JP2011107307A - トナー濃度検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、取り付け時に手間をかけることなく、トナー濃度の検出精度を向上することができるトナー濃度検出センサを提供すること。
【解決手段】トナー濃度検出センサ２５は、ＬＥＤ５２とフォトダイオード５３ａ、５３ｂが直線ＣＬに沿って並ぶように実装された基板５１上に、ＬＥＤ５２からの出射光を絞るための孔６１を有する規制部材５４が装着されてなる。規制部材５４の孔６１の形状は、平面視で楕円状であり、径が直線ＣＬに平行なＸ方向の径Ｄ１よりも直線ＣＬに直交するＹ方向の径Ｄ２の方が大きくなっている。これにより、フォトダイオード５３ａに入射される反射光のスポット形状がＹ方向に長い楕円状になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体を有する画像形成装置に装着され、当該像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出するトナー濃度検出センサに関する。

複写機など画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上にトナーパッチを形成し、形成したトナーパッチの濃度をトナー濃度検出センサで検出して、その検出結果に基づいて形成画像の濃度が目標濃度になるように帯電電圧、露光量、現像バイアス電圧などの画像形成条件を調整する画像安定化制御が行われている。
トナー濃度検出センサとしては、ＬＥＤなどの発光素子と、フォトダイオードなどの受光素子とが基板上に間隔をおいて配置された光学センサが用いられることが多い。

発光素子は、像担持体上のトナーパッチに向けて光を出射する。出射された光は、ある程度絞られて（光量範囲を規制されて）、像担持体上のトナー像に向かう。
受光素子は、絞られた後の出射光のうち、像担持体上のトナーパッチで反射した反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する。

特開２００３−２０２７１０号公報

光学センサからなるトナー濃度検出センサは、通常、発光素子と受光素子の並ぶ方向に細長い形状をしており、長手方向の両端部が画像形成装置に設けられた台座にネジなどで取り付けされることが多い。
この取り付けの際、画像形成装置の台座における座面の平面度のばらつきやネジによる取り付け精度のばらつきなどにより、トナー濃度検出センサが像担持体表面に正対する正規の姿勢から、例えばその長手方向を軸として軸周りに正規の姿勢から傾いた傾斜姿勢で取り付けられることがある。

このような傾斜姿勢で取り付けられると、その傾いた分だけ、受光素子の受光面上に形成される反射光のスポットの、受光面に対する位置が短手方向にずれることが生じる。
トナー濃度検出センサは、コスト低減等から小型化され、受光素子の受光面も面積の小さいものが用いられており、反射光のスポットの、受光面上での位置がずれると、受光量が正規の姿勢の場合に比べて低減するといったことが生じ易い。

このような光量低減という現象は、トナー濃度検出センサが傾斜姿勢で取り付けられた場合に加えて、センサ基板上において発光素子が実装位置のばらつきにより本来の位置から短手方向にずれた位置に実装されてしまった場合に、より顕著になって現れる。
トナー濃度検出センサの取り付け時の姿勢によって受光量がばらつくことになり、同じ濃度のトナーパッチでありながら、ある装置では適正な濃度と検出され、別の装置では適正ではないと誤検出するおそれが生じ、トナー濃度の検出精度が低下することになる。

なお、センサ取付工程で、一度取り付けたトナー濃度検出センサが正規の姿勢になっているか否かを確認し、正規の姿勢になっていなければ正規の姿勢になるように姿勢を微調整するという操作を時間をかけて行うことも考えられるが、大変な手間になってしまう。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、取り付け時に手間をかけることなく、トナー濃度の検出精度の向上を図ることができるトナー濃度検出センサを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係るトナー濃度検出センサは、像担持体を有する画像形成装置に装着され、当該像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出するトナー濃度検出センサであって、前記像担持体上のトナー像に向けて光を出射する発光部と、前記発光部と前記像担持体との間に位置し、前記発光部からの出射光を通過させつつその光束を絞る孔が設けられた規制部材と、前記規制部材に設けられた孔を通過した出射光のうち、前記像担持体上のトナー像で反射した反射光を受光して受光量に応じた信号を出力する受光部と、を備え、前記出射光の主光線と当該出射光の前記像担持体への入射位置における当該像担持体表面の法線とを含む平面を仮想したときに、前記孔の径が、前記平面に平行かつ前記法線に直交する第１の方向の径よりも前記平面に直交する第２の方向の径の方が大きいことを特徴とする。

