(57)【要約】【課題】従来よりも小さなトナーパターンによりトナー濃度の検出を可能とする。【解決手段】支持部材１７の反射特性とトナーパターンＤＰ１の反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法であって、検出光を放射する検出光用の発光部Ｅ１〜Ｅ５を、支持部材に検出光のスポットを照射でき、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が、上記直交する方向におけるトナーパターンの大きさ以下となるように、副方向に交わる１方向に配置して照射手段とするとともに、受光部Ｄ１〜Ｄ５を支持部材１７および／またはトナーパターンＰＤ１による検出光の反射光を受光できるように、照射手段に対応させ、且つ、支持部材１７に対向させて１方向に配列して受光手段とし、照射手段の発光部Ｅ１〜Ｅ５を発光させ、受光手段の受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力に基づきトナー濃度を演算的に検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーによる画像を形成する画像形成方法において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法であって、
検出光を放射する検出光用の発光部をＭ（≧３）個、上記支持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が、上記直交する方向における上記トナーパターンの大きさ以下となるように、副方向に交わる１方向に配置して照射手段とするとともに、Ｎ（≧３）個の受光部を上記支持部材および／またはトナーパターンによる検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記支持部材に対向させて１方向に配列して受光手段とし、
上記照射手段のＭ個の発光部を発光させ、上記受光手段のＮ個の受光部の出力に基づきトナー濃度を演算的に検出することを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項２】
請求項１記載のトナー濃度検出方法において、
トナーパターンが、副方向およびこれに直交する主方向に幅を有する矩形状のパターンであり、
この矩形状のパターンが、上記副方向において検出光の照射領域を通過する時間内に、照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させることを特徴とするトナーパターン検出方法。
【請求項３】
請求項１記載のトナー濃度検出方法において、
トナーパターンが、副方向およびこれに直交する主方向に幅を有する矩形状のパターンであり、
ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対を構成し、発光部・受光部対をＰ（≧２）対、上記主方向に平行もしくは交わる一方向に配置して照射手段とし、
上記矩形状のパターンが、上記副方向において検出光の照射領域を通過する時間内に、照射手段の各発光部・受光部対において、対応する発光部が同時に発光するようにして、各発光部を順次に発光させることを特徴とするトナーパターン検出方法。
【請求項４】
トナーによる画像を形成する画像形成装置において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出するのに用いる反射型光学センサであって、
独立してもしくは同時に点滅可能なＭ（≧３）個の発光部を１方向に配列してなる照射手段と、
Ｎ（≧３）個の受光部を上記照射手段に対応させて１方向に配列してなる受光手段とを有することを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項５】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて、
発光部の配列する１方向および受光部の配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向に略平行となることを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項６】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて、
発光部の配列する１方向および受光部の配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向に対し、支持部材の副方向への移動速度に応じた所定の角だけ傾いていることを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項７】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて、
発光部および受光部の配列が１方向に複数分割され、分割された各部分が、トナー濃度検知を行う状態において、支持部材の副方向への移動速度に応じた所定のずれ幅で副方向にずれていることを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項８】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて、
ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対が構成され、Ｐ（≧２）対の発光部・受光部対を１方向に同列的もしくは並列的に配列されており、
トナー濃度検知を行う状態において、Ｐ対の発光部・受光部対における互いに対応するＰ個の発光部が同時、且つ、順次に点滅されることを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項９】
請求項４〜８の任意の１に記載の反射型光学センサにおいて、
１個の発光部に複数個の受光部が対応することを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項１０】
請求項４〜８の任意の１に記載の反射型光学センサにおいて、
１個の受光部に複数個の発光部が対応することを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項１１】
請求項４〜１０の任意の１に記載の反射型光学センサにおいて、
照射手段の発光部から放射される検出光を、支持部材表面に向けて集光的に導光する照明用光学系および／または支持部材表面からの反射光を受光手段に向けて集光的に導光する受光用光学系を有することを特徴とする反射型光学センサ。
【請求項１２】
トナーによる画像を形成する画像形成装置において、
トナー濃度を検出するための反射型光学センサとして、請求項４〜１２の任意の１に記載の反射型光学センサを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像形成装置において、
形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、色ごとのトナー濃度が検出されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
トナーによる画像を形成する画像形成方法において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法であって、
検出光を放射する検出光用の発光部をＭ（≧３）個、上記支持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が、上記直交する方向における上記トナーパターンの大きさ以下となるように、副方向に交わる１方向に配置して照射手段とするとともに、Ｎ（≧３）個の受光部を上記支持部材および／またはトナーパターンによる検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記支持部材に対向させて１方向に配列して受光手段とし、
上記照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させて、上記受光手段により受光させ、  
上記受光手段のＮ個の受光部の出力を、各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力として分類し、これらの出力に基づきトナー濃度を演算的に検出することを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のトナー濃度検出方法において、
正反射寄与出力および／または拡散反射寄与出力の総和に基づき、トナー濃度を演算的に検出することを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項１６】
請求項１４記載のトナー濃度検出方法において、
各発光部に対応しない受光部の、支持部材による出力がゼロであることを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項１７】
請求項１４または１５または１６記載のトナー濃度検出方法において、
各発光部に対応しない受光部の数が（Ｎ−３）個または（Ｎ−２）個であることを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１７の任意の１に記載のトナー濃度検出方法において、
トナーパターンが、副方向およびこれに直交する主方向に幅を有する矩形状のパターンであり、  
この矩形状のパターンが、上記副方向において検出光の照射領域を通過する時間内に、照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させることを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１７の記載のトナー濃度検出方法において、
トナーパターンが、副方向およびこれに直交する主方向に幅を有する矩形状のパターンであり、ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対を構成し、発光部・受光部対をＰ（≧２）対、上記主方向に平行もしくは交わる一方向に配置して照射手段とし、
上記矩形状のパターンが、上記副方向において検出光の照射領域を通過する時間内に、照射手段の各発光部・受光部対において、対応する発光部が同時に発光するようにして、各発光部を順次に発光させることを特徴とするトナー濃度検出方法。
【請求項２０】
請求項１４〜１９の任意の１に記載のトナー濃度検出方法の実施に用いられる反射型光学センサ装置であって、
トナーによる画像を形成する画像形成装置において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出するのに用いられ、
独立してもしくは同時に点滅可能なＭ（≧３）個の発光部を１方向に配列してなる照射手段と、
Ｎ（≧３）個の受光部を上記照射手段に対応させて１方向に配列してなる受光手段とを有する反射型光学センサと、
この反射型光学センサの出力を、各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力とするように分類する機能を有する演算処理部を有することを特徴とする反射型光学センサ装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の反射型光学センサ装置において、
反射型光学センサが、請求項４〜１１の任意の１に記載のものであることを特徴とする反射型光学センサ装置。
【請求項２２】
トナーによる画像を形成する画像形成装置において、  
トナー濃度を検出するための反射型光学センサとして、請求項２０または２１記載の反射型光学センサ装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の画像形成装置において、
形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、色ごとのトナー濃度が検出されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はトナー濃度検出方法および反射型光学センサおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーによる画像を形成する画像形成装置は、アナログ方式やデジタル方式の「モノクロあるいはカラー複写機」やプリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、近来はマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等として広く実施されている。
【０００３】
このような画像形成装置により形成される画像は「トナー画像」であるが、よく知られたように、良好な画像を得るためには、静電潜像の現像に供されるトナー量が適正でなければならない。現像方式には「トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤」を用いる方式や、トナーのみで構成された現像剤を用いるモノトナー現像方式等、種々の方式が知られているが、静電潜像が現像される現像部へ供給されるトナー量の多寡を「トナー濃度」と呼ぶことにする。
【０００４】
トナー濃度が低すぎるときは、静電潜像に十分な量のトナーが供給されず、得られるトナー画像は濃度の不十分な画像となってしまう。また、トナー濃度が高すぎるときは、形成されるべき画像の濃度分布が「高濃度側」に偏りやはり見づらいトナー画像となってしまう。このように、適正なトナー画像が形成されるためにはトナー濃度が適正な範囲になければならない。
【０００５】
トナー濃度を適正な範囲に制御するため、従来から、トナー濃度検出用のトナーパターンを形成し、これに検出光を照射し、反射光の変化を検出する方法が広く行われている。トナーパターンに検出光を照射し、反射光を受光する光学装置は「反射型光学センサ」と呼ばれる。
【０００６】
反射型光学センサは古くから種々のものが提案され知られている（特許文献１〜４）。
