(57)【要約】【課題】  回転非対称なレンズ面を有していても光量の低下が少なく検出精度が高い、低コストかつ小型の光センサと、画像品質の高い画像形成装置とを提供する。【解決手段】  光センサは、射出光を発する発光体３がレンズとともに一体的に形成された発光素子２と、入射光を受ける受光体７がレンズとともに一体的に形成された受光素子６とを備える。ここで、発光素子２及び受光素子６のうち少なくとも１つは、回転非対称なレンズ面４ａを有している。そして、本発明の光センサは、レンズ面４ａを介した射出光又は入射光の光量が最大となる位置Ｊ２に、発光体３又は受光体７を配置する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出光を発する発光体がレンズとともに一体的に形成された発光素子と、入射光を受ける受光体がレンズとともに一体的に形成された受光素子とを備えた光センサであって、
前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも１つは、前記レンズが回転非対称なレンズ面を有し、
前記レンズ面を介した前記射出光又は前記入射光の光量が最大となるように、前記発光体又は前記受光体を配置したことを特徴とする光センサ。
【請求項２】
前記レンズ面は、回転対称な仮想レンズ面の一部をカットした形状に形成され、
前記発光体又は前記受光体は、前記仮想レンズ面の回転中心軸を前記レンズ面のカットされていない領域側に平行移動させてなる軸上に前記射出光又は前記入射光の主光線が重なるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記レンズ面は、回転対称な仮想レンズ面の一部をカットした形状に形成され、
前記発光体又は前記受光体は、前記仮想レンズ面の回転中心軸を前記レンズ面のカットされていない領域側に傾斜させてなる軸上に前記射出光又は前記入射光の主光線が重なるように配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光センサ。
【請求項４】
前記受光体は、前記射出光が対象物に正反射した光を入射光として受けることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光センサ。
【請求項５】
前記受光体は、前記射出光が対象物に乱反射した光を入射光として受けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光センサ。
【請求項６】
前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも１つは、面実装タイプの素子であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光センサ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光センサを備え、
前記光センサによって像担持体上に付着したトナーの付着量を検出するように形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記トナーは、重量平均粒径が８μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナーは、円形度が０．９３以上となるように形成されたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光体から発せられた射出光を対象物に反射させた後にその光を入射光として受光体にて受ける光センサと、それを備えた画像形成装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、出力画像における画像濃度の安定化を目的として、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体に対向する位置に、反射型の光センサを設置したものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
詳しくは、まず、像担持体上に複数のパッチパターン（静電潜像の概矩形パターンである。）を形成する。そして、各パッチパターンの潜像電位を、電位センサで測定する。さらに、各パッチパターンを現像した後に、パッチパターン上のトナー付着量（現像量）を光センサで測定する。
そして、電位センサで検出した潜像電位と、光センサで検出したトナー付着量とから、最大トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを求める。そして、求めた現像ポテンシャルに基づいて、作像条件（帯電電位、露光電位、現像電圧等である。）を調整する。
【０００４】
