(57)【要約】【課題】  本発明は、光学素子を回路基板の表面（実装面）上に実装した光学センサにおける遮光性を向上することを目的としている。【解決手段】  ハウジング１は発光素子３と受光素子４，５との間に配置された壁部（遮光壁）１ａを備え、該壁部（遮光壁）１ａは、回路基板２の発光素子３と受光素子４，５との間に設けられたスリット穴19と嵌合していることを特徴とする。【選択図】      図４
2013191835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記受光素子に入射し、前記発光素子及び前記受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、
前記ハウジングは前記発光素子と前記受光素子との間に配置された遮光壁を備え、前記遮光壁は、前記回路基板の前記発光素子と前記受光素子との間に設けられた穴と嵌合していることを特徴とする光学センサ。
【請求項２】
前記ハウジングには、前記発光素子から発生られた光を前記被照射面に導く第１導光路と、前記被照射面からの反射光を前記受光素子へ導く第２導光路と、が設けられ、前記遮光壁は前記第１導光路と前記第２導光路との間を遮光することを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記反射光は被照射面から偏光板を透過して前記受光素子に入射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記反射光は被照射面から保護カバーを透過して前記受光素子に入射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学センサ。
【請求項５】
被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する第１及び第２の受光素子と、前記発光素子と前記第１及び第２の受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記第１及び第２の受光素子へそれぞれ入射し、前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、
前記ハウジングは前記発光素子と前記第１の受光素子との間、及び、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間にそれぞれ配置された遮光壁を備えることを特徴とする光学センサ。
【請求項６】
前記遮光壁は、前記回路基板の、前記発光素子と前記第１の受光素子との間に設けられた穴、及び、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間に設けられた穴にそれぞれ嵌合していることを特徴とする請求項５に記載の光学センサ。
【請求項７】
被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する第１及び第２の受光素子と、前記発光素子と前記第１及び第２の受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記第１及び第２の受光素子へそれぞれ入射し、前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、
前記ハウジングは前記発光素子と前記第１の受光素子との間、及び、前記発光素子と前記第２の受光素子との間にそれぞれ配置された遮光壁を備えることを特徴とする光学センサ。
【請求項８】
前記遮光壁は、前記回路基板の、前記発光素子と前記第１の受光素子との間に設けられた穴、及び、前記発光素子と前記第２の受光素子との間に設けられた穴にそれぞれ嵌合していることを特徴とする請求項７に記載の光学センサ。
【請求項９】
前記第１の受光素子は前記反射光のうちの正反射光を受光し、前記第２の受光素子は前記反射光のうちの散乱反射光を受光することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項１０】
被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子に光を照射された前記被照射面からの正反射光を受光する第１の受光素子と、前記発光素子に光を照射された前記被照射面からの散乱反射光を受光する第２の受光素子と、前記発光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、を有し、前記発光素子の発光面、前記第１の受光素子の受光面、及び、第２の受光素子の受光面がそれぞれ前記実装面に平行な光学センサにおいて、
前記回路基板は前記実装面が前記被照射面を含む平面に対して傾斜しており、前記発光素子の発光面と、前記第１の受光素子の受光面と、前記第２の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろしたそれぞれの垂線の長さのうち、前記第２の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さが最短となることを特徴とする光学センサ。
【請求項１１】
前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子は、前記発光素子、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子の順で一列に並んで配置され、前記発光素子の発光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ１、前記第１の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ２、前記第２の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ３としたとき、
Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１
を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光学センサ。
【請求項１２】
前記平面に対する前記回路基板の実装面の角度をθｋとすると、
θｋ≦２２°
を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光学センサ。
【請求項１３】
前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子は、前記第１の受光素子、前記発光素子、前記第２の受光素子の順で一列に並んで配置され、前記発光素子の発光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ１、前記第１の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ２、前記第２の受光素子の受光面から前記平面に対して下ろした垂線の長さをＬ３としたとき、
Ｌ３＜Ｌ１＜Ｌ２
を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光学センサ。
【請求項１４】
前記平面に対する前記回路基板の実装面の角度をθｋとすると、
θｋ≦４０°
を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の光学センサ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学センサと、前記被照射面を備え、前記光学センサにより前記被照射面上のトナーを検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記光学センサからの出力に基づいて、前記被照射面上のトナーの濃度を検知することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記光学センサからの出力に基づいて、被照射面上をトナーが通過したタイミングを検知することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記被照射面は、トナー像が形成される無端ベルトであることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光をトナーが付着される測定対象物の被照射面に照射し、その反射光を受光素子によって検知する光学センサ及びこれを具備する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コンピュータネットワーク技術の進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及しており、近年では、出力画像カラー化の進展に伴い、カラープリンタの画質の安定性向上や、カラープリンタ相互間のカラー画質の均一化などの要求が高まっている。
【０００３】
特に、色の再現性や各色間の重ね合わせ精度に関しては、設置環境変化や経時変化、或いは機差によらない高度な安定性が求められている。しかし、電子写真方式の画像形成装置は、装置の置かれた環境条件の変化や感光体、現像剤の経時劣化、装置内の温度変化により画像濃度及びカラーレジストレーションが変動するので、初期設定のままでは、そのような高い要求値を満たすことが出来ない。
【０００４】
そこで、画像濃度及びカラーレジストレーションを最適に保つフィードバック制御を行うトナー検知装置を用いることが一般的である。このフィードバック制御は、以下のように行われる。試験用のトナー画像（以下、「テストパターン」という）を、例えば感光体、中間転写体、転写搬送ベルト等の循環移動体上に形成し、そのテストパターンの濃度及び相対位置をトナー検知装置としての光学センサで計測する。
【０００５】
その計測結果とテストパターンを形成したときの条件から、実際の印刷の際の画像濃度及びカラーレジストレーションが適切になるように画像濃度及びカラーレジストレーションを制御する。その因子として、例えば、潜像形成時の露光パターン、露光書き出し位置、画像形成倍率、現像バイアス、帯電バイアス等を制御する。
【０００６】
このようなトナー検知装置としてテストパターンに光を照射して反射される光から光学的にトナー量またはトナー画像の位置を測定するセンサが多く用いられている。照射光としては赤外光を用いる場合が多く、赤外光を用いた場合、トナーの着色材の種類によって反射特性が異なる。
【０００７】
具体的には赤外光を吸収する黒トナーと、赤外光を反射する色トナーとでは同じトナー量でも得られる光学的な反射光の光量が異なるため、両者ともに精度良く行うための工夫が行われている。色トナー、黒トナーのどちらであっても精度良く検知するために例えば特許文献１には正反射光と散乱反射光（散乱反射光）を検出するセンサを用いてトナー量（すなわち現像剤濃度）を検知する方法についての開示がある。
【０００８】
特許文献１には、光学素子として、測定対象物の被照射面に光を照射する発光素子（ＬＥＤ）、及び、正反射光を受光するための受光素子、及び、散乱反射光を受光するための受光素子をそれぞれ１つずつ有する光学センサが記載されている。各発光素子及び受光素子は所謂砲弾型の光学素子で、発光部または受光部を備える半導体チップと砲弾型のレンズ部と、回路基板に接続されるリードフレームとが設けられている。この砲弾型の光学素子はリードフレームを折り曲げる角度を変えることで素子の向きをある程度自由に変更可能である。このため、特許文献１では、各光学素子をハウジングに嵌合して各光学素子の向きが所望の向きとなるようにしている。
【０００９】
しかし、砲弾型の光学素子は、素子の向きを変更できるようある程度長いリードフレームがあったり、レンズ部があるが故に、半導体チップから回路基板まで一定の体積を必要とし、センサの小型化という観点では不利である。
【００１０】