【０００７】
これら従来から知られた反射型光学センサは、１個または２個の発光部、あるいは「波長特性の異なる３個の発光部（ＬＥＤ）」と、反射光を受光するための１個または２個の受光部（フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ）から構成されている。
【０００８】
発光部としては上記の如くＬＥＤが用いられるのが一般的であるが、ＬＥＤから放射される検出光は、トナー濃度検出用のトナーパターンに「トナーパターンよりも小さいサイズのスポット」として照射される。
【０００９】
トナーパターンは、例えば、転写ベルト上に形成され、転写ベルトの回転に伴い移動する。このときトナーパターンの移動する方向を「副方向」と呼ぶ。転写ベルト上で、副方向に直交する方向を「主方向」と呼ぶ。トナー画像として可視化される静電潜像を「光走査」により形成する場合であれば、上記主方向は光走査における主走査方向に対応し、副方向は副走査方向に対応する。
【００１０】
トナーパターンは光走査等による静電潜像形成部において書き込まれ、現像により可視化されてトナーパターンとなり、上記の場合であれば転写ベルト上に転写され、副方向に移動して反射型光学センサによる検出部に移動して検出光のスポットにより照射される。
【００１１】
検出光のスポットの大きさは、通常、直径：２〜３ｍｍ程度である。
【００１２】
反射型光学センサによる検出光のスポットが照射される「主方向の位置」は、トナーパターンの「主方向中央部」であることが理想である。しかしながら、静電潜像形成部における光走査領域の変動や、転写ベルトの蛇行、さらには、反射型光学センサの取り付け位置の「主方向の位置ずれ」や、主方向における取り付け位置の経時的変化等が原因し、トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係」は、必ずしも理想状態とはならない。
【００１３】
トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係」のずれにより、検出光のスポットがトナーパターンから「はみ出して照射」されれば、受光手段により受光される反射光は適正なものではなく、トナー濃度の適正な検出はできない。例えば、１個のスポットを照射して、反射光を１個の受光部で受光し、正反射光と拡散反射光の差によりトナー濃度を検出する場合、スポットが「トナーパターンの外側にはみ出して照射」された場合、スポットの一部は「トナーパターンの無い部分」で正反射され、トナーパターンの部分では拡散反射されるから、受光部が正反射光を受光するように配置されているとすれば、受光部の受光する正反射光の強度は拡散反射により低減するが、このような「正反射光強度の低下」は、トナーパターンにおける「トナー量が少ない場合」にも起こりうるものであり、正反射光強度の低下がトナー量の少なさに起因するものか、スポットが「トナーパターンからはみ出している」ことに起因するものかを区別できないのである。
【００１４】
このような問題を避けるため、従来は、トナーパターンと反射型光学センサの「主方向における位置関係」のずれの存在に拘わらず、検出光のスポットが「主方向に於いてトナーパターン内に位置する」ように、トナーパターンの主方向幅・副方向幅を１５ｍｍ程度〜２５ｍｍ程度の大きさに設定し、上記位置関係のずれが生じても、検出光のスポットがトナーパターンの外側にはみ出さないようにしていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
反射型光学センサとトナーパターンによるトナー濃度検出は、画像形成装置、特にカラー画像形成装置においては「高画質を確保・維持する」ために、画像形成プロセスが適正に行われるように画像形成装置を調整するため、形成すべき画像の出力とは別個に行われるため、トナー濃度検出が行われている間は本来の画像形成を行うことができない。
【００１６】
トナーパターンとなるべき静電潜像を光走査で書き込む場合であると、トナーパターンの大きさに比例して光走査の時間が大きくなり、本来の画像形成に対する作業効率を低下させる原因となる。
【００１７】
また、トナーパターンを形成するトナーは、本来の画像形成に寄与しない「不寄与トナー」として消費され、パターンの大きさ（面積）に比例して不寄与トナーの消費量も大きくなる。即ち、従来から知られたトナー濃度検出方式には、作業効率の向上を困難とするという問題と、不寄与トナーの消費量が大きいという問題とがある。
【００１８】
この発明は、画質を維持するため画像形成装置の調整を行う際に、作業効率を低下させないようにすることを課題とする。
【００１９】
また、画像形成装置の調整を行う際に、トナーの消費量を低減することのできるトナー濃度検出方法、この方法の実施に用いられる反射型光学センサおよび反射型光学センサ装置、かかる反射型光学センサや反射型光学センサ装置を用いてトナー濃度検出を行う画像形成装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明のトナー濃度検出方法は「トナーによる画像を形成する画像形成方法において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、支持部材に照射手段により検出光を照射し、支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、検出光に対する支持部材の反射特性とトナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法」である。
【００２１】
「トナーによる画像を形成する画像形成方法」は、前述の複写機やプリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、ＭＦＰ等において実行される画像形成方法であり、「静電潜像を形成するプロセス」と「形成された静電潜像をトナーにより可視化するプロセス」とを有する。静電潜像の形成は、均一帯電した光導電性の潜像担持体に対して「光走査等の露光プロセス」を実行することにより行われる。
【００２２】
「トナーパターン」は、トナー濃度の検出に用いられるための「トナー画像」で、「トナーパターンとなるべく形成された静電潜像がトナー画像として可視化されたもの」であり、検出されるときには支持部材上に形成されている。即ち、トナーパターンは支持部材上に形成され、支持部材の「副方向への移動」により検出部へ持ち来たされる。  
「トナーパターンとなるべき静電潜像」は、所定の濃度パターンの像を露光して形成することもできるし、光走査による書き込みにより形成することもできる。
【００２３】
「支持部材」は、上記の如く、トナー濃度検出時にトナーパターンを保持して副方向に移動する部材であるが、具体的には、例えば、静電潜像が形成される潜像担持体自体であることや、トナー画像の転写に用いる転写ベルトや中間転写ベルトであることができる。
【００２４】
また「所定のトナーパターン」は、トナーパターンが定形であること、即ち「一定の形状」であることを意味する。
【００２５】
請求項１記載のトナー画像検出方法は、以下の如き特徴を有する。  
即ち、検出光を放射する「検出光用の発光部」をＭ（≧３）個、支持部材に「検出光のスポットをＭ箇所で照射できる」ように、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が「上記直交する方向におけるトナーパターンの大きさ以下」となるように、副方向に交わる１方向に配置して「照射手段」とし、Ｎ（≧３）個の受光部を「支持部材および／またはトナーパターンによる検出光の反射光」を受光できるように、照射手段に対応させ、且つ、支持部材に対向させて１方向に配列して「受光手段」とする。
【００２６】
そして、受光手段のＭ個の発光部を発光させ、受光手段のＮ個の受光部の出力に基づきトナー濃度を演算的に検出する。
【００２７】
上において「副方向に交わる１方向」は、副方向に直交する方向、即ち「主方向」も含む。また「副方向に直交する方向において隣接するスポットの間」は、Ｍ個の発光部のそれぞれから放射される検出光が支持部材表面に形成するスポットの１方向の配列を、副方向に直交する方向、即ち「主方向」に射影したとき、この射影状態において隣接するスポットの間を意味する。また「スポットの間」は、スポットの中心間の距離（上記主方向への射影された状態での距離）ではなく、射影状態において隣接するスポットが互いに重なり合わない場合には、隣接スポットの「縁から縁までの、主方向における距離」を言う。
【００２８】
若干、具体的に説明すると、例えば、Ｍ個の発光部が主方向に３ｍｍピッチで配列し、各発光部が形成する「検出光のスポット」が、直径：２ｍｍの円形であるとする。このとき、支持部材上において、Ｍ個のスポットは主方向に３ｍｍピッチで配列するが、隣接するスポットの間は「主方向に１ｍｍ」であって、この１ｍｍの領域は検出光により照射されることがない。
【００２９】
しかし、トナーパターンの主方向の大きさが「隣接するスポットの間」である１ｍｍよりも大きければ、トナーパターンが「検出光のスポットが配列する領域」を通過する際に、トナーパターンの少なくとも一部は必ず検出光のスポットに照射される。従って、この場合に「トナーパターンが、検出光のスポットにより照射される」ためには、トナーパターンの主方向の大きさが１ｍｍより若干大きければよく、主方向に１５ｍｍ〜２５ｍｍを必要としていた従来のトナーパターンの大きさを有効に小さくできる。
【００３０】
副方向に直交する方向において隣接するスポットの間は「主方向におけるトナーパターンの大きさ以下」となることが条件であるから、隣接するスポットの間は上記の場合、１ｍｍよりも小さくてもよく、隣接するスポットが主方向において互いにオーバラップしても良い。この場合「隣接するスポットの間」は負の値となる。隣接するスポットが主方向に於いて互いにオーバラップする場合には、検出光のスポットが照射される領域は「主方向に於いて連続した領域」となるので、トナーパターンの主方向の大きさは原理的にはいくらでも小さくできる。
【００３１】
また、スポット自体の大きさが「トナーパターンの主方向における長さよりも小さく」ても、隣接するスポットの主方向におけるピッチが「トナーパターンの主方向における長さよりも小さ」ければ、主方向における隣接するスポットの間は当然に、「トナーパターンの主方向における長さよりも小さい」ので、トナーパターンを確実に検出光で照射することができる。
【００３２】
検出光は支持部材に照射されると「支持部材および／またはトナーパターン」により反射され、反射光は受光手段により受光される。受光手段は３個以上の受光部を有し、検出光のスポットとトナーパターンとの位置関係に応じて、各受光部の受光する光量が変化する。従ってこれら３個以上の受光部の出力に基づき、トナー濃度が精緻に検出される。
【００３３】
従来から知られているように「トナーパターン」に検出光を照射すると、検出光は「拡散反射」される。一方、支持部材の表面は、例えば、支持部材が光導電性の潜像担持体である場合には、支持部材表面は滑らかで検出光は正反射される。  
従って、検出光が支持部材表面に照射されるときと、トナーパターンに照射されるときとでは、反射特性に「正反射と拡散反射」の差があり、この差が「３個以上の受光部の検出する光に変化を齎す」ので、３個以上の受光部の出力によりトナーパターンを構成するトナーの濃淡（トナー濃度に対応する。）を検出できる。
【００３４】
また、支持部材が転写ベルトや中間転写ベルトである場合、支持部材の表面は「鏡面に近く検出光を実質的に正反射させる場合」もあれば「検出光を拡散反射させる場合」もあるが、支持部材表面が検出光を拡散反射させるものであっても、支持部材表面での検出光の拡散反射と、トナーパターンによる拡散反射とに「反射特性の差」があれば、検出光が拡散反射して複数の受光部に受光されるとき「複数受光部に配分される受光量の分布」が、支持媒体での拡散反射とトナーパターンによる拡散反射で異なり、トナー濃度の検出が可能である。
【００３５】
上記の如く、照射手段を構成する発光部の個数：Ｍは３以上であり、受光手段を構成する受光部の数：Ｎも３以上である。ＭとＮとは互いに等しくても（Ｍ＝Ｎ）よいし、異なっても（Ｍ≠Ｎ）よい。また、Ｍ＞ＮであることもＮ＞Ｍであることも可能である。
【００３６】
照射手段は、発光部としてＬＥＤを用い、３個以上のＬＥＤを１方向に配列して構成することができる。この場合、ＬＥＤが「放射光を集光させるレンズ機能を持つ」ものであるならば、ＬＥＤを配列し、放射される光が「検出光として支持部材上に所望の大きさのスポット」を形成するように、支持部材に対する位置関係を定めれば良い。
【００３７】
発光部としてはまた３以上の発光部を持つ「ＬＥＤアレイ」を用いることができる。この場合には、ＬＥＤ発光部から照射される光を支持部材上に集光させるような適当な集光光学系を組合せて照射手段とすることができる。
【００３８】
受光手段の受光部としてはＰＤ（フォトダイオード）を用いることができるが、３以上のＰＤ素子をアレイ配列したＰＤアレイ（例えば、ＣＣＤラインセンサ）を受光手段として用いることができる。
【００３９】
ＭおよびＮの下限は上記の如く３であるが、上限は、トナー濃度検出用の反射型光学センサの実用的な大きさにより適宜に定めることができる。好適な値としてはＭの最大値は５００程度である。Ｎについては、前述のＰＤアレイのように「数１０００」であってもよい。
【００４０】
照射手段を構成するＭ個の発光部の発光は、Ｍ個の発光部を同時に点滅させるようにしても良いし、Ｍ個の発光部を幾つかのグループに分け、発光部の配列における一端側からグループ順次に点滅させてもよく、さらには、Ｍ個の発光部を１個ずつ順次に点滅させるようにしてもよい。
【００４１】
上記請求項１記載のトナー濃度検出方法において、トナー濃度検出用のトナーパターンが「主方向および副方向に幅を有する矩形状のパターン」である場合、この矩形状のパターンが「検出光の照射領域を副方向に通過する時間内」に、照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させることができる（請求項２）。勿論、これに限らず、Ｍ個の発光部を幾つかのグループ（例えば、偶数のグループと奇数のグループとを交互に配置する。）に分け、