ここで、光センサは、発光素子と受光素子とからなる。そして、画像形成装置においては、小型化と低コスト化とを達成する光センサとして、ＬＥＤ等の発光体が樹脂レンズとともに一体的に形成された発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ）やフォトトランジスタ（ＰＴｒ）等の受光体が樹脂レンズとともに一体的に形成された受光素子と、を備えたものが多く用いられている。
【０００５】
そして、発光体から発せられた射出光が発光素子のレンズを透過した後に、対象物（像担持体上のパッチパターンである。）に達して、そこで反射する。この反射光は、受光素子のレンズを透過して受光体に入射する。この受光体で検出した反射光（入射光）の光量（光センサ出力）によって、パッチパターン上のトナー付着量が求められる。すなわち、受光体での検出光量が大きいときはトナー付着量が少なく、受光体での検出光量が小さいときはトナー付着量が多いことになる。
なお、光センサとして、受光素子が正反射光のみを検出する受光体にて構成されるものや、受光素子が乱反射光のみを検出する受光体にて構成されるものや、受光素子が正反射光を検出する受光素子と乱反射光を検出する受光素子とにて構成されるものが、画像形成装置によって使い分けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−７３２２１号公報（第２頁、第１−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の光センサは、高い画像品質が要求される画像形成装置に用いるときに、検出精度が不充分となる場合があった。
【０００８】
すなわち、像担持体上にトナー付着量の異なる複数のパッチパターンを形成する、上述の画像形成装置においては、各パッチパターンにおけるトナー付着量の差異を明確に検出しなければ、精度の高い作像条件の設定が不可能になる。そのため、光センサの検出精度を高める必要がある。
【０００９】
また、画像形成装置では、光センサによって、像担持体上の地肌部（トナーを付着させない領域である。）の反射光量も検出する。しかし、像担持体として表面色が比較的濃いものを用いる場合には、正反射光の光量が減少してしまうために、光センサの検出精度を向上させる必要がある。
また、乱反射光を検出する受光体を用いた光センサの場合には、乱反射光の光量自体が小さいために、光センサの検出精度を高める必要がある。
ここで、光センサの検出精度を高めるために、射出光量の大きな発光体や感度の高い受光体を用いると、装置の大型化と高コスト化を招くことになる。
【００１０】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、光センサの検出精度は、発光素子におけるレンズ通過後の射出光の光量が大きく、受光素子におけるレンズ通過後の入射光の光量が大きいほど、高精度となる。すなわち、像担持体における反射光の光量が大きくて、受光体に入射する入射光の光量が大きいときに、光学センサの検出精度が高くなる。
一方、従来の光センサは、図２を参照して、発光体が一体的に形成されたレンズや、受光体が一体的に形成されたレンズの、それぞれのレンズ面の一部にカットが施されている。これは、レンズの方向性（具体的には、発光体や受光体の方向性である。）を明確して光センサのハウジングに精度よく組付けたり、別のカット形状を施すことによって発光素子と受光素子との区別を容易にして光センサの組付けミスを防止するためである。
【００１１】
そして、このように光センサのレンズ面の一部がカットされてレンズ面が回転非対称なものになると、カットが施されずにレンズ面が回転対称なものに比べて、レンズ面を通過した後の発光体及び受光体の光量が小さくなる。
なお、このようなカットが施されたレンズ面を有する、従来の光センサは、カットが施されない回転対称のレンズ面（仮想レンズ面）における回転中心軸が光軸となるように形成されている。すなわち、発光体から発する射出光の主光線（光束の中心軸である。）が発光素子のレンズ面の回転中心軸と重なり、受光体に入射する入射光の主光線も受光素子のレンズ面の回転中心軸と重なるように、各素子がレイアウトされている。
【００１２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回転非対称なレンズ面を有していても光量の低下が少なく検出精度が高い、低コストかつ小型の光センサと、画像品質の高い画像形成装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の請求項１記載の発明にかかる光センサは、射出光を発する発光体がレンズとともに一体的に形成された発光素子と、入射光を受ける受光体がレンズとともに一体的に形成された受光素子とを備えた光センサであって、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも１つは、前記レンズが回転非対称なレンズ面を有し、前記レンズ面を介した前記射出光又は前記入射光の光量が最大となるように、前記発光体又は前記受光体を配置したものである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかる光センサは、上記請求項１記載の発明において、前記レンズ面は、回転対称な仮想レンズ面の一部をカットした形状に形成され、前記発光体又は前記受光体は、前記仮想レンズ面の回転中心軸を前記レンズ面のカットされていない領域側に平行移動させてなる軸上に前記射出光又は前記入射光の主光線が重なるように配置されたものである。