(57)【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、
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、
前記導光部材は、測定対象面に対向する部位に配設され、前記発光部からの二種の光を入射する入射部及び前記受光部に向けて二種の光を出射する出射部を夫々具備し、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面に対向して光学開口部が形成されたシート状光伝送媒体と、
このシート状光伝送媒体に設けられ、前記入射部から入射された発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出射部に導かれる光伝送路分離手段とを有し、
前記光伝送路分離手段は、光学開口部を通じて発光部からの一方の波長の光のみを測定対象面に照射し且つ測定対象面からの反射若しくは散乱光を取り込み、発光部からの他方の波長の光を光学開口部から外部に対し非照射とするものであることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は２つのシートバスピースを隣接して設けた光シートバスからなり、一方のシートバスピースを発光部からの二種の光が入射される入射部とすると共に、他方のシートバスピースを受光部へ光が出射される出射部とす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、発光部からの二種の光をシート状光伝送媒体の入射部に導く入射側光伝送部材と、
シート状光伝送媒体の出射部から出射される二種の光を受光部の対応する感知部位に夫々導く出射側光伝送部材とを備えていることを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
請求項１記載の光検出装置において、
光伝送路分離手段は、シート状光伝送媒体の光学開口部に波長依存性の高い反射処理を施し、この反射処理に対し透過可能な波長光と反射可能な波長光とを、発光部から照射される二種の光として設定することを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
請求項１記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、光学開口部として測定対象面への光照射部と測定対象面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であり、
光伝送路分離手段は、シート状光伝送媒体を構成する複数部材の接合面に、光学開口部で反射可能な波長光のみが透過せしめられ且つ光学開口部から透過可能な波長光が反射せしめられる反射処理を施すようにしたものであることを特徴とする光検出装置。
【請求項６】
請求項１記載の光検出装置を使用するに際し、
測定対象面に照射される波長光の時間毎の受光部出力をＶA(t)、測定対象面に照射されない波長光の時間毎の受光部出力をＶB(t)としたときに、
Ｓ(t)＝ＶA(t)／ＶB(t)
による除算処理を行った情報Ｓ(t)に基づいて光検出結果を判断することを特徴とする光検出装置の使用方法。
【請求項７】
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記載の光検出装置を用いるに際し、
測定対象面に照射される波長光の時間毎の受光部出力をＶA(t)、色材が載っていない部分の受光部出力ＶA(t)の平均値をＶAmax、色材が付着して受光部出力ＶA(t)が飽和した状態の平均値をＶAmin、測定対象面に照射されない波長光の時間毎の受光部出力をＶB(t)、受光部出力ＶB(t)の初期設定値をＶBiniとしたときに、
Ｓ(t)＝｛ＶAmax−ＶA(t)｝
／ [｛ＶAmax−ＶAmin｝・ＶB(t)／ＶBini]
による演算処理を行った情報Ｓ(t)に基づいて光検出結果を判断することを特徴とする光検出装置の使用方法。
【請求項８】
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象面からの光学情報を検出する光検出装置に係り、特に、発光部からの光を導光部材を介して測定対象面に導き且つ測定対象面からの検出光を導光部材を介して受光部へと導く態様の光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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採用した複写機、プリンタ、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など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などの像担持体表面が平面度の高い鏡面構造を持つこと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１９（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１９（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、この反射光検知方式は、像担持体表面がトナーで概略覆われると、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、像担持体上のトナー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２０（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、このフォトダイオード２１２にて前記散乱光をモニタするのである。
この方式の場合、図２０（ｂ）に示すように、トナー量が増えるにつれてフォトダイオード２１２の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戻ってくる。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、散乱光検知方式は、散乱光が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、かつ、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５ｍｍ〜１５ｍｍほどの大きさを以って配置される。
このとき、センサ（トナー量検出装置）サイズの制約の主要因は、光学系及び測定に関わる素子、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、電磁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、受光素子がミリ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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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である。