そこで、センサ自体を小型にするため、特許文献２には回路基板表面に実装するタイプのチップ部品である光学素子を用いる光学センサが開示されている。このように、回路基板の表面（実装面）上に直接実装するタイプの光学素子を用いた場合、リードフレームやレンズ部がないため、回路基板上に光学素子を直接実装する際に必要とされる体積は大幅に少なくなりセンサを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２６７６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献２に記載されたような、チップ部品の光学素子を回路基板の表面（実装面）上に直接実装した光学センサは、回路基板とは別のハウジングに光学素子を嵌合して固定できない。このため、回路基板内や回路基板とハウジングの間を光が漏れることにより外乱光が発生し易く、遮光を工夫する必要がある。
【００１３】
そこで、本発明は、光学素子を回路基板の表面（実装面）上に実装した光学センサにおける遮光性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記受光素子に入射し、前記発光素子及び前記受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、前記ハウジングは前記発光素子と前記受光素子との間に配置された遮光壁を備え、前記遮光壁は、前記回路基板の前記発光素子と前記受光素子との間に設けられた穴と嵌合していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の代表的な構成は、被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する第１及び第２の受光素子と、前記発光素子と前記第１及び第２の受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記第１及び第２の受光素子へそれぞれ入射し、前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、前記ハウジングは前記発光素子と前記第１の受光素子との間、及び、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間にそれぞれ配置された遮光壁を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の別の代表的な構成は、被照射面に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され、前記被照射面で反射した反射光を受光する第１及び第２の受光素子と、前記発光素子と前記第１及び第２の受光素子とが同じ実装面上に配置された回路基板と、前記回路基板に取り付けられたハウジングと、を有し、前記反射光は被照射面からレンズを透過することなく前記第１及び第２の受光素子へそれぞれ入射し、前記発光素子、前記第１及び第２の受光素子の光軸が前記実装面に直交する光学センサにおいて、前記ハウジングは前記発光素子と前記第１の受光素子との間、及び、前記発光素子と前記第２の受光素子との間にそれぞれ配置された遮光壁を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子を回路基板の表面（実装面）上に実装した光学センサにおける遮光性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の構成を説明する断面説明図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の制御系の構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明に係るトナー検知装置の実施形態１Ａの構成を説明する斜視説明図である。
【図４】本発明に係るトナー検知装置の実施形態１Ａの構成を説明する断面説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明に係るトナー検知装置の実施形態１Ａの構成を説明する分解斜視図及び組立斜視図である。
【図６】本発明に係るトナー検知装置の電気回路構成を説明する図である。
【図７】本発明に係るトナー検知装置の実施形態１Ａの構成を説明する断面説明図である。
【図８】（ａ）は本発明に係るトナー検知装置の発光素子の照射角度に対する発光強度を示す図、（ｂ）は本発明に係るトナー検知装置の発光素子の照射角度に対する受光素子の受光感度を示す図である。
【図９】実施形態１Ａ、実施形態１Ｂ、実施形態２Ａ、及び、実施形態２Ｂの各種特性を説明する図である。
【図１０】実施形態１Ｂのトナー検知装置の構成を説明する断面説明図である。
【図１１】実施形態１Ａにおいて測定対象物の反射面を含む平面に対する回路基板の傾斜角度に対する正反射光を受光する第１の受光素子と、散乱反射光を受光する第２の受光素子とのそれぞれの相対感度を示す図である。
【図１２】発光素子の照射強度、受光素子の正反射光と散乱反射光の受光強度の基準レベルを設定する光学センサの構成を示す断面説明図である。
【図１３】本発明に係るトナー検知装置の実施形態２Ａの構成を説明する断面説明図である。
【図１４】実施形態２Ａにおいて測定対象物の反射面を含む平面に対する回路基板の傾斜角度に対する正反射光を受光する第１の受光素子と、散乱反射光を受光する第２の受光素子とのそれぞれの相対感度を示す図である。
【図１５】実施形態２Ｂのトナー検知装置の構成を説明する断面説明図である。
【図１６】本発明に係るトナー検知装置の実施形態３の構成を説明する断面説明図である。
【図１７】本発明に係るトナー検知装置の実施形態４の構成を説明する断面説明図である。
【図１８】本発明に係るトナー検知装置を具備した他の画像形成装置の構成を説明する断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図により本発明に係るトナー検知装置としての光学センサを具備した画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２０】
先ず、図１〜図12を用いて本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の実施例１の各実施形態の構成について説明する。
【００２１】
［実施形態１Ａ］
＜画像形成装置＞
図１に示すように、本実施形態では、第１ステーションをイエローＹ色のトナー画像形成用のステーション、第２ステーションをマゼンタＭ色のトナー画像形成用のステーションとする。更に、第３ステーションをシアンＣ色のトナー画像形成用のステーション、第４ステーションをブラックＫ色のトナー画像形成用のステーションとしている。
【００２２】
第１ステーションにおいて、101Ｙは像担持体としての感光ドラムである。感光ドラム101Ｙは金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層などからなる機能性有機材料が複数層積層されたものである。最外層は電気的導電性が低くほぼ絶縁体である。
【００２３】
帯電手段として帯電ローラ102Ｙが感光ドラム101Ｙに当接され、該感光ドラム101Ｙの回転に伴ない、従動回転しなから感光ドラム101Ｙの表面を均一に帯電する。
【００２４】
帯電ローラ102Ｙには直流電圧もしくは交流電圧を重畳した電圧が印加され、帯電ローラ102Ｙと、感光ドラム101Ｙの表面との当接ニップ部から上下流側の微小な空気ギャップで放電が発生することにより感光ドラム101Ｙは帯電される。
【００２５】
感光ドラム101Ｙの表面上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニット104Ｙ、及び現像手段としての現像装置108Ｙは、現像ローラ105Ｙ、非磁性一成分のトナー107Ｙ、規制ブレード113Ｙを有している。
【００２６】
上述の感光ドラム101Ｙ、帯電ローラ102Ｙ、クリーニングユニット104Ｙ、現像ローラ105Ｙ、トナー107Ｙ、規制ブレード113Ｙ及び現像装置108Ｙは、画像形成装置47から着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ109Ｙとなっている。
【００２７】
103Ｙは露光装置であり、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）アレイを有して構成される。そして、画像信号に基づいて変調された露光光線114Ｙを感光ドラム101Ｙの表面上に照射する。
【００２８】
また、帯電ローラ102Ｙ、現像ローラ105Ｙ、一次転写ローラ119Ｙは、帯電バイアス電源112Ｙ、現像バイアス電源115Ｙ、一次転写バイアス電源116Ｙにそれぞれ接続されている。帯電バイアス電源112Ｙは帯電ローラ102Ｙへの電圧供給手段である。現像バイアス電源115Ｙは現像ローラ105Ｙへの電圧供給手段である。一次転写バイアス電源116Ｙは一次転写ローラ119Ｙへの電圧供給手段である。
【００２９】
以上がイエローＹ色のトナー画像形成用の第１ステーションの構成である。第２、第３、第４ステーションも同様の構成を有しており、第１ステーションと同様の機能を有する部品は同一の符号を付して、当該符号の末尾にステーションごとにマゼンタ色を示すＭ、シアン色を示すＣ、ブラック色を示すＫを付与している。また、以下、代表的にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略して数字のみの符号で各部材を説明する場合もある。
【００３０】
測定対象物としてのトナー画像が形成される無端ベルトからなる中間転写ベルトとしてのベルト120は、その張架部材として二次転写対向ローラ118、テンションローラ124、補助ローラ132の３本のローラにより支持されている。テンションローラ124は図示しないバネ等の付勢手段によりベルト120を張る方向の力が加えられており、ベルト120に適当なテンション力が維持されるようになっている。
【００３１】
二次転写対向ローラ118は、駆動源からの回転駆動を受けて回転し、該二次転写対向ローラ118の外周に巻かれたベルト120が回動する。ベルト120は感光ドラム101に対して順方向に略同速度で移動する。
【００３２】
また、ベルト120は、図１の矢印ａ方向に回転し、一次転写ローラ119はベルト120を挟んで感光ドラム101と反対側に配置されて、ベルト120の移動に伴い従動回転する。光学センサとしてのトナー検知装置131はテンションローラ124に対向する位置に設けられ、ベルト120上（測定対象物上）のテストパターン10を検知する。テストパターン10が検知されるタイミングを測定することにより、画像形成時の画像位置精度を高めるレジストレーション制御を行ったり、テストパターン10のトナー濃度を検知することにより画像の濃淡を制御する。
【００３３】
一次転写ローラ119のベルト120の回転方向下流側には除電部材117が配置されている。補助ローラ132、テンションローラ124、二次転写対向ローラ118及び除電部材117は電気的に接地されている。
【００３４】
＜画像形成動作＞
次に画像形成装置47の画像形成動作について説明する。画像形成装置47は待機状態から印刷指令を受けると画像形成動作がスタートする。感光ドラム101やベルト120等は所定のプロセススピードで図１の矢印方向に回転を始める。感光ドラム101は帯電ローラ102に帯電バイアス電源112よって一様に帯電され、続いて露光装置103からの露光光線114によって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００３５】
現像装置108内のトナー107は、規制ブレード113によって負極性に帯電されて現像ローラ105に塗布される。そして、現像ローラ105には、現像バイアス電源115より、−３００Ｖのバイアス電圧が供給される。そして、感光ドラム101が回転して該感光ドラム101の表面上に形成された静電潜像が現像ローラ105に到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化される。