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかる光センサは、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記レンズ面は、回転対称な仮想レンズ面の一部をカットした形状に形成され、前記発光体又は前記受光体は、前記仮想レンズ面の回転中心軸を前記レンズ面のカットされていない領域側に傾斜させてなる軸上に前記射出光又は前記入射光の主光線が重なるように配置されたものである。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる光センサは、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記受光体は、前記射出光が対象物に正反射した光を入射光として受けるものである。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる光センサは、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記受光体は、前記射出光が対象物に乱反射した光を入射光として受けるものである。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる光センサは、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも１つを、面実装タイプの素子としたものである。
【００１９】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光センサを備え、前記光センサによって像担持体上に付着したトナーの付着量を検出するように形成されたものである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記トナーは、重量平均粒径が８μｍ以下となるように形成されたものである。
【００２１】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７又は請求項８に記載の発明において、前記トナーは、円形度が０．９３以上となるように形成されたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、回転非対称なレンズ面を有していても、レンズ面を介した後の射出光及び入射光の光量が最大となる位置に発光体及び受光体を配置しているために、発光素子及び受光素子の性能を最大限活用することができる。そのため、検出精度が高く低コストかつ小型の光センサと、画像品質の高い画像形成装置とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２４】
実施の形態１．
図１にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、光センサを示す概略斜視図である。
図１において、１は反射型の光センサ、２は光センサ１の発光素子、３はＬＥＤ等の発光体、４は発光体３を内部に有するとともに樹脂材料からなるレンズ、６は光センサ１の受光素子、７はＰＤ等の受光体、８は受光体７を内部に有するとともに樹脂材料からなるレンズ、１０は光センサ１による被検出物としての対象物を示す。
【００２５】
図１に示すように、発光素子２の発光体３から発せられた射出光Ｍ１は、凸状レンズ４のレンズ面を射出して、対象物１０表面に入射角θで入射する。対象物１０表面に入射した射出光Ｍ１は、その一部が反射角θの正反射光（入射光Ｍ２）として、受光素子６に向けて進行する。その後、入射光Ｍ２は、凸状レンズ８のレンズ面に入射して受光体７上に集光される。
【００２６】
なお、図１中の射出光Ｍ１及び入射光Ｍ２は、理解を容易にするために、広がりをもつ光束における主光線のみを示している。すなわち、主光線Ｍ１、Ｍ２は、光束の中心軸であって、光強度が最大になる部分である。
また、発光体３としてのＬＥＤから発せられる射出光Ｍ１は、発光体３自体の材料やレンズ４の曲率等の特性によって指向性が高められている。
【００２７】
ここで、図２を参照して、発光素子２のレンズ４は、回転非対称なレンズ面４ａを有している。同様に、図示は省略するが、受光素子６のレンズ８も、回転非対称なレンズ面を有している。