発光部の配列における一端側からグループ順次に発光させてもよいし、全発光部を同時に発光（点滅）させてもよい。
【００４２】
また、請求項１記載のトナー濃度検出方法において、トナー濃度検出用のトナーパターンが「主方向および副方向に幅を有する矩形状のパターン」である場合、ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対を構成し、発光部・受光部対をＰ（≧２）対、主方向に平行もしくは交わる一方向に配置して照射手段とし、矩形状のパターンが、副方向において検出光の照射領域を通過する時間内に、照射手段の各発光部・受光部対において、対応する発光部が同時に発光するようにして、各発光部を順次に発光させることができる（請求項３）。
【００４３】
即ち、この場合には、Ｍ＝Ｐ・ｍであり、照射手段はｍ個の発光部ごとにグループ分けされて「Ｐ個のグループ」を構成している。そして、発光部の発光はＰ個のグループにおいて第１番目から第ｍ番目まで順次に点滅するが、その場合「全てのＰグループにおける第ｉ（ｉ＝１〜ｍ）番目の発光部の点滅が同時に行われる」のである。
【００４４】
トナーパターンについて若干付言すると、トナーパターンはトナー濃度を検出するべく、定形に形成されたトナー画像であるが、ある代表的な濃度を表すように形成された単一のトナー画像（ある基準的な濃度を表すものとして設定されており、このトナー画像の濃淡により、トナー濃度が基準的な濃度より高いか低いかを判定する。）である場合もあるし、後述するように、予め定められた「互いに異なる幾つかの基準的な濃度」に応じて、複数のトナー画像として形成される場合もあり、この場合には、一つ一つのトナー画像がトナーパターンであるが、これら複数のトナー画像の集合を「トナーパターン」と呼ぶ場合もある。また、上記複数のトナー画像によるトナーパターンは全体として単一のパターンとして形成される場合もある（この場合には単一のトナーパターンの内部でトナー濃度が段階的に変化している）。
【００４５】
この発明の反射型光学センサは「トナーによる画像を形成する画像形成装置」において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、支持部材に照射手段により検出光を照射し、支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、検出光に対する支持部材の反射特性とトナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出するのに用いる反射型光学センサ」であって、照射手段と受光手段とを有する（請求項４）。
【００４６】
「照射手段」は、独立してもしくは同時に点滅可能なＭ（≧３）個の発光部を１方向に配列してなる。  
「受光手段」は、Ｎ（≧３）個の受光部を照射手段に対応させて１方向に配列してなる受光手段とを有する。  
照射手段は、Ｍ個の独立したＬＥＤ素子を配列して構成することもできるし、Ｍ個のＬＥＤ発光部をアレイ配列したＬＥＤアレイを用いることもできる。受光手段はＮ個の独立したＰＤを配列して構成することもできるし、Ｎ個のＰＤ受光部を配列一体化したＰＤアレイを用いることもできる。
【００４７】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて「発光部の配列する１方向および受光部の配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向に略平行となる」ことができる（請求項５）。
【００４８】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて「発光部の配列する１方向および受光部の配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向に対し、支持部材の主方向への移動速度に応じた所定の角だけ傾いている」ことができる（請求項６）。
【００４９】
請求項４記載の反射型光学センサにおいて「発光部および受光部の配列が１方向に複数分割され、分割された各部分が、トナー濃度検知を行う状態において、支持部材の副方向への移動速度に応じた所定のずれ幅で副方向にずれている」ことができる（請求項７）。
【００５０】
請求項４記載の反射型光学センサは「ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対が構成され、Ｐ（≧２）対の発光部・受光部対を１方向に同列的もしくは並列的に配列されており、トナー濃度検知を行う状態において、Ｐ対の発光部・受光部対における互いに対応するＰ個の発光部が同時、且つ、順次に点滅される」ことができる（請求項８）。
【００５１】
上において、Ｐ（≧２）対の発光部・受光部対が「１方向に同列的」に配列されるとは、１方向に１列に配列される場合であり、「１方向に並列的」に配列されるとは、複数の互いに平行な直線に沿って配列される場合である。このように、この明細書において、発光部や受光部が「１方向に配列」されるとは、これらが１列に配列される場合のみならず、同じ方向に複数列に配列される場合も含まれる。勿論、同じ方向に複数列に配列された発光部や受光部は、これらの各列においては「主方向に平行もしくは交わる方向」に配列する。そして、その配列方向が各列において平行である。
【００５２】
請求項４〜８の任意の１に記載の反射型光学センサにおいては「１個の発光部に複数個の受光部が対応」することもできるし（請求項９）、逆に「１個の受光部に複数個の発光部が対応」することもできる（請求項１０）。
【００５３】
請求項４〜１０の任意の１に記載の反射型光学センサは、照射手段の発光部から放射される検出光を、支持部材表面に向けて集光的に導光する「照明用光学系」および／または支持部材表面からの反射光を受光手段に向けて集光的に導光する「受光用光学系」を有することができる（請求項１１）。
【００５４】
この発明の画像形成装置は「トナーによる画像を形成する画像形成装置」であって、トナー濃度を検出するための反射型光学センサとして、上記請求項４〜１２の任意の１に記載の反射型光学センサを有することを特徴とする（請求項１２）。  
この請求項１２記載の画像形成装置は「形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、色ごとのトナー濃度が検出される」ものであることができる（請求項１３）。  
勿論、これらの画像形成装置では、上記反射型光学センサを用いて、請求項１〜４の何れかのトナー濃度検出方法が実施される。
【００５５】
請求項１４記載のトナー濃度検出方法も、上記の如く「トナーによる画像を形成する画像形成方法において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法」である。
【００５６】
検出光を放射する検出光用の発光部をＭ（≧３）個、上記支持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が、上記直交する方向における上記トナーパターンの大きさ以下となるように、副方向に交わる１方向に配置して照射手段とするとともに、Ｎ（≧３）個の受光部を上記支持部材および／またはトナーパターンによる検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記支持部材に対向させて１方向に配列して受光手段とする。
【００５７】
そして、照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させて、受光手段により受光させる。  
受光手段のＮ個の受光部の出力を、各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力として分類し、これらの出力に基づきトナー濃度を演算的に検出する。
【００５８】
上記Ｍ、Ｎの下限・上限については上述したところと同様である。  
請求項１４記載のトナー濃度検出方法は「正反射寄与出力および／または拡散反射寄与出力の総和に基づき、トナー濃度を演算的に検出する」方法であることができる（請求項１５）。請求項１４記載のトナー濃度検出方法はまた「各発光部に対応しない受光部の、支持部材による出力がゼロである」ものであることができる（請求項１６）。さらに、請求項１４または１５記載のトナー濃度検出方法においては「各発光部に対応しない受光部の数が（Ｎ−３）個もしくは（Ｎ−２）個である」ことができる（請求項１７）。  
「各発光部に対応しない受光部の数が（Ｎ−３）個もしくは（Ｎ−２）個である」場合は、発光部と受光部の数が等しく（Ｍ＝Ｎ）、両者の配列が１：１に対応している場合であり、両端以外に位置する各発光部に対応しない受光部は（Ｎ−３）個、両端に位置する各発光部に対応しない受光部は（Ｎ−２）個である。このほかに、両端以外に位置する各発光部に対応しない受光部が｛Ｎ−（２ｎ＋１）｝個、両端に位置する各発光部に対応しない受光部は｛Ｎ−（２ｎ）｝個である場合（ｎは自然数）が可能である。
【００５９】
請求項１４〜１７の任意の１に記載のトナー濃度検出方法において「照射手段のＭ個の発光部を順次に発光」させる発光の態様は様々である。Ｍ個の発光部を１個ずつ順次に点滅させるようにしてもよいし、上に説明したように「照射手段を構成するＭ個の発光部を幾つかのグループに分け、発光部の配列における一端側からグループ順次に点滅」させてもよい。
【００６０】
「トナーパターンが、副方向およびこれに直交する主方向に幅を有する矩形状のパターン」である場合には、請求項２の場合と同様に「この矩形状のパターンが、副方向において検出光の照射領域を通過する時間内」に、照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させるようにしてもよいし（請求項１８）、ｍ（≧３）個の発光部と、ｎ（≧３）個の受光部とにより発光部・受光部対を構成し、発光部・受光部対をＰ（≧２）対、上記主方向に平行もしくは交わる一方向に配置して照射手段とし、「矩形状のパターンが、副方向において検出光の照射領域を通過する時間内」に、照射手段の各発光部・受光部対において、対応する発光部が同時に発光するようにして、各発光部を順次に発光させるようにしてもよい（請求項１９）。  
請求項１９の場合には、Ｍ＝Ｐ・ｍであり、照射手段はｍ個の発光部ごとにグループ分けされて「Ｐ個のグループ」を構成している。そして、発光部の発光はＰ個のグループにおいて第１番目から第ｍ番目まで順次に点滅するが、その場合「全てのＰグループにおける第ｉ（ｉ＝１〜ｍ）番目の発光部の点滅が同時に行われる」のである。
【００６１】
この発明の「反射型光学センサ装置」は上記請求項１４〜１９の任意の１に記載のトナー濃度検出方法の実施に用いられる反射型光学センサ装置、即ち「トナーによる画像を形成する画像形成装置において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、支持部材に照射手段により検出光を照射し、支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、検出光に対する支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出するのに用いられる反射型光学センサ装置」であって、反射型光学センサと演算処理部とを有する。  
反射型光学センサは、照射手段と、受光手段とを有する。
【００６２】
「照射手段」は、独立してもしくは同時に点滅可能なＭ（≧３）個の発光部を１方向に配列してなる。  
「受光手段」は、Ｎ（≧３）個の受光部を上記照射手段に対応させて１方向に配列してなる。
【００６３】
「演算処理部」は、反射型光学センサの出力を「各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力とするように分類する機能」を有する。
【００６４】
請求項２０記載の反射型光学センサ装置における「反射型光学センサ」は、請求項４〜１１の任意の１に記載のものであることができる（請求項２１）。
【００６５】
請求項２２記載の画像形成装置は「トナーによる画像を形成する画像形成装置において、トナー濃度を検出するための反射型光学センサとして、請求項２０または２１記載の反射型光学センサ装置を有する」ことを特徴とする。この請求項２２記載の画像形成装置は「形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であり、色ごとのトナー濃度が検出される」ものであることができる（請求項２３）。
【００６６】
若干捕捉すると、前述の如く「支持部材」の表面は「鏡面に近く、検出光を実質的に正反射させる場合」もあれば「検出光を拡散反射させる場合」もあり、支持部材表面が検出光を拡散反射させるものであっても、支持部材表面での検出光の拡散反射と、トナーパターンによる拡散反射とに「反射特性の差」があれば、検出光が拡散反射して複数の受光部に受光されるとき「複数受光部に配分される受光量の分布」が、支持媒体での拡散反射とトナーパターンによる拡散反射で異なりトナー濃度の検出が可能である。
【００６７】
請求項１４以下の発明では、受光手段のＮ個の受光部の出力を「正反射寄与出力」と拡散反射寄与出力」とに分類してトナー濃度の検出を行うのである。
【００６８】
「正反射寄与出力」、「拡散反射寄与出力」、「各発光部に対応する受光部」、「各発光部に対応しない受光部」については、後述の実施の形態において具体的に説明する。
【発明の効果】
【００６９】
以上に説明したように、この発明によれば新規なトナー濃度検出方法、この方法の実施に用いる反射型光学センサ・反射型光学センサ装置、この反射型光学センサ・反射型光学センサ装置を用い、上記トナー濃度検出方法を実施する画像形成装置を実現できる。
【００７０】
この発明によれば、トナー濃度検出に用いるトナーパターンのサイズを従来のものに比して有効に小さくできるので、トナー濃度検知にかかる時間を短くでき、本来の画像形成に対する作業効率を向上させることができる。また、トナーパターンのサイズを小さくできるので、不寄与トナーの消費量を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】画像形成装置の１形態を説明するための図である。