【００３６】
感光ドラム101の表面上には第一色目（本実施形態ではイエローＹ）のトナー画像（トナー像）が形成される。他のマゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各ステーションも同様に動作する。そして、各色の一次転写位置間の距離に応じて、各色毎、一定のタイミングでコントローラからの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラム101上に形成する。そして、それぞれの一次転写ローラ119にトナーと逆極性のＤＣ（直流）バイアス電圧を印加する。以上の工程により、ベルト120上に順次、各色のトナー画像を転写していき、ベルト120上に多重トナー画像が形成される。
【００３７】
その後、トナー画像の作像に合わせて、シートカセット123に積載されているシート129は、給送ローラ121によりピックアップされて図示しない搬送ローラによりレジストレーションローラ対122まで搬送される。そして、シート129はベルト120上のトナー画像に同期してレジストレーションローラ対122によって、ベルト120と二次転写ローラ128との当接部である転写ニップ部へ搬送される。
【００３８】
二次転写ローラ128には二次転写バイアス電源133により、トナーと逆極性のバイアスが印加され、ベルト120上に担持された４色の多重トナー画像は一括してシート129上に二次転写される。
【００３９】
一方、二次転写を終えた後、ベルト120上に残留した二次転写残トナーは、ベルト120に当接配置された残トナー帯電ローラ134により帯電される。
【００４０】
帯電を受けた二次転写残トナーはベルト120上に乗ったまま画像形成ステーションへと移動し、感光ドラム101に逆転写されて、その画像形成ステーションのクリーニングユニット104に設けられた廃トナー容器内に回収される。
【００４１】
二次転写終了後のシート129は加熱ローラ125と加圧ローラ126とを有する定着装置へと搬送され、該定着装置において加熱、加圧されて未定着トナー画像が定着された後、画像形成装置47の外へと排出される。
【００４２】
図２に画像形成装置47の制御系の構成を説明するブロック図を示した。図２において、ホストコンピュータ40は画像形成装置47に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをインターフェースボード41に転送する役割を担う。インターフェースボード41はホストコンピュータ40からの画像データを露光データに変換し、ＤＣコントローラ42に印刷指令を出す。ＤＣコントローラ42は低圧電源43から電力供給されて動作し、印刷指令を受け取ると各種センサ53の状態を監視しながら画像形成シーケンスをスタートさせる。
【００４３】
ＤＣコントローラ42には図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、メモリ等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。具体的にはメインモータ、現像装置108、感光ドラム101の駆動装置等の各種駆動装置56の動作を各種センサ53の出力や内部のタイマーに同期して制御する。更にカラーモード、モノモードを識別して黒現像装置の現像離間装置61、色現像装置の現像離間装置60の動作を制御する。また、ＤＣコントローラ42は高圧電源44に設けられた複数の高圧電源の印加電圧、電流をモニタしながら予めプログラムされた制御電圧、制御電流、タイミングで高圧電源44の制御を行う。
【００４４】
高圧電源44には画像形成を司る各種の機能部品が接続される。各画像形成ステーションに設けられた帯電ローラ102は高圧電源44から高圧電圧の給電を受けて各画像形成ステーションの感光ドラム101と当接または近接して該感光ドラム101の表面を均一な電位に帯電する役割を担う。この帯電電位の制御は高圧電源44内で生成する高圧電圧をＤＣコントローラ42が制御することにより行われる。同様に各画像形成ステーションに設けられた現像ローラ105、各画像形成ステーションに設けられた転写ローラ119にも高圧電圧が高圧電源44から給電され、その印加電圧、印加電流は適切な転写特性が得られるようＤＣコントローラ42で制御される。
【００４５】
また、加熱ローラ125に接続された電力制御装置57を制御して該加熱ローラ125の温度が所定の温度を維持するよう電力制御を行う。
【００４６】
＜キャリブレーション＞
次に画像形成装置47のキャリブレーション（自動補正制御）について説明する。キャリブレーションには大きく分けてレジストレーション制御とトナー画像濃度制御の２種類がある。これらの制御は、ベルト120上に試験用のトナー画像からなるテストパターン10を形成し、このテストパターン10を後述するトナー検知装置（光学センサ）131で検知することで行う。まず、レジストレーション制御について説明する。
【００４７】
レジストレーション制御は、ベルト120上（被照射面上）に少なくとも２列の各色毎に色ずれ検出用のトナー画像からなるテストパターン10を形成する。そして、図１に示されたように、ベルト120の下流部の両サイドに設けられた少なくとも２つの後述するトナー検知装置（光学センサ）131により、テストパターン10がトナー検知装置131の位置に到達したことを検出し、ＤＣコントローラ42へ出力する。
【００４８】
ＤＣコントローラ42はトナー検知装置131からの出力に基づいてテストパターン10の通過タイミングを検出する。そして、それを所定のタイミングと比較することにより、各色間の主走査方向と副走査方向の相対的な色ずれ量や主走査方向の倍率、相対的な傾き等を計算する。その結果に応じて、各色の相対的な色ずれ量が小さくなるように出力する画像の色ずれ補正を行う。
【００４９】
画像のずれは以下のようにして補正する。画像のズレは露光装置103の露光タイミングを制御することで補正できる。具体的には、ＤＣコントローラ42が走査速度が所定の値で且つ露光光量が所定の値になるよう露光装置103の制御を行うと同時に書き出しタイミングを調整することで色ずれを補正する。例えば、多面鏡タイプの露光装置103をもつ画像形成装置47の場合、画像形成の際にはＤＣコントローラ42は露光装置103からの書き出し基準パルスをカウントして画像先端信号を生成してインターフェースボード41に送る。
【００５０】
その信号に同期して露光データが１ライン（多面鏡の１面）毎にインターフェースボード41からＤＣコントローラ42を経由して露光装置103に送られる。ＤＣコントローラ42への画像先端信号を出すタイミングを画像形成ステーション毎に数ドット程度の時間分変化させることで、それぞれのラインの書き出しタイミングを数ドット変化させることが出来る。このため、シート129の搬送方向と直交する主走査方向での書き出し位置の調整が出来る。また、例えば、１ライン分書き出しタイミングを遅らせるとシート129の搬送方向側に画像全体を１ラインシフト出来るので１ライン単位でシート129の搬送方向である副走査方向での書き出し位置の調整も可能である。
【００５１】
更に画像形成ステーション間で露光装置103に設けられたスキャナの多面鏡であるポリゴンミラーの回転位相差を制御することで副走査方向に１ライン以下の位置合わせも可能となる。更に、露光データのオン／オフの基準となるクロック周波数を変えると主走査倍率の補正を行なうことが出来る。
【００５２】
このように、各画像形成ステーション間の色ずれに関して、上述ようにナー検知装置（光学センサ）131の出力に基づいて相対色ずれ量を検出する。そして、この相対色ずれ量に基づいて露光装置を制御して画像形成（露光開始）タイミングや露光の基準クロックを調整することで、色ずれ量（レジストレーション）を補正することができる。
【００５３】
＜トナー画像濃度制御＞
次にトナー画像濃度制御について説明する。電子写真方式の画像形成装置47の課題として、画像形成装置47を使用する温湿度条件や各色の画像形成ステーションの使用度合いにより、トナー画像濃度が変動する。この変動を補正するために、テストパターン10のトナー画像濃度の検出し、所望の特性が得られるよう作像因子の制御を行う。トナー画像濃度の計測のためにベルト120の外周面上に各色の検出用のトナー画像からなるテストパターン10を形成し、これをトナー検知装置131で読み取る。
【００５４】
トナー画像濃度検知を開始すると、ＤＣコントローラ42内のＣＰＵ（中央演算装置）は、帯電電圧、現像電圧、露光光量等の濃度因子を特定の値に設定し、テストパターン10の印字を開始する。テストパターン10の生成はホストベースのプリンタであればパーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって生成され、ＤＣコントローラ42内のＣＰＵによって制御される所定のタイミングで露光制御装置を経て露光装置103によって作像される。また、テストパターン10はＤＣコントローラ42によって生成される場合もある。
【００５５】
このようにして、ベルト120の外周面上に形成されたテストパターン10は後述するトナー検知装置（光学センサ）131で検知される。そして、トナー検知装置からの出力をＤＣコントローラ42で処理する。トナー検知装置131の受光光量信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換された後、ＤＣコントローラ42内へ出力され、ＤＣコントローラ42内のＣＰＵで処理され、トナー画像濃度に対応した値が算出される（トナーの濃度を検知する）。この結果を元に各トナー画像濃度因子を決定する。場合によって新しい設定のトナー画像濃度因子で上述のトナー画像濃度検知を繰り返し、各トナー画像濃度因子を最適化する。
【００５６】
これらのトナー画像濃度因子の設定結果は、ＤＣコントローラ42内のメモリに格納され、通常作像時や、次回のトナー画像濃度検知時に用いられる。
【００５７】
このように高圧条件やレーザーパワーといった画像形成プロセス条件をトナー検知装置からの出力に基づいて調整する（トナー画像濃度検知結果をフィードバックする）。これによって各色の最大濃度を所望の値に調整し、且つ適正な現像設定にすることで白地部に不要なトナーが付着する「かぶり」と呼ばれる不良が発生することを防いでいる。また上述のトナー画像濃度制御を行うことで各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載り過ぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。
【００５８】
＜トナー検知装置＞
次に、テストパターン10を検知するトナー検知装置（光学センサ）131について説明する。
【００５９】
本実施形態のトナー検知装置131はベルト120を介してテンションローラ124に対向して図１の奥行き方向（テンションローラ124の軸方向）に２個並んで配置されている。
【００６０】
次に図４に本実施形態のトナー検知装置131の断面図を示して説明する。トナー検知装置131は、トナー107が付着される測定対象物となるベルト120の外周面の被検知部（被照射面）Ｄに光を照射する発光素子３を有する。更に、被検知部Ｄからの正反射光を受光する第１の受光素子４と、被検知部Ｄからの散乱反射光を受光する第２の受光素子５と、を有する。
【００６１】
発光素子３は、ＬＥＤ（発光ダイオード）で構成され、回路基板２の表面（実装面２ａ）上に直接実装される。本実施形態の発光素子３はローム社製の赤外発光ダイオードＳＩＭ-030ＳＴを用いているが、その他の発光素子でも良い。また、受光素子４，５は発光素子３から発光される光の波長に対して感度があるフォトダイオードである。本実施形態の受光素子４，５はローム社製の赤外発光ダイオードＳＭＬ-810ＴＢを用いているが、その他のフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光学素子を用いても良い。これらの発光素子３、受光素子４，５は、回路基板２の同じ実装面２ａ上に直接実装（固定）される。