具体的には、図２Ａ１（上面図）に示すように、本実施の形態１のレンズ面４ａは、回転対称な仮想レンズ面（図中の実線部と破線部５とによる球形レンズのレンズ面である。）の一部をカットしたものである。図２Ａ１中の破線部５がカットされた領域であって、レンズ４は図Ａ２（斜視図）に示すような形体をなす。
なお、図２Ａ１中のＪ１は回転対称なレンズ面（仮想レンズ面である。）の回転中心軸であり、Ｊ２はカットが施されていない領域側に回転中心軸Ｊ１を平行移動させてなる軸である。そして、この軸Ｊ２に、発光体３の主光線Ｍ１（又は受光体７の主光線Ｍ２）が重なるように、発光体３（又は受光体７）が位置調整される。
【００２８】
また、本実施の形態１における回転非対称なレンズ面４ａの形態は、図２Ａのものに限定されることなく、例えば、図２Ｂのような形態に対しても本発明を適用することができる。
具体的には、図２Ｂ１（上面図）に示すように、回転対称な仮想レンズ面（図中の実線部と破線部５ａ、５ｂとによる球形レンズのレンズ面である。）の一部をカットしたものである。図２Ｂ１中の破線部５ａ、５ｂがカットされた領域であって、レンズ４は図Ｂ２（斜視図）に示すような形体をなす。
【００２９】
そして、図３に示すように、発光素子２（又は受光素子６）の発光体３（又は受光体７）は、回転対称な仮想レンズ面の回転中心軸Ｊ１に対して、距離Ｌだけ図中の左側に平行移動した軸Ｊ２に、主光線Ｍ１（又は主光線Ｍ２）が重なるように配置される。
ここで、軸Ｊ２の位置は、発光体３、受光体７が平行移動可能な面内において、光量が最大になる位置である。
【００３０】
図４にて、発光体３、受光体７の位置と、光センサ１の出力との関係を示す。
図４に示すように、回転非対称なレンズ面４ａを有する発光素子２及び受光素子６においては、回転対称なレンズ面を有するものがその回転中心軸Ｊ１上の位置にて光量（光センサ出力）が最大となるのに対して、回転中心軸Ｊ１上の位置よりも光量が大きくなる位置がある。そして、光量が最大となる軸Ｊ２に、射出光の主光線Ｍ１、入射光の主光線Ｍ２が重なるように、発光体３、受光体７を配置することで、光センサ１の検出精度を高めることができる。
【００３１】
ここで、回転非対称なレンズ面４ａを有する発光素子２、受光素子６における最大光量の位置が、回転対称な仮想レンズ面の回転中心軸Ｊ１上とならないのは、以下の理由によるものと考えられる。
発光素子２のレンズ４内（又は受光素子６のレンズ８内）では、発光体３から射出される光（又は受光体７に入射する光）のうち、レンズ内で内部反射する光がある。レンズ内の内部反射光は、回転対称なレンズにおいてはバランスが均質であるのに対して、回転非対称なレンズにおいてはバランスが不均質なものとなる。すなわち、カットが施されたレンズの平面部で生じる内部反射光が影響して、最大光量の位置が回転中心軸Ｊ１からずれた位置になってしまう。
【００３２】
図４は、発光素子２のレンズ４と受光素子６のレンズ８とが、いずれも、図２Ａの形状であってレンズ直径が２ｍｍ、カット寸法Ｄが０．２ｍｍとなっている。そして、このときに発光体３及び受光体７の移動距離Ｌを０．２ｍｍとしたときに、光センサ出力が最大となった。
なお、発光体３と受光体７とのうちいずれか１つを距離Ｌだけ移動したときにも、双方を移動しないものと比較して、光量の向上が確認された。
また、レンズ形状が図２Ａのような場合に、幾何学的シュミレーションと実験結果とから、最大光量をえるための移動距離に、Ｌ＝Ｄ×（１〜２）なる関係があることが確認された。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態１の光センサ１においては、回転非対称なレンズ面４ａを有していて、レンズ面４ａを介した後の射出光Ｍ１及び入射光Ｍ２の光量が最大となる位置に発光体３及び受光体７を配置している。そのために、光センサ１のコスト、大きさ、組付け性等を変更することなく、光センサ１のもつ検出精度を最大限向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、受光素子６の受光体７を正反射光に対応したものとしたが、本発明はこれに限定されることなく、受光素子６の受光体７が乱反射光に対応したものであっても最大光量の位置に受光体７を配置することで、本実施の形態１と同様の効果を奏することになる。また、正反射光用と乱反射光用との２つの受光体を有する光センサであっても、同様に、本発明を適用することができる。
【００３５】
また、本実施の形態１の光センサ１は、発光素子２及び受光素子６を面実装タイプの素子とすることで、リードタイプの素子と比べて、小型なものにすることができる（センサの厚みが薄くなる）。光センサ１が小型化されると、空間的な制約が軽減されるとともに、発光から受光に至る光路長を充分に確保できることになる。そして、光路長が確保されると、光束を平行光に近似させて光路壁面での反射やケラレ等を効果的に防止することができる。そのため、光センサ１の検出精度が一層高められることになる。
【００３６】