【図２】反射型光学センサによるトナーパターンの検出を説明するための図である。
【図３】反射型光学センサによるトナーパターンの検出を説明するための図である。
【図４】反射型光学センサにおける発光部・受光部の配列形態の２例を示す図である。
【図５】請求項３記載の発明を説明するための図である。
【図６】反射型光学センサにおける発光部・受光部の配列形態の３例を示す図である。
【図７】反射型光学センサの実施の形態を２例示す図である。
【図８】請求項１１記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図９】請求項１１記載の発明の実施の別の形態を説明するための図である。
【図１０】請求項１１記載の発明の実施の別の形態を説明するための図である。
【図１１】請求項１４記載の発明を説明するための図である。
【図１２】請求項１４記載の発明を説明するための図である。
【図１３】請求項１４記載の発明を説明するための図である。
【図１４】反射型光学センサ装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下、発明の実施の形態を説明する。  
先ず、図１を参照して、画像形成装置の実施の形態を説明する。  
図１に示す画像形成装置は「カラー画像」を形成するものである。カラー画像はイエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、黒：Ｋの４色のトナーにより形成される。  
図１において、符号２０で示す部分は「光走査装置」である。光走査装置２０は、従来から知られた公知の種々のものを用いることができる。  
符号１１Ｙ〜１１Ｋは「光導電性の潜像担持体」であるドラム状の感光体であり、感光１１Ｙはイエロートナーによるトナー画像の形成に用いられ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋはそれぞれ、マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーによるトナー画像の形成に用いられる。
【００７３】
即ち、光走査装置２０は、４個の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対して「光走査による画像書き込み」を行う。感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、光走査装置２０により「それぞれ対応する光走査」を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書き込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。
【００７４】
これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。
【００７５】
これら各色トナー画像は、図示されない記録シート（転写紙やオーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）に転写される。転写には転写ベルト１７が用いられる。
【００７６】
記録シートは図示されないシート載置部（転写ベルト１７の下部に設けられている。）から給送され、図１において転写ベルト１７の右側の上周面に供給され、転写ベルト１７に静電吸着され、転写ベルト１７が反時計回りに回転することにより図の左方へ搬送される。このように搬送されつつ記録シートは、転写器１５Ｙにより感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。
【００７７】
このようにして、記録シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。記録シートは、担持したカラー画像を定着装置１９により定着されて装置外へ排出される。なお、上記のようにすることに代えて、中間転写ベルトを用い、上記４色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせて転写してカラー画像を得、このカラー画像を記録シートに転写し、定着しても良い。
【００７８】
図１において、符号ＯＳ１〜ＯＳ４は、この発明の「反射型光学センサ」を示す。図１に示す画像形成装置では、上記の如く画像の書き込みは光走査により行われ、光走査における主走査方向は図１の図面に直交する方向であり、この方向を「主方向」という。「トナー濃度検出」は、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４を用いて以下の如くに行われる。
【００７９】
即ち、トナー濃度検出用のトナーパターンは、光走査装置２０により感光体１１Ｙ〜１１Ｋに個別に書き込まれて形成された「トナーパターンとなるべき静電潜像」が、各現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像されてトナー画像となり、さらに転写ベルト１７の表面に直接的に転写されてトナーパターンとなる。この説明から明らかなように、説明中の実施の形態において転写ベルト１７が「支持部材」である。したがって、以下、転写ベルト１７を「支持部材１７」とも言う。トナーパターンは支持部材たる転写ベルト１７に形成され、転写ベルト１７の回転により移動し、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４よりトナー濃度検出が行われる。  
なお、転写ベルト１７上に形成されたトナーパターンは、図１において反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４よりも右側、即ち、これらセンサの下流側で、図示されないクリーニング装置により転写ベルト１７の表面から除去される。
【００８０】
図２は、支持部材である転写ベルト１７上に形成されたトナーパターンと、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４との関係を説明図的に示している。図の如く、図の上下方向が主方向であって、図１における「図面に直交する方向」に対応する。  
また、図の左右方向の左向きが副方向であり、転写ベルト１７の表面の移動方向（図中に矢印Ａで示す。）である。
【００８１】
図２において、符号ＰＰ１〜ＰＰ４は転写ベルト１７上におけるイエロートナー画像〜黒トナー画像の位置を検出するための「位置検出パターン」を示し、符号ＤＰ１〜ＤＰ４は、トナー濃度検出用のトナーパターンを示す。  
トナーパターンＤＰ１はイエロートナーの濃度を検出するためのパターンであり、トナーパターンＤＰ２、ＤＰ３、ＤＰ４はそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、黒トナーの濃度を検出するためのパターンである。  
即ち、反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４は、主走査方向における４箇所で、各色トナー画像の位置を検出するとともに、反射型光学センサＯＳ１はイエロートナーの濃度を検出し、反射型光学センサＯＳ２〜ＯＳ４はマゼンタトナー〜黒トナーの濃度を検出する。
【００８２】
なお、変形例として、トナーパターンＤＰ１〜ＤＰ４を、例えば、図２のトナーパターンＤＰ１に続けて、副方向の上流側に４パターン形成し、これらを反射型光学センサＯＳ１により順次にトナー濃度検出に供することもできる。その場合には、例えば、反射型光学センサＯＳ４を省略して、３個の反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ３で、主走査方向の３箇所において位置検出パターンＰＰ１〜ＰＰ３の検出を行っても良い。
【００８３】
位置検出パターンＰＰ１〜ＰＰ４は、図２に示すように、転写ベルト１７上における反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４に対応する位置に形成され、主方向に平行なライン状パターンと、主方向に対して斜めに傾斜したライン状パターンとにより構成されている。これらライン状パターンは、主方向に平行なものと主方向に対して傾いたものが１本づつペアをなし、各ペアはイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各トナーで形成される。
【００８４】
上には、記録シートを搬送して転写するための転写ベルト１７上に形成されるトナーパターンを検出する例を説明したが、画像形成装置の形態によっては潜像担持体として感光体や中間転写ベルト（または中間転写体）上に形成されるトナーパターンを反射型光学センサによって検出することもできる。
【００８５】
以下、反射型光学センサとトナーパターンの検出を、実施の形態を通じて説明する。  
図３（ａ）において、符号ＯＳ１は上に説明した反射型光学センサを示している。先に説明した４個の反射型光学センサＯＳ１〜ＯＳ４は構造的には同一のものであるので、反射型光学センサＯＳ１を例にとって説明する。
【００８６】
図３（ａ）において上下方向が「主方向」、左右方向の左向きが「副方向」である。  
反射型光学センサＯＳ１は、図３（ａ）に示すように、検出光を放射する検出光用の発光部Ｅ１〜Ｅ５（Ｍ＝５個）、主方向に平行に所定ピッチで等間隔に配置して「照射手段」とする一方、反射光を受光する受光部Ｄ１〜Ｄ５（Ｎ＝５個）、主走査方向に平行に所定ピッチで等間隔に配置して「受光手段」とし、照射手段と受光手段とを対応させて、適宜のハウジングに一体的に組み付けた構成である。  
そしてハウジングは、図１に示した「転写ベルト１７の下方の位置」に所定の位置関係で配置される。
【００８７】
照射手段をなす発光部Ｅ１〜Ｅ５と、受光手段をなす受光部Ｄ１〜Ｄ５とは、主方向において同じ位置に位置し、図３（ｂ）に示すように、発光部Ｅ１〜Ｅ５を支持部材である転写ベルト１７の表面に照射したとき、転写ベルト１７による反射光が発光部の各々に対応する受光部Ｄ１〜Ｄ５に入射するように、即ち、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）を発光させたとき、転写ベルト１７による反射光が受光部Ｄｉに入射するように、位置関係を定められている。即ち、受光部Ｄ１〜Ｄ５の配列ピッチは、発光部Ｅ１〜Ｅ５の配列ピッチと等しい。
【００８８】
説明の具体性のため、転写ベルト１７の表面は滑らかであって、個々の発光部から放射された検出光の転写ベルト表面での「正反射光」が対応する受光部に入射するようになっているものとする。  
従って、図３（ｂ）において、受光部Ｄ１〜Ｄ５に入射している反射光は、転写ベルト１７の表面による正反射光である。
【００８９】
発光部Ｅ１〜Ｅ５は具体的にはＬＥＤであり、受光部Ｄ１〜Ｄ５は具体的にはＰＤ（フォトダイオード）である。  
発光部Ｅ１〜Ｅ５の配列ピッチは、各発光部から放射される検出光が転写ベルト１７の表面に、主走査方向に配列する５箇所をスポットとして照射し、隣接するスポットの間がトナーパターンＤＰ１の「主方向の幅」より小さくなるように定められている。
【００９０】
前述の如く、トナー濃度検知用のトナーパターンＤＰ１は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナーごとに形成されるが、図３（ａ）に示すトナーパターンＤＰ１はイエロートナーにより構成される。トナーパターンＤＰ１は、濃度を複数階調（図の例で５階調）に変化させて個々のパターンを矩形状に形成したものである。即ち、トナーパターンＤＰ１は、濃度階調の異なる５個の「矩形状のトナーパターン」の集合である。これら濃度階調の異なる矩形状のトナーパターンは、光走査におけるレーザパワーまたは発光デューティの調整や現像バイアスの調整によって形成できる。
【００９１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、トナーパターンＤＰ１は支持部材である転写ベルト１７の表面に形成されて副方向に移動しつつ、反射型光学センサＯＳ１の検出領域に近づいていく。  
トナーパターンＤＰ１は「形成される時点」が定まっており、形成されてから上記検出領域に到達する時間も略定まっている。そこで、トナーパターンＤＰ１が検出領域に近づいた適当なタイミングで、発光部（ＬＥＤ）Ｅ１〜Ｅ５を点滅制御する。  
実際には、トナーパターンＤＰ１の検出に先立って、位置検出パターンＰＰ１の検出が行われるが、これについては後述する。
【００９２】
さて、発光部Ｅ１〜Ｅ５から放射された検出光が転写ベルト１７の表面に形成するスポットの大きさは、発光部Ｅ１〜Ｅ５のピッチ（例えば３ｍｍとする。）よりも小さく（例えば２ｍｍとする。）転写ベルト上で５つのスポットが「主方向に互いに隣接して」配列するようになっている。  
そして、トナーパターンＤＰ１における「個々の矩形のトナーパターン」は、主方向の大きさが発光部のピッチ（３ｍｍ）よりも小さく（例えば、２．５ｍｍとする。）形成されている。  
このとき主方向に隣接するスポットの間は１ｍｍであるから、トナーパターンの主方向の大きさ：２．５ｍｍよりも小さい。
【００９３】
発光部の点灯は、発光部Ｅ１から発光部Ｅ５に向かって順次に行われる。即ち、先ず、発光部E１が点灯して消灯し、続いて発光部Ｅ２が点灯して消灯する。次いで発光部Ｅ３の点灯・消灯が続き、さらに発光部Ｅ４、発光部Ｅ５の順に点灯・消灯が行われる。  
これら発光部の点灯・消灯は高速で繰り返される。従って、転写ベルト１７の表面は、検出光の５つのスポットで「主方向に繰り返して走査」される。これを以下「検出光によるスポット走査」と謂う。
【００９４】
前述の如く、転写ベルト１７の表面は滑らかで、トナーパターンが形成されていない部分に検出光が照射されたときは、反射光は正反射光である。そして、受光部Ｄ１〜Ｄ５は、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）からの検出光がトナーパターン以外の部分に照射されたとき、受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）が、発光部Ｅｉからの検出光の正反射光のみを受光するようになっている。