【００６２】
発光素子３から出射された光は、ハウジング１の導光路21内を光軸線６の方向を進み、ベルト120の外周面の被検知部Ｄに照射される。ベルト120の外周面の被検知部Ｄで反射された正反射光は概ね光軸線７の方向を進み、ハウジング１の導光路22内に導かれて正反射光計測用の受光素子４に到達して検知される。
【００６３】
一方、ベルト120の外周面の被検知部Ｄ上にトナー画像からなるテストパターン10がある場合は、発光素子３から出射された照射光は、ベルト120の外周面の被検知部Ｄ上のテストパターン10により散乱反射される。そして、その一部は光軸線７の方向に反射して受光素子４へ到達し、他の一部は光軸線８の方向に反射して散乱反射光計測用の受光素子５に到達して検知される。
【００６４】
また、上述したように、発光素子３及び受光素子４，５は、砲弾型の光学素子のように素子から延設されたリードピンを回路基板に固定（実装）するタイプではない。つまり、半導体チップ部品を回路基板２の表面（実装面２ａ）上に直接実装する（実装面２ａ上に載せた状態で固定する）所謂ベアチップタイプの部品である。このため、砲弾型のリードピンを回路基板２に固定するタイプの素子と異なり、発光素子３、受光素子４，５の姿勢を自由に変えることはできない。
【００６５】
このため、発光素子３の発光面３ａと、第１の受光素子４の受光面４ａと、第２の受光素子５の受光面５ａは、回路基板２に実装する際に発生する誤差はあるものの、基本的には、実装した回路基板２の表面（実装面２ａ）に平行または略平行である。換言すれば、発光面３ａの法線14を発光素子３の光軸（光学的中心線）、受光面４ａの法線15を第１の受光素子４の光軸（光学的中心線）、受光面５ａの法線１６を第２の受光素子５の光軸（光学的中心線）とする。そうすると、発光素子３、第１の受光素子４、第２の受光素子５のそれぞれの光軸は回路基板２の表面（実装面２ａ）に直交または略直交する。
【００６６】
発光素子３、受光素子４，５は、回路基板２の表面に実装されて回路基板２上に形成された配線パターンに各端子が電気的に接続されて固定されている。回路基板２には一般的な紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等を好適に用いることが出来る。
【００６７】
図５に本実施形態のトナー検知装置131の斜視図を示した。図５（ａ）は後述するハウジング１を回路基板２に固定する前の状態を表している。回路基板２の表面には公知のリフロー法によって発光素子３、受光素子４，５が実装されている。
【００６８】
発光素子３及び受光素子４，５であるチップ部品はダイボンディングによって回路基板２へ実装される。その後、チップ表面側から回路基板２上の配線パターンに、金線またはアルミ線でボンディング接続する。尚、チップ表面にアレイ状に並んだ突起状の端子からなる接合用バンプを構成して回路基板２上にフリップチップ実装を行う形態でも良い。図５（ａ）に示すように、回路基板２上に実装された発光素子３及び受光素子４，５は、一列に並ぶ。
【００６９】
また、回路基板２には、発光素子３、受光素子４，５の光学素子以外にも図示しないチップ部品が実装されており、発光素子３へ印加する電流制御、受光素子４，５によって光電変換された電流を電圧に変換して増幅する機能を有する回路が設けられている。
【００７０】
図６にトナー検知装置131の回路構成の一例を示す。ＬＥＤからなる発光素子３と、フォトトランジスタからなる受光素子４，５を有して構成される。発光素子３をベルト120の外周面に対して発光し、該ベルト120の外周面からの反射光を受光素子４，５で受け取る。受光素子４，５からの検出電流は、ＩＶ（電流／電圧）変換回路によって電圧Ｖ１に変換され、図２に示すＤＣコントローラ42に設けられたＣＰＵのＡＤ変換ポートに入力され、アナログの電圧値がデジタルデータに変換されて演算に用いられる。
【００７１】
また、発光素子３のオン／オフ及び光量調整は、ＤＣコントローラ42内に設けられたＣＰＵのＰＷＭ制御（パルス幅制御）によって、図６の入力端子に入力されるＬＥＤ駆動電流を可変させることにより行う。
【００７２】
＜ハウジング１の構成＞
次にトナー検知装置のハウジング１の構成について説明する。図５（ｂ）はハウジング１が回路基板２に固定された状態のトナー検知装置131を示す斜視図である。図５（ｂ）に示すように、回路基板２にはハウジング１が固定されている。ハウジング１は遮光性が高い黒色の樹脂モールド製である。
【００７３】
ハウジング１には発光素子３の出射孔である導光路（第１導光路）21が設けられ、受光素子４，５の受光孔である導光路（第２導光路）22，導光路（第３導光路）23がそれぞれ設けられている。ハウジング１の導光路21を形成する部分は、被検知部Ｄへ照射する光を規制する絞りとして機能し、ハウジング１の導光路22、23を形成する部分は、被検知部Ｄからの反射光を規制する絞りとして機能する。これらの絞りにより、トナー検知装置131の光照射方向、受光方向が決まる。
【００７４】
ここで、発光素子３の発光面３ａの重心点と、導光路21の重心点とを結ぶ直線を発光素子３の光軸線６と定義する。尚、この光軸線６は、発光面３ａの法線14である発光素子３の光軸（光学的中心線）とは異なる。
【００７５】
即ち、光軸線６は、発光素子３から被検知部Ｄへ照射される照射光の光軸（中心光線）である。同様に正反射光の受光素子４の受光面４ａの重心点と、導光路（第２導光路）22の重心点とを結ぶ直線を正反射光の受光素子４の光軸線７と定義する。尚、この光軸線７は、受光面４ａの法線15である第１の受光素子４の光軸（光学的中心線）とは異なる。
【００７６】
即ち、光軸線７は、被検知部Ｄで反射し、受光素子４へ入射する反射光の光軸（中心光線）である。同様に散乱反射光の受光素子５の受光面５ａの重心点と、導光路（第３導光路）23の重心点とを結ぶ直線を散乱反射光の受光素子５の光軸線８と定義する。即ち、光軸線８は、被検知部Ｄで反射し、受光素子５へ入射する反射光の光軸（中心光線）である。尚、この光軸線８は、受光面５ａの法線15を第２の受光素子５の光軸（光学的中心線）とは異なる。
【００７７】
ここで、発光素子３から発せられた光がベルト120の外周面に照射されずにハウジング１内側や回路基板２内を伝わって受光素子４，５に届いてしまう場合、その光は外乱光（迷光）となるので、計測誤差が増え好ましくない。
【００７８】
特許文献１に記載された砲弾型の光学素子であればレンズ部があるので指向性が高い。また、光学素子の向きを所定の向きに決めるためにリードフレームを曲げて光学素子をハウジングの装着部に嵌合させている。このため、発光素子から出射する光の方向または受光素子に入射する光の方向を規制でき、外乱光の発生または外乱光を受光し難い。またハウジングの装着部に嵌合させることにより、意図しない方向への発光や意図しない方向からの受光も発生し難い構成となっている。
【００７９】
しかしながら、発光素子３や受光素子４，５をハウジング１に嵌合させることなく回路基板２の実装面上に実装し、その周りをハウジング１で覆う構成だと、回路基板２とハウジング１との境界部分から光が漏れ易い。更に、光学素子やハウジングにレンズ等の集光光学素子が無い（レンズを介した発光、受光でない）。このため、発光素子からはレンズ等を透過していない、指向性の低い光が発せられ、ハウジングの第１導光路内でいろんな方向へ光が発せられることになる。このため回路基板２とハウジング１との境界部分へも光が向かい易い。
【００８０】
また、受光側でも、レンズ等が無いため、ハウジングの第２導光路内または第３導光路内に入った光であれば、いろんな方向からの光を受光し易く（指向性が低い）、その分外乱光が第２導光路内または第３導光路内に入った場合はそれを検知し易い。このため、ハウジング内の各導光路の遮光を工夫する必要がある。
【００８１】
そこで、図４に示すように、ハウジング１の回路基板２側の固定面から壁部（遮光壁）１ａが突出している。そして、ハウジング１が回路基板２に固定される際は、該回路基板２に貫通して設けられたスリット穴19にハウジング１の壁部（遮光壁）１ａが挿入し嵌合する。これにより、発光素子３から発せられた光がベルト120の外周面に照射されずにハウジング１内または回路基板２内を伝わって受光素子４，５に届き外乱光（迷光）となることを防ぐ役割を担う。
【００８２】
この壁部１ａ及びスリット穴19は、図４に示すように、発光素子３と受光素子４との間、及び、受光素子４と受光素子５との間に設けられている。従って、壁部（遮光壁）１ａがスリット穴19に嵌合することにより、ハウジング１内の導光路21と導光路22との間、及び、導光路22と導光路23との間をより確実に遮光する（光が行き来することを遮る）。
【００８３】
また、回路基板２の実装面２ａは、図７に示すように、ベルト120の外周面からなる反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して、散乱反射光計測用の受光素子５がベルト120に近づく方向に傾斜角度θｋをもって配置される。図５に示すように、回路基板２には穴20が開けられており、図示しないビス等の固定具によって画像形成装置47のステー等に固定される。
【００８４】
＜トナー検知装置の配置＞
図３は本実施形態のトナー検知装置131の画像形成装置47での配置を説明する斜視図である。
【００８５】
テンションローラ124にベルト120が巻き付いた部分にトナー検知装置131が対向している。トナー検知装置131はテンションローラ124に巻き付いたベルト120の外周面で半円筒状の曲面に向いており、発光素子３及び受光素子４，５のそれぞれの光軸線６，７，８はテンションローラ124の回転軸中心に向くように配置されている。
【００８６】
図４は発光素子３の光軸線６及び受光素子４，５の光軸線７，８を含む平面における断面図である。図３に示すように、テンションローラ124は図３の矢印Ｒ方向に従動回転され、ベルト120と共に回転している。ベルト120上にはトナー画像からなるテストパターン10が形成され、図３の矢印ａ方向に移動している。トナー検知装置131の発光素子３からの光が照射されるベルト120の外周面上の被検知部Ｄをテストパターン10が通過するようにキャリブレーション実行時にテストパターン10がベルト120上に形成される。
【００８７】
＜トナー画像濃度の検知原理＞
次に、トナー検知装置131でのテストパターン10のトナー画像濃度の検知原理について以下に説明する。発光素子３から出射された光はテストパターン10の下地となるベルト120の材質固有の屈折率と表面状態に応じて決まる所定の反射率で反射され、受光素子４，５で検知される。
【００８８】
ベルト120上にテストパターン10が形成されると、トナーがある部分ではテストパターン10の下地となるベルト120が隠され、該ベルト120からの正反射光量が減少する。黒色トナーの場合には、テストパターン10のトナー量増加と共に正反射光の受光素子４の受光量は減少する。この減少比率を基にテストパターン10の濃度を求める。
【００８９】
トナーが黒色以外の色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）の場合には、トナー量増加と共に、テストパターン10の下地となるベルト120からの正反射光量は同等に減少する。しかし、トナーからの散乱反射光は増加し、その和が正反射光の受光素子４の受光量となる。
【００９０】
その中から正味の正反射光量を算出するために別途、散乱反射光のみを計測する受光素子５を配置する。そして、正反射光量と散乱反射光量との和からなる受光素子４の受光量から、散乱反射光のみを計測する受光素子５の受光量を差し引く。これにより正味の正反射光量を算出することが出来る。これにより、黒色以外の色トナーであってもテストパターン10の濃度を計測することが出来る。
