JP2010128415A - 光学センサ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる光学センサおよび該光学センサを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】光学センサ７０は、搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて照射光Ｌを照射する発光ダイオードと、搬送ベルト２９の表面２９ａで正反射された正反射光を受光する受光手段としてのフォトダイオードと、搬送ベルト２９の表面２９ａで拡散反射された拡散反射光を受光する受光手段としてのフォトダイオードと、これら発光ダイオードと各フォトダイオードとを、搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容するケース７４と、を備えている。そして、照射光Ｌと各反射光とが含まれる光路面Ｆに交差する方向に、搬送ベルト２９の表面２９ａで拡散反射された他の拡散反射光Ｄ１を反射させるように、ケース７４の下面７４１が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置が備える像担持体などにおけるトナー等の粉体の付着量を検出するための光学センサ、及び、該光学センサを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、年々画質の向上が求められている。このような画像形成装置では、例えば、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤が用いられており、画像形成装置が備える感光体や中間転写体等の像担持体の表面にトナーを付着させてトナー像を形成し、該トナー像を転写紙に転写して画像を形成する。そして、画像形成装置において高品質の画像を得るためには、所望の画像濃度を得ることが重要である。特に、カラー画像形成装置においては、画像濃度の変動が色味変動につながるため、画像濃度は形成される画像の品質に大きく影響する。

上述した画像形成装置では、所望の画像濃度を得るために、感光体や中間転写体等の像担持体の表面に、例えば、階調パターンからなる濃度検知用トナーパッチを形成して、このトナーパッチの濃度、即ち、トナー付着量を光学的検知手段により検知して、その検知結果に基づき感光体上への潜像形成用のレーザ光強度や、帯電バイアス、現像バイアスなどを調整して、形成される画像の濃度調整を行っている。つまり、画像形成装置で形成される画像において所望の画像濃度を得るためには、像担持体の表面のトナー付着量を正確に検知する必要がある。

このようなトナー付着量を検知する光学的検知手段として、発光手段としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）と、受光手段（受光素子）としてのフォトダイオード又はフォトトランジスタと、を組み合わせた反射型光学センサが一般的に知られている。図１０に、上述した反射型光学センサの一例を示す。

図１０に示す反射型光学センサ７７０は、ＬＥＤ７１１と、正反射受光素子としてのフォトダイオード７１２と、拡散反射受光素子としてのフォトダイオード７１３と、ケース７１４と、を備えている。ＬＥＤ７１１は、像担持体としての転写ベルト７６０の表面７６０ａ（即ち、反射面）に形成されたトナーパッチ７２０に照射光Ｌを照射する。フォトダイオード７１２は、照射光Ｌがトナーパッチ７２０のトナー付着量に応じて正反射（鏡面反射）された正反射光Ｒを受光する。フォトダイオード７１３は、照射光Ｌがトナーパッチ７２０のトナー付着量に応じて拡散反射（乱反射）された拡散反射光Ｄを受光する。フォトダイオード７１２及びフォトダイオード７１３は、受光した光量に応じた電圧を出力する。ケース７１４は、ＬＥＤ７１１、フォトダイオード７１２及びフォトダイオード７１３、を転写ベルト７６０に相対するように収容する。そして、このような反射型光学センサ用いて、濃度検知用トナーパッチのトナー付着量を検知する画像形成装置が特許文献１に提案されている。

特許文献１に示される画像形成装置では、上述したような反射型光学センサを用いて、トナーパッチ７２０のトナー付着量に対する正反射光量出力電圧及び拡散反射光量出力電圧を検知して、これら検知したそれぞれの出力電圧の差分値を求め、この差分値からトナーパッチ７２０のトナー付着量を検知して画像濃度の調整を行っていた。この正反射光量出力電圧及び拡散反射光量出力電圧の差分値は、トナーパッチ７２０のトナー付着量に対して大きく変化するので、この差分値を用いて画像濃度の調整を行うことにより、トナー付着量を正確に検知することができ、そのため、所望の画像濃度を得ることができた。
特開２００１−１９４８４３号公報

上述したような光学センサにおいて、拡散反射光を検知する拡散反射受光素子は、個体差により出力特性が異なる場合がある。ここでいう出力特性とは、トナー付着量に応じた所定の光量を受光したときの出力電圧、又は、受光した光量に対する出力電圧のグラフ形状（出力カーブ）、などである。図１１に、基準となる拡散反射受光素子Ｓ（以下、基準受光素子Ｓという）と、基準受光素子Ｓより出力電圧が大きくなる出力特性を有する拡散反射受光素子Ａ（以下、比較受光素子Ａという）と、基準受光素子Ｓより出力電圧が小さくなる出力特性を有する拡散反射受光素子Ｂ（以下、比較受光素子Ｂという）と、のそれぞれにおけるトナー付着量に対する出力電圧の概略関係を表すグラフを示す。

このグラフによれば、各受光素子は、転写ベルトの表面が地肌のまま（即ち、トナー付着量０）のとき出力電圧が最小値となり、転写ベルトの表面へのトナー付着量が多くなるほど出力電圧が高くなる。また、各受光素子において同一のトナー付着量を検知したとき、比較受光素子Ａは基準受光素子Ｓより出力電圧が大きく、比較受光素子Ｂは基準受光素子Ｓより出力電圧が小さく、つまり、これら各受光素子には出力特性に個体差がある。そして、このような各受光素子の個体差を補正するために、所定のトナー付着量Ｃ（以下、補正点ともいう）のときに、比較受光素子Ａ及び比較受光素子Ｂの出力電圧を、基準受光素子Ｓの出力電圧と同一にする所定の補正乗数をかける。図１２に、この補正乗数をかけて補正したグラフを示す。

このように、所定の補正乗数をかけることによって、補正点における出力電圧Ｇは、各受光素子で同一となる。しかし、補正点とは異なる他の所定のトナー付着量（例えば、付着量Ｄ）での出力電圧Ｅｓ、Ｅａ、Ｅｂは、各受光素子の出力特性（出力カーブ）の個体差により、差異が生じる場合がある。ここで、基準受光素子Ｓとの出力電圧の差異を定量的に評価するために、付着量Ｄにおける出力電圧と付着量Ｃ（補正点）における出力電圧との比（以下、拡散出力比という）を考える。