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、測定対象位置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】
これに対し、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を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２１に示すように、光源２２１からの光を入射側光ファイバ２２２を用いて測定ポイントＰに導き、測定ポイントＰからの検出光を集光レンズ２２３を通じて出射側光ファイバ２２４に導き、この出射側光ファイバ２２４を用いてフォトダイオード等の受光素子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からの検出光を出射側光ファイバ２２４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】
また、この種のトナー量検出装置は光ファイバを用いたものであるが、光ファイバは形状の変化などで透過率が変動し易く、そのためアナログ光量を安定的に伝播するのが困難である。
ここで、透過率の変動要因には、次のようなものが挙げられる。
・熱膨張、形状変化によるもの
・接合部の汚れによるもの
・経時的な透過率低下
【００１２】
ところで、透過率変動の検出精度への影響について検討してみるに、今、図２１に示すトナー量検出装置を用いて反射光検知方式にてモニタすることを想定すると、例えば図２２に示すような結果が得られる。
このとき、例えば透過率が１０％低下したと仮定すると、測定されるトナー量は、例えば本来０．０７５ｍｇ／ｃｍ２のものが、０．０９５ｍｇ／ｃｍ２と測定されてしまうことが理解される。
このような状況において、要求される測定精度が０．０１ｍｇ／ｃｍ２程度であるとすれば、この光量変動分だけで目標値の倍の変動量を発生させてしまい、検出精度を低下させることが確認される。
【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、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ようにした光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置を提供するものである。
特に、本発明は、二波長ビーム方式を用いて上述した技術的課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明を説明する前に、本発明に関連する参考発明について説明する。
すなわち、本発明に関連する参考発明は、図１（ａ）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に対向して光学開口部４ｃが形成されたシート状光伝送媒体４を具備していることを特徴とするものである。
本態様によれば、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。
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て、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。
更に、本態様に係る光検出装置を使用するに際し、測定対象面自体の特性を考慮するようにすれば、測定対象面の劣化の影響を有効に防止でき、その分、検出精度をより良好に維持することができる。
【００１５】
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検出対象とする。
そして、導光部材３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、光ファイバを始め広く含む。
更に、シート状光伝送媒体４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。
更にまた、シート状光伝送媒体４は測定対象面Ｍに対向して光学開口部４ｃを有するものであるが、ここでいう光学開口部４ｃ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差し支えない。
【００１６】
また、図１（ａ）の態様にあっては、シート状光伝送媒体４は細長い光学開口部４ｃを有しているため、測定対象面Ｍを広く確保でき、また、測定対象面Ｍからの検出光を集光し易い。
更に、シート状光伝送媒体４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。
【００１７】
また、図１（ａ）の態様において、導光部材３としては、少なくともシート状光伝送媒体４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とシート状光伝送媒体４の入射部４ａとの間で光伝送路を形成する入射側光伝送部材５と、シート状光伝送媒体４の出射部４ｂと受光部２との間に光伝送路を形成する出射側光伝送部材６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４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。
そして、入射側光伝送部材５、出射側光伝送部材６としては、屈曲可能な光ファイバなどが好ましい。
更に、シート状光伝送媒体４の別形態としては、上述したような光伝送部材５，６を使用しないものもある。
例えば、シート状光伝送媒体４に、発光部１からの光を導く入射側光伝送部と、受光部２への光を導く出射側光伝送部とを一体的に具備させるようにしても差し支えない。
【００１８】
更にまた、シート状光伝送媒体４としては、単一部材構成であってもよいし、複数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４は、光学開口部４ｃ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。
後者としては、シート状光伝送媒体４は、光学開口部４ｃ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。
【００１９】
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４は、光学開口部４ｃ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４は、光学開口部４ｃ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。