【００９１】
測定対象物であるベルト120の使用度合いによってテストパターン10の下地となるベルト120の外周面の表面状態が変動することで反射光量も変動してしまう。このため、ベルト120の外周面上にテストパターン10を形成したときの反射光量を、該ベルト120の外周面上にテストパターン10が無いときの反射光量に基づいて規格化することが好ましい。このような規格化を行うことで発光素子３の光量のバラツキや被検知部Ｄにおける照射スポットの大きさのバラツキ、受光素子４，５の感度のバラツキ、導光路21，22，23上に汚れ等が多少あっても十分な検知精度を確保出来る。
【００９２】
上記キャリブレーションに用いられるテストパターン10は画像形成装置47のトナー107を使用するものである。このため、その使用量はなるべく少ないことが好ましい。
【００９３】
このためにはテストパターン10をなるべく小さくすることが好ましい。小さいテストパターン10であってもセンサが十分応答して読み取るためにはセンサの空間分解能と時間分解能を高める必要がある。時間分解能は検出回路の時定数が関係し、一般的にセンサの感度が良ければ良いほど高速な応答が期待出来るため、感度を上げることは重要である。
【００９４】
また、発光素子３として採用されるＬＥＤは、発光によって内部の半導体チップが昇温し、光出力が変動するドリフト現象があることが知られている。センサの感度が高いと同じベルト120を検知する場合にもＬＥＤの駆動電流を下げて使うことが出来、ドリフト現象が収束する（影響が無視出来るようになる）時間が短くなり、キャリブレーションにかかる時間が短縮出来好ましい。
【００９５】
＜トナー検知装置の回路基板の傾斜＞
次に図７を用いて、本発明の特徴的部分である回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋ、及び、トナー検知装置131の各光軸線６〜８の角度と回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋとの関係について説明する。
【００９６】
上述したように、トナー検知装置131はベルト120の外周面の被検知部Ｄからの正反射光及び散乱反射光を検知する構成である。
【００９７】
ここで、発光素子３から被検知部Ｄへ照射される照射光の光軸は光軸線６であり、光軸線６は、ベルト120の法線17の方向に対して角度θＥで入射し、該ベルト120によって反射される。
【００９８】
正反射光の検知に関して、正反射光の光軸線７と、ベルト120の法線17との間の角度θＲ１と角度θＥとは同じである。また角度θＥを変えるとテストパターン10のトナー量つまり濃度によって正反射光量が変わり、一般的に角度θＥを小さくすると、より高い濃度まで計測出来るようになる。しかし、角度θＥが小さ過ぎると、発光素子３と受光素子４との間隔が短くなり、導光路21，22の設計や配置が難しくなるという問題がある。このため、角度θＥは５°〜３０°程度にすることが好ましく、本実施形態では、角度θＥは１５°に設定している。
【００９９】
また、散乱反射光の検知に関して、発光素子３からの照射光がベルト120で反射した正反射光が散乱反射光側の受光素子５に入ると、散乱反射光を正しく計測出来なくなる。このため、散乱反射光側の受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と光軸線７との間の角度をある程度確保する必要がある。つまり、光軸線８とベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２は、（９０°−角度θＥ）に近い値を避ける必要がある。
【０１００】
更に、回路基板２上の各素子の実装精度、画像形成装置47への取り付け精度等の各種バラツキを考慮しても、該角度θＲ２は、ある程度の余裕を持って散乱反射光側の受光素子５に正反射光が入らない角度に設定しておくことが好ましい。また、角度θＥが５°〜３０°程度である場合、受光素子５を発光素子３と受光素子４との間に配置することは難しい。つまり、（角度θＲ２）＞（９０°−角度θＥ）とすることは難しい。従って、該角度θＲ２を３５°〜６０°程度に設定することが好ましく、本実施形態では角度θＲ２は４５°に設定している。
【０１０１】
一方で、本実施形態のように、ベアチップ型の発光素子３を用い、且つ、発光面３ａと導光路21との関係で光軸線６が決まる構成であると、光軸線６と発光面３ａとの角度によって、その発光強度が変化し易い。このとについて説明する。
【０１０２】
図７において、14は発光素子３の発光面３ａ（或いは発光素子３の裏側の回路基板２への取付面）に対する法線である。発光素子３の発光面３ａの法線14と、光軸線６とが成す角度θＬは、トナー検知装置131の照射光量を左右する角度である。
【０１０３】
図８（ａ）は発光素子３の発光面３ａの法線14と、光軸線６とが成す角度θＬと、該発光素子３のベルト120の外周面の被検知部Ｄに照射される発光強度との関係を示す図である。図８（ａ）の縦軸は発光素子３の発光面３ａの法線14と光軸線６とが一致した（角度θＬ＝０）ピーク時の発光強度を１００％として規格化されている。図８（ａ）の横軸は発光素子３の光軸線６が法線14と一致する角度θＬ＝０を中心として発光素子３の発光面３ａの法線14と、光軸線６とが成す角度θＬを変化させたものである。
【０１０４】
図８（ａ）に示すように、発光素子３の発光面３ａの法線14と、光軸線６とが成す角度θＬの絶対値が大きくなると、該発光素子３のベルト120の外周面の被検知部Ｄに照射される発光強度が大きく低下することが分かる。発光素子３の発光面３ａの法線14と、光軸線６とが成す角度θＬの絶対値が大きいとＬＥＤに流す電流に対して使っている光の量が少なくなり効率が悪くセンサ全体の感度が悪くなる。
【０１０５】
受光素子４，５も同様に光軸線７，８と受光面４ａ，５ａとの角度によって、その受光感度が変化し易い。図７において正反射光受光用の受光素子４の受光面４ａの法線15の方向に対して正反射光の光軸線７とのなす角度をθｐ１とする。
【０１０６】
図８（ｂ）は受光素子４に一定の光を照射し、照射する角度θｐ１を変化させたときの光電流の変化を表す図である。図８（ｂ）の縦軸は受光素子４の受光面４ａの法線15と光軸線７とが一致した（角度θｐ１＝０）ピーク時の光電流値（受光感度）を１００％として規格化されている。図８（ｂ）の横軸は受光素子４の光軸線７が法線15と一致する角度θｐ１＝０を中心として受光素子４の受光面４ａの法線15と、光軸線７とが成す角度θｐ１を変化させたものである。受光素子４の受光面４ａの法線15の方向に対して正反射光の光軸線７とのなす角度θｐ１が大きい角度で使用すると同じ光量を受光しても光電流が減少するため、センサの感度が悪くなる。
【０１０７】
図７において散乱反射光受光用の受光素子５の受光面５ａの法線16の方向に対して散乱反射光の光軸線８とのなす角度θｐ２も前述と同様に大きくなるとセンサの感度が悪くなる。
【０１０８】
このように、発光素子３は、発光面３ａの法線14と光軸線６とが一致し、受光素子４，５は、受光面４ａの法線15、受光面５ａの法線16とがそれぞれ光軸線７，８と一致するのが最も理想的な配置である。
【０１０９】
しかしながら、上述したように、発光素子３、受光素子４，５を共通の回路基板２の表面に直接実装する構成である。これにより、発光素子３、受光素子４，５の姿勢を自由に変えることはできず、法線14，15，16は略平行になり、場合によっては必要な検知精度を確保することができない。
【０１１０】
そこで、受光感度が低下した場合に、電気回路の増幅率を上げて信号のダイナミックレンジを確保することも考えられる。しかし、電気回路の増幅率を上げると、一般的に時定数が大きくなり、受光素子４，５からの出力値が本来の値に収束するまでに時間を要するようになる。その結果、時間的な応答性が悪化していまい、テストパターン10がより高速で移動する測定条件では必要な応答性が得られない虞がある。
【０１１１】
また、一般的にはトナー画像からなるテストパターン10からの散乱反射光を検知する受光素子５に入ってくる光の量が、ベルト120からの正反射光を検知する受光素子４に入ってくる光の量よりも弱小である。
【０１１２】
これは散乱反射光が全方向に散乱するため、散乱反射光のうち導光路23を通り受光素子５に入射する散乱反射光の比率が極めて小さくなることや、受光素子５とベルト120との距離が離れると極度に光量が減ることに起因する。
【０１１３】
一方、正反射光は反射する方向が散乱反射光よりも大幅に限定される。このため、ベルト120の反射率が多少低くても受光素子４を正しい位置に配置すれば受光出来る割合が大きく、且つ受光素子４とベルト120との距離が離れることによる減衰も散乱反射光と比較すれば少ない。
【０１１４】
このように、そもそも受光可能な光量が散乱反射光の方が正反射光よりも低い。このため、正反射光の受光素子４の受光感度が落ちるよりも、受光素子５による散乱反射光の受光感度が落ちる方がトナー検知装置131の検知精度に対して悪影響を及ぼし易い。
【０１１５】
本実施形態は、上述したような、ベルト120の外周面の被検知部Ｄと光軸線６、光軸線７、光軸線８との角度を維持しつつ、トナー検知装置131の検知精度を良好にするためのものである。
【０１１６】
そこで、本実施形態では、回路基板２の実装面２ａをベルト120の外周面の被検知部Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対して所定角度θｋだけ傾斜（所定角度傾斜）して配置する。
【０１１７】
これについて説明する。図３〜図５及び図７に示すように、本実施形態では、発光素子３と、第１及び第２の受光素子４，５とが同一平面上で且つ同一直線上に互いに所定の離間間隔を有して同一の回路基板２上（回路基板上）に配置される。
【０１１８】
図４及び図７に示すように、発光素子３の発光面３ａと、第１の受光素子４の受光面４ａと、第２の受光素子５の受光面５ａからベルト120の外周面により構成された反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して垂線を下ろす。そして、それぞれの垂線の長さをＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。
【０１１９】
そして、そのうち、第２の受光素子５の受光面５ａからベルト120の外周面からなる反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さＬ３が最短となるようにする。これは、回路基板２の実装面２ａをベルト120の外周面の被検知部Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対して所定角度θｋだけ傾斜（所定角度傾斜）して配置することで行う。
【０１２０】
本実施形態では、発光素子３の発光面３ａからベルト120の外周面の被検知部（被照射面）Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ１とする。そして、第１の受光素子４の受光面４ａから該ベルト120の外周面の被検知部（被照射面）Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ２とする。そして、第２の受光素子５の受光面５ａから該ベルト120の外周面の被検知部Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ３とする。そのとき、｛Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１｝となるように、発光素子３と、第１及び第２の受光素子４，５とを配置している。
【０１２１】