実施の形態２．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。図５は、光センサの発光素子２（又は受光素子６）を示す概略断面図である。本実施の形態２の光センサ１は、発光体３及び受光体７の配置が、前記実施の形態１のものと相違する。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態２における光センサ１の発光素子２及び受光素子６は、回転対称な仮想レンズ面の回転中心軸Ｊ１に対して、図中のカットされていない領域側（反時計方向である。）に角度αだけ傾斜させた軸Ｊ３に、主光線Ｍ１及び主光線Ｍ２が重なるように配置される。
ここで、軸Ｊ３は、レンズ面４ａを介した後の発光体３及び受光体７の光量が最大になる位置である。
【００３８】
図６にて、発光体３、受光体７に対する主光線Ｍ１、Ｍ２の角度αと、光センサ１の出力との関係を示す。
図６に示すように、回転非対称なレンズ面４ａを有する発光素子２及び受光素子６においては、回転対称なレンズ面を有するものがその回転中心軸Ｊ１上の位置にて光量（光センサ出力）が最大となるのに対して、回転中心軸Ｊ１上の位置よりも光量が大きくなる位置がある。そして、光量が最大となる軸Ｊ３に、射出光の主光線Ｍ１、入射光の主光線Ｍ２が重なるように、発光体３、受光体７を配置することで、光センサ１の検出精度を高めることができる。
【００３９】
図６は、発光素子２のレンズ４と受光素子６のレンズ８とが、いずれも、図２Ａの形状であってレンズ直径が２ｍｍ、カット寸法Ｄが０．２ｍｍとなっている。そして、このときに主光線Ｍ１、Ｍ２の傾斜角度αを２度としたときに、光センサ出力が最大となった。
なお、２つの主光線Ｍ１、Ｍ２のうちいずれか１つを角度αだけ傾斜したときにも、双方を傾斜しないものと比較して、光量の向上が確認された。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態２の光センサ１においては、回転非対称なレンズ面４ａを有していて、レンズ面４ａを介した後の射出光Ｍ１及び入射光Ｍ２の光量が最大となる位置に発光体３及び受光体７（発光素子２及び受光素子６）を配置している。そのために、前記実施の形態１と同様に、光センサ１のコスト、大きさ、組付け性等を変更することなく、光センサ１のもつ検出精度を最大限向上させることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態２の主光線Ｍ１、Ｍ２が回転中心軸Ｊ１に対して傾斜するような発光素子２及び受光素子６の構成は、前記実施の形態１における発光素子２及び受光素子６の構成と合わせておこなうこともできる。すなわち、射出光量及び入射光量が最大となるように、発光体３及び受光体７に係わる主光線Ｍ１、Ｍ２を平行移動させ傾斜させる。この場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記各実施の形態では、光センサ１が絞りを有さない構成としたが、絞りを有する光センサの場合、上述の光量が最大となるように絞りを最適な位置に平行移動又は傾斜して配置することが好ましい。
【００４３】
実施の形態３．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
本実施の形態３は、前記各実施の形態の光センサ１を、画像形成装置に設置したものである。まず、図７にて、実施の形態３におけるカラー画像形成装置の要部の構成・動作について説明する。
【００４４】
図７において、１は感光体ドラム２００上に形成されるトナー像の濃度（トナー付着量）を検出する光センサ、２００は像担持体としての感光体ドラム、２０１は中間転写ユニットに転写されない感光体ドラム２００上の未転写トナーを回収する感光体クリーニング装置、２０２は感光体ドラム２００上の電位をリセットする除電ランプ、２０３は感光体ドラム２００表面を一様に帯電する帯電部、２０４は感光体ドラム２００上の電位を検出する電位センサを示す。
【００４５】
また、２３０は４色の現像部２３１Ｋ、２３１Ｙ，２３１Ｍ、２３１Ｃを搭載したリボルバ現像ユニット、５００は感光体ドラム２００上で形成された各色のトナー像を重ね合わせるための像担持体としての中間転写ユニット、６００は中間転写ユニット５００で形成されたカラー画像を転写紙に転写するための２次転写ユニット、６５０は転写紙を２次転写ユニット６００に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストローラ対を示す。
【００４６】
ここで、光センサ１は、前記各実施の形態で示したものである。そして、感光体ドラム２００表面に形成される複数のパッチパターンを対象物１０として、それらのトナー付着量を光センサ１にて検出する。
また、電位センサ２０４は、パッチパターンが形成される感光体ドラム２００上の領域と対向するように設置されている。電位センサ２０４は、感光体ドラム２００の周面において、光センサ１の設置位置に対応する位置に設置されている。