【００９５】
このような条件で、例えば、トナーパターンＤＰ１の主方向の中心部が「発光部Ｅ３からの検出光のスポットで照射される位置」にある場合を考えてみると、図３（ｃ）に示すように発光部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４、Ｅ５から放射された検出光は、転写ベルト１７の表面で
正反射し、それぞれ受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５で受光される。  
これに対し、発光部Ｅ３が点灯して検出光がトナーパターンＤＰ１を照射すると、検出光はトナーパターンＤＰ１により正反射されると共に拡散反射される。  
拡散反射の影響で、受光部Ｄ３が受光する正反射光成分が減少する一方で、拡散反射光は他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５にも受光される。
【００９６】
そこで、受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力を見ると、発光部Ｅ３が発光した状態では、発光部Ｅ３に対応する受光部Ｄ３の受光量は低いものとなり、他の受光部での出力は０以外の値になる。  
この結果から、トナーパターンＤＰ１（の１つの矩形状のトナーパターン）は、主方向に於いて発光部Ｅ３の位置にあることが分る。  
また、トナーパターンが発光部Ｅ３とＥ４との間にある場合には、発光部Ｅ３が点灯するときに受光部Ｄ３の出力が低くなり、発光部Ｅ４が点灯するときには受光部Ｄ４の出力も低くなる。  
これにより、トナーパターンが主方向に於いて、発光部Ｅ３とＥ４の間にあることが分る。このとき、受光部Ｄ３の出力の方が受光部Ｄ４の出力よりも小さければ、トナーパターンは「発光部Ｅ４に寄った側」にあることが分る。
【００９７】
このようにして、トナーパターンＤＰ１の主方向の位置を「発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）の配列ピッチ」以下の精度（例えば「受光部Ｄ３、Ｄ４の出力の比」等により、配列ピッチの数分の１から１／１０程度）で検出することができる。
【００９８】
これを敷衍すると、Ｍを例えば１００として１００個の発光部Ｅ１〜ＥＭを例えば１００μｍピッチで主方向に配列すると、配列幅は１０ｍｍになる。  
同様に、Ｎ＝１００として１００個の受光部Ｄ１〜ＤＮを１００μｍピッチで主方向に配列し、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜１００）からの検出光が支持部材で正反射されて受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜１００）に受光されるものとし、トナーパターンの「主方向の大きさ」を発光部ピッチ：１００μｍと等しくするとき、発光部Ｅｉをｉ＝１から１００まで順次に点滅しつつ、受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜１００）の出力の変化を調べ、発光部ＥｊとＥｊ＋１が点灯したとき、受光部ＤｊとＤｊ＋１の出力が低いものであったとすれば、トナーパターンは主方向において「発光部ＥｊとＥｊ＋１との間の位置」にあることが分る。  
即ち、主方向の大きさ：１００μｍのトナーパターンの、主方向の位置を１００μｍ以下の精度で検出することができる。
【００９９】
上記のように、例えば「１００個の発光部を１００μｍピッチで主方向に配列する」ことはＬＥＤアレイを用いれば容易に実現できるし、「１００個の受光部を１００μｍピッチで主方向に配列する」ことはＰＤアレイを用いれば容易に実現でき、ＬＥＤアレイやＰＤアレイによっては「数１０μｍ〜数１００μｍの配列ピッチ」を容易に実現できる。
【０１００】
図３に即して説明した例の反射型光学センサは、発光部Ｅ１〜Ｅ５として独立したＬＥＤ、受光部Ｄ１〜Ｄ５として独立したＰＤ、例えば、樹脂モールドタイプや表面実装タイプのものを高密度に集積して構成できる。超小型のＬＥＤやＰＤを用いれば、各々の素子のサイズはｍｍオーダであり、配列ピッチとしては１ｍｍ程度の実装が可能となる。  
従って、その場合には「主方向の大きさ：１ｍｍ程度のトナーパターン」の主方向の位置を１ｍｍ精度で検出できる。
【０１０１】
さて、上述の如く、トナーパターンＤＰ１はイエロートナーの濃度を検出するためのパターンで、濃度が５段階に階調変化する矩形形状のトナーパターンが副方向に所定のピッチで配列形成されている。
【０１０２】
上記の如く、発光部Ｅ１〜Ｅ５を順次に点滅し、例えば、発光部Ｅ３からの検出光の光スポットがトナーパターンを照射したとすると、受光部Ｄ３では正反射光の入射量が低くなって出力が小さく、他の受光部では拡散反射光の入射により出力が大きくなる。  
トナーパターンの反射における「正反射光」はトナー濃度の増加に対して単調に減少し、「拡散反射光」はトナー濃度の増加に対して単調に増大する。
【０１０３】
従って、正反射光を受光する受光部Ｄ３の出力と、他の受光部からの出力とは、トナーパターンの有するトナー濃度を決定するための情報として用いることができ、これらの出力を増幅器によって増幅し、所望の信号処理を行ったのち「トナー濃度の値を導くための演算処理」を実行してトナー濃度を検出することができる。  
上記「トナー濃度の値を導くための演算処理」のアルゴリズムは、具体的な画像形成装置の態様に応じて、実験的に定められる。
【０１０４】
上には、反射型光学センサを用いてトナー濃度検出用のトナーパターンに的確に検出光を照射でき、トナー濃度を精度よく検出できることについて説明した。  
また、発光部・受光部の配列ピッチを細かくすることにより、主方向の幅が小さいトナーパターンの「主方向の位置」を発光部・受光部の配列ピッチと同程度の精度で検出できることを説明した。
【０１０５】
図３の実施の形態の場合でいうと、発光部Ｅ１〜Ｅ５、受光部Ｄ１〜Ｄ５として、独立した超小型のＬＥＤやＰＤを用いこれらを１ｍｍ程度の配列ピッチで実装したとすると、トナー検出用の検出パターンＤＰ１の主方向の大きさは１ｍｍ程度でよく、図３（ａ）に
示すようにトナーパターンＤＰ１を５個の矩形状のトナーパターンで形成する場合、個々
の矩形状のトナーパターンの「副方向幅」は１ｍｍ程度以下で十分である。  
そうすると、トナーパターンＤＰ１の占める面積は５ｍｍ２となり、従来の２５ｍｍ×２５ｍｍのトナーパターンの場合に比して、トナーパターンの面積は１／１２５ですむ。このような小面積のトナーパターンは短時間で形成できるから、本来の画像形成作業の作業効率を低下させることがない。また、トナーパターン用に消費される不寄与トナー量も面積比に応じて１／１２５と消費量を極めて大きく減少させることができる。
【０１０６】
反射型光学センサはまた、従来の位置検出パターンＰＰ１等を用いて、各色トナー画像相互の副方向の位置関係や、主方向の位置関係の検出を行うことができる。
【０１０７】
図３（ｄ）〜（ｆ）は「位置検出パターンＰＰ１による位置検出」を説明図的に示している。  
位置検出パターンＰＰ１は、図示の如く、主方向に平行なライン状パターンＬＰＹ１、ＬＰＭ１、ＬＰＣ１、ＬＰＢ１と、主方向に対して斜めに傾斜したライン状パターンＬＰＹ２、ＬＰＭ２、ＬＰＣ２、ＬＰＢ２とにより構成されている。  
ライン状パターンＬＰＹ１とＬＰＹ２はペアをなし、イエロートナーで形成される。  
同様に、ライン状パターンＬＰＭ１とＬＰＭ２はペアをなし、マゼンタトナーで形成され、ライン状パターンＬＰＣ１とＬＰＣ２はペアをなし、シアントナーで形成され、ライン状パターンＬＰＢ１とＬＰＢ２はペアをなし、黒トナーで形成される。
【０１０８】
これらの各トナーによるライン状パターンのペアは、副方向（図３（ｄ）〜（ｆ）において上下方向）に一定の間隔をなすように形成される。  
即ち、これらのペアが副方向に一定間隔で配列形成されれば、イエロー〜黒の各トナー画像は「副方向に適正な位置関係」をなす。
【０１０９】
副方向の位置関係が適正であるか否かを検出するには、図３（ｄ）に示すように、位置検出パターンＰＰ１が反射型光学センサに近づくタイミングを計って、適当なタイミングで例えば、発光部Ｅ３を連続点灯させる。  
位置検出パターンＰＰ１が移動するのに従って、発光部Ｅ３からの検出光は、支持部材に対して副方向に変位し、検出光のスポットは、ライン状パターンＬＰＹ１〜ＬＰＢ１を順次に照射する。
【０１１０】
そして検出光がライン状パターンを照射するとき、正反射光を受光する受光部Ｄ３の出力が低下し、拡散反射光を受光する他の受光部の出力が上昇する。従って、受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力を時間的に追跡することにより、検出光が４本のライン状パターンを照射する時間の間隔を検出することができる。  
この時間間隔が等間隔であれば、トナー画像相互の副方向の位置関係は適正であり、等間隔でなければ相互の位置関係にずれがあり、そのずれ量を知ることもでき、このずれを補正するように光走査開始のタイミングを制御できる。
【０１１１】
また「トナー画像相互の主方向のずれ」は、以下のようにして検出できる。この場合の検出をイエロートナー画像の場合につき、図３（ｅ）、（ｆ）に即して説明する。
【０１１２】
図３（ｅ）は、イエロートナー画像が主方向（図の左右方向）に適正な位置にある場合を示し、このとき発光部Ｅ３からの検出光のスポットがライン状パターンＬＰＹ１を照射してからライン状パターンＬＰＹ２を照射するまでの時間をＴとする。  
図３（ｆ）は、イエロートナー画像が「主方向に於いてΔＳだけずれた場合」を示している。ライン状パターンＬＰＹ２はＬＰＹ１に対して傾いているので、このとき発光部Ｅ３からの検出光のスポットがライン状パターンＬＰＹ１を照射してからライン状パターンＬＰＹ２を照射するまでの時間はＴ＋ΔＴとなり、適正な位置にあるときの時間：Ｔとの差：ΔＴにより主方向におけるずれ量を知ることができる。
【０１１３】
即ち、ライン状パターンＬＰＹ２が主方向になす角を「θ」とし、支持部材である転写ベルト１７の副方向への移動速度をＶとすれば、
ΔＳ・ｔａｎθ＝Ｖ・ΔＴ  
であるから、主方向のずれ量：ΔＳは、
ΔＳ＝Ｖ・ΔＴ・ｃｏｔθ  
として知ることができる。
【０１１４】
上述の如く、図３（ａ）〜（ｃ）に即して説明したトナーパターンの検出では、反射型光学センサＯＳ１において、発光部Ｅ１〜Ｅ５が順次に点滅した。この場合、発光部Ｅ１が点灯・消灯してから発光部Ｅ５が点灯して消灯するまでには有限の時間がかかる。  
この時間を仮に「スキャン時間」と呼ぶことにする。
【０１１５】
上記の例では、発光部Ｅ１〜Ｅ５が順次点滅するスキャン時間中、トナーパターン（個々の矩形形状のトナーパターン）は、反射型光学センサのスポット走査領域（検出光のスポットによる順次の点滅でスポット走査が行われる領域）に存在しなければならない。換言すれば、発光部Ｅ１〜Ｅ５は、トナーパターンが上記スポット走査領域内に存在する間に、順次の点灯・消灯を完了させなければならない。
【０１１６】
スキャン時間は、反射型光学センサに含まれる発光部の数：Ｍが少なければ短時間であり、殆んど瞬時である。  
しかし、上述したように、トナーパターンの形成時間を小さくして画像形成作業の作業効率を低下させないようにし、且つ、不寄与トナーの消費量を有効に軽減するには、トナーパターンを小サイズ化する必要がある。  
小サイズのトナーパターンに適正に検出光を照射してトナー濃度を検出できるためには、トナーパターンが主方向に小さくなるほど、発光部・受光部の配列ピッチを小さくしなければならない。  
トナーパターンと反射型光学センサとの「主方向の相対的位置ずれ」に対する許容量として１０ｍｍ程度以上を取ると、配列ピッチが小さくなれば、配列する発光部の数：Ｍも相当数に増大する。  
そして、発光部の数：Ｍが大きくなると上記スキャン時間も長くなる。  
スキャン時間を「ｓｔ」とし、トナーパターンを形成されて副方向へ移動する支持部材の速度を「Ｖ」とすれば、スキャン時間内に支持部材は「Ｖ・ｓｔ」だけ副方向に変位することになる。
【０１１７】
そうすると、発光部の数：Ｍが大きくなってスキャン時間が長くなると、支持部材の移動速度：Ｖによっては、トナーパターンがスポット走査領域を通過する時間が、スキャン時間よりも短くなってしまう場合もあり、このような場合には適正なトナー濃度検出は困難になってしまう。
【０１１８】
図４（ａ）、（ｂ）は、このような問題を解消できる実施の形態を示す図である。  
図４（ａ）、（ｂ）に示す実施の形態では、反射型光学センサは１５個の発光部Ｅ１〜Ｅ１５と、これに１：１で対応する１５個の受光部Ｄ１〜Ｄ１５を有している。発光部・受光部の数を１５個としたのは図が複雑になるのを避けるためであり、１５個という個数は単に説明の便宜上のものである。実際には発光部・受光部の個数として数１０〜数１００を想定している。
【０１１９】
図４（ａ）に示す実施の形態では、発光部Ｅ１〜Ｅ１５および受光部Ｄ１〜Ｄ１５の配列が１方向（図の上下方向）に３分割され、分割された各部分、即ち、発光部Ｅ１〜Ｅ５・受光部Ｄ１〜Ｄ５の部分、発光部Ｅ６〜Ｅ１０・受光部Ｄ６〜Ｄ１０の部分、発光部Ｅ１１〜Ｅ１５・受光部Ｄ１１〜Ｄ１５の部分が、トナー濃度検知を行う状態において、支持部材の副方向（図の左右方向）への移動速度に応じた所定のずれ幅（ΔＬとする。）で副方向にずれている。  
発光部Ｅ１〜Ｅ１５は、Ｅ１からＥ１５まで順次に点灯・消灯を行うが、このとき、トナーパターンは副方向へ速度：Ｖで移動している。  
このとき、スキャン時間を「ｓｔ」とすれば、発光部Ｅ１〜Ｅ５が順次の点灯・発光を完了するのに要する時間は「ｓｔ／３」であり、発光部Ｅ６〜Ｅ１０が順次の点灯・発光を完了するのに要する時間も、発光部Ｅ１１〜Ｅ１５が順次の点灯・発光を完了するのに要する時間も「ｓｔ／３」である。
【０１２０】
この時間：ｓｔ／３の間に、トナーパターンは「Ｖ・ｓｔ／３」だけ副方向へ変位するので、上記ずれ量：ΔＬを
ΔＬ＝Ｖ・ｓｔ／３  