この拡散出力比は、異なる２つの点（トナー付着量）における出力電圧の比を表すものであり、拡散出力比の値が近いほど、出力電圧のグラフ形状（即ち、出力カーブ）が相似であると考えられ、拡散出力比の値が離れているほど、出力電圧のグラフ形状の違いが大きいと考えられる。つまり、ある拡散反射受光素子において、拡散出力比が基準受光素子Ｓと近い（差異が小さい）と、基準受光素子Ｓと出力カーブが似ており、補正乗数をかけることで基準受光素子Ｓと同等の出力特性を得ることができ、一方で、拡散出力比が基準受光素子Ｓと離れている（差異が大きい）と、基準受光素子Ｓとの出力カーブが異なり、補正乗数をかけても基準受光素子Ｓと同等の出力特性を得ることができない。即ち、拡散反射受光素子において、基準受光素子Ｓとの拡散出力比の差異が大きいものについては、トナー付着量の検知誤差が生じてしまうことが判る。この各受光素子（光学センサ）間での拡散出力比の差異を、拡散出力比のばらつきという。

本発明者らは、さらに高精度のトナー付着量の検知を実現するために、この拡散反射受光素子によって検知される拡散反射光、光学センサの構成、及び、拡散出力比、との関係に着目して鋭意検討した結果、以下のことを見いだした。

図１０に示すように、反射型光学センサ７７０は、転写ベルト７６０の図中上方に配置されており、反射型光学センサ７７０のケース７１４の下面７１４ａが、転写ベルト７６０の表面７６０ａと正対して配置されている。つまり、転写ベルト７６０の表面７６０ａとケース７１４の下面７１４ａとが互いに平行に配置されている。

この構成における拡散反射光Ｄ１の進み方について考える。図１３において、照射光Ｌと拡散反射光Ｄとが含まれる面を光路面Ｆとし、この光路面Ｆは、ｘ軸方向とｚ軸方向とを含む平面（ｘｚ平面）に平行にされている。拡散反射光Ｄ１の光路は光路面Ｆに沿い且つ下面７１４ａに向かって進み、拡散反射光Ｄ１は直接フォトダイオード７１３に受光されない。そして、上述のように転写ベルト７６０と下面７１４ａとが互いに平行に配置されているので、図１３に模式的に示すように、照射光Ｌが転写ベルト７６０の表面７６０ａ（反射面）で反射（１次反射）された拡散反射光Ｄ１、及び、この拡散反射光Ｄ１が転写ベルト７６０の表面７６０ａ及び下面７１４ａで正反射されたｎ次反射光（Ｄ２、Ｄ３、…）は、照射光Ｌの光路と拡散反射光Ｄ１の光路とを含む光路面Ｆに沿って進む。なお、図１３において、下面７１４ａは省略している。

この構成から、図１４、図１５に示すように、拡散反射光Ｄ１が、下面７１４ａで正反射（２次反射光Ｄ２）され、転写ベルト７６０の表面７６０ａ（即ち、トナーパッチ７２０）で再度正反射（３次反射光Ｄ３）されて、この３次反射光Ｄ３が拡散反射受光素子であるフォトダイオード７１３に受光されてしまうことが考えられる。また、拡散反射光の光量によっては、下面７１４ａ及び転写ベルト７６０の表面７６０ａで再々度反射されることもあり、つまり、下面７１４ａ（ケースの反射面と相対する面）と転写ベルト７６０の表面７６０ａ（反射面）とで複数回正反射された反射光が拡散反射受光素子に受光されてしまうことが考えられる。また、正反射受光素子であるフォトダイオード７１２においても上記と同様のことが起きると考えられる。なお、光は、拡散反射されるとその光量が極端に小さくなるので、下面７１４ａと及び転写ベルト７６０の表面７６０ａで複数回拡散反射された反射光については、その影響を無視できる。

そこで、ケース７１４の下面７１４ａにおける反射率を変化させて、即ち、転写ベルト７６０の表面７６０ａに向けて正反射される光量を変化させたときの基準受光素子Ｓの拡散出力比を、光学シミュレーションを用いて求めた。その結果を表１に示す。

この結果によれば、下面７１４ａにおける反射率が小さいと、即ち、転写ベルト７６０の表面７６０ａに向けて正反射される光量が少ないと、拡散出力比が小さく、下面７１４ａにおける反射率が大きくなるにしたがって、即ち、転写ベルト７６０の表面７６０ａに向けて正反射される光量が大きくなるにしたがって、拡散出力比が大きくなることが判った。このことは、上記複数回正反射された反射光の受光量が多くなると、本来の拡散出力比（即ち、反射率０％のときの拡散出力比）からのずれが大きくなることを示している。また、反射率の数％の違いで拡散出力比が大きく変化することが判った。

上述のように、反射型光学センサ７７０は、転写ベルト７６０の表面７６０ａとケース７１４の下面７１４ａとが互いに平行に配置されているが、例えば、ケース７１４の加工時の製造誤差や、反射型光学センサ７７０を画像形成装置等に組み付けるときの組立誤差などによって、転写ベルト７６０の表面７６０ａとケース７１４の下面７１４ａとの位置関係が平行から微妙にずれてしまうことがある。すると、ケース７１４の下面７１４ａでの光の反射の振る舞いが反射型光学センサ７７０ごとに変化してしまい、つまり、下面７１４ａにおける実効的な反射率に違いが生じてしまい、この反射率の違いによって拡散出力比が大きく変化して、反射型光学センサ７７０における拡散出力比のばらつきの一因になっているものと考えられる。

このことから、特許文献１に示される構成では、反射型光学センサ７７０毎に、それぞれのケース７１４の下面７１４ａにおける反射率に違いが生じてしまうので、上記複数回正反射された反射光の受光量に差異が生じて、拡散出力比が大きくばらつき、そのため、反射型光学センサにおける上記各種誤差等の個体差によるトナー付着量の検知誤差が生じてしまい、画像濃度を正確に検知することができないという問題が潜在していた。

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる光学センサおよび該光学センサを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、反射面に向けて光を照射する発光手段と、前記反射面で反射された光を受光する受光手段と、前記発光手段と前記受光手段とが前記反射面と相対するように収容されるケースと、を備えた光学センサにおいて、前記発光手段によって照射された光の光路と前記受光手段によって受光される光の光路とが含まれる光路面に交差する方向に、前記反射面で拡散反射された拡散反射光を反射させるように、前記ケースの前記反射面と相対する面が形成されていることを特徴とする光学センサである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記ケースの前記反射面と相対する面が、前記光路面と直交しないように前記反射面に対して傾斜されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記ケースの前記反射面と相対する面が、拡散反射処理されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記ケースの前記反射面と相対する面には、透明な合成樹脂又は透明なガラスからなる防塵部材が、設けられていることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記防塵部材の前記反射面と相対する面が、反射防止処理されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項４又は５に記載された発明において、前記防塵部材の前記発光手段によって照射された光に通過される箇所には、集光部材又は光放散部材が一体に形成されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載された発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載された発明において、前記防塵部材の前記受光手段によって受光される光に通過される箇所には、前記集光部材又は前記光放散部材が一体に形成されていることを特徴とするものである。