【００２０】
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４ｃの好ましいレイアウト例としては、シート状光伝送媒体４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。
【００２１】
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、光学開口部４ｃの好ましい構成例としては、シート状光伝送媒体４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。
【００２２】
また、シート状光伝送媒体４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４ｃ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４ｃ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。
【００２３】
次に、本発明について説明する。
本発明の基本的構成は、図１（ｂ）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、波長の異なる二種Ａ，Ｂの光を夫々照射する発光部１と、波長の異なる二種Ａ，Ｂの光を夫々感知する受光部２と、発光部１と受光部２との間に設けられる導光部材３とを備え、前記導光部材３には、発光部１からの二種Ａ，Ｂの光のうち、一方の波長Ａの光（図中実線で示す）のみが測定対象面Ｍに照射せしめられ且つ測定対象面Ｍからの検出光が他方の波長Ｂの光（図中点線で示す）と共に受光部２に導かれる光伝送路分離手段７を具備させたものである。
【００２４】
本態様は、二波長ビーム方式に対応する光検出装置の基本的構成を明記したものであり、導光部材３の一部に光伝送路分離手段７を備えた態様である。
本態様によれば、光伝送路分離手段７により、一方の波長光にて「測定対象面Ｍからの検出光＋導光部材３の透過率変動成分」を検出し、他方の波長光にて「導光部材３の透過率変動成分」を検出することができるため、導光部材３の透過率変動成分をキャンセルすることによって、測定対象面Ｍからの検出光のみを検出可能とすることができる。
【００２５】
特に、本発明では、二波長ビーム方式に対応する光検出装置の代表的態様として、前記導光部材３は、測定対象面Ｍに対向する部位に配設され、前記発光部１からの二種Ａ，Ｂの光を入射する入射部４ａ及び前記受光部２に向けて二種Ａ，Ｂの光を出射する出射部４ｂを夫々具備し、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面Ｍに対向して光学開口部４ｃが形成されたシート状光伝送媒体４と、このシート状光伝送媒体４に設けられ、前記入射部４ａから入射された発光部１からの二種Ａ，Ｂの光のうち、一方の波長Ａの光（図中実線で示す）のみが測定対象面Ｍに照射せしめられ且つ測定対象面Ｍからの検出光が他方の波長Ｂの光（図中点線で示す）と共に出射部４ｂに導かれる光伝送路分離手段７とを有し、前記光伝送路分離手段７が、光学開口部４ｃを通じて発光部１からの一方の波長Ａの光のみを測定対象面Ｍに照射し且つ測定対象面Ｍからの反射若しくは散乱光を取り込み、発光部１からの他方の波長Ｂの光を光学開口部４ｃから外部に対し非照射とするものである態様が挙げられる。
このように、シート状光伝送媒体４を使用することで、測定対象面Ｍを広く確保でき、しかも、測定対象面Ｍ近傍のスペースが狭くても設置可能になる点で好ましい。
【００２６】
更に、図１（ｂ）の態様において、導光部材３としては、発光部１からの二種Ａ，Ｂの光をシート状光伝送媒体４の入射部４ａに導く入射側光伝送部材５と、シート状光伝送媒体４の出射部４ｂから出射される二種Ａ，Ｂの光を受光部２の対応する感知部位に夫々導く出射側光伝送部材６とを備えていてもよい。
本態様において、入射側光伝送部材５には、例えば発光部１の複数方向から照射される光が一方向に合成される光合成部材や、屈曲自在な光ファイバを含む。
一方、出射側光伝送部材６には、例えば一方向の光が受光部２に向けて複数方向に分離される光分離部材や、光ファイバを含む。
【００２７】
また、光伝送路分離手段７の代表的態様としては、シート状光伝送媒体４の光学開口部４ｃに波長依存性の高い反射処理を施し、この反射処理に対し透過可能な波長光と反射可能な波長光とを、発光部１から照射される二種Ａ，Ｂの光として設定するようにしたものが挙げられる。
更に、シート状光伝送媒体４が複数構成である場合における、光伝送路分離手段７の代表的態様としては、シート状光伝送媒体４は、光学開口部４ｃ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であり、光伝送路分離手段７は、シート状光伝送媒体４を構成する複数部材の接合面４ｄに、光学開口部４ｃで反射可能な波長光のみが透過せしめられ且つ光学開口部４ｃから透過可能な波長光が反射せしめられる反射処理を施すようにしたものが挙げられる。
【００２８】
また、例えば図１（ａ）に示す光検出装置の好ましい使用方法としては、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図１（ａ）の光検出装置を用いるに際し、時間毎の受光部２出力をＶ(t)、色材が載っていない部分の受光部２出力Ｖ(t)の平均値をＶmax、色材が付着して受光部２出力Ｖ(t)が飽和した状態の平均値をＶminとしたときに、
Ｓ(t)＝｛Ｖmax−Ｖ(t)｝／｛Ｖmax−Ｖmin｝
による演算処理を行った情報Ｓ(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
ここで、前記演算式は、測定対象面Ｍの劣化等を補償する趣旨である。
【００２９】
また、図１（ｂ）に示す二波長ビーム方式の光検出装置の好ましい使用方法としては、測定対象面Ｍに照射される波長光（例えば波長Ａの光）の時間毎の受光部２出力をＶA(t)、測定対象面Ｍに照射されない波長光（例えば波長Ｂの光）の時間毎の受光部２出力をＶB(t)としたときに、
Ｓ(t)＝ＶA(t)／ＶB(t)
による除算処理を行った情報Ｓ(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
本使用方法において、「Ｓ(t)＝ＶA(t)／ＶB(t)」による処理は、導光部材３の透過率変化をキャンセルし、測定対象面Ｍからの検出光変化のみを抽出することを意味する。
これにより、導光部材３の透過率変動を補償し、検出精度を高めることができる。
【００３０】
更に、二波長ビーム方式の光検出装置の別の使用方法としては、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図１（ｂ）に示す光検出装置を用いるに際し、測定対象面Ｍに照射される波長光（例えば波長Ａの光）の時間毎の受光部２出力をＶA(t)、色材が載っていない部分の受光部２出力ＶA(t)の平均値をＶAmax、色材が付着して受光部２出力ＶA(t)が飽和した状態の平均値をＶAmin、測定対象面Ｍに照射されない波長光（例えば波長Ｂの光）の時間毎の受光部２出力をＶB(t)、受光部２出力ＶB(t)の初期設定値をＶBiniとしたときに、