そして、電位センサ２０４で検出した潜像電位と、光センサ１で検出したトナー付着量とから、最大トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを求める。そして、求めた現像ポテンシャルに基づいて、作像条件（帯電電位、露光電位、現像電圧等である。）を調整する。
【００４７】
このように構成された画像形成装置は、次のように動作する。
まず、原稿台に載置されたカラー原稿のカラー画像情報が、不図示のカラー画像読取装置により読み取られる。そして、そのカラー画像情報は、画像処理部で、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のカラー画像情報に色変換処理される。そして、この４色のカラー画像情報が、カラー画像記録装置の書込み光学ユニットに転送される。
【００４８】
そして、書込み光学ユニットからは、まず、カラー画像情報のうちいずれかの色に対応したレーザー光Ｌが、帯電部２０３によって一様に帯電された感光体ドラム２００表面に向けて、照射される。そして、感光体ドラム２００表面に、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのうちのいずれかに対応した静電潜像が形成される。
なお、書込み光学ユニットは、光源としての半導体レーザー、レーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラーとその回転用モータ、ｆ／θレンズ、反射ミラー等で構成されている。また、書込み光学ユニットは、図示せぬレーザー発光駆動部によって、レーザー光Ｌの光量を調整できるように構成されている。さらに、書込み光学ユニットは、レーザー発光駆動部によって、レーザー光を光変調して多値化（例えば、８ビットの２５６値である。）した１ドット書込みができるように構成されている。
また、感光体ドラム２００表面を帯電する帯電部２０３も、図示せぬ帯電制御駆動部によって、その帯電量を調整できるように構成されている。
【００４９】
一方、感光体ドラム２００は、図１の矢印方向に回転する。そして、感光体ドラム２００表面は、その周りに配設された、帯電部２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像部２３１Ｃ、光センサ１、中間転写ユニット５００、感光体クリーニング装置２０１、除電ランプ２０２を順次通過していく。
【００５０】
ここで、リボルバ現像ユニット２３０は、ブラック現像部２３１Ｋ、シアン現像部２３１Ｃ、マゼンタ現像部２３１Ｍ、イエロー現像部２３１Ｙと、各現像部を図１の矢印方向に回転させるリボルバ回転駆動部等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙは、それぞれ、現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて静電潜像を現像する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌する現像剤パドル等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙ内のトナーは、フェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電される。また、各現像スリーブには、図示せぬ現像電圧制御駆動部の現像電圧電源によって、負の直流電圧に交流電圧が重畳された現像電圧が印加される。これによって、現像スリーブと感光体ドラム２００表面との間に、所望の現像電界が形成される。
【００５１】
リボルバ現像ユニット２３０における各現像部の動作を、ブラック現像部２３１Ｋを例にとって説明する。
ブラック現像部２３１Ｋは、まず、コピー開始前の待機状態では、感光体ドラム２００と対向する現像位置よりも上流側に位置するように、リボルバ回転駆動部により調整される。そして、コピー動作が開始されて、書込み光学ユニットによるブラック画像データに対応したレーザー光Ｌが、感光体ドラム２００上に照射されるのに合わせて、リボルバ回転駆動部により、ブラック現像部２３１Ｋが現像位置まで回転駆動される。詳しくは、レーザー光Ｌによる静電潜像が、現像位置に到達する前に、ブラック現像部２３１Ｋの現像位置への移動が完了する。
【００５２】
こうして、感光体ドラム２００上の、ブラック画像情報に対応した静電潜像が現像される。
なお、その他の色に対応した静電潜像の現像に関しても、上述のブラック現像部２３１Ｋと同様に、リボルバ回転駆動部により、対応する現像部をタイミングよく現像位置に移動することで達成される。
【００５３】
その後、静電潜像が現像された感光体ドラム２００表面は、中間転写ユニット５００との対向部に達する。