のように設定すれば、発光部Ｅ１〜Ｅ１５によるトナーパターンのスポット走査をスキャン時間内に適正に終了させることができる。
【０１２１】
図４（ｂ）に示す実施の形態では、１５個の発光部・受光部は、その配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向（図４（ｂ）において上下方向）に対し、支持部材の副方向（図の左方向）への移動速度（Ｖとする。）に応じた所定の角（αとする。）だけ傾いている。
【０１２２】
この場合、スキャン時間を「ｓｔ」とし、発光部Ｅ１〜Ｅ１５・受光部Ｄ１〜Ｄ１５の主方向の配列長を「Ｚ」とすれば、
Ｚ・ｔａｎα＝Ｖ・ｓｔ  
を満足するように、角：αを設定すれば、発光部Ｅ１〜Ｅ１５によるトナーパターンのスポット走査をスキャン時間内に適正に終了させることができる。
【０１２３】
図５に示す実施の形態では、以下のようにしてスポット走査の適正化を図っている。  
この図においても、反射型光学センサは１５個の発光部５と、これに１：１で対応する１５個の受光部を有している。発光部・受光部の数を１５個としたのは図が複雑になるのを避けるためであり、１５個という個数は単に説明の便宜上のものである。実際には発光部・受光部の個数として数１０〜数１００を想定している。
【０１２４】
図５の実施の形態における１５個の発光部・受光部は、発光部の配列する１方向および受光部の配列する１方向が、トナー濃度検知を行う状態において、主方向（図面の上下方向）に略平行となっている。
【０１２５】
１５個の発光部と１５個の受光部は、５個の発光部と５個の受光部とが発光部・受光部対を構成し、受光部・発光部対が３対、主方向に同列的に配置している。  
受光部・発光部対Ｇ１は、発光部Ｅ１１〜Ｅ１５の５個の発光部と、これに１：１で対応する５個の受光部Ｄ１１〜Ｄ１５により構成され、受光部・発光部対Ｇ２は、発光部Ｅ２１〜Ｅ２５の５個の発光部と、これに１：１で対応する５個の受光部Ｄ２１〜Ｄ２５により構成され、受光部・発光部対Ｇ３は、発光部Ｅ３１〜Ｅ３５の５個の発光部と、これに１：１で対応する５個の受光部Ｄ３１〜Ｄ３５により構成されている。
【０１２６】
受光部・発光部対Ｇ１〜Ｇ３は構造的には同一である。    そして、１５個の発光部はトナー濃度検知を行う状態において、３対の発光部・受光部対Ｇ１〜Ｇ３における互いに対応する３個の発光部が同時、且つ、順次に点滅される。
【０１２７】
即ち、スポット走査が行われるとき、先ず、受光部・発光部対Ｇ１〜Ｇ３における１番目の発光部Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１が同時に点灯・消灯し、続いて、発光部Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ３２が同時に点灯・消灯し、以下、発光部Ｅ１３、Ｅ２３、Ｅ３３の同時の点灯・消灯、発光部Ｅ１４、Ｅ２４、Ｅ３４の同時の点灯・消灯、発光部Ｅ１５、Ｅ２５、Ｅ３５の同時の点灯・消灯が行われる。
【０１２８】
このようにすると、スキャン時間を図４の場合に比してｓｔ／３に短縮することができ、トナーパターンがスポット走査領域内を通過している間にスポット走査を完了できる。
【０１２９】
なお、図５に示す発光部・受光部対Ｇ１〜Ｇ３における発光部Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１の位置、受光部Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１の位置を「図４に示す位置」に残し、他の発光部・受光部を図４（ｂ）の実施の形態のように「支持部材の副方向（図の左方）への移動速度に応じた角」で傾けてもよい。
【０１３０】
図４、図５に示す実施の形態のように、発光部および受光部の数を増やすことによって、配列ピッチが等しい場合には、反射型光学センサの主方向の長さが大きくなりセンシング領域が長くなるので「主方向に対するトナーパターンの位置ずれ」に対する許容量が大きくなる。また、反射型光学センサの長さが等しい場合には、発光部および受光部の配列ピッチが短くなり「主方向の空間分解能」が高くなる。
【０１３１】
前述の如く、反射型光学センサを構成する、発光部の数：Ｍと、受光部の数：Ｎとは同数であることを要しない。即ち、Ｍ≠Ｎであることができる。このような場合の実施の形態を３例、図６に示す。
【０１３２】
図６（ａ）に示す形態例は、Ｎ＝１５とし、Ｍ＝３０とした例である。  
発光手段は発光部Ｅ１１〜Ｅ１ｉ〜Ｅ１１５が主方向（図面の上下方向）に１列等ピッチで配列され、発光部Ｅ２１〜Ｅ２ｉ〜Ｅ２１５が主方向に１列等ピッチで配列され、これら２列の発光部の配列は、主方向においては対応するもの同士が同じ位置にある。
【０１３３】
１５個の受光部Ｄ１〜Ｄｉ〜Ｄ１５は、上記２列の発光部列に挟まれるようにして主方向に１列等ピッチで配列され、各受光部は対応する発光部と「主走査方向に同一位置に位置する」ようになっている。  
ｉ＝１〜１５について、主走査方向に同一位置にある発光部Ｅ１ｉとＤ２ｉとを各列において、同時且つ順次に点灯・消灯させることにより、支持部材およびトナーパターンを照射する検出光の出力を約２倍にできる。  
発光部として一般に用いられるＬＥＤの発光出力は発光部面積には依らず、注入電流密度に依存する。  
発光出力を増大させるために注入電流密度を大きくすると、ＬＥＤの短寿命化が生じることから、注入電流密度をあるレベル以上に大きくすることはできない。この場合、発光部面積を大きくして（注入電流密度を大きくせずに）、注入電流量を増やすこともできるが、発光部面積の拡大は「支持部材・トナーパターンに照射するスポットの増大を招く。
【０１３４】
このような場合、図６（ａ）に示すように、発光部面積を大きくせず、発光部を２列にして、電流密度は変えずに、光の出力を２倍にすることが好ましい。
【０１３５】
図６（ｂ）の形態例は、逆にＭ＝１５、Ｎ＝３０とした例である。  
１５個の発光部Ｅ１〜Ｅｉ〜Ｅ１５は主方向に１列等ピッチで配列し、３０個の受光部は１５個ずつの２グループにわけ、受光部Ｄ１１〜Ｄ１ｉ〜Ｄ１１５を主方向に１列等ピッチで配列し、受光部Ｄ２１〜Ｄ２ｉ〜Ｄ２１５を主方向に１列等ピッチで配列し、これら２列の受光部列で、発光部列を副方向に挟むようにしている。  
ｉ＝１〜１５として、対応する発光部Ｅｉと受光部Ｄ１ｉ、Ｄ２ｉとは、主走査方向において同一位置に位置する。
【０１３６】
このように受光手段を構成するＰＤを２列にして検出光（反射光）を受光することにより、受光感度を２倍に高めることができる。ＰＤを１列配列のままで、受光部面積を副走査方向に２倍とすることでも受光感度向上は望めるが、支持部材やトナーパターンから反射した反射光のスポットサイズによっては（そのスポットサイズが小さい場合は特に）受光感度の向上率は小さい。それよりも図６（ｂ）に示すように、ＬＥＤの配列を挟むようにして、副方向に対称な位置に２列配列するほうが受光感度の向上を期待できる。
【０１３７】
先に図２〜図６（ｂ）に即して説明した実施の形態では、発光部・受光部の配列ピッチは等ピッチであり、発光部の配列ピッチと受光部の配列ピッチは互いに等しい。  
しかし、発光部の配列ピッチと受光部の配列ピッチとは、互いに異ならせることもできる。
【０１３８】
図６（ｃ）はこのような場合の形態例である。  
この形態例では、７つの発光部Ｅ１〜Ｅｉ〜Ｅ７に対し、１４個の受光部Ｄ１〜Ｄｉ〜Ｄ１４を対応させており、受光部の配列ピッチを発光部の配列ピッチの１／２にすることにより、各発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜７）にそれぞれ２個の受光部が対応するようになっている。このように、ＬＥＤの配列ピッチに対して、ＰＤの配列ピッチを小さくすることにより「主方向の空間分解能を高める」とが可能である。
【０１３９】
なお、反射型光学センサを主走査方向に対して、ある角度傾けて配置することにより、主方向の空間分解能を高めることが可能である。  
即ち、主走査方向に対する反射型光学センサの傾き（発光部・受光部の配列方向の傾き）の角を「β」とすれば、反射型光学センサにおける受光部・発光部の配列ピッチ：ｐｔは、主方向への射影が「ｔｐ・ｃｏｓβ」に小さくなって空間分解能が高まる。
【０１４０】
上に説明した種々の実施の形態では、発光部や受光部を各々独立したＬＥＤやＰＤ、例えば樹脂モールドタイプや表面実装タイプのものを高密度に集積して構成する場合を説明した。前述の如く、超小型のＬＥＤやＰＤを用いれば各々の素子サイズはミリオーダーであり、配列ピッチとしては１ｍｍ程度の実装が可能である。
【０１４１】
空間分解能を高めるには、基本的に発光部・受光部の配列ピッチを小さくする必要があるが、これはＬＥＤやＰＤが一体的にアレイ配列する「ＬＥＤアレイやＰＤアレイ」を用いることで実現できる。この場合の実施の形態を図７に２例示す。
【０１４２】
図７（ａ）に示す形態例は、６個の発光部Ｅ１〜Ｅ６として「６個のＬＥＤを同一基板上に一体的に等ピッチで１列に配列」したＬＥＤアレイＥＡ（照射手段）と、６個の受光部Ｄ１〜Ｄ６として「６個のＰＤを同一基板上に一体的に等ピッチで配列」したＰＤアレイＤＡ（受光手段）を、同一のハウジングに組み込んだ反射型光学センサＯＳ１１を示している。
【０１４３】
図７（ｂ）に示す形態例は同一の基板上に、６個の発光部Ｅ１〜Ｅ６として「６個のＬＥＤを等ピッチで１列にアレイ配列」するとともに、６個の受光部Ｄ１〜Ｄ６として「６個のＰＤを等ピッチで１列にアレイ配列」して照射手段と受光手段を同一基板に形成して発光部・受光部アレイＤＥＡとし、この発光部・受光部アレイＤＥＡを、同一のハウジングに組み込んだ反射型光学センサＯＳ１２を示している。
【０１４４】
図７に示すように、発光部の配列ピッチと受光部の配列ピッチは等しく、対応する発光部・受光部は主方向において同一位置にある。しかし、これに限らず、図６に示した各形態例のように「発光部数と受光部数は異ならせることができ、配列ピッチを異ならせることもできる。
【０１４５】
なお、図７において、受光部・発光部を６個としたのも、図の複雑化を避け、説明の便宜上の理由による。
【０１４６】
このように照射手段・受光手段として、ＬＥＤアレイやＰＤアレイを用いれば、発光部・受光部の配列ピッチとして、数１０μｍ〜数１００μｍオーダーのピッチが可能であり、空間分解能を大きく向上させることが可能となる。  
また、各々独立したＬＥＤやＰＤを集積するよりも、半導体プロセスで製造されるＬＥＤアレイやＰＤアレイの方が、発光部・受光部の位置精度を大きく向上させることができる。  
図７（ｂ）の形態例では、ＬＥＤアレイがＰＤアレイと共に同一基板上に一体的に形成されるので、照射手段・受光手段相互の位置精度も大きく向上させることができる。
【０１４７】
ところで、トナーパターンの反射特性は、トナーパターンを構成するトナーの色により異なる波長依存性を有するが、近赤外から赤外の波長、特に、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域では反射特性に対する波長依存性が殆んど無い。  
従って、反射型光学センサにおける照射手段の発光部は上記波長領域の光を放射するものが好ましく、また、反射型光学センサにおいて照射手段を構成する複数のＬＥＤが同一の発光波長で発光するのが好ましい。  
照射手段としてＬＥＤアレイを用いる場合は、加工プロセス上から同一波長となるので好都合である。
【０１４８】
また、受光手段を構成するＮ個の受光部の「波長感度特性」が相互に異なると、同じトナーパターンからの反射光を受光しても、受光部ごとに出力が変化してトナー濃度検出のための演算処理に対して誤差になる。  
従って、受光手段の受光部を構成するＰＤのピーク感度波長が「受光手段内の受光部ごとにばらつかない」ことが好ましいが、これは受光手段として、ピーク感度波長が加工プロセス上から同一になる「ＰＤアレイ」を用いることにより実現できる。
【０１４９】
また、照射手段から放射される検出光が受光手段により効率よく受光されるためには、発光部を構成するＬＥＤの発光波長と、受光部を構成するＰＤのピーク感度波長が「数１０ｎｍレベルの範囲で略同一」であることが好ましい。一般に、発光素子として用いられるＧａＡｓ系ＬＥＤの発光波長は９５０ｎｍ程度、受光素子として用いられるＳｉ系ＰＤのピーク感度波長は８００ｎｍ〜１０００ｎｍであるので、発光素子や受光素子を選択して用いることが好ましい。
【０１５０】
また、ＬＥＤやＰＤの組成やデバイス構造を調整することによって波長帯域をシフトさせることができるので、ＬＥＤの発光波長とＰＤのピーク感度波長を略同一とすることもできる。
【０１５１】
前述の如く、反射型光学センサにおける照射手段の個々の発光部から放射される検出光は支持部材やトナーパターンにスポット状に照射される。  
発光部の具体例である「独立したＬＥＤ」には「放射光を集束させるレンズ機能を持つ部分」が一体化されており、上記レンズ機能によりスポットを形成することもできる。  
「素子自体としてはこのような機能を持たないＬＥＤアレイ」を照射手段に用いる場合には、反射型光学センサは、請求項１１記載のように、発光部から放射される検出光を、支持部材表面に向けて集光的に導光する照明用光学系および／または支持部材表面からの反射光を受光手段に向けて集光的に導光する受光用光学系を有することで、検出光のスポット照射を実現できる。
【０１５２】
勿論、独立したＬＥＤを配列して発光部を形成する場合、各ＬＥＤが照射光を集光する機能を持っていても、上記照明用光学系を用いて、検出光の照射部に「より有効」に照射を行うことができる。
【０１５３】
このような場合の実施の形態を以下に説明する。  
図８に示す実施の形態について説明すると、図８（ａ）は実施形態の反射型光学センサＯＳを主方向から見た構造を説明図的に示している。  
照射手段は、独立した５個の発光部Ｅ１〜Ｅ５を主方向に等ピッチで１列に配列してなり、照射手段は、独立した５個の受光部Ｄ１〜Ｄ５を、発光部の配列と同ピッチで配列してなる。  
発光部Ｅ１〜Ｅ５の個々はＬＥＤ、受光部Ｄ１〜Ｄ５の個々はＰＤである。発光部をなすＬＥＤは「放射光を集束させるレンズ機能」を備えている。