Ｓ(t)＝｛ＶAmax−ＶA(t)｝／ [｛ＶAmax−ＶAmin｝・ＶB(t)／ＶBini]
による演算処理を行った情報Ｓ(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
本演算式は、導光部材３の透過率変化のキャンセルと、測定対象面Ｍの劣化の補正とを企図したものである。
更に、本発明は、上述した光検出装置及びその使用方法に限られるものではなく、上述した光検出装置を組み込んだ画像形成装置そのものをも対象とする。
この場合、本発明は、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図１（ｂ）に示す光検出装置を用いるようにすればよい。
尚、本発明に関連する参考発明として、図１（ａ）に示す光検出装置を組み込んだ画像形成装置を構築することは可能である。
【発明の効果】
【００３１】
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。
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て、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。
更に、本発明に係る光検出装置によれば、導光部材としてのシート状光伝送媒体には、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ので、一方の波長光にて「測定対象面からの検出光＋導光部材の透過率変動成分」を検出し、他方の波長光にて「導光部材の透過率変動成分」を検出することができる。
このため、両波長光データに基づいて、導光部材の透過率変動をキャンセルすることが可能になり、測定対象面からの検出光のみを正確に検出することができる。
よって、導光部材の透過率変動による検出精度の低下を有効に防止することができる。
更に、本発明に係る二波長ビーム方式の光検出装置を使用するに際し、導光部材の透過率変動をキャンセルするようにすれば、測定対象面からの検出光のみを正確に検出することができ、その分、検出精度をより良好に維持することができる。
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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（ａ）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、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像）が形成される四つの作像ユニット２０（具体的には２０ａ〜２０ｄ）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。
【００３３】
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像化する現像装置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上の残留トナーが清掃され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。
【００３４】
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張架ロール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ベルトクリーナである。
【００３５】
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。
【００３６】
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（ａ）（ｂ）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。
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２（ｂ）及び図３に示すように、異なる波長Ａ，Ｂの光を夫々照射する一対の発光素子５１（具体的には５１ａ，５１ｂ）と、異なる波長Ａ，Ｂの光を感知する一対の受光素子５２（具体的には５２ａ，５２ｂ）と、発光素子５１と受光素子５２との間に設けられ、発光素子５１からの二種Ａ，Ｂの光のうち、一方の波長光（Ａ）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（本例では反射光）を受光素子５２へと導き、他方の波長光（Ｂ）を測定対象面Ｍに非照射の状態で受光素子５２へ導く導光部材５３とを備えている。
尚、本例では、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）及び受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）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。
【００３７】
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光シートバス５４と、この光シートバス５４の入射部に連結される入射側光ファイバ５５と、前記光シートバス５４の出射部に連結される出射側光ファイバ５６と、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）からの二種Ａ，Ｂの光を入射側光ファイバ５５に導く入射側ビームスプリッタ５８と、出射側光ファイバ５６からの二種Ａ，Ｂの光を受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）に分離する出射側ビームスプリッタ５９とを備えている。
【００３８】
ここで、入射側ビームスプリッタ５８は、図４（ａ）に示すように、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５８１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）と入射側ビームスプリッタ５８との間には集光用の集光レンズ５１１，５１２が設けられている。
また、出射側ビームスプリッタ５９は、図４（ｃ）に示すように、出射側光ファイバ５６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５９１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。
【００３９】