中間転写ユニット５００は、複数のローラに張架された中間転写ベルト５０１等で構成されている。中問転写ベルト５０１の外周には、２次転写ユニット６００、ベルト除電部５０３、ベルトクリーニングブレード５０４、潤滑剤塗布ブラシ５０５等が配設されている。他方、中間転写ベルト５０１の内周には、１次転写バイアスローラ５０７、ベルト駆動ローラ５０８、ベルトテンションローラ５０９、２次転写対向ローラ５１０、クリーニング対向ローラ５１１、アースローラ５１２が配設されており、これらのローラに中間転写ベルト５０１は張架されている。なお、各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ５０７以外の各ローラは接地されている。
【００５４】
そして、１次転写バイアスローラ５０７には、定電流又は定電圧に制御された１次転写電源８０１により、トナー画像の重ね合わせ数に応じて、所定の電流又は電圧に制御された転写電圧が印可されている。また、ベルト駆動ローラ５０８の図中矢印方向の回転駆動により、中間転写ベルト５０１は矢印方向に駆動される。
このような中間転写ユニット５００において、感光体ドラム２００上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト５０１上に転写される。
【００５５】
一方、中間転写ユニット５００を通過した後の感光体ドラム２００表面は、感光体クリーニング装置２０１との対向部に達する。そして、感光体クリーニング装置２０１によって、感光体ドラム２００上の未転写トナーが回収された後に、除電ランプ２０２の位置に達する。そして、ここで、感光体ドラム２００表面の電位がクリアされた後に、感光体ドラム２００表面は、帯電部２０３の位置に達する。
このような一連の作像プロセスが、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとにおこなわれることになる。
【００５６】
そして、上述の中間転写ユニット５００では、感光体ドラム２００上の各色に対応したトナー像が、順次、中間転写ベルト５０１上に重ねて転写される。そして、カラー原稿に対応したカラー画像が、中間転写ベルト５０１上で形成される。
【００５７】
この中間転写ベルト５０１上に形成された４色重ね合わせたカラー画像は、次に、２次転写ユニット６００にて、転写紙Ｋ上に転写されることになる。
ここで、２次転写ユニット６００は、３つの支持ローラ６０２〜６０４に張架された２次転写ベルト６０１等で構成される。そして、２つの支持ローラ６０２、６０３の間の２次転写ベルト６０１のベルト部分が、２次転写対向ローラ５１０に対して接離自在となるように、支持ローラ６０２は移動制御される。
【００５８】
また、２次転写バイアスローラ６０５には、定電流制御された２次転写電源８０２によって所定の転写電圧が印加される。他方、２次転写ベルト６０１は、図１の矢印方向に駆動される。
このように構成された２次転写ユニット６００によって、不図示の給紙装置から２次転写ベルト６０１上に搬送された転写紙Ｋに、中間転写ベルト５０１上のカラー画像が転写される。詳しくは、転写紙Ｋは、レジストローラ対６５０によって、２次転写バイアスローラ６０５と２次転写対向ローラ５１０との間に向けて、所定のタイミングで搬送される。そして、転写紙Ｋは、２次転写バイアスローラ６０５の電圧によって、中間転写ベルト５０１上のトナーを吸着する。
【００５９】
その後、カラー画像が転写された転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１によって、転写紙除電チャージャ６０６の位置に達する。そして、ここで２次転写ベルト６０１との静電的な吸着を解かれた転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１から分離されて、不図示の定着装置に向けて搬送される。
他方、転写紙Ｋを分離した後の２次転写ベルト６０１表面は、ベルト除電チャージャ６０７、クリーニングブレード６０８の位置を順次通過する。
また、定着装置に達した転写紙Ｋは、定着装置にてカラー画像が定着された後に、画像形成装置の外に排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００６０】
ここで、本実施の形態３の画像形成装置では、前記各実施の形態で説明した高感度の光センサ１を用いて、感光体ドラム２００上に形成されるパッチパターンのトナー付着量を検出している。そのために、面積の小さなパッチパターンの濃度や、細いラインパターンの濃度を、高い位置合わせ精度にて検出することが可能になる。したがって、本実施の形態３では、作像条件の調整（プロセスコントロール）に要する時間が短縮されるとともに、最適な作像条件にともなう高画像品質の画像形成装置を提供することができる。
【００６１】
ここで、本実施の形態３では、各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙ内のトナーとして、高画質化を達成するために、重量平均粒径が８μｍ以下であり、円形度が０．９３以上となるように形成されたものが用いられている。