【０１５４】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、符号ＬＥは「照明用光学系」、符号ＬＤは受光用光学系を示す。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、照明用光学系ＬＥ、受光用光学系ＬＤは共にシリンドリカルレンズであり「副方向に正のパワー」をもつ。  
符号１７は支持部材、具体的には転写ベルトを示し、符号ＤＰはトナー濃度検出用のトナーパターンを示す。
【０１５５】
トナー濃度検出の動作は、図２、図３に即して説明したとおりである。  
個々の発光部（ＬＥＤ）Ｅｉ（ｉ＝１〜５）が点灯・消灯を行うとき、放射される検出光は、照明用光学系ＬＥにより副方向に「より集光性を高められ」て、支持部材１７またはトナーパターンＤＰに照射される。そして反射光は、受光用光学素子ＬＤにより副方向に集光性を高められて受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）に向かい受光される。
【０１５６】
なお、照明用光学系、受光用光学系は、支持部材やトナーパターンへ照射する検出光のスポットの適切形状、受光部が受光する受光スポットの適切形状を実現できる形態にすることができる。  
照明用光学系と受光用光学系を同一形状とすれば、これら光学系のコストダウンが図れる。図８において、受光部・発光部を５個としたのも、図の複雑化を避け、説明の便宜上の理由による。
【０１５７】
照明用光学系・受光用光学系を用いる他の実施形態を説明する。  
図９に示す実施の形態では、反射型光学素子ＯＳＡは、（ａ）に示すように、５個の発光部（ＬＥＤ）Ｅ１〜Ｅ５を配列した発光部の各発光部Ｅｉに１：１に対応させて、照明用集光レンズＬＥｉ（ｉ＝１〜５）を設け、発光部Ｅｉから照射された発散光の集光度合いを変え、支持部材１７への照明効率を高める機能を有する。  
図８に示した照明用光学系であるシリンドリカルレンズの場合に対し、主走査方向の集光用のパワーを持たせることにより「さらなる照明効率の向上」が可能である。  
また、照明用集光レンズＬＥｉ（ｉ＝１〜５）は「主方向と副方向のパワーが異なるアナモフィックレンズ」としてもよい。
【０１５８】
また、照明用光学系は、図９（ａ）に示すように、各発光部Ｅｉに１対１対応するアナモフィックレンズＬＥｉを用い、受光用光学系には、図８（ｃ）に示すような、副方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズを用いることもできる。照明用光学系の形態と受光用光学系の形態の組み合わせは、所望の照明効率や「検出光のスポット形状」、所望の受光効率や「受光スポット形状」に応じて選択できる。図９において、受光部・発光部を５個としたのも、図の複雑化を避け、説明の便宜上の理由による。
【０１５９】
図１０には、さらに、別の実施形態を２例示す。  
図１０（ａ）に示す例では、反射型光学センサＯＳＢは、照射手段が６個の発光部（ＬＥＤである。）Ｅ１〜Ｅ６を有し、これら発光部の個々に対応して集光パワーを持つ凸レンズ面をアレイ配列して一体化した照明用光学系ＬＥＡを有する例である。  
照明用光学系ＬＥＡではＬＥＤ側のみに集光パワーを持たせ、射出側は平面としているが、勿論、射出側面にもパワーを持たせることも可能である。この例の照明用光学系ＬＥＡは一体構造であるので、発光部ごとに別個のレンズを反射型光学センサ本体に組付けるよりも、組みつけが容易であり、またレンズ面間の配置精度を高めることができる。
【０１６０】
図１０（ａ）には図示されていないが、受光用光学系も同様に「受光用のレンズを一体
化した構成」とすることができる。  
図１０（ｂ）は、照明用光学系をなす６個の集光レンズＬＥ１〜ＬＥ６と、受光用光学
系をなす６個の集光レンズＬＤ１〜ＬＤ６を、相互の位置関係を適切に定めて一体化した
照明受光用光学系ＬＥＤＡを示している。  
このような照明受光用光学系ＬＤＥＡを用いることにより、照明用の各集光レンズと、受光用の各集光レンズの配置精度をさらに高めることが可能となる。図１０に示すような集光レンズの配列は、フォトリソグラフィーやナノインプリントなどの加工法を用いてガラス基板や樹脂基板上に形成できる。  
図１０において受光部・発光部を６個としたのも、図の複雑化を避け、説明の便宜上の理由による。
【０１６１】
照明用光学系や受光用光学系は、図４や図６のような発光部・受光部配列の場合には、発光部・受光部の配列に応じて適宜の形態をとることは言うまでも無い。
【０１６２】
照明用光学系や受光用光学系をレンズアレイもしくはレンズ面アレイで形成する場合、レンズやレンズ面の配列ピッチは等しいことが好ましいことは言うまでも無い。
【０１６３】
以下、請求項１４以下の発明の実施の形態を説明する。  
先に、図３（ａ）〜（ｃ）に即して説明した例では、互いに同数の発光部・受光部の対応関係において、１つの発光部から放射された検出光が「トナーパターンが存在しない支持部材表面」に照射されたとき、この発光部に対応する受光部のみが「正反射された検出光」を検出するとしている。
【０１６４】
例えば、発光部Ｅ３から放射された検出光は、その照射部にトナーパターンが存在しない場合には受光部Ｄ３のみに受光され、他の受光部には受光されない。  
発光部Ｅ３から放射された検出光がトナーパターンを照射すると、検出光はトナーパターンにより拡散反射され、他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５にも受光される。
【０１６５】
この状態を説明図として図１１に示す。  
図１１（ａ）は、発光部Ｅ３から放射された検出光が、トナーパターンが存在しない支持部材表面を照射して正反射され、受光部Ｄ３のみに受光され、他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５には受光されない場合における「受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）の出力」を示している。
【０１６６】
図１１（ｂ）は、発光部Ｅ３から放射された検出光が、トナーパターンを照射して拡散反射され、受光部Ｄ３のみならず、他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５にも受光されているときの「受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）の出力」を示している。
【０１６７】
トナーパターンの反射における「正反射光」はトナー濃度の増加に対して単調に減少し、「拡散反射光」はトナー濃度の増加に対して単調に増大するので、正反射光を受光する受光部Ｄ３の出力と、他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５の出力とは「トナーパターンの有するトナー濃度を決定するための情報」として用いることができ、予め設定されている「トナー濃度の値を導くための演算処理」のアルゴリズムによりトナー濃度を検出することができる。
【０１６８】
このような場合、「支持部材による反射光」と「トナーパターンによる反射光」とは、発光部Ｅｉに対応する受光部Ｄｉが受光する「正反射に起因する出力」である「正反射寄与出力」と、発光部Ｅｉに対応しない受光部Ｄｊ（ｊ≠ｉ）が受光する「拡散反射に起因する出力」である「拡散反射寄与出力」とに明確に分類でき、「トナー濃度の値を導くための演算処理」のアルゴリズムも簡単化される。
【０１６９】
しかしながら、反射型光学センサの形態によっては、各受光部の出力が「正反射寄与出力」と「拡散反射寄与出力」とに単純に分類できず、トナーパターンによる正反射光寄与出力と拡散反射寄与出力が混合してしまう可能性もある。
【０１７０】
例えば、図３に即して説明した反射型光学センサのように「５つの発光部Ｅ１〜Ｅ５とこれらに対応する受光部Ｄ１〜Ｄ５を有するもの」の場合でも、「発光部Ｅ１〜Ｅ５の配列ピッチ」が小さくなり、それに対応して「受光部Ｄ１〜Ｄ５の配列ピッチ」も小さくなった場合や、「発光部Ｅｉから照射される検出光が発散性で、支持部材表面で正反射された後も発散しつつ受光部に向かい、受光部の配置位置では受光部の配列ピッチ以上の光束幅に広がっている場合」、さらには、これら２つの場合が混合した場合などである。
【０１７１】
図３（ａ）〜（ｃ）に即して説明した場合を例として説明する。  
前述の如く、図３において、転写ベルト１７の表面は滑らかで、トナーパターンが形成されていない部分に検出光が照射されたときの反射光は正反射光であるとする。  
ここで説明している場合においては、順次に発光する発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）からの検出光が、トナーパターン以外の部分に照射されたとき、正反射光は、発光部Ｅｉに対応する受光部Ｄｉとこれに隣接する受光部Ｄｊ（ｊ＝ｉ±１）により受光されるものとする。
【０１７２】
図１２（ａ）は、発光部Ｅ３が点灯して「トナーパターン以外の部分」に検出光が照射されたときの「各受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）の出力」の様子を示している。  
受光部Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は「転写ベルト１７による正反射光」を受光しているが、受光部Ｄ１、Ｄ５ではその出力はゼロである。
【０１７３】
上記の如く「発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）からの検出光が、トナーパターン以外の部分に照射されたとき、正反射光が、発光部Ｅｉに対応する受光部Ｄｉとこれに隣接する受光部Ｄｊ（ｊ＝ｉ±１）により受光される」という条件で、例えば、トナーパターンＤＰ１の主方向の中心部が「発光部Ｅ３からの検出光のスポットで照射される位置」にある場合を考える。  
この場合、発光部Ｅ１から放射された検出光は転写ベルト１７の表面で正反射し、受光部Ｄ１とＤ２で受光され、発光部Ｅ２から放射された検出光は受光部Ｄ１とＤ２とＤ３で受光される。
【０１７４】
同様に、発光部Ｅ４から放射された検出光は転写ベルト１７の表面で正反射して、Ｄ３とＤ４とＤ５で受光され、発光部Ｅ５から放射された検出光は、受光部Ｄ４とＤ５で受光される。
【０１７５】
発光部Ｅ３が点灯して検出光がトナーパターンＤＰ１を照射すると、検出光はトナーパターンＤＰ１により「正反射されると共に拡散反射」される。  
そしてトナーパターンＤＰ１による拡散反射の影響により「受光部Ｄ２とＤ３とＤ４が受光する正反射光成分」が減少する一方、拡散反射光は受光部Ｄ３以外の他の受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５によっても受光される。
【０１７６】
この状態における「各受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力」の様子は図１２（ｂ）に示す如くになる。
【０１７７】
図１２（ａ）と（ｂ）の対比から理解されるように、発光部Ｅ３に対応する受光部Ｄ３の出力は「支持部材またはトナーパターンによる正反射」に起因する出力のみである。  
また、発光部Ｅ３に対応しない２つの受光部Ｄ１とＤ５の出力は「トナーパターンによる拡散反射」に起因する出力のみである。
【０１７８】
これに対し、発光部Ｅ３に対応しない２つの受光部Ｄ２とＤ４の出力は、支持部材による正反射成分（図１２（ａ））と、トナーパターンによる拡散反射成分（図１２（ｂ））とが混在する。
【０１７９】
図１２（ａ）と（ｂ）との対比から明らかなように、受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力の分布は、発光部Ｅ３からの検出光が「支持部材を照射しているか、トナーパターンを照射しているか」に応じて異なっているので、これら出力の差異を情報として、トナーパターンにおけるトナー濃度を演算することは可能である。
【０１８０】
しかし、演算のアルゴリズムを簡単化する観点からすれば、上記の如き「支持部材による正反射成分と、トナーパターンによる拡散反射成分とが混在する受光部の出力」を、演算に用いる情報から除去するのがよい。
【０１８１】
請求項１４記載のトナー濃度検出方法では「照射手段のＭ個の発光部を順次に発光させて、受光手段により受光させ、受光手段のＮ個の受光部の出力を、各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力として分類し、これらの出力に基づきトナー濃度を演算的に検出」する。
【０１８２】
これを上に説明した発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜５）、受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜５）の場合に当て嵌めて説明すると、発光部Ｅｉを発光させたときの受光部Ｄｊ（ｊ＝１〜５）の出力のうち、発光部Ｅｉからの検出光の正反射成分のみを受光する受光部Ｄｉを「発光部Ｅｉに対応する受光部」とし、その出力を「正反射寄与出力」とする。
【０１８３】
また、発光部Ｅｉを発光させたとき、拡散反射成分のみを受光する受光部Ｄｊ（ｊ≠ｉ，ｊ≠ｉ±１）を「発光部Ｅｉに対応しない受光部」とし、それらの出力を「拡散反射寄与成分」とするのである。
【０１８４】
上の例で、発光部Ｅ３を発光させた場合であれば、発光部Ｅ３に対応するＤ３の出力が「正反射寄与出力」であり、発光部Ｅ３に対応しない受光部Ｄ１、Ｄ５の出力が「拡散反射寄与出力」である。
【０１８５】
受光部Ｄ２、Ｄ４は「正反射光と拡散反射光とを受光」し、受光の対象が「正反射光のみ、拡散反射光のみでない」ので、これら受光部Ｄ２、Ｄ４の出力は「正反射寄与出力」「拡散反射寄与出力」の何れにも分類しない。
【０１８６】
このようにして、受光部Ｄ１〜Ｄ５の出力を「正反射寄与出力と拡散反射寄与出力」とに分類し、正反射寄与出力、拡散反射寄与出力とによりトナー濃度算出の演算を行うようにすれば、支持部材表面による反射の影響と、トナーパターンによる反射の影響とが分離しているので、演算のアルゴリズムを簡単化することができる。
【０１８７】