また、本実施の形態において、光シートバス５４は、図４（ｂ）に示すように、例えば厚さ０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の２つのシートバスピース６１，６２の一端面を隣接して接合したものであり、入射側シートバスピース６１の入射部６１ａに入射側光ファイバ５５が結合され、出射側シートバスピース６２の出射部６２ｂに出射側光ファイバ５６が結合されている。
これらのシートバスピース６１，６２は、図４（ｂ）及び図５に示すように、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播するものである。
【００４０】
特に、本実施の形態では、シートバスピース６１，６２は、測定対象面Ｍに対向する端面に一方の波長光（Ａ）のみが透過する光学開口部６１ｃ，６２ｃを有し、光学開口部６１ｃから測定対象面Ｍに光を照射し且つ測定対象面Ｍからの検出光（反射光）を前記光学開口部６２ｃに受け入れるように設定されており、また、両者の接合面には他方の波長光（Ｂ）のみが透過する反射処理部６４を有している。
ここで、光学開口部６１ｃ，６２ｃ及び反射処理部６４は例えば波長依存コーティングを施すことにより構成される。
更に、シートバスピース６１，６２の他の端面及びシート面には全反射処理部６５が施されている。
【００４１】
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の光が入射側ビームスプリッタ５８にて入射側光ファイバ５５に導かれ、光シートバス５４へ伝送される。
このとき、光シートバス５４のうち、入射側シートバスピース６１に二波長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６１ｃ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からの反射光が出射側シートバスピース６２の光学開口部６２ｃ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、シートバスピース６１，６２の接合面に形成された反射処理部６４を経て出射側シートバスピース６２へと伝送される。
【００４２】
この結果、出射側シートバスピース６２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の光は出射側光ファイバ５６に導かれる。
この後、出射側光ファイバ５６を経た二波長Ａ，Ｂの光は、出射側ビームスプリッタ５９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。
【００４３】
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すると、このフォトダイオードは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５５，５６の透過率変動量の積が、他方の波長光（Ｂ）には光ファイバ５５，５６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６（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、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５５，５６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）
【００４４】
尚、本実施の形態に係るトナー量検出装置の性能評価については後述した実施例に裏付けられる。
【００４５】
また、本実施の形態においては、トナー量検出装置の測定ヘッド部に相当する光シートバス５４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光シートバス５４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近傍における設置スペースとしては、光シートバス５４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５５，５６、光シートバス５４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。
【００４６】
◎実施の形態２
図７（ａ）（ｂ）は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態２の概要を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置５０の基本的構成は実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、感光体ドラム２１の軸方向に延びる長尺な光シートバス５４を有したものである。
本実施の形態において、光シートバス５４は二枚のシートバスピース６１，６２を厚さ方向に積層したものであり、測定対象面（感光体ドラム２１面）に対向した部位に一方の波長光（Ａ）のみが透過可能な光学開口部６１ｃ，６２ｃを形成すると共に、両者の接合部には他方の波長光（Ｂ）のみが透過可能な反射処理部６４を形成し、光学開口部６１ｃ，６２ｃの反対側端部に入射側光ファイバ５５、出射側光ファイバ５６を結合したものである。
【００４７】
本実施の形態によれば、長尺な光シートバス５４を使用したので、感光体ドラム２１の軸方向に沿った部位を広範囲に亘って測定対象面とすることが可能である。
このため、感光体ドラム２１の一部が局部的に劣化したような状況が生じたとしても、測定対象面が広範囲に亘っているため、測定対象面からの検出光は平均化されることになり、測定対象面の局部的な劣化がトナー量検出装置の検出精度に大きく影響することはない。
【００４８】
◎実施の形態３
図８（ａ）（ｂ）は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態３の概要を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置５０の基本的構成は実施の形態２と略同様に、感光体ドラム２１の軸方向に延びる長尺な光シートバス５４（二つのシートバスピース６１，６２を具備）を有しているが、実施の形態２と異なり、光シートバス５４のうち、測定対象面に対向する光学開口部６１ｃ，６２ｃに対し略直交する部位に入射側光ファイバ５５、出射側光ファイバ５６の結合部が決定されている。
尚、実施の形態２と同様な構成要素について実施の形態２と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態によれば、入射側光ファイバ５５からの光は、光シートバス５４の長手方向に沿って拡散照射されるので、光学開口部６１ｃ，６２ｃに対し、より均一の光を照射することができる。
【００５０】
◎実施の形態４
図９は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態４を示す。