請求項８に記載された発明は、反射面としての表面に粉体が付着される像担持体と、前記像担持体の前記表面に付着された前記粉体の付着量を検知する光学センサと、を少なくとも有する画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、反射面に向けて光を照射する発光手段と、前記反射面で反射された光を受光する受光手段と、前記発光手段と前記受光手段とが前記反射面と相対するように収容されるケースと、を備えた光学センサにおいて、前記発光手段によって照射された光の光路と前記受光手段によって受光される光の光路とが含まれる、光路面に交差する方向に、前記反射面で拡散反射された拡散反射光を反射させるように、前記ケースの前記反射面と相対する面が形成されているので、反射面で反射（１次反射）された拡散反射光がケースの前記反射面と相対する面で正反射されたとき、光路面と交差する方向、即ち、ケースと反射面との間から逸れる方向に向かって進み、そのため、ケースの前記反射面と相対する面と前記反射面との間で複数回正反射された反射光が受光手段によって受光されることを防いで（即ち、前記反射面と相対する面の実効的な反射率を０％にして）、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

請求項２に記載された発明によれば、前記ケースの前記反射面と相対する面が、前記光路面と直交しないように前記反射面に対して傾斜されているので、反射面で反射（１次反射）された拡散反射光がケースの前記反射面と相対する面で正反射されたとき、光路面と交差する方向、即ち、ケースと反射面との間から逸れる方向に向かって進み、そのため、ケースの前記反射面と相対する面と前記反射面との間で複数回正反射された反射光が受光手段によって受光されることを防いで、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

請求項３に記載された発明によれば、前記ケースの前記反射面と相対する面が、拡散反射処理されているので、反射面で反射（１次反射）された拡散反射光が、前記ケースの前記反射面と相対する面で拡散されて複数の方向に進むとともに各方向に進む光の光量が小さくなり、そのため、ケースの前記反射面と相対する面と前記反射面との間で複数回正反射された反射光が受光手段によって受光されることを防いで、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

請求項４に記載された発明によれば、前記ケースの前記反射面と相対する面には、透明な合成樹脂又は透明なガラスからなる防塵部材が設けられているので、前記発光手段によって照射される光及び前記受光手段によって受光される光を通過（透過）させるとともに前記発光手段及び前記受光手段を前記ケース内に密閉することができ、そのため、トナーなどの粉体が発光手段又は受光手段などに付着することによって生じる照射光量及び受光光量の減少などを防止できる。したがって、トナー付着量を正確に検知することができ、画像濃度を正確に検知できる。

請求項５に記載された発明によれば、前記防塵部材の前記反射面と相対する面が、反射防止処理されているので、反射面で反射（１次反射）された拡散反射光が、防塵部材の前記反射面と相対する面で反射されることを防止し、そのため、防塵部材の前記反射面と相対する面と前記反射面との間で複数回正反射された反射光が受光手段に受光されることを防いで、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

請求項６に記載された発明によれば、前記防塵部材の前記発光手段によって照射された光に通過される箇所には、集光部材又は光放散部材が一体に形成されているので、これら集光部材又は光放散部材によって、発光手段に照射される光の光量を適切に調整することができ、そのため、トナー付着量を正確に検知することができ、画像濃度を正確に検知できる。

請求項７に記載された発明によれば、前記防塵部材の前記受光手段によって受光される光に通過される箇所には、前記集光部材又は前記光放散部材が一体に形成されているので、集光部材又は光放散部材によって、受光手段に受光される光の光量を適切に調整することができ、そのため、トナー付着量を正確に検知することができ、画像濃度を正確に検知できる。

請求項８に記載された発明によれば、反射面としての表面に粉体が付着される像担持体と、前記像担持体の前記表面に付着された前記粉体の付着量を検知する光学センサと、を少なくとも有する画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサを備えているので、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

以下、本発明の光学センサ及び画像形成装置の一実施形態を、図１〜図３、図７、図８を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光学センサを示す断面図である。図２は、濃度検知用トナーパッチの正面図である。図３は、図１の光学センサの側面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。図８は、図７の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの断面図である。

光学センサ７０は、図１に示すように、発光手段としての発光ダイオード７１と、受光手段としてのフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３と、ケース７４と、基板９５と、を備えている。以下の説明において、便宜上、図１の左右方向（即ち、図２の前後（手前−奥）方向）をｘ軸方向とし、図１の前後方向（即ち、図２の左右方向）をｙ軸方向とし、図１の上下方向をｚ軸方向として、これら方向を用いて位置関係を示す場合がある。ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、互いに直交する。

この光学センサ７０は、図示しない支持部材などによって、後述する搬送ベルト２９に相対して配置されており、搬送ベルト２９の表面２９ａ（請求項中の反射面に相当）に形成された濃度検知用トナーパッチ９０のトナー付着量を検知する。濃度検知用トナーパッチ９０（以下、トナーパッチ９０ともいう）は、図２に示すように、搬送ベルト２９の移動方向下流から上流に向かい徐々に濃度が濃く（即ち、トナー付着量が多く）なる階調パターンに形成されている。搬送ベルト２９は、ｘ軸方向とｙ軸方向とを含む平面（ｘｙ平面）と平行にされている。また、光学センサ７０が組み込まれる画像形成装置の構成によっては、光学センサ７０が像担持体としての感光体や中間転写体などに相対して配置され、これらの像担持体の表面に形成されたトナーパッチ９０のトナー付着量を検知してもよい。

発光ダイオード７１（以下、ＬＥＤ７１という）は、電流を流すことにより発光する周知の電子部品である。ＬＥＤ７１は、透明又は半透明の合成樹脂からなるケース部と、該ケース部に封止された発光部と、該発光部に接続された一対のリード線と、からなる。ＬＥＤ７１のケース部は、円柱状の本体部と、本体部の一端に一体形成された半球状の頭部と、本体部の他端に一体形成されたフランジ部と、を備えており、いわゆる砲弾型に形成されている。ＬＥＤ７１の発光部には、例えば、ピーク発光波長が９５０ｎｍとなるＧａＡｓ素子が用いられている。ＬＥＤ７１の一対のリード線は、それぞれの一端が発光部に接続されており、それぞれの他端が本体部の他端から突出されている。

フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３は、受光した光量に応じて電圧を生じる周知の電子部品である。各フォトダイオードは、透明の合成樹脂からなるケース部と、該ケース部に封止された受光部と、該受光部に接続された一対のリード線と、からなる。各フォトダイオードのケース部は、上述した発光ダイオード７１と同一の砲弾型に形成されている。各フォトダイオードの受光部には、例えば、ピーク分光感度波長が８００ｎｍのＳｉ素子が用いられている。各フォトダイオードの一対のリード線は、それぞれの一端が受光部に接続されており、それぞれの他端が本体部の他端から突出されている。また、本実施形態においては、フォトダイオードを用いているが、これに限らず、フォトトランジスタや、フォトダーリントンなどの、受光した光量に応じた電圧又は電流を生じるものであれば、受光手段として用いることができる。