また、前記受光部は、光電変換素子である第１の受光素子と第２の受光素子を含み、前記第１の受光素子は、前記像担持体上のトナー像が形成されていない部分で前記出射光が反射された場合における正反射光を受光する位置に配され、前記第２の受光素子は、前記像担持体上のトナー像で前記出射光が反射された場合における乱反射光を受光する位置に配されていることを特徴とする。

さらに、前記発光部と前記第１の受光素子と前記第２の受光素子が実装される基板を有し、前記基板上に前記第２の受光素子が前記第１の受光素子を挟んで前記発光素子と相対する位置に配されていることを特徴とする。
また、前記規制部材とは別の規制部材をさらに有し、前記別の規制部材は、前記正反射光の、前記像担持体から前記第１の受光素子までの光路の途中かつ前記乱反射光の、前記像担持体から前記第２の受光素子までの光路の途中の位置であり、両方の光路に跨るように配され、当該正反射光と当該乱反射光を通過させる、前記孔とは別の孔が設けられていることを特徴とする。

ここで、前記別の孔の径が前記第２の方向における径よりも前記第１の方向における径の方が大きいことを特徴とする。
さらに、前記規制部材と前記別の規制部材とが一体の部材であり、当該一体の部材に前記孔と前記別の孔が個別に設けられていることを特徴とする。
また、第１のレンズと第２のレンズをさらに有し、前記第１のレンズは、前記発光部からの出射光の、前記発光部から前記像担持体までの光路の途中に配され、前記第２のレンズは、前記正反射光の、前記像担持体から前記第１の受光素子までの光路の途中、かつ前記乱反射光の、前記像担持体から前記第２の受光素子までの光路の途中の位置に、両方の光路に跨るように配されていることを特徴とする。

ここで、前記第１のレンズと前記第２のレンズが一体成形されたものであることを特徴とする。
また、前記出射光の光束を絞るための孔の、前記第２の方向における径の大きさが、前記トナー濃度検出センサが正規の姿勢で装着された場合および前記正規の姿勢から前記第１の方向に平行な軸周りに所定角度の範囲内にずれた傾斜姿勢で装着された場合のいずれであっても、前記正反射光が前記第１の受光素子に入射されることにより形成されるスポットの範囲内に当該第１の受光素子の受光面が入るように、前記受光面の前記第２の方向長さと前記発光部から前記第１の受光素子までの光路長と前記所定の角度の大きさとの関係に基づいて規定されていることを特徴とする。

さらに、前記第１の受光素子による検出値と前記第２の受光素子による検出値の差分からトナー濃度検出信号を生成して出力する出力部を有することを特徴とする。
ここで、前記出力部は、前記像担持体上のトナー像が形成されていない部分で前記出射光が反射された場合における前記第１の受光素子の検出値が一定値になるように、前記発光部からの出射光の光量を調整する機能を有することを特徴とする。

また、前記像担持体は、移動体であり、前記第１の方向が前記移動体の移動方向に直交する方向と同じ向きであることを特徴とする。
さらに、前記出射光の光束を絞る孔の平面視における形状が楕円状または矩形状であることを特徴とする。

このように規制部材に設けられた孔の径を第１の方向より第２の方向における径の方が大きくなるようにすれば、発光部からの出射光が当該孔を通過する際にその光束の、第２の方向における絞りの範囲が緩和される。これにより、トナー濃度検出センサが第１の方向を軸とした場合の当該軸周りに傾いた傾斜姿勢で取り付けられた場合でも、傾いて取り付けられていない正規姿勢と比べて、受光部に到達する反射光の光量の低減する割合が少なくて済み、傾斜姿勢になったことにより受光部で受光される反射光の光量の低減に起因して生じる濃度検出精度の低下の防止を図れる。