即ち、発光部Ｅ３を点灯させた場合に付いて説明を補足すれば、発光部Ｅ３に対応する受光部Ｄ３の出力は「正反射寄与出力」であるが、発光部Ｅ３に対応しない２つの受光部Ｄ１とＤ５の「支持部材での正反射に起因する出力」はゼロであり、これは「正反射寄与出力がゼロ」即ち「拡散反射寄与出力」であり、受光部Ｄ３の出力は「拡散反射寄与出力が０」と捉えることができる。
【０１８８】
ここで一般に、発光部Ｅｉに対応しない受光部Ｅｊは２以上あるので、これら受光部Ｅｊの「出力の和」を取ることにより、広く拡散されて複数の受光部に渡る拡散反射寄与出力が得られるので「拡散反射光の検出精度」を向上できる。
【０１８９】
例えば、発光部Ｅ３からの検出光によりトナーパターンＤＰＩが照射されているとき、発光部Ｅ３に対応する受光部Ｄ３の正反射寄与出力と、発光部Ｅ３に対応しない受光部Ｄ１とＤ５の出力のうち、受光部Ｄ１とＤ５からの出力は、トナーパターンによる拡散反射のみに関する拡散反射寄与出力であるので、これらを加算することにより、トナー濃度情報に対する情報量を大きくして濃度検出の制度を高めることができる。
【０１９０】
３つの受光部Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５の出力を用いると、支持部材の反射特性（正反射寄与出力である受光部Ｄ３の出力）と、トナーパターンの反射特性（正反射寄与出力である受光部Ｄ３の出力と、拡散反射寄与出力である受光部Ｄ１とＤ５の出力）の差（正反射寄与出力の差と拡散反射出力の差）に基づき、トナー濃度を検出できる。  
演算に関連して、簡単に説明する。  
反射特性として「正反射寄与出力のみ」に着目し、「支持部材による受光部Ｄ３の出力とトナーパターンによる受光部Ｄ３の出力との差」と「トナーパターンの画像濃度」との相関関係を算出したり、別の例として、反射特性として「拡散反射寄与出力のみ」に着目し、「支持部材による受光部Ｄ１とＤ５の出力の和（＝０）とトナーパターンによる受光部Ｄ１とＤ５の出力の和との差」と「トナーパターンの画像濃度」との相関関係を算出したりすることによりトナー濃度を検出することができる。
【０１９１】
また、反射特性として「正反射寄与出力と拡散反射寄与出力の両方」に着目すれば、より高精度にトナー濃度を演算算出することも可能である。ここで、上記「差」は、所謂引き算だけを意図するものではなく「差異」の意味である。
【０１９２】
発光部Ｅ３に対応しない２つの受光部Ｄ２とＤ４の出力は「正反射に寄与する出力と拡散反射に寄与する出力とが混合」しており、各反射形態の影響を簡単に分割できない。そこで、これらの受光部からの出力を演算情報から除外することにより、演算のアルゴリズムの簡単化が図られ、より効率的な処理が可能となる。  上に説明した例では、個々の発光部Ｅｉから放射された検出光の転写ベルト表面での正反射光が、対応する受光部Ｄｉと、これに隣接する受光部Ｄｊ（ｊ＝ｉ±１）とで受光されるものとした。  
前述したように、支持部材が中間転写ベルト等の場合には「支持体表面で検出光を拡散反射させる場合」もある。  
しかし、支持体による拡散反射と「トナーパターンによる拡散反射」とに、反射特性の差があれば「複数受光部の出力の分布」が、支持体での拡散反射とトナーパターンによる拡散反射に応じて異なるので、上記出力の分布の差異から「トナー濃度の検出」が可能である。
【０１９３】
「支持部材表面が検出光を拡散反射する場合」の１例を説明する。  
図１３に示す例では、反射型光学センサの発光部の数：Ｍ＝受光部の数＝Ｎ＝７の場合を示している。
【０１９４】
発光部と受光部の数と、支持部材が「表面が滑らかでなく、検出光を拡散反射させる中間転写ベルト」であること以外は、図３の場合と同様である。  
なお、図示の簡単のため「中間転写ベルトよりもトナーパターンの方が拡散反射による拡散の度合いが大きい」場合を想定している。逆の場合、即ち「中間転写ベルトの方がトナーパターンよりも拡散反射による拡散の度合いが大きい」場合には、以下の説明において「中間転写ベルトとトナーパターンを入れ替えて」考えればよい。
【０１９５】
図１３（ａ）は、発光部Ｅ４が点灯した状態で、トナーパターン以外の部分（中間転写ベルト）に照射されたときの受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜７）の出力の様子を示す。  
受光部Ｄ２〜Ｄ６では「中間転写ベルトによる正反射光および拡散反射光」を受光しているが、受光部Ｄ１、Ｄ７の出力はゼロである。
【０１９６】
発光部Ｅ４が点灯して「検出光がトナーパターンを照射したとき」の受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜７）の出力の様子を図１３（ｂ）に示す。
【０１９７】
このときは、受光部Ｄ１〜Ｄ７で「トナーパターンによる正反射光および拡散反射光」を受光している。  
この例では「中間転写ベルトよりもトナーパターンの方が拡散反射光の拡散の度合いが大きいと」しているため、図１３（ａ）よりも図１３（ｂ）の方が「受光部の出力分布の拡がり」が大きくなっている。
【０１９８】
図１３（ａ）において、受光部の出力がゼロでない受光部Ｄ２〜Ｄ６のうち「拡散反射光による寄与が含まれる受光部」を特定したい。もちろん、発光部Ｅ４に対応する受光部Ｄ４の出力は正反射寄与出力である。
【０１９９】
中間転写ベルトの表面が滑らかであると仮定した場合「正反射光を受光する受光部の範囲がどこまで及ぶか」については、反射型光学センサをモデリングした光学シミュレーションや、実際の反射型光学センサと表面が滑らかな転写ベルトを用いた実験によって別途同定することは簡単である。
【０２００】
したがって、あらかじめ正反射光による寄与が含まれる受光部を同定しておくことにより、図１３（ａ）における受光部Ｄ２〜Ｄ６の出力のうち「拡散反射光による寄与のみが含まれる受光部」を特定できる。
【０２０１】
図１３（ｃ）は「表面が滑らかな転写ベルトを用いた実験」により得られた「正反射光による寄与」をハッチングを付して示している。  
図１３の（ａ）と（ｃ）を比較することにより、図１３（ａ）における受光部Ｄ４の出力は「中間転写ベルトによる正反射に起因する正反射寄与出力」、受光部Ｄ２とＤ６の出力は「中間転写ベルトによる拡散反射に起因する拡散反射寄与出力」である。  
また、図１３（ａ）において受光部Ｄ１とＤ７の出力はゼロであるが、これは「拡散反射に起因する出力」がゼロと捉えることもできる。受光部Ｄ３とＤ５の出力は「正反射と拡散反射に起因する出力」が混合している。
【０２０２】
このことから、図１３（ｂ）においても、受光部Ｄ４の出力は「トナーパターンによる正反射に起因する出力のみ」、受光部Ｄ１とＤ２とＤ６とＤ７の出力は「トナーパターンによる拡散反射に起因する出力のみ」であり、受光部Ｄ３とＤ５の出力は正反射と拡散反射に起因する出力が混合されている。
【０２０３】
即ち、発光部Ｅ４に対応する受光部Ｄ４の出力は正反射寄与出力、発光部Ｅ４に対応しない４つの受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ６、Ｄ７の出力は拡散反射寄与出力として分類することが可能である。  
また、発光部Ｅ４に対応しない２つの受光部Ｄ３とＤ５の出力は「正反射成分と拡散反射成分」が混合しているのでトナー濃度の演算に取り入れない。
【０２０４】
上には、Ｍ＝Ｎ＝５の反射型センサと、支持部材として「表面が滑らかで検出光の反射が実質的に正反射である」と見なせる転写ベルトの組み合わせ（図１２）の場合と、Ｍ＝Ｎ＝７の反射型センサと、支持部材として「表面が滑らかでなく，検出光を拡散反射させる」中間転写ベルトの組み合わせ（図１３）の場合を説明したが、このような考え方は勿論「ＭやＮの数には依らず、またいずれの種類の支持部材にも対応できる」ことは言うまでもない。
【０２０５】
図１２や図１３に示したように、正反射光を受光するむ受光部が「発光部に対応する受光部とその両隣りの受光部のみ」である場合においては、該「両隣りの受光部」には拡散反射の寄与が混合される。  
この場合、拡散反射の寄与する受光部の数は（Ｎ−３）個（両端部の発光部では（Ｎ−２）個）となる。すなわち、特に「発光部や受光部のピッチが小さく」なり、支持部材により反射された検出光のスポット径が受光部のピッチより大きくなった場合でも「支持部材による正反射光が入射するのは「発光部に対応する受光部とその両隣りのみ」であり、拡散反射寄与出力となる受光部の数を最大とすることができ「拡散反射寄与の検出効率」を向上させることができる。
【０２０６】
上には、反射型光学センサにおける発光部の数：Ｍと受光部の数：Ｎとが等しい場合を説明したが、ＭとＮとは異なる場合も当然にある。このような場合における「発光部と対応する受光部」について、図６の場合を例として具体的に説明する。
【０２０７】
図６（ａ）に示す例は、Ｎ＝１５とし、Ｍ＝３０とした例であり、この場合、受光部Ｄｉが、発光部Ｅ１ｉおよびＥ２ｉに対応する受光部である。  
図６（ｂ）の例は、逆にＭ＝１５、Ｎ＝３０とした例である。この場合、発光部Ｅｉに対応する受光部は、受光部Ｄ１ｉ、Ｄ２ｉである。  
図６（ｃ）に示す例では、７つの発光部Ｅ１〜Ｅｉ〜Ｅ７の配列に対し、１４個の受光部Ｄ１〜Ｄｉ〜Ｄ１４の配列を対応させている。この場合の、発光部Ｅｉに対応する受光部はＤｊおよびＤｊ+1（ｊ＝２ｉ−１）である。
【０２０８】
また、Ｍ＝Ｎである場合に、発光部Ｅｉから放射されて支持部材で正反射された検出光が、発光部ＤｉとＤｊ（ｊ＝ｉ±１）に受光される場合における「トナーパターンの位置検出」について、先に述べたところに倣って説明すると、Ｍを例えば１００として１００個の発光部Ｅ１〜ＥＭを例えば１００μｍピッチで主方向に配列すると、配列幅は１０ｍｍになる。  
Ｎ＝１００として１００個の受光部Ｄ１〜ＤＮを１００μｍピッチで主方向に配列し、発光部Ｅｉ（ｉ＝１〜１００）からの検出光が支持部材の表面に形成するスポットの大きさを８０μｍ、トナーパターンの「主方向の大きさ」を発光部ピッチ：１００μｍと等しくする。
【０２０９】
発光部Ｅｉからの検出光は、支持部材で正反射され受光部Ｄｉ、Ｄｊ（ｊ＝ｉ±１）に受光されるので、発光部Ｅｉをｉ＝１から１００まで順次に点滅しつつ受光部Ｄｉ（ｉ＝１〜１００）の出力の変化を調べ、発光部ＥｉとＥｉ＋１が点灯したとき、受光部ＤｉとＤｉ＋１の出力（正反射寄与出力）が低いものであったとすれば、トナーパターンは主方向において「発光部ＥｉとＥｉ＋１との間の位置」にあることが分る。  
即ち、主方向の大きさ：１００μｍのトナーパターンの、主方向の位置を１００μｍ以下の精度で検出することができる。
【０２１０】
図１４に即して、反射型光学センサ装置を説明する。  
反射型光学センサ装置は、反射型光学センサ１４１と演算処理部１４２とを有する。  
反射型光学センサ１４１は、先に図３、図４、図６、図７等に即して説明した物を用いることができる。
【０２１１】
演算処理部１４２は、反射型光学センサ１４１の出力を「各発光部に対応する受光部の出力は正反射寄与出力とし、各発光部に対応しない受光部の出力は拡散反射寄与出力とするように分類」する機能を有し、上に説明したようにして「出力の分類」を行う。
【符号の説明】
【０２１２】
ＯＳ１          反射型光学センサ
Ｅ１〜Ｅ５      発光部（ＬＥＤ）  
Ｄ１〜Ｄ５      受光部（ＰＤ）  
ＤＰ１          トナー濃度検出用のトナーパターン
１７            支持部材（転写ベルト）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２１３】
【特許文献１】特開昭６４−３５４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０９２９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１６４号公報
【特許文献４】特開２００２−７２６１２号公報
【図１】
2013156274.tif 000003
【図２】
2013156274.tif 000004
【図３】
2013156274.tif 000005
【図４】
2013156274.tif 000006
【図５】
2013156274.tif 000007
【図６】
2013156274.tif 000008
【図７】
2013156274.tif 000009
【図８】
2013156274.tif 000010
【図９】
2013156274.tif 000011
【図１０】
2013156274.tif 000012
【図１１】
2013156274.tif 000013
【図１２】
2013156274.tif 000014
【図１３】
2013156274.tif 000015
【図１４】
2013156274.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月31日(2013.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーによる画像を形成する画像形成方法において、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に所定のトナーパターンを形成し、上記支持部材に照射手段により検出光を照射し、上記支持部材および／またはトナーパターンによる反射光を受光手段により受光し、上記検出光に対する上記支持部材の反射特性と上記トナーパターンの反射特性の差に基づきトナー濃度を検出する方法であって、
検出光を放射する検出光用の発光部をＭ（≧３）個、上記支持部材に検出光のスポットをＭ箇所で照射できるように、且つ、副方向に直交する方向において隣接するスポットの間が、上記直交する方向における上記トナーパターンの大きさ以下となるように、副方向に交わる１方向に配置して照射手段とするとともに、Ｎ（≧３）個の受光部を上記支持部材および／またはトナーパターンによる検出光の反射光を受光できるように、上記照射手段に対応させ、且つ、上記支持部材に対向させて１方向に配列して受光手段とし、
上記照射手段のＭ個の発光部を発光させ、上記受光手段のＮ個の受光部の出力に基づきトナー濃度を演算的に検出することを特徴とするトナー濃度検出方法。