同図において、トナー量検出装置５０は、実施の形態１と異なり、反射光検知方式と散乱光検知方式とを組み合わせた構成例であり、実施の形態１と異なる導光部材５３（特には光シートバス５４）を使用したものである。
本実施の形態において、導光部材５３を構成する光シートバス５４は、３枚のシートバスピース６１〜６３を一つの平面内に収めたものである。
【００５１】
ここで、シートバスピース６１は照射部としての光学開口部６１ｃを有し、例えば厚さ・幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍに設定される。
そして、シートバスピース６１の両側端に一対のシートバスピース６２，６３が接合されており、シートバスピース６２は正反射光検出部としての光学開口部６２ｃを有し、また、シートバスピース６３は散乱光検出部としての光学開口部６３ｃを有している。
これらの光学開口部６１ｃ，６２ｃ，６３ｃにはいずれも波長Ａの光のみを透過する反射処理部が設けられ、各シートバスピース６１〜６３の接合部には波長Ｂの光のみが透過する反射処理部６４が設けられている。
更に、シートバスピース６１の入射部には入射側光ファイバ５５が接続され、また、シートバスピース６２，６３の出射部には出射側光ファイバ５６，５７が夫々接続されている。
【００５２】
更に、シートバスピース６１，６２の取付角度の組合せにより、測定対象面Ｍに照射された光は、シートバスピース６２の光学開口部６２ｃのみに正反射光が入射するようになっており、シートバスピース６３の光学開口部６３ｃには前記正反射光が入射されず、散乱光のみが入射されるようになっている。
特に、シートバスピース６３はシートバスピース６１よりも測定対象面Ｍ側にせり出して配置されており、このせり出し段部６７が正反射光の入射が抑制される遮光壁として機能するようになっている。
【００５３】
また、図示外の発光素子は実施の形態１と同様に二つ設けられており、図示外のビームスプリッタにて入射側光ファイバ５５に導かれる。
また、図示外の受光素子は、各出射側光ファイバ５６，５７に対して夫々二つ設けられており、図示外のビームスプリッタにて二波長Ａ，Ｂの異なる光を夫々感知するようになっている。
【００５４】
従って、本実施の形態によれば、シートバスピース６２からは測定対象面Ｍからの正反射光が検出されるため、反射光検知方式により、トナー量を検出することができる。
一方、測定対象面Ｍにカラートナーが付着したような場合には、そのトナーが指向性の低い散乱光を発生する。このとき、シートバスピース６３から測定対象面Ｍからの散乱光が検出されるため、散乱光検知方式により、トナー量を検出することができる。
【００５５】
◎実施の形態５
図１０は本発明が適用されたトナー量検出装置の実施の形態５を示す。
同図において、トナー量検出装置５０は、実施の形態１と異なり、散乱光検知方式を使用するようにしたものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、トナー量検出装置５０は、実施の形態１と同様に、図示外の発光素子、図示外の受光素子、及び、導光部材５３（光シートバス５４、光ファイバ５５，５６，図示外のビームスプリッタ）を備えているが、実施の形態１と異なる光シートバス５４を備えている。
【００５６】
すなわち、本実施の形態において、光シートバス５４は、二枚のシートバスピース６１，６２を平面上で端部を接合したものであるが、入射側シートバスピース６１の幅寸法が出射側シートバスピース６２の幅寸法より大きく形成されており、入射側シートバスピース６１の光学開口部６１ｃは出射側シートバスピース６２から離間した部位に形成され、出射側シートバスピース６２の測定対象面Ｍ側に対向した部位に光検出部としての光学開口部６２ｃが形成される。
尚、光学開口部６１ｃ，６２ｃは波長Ａの光のみが透過するようになっており、シートバスピース６１，６２の接合部には波長Ｂの光のみが透過する反射処理部６４が形成されている。
【００５７】
従って、本実施の形態によれば、入射側シートバスピース６１に導かれた波長Ａの光は、光学開口部６１ｃを通じて測定対象面Ｍに照射された後、測定対象面Ｍからの散乱光が出射側シートバスピース６２側に取り込まれ、両シートバスピース６１，６２間の接合部（反射処理部６４）を透過した波長Ｂの光と共に受光素子側へ伝送される。
この結果、受光素子の信号処理において、実施の形態１と略同様に処理するようにすれば、実施の形態１と同様に、光ファイバ５５，５６の透過率変動の影響を除去した状態で、散乱光に寄るトナー量を正確に検出することができる。
【００５８】
◎実施の形態６
図１１は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態６を示す。
同図において、トナー量検出装置５０は、実施の形態５と同様に、散乱光検知方式を使用するものであるが、実施の形態５と異なり、光シートバス５４の入射側シートバスピース６１の幅寸法を出射側シートバスピース６２の幅寸法より狭く設定し、入射側シートバスピース６１の光学開口部６１ｃから測定対象面Ｍへ向かって照射される光に指向性を与えるようにしたものである。
尚、実施の形態５と同様な構成要素については実施の形態５と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施の形態によれば、入射側シートバスピース６１に導かれた波長Ａの光は、光学開口部６１ｃを通じて測定対象面Ｍに照射される。
このとき、光学開口部６１ｃからの照射光は指向性を有するため、測定対象面Ｍからの正反射光は出射側シートバスピース６２の光学開口部６２ｃには向かわず、測定対象面Ｍからの散乱光が出射側シートバスピース６２側に取り込まれる。
また、両シートバスピース６１，６２間の接合部（反射処理部６４）を透過した波長Ｂの光と共に図示外の受光素子側へ伝送される。
この結果、受光素子の信号処理において、実施の形態１と略同様に処理するようにすれば、実施の形態１と同様に、光ファイバ５５，５６の透過率変動の影響を除去した状態で、散乱光によるトナー量を正確に検出することができる。
【００６０】
◎実施の形態７
図１２は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態７を示す。
同図において、トナー量検出装置５０は、実施の形態１と略同様に構成されるが、実施の形態１と異なり、入射側シートバスピース６１の光学開口部６１ｃを絞った状態で形成し、かつ、この光学開口部６１ｃと測定対象面Ｍとの間には筒状の遮光壁７０を設けたものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素について実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００６１】
従って、本実施の形態によれば、入射側シートバスピース６１に導かれた波長Ａの光は、光学開口部６１ｃ及び遮光壁７０を通じて測定対象面Ｍに照射される。