図11は、本実施形態において回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋに対する受光素子４が受光する正反射光の受光感度と、受光素子５が受光する散乱反射光の受光感度を示す図である。図11に示すグラフは、受光素子４，５の傾きによる該受光素子４，５の単体でのそれぞれの感度に加えて、発光素子３の発光強度変化を加味したものである。
【０１２２】
ここで、図11に示す感度とは、図12に示す構成の受光感度を１として基準レベルとしたものである。
【０１２３】
図12は発光素子３の照射強度、受光素子４，５の正反射光と散乱反射光の受光強度の基準レベルを設定する光学センサの構成を示す断面説明図である。図12に示すように、発光素子３、受光素子４，５の被検知部Ｄからの距離は１０ｍｍである（つまり、Ｌ６＝Ｌ７＝Ｌ８＝１０ｍｍ）。また、発光素子３の発光面３ａの法線は光軸線６に、受光素子４の受光面４ａの法線は光軸線７に、受光素子５の受光面５ａの法線は光軸線８に一致する。
【０１２４】
散乱反射光軸角となる受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と、ベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２は４５°、発光素子３の照射光軸角となる発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥは１５°。そして、正反射光軸角となる受光素子４に入る正反射光の光軸線７と、ベルト120の法線17との間の角度θＲ１は１５°である。
【０１２５】
このような、図12に示す光学センサにおける発光素子３の発光面３ａから被検知部Ｄでの照射強度を「１」とする。更に、そのときの正反射光の受光素子４での受光強度を「１」とする。更に、そのときの散乱反射光の受光素子５での受光強度を「１」とする。これにより、それぞれの基準レベルを設定している。
【０１２６】
図11に示すように、受光素子４による正反射光の受光感度は回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋが大きくなるに従って低下する。これは、回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋが大きくなるに従って発光素子３の発光強度が小さくなり、その影響を受けるからである。
【０１２７】
一方、回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋを大きくすると、受光素子５による散乱反射光の感度が徐々に上昇する。特に、回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋが１５°のときに受光素子５による散乱反射光の感度がピークに達し、回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋが１５°を超えると受光素子５による散乱反射光の感度が徐々に低下する。
【０１２８】
このことから、ベルト120の外周面（反射面）の被検知部（被照射面）Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対する回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋを０度よりも大きく、且つ２２度以下の角度で設定することが好ましい。このように、θｋが０°＜θｋ≦２２°であれば、回路基板２の実装面２ａを傾斜させない場合（θｋ＝０°）と比べ散乱反射光の受光感度を上げることができる。
【０１２９】
一方で、正反射光の受光感度については、回路基板２の実装面２ａを傾斜させない場合（θｋ＝０°）と比べて下がるが、上述したように散乱反射光と比べて十分に多くの光量をとれているので、実際は問題なく使用することが可能である。
【０１３０】
次に、実施例１の他の実施形態である実施形態１Ｂについて説明する。
【０１３１】
［実施形態１Ｂ］
図10に実施形態１Ｂのトナー検知装置131の断面図を示した。上述した実施形態１Ａと同様に構成されるものは同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態１Ｂでは回路基板２はベルト120の外周面の稜線120ａと平行に配置されている。
【０１３２】
実施形態１Ｂでは発光素子３の照射光軸角度となる発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥを１５°、散乱反射光軸角度となる受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８とベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２を４５°とした。回路基板２の実装面２ａの傾斜角度θｋは０°である。発光素子３からの出射光の光軸線６の角度θＬは１５°、正反射光の受光素子４への入射角度θｐ１は１５°、散乱反射光の受光素子５への入射角度θｐ２は４５°となる。
【０１３３】
［実施形態１Ａと実施形態１Ｂとの比較］
次に、図７に示す実施形態１Ａと、図10に示す実施形態１Ｂとを比較する。実施形態１Ａのように、散乱反射光の受光素子５がベルト120に近づく側に回路基板２を傾けることで、受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と、受光素子５の受光面の法線16との間の角度θｐ２を実施形態１Ｂと比べて小さくすることが出来る。
【０１３４】
これにより、受光素子５に入る散乱反射光をより受光感度が高い角度で光を受光させることが出来、散乱反射光の受光感度を向上させることが出来る。また、受光素子５がベルト120に近づくことで距離による光の減衰も少なくなり受光素子５による散乱反射光の受光感度を向上させることが出来る。同様に、光軸線７と、受光素子４の受光面の法線15との間の角度θｐ１を実施形態１Ｂと比べて小さくすることができ、受光素子５自体の受光感度を向上させることが出来る。
【０１３５】
一方、発光素子３がベルト120から離れる側に回路基板２を傾けると、発光素子３からの出射光の光軸線６と、発光素子３の発光面３ａの法線14との間の角度θＬが大きくなり、且つ発光素子３のベルト120からの距離が遠くなるため光量が減少する。
【０１３６】
発光素子３の距離がベルト120から離れて光量が低下する分と、散乱反射光の受光素子５がベルト120に近づいて感度が上昇する分については、発光素子３から受光素子５に至る光路上で足し合わせた光路長は大きくは変わらない。従って、発光素子３のベルト120からの距離による変化分は少ない。
【０１３７】
一方、発光素子３の光軸線６の角度θＬと、受光素子５の光軸線８の角度θｐ２については、発光素子３は光軸線６の角度θＬに対する変化率が少ない発光側での発光強度が低下する。このため、受光側の受光素子５の光軸線８の角度θｐ２が変わることによる受光感度上昇の方が改善率が高くトータルで感度が良くなる。
【０１３８】
この感度改善効果は、回路基板２上の散乱反射光を受光する受光素子５と、ベルト120との離間距離Ｌ３が、該回路基板２上の発光素子３とベルト120との離間距離Ｌ１よりも小さくなるようにする。これは、回路基板２をベルト120の稜線120ａに対して傾けることにより達成される。
【０１３９】
回路基板２の平面（実装面２ａ）の延長線31と、ベルト120の稜線120ａの延長線32との間の傾斜角度θｋは、発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥと同程度の角度とすることが感度の上では最も好ましい。該傾斜角度θｋを角度θＥの２倍以上傾けると感度の改善効果がなくなるため該傾斜角度θｋは角度θＥの２倍未満にすることが好ましい。
【０１４０】
実施形態１Ａでは発光素子３の照射光軸角となる発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥを１５°、散乱反射光軸角となる受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と、ベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２を４５°とした。回路基板２の傾斜角度θｋを１５°にしたところ、発光素子３からの光軸線６の角度θＬは３０°、正反射光の受光素子４への入射角度θｐ１は０°、散乱反射光の受光素子５への入斜角度θｐ２は３０°となった。
【０１４１】
正反射光の光軸線７と、ベルト120の法線17との間の角度θＲ１は、発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥと略同じであることが好ましい。このため、前記角度θＥと、受光素子５の光軸線８と、ベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２と、回路基板２の平面の延長線31と、ベルト120の稜線120ａの延長線32との間の傾斜角度θｋを決める。そして、発光素子３もしくは正反射光用の受光素子４とベルト120との離間距離Ｌ１，Ｌ２を決めれば、その他の角度θＲ１，θＬ，θｐ１，θｐ２及びベルト120と散乱反射光の受光素子５との離間距離Ｌ３等は自ずと決まる。
【０１４２】
図９に実施形態１Ａ、実施形態１Ｂ、後述する実施形態２Ａ、及び、実施形態２Ｂのトナー検知装置131の特性を説明する表を示した。ここで、図９に示すＬ７は、図７に示す正反射光の受光素子４からベルト120までの光軸線７上の距離であり、実施形態１Ａでは１０mmとした。回路基板２上の３つの光学素子の中で並び順が中央にある正反射光の受光素子４とベルト120までの離間距離Ｌ２を維持したまま回路基板２に傾斜角度θｋ＝１５°の角度を設けた。
【０１４３】
図９に示すＬ６は、図７に示す発光素子３からベルト120までの光軸線６上の距離であり、実施形態１Ａでは１１．５mmであった。図９に示すＬ８は、図７に示す散乱反射光の受光素子５からベルト120までの光軸線８上の距離であり、実施形態１Ａでは１１．５mmであった。正反射光の受光素子４に入ってくる光量の感度は十分高く問題は無かった。
【０１４４】
散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、上述した図12に示す光学センサの感度である基準レベルの０．２４倍であった。
【０１４５】
図９に実施形態１Ｂのトナー検知装置131の特性を説明する表を示した。ここで、図９に示すＬ７は、図10に示す正反射光の受光素子４からベルト120までの光軸線７上の距離であり、比較のために前記実施形態１Ａと同様に１０mmとした。
【０１４６】
図９に示すＬ６は、図10に示す発光素子３からベルト120までの光軸線６上の距離であり、実施形態１Ｂでは１０．０mmであった。図９に示すＬ８は、図10に示す散乱反射光の受光素子５からベルト120までの光軸線８上の距離であり、実施形態１Ｂでは１３．７mmであった。
【０１４７】
実施形態１Ｂでは、正反射光の受光素子４に入ってくる光量の感度は十分高く問題は無かった。散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、基準レベルの０．２１倍であった。
【０１４８】
以上により、実施形態１Ａと実施形態１Ｂとの比較において、実施形態１Ａの受光素子５による散乱反射光の感度は実施形態１Ａに対して約１３％の高い結果が得られた。前述したように、実施形態１Ａの散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、基準レベルの約０．２４倍（実際には０．２３８６８…倍）であった。実施形態１Ｂの散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、基準レベルの約０．２１倍（実際には０．２１０５３…倍）であった。そして、（０．２３８６８）／（０．２１０５３）＝１．１３３７…（＝約１１３％）であるから約１３％の改善となった。