フォトダイオード７２は、ＬＥＤ７１の照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９０で正反射された正反射光Ｒを受光する。即ち、フォトダイオード７２は、正反射受光素子として機能する。フォトダイオード７３は、ＬＥＤ７１の照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９０で拡散反射された拡散反射光Ｄを受光する。即ち、フォトダイオード７３は、拡散反射受光素子として機能する。正反射光Ｒ、拡散反射光Ｄ及び後述する拡散反射光Ｄ１は、照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａで最初に反射された光（１次反射光）を示している。

ケース７４は、非透光性の合成樹脂からなり、図１に示すように略くさび状に形成されて、円柱孔状の３つの収容孔７５、収容孔７６、及び、収容孔７７が設けられているとともに、ケース７４の図中下方に位置する面（以下、下面７４１という）が、搬送ベルト２９の表面２９ａに相対するように配置される。

収容孔７５は、内径がＬＥＤ７１の本体部の外径と同一に形成されて、ケース７４の下面７４１とケース７４の図中上方に位置する面（以下、上面７４２という）とを貫通している。これにより、収容孔７５に、頭部からＬＥＤ７１を挿入したときに、ＬＥＤ７１のフランジ部が上面７４２に当接して位置決めされる。このとき、収容孔７５の軸にＬＥＤ７１の光軸が重ねられて収容される。ＬＥＤ７１は、搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容孔７５に収容される。また、収容孔７５の下面７４１側の開口部７５ａは、ＬＥＤ７１の本体部の外径より小さく形成されている。これにより、ＬＥＤの照射光Ｌが不要に広がることを規制する。収容孔７５は、ＬＥＤ７１の光軸が、搬送ベルト２９の表面２９ａに対し所定の角度をなすよう形成されている。これにより、ＬＥＤ７１の照射光Ｌが、上記所定の角度で搬送ベルト２９の表面２９ａに入射される。

収容孔７６は、内径がフォトダイオード７２の本体部の外径と同一に形成されて、下面７４１と上面７４２とを貫通している。これにより、収容孔７６に、頭部からフォトダイオード７２を挿入したときに、フォトダイオード７２のフランジ部が上面７４２に当接して位置決めされる。このとき、収容孔７６の軸にフォトダイオード７２の光軸が重ねられて収容される。フォトダイオード７２は、搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容孔７６に収容される。また、収容孔７６の下面７４１側の開口部７６ａは、フォトダイオード７２の本体部の外径より小さく形成されている。これにより、フォトダイオード７２に不要な光が受光されることを規制する。収容孔７６は、フォトダイオード７２の光軸とＬＥＤ７１の光軸とが、上述した照射光Ｌが入射される搬送ベルト２９の表面２９ａ（即ち、トナーパッチ９０）上の点Ｐから垂直（ｚ軸方向）に引いた直線Ｋについて線対称となるように形成されている。換言すると、フォトダイオード７２の光軸とＬＥＤ７１の光軸とのそれぞれが、直線Ｋに対して同じ角度で互いに逆方向に傾斜されている。これにより、照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａで正反射された正反射光Ｒが、収容孔７６に収容されたフォトダイオード７２に受光される。

収容孔７７は、内径がフォトダイオード７３の本体部の外径と同一に形成されて、ケース７４の下面７４１と上面７４２とを貫通している。これにより、収容孔７６に、頭部からフォトダイオード７２を挿入したときに、フォトダイオード７３のフランジ部が上面７４２に当接して位置決めされる。このとき、収容孔７７の軸にフォトダイオード７３の光軸が重ねられて収容される。フォトダイオード７３は、搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容孔７７に収容される。収容孔７７の下面７４１側の開口部７７ａについても、フォトダイオード７３の本体部の外径と同一に形成されている。これにより、フォトダイオード７３の受光量を高めている。収容孔７７は、フォトダイオード７３の光軸が、正反射光Ｒの光路と重ならないように形成されている。具体的には、フォトダイオード７２の光軸が搬送ベルト２９の表面２９ａとなす角度が、ＬＥＤ７１の光軸が搬送ベルト２９の表面２９ａとなす角度より小さくなるようにされている。これにより、照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａで拡散反射された拡散反射光Ｄが、収容孔７７に収容されたフォトダイオード７３に受光される。

各収容孔は、それぞれの軸が１つの平面（ｘ軸方向とｚ軸方向とを含む平面（ｘｚ平面））に沿って並べられて設けられている。そして、収容孔７５には、その軸にＬＥＤ７１の光軸が重ねられて収容され、収容孔７６には、その軸にフォトダイオード７２の光軸が重ねられて収容され、収容孔７７には、その軸にフォトダイオード７３の光軸が重ねられて収容されているので、照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄは上述した１つの平面（以下、光路面Ｆという）に含まれる。

ケース７４の下面７４１は、平面に形成されているとともに、搬送ベルト２９の表面２９ａに対してｙ軸方向に角度θをなすように傾斜されている。つまり、下面７４１は、光路面Ｆ（ｘｚ平面）に直交しないように搬送ベルト２９の表面２９ａ（ｘｙ平面）に対して傾斜されている。この角度θは５°〜１０°程度が好ましい。また、ケース７４の上面７４２が、ｙ軸方向と平行で且つｘ軸方向に異なる角度に傾斜された複数の面から構成されている。

基板９５は、合成樹脂で構成された平板の表面に薄膜金属の回路配線が設けられた周知のプリント配線基板である。基板９５は、一方の表面に、上述したケース７４の１つの側面が密に重ねられて配置されているとともに、ＬＥＤ７１、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７２、のそれぞれの一対のリード線の他端がはんだ付けされている。これら電子部品は、基板９５を介して図示しない制御部に電気的に接続されており、制御部からの制御信号を受けて光を照射するとともに、受光した光量に応じた電圧を該制御部に出力する。

次に、上述した光学センサ７０の本発明に係る作用について、図１、図３を参照して説明する。

ＬＥＤ７１によって照射光Ｌが照射されると、図１に示すように、該照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａで正反射された正反射光Ｒがフォトダイオード７２に受光され、拡散反射された拡散反射光Ｄがフォトダイオード７３に受光される。また、拡散反射光Ｄとは別方向で且つ光路面Ｆに沿って拡散反射された拡散反射光Ｄ１は、図３に示すように、下面７４１にて光路面Ｆからｙ軸方向に逸れるように正反射された２次反射光Ｄ２となり、さらに、この２次反射光Ｄ２が、搬送ベルト２９の表面２９ａで再度正反射されてさらにｙ軸方向に逸れた３次反射光Ｄ３となる。このように、拡散反射光Ｄ以外の光路面Ｆに沿う拡散反射光は、ケース７４の下面７４１で光路面Ｆから逸れるように正反射されるので、フォトダイオード７３に受光されない。