このとき、測定対象面Ｍからの正反射光は遮光壁７０で遮られるため、出射側シートバスピース６１の光学開口部６２ｃには入射されず、出射側シートバスピース６２には測定対象面Ｍからの散乱光のみが取り込まれる。
このため、実施の形態５，６と同様に、散乱光検知方式によるトナー量検出を行うことができる。
【００６２】
◎実施の形態８
図１３（ａ）は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態８を示す。
同図において、トナー量検出装置は、実施の形態１〜７と異なり、光シートバス５４を一つのシートバスピース６１で構成し、かつ、一つの波長Ａの光を使用するようにしたものである。
ここで、光シートバス５４は、一つのシートバスピース６１の一端側に光学開口部６１ｃを有し、その他端側に入射側光ファイバ５５及び出射側光ファイバ５６を接続したものである。
尚、本例では、発光素子５１は一つの波長Ａの光を照射するものであり、受光素子５２も一つの波長Ａの光を感知するものである。
【００６３】
本実施の形態において、発光素子５１は一つの波長Ａの光を照射し、入射側光ファイバ５５を経て光シートバス５４に光を伝送する。
すると、この光シートバス５４内では光学開口部６１ｃから光が測定対象面Ｍに照射され、そこからの反射光、散乱光が光シートバス５４内に戻った後、光シートバス５４内での反射光と重畳された後に出射側光ファイバ５６を介して受光素子５２へと伝送される。
このときの受光素子５２の出力例を図１３（ｂ）に示す。
同図によれば、受光素子５２で検出される光量成分は、大半が光シートバス５４内で生じた反射光で、トナー有無情報成分はせいぜい１０％程度に留まる。
【００６４】
このため、この両者を以下の（２）式のように処理することにより、トナー量による変動のみの検出信号Ｓ(t)を抽出することができる。
ここで、時間毎の受光部出力をＶ(t)、トナーが載っていない部分の受光素子出力Ｖ(t)の平均値をＶmax、トナーが付着して受光素子出力Ｖ(t)が飽和した状態の平均値をＶminとしたときに、
Ｓ(t)＝｛Ｖmax−Ｖ(t)｝／｛Ｖmax−Ｖmin｝  ……（２）
このような処理を行うに当たり、実際の測定時のプロセスは、測定対象面Ｍで、トナー量測定を行うプリプロセスとして、トナーがない状態、及び、十分高いトナー量のトナー画像を生成し、それぞれの値を測定する。
更に、ＶmaxとＶ(t)の差分を測定、ＶmaxとＶminとの差分で正規化することにより、光ファイバ５５，５６の光量変動を打ち消すことができる。
【００６５】
◎実施の形態９
図１４（ａ）は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態９を示す。
同図において、トナー量検出装置５０は、高トナー量のリファレンス用画像を作りたくない、という要請を満たすもので、実施の形態１〜７と異なり、光シートバス５４を一つのシートバスピース６１で構成し、しかも、異なる波長Ａ，Ｂの光を使用するものである。
ここで、光シートバス５４は、一つのシートバスピース６１の一端側に一方の波長光（Ａ）のみが透過する光学開口部６１ｃを有し、その他端側に入射側光ファイバ５５及び出射側光ファイバ５６を接続したものである。
尚、本例では、発光素子５１（５１ａ，５１ｂ）、受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）、ビームスプリッタ５８，５９は実施の形態１と同様である。
【００６６】
従って、本実施の形態によれば、受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）からの二波長Ａ，Ｂの光は入射側ビームスプリッタ５８を経て入射側光ファイバ５５に伝送され、光シートバス５４に導かれる。
すると、この光シートバス５４内では、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、光学開口部６１ｃから光が測定対象面Ｍに照射され、そこからの反射光、散乱光が光シートバス５４内に戻った後、光シートバス５４内での反射光と重畳された後に出射側光ファイバ５６を介して伝送され、しかる後、出射側ビームスプリッタ５９にて夫々の波長Ａ，Ｂの光に分離された後に受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）へ入射される。
【００６７】
波長Ａの光には、トナー量の情報と光ファイバ５５，５６の透過率変動量の双方が、波長Ｂの光には、光ファイバ５５，５６の透過率変動量のみが、出力値として計測される。
但し、波長Ａの光量は、大半が光シートバス５４内で生じた反射光で、トナー有無情報成分はせいぜい１０％程度に留まる。
この両者を以下の（３）式のように処理することにより、トナー量による変動のみの検出信号Ｓ(t)を抽出することができる。
【００６８】
ここで、測定対象面Ｍに照射される波長光（Ａ）の時間毎の受光素子出力をＶA(t)、トナーが載っていない部分の受光素子出力ＶA(t)の平均値をＶAmax、トナーが付着して受光素子出力ＶA(t)が飽和した状態の平均値をＶAmin、測定対象面Ｍに照射されない波長光（Ｂ）の時間毎の受光部出力をＶB(t)、受光素子出力ＶB(t)の初期設定値をＶBiniとしたときに、
Ｓ(t)＝｛ＶAmax−ＶA(t)｝／ [｛ＶAmax−ＶAmin｝・ＶB(t)／ＶBini]  ……（３）
【００６９】
◎実施の形態１０
図１５は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態１０を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置は、実施の形態１〜９と同様に、発光素子５１と、受光素子５２と、これらの間に設けられる導光部材５３とを備えているが、導光部材５３が実施の形態１〜９と異なっている。
本実施の形態において、導光部材５３は、例えば二枚のシートバスピース６１，６２が接合された光シートバス５４を有し、各シートバスピース６１，６２の測定対象面に対向する部位に光学開口部６１ｃ，６２ｃを形成する一方、シートバスピース６１の一部に入射側光伝送部６１ｅを一体的に形成すると共に、この入射側光伝送部６１ｅの入口に発光素子５１を配設し、また、前記、シートバスピース６２の一部に出射側光伝送部６２ｅを一体的に形成すると共に、この出射側光伝送部６２ｅの出口に受光素子５２を配設するようにしたものである。
【００７０】
本実施の形態によれば、実施の形態１〜９に示すような光ファイバ５５，５６を使用する必要がなくなり、その分、装置構成を簡略化することができる。
【実施例】
【００７１】
◎実施例
本実施例は、実施の形態１に係るトナー量検出装置をより具体化し、その検出精度を調べたものである。
図３において、受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）としては、次の波長のレーザダイオードが用いられている。
・波長Ａ  ６５０ｎｍ  ２ｍＷ
・波長Ｂ  ９７０ｎｍ  ２ｍＷ
ともに、入手性の容易な、低価格なレーザダイオードである。
