光側ビームスプリッタ５９にて発光側光ファイバ５３ａに導かれ、発光側シートバス５４ａへ伝送される。
このとき、発光側シートバス５４ａには二波長Ａ，Ｂの光が伝送されるが、このうち、一方の波長光（Ａ）は光学開口部５５ａを通じて測定対象面Ｍに照射され、その測定対象面Ｍ上のトナーＴからの反射光が受光側シートバス５４ｂの光学開口部５５ｂに受け入れられる。
また、他方の波長光（Ｂ）は測定対象面Ｍに照射されずに、光伝送路分離部５８を介して発光側シートバス５４ａから受光側シートバス５４ｂへと伝送される。
【００４８】
この結果、受光側シートバス５４ｂには、測定対象面Ｍからの一方の波長光（Ａ）である検出光（反射光）と、測定対象面Ｍに照射されない他方の波長光（Ｂ）とが共に伝送されることになり、両波長Ａ，Ｂの光は受光側光ファイバ５３ｂに導かれる。
この後、受光側光ファイバ５３ｂを経た二波長Ａ，Ｂの光は、受光側ビームスプリッタ６０にて夫々の波長光（Ａ，Ｂ）に再度分離された後、受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）に夫々入射される。
【００４９】
ここで、受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）として例えばフォトダイオードを使用し、受光した光量をリニアに電圧変換する。
このとき、一方の波長光（Ａ）にはトナー量の有無に応じた光量変動情報と光ファイバ５３ａ，５３ｂの透過率変動量の積が、他方の波長光（Ｂ）には光ファイバ５３ａ，５３ｂの透過率変動量が現れる。
このため、一方の波長光（Ａ）を受光した受光素子５２ａの出力をＶＡ（ｔ）、他方の波長光（Ｂ）を受光した受光素子５２ｂの出力をＶＢ（ｔ）とすれば、図１４（ａ）（ｂ）に示すような出力特性が得られる。
この状態において、例えば以下の［１］式に示すような演算処理（除算処理）を行い、一方の波長光（Ａ）の出力を他方の波長光（Ｂ）の出力で除算するようにすれば、光ファイバ５３ａ，５３ｂの透過率変動の影響を除去することができ、測定対象面Ｍのトナーに対応したセンサ出力値Ｓ（ｔ）が得られる。
Ｓ（ｔ）＝ＶＡ（ｔ）／ＶＢ（ｔ）  ……［１］
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光検出装置によれば、発光部と受光部との間に導光部材を設け、この導光部材の測定対象面に対向する部位にシート状光伝送媒体を設けるようにしたので、測定対象面を広く確保することができ、しかも測定対象面からの検出光を確実に集光することができる。
更に、シート状光伝送媒体の一部に集光部を設けることで、照射光や検出光の利用効率を一層高めることが可能となる。
このため、スポット的な測定ポイントからの検出光を集光する従来の光検出装置に比べ、測定対象面の劣化や検出光の集光不良による影響を少なくすることができ、検出精度の低下を有効に防止することができる。
【００５１】
また、本発明に係る画像形成装置によれば、検出精度の高い光検出装置を使用することで、画像形成に伴う色材量を正確に検出することが可能になるため、高画質な画像形成を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光検出装置（センサ）の概要を示す説明図である。
【図２】本発明に係るセンサの実施の形態１が組み込まれた画像形成装置の一例を示す説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は本実施の形態に係るセンサの配置例を示す説明図である。
【図４】実施の形態１に係るセンサ（図３（ａ）の態様）の側方から見た配置例を示す説明図である。
【図５】実施の形態２に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図６】実施の形態３に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図７】実施の形態４に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図８】実施の形態５に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図９】実施の形態６に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図１０】実施の形態６に係るセンサの他の使用例を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は実施の形態７に係るセンサを側方から見た説明図、（ｂ）は同センサの平面説明図である。
【図１２】実施の形態８に係るセンサの概要を示す説明図である。
【図１３】実施の形態８に係るセンサの原理を示す説明図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は実施の形態８に係るセンサ出力特性を示す説明図である。
【図１５】従来におけるシートバスの光学的挙動を示す説明図である。
【図１６】（ａ）は反射光検知方式の概要を示す説明図、（ｂ）はセンサ出力特性を示す説明図である。
【図１７】（ａ）は散乱光検知方式の概要を示す説明図、（ｂ）はセンサ出力特性を示す説明図である。
【図１８】従来における光検出装置の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１…発光部，２…受光部，３…導光部材，３ａ…発光側光伝送部材，３ｂ…受光側光伝送部材，４…シート状光伝送媒体，４ａ…発光側シート状光伝送媒体，４ｂ…受光側シート状光伝送媒体，５…光学開口部，５ａ…発光側光学開口部，５ｂ…受光側光学開口部，６…集光部，Ｍ…測定対象面
【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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