【００６２】
重量平均粒径が８μｍ以下の小粒径トナーを用いた場合、粒径が大きなトナーを用いる場合よりも上述の定着装置でトナーが引き伸ばされる割合が小さくなることを考慮して、感光体ドラム２００上のトナー付着量が多くなるように予め設定されている。しかし、図８を参照して、トナー付着量が多くなると、対象物１０としてのパッチパターンからの反射光量が少なくなって、光センサ出力が飽和してしまう。
【００６３】
これに対して、本実施の形態３の光センサ１は、高感度に構成されているために、小粒径トナーによるトナー付着量が高い領域（高付着領域）であっても、そのトナー付着量を高精度に検出することができる。
ここで、トナーの粒径は、代表的には、マイクロトラック粒度分析計（ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製）により測定されて重量平均粒径が求められる。
【００６４】
他方、円形度が０．９３以上の球形トナーを用いた場合、シャドウファクタが大きくなって、光センサ出力の飽和が早くなってしまう。すなわち、図８に示すように、横軸にトナー付着量をとり縦軸に光センサ出力をとった場合に、曲線Ａ３、Ａ２、Ａ１の順に円形度が１に近づくのにともない、その曲線形状が図中の矢印方向に変化する。
これに対して、本実施の形態３の光センサ１は、高感度に構成されているために、球形トナーによる高付着領域であっても（図８の曲線Ａ１の高付着領域であっても）、そのトナー付着量を高精度に検出することができる。
【００６５】
ここで、トナーの円形度は次式で定義される。
円形度＝（粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長）/（粒子投影像の周囲長）
したがって、円形度が１のとき、そのトナー粒子は真球形状となる。なお、トナーの円形度の測定は、代表的には、フロー式粒子像測定器「ＦＰＩＡ」（ホソカワミクロン社製）を用いて測定することができる。
【００６６】
以上述べたように、本実施の形態３の構成によれば、重合トナー等の小粒径・球形トナーを用いた画像形成装置であっても、ノイズ等の雑音の割合を低減させてＳＮ比の良好な状態で、感光体ドラム２００上の高付着領域のトナー付着量を高精度に検出することができる。特に、光センサ１として上述の面実装タイプのものを用いることで、入反射角が小さくてシャドウファクタの影響が少ない、さらに小型の装置を提供することできる。
【００６７】
なお、本実施の形態３では、前記各実施の形態で説明した光センサ１を、画像形成装置の感光体ドラム２００に対向するように設置した。しかし、本発明の光センサ１の対象物は、これに限定されることなく、図７の中間転写ベルト５０１とすることもできる。この場合、光センサ１を中間転写ベルト５０１に対向して設置して、中間転写ベルト５０１上に形成されるパターンのトナー付着量が光センサ１によって高精度に検出されることになる。
また、光センサ１の設置は画像形成装置に限定されることなく、高精度な検出能を必要とするすべての対象物に対して適用可能である。
【００６８】
さらに、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１における光センサを示す斜視図である。
【図２】図１の光センサにおけるレンズを示す上面図及び斜視図である。
【図３】図１の光センサにおける発光素子（受光素子）を示す断面図である。
【図４】図３の発光素子（受光素子）における発光体（受光体）の位置と、光センサ出力と、の関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２における光センサの発光素子（受光素子）を示す断面図である。
【図６】図５の発光素子（受光素子）に係わる主光線の角度と、光センサ出力と、の関係を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態３における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図８】図７の画像形成装置における、パッチパターン上のトナー付着量と光センサ出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１  光センサ、  ２  発光素子、  ３  発光体、  ４、８  レンズ、
４ａ  レンズ面（回転非対称なレンズ面）、
５  仮想レンズ面（回転対称なレンズ面）、
６  受光素子、  ７  受光体、  １０  対象物（被検出物）、
２００  感光体ドラム（像担持体）、
５００  中間転写ユニット（像担持体）、
Ｍ１  主光線（射出光）、  Ｍ２  主光線（入射光）。
【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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