以上より、本発明によれば、ケース７４の下面７４１が、光路面Ｆと直交しないように搬送ベルト２９の表面２９ａに対して傾斜されているので、搬送ベルト２９の表面２９ａで反射（１次反射）された拡散反射光Ｄ１がケース７４の下面７４１で正反射されたとき、光路面Ｆと交差する方向、即ち、ケース７４と搬送ベルト２９との間から逸れるようにｙ軸方向に向かって進み、そのため、ケース７４の下面７４１と搬送ベルト２９の表面２９ａとの間で複数回正反射された反射光がフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３に受光されることを防いで（即ち、下面７４１における実効的な反射率を０％にして）、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

上述した実施形態では、ケース７４の下面７４１が、光路面Ｆに直交しないように搬送ベルト２９の表面２９ａに対して傾斜されているものであったが、これに限らず、本発明によれば、ケースの下面が拡散反射処理されているものであっても良い。このような構成の光学センサ７０Ａを図４に示す。なお、図４において、上述した実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

光学センサ７０Ａは、発光ダイオード７１と、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３と、ケース７４Ａと、基板９５と、を備えている。ケース７４Ａの下面７４１Ａは、搬送ベルト２９の表面２９ａと平行に形成されているとともに、拡散反射処理が施されている。ここでいう拡散反射処理とは、例えば、円錐状や角錐状などの複数の微小突起が面全体に隙間なく設けられていたり、面全体が粗面化されていたりするなど、その面に入射された光を複数の方向に拡散して反射させる表面処理のことを指す。

このようにケース７４Ａの下面７４１Ａが拡散反射処理されているので、照射光Ｌが搬送ベルト２９の表面２９ａで反射（１次反射）された拡散反射光Ｄ１が、ケース７４Ａの下面７４１Ａで拡散されて複数の方向に進む拡散反射光ＤＤとなるとともに、各方向に進む光の光量が小さくなり、そのため、ケース７４Ａの下面７４１Ａと搬送ベルト２９の表面２９ａとの間で複数回正反射された反射光がフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３に受光されることを防いで（即ち、下面７４１における実効的な反射率を０％にして）、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。また、上述した実施形態の光学センサ７０において、ケース７４の下面７４１に拡散反射処理を施しても良い。

また、上述した実施形態では、ケース７４に設けられた各収容孔が搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて開口されているが、これに限らず、本発明によれば、平板状の透明な合成樹脂又は透明なガラスからなる防塵部材７８をケース７４の下面７４１に設けても良い。このような構成の光学センサ７０Ｂを図５に示す。なお、図５において、上述した実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

光学センサ７０Ｂは、発光ダイオード７１と、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３と、ケース７４と、基板９５と、防塵部材７８と、を備えている。防塵部材７８は、透明な合成樹脂又は透明なガラスで構成された平板状の部材であり、ケース７４の下面７４１に密に重ねて配設されている。そのため、防塵部材７８は、発光ダイオード７１と、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３と、各収容孔（即ち、ケース７４）内に密閉する。また、防塵部材７８は、照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄによって通過（透過）される。また、防塵部材７８の搬送ベルト２９の表面２９ａと相対する面（以下、下面７８１）における上述した照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄによって通過される箇所以外には、反射防止処理が施されていることが好ましい。このような反射防止処理を施すことで、図５に示すような、下面７８１で正反射される反射光Ｄ２’を防ぐことができる。ここでいう反射防止処理とは、例えば、カーボンブラックを塗布するなど、その面における反射率を低くする処理である。また、図中の２次反射光Ｄ２は、ケース７４の下面７４１で、ｙ軸方向に逸れるように正反射された反射光である。

このように、透明な合成樹脂又は透明なガラスからなる防塵部材７８がケース７４の下面７４１に設けられていると、照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄを通過させるとともに、ＬＥＤ７１、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３をケース７４内に密閉することができ、トナーなどの粉体がＬＥＤ７１、フォトダイオード７２又はフォトダイオード７３などに付着することによって生じる照射光量及び受光光量の減少などを防止できる。そのため、トナー付着量を正確に検知することができ、画像濃度を正確に検知できる。

また、防塵部材７８の下面７８１が、反射防止処理されることにより、搬送ベルト２９の表面２９ａで反射（１次反射）された拡散反射光Ｄ１が、防塵部材７８の下面７８１で反射されることを防止でき、そのため、防塵部材７８の下面７８１と搬送ベルト２９の表面２９ａとの間で複数回正反射された反射光がフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３に受光されることを防いで（即ち、下面７４１における実効的な反射率を０％にして）、拡散出力比のばらつきを小さくすることができる。したがって、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

また、上述した防塵部材７８の下面７８１における照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄによって透過される箇所に、集光部材としての凸レンズを設けても良い。このような構成の光学センサ７０Ｃを図６に示す。なお、図６において、上述した実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

光学センサ７０Ｃは、発光ダイオード７１と、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３と、ケース７４と、基板９５と、防塵部材７８と、凸レンズ７９、８０、８１と、を備えている。凸レンズ７９は、防塵部材７８の下面７８１上で且つ照射光Ｌに通過される箇所に設けられている。凸レンズ８０は、防塵部材７８の下面７８１上で且つ正反射光Ｒに通過される箇所に一体に形成されている。凸レンズ８１は、防塵部材７８の下面７８１上で且つ拡散反射光Ｄに通過される箇所に設けられている。各凸レンズは、光を集光することにより該光が適切な光量となって通過するように調整されている。

このように、防塵部材７８の照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄに通過される箇所のそれぞれに凸レンズを設けているので、それぞれの光量を適切に調整することができ、そのため、トナー付着量を正確に検知することができ、画像濃度を正確に検知できる。また、上述した凸レンズに代えて、光放散部材としての凹レンズを設けて、照射光Ｌ、正反射光Ｒ、及び、拡散反射光Ｄの光量を適切に調整しても良い。

次に、画像形成装置の一実施形態について、図７、図８を参照して説明する。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙７（図７に示す）に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて示す。

画像形成装置１は、図７に示すように、装置本体２と、給紙ユニット３と、レジストローラ対１０と、転写ユニット４と、定着ユニット５と、複数のレーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、上述した光学センサ７０と、を少なくとも備えている。

装置本体２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体２は、給紙ユニット３と、レジストローラ対１０と、転写ユニット４と、定着ユニット５と、複数のレーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、光学センサ７０と、を収容している。