これらの二波長光（Ａ，Ｂ）は、それぞれ集光レンズ５１１，５１２（図４参照）で集光され、入射側ビームスプリッタ５８にて二つの光路を一つに合成された後、入射側光ファイバ５５に導かれる。
本例で用いた入射側ビームスプリッタ５８は光源（発光素子５１）波長に対して感度のあるものであればよく、一般的なものが使える。ここでは両波長Ａ，Ｂに対して透過率５０％となる、量産品を用いた。
一方、光ファイバ５５はＰＣＦ（ポリカーボネートファイバ）製のもので、これも光源（発光素子５１）波長をカバーできるものであれば構わない。
また、太さは０．５ｍｍで、画像形成装置の中では配線上何ら支障のないものであるが、途中にコネクタ部が入り、透過率は８０％±５％となった。尚、誤差分は熱変形などによる透過率の振れ量である。
【００７２】
次に、光シートバス５４の構成について述べる。
ここでは
・厚さ０．５ｍｍのシートバスピース２枚（６１，６２）を接合。
・光ファイバ５５，５６に直結される構成。
・光シートバス５４自体は両波長Ａ，Ｂに対し略１００％の透過率。
・測定対象側端面である光学開口部（６１ｃ，６２ｃ）に４００−７００ｎｍを透過、７８０−９７０ｎｍを反射するコーティングを施し、波長Ａの光のみを透過させる。
・シートバスピース６１，６２接合面に７６０−１６００ｎｍを透過、５５０−６５０ｎｍを反射するコーティングを施し、波長Ｂの光のみを透過させる。
・測定対象面Ｍからの反射光(波長Ａ)は最大で１０％、シートバスピース６１，６２接合面の透過光は５０％。
【００７３】
以上のような構成のトナー量検出装置の測定ヘッド部（光シートバス５４部分）を測定対象面Ｍに対向配置した。設置方法は測定対象面Ｍに対して略垂直に取り付けられればよく、両面テープ接着など簡易な方法も使える。
光シートバス５４より出射される光は再度出射側光ファイバ５６に導かれる。
このとき、透過率は８０％±５％である。
また、出射側光ファイバ５６より導光された光を、波長依存コートした出射側ビームスプリッタ５９で分光、波長Ａ,Ｂの光量を受光素子５２（５２ａ，５２ｂ）であるフォトダイオードで検出する。このとき、出射側ビームスプリッタ５９の透過率はともに５０％である。
【００７４】
以上のような構成を採用すると、
波長Ａ（トナー有無情報有り）  ０〜０．０１６ｍＷ  ±１３％
波長Ｂ（リファレンス用）  ０．０８ｍＷ  ±１３％
の出力が得られる。
８９により打ち消すことができ、十分に精度の高い測定（検出）に供することができる。
【００７５】
図１６に本実施例で得られた測定結果の具体例を示す。
この例では、イニシャルで、測定対象面Ｍ（感光体ドラム２１）にトナーが付着していない状態のセンサ出力平均ＶAini及びＶBiniが４Ｖになるようゲインを設定した。
それに対し、あるトナーを測定した結果、光ファイバ５５，５６の透過率変動により９３．７％に出力減少が見られた。
これを補正した結果を図１７に示す。
【００７６】
また、本実施例に係るトナー量検出装置（センサ）５０による、同トナーのトナー量とセンサ出力との関係を整理したのが図１８である。
このとき、比較例（図１９に示す方式を採用したトナー量検出装置）におけるトナー量とセンサ出力とを調べたところ、実施例と比較例とで略同じ結果が得られた。
このように、本実施例によれば、サイズ的にも厚さが１ｍｍで構成でき、密な構成の画像形成装置内で十分に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（ａ）は本発明に関連する参考発明に係る光検出装置の概要を示す説明図、（ｂ）は本発明に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る光検出装置（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、（ｂ）はその光検出装置の概要を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る光検出装置の詳細を示す説明図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１の発光部周辺を示す説明図、（ｂ）は同光シートバス周辺を示す説明図、（ｃ）は同受光部周辺を示す説明図である。
【図５】本実施の形態で用いられる光シートバスの光伝送原理を示す模式図である。
【図６】（ａ）はセンサ出力ＶA(t)の一例を示す説明図、（ｂ）はセンサ出力ＶB(t)の一例を示す説明図である。
【図７】（ａ）は実施の形態２に係る光検出装置の概要を示す説明図、（ｂ）はその要部詳細図である。
【図８】（ａ）は実施の形態３に係る光検出装置の概要を示す説明図、（ｂ）はその要部詳細図である。
【図９】実施の形態４に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図１０】実施の形態５に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図１１】実施の形態６に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図１２】実施の形態７に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は実施の形態８に係る光検出装置の概要を示す説明図、（ｂ）はそのセンサ出力ＶA(t)の一例を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は実施の形態９に係る光検出装置の概要を示す説明図、（ｂ）は本実施の形態で用いられる光シートバスを示す説明図である。
【図１５】実施の形態１０に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図１６】実施例のセンサ出力ＶA(t),ＶB(t)の一例を示す説明図である。
【図１７】実施例の補正後のセンサ出力Ｓ(t)の一例を示す説明図である。
【図１８】実施例及び比較例におけるトナー量に対するセンサ出力例を示す説明図である。
【図１９】（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２０】（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２１】従来における光検出装置の概要を示す説明図である。
【図２２】図２１に示す光検出装置のセンサ出力特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…発光部，２…受光部，３…導光部材，４…シート状光伝送媒体，４ａ…入射部，４ｂ…出射部，４ｃ…光学開口部，４ｄ…接合面，５…入射側光伝送部材，６…出射側光伝送部材，７…光伝送路分離手段，Ｍ…測定対象面，Ａ，Ｂ…二波長
【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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