【０１４９】
以上説明したように、本実施例では、回路基板２に設けられた穴19にハウジング１の壁部１ａが挿入される構成とした。これにより、発光素子３から発せられた光がベルト120の外周面に照射されずにハウジング１内または回路基板２内を伝わって受光素子４，５に届き外乱光（迷光）となることを防ぎ、遮光性を向上させることができる。
【０１５０】
尚、遮光性を向上させるための構成としては、回路基板２に設けられたスリット穴19にハウジング１の壁部１ａが挿入される構成であれば良く、回路基板２に発光素子３、受光素子４，５の全てを実装している必要はない。即ち、回路基板２の実装面上に、発光素子３と、受光素子４，５のどちらか一方と、を少なくとも有し、これら発光素子３と受光素子４，５との間に、スリット穴19に嵌合した壁部１ａを備えていれば良い。
【０１５１】
また、上記構成に加えて、実施形態１Ａでは、回路基板２を傾けることにより、散乱反射光の受光素子５への入斜角度θｐ２が小さくなって入射角度が改善され、正反射光に比べて光量を確保し難い散乱反射光の受光感度が高くなった。これにより散乱反射光の受光出力を向上させることができ、光センサ全体の感度を向上させることができる。
【実施例２】
【０１５２】
次に図13〜図15を用いて本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の実施例２の各実施形態の構成について説明する。尚、前記実施例１と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【０１５３】
［実施形態２Ａ］
図13に実施形態２Ａのトナー検知装置131の断面図を示した。実施形態２Ａでは、回路基板２上に配置される光学素子となる発光素子３、受光素子４，５の一直線上の並びが前記実施例１とは異なる。実施形態２Ａでは、図13の一番左側が正反射光用の受光素子４であり、一番右側が散乱反射光用の受光素子５であり、発光素子３が受光素子４，５の間に配置されている。
【０１５４】
この壁部１ａ及びスリット穴19は、図13に示すように、発光素子３と受光素子４との間、及び、発光素子３と受光素子５との間に設けられている。従って、壁部（遮光壁）１ａがスリット穴19に嵌合することにより、ハウジング１内の導光路21と導光路22との間、及び、導光路21と導光路23との間をより確実に遮光する（光が行き来することを遮る）。
【０１５５】
実施形態２Ａでは、発光素子３の発光面３ａからベルト120の外周面からなる反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ１とする。そして、第１の受光素子４の受光面４ａから該ベルト120の外周面からなる反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ２とする。そして、第２の受光素子５の受光面５ａから該ベルト120の外周面からなる反射面（被照射面）を含む平面（稜線120ａ）に対して下ろした垂線の長さをＬ３とする。そのとき、｛Ｌ３＜Ｌ１＜Ｌ２｝となるように、発光素子３と、第１及び第２の受光素子４，５とを配置した一例である。
【０１５６】
実施形態２Ａでは発光素子３の照射光軸角度となる発光素子３の光軸線６とベルト120の法線17との間の角度θＥを１５°、散乱反射光軸角度となる受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８とベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２を４５°とした。回路基板２の平面（実装面２ａ）とベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋは１５°である。
【０１５７】
発光素子３から出射する光軸線６と、発光素子３の発光面３ａの法線14との間の角度θＬは０°である。正反射光の受光素子４への入射角度となる正反射光の受光素子４への光軸線７と、受光素子４の受光面４ａの法線15との間の角度θｐ１は３０°である。散乱反射光の受光素子５への入斜角度となる散乱反射光の受光素子５への光軸線８と、該受光素子５の受光面５ａの法線16との間の角度θｐ２は３０°である。
【０１５８】
図９に実施形態２Ａのトナー検知装置131の特性を説明する表を示した。ここで、図９に示すＬ６は、図13に示す発光素子３からベルト120までの光軸線６上の距離であり、比較のために前記実施形態１Ｂと同様に１０mmとした。
【０１５９】
図９に示すＬ７は、図13に示す正反射光の受光素子４からベルト120までの光軸線７上の距離であり、実施形態２Ａでは１１．５mmであった。図９に示すＬ８は、図13に示す散乱反射光の受光素子５からベルト120までの光軸線８上の距離であり、実施形態２Ａでは１１．５mmであった。
【０１６０】
実施形態２Ａでは、正反射光の受光素子４に入ってくる光量の感度は十分高く問題は無かった。散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、基準レベルの０．５２倍であった。
【０１６１】
実施形態２Ａにおいても前記実施形態１Ａと同様に、回路基板２の平面（実装面２ａ）とベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋを１５°に設定した。これにより、発光素子３から出射する光軸線６と、発光面３ａの法線14との間の角度θＬが０°となり、照射強度のピークで使用することが出来る。そして、出射側の光量が増加したことが前記実施形態１Ｂと比較して感度改善に寄与している。
【０１６２】
実施形態２Ａの感度改善効果は、発光素子３とトナー検知装置131のベルト120上の被検知部Ｄとを結ぶ光軸線６と、該発光素子３の発光面３ａの法線14との間の角度θＬが小さくなる方向に回路基板２を傾けて配置したことにより達成される。
【０１６３】
また、上記効果に加えて、散乱反射光の受光素子５への入射角度となる散乱反射光の受光素子５への光軸線８と、該受光素子５の受光面５ａの法線16との間の角度θｐ２を３０°に低減出来た。このため、散乱反射光の受光素子５での受光感度が向上したことの重ね合わせによりトナー検知装置131全体の感度が大幅に向上した。
【０１６４】
散乱反射光の受光素子５がベルト120に近づく側に回路基板２の平面（実装面２ａ）と、ベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋを設定する。これにより、受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と、ベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２が同じ場合に、散乱反射光の受光素子５への光軸線８と、該受光素子５の受光面５ａの法線16との間の角度θｐ２を小さくすることが出来る。これにより受光素子５による散乱反射光の感度がより高い角度で光を受光させることが出来、散乱反射光の受光感度を向上させることが出来る。
【０１６５】
また、受光素子５がベルト120に近づくことで、受光素子５とベルト120との離間距離による光の減衰も少なくなり受光素子５による散乱反射光の受光感度を向上させることが出来る。更に、発光素子３から出射する光軸線６と、該発光素子３の発光面３ａの法線14との間の角度θＬが小さくなり、発光素子３の発光強度が強い部分の光がハウジング１の導光路21から出ていくため、照射光量が増加する。この両方の効果が重なりトータルでトナー検知装置131の感度が良くなる。
【０１６６】
この効果は、回路基板２上に一直線上に配置される光学素子となる発光素子３、受光素子４，５は、図13に示すように、ベルト120から近い順に、散乱反射光測定用の受光素子５、発光素子３、正反射光測定用の受光素子４の順に配置する。そして、散乱反射光測定用の受光素子５をベルト120に近づける方向に回路基板２を傾斜させる。或いは、発光素子３とトナー検知装置131の被検知部Ｄとを結ぶ光軸線６と、発光素子３の発光面３ａの法線14との間の角度θＬが小さくなる方向に回路基板２を傾斜させたことにより達成出来た。
【０１６７】
図14は回路基板２上に一直線上に配置される光学素子となる発光素子３、受光素子４，５が、図13に示す実施形態２Ａの並び順で、発光素子３の光軸線６と、ベルト120の法線17との間の角度θＥを１５°とした。更に、受光素子４に入る正反射光の光軸線７と、ベルト120の法線17との間の角度θＲ１を１５°とした。更に、受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８と、ベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２を４５°とした。図14は、この構成で、回路基板２の平面（実装面２ａ）と、ベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋを変化させたときに受光素子４による正反射光の受光感度と、受光素子５による散乱反射光の受光感度との変化を示す図である。
【０１６８】
図14に示すように、回路基板２の平面（実装面２ａ）とベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋを傾けるほど、受光素子５に入る散乱反射光の感度は良くなり、傾斜角度θｋが４０度程度でピークとなる。ピークが４５度でないのは、１５度以上傾くと発光素子３の発光強度が下がっていくからである。そして、傾斜角度θｋが４０度を超えると、受光素子５に入る散乱反射光の感度は徐々に低下する。
【０１６９】
一方、受光素子４に入る正反射光の受光感度は、回路基板２の傾斜角度θｋを傾けるほど低下する。これは、光軸線６に対する発光素子３の発光面３ａの傾きが大きくなり、発光強度が落ちること、及び、光軸線７に対する受光素子４の受光面４ａの傾きが大きくなり、感度が落ちることによる。ここで、発明者等の鋭意検討によれば、正反射光量を精度良く検知できるのは、傾斜角度θｋが４０度程度までであり、４０度を超えると受光素子４の受光感度が下がり過ぎてしまうことが分かっている。
【０１７０】
受光素子４に入る正反射光の感度の低下を考慮すれば、回路基板２の実装面２ａのベルト120の外周面（反射面）の被検知部Ｄを含む平面（稜線120ａ）に対する傾斜角度θｋを０度よりも大きく、且つ４０度以下の角度で設定することが好ましい。即ち、傾斜角度θｋは、０°＜θｋ≦４０°であると良い。
【０１７１】
実施形態２Ａでは、図13に示すように、散乱反射光の受光素子５への入斜角度θｐ２が小さくなって入射角度が改善されることにより散乱反射光の受光出力が向上する。このため、正反射光に比べ光量を確保し難い散乱反射光の受光感度が高くなり、光センサ全体の感度が大幅に向上する。他の構成は実施形態１Ａと同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【０１７２】
［実施形態２Ｂ］
図15に実施形態２Ｂのトナー検知装置131の断面図を示した。前記実施例１と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。実施形態２Ｂでは回路基板２が散乱反射光側の受光素子５がベルト120から離れる側に傾斜して設置された一例である。
【０１７３】
実施形態２Ｂでは、発光素子３の光軸線６とベルト120の法線17との間の角度θＥを１５°、受光素子５に入る散乱反射光の光軸線８とベルト120の稜線120ａとの間の角度θＲ２を４５°とした。回路基板２の平面（実装面２ａ）とベルト120の稜線120ａとの間の傾斜角度θｋは−１５°である。
【０１７４】