給紙ユニット３は、装置本体２の下部に複数設けられている。給紙ユニット３は、前述した記録紙７を重ねて収容するとともに装置本体２に出し入れ自在な給紙カセット２３と、給紙ローラ２４とを備えている。給紙ローラ２４は、給紙カセット２３内の一番上の記録紙７に押し当てられている。給紙ローラ２４は、前述した一番上の記録紙７を、転写ユニット４の後述する搬送ベルト２９と、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの後述する現像装置１３の感光体ドラム８との間に送り出す。

レジストローラ対１０は、給紙ユニット３から転写ユニット４に搬送される記録紙７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１０ａ，１０ｂを備えている。レジストローラ対１０は、一対のローラ１０ａ，１０ｂ間に記録紙７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙７をトナー像に重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット４とプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋとの間に送り出す。

転写ユニット４は、給紙ユニット３の上方に設けられている。転写ユニット４は、駆動ローラ２７と、従動ローラ２８と、搬送ベルト２９と、転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋとを備えている。駆動ローラ２７は、記録紙７の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ２８は、装置本体２に回転自在に支持されており、記録紙７の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト２９は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ２７と従動ローラ２８との双方に掛け渡されている。搬送ベルト２９は、駆動ローラ２７が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ２７と従動ローラ２８との回りを図中反時計回りに循環（無端走行）する。

光学センサ７０は、搬送ベルト２９の駆動ローラ２７の近傍に配設されている。光学センサ７０のケース７４の下面７４１は、搬送ベルト２９の表面２９ａに相対して配置されている。光学センサ７０は、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９０のトナー付着量を検出し、該付着量に応じた電圧を出力する。光学センサ７０が出力するトナー付着量に応じた電圧は、図示しない制御部に送られる。この制御部はマイクロコンピュータなどによって構成されている。この制御部には、光学センサ７０が備えるフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３における個体差を補正するための補正係数が記憶されており、光学センサ７０の出力電圧を該補正係数に基づいて補正する。

転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム８との間に搬送ベルト２９と該搬送ベルト２９上の記録紙７とを挟む。転写ユニット４は、転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋが、給紙ユニット３から送り出された記録紙７を各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム８の外表面に押し付けて、感光体ドラム８上のトナー像を記録紙７に転写する。転写ユニット４は、トナー像を転写した記録紙７を定着ユニット５に向けて送り出す。

定着ユニット５は、転写ユニット４の記録紙７の搬送方向の下流に設けられ、互いの間に記録紙７を挟む一対のローラ５ａ，５ｂを備えている。定着ユニット５は、一対のローラ５ａ，５ｂ間に転写ユニット４から送り出されてきた記録紙７を押圧加熱することで、感光体ドラム８から記録紙７上に転写されたトナー像を、該記録紙７に定着させる。

レーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、それぞれ、装置本体２の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、それぞれ、一つのプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋに対応している。レーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの後述の帯電ローラ９により一様に帯電された感光体ドラム８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ、転写ユニット４と、レーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋとの間に設けられている。プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、装置本体２に着脱自在である。プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、記録紙７の搬送方向に沿って、互いに並設されている。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、図８に示すように、カートリッジケース１１と、帯電装置としての帯電ローラ９と、像担持体（感光体ともいう）としての感光体ドラム８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１２と、現像装置１３と、現像剤供給装置３５を備えている。このため、画像形成装置１は、帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、現像剤供給装置３５を少なくとも備えている。

カートリッジケース１１は、装置本体２に着脱自在で、かつ帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、現像剤供給装置３５を収容している。帯電ローラ９は、感光体ドラム８の外表面を一様に帯電する。

感光体ドラム８は、現像装置１３の後述する現像ローラ１５と間隔をあけて配されている。感光体ドラム８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム８は、帯電ローラ９に印加されたＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳させた帯電バイアスによって、その外表面が一様に帯電（例えば、−５００Ｖ〜−７００Ｖ）されたのち、対応するレーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋによってレーザ光が照射されて、その外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム８は、外表面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナー３６が吸着して現像し、こうして得られたトナー像を搬送ベルト２９との間に位置付けられた記録紙７に転写する。クリーニングブレード１２は、記録紙７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム８の外表面に残留したトナー３６を除去する。

現像装置１３は、図８に示すように、現像剤供給部１４と、ケース２５と、規制部材としての規制ブレード１６と、現像剤担持体としての現像ローラ１５と、を少なくとも備えている。

現像剤供給部１４は、収容槽１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー１８と、を備えている。収容槽１７は、感光体ドラム８と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽１７内には、該収容槽１７の長手方向に沿って延びた仕切壁１９が設けられている。仕切壁１９は、収容槽１７内を第１空間２０と、第２空間２１とに区画している。また、第１空間２０と第２空間２１とは、両端部が互いに連通している。

収容槽１７は、第１空間２０と第２空間２１との双方に現像剤２６を収容する。現像剤２６は、粉体としてのトナー３６と、磁性キャリアとを含んでいる。第１空間２０と、第２空間２１とのうち現像ローラ１５から離れた側の第１空間２０の一端部には、供給孔３７が開口している。トナー３６は、供給孔３７を通して、後述する現像剤供給装置３５により適宜供給される。

トナー３６は、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナー３６は、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナー３６の平均粒径は、３μｍ以上でかつ７μｍ以下である。また、トナー３６は、粉砕加工などにより形成されても良い。

磁性キャリアは、第１空間２０と第２空間２１との双方に収容されている。磁性キャリアの平均粒径は、２０μｍ以上でかつ３５μｍ以下である。磁性キャリアは、磁性材料としてのフェライトで構成された球状の芯材と、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分と帯電調整剤とを含有しかつ前記芯材の外表面を被覆した樹脂コート膜と、樹脂コート膜に分散された球状のアルミナ粒子と、を備えている。

攪拌スクリュー１８は、第１空間２０と第２空間２１それぞれに収容されている。攪拌スクリュー１８の長手方向は、収容槽１７、現像ローラ１５及び感光体ドラム８の長手方向と平行である。攪拌スクリュー１８は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナー３６と磁性キャリアとを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤２６を搬送する。

図示例では、第１空間２０内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第２空間２１内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を他端部から一端部に向けて搬送する。

前述した構成によれば、現像剤供給部１４は、第１空間２０の一端部に供給されたトナー３６を磁性キャリアと攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第２空間２１の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部１４は、第２空間２１内でトナー３６と磁性キャリアとを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ１５の外周面に供給する。

ケース２５は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部１４の収容槽１７に取り付けられて、該収容槽１７とともに、現像ローラ１５などを覆う。また、ケース２５の感光体ドラム８と相対する部分には、開口部２５ａが設けられている。

規制ブレード１６は、平板状に形成され、かつ収容槽１７の感光体ドラム８寄りの端部即ち後述する現像スリーブ３２の回転方向の収容槽１７と感光体ドラム８との間に設けられている。規制ブレード１６は、収容槽１７から現像ローラ１５に向かって突出した状態で収容槽１７に取り付けられている。規制ブレード１６は、現像スリーブ３２の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース２５に取り付けられている。規制ブレード１６は、所望の厚さを越える現像スリーブ３２の外表面上の現像剤２６を収容槽１７内にそぎ落として、現像領域３１に搬送される現像スリーブ３２の外表面上の現像剤２６を所望の厚さにする。

現像ローラ１５は、円柱状に形成され、第２空間２１と、感光体ドラム８との間でかつ前述した開口部２５ａの近傍に設けられている。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と収容槽１７との双方と平行である。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と間隔をあけて配されている。現像ローラ１５と感光体ドラム８との間の隙間は、現像剤２６のトナー３６を感光体ドラム８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域３１をなしている。現像領域３１では、現像ローラ１５と感光体ドラム８とが相対する。

現像ローラ１５は、図８に示すように、円柱状の芯金３４と、円筒状のマグネットローラ（磁石体ともいう）３３と、非磁性円筒体としての前述した現像スリーブ３２とを備えている。芯金３４は、長手方向が感光体ドラム８の長手方向と平行に配され、前述したケース２５に回転することなく固定されている。

マグネットローラ３３は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、複数の固定磁極が設けられている。マグネットローラ３３は、芯金３４の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。

固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ３３のローラ本体３３ａに取り付けられている。固定磁極は、マグネットローラ３３のローラ本体３３ａ則ち現像ローラ１５の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ３３のローラ本体３３ａの全長に亘って設けられている。前述した構成のマグネットローラ３３は、現像スリーブ３２内に収容されている（内包されている）。

一つの固定磁極は、前述した攪拌スクリュー１８と相対して、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外周面上に磁気力を生じて、収容槽１７の第２空間２１内の現像剤２６を現像スリーブ３２の外周面に吸着する。

他の一つの固定磁極は、前述した感光体ドラム８と相対して、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外周面上に磁気力を生じて、現像スリーブ３２と感光体ドラム８との間に磁界を形成する。この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ３２の外周面に吸着された現像剤２６のトナー３６を感光体ドラム８に受け渡すようになっている。

さらに、マグネットローラ３３には、前述した二つの固定磁極の他に現像前の現像剤２６を現像剤供給部１４の収容槽１７から現像領域３１まで搬送したり、現像済みの現像剤２６を現像領域３１から収容槽１７まで搬送したりするための固定磁極が設けられている。

前述した固定磁極即ちマグネットローラ３３は、現像スリーブ３２の外周面に現像剤２６を吸着すると、現像剤２６の磁性キャリアを固定磁極が生じる磁力線に沿って複数重ねさせて、該現像スリーブ３２の外周面上に立設（穂立ち）させる。このように、磁性キャリアが磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ３２の外表面上に立設する状態を、磁性キャリアが現像スリーブ３２の外表面上に穂立ちするという。すると、この穂立ちした磁性キャリアに前述したトナー３６が吸着する。則ち、現像スリーブ３２は、マグネットローラ３３の磁力により外表面に現像剤２６を吸着する。

現像スリーブ３２は、図８に示すように、円筒状に形成されている。現像スリーブ３２は、マグネットローラ３３を内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ３２は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ３２は、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの非磁性材料で構成されている。また、現像スリーブ３２には、図示しない電圧印加装置によって、ＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳させた現像バイアス（例えば、−３００Ｖ〜−５００Ｖ）が印加される。

本実施形態では、現像スリーブ３２は、その外周面にランダムな楕円形状の凹みを多数有している。かかるランダムな楕円形状の凹みは、勿論、現像スリーブ３２の外周面から凹に形成され、長手方向が現像スリーブ３２の軸方向に沿うものと、長手方向が現像スリーブ３２の周方向に沿うものとが設けられている。長手方向が現像スリーブ３２の軸方向に沿う凹みが、長手方向が現像スリーブ３２の周方向に沿う凹みより多い。さらに、凹みの長手方向の長さ（長径）は、０．０５ｍｍ以上でかつ０．３ｍｍ以下となっており、幅方向の幅（端径）は、０．０２ｍｍ以上でかつ０．１ｍｍ以下となっている。

凹みは、現像スリーブ３２を構成する素管を、比較的大きいカットワイヤ（金属ワイヤを短尺に切断したもの）よりなるメディア（例えば、オーステナイト系のステンレス鋼又はマルチンサイト系のステンレス鋼などの磁性材料で構成され、外径が０．５ｍｍ以上でかつ１．２ｍｍ以下で、かつ全長をＬとし外径をＤとするとＬ／Ｄが４以上でかつ１０以下の短線状の円柱状に形成されたもの）とともに回転磁場内に位置付け、当該回転磁場によりメディアを自転させながら素管の回りを公転させて、当該メディアを素管の外周面に衝突されて、形成される。

このように、凹みは、素管にメディアを従来のブラスト工法のように衝突させることによって形成される。このように、前記現像スリーブ３２が、その外周面にランダムな楕円形状の凹みを多数有していると、その表面にピッチの粗い凹凸を有するものとなり、そのために、現像剤２６の滑りにくい一つ一つの凹みを根とした太い穂立ちが形成されると共に、該凹みも磨耗しにくいものとなり、よって、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。

前述した構成の現像装置１３は、現像剤供給部１４でトナー３６と磁性キャリアとを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤２６を現像スリーブ３２の外表面に吸着する。そして、現像装置１３は、現像スリーブ３２が回転して、当該現像スリーブ３２に吸着した現像剤２６を現像領域３１に向かって搬送する。

そして、現像装置１３は、規制ブレード１６で所望の厚さを超えた現像剤２６をそぎ落として、当該所望の厚さになった現像剤２６を感光体ドラム８に吸着させる。こうして、現像装置１３は、現像剤２６を現像ローラ１５に担持し、現像領域３１に搬送して、感光体ドラム８上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。

そして、現像装置１３は、現像済みの現像剤２６を収容槽１７まで搬送し、収容槽１７内に離脱させる。さらに、そして、収容槽１７内に収容された現像済みの現像剤２６は、再度、第２空間２１内で他の現像剤２６と十分に攪拌されて、感光体ドラム８の静電潜像の現像に用いられる。

現像剤供給装置３５は、現像装置１３の現像剤供給部１４の上方に取り付けられている。現像剤供給装置３５は、互いに連結されたトナー容器４０と搬送槽４１とを備えている。現像剤供給装置３５は、現像剤供給部１４内のトナー３６の量（濃度）に応じて、トナー容器４０内に格納されたトナー３６を搬送槽４１内でほぐしたのち、該トナー３６を現像剤供給部１４の第２空間２１に供給する。