発光素子３から出射する光軸線６と、発光面３ａの法線14との間の角度θＬは３０°である。正反射光の受光素子４への光軸線７と、該受光素子４の受光面４ａの法線15との間の角度θｐ１は０°である。散乱反射光の受光素子５への光軸線８と、該受光素子５の受光面５ａの法線16との間の角度θｐ２は６０°である。
【０１７５】
図９に実施形態２Ｂのトナー検知装置131の特性を説明する表を示した。ここで、図９に示すＬ６は、図15に示す発光素子３からベルト120までの光軸線６上の距離であり、比較のために実施形態２Ａ及び実施形態１Ｂと同様に１０mmとした。
【０１７６】
図９に示すＬ７は、図15に示す正反射光の受光素子４からベルト120までの光軸線７上の距離であり、実施形態２Ｂでは８．７mmであった。
【０１７７】
図９に示すＬ８は、図15に示す散乱反射光の受光素子５からベルト120までの光軸線８上の距離であり、実施形態２Ｂでは１７．３mmであった。
【０１７８】
実施形態２Ｂでは、正反射光の受光素子４に入ってくる光量の感度は十分高く問題は無かった。散乱反射光の受光素子５に入ってくる光量の感度は、基準レベルの０．０５倍であった。
【０１７９】
実施形態２Ｂでは、散乱反射光の受光素子５への光軸線８と、該受光素子５の受光面５ａの法線16との間の角度θｐ２が６０°と大きくなった。このため、受光素子５による散乱反射光の受光感度がピーク時の４分の１程度まで低下したことと、受光素子５とベルト120との離間距離が大きくなってしまったため、光量の減衰が大きく寄与している。
【０１８０】
以上説明したように、本実施例によれば前記実施例１と同様に、回路基板２に設けられたスリット穴19にハウジング１の壁部１ａが挿入される構成により、遮光性を向上させることができる。また、上記構成に加えて、実施形態２Ａでは、回路基板２を傾けることで、散乱反射光の受光素子５への入斜角度θｐ２が小さくなって入射角度が改善されることにより散乱反射光の受光出力が向上する。このため、正反射光に比べ光量を確保し難い散乱反射光の受光感度が高くなり、光センサ全体の感度が大幅に向上する。
【実施例３】
【０１８１】
次に図16を用いて本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の実施形態３の構成について説明する。尚、前記各実施例と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【０１８２】
前記各実施例ではトナー検知装置131に偏光板を使用せずに受光素子４，５の位置で正反射光と散乱反射光を分離するタイプのトナー検知装置131について例示した。本発明の効果は偏光板の有無に依らず発揮することが出来る。
【０１８３】
例えば、図16に示すように、回路基板２上に一直線上に配置される光学素子となる発光素子３、受光素子４，５の各導光路21，22，23のそれぞれの入口に偏光板11，12，13を設けた構成にも好適に用いることが出来る。12は発光素子３側の偏光板である。11は正反射光の受光素子４側の偏光板であり、偏光板12と同じ方向の偏光が通過する向きに偏光板11の方向が調整されている。
【０１８４】
散乱反射光の受光素子５側のフィルタ用の偏光板13は前記偏光板11，12と９０°異なる向きの偏光が通過する方向に向けられている。他の構成は前記各実施例と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【実施例４】
【０１８５】
次に図17を用いて本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の実施形態４の構成について説明する。尚、前記各実施例と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【０１８６】
前記各実施例のトナー検知装置131に加えて、図17に示したように、回路基板２上に一直線上に配置される光学素子となる発光素子３、受光素子４，５の各導光路21，22，23のそれぞれの入口側でベルト120と対向する面に保護カバー24を設けた。保護カバー24を設けることで、ベルト120から飛散したトナーがセンサ内部を汚染することを防止することが出来る。他の構成は前記各実施例と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【実施例５】
【０１８７】
次に図18を用いて本発明に係るトナー検知装置を具備した画像形成装置の他の構成について説明する。
【０１８８】
前記各実施例では、感光ドラム101から中間転写ベルトとなるベルト120にトナー画像を一次転写した後、該ベルト120からシート129に二次転写する画像形成装置47の中間転写ベルトを測定対象物とした。そして、画像形成時の画像位置精度を高めるレジストレーション制御を行うために該ベルト120上のテストパターン10のトナー濃度を光学センサとしてのトナー検知装置131により検知する構成とした。
【０１８９】
本実施例では、図18に示すように、シート129を吸着搬送する無端ベルトからなるベルト120を測定対象物とした。そして、各感光ドラム101の表面上に形成されたトナー画像と、ベルト120により吸着搬送されるシート129との間で画像形成時の画像位置精度を高めるレジストレーション制御を行う。そのために測定対象物となるベルト120に形成された図示しないマークを検知して、ベルト120の位置及び速度を検知することも出来る。
【０１９０】
図18に示すように、本実施例の画像形成装置47は多色画像を形成する電子写真方式の画像形成装置47である。画像形成部では、像担持体となる感光ドラム101に光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像してトナー画像化し、その現像したトナー画像を記録材となるシート129に転写して定着させる。
【０１９１】
通常、カラー画像をシート129上で再現するために減法混色の三原色であるＹ（イエロー）トナー、Ｍ（マゼンタ）トナー及びＣ（シアン）トナーの各色トナーを用いる。更に、文字や画像黒色部分の印字（印刷、画像形成）に用いられるＫ（ブラック）トナーの合計で４色のトナーを重ねて、フルカラー画像を形成することが行われている。
【０１９２】
画像形成装置47本体の下部にはシートカセット123が着脱自在に装着される。図２に示すＤＣコントローラ42がホストコンピュータ40より印刷命令を受けた後、所定のタイミングで給送ローラ121を回転駆動することによってシートカセット123内のシート129は一枚毎取り出される。給送ローラ121により給送されたシート129はレジストレーションローラ対122まで搬送され、シート129の先端がレジストレーションローラ対122のニップ部に突き当てられて停止する。作像準備が整い、作像が開始されると、シート129は所定のタイミングでレジストレーションローラ対122によって感光ドラム101が対向する画像形成部に給送される。
【０１９３】
レジストレーションローラ対122はシート129の給送タイミングを調整すると共に、シート129の先端が搬送方向に対して垂直になるようにシート129の先端位置を合わせる機能も持つ。図18の右側からイエローの画像形成部である第１の画像形成ステーションが配置される。更にシート搬送方向下流側にイエローの画像形成部と同じ構成でマゼンタの画像形成部である第２の画像形成ステーションが配置される。更に、シアンの画像形成部である第３の画像形成ステーション、ブラックの画像形成部である第４の画像形成ステーションの４つの画像形成ステーションが上記の順序で並んでいる。
【０１９４】
各色のトナー画像形成方法は特に限定されないが、例えば二成分現像法または非磁性一成分現像法等、公知の現像方法により行われる。以下、非磁性一成分の接触現像方法を用いた画像形成装置47の例について説明する。
【０１９５】
イエローの画像形成部である第１の画像形成ステーションにおいて、感光ドラム101Ｙの表面が高圧電源44から給電を受ける帯電ローラ102Ｙによって均一に帯電される。そして、露光装置103からの露光光線114Ｙを受けて感光ドラム101Ｙの表面に静電潜像が形成される。
【０１９６】
感光ドラム101Ｙの表面に形成された静電潜像には現像ローラ105Ｙが当接し、静電潜像に対応してトナーを現像し、トナー画像を得る。現像ローラ105Ｙには該現像ローラ105Ｙの表面にトナーを供給または剥ぎ取るための供給／剥ぎ取りローラ106Ｙが該現像ローラ105Ｙに対して周速差を持って当接しており、同時に現像ローラ105Ｙ上のトナーを帯電させる役割も担っている。
【０１９７】
現像ローラ105Ｙ上のトナーはトナー層厚を規制する規制ブレード113Ｙによってトナー層厚が規制されると共に、摺擦によって摩擦帯電され現像に適したトナーが感光ドラム101Ｙへ供給される。トナー画像は転写ローラ119Ｙによって測定対象物となるベルト120により搬送されるシート129に転写される。
【０１９８】
尚、各色の画像形成ユニットは、それぞれ形成するトナー画像の色が異なることを除けば、同一の構成、作用を有するものである。このため、以下、特に区別を要しない場合は、各色画像形成ユニットのいずれかに属する要素であることを示すためにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字は省略して説明する。
【０１９９】
各感光ドラム101と転写ローラ119との間には、駆動ローラ130とテンションローラ124とにより張架された静電吸着搬送ベルト（ＥＴＢ）からなるベルト120が介在している。そして、該ベルト120は駆動ローラ130によって回動され、シート129を静電吸着して各色の画像形成ステーションへ搬送する。
【０２００】
テンションローラ124はベルト120が弛まないようベルト120が張る方向に圧力をかけた状態で該ベルト120の移動に伴って従動回転する。ベルト120によるシート129の搬送によって感光ドラム101からシート129へのトナー画像の転写位置精度を高めて各色間のトナー画像のずれを小さくしている。
【０２０１】
感光ドラム101上に転写されずに残った転写残トナーを回収、清掃するためにクリーニングブレード110が感光ドラム101の表面に当接され、該クリーニングブレード110により回収された転写残トナーは廃トナー容器111に収納される。
【０２０２】
シート129は感光ドラム101から分離され、続いて次の画像形成ステーションに搬送される。イエローと同じ画像形成動作によりマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像がイエローのトナー画像の上に順次転写され、加圧ローラ126と加熱ローラ125との定着ニップ部に搬送される。シート129上に形成されたトナー画像は定着ニップ部で加熱加圧を受けてトナーが溶融し、シート129と密着して永久画像となる。トナー画像が定着されたシート129は排出ローラ127によって画像形成装置47外へと排出される。他の構成は、前記各実施例と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【０２０３】
また、測定対象物として、感光ドラム101等の循環移動体にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２０４】
１…ハウジング
１ａ…遮光壁
２ …回路基板
２ａ…実装面
３ …発光素子
３ａ …発光面
４ …正反射光の受光素子
４ａ …受光面
５ …散乱反射光の受光素子
５ａ …受光面
120 …ベルト（測定対象物）
Ｌ１ …発光素子からベルトまでの離間距離（垂線の長さ）
Ｌ２ …正反射光の受光素子からベルトまでの離間距離（垂線の長さ）
Ｌ３ …散乱反射光の受光素子からベルトまでの離間距離（垂線の長さ）
θｋ …回路基板の平面（実装面２ａ）とベルトの稜線との間の傾斜角度
【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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