前述した構成の画像形成装置１は、以下に示すように、記録紙７に画像を形成する。

まず、画像形成装置１は、感光体ドラム８を回転して、この感光体ドラム８の外表面を、帯電バイアスが印加された帯電ローラ９により一様に帯電（−５００Ｖ〜−７００Ｖ）する。そして、感光体ドラム８の外表面に形成する画像に応じたレーザ光を照射すると、このレーザ光が照射された部分の電位が約−５０Ｖとなって、トナーで現像される静電潜像が形成される。そして、静電潜像が現像領域３１に位置付けられると、現像装置１３の現像スリーブ３２の外表面に吸着した現像剤２６のトナー３６が、現像スリーブ３２に印加された現像バイアス（−３００Ｖ〜−５００Ｖ）によって感光体ドラム８の低電位箇所である静電潜像に吸着して静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム８の外表面に形成する。

そして、画像形成装置１は、給紙ユニット３の給紙ローラ２４などにより搬送されてきた記録紙７が、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの各感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋと転写ユニット４の搬送ベルト２９との間に位置して、各感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの外表面上に形成されたトナー像を順次記録紙７に転写する。画像形成装置１は、定着ユニット５で、記録紙７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１は、記録紙７にカラー画像を形成する。

また、上述した画像形成装置１では、上記のような画像形成動作とは別に、電源投入時、または所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためのプロセスコントロール動作（以下、プロコン動作という）が実行される。このプロコン動作では、図２に示すような濃度検知用トナーパッチ９０（以下、基準パターンという）が、色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに互いに重ならないように搬送ベルト２９の表面２９ａに形成される。これら搬送ベルト２９の表面２９ａに形成される基準パターンは、帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替えることにより、連続階調となるパターンとする。即ち、本実施形態では、トナー付着量が階調的に変化するライン状の基準パターンを、搬送ベルト２９の表面移動方向に沿って作成する。

そして、画像形成装置１では、トナー濃度が階調的に変化する基準パターンのトナー付着量を、光学センサ７０で検知する。光学センサ７０のフォトダイオード７２及びフォトダイオード７３は、トナー付着量に応じた電圧を出力し、この出力電圧が画像形成装置１の図示しない制御部に送られる。この制御部では、フォトダイオード７２及びフォトダイオード７３の出力電圧を個体差に応じた補正係数で補正したのち、これらの補正された出力電圧から得られる正反射光量及び拡散反射光量に基づいて、基準パターンのトナー付着量を連続的に把握し、この把握したトナー付着量と予め決められた目標付着量とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、制御部は、画像濃度制御手段として機能し、レーザ書き込みユニット２２のレーザ光の強度、帯電ローラ９の帯電バイアス、現像スリーブ３２に印加する現像バイアス、現像剤供給装置３５からの現像剤供給量などを適宜変更し、画像濃度が所望の濃度になるように調節する。

以上より、本発明によれば、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９０（基準パターン）のトナー付着量を検知する光学センサとして、上述した光学センサ７０を備えているので、光学センサの個体差によって生じるトナー付着量の検知誤差を小さくして、画像濃度を正確に検知できる。

また、上述した実施形態では、光学センサ７０が、搬送ベルト２９の表面２９ａに相対して配置されており、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９０のトナー付着量を光学センサ７０で検知するものであったが、このような光学センサ７０の配置に代えて、例えば、図９に示すように、光学センサ７０は、各色のプロセスカートリッジ６内に、感光体ドラム８と相対して配置されていても良い。そして、光学センサ７０は、感光体ドラム８の表面移動方向に沿って形成された濃度検知用トナーパッチ９０のトナー付着量を検知する。また、中間転写体としての中間転写ベルトを備えた画像形成装置においては、光学センサ７０を該中間転写ベルトに相対して配置し、該１次転写ベルトの表面に形成された濃度検知用トナーパッチ９０のトナー付着量を検知しても良い。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る光学センサを示す断面図である。 濃度検知用トナーパッチの正面図である。 図１の光学センサの側面図である。 図１の光学センサの第１の変形例の構成を示す側面図である。 図１の光学センサの第２の変形例の構成を示す断面図である。 図１の光学センサの第３の変形例の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 図７の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの断面図である。 図８のプロセスカートリッジの変形例の構成を示す断面図である。 従来の光学センサの断面図である。 受光素子のトナー付着量に対する出力特性を示すグラフである。 図１１に示されるグラフを補正したグラフである。 拡散反射光の進み方を説明する説明図である。 図１０の光学センサにおける拡散反射光の進み方を示す断面図である。 図１０の光学センサにおける拡散反射光の進み方を示す側面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２９ 搬送ベルト
２９ａ 表面（反射面）
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ 光学センサ
７１ 発光ダイオード（発光手段）
７２ フォトダイオード（受光手段）
７３ フォトダイオード（受光手段）
７４、７４Ａ ケース
７４１、７４１Ａ 下面（ケースの反射面と相対する面）
７８ 防塵部材
７８１ 下面（防塵部材の反射面と相対する面）
７９、８０、８１ 凸レンズ（集光部材）
９０ 濃度検知用トナーパッチ
Ｆ 光路面
Ｌ 照射光
Ｒ 正反射光
Ｄ、Ｄ１ 拡散反射光

Claims (8)

1. 反射面に向けて光を照射する発光手段と、前記反射面で反射された光を受光する受光手段と、前記発光手段と前記受光手段とが前記反射面と相対するように収容されるケースと、を備えた光学センサにおいて、
   前記発光手段によって照射された光の光路と前記受光手段によって受光される光の光路とが含まれる光路面に交差する方向に、前記反射面で拡散反射された拡散反射光を反射させるように、前記ケースの前記反射面と相対する面が形成されている
   ことを特徴とする光学センサ。
2. 前記ケースの前記反射面と相対する面が、前記光路面と直交しないように前記反射面に対して傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記ケースの前記反射面と相対する面が、拡散反射処理されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサ。
4. 前記ケースの前記反射面と相対する面には、透明な合成樹脂又は透明なガラスからなる防塵部材が、設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学センサ。
5. 前記防塵部材の前記反射面と相対する面が、反射防止処理されていることを特徴とする請求項４に記載の光学センサ。
6. 前記防塵部材の前記発光手段によって照射された光に通過される箇所には、集光部材又は光放散部材が一体に形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学センサ。
7. 前記防塵部材の前記受光手段によって受光される光に通過される箇所には、前記集光部材又は前記光放散部材が一体に形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の光学センサ。
8. 反射面としての表面に粉体が付着される像担持体と、前記像担持体の前記表面に付着された前記粉体の付着量を検知する光学センサと、を少なくとも有する画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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