そして、傾斜姿勢になっても誤検出に至らない程度の検出精度を得られる範囲内であれば良く、取付工程においてトナー濃度検出センサの姿勢を絶対的に正規の姿勢で取り付ける必要がなくなり、正規の姿勢になるまで調整を繰り返すという操作の手間が不要になって、取付工程を簡易化することが可能になる。

プリンタの全体の構成を示す図である。 トナー濃度検出センサが配設されている様子を図１の矢印Ｂ方向から見たときの概略斜視図である。 （ａ）は、トナー濃度検出センサの構成を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、トナー濃度検出センサに含まれる規制部材の平面図である。 トナー濃度検出センサが装置本体の筐体に取り付けられている様子と共にＬＥＤからの出射光と中間転写ベルトからの反射光の光路の様子等を示す図である。 トナー濃度検出センサに含まれる２つのフォトダイオードによる濃度検出値とトナー濃度検出センサから出力されるセンサ検出値の関係を示すグラフである。 トナー濃度検出センサが傾斜姿勢で取着されている様子を示す図である。 比較例におけるスポットの形状の例を示す図である。 正反射光の受光面への入射量の光量分布を、実施の形態と比較例のそれぞれについてシミュレーションにより現したグラフである。 センサ取付時における傾斜角θ〔°〕の大きさとセンサ出力差分〔Ｖ〕との関係を、実施の形態と比較例のそれぞれについて示すグラフである。

以下、本発明に係るトナー濃度検出センサの実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した場合を例に説明する。
（１）プリンタの全体の構成
図１は、プリンタ１０の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ１０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部１１と、給送部１２と、定着部１３と、制御部１４を備え、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを添字として付加する。

画像プロセス部１１は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、中間転写ベルト２１などを備えている。
作像部２０Ｙは、感光体ドラム１と、その周囲に配設された帯電器２、露光部３、現像器４、一次転写ローラ５、感光体ドラム１を清掃するためのクリーナ６などを備えており、感光体ドラム１にＹ色のトナー像を作像する。この構成は、他の作像部２０Ｍ〜２０Ｋについて同様であり、作像部毎に対応する色のトナー像を感光体ドラム１上に作像する。

中間転写ベルト２１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ２２と従動ローラ２３に張架されて同図矢印方向に循環駆動される。
給送部１２は、用紙Ｓを収容する給紙カセット３１と、給紙カセット３１内の用紙Ｓを搬送路３７上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ３２と、繰り出された用紙Ｓを搬送する搬送ローラ対３３と、タイミングローラ対３４と、二次転写位置３５１で中間転写ベルト２１を挟んで駆動ローラ２２に圧接される二次転写ローラ３５などを備えている。

定着部１３は、定着ローラと加圧ローラを備え、所定の定着温度でシートＳを加熱、加圧してトナー像を定着させる。
制御部１４は、外部の端末装置からの画像信号をＹ〜Ｋ色用のデジタル信号に変換し、各作像部の露光部３を駆動させるための駆動信号を生成して、その駆動信号により露光部３を駆動させる。これにより各露光部３からレーザビームが出射され、感光体ドラム１が露光走査される。

この露光走査を受ける前に、作像部毎に感光体ドラム１は、帯電器２により一様に帯電されており、レーザビームの露光により、感光体ドラム１に静電潜像が形成される。
各感光体ドラム１上の静電潜像は、対応する現像器４によりトナーで現像される。各色のトナー像は、対応する一次転写ローラ５により中間転写ベルト２１上に一次転写される。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト２１上の同じ位置に重ね合わせて転写されるようにタイミングをずらして実行される。

上記の作像動作のタイミングに合わせて、給送部１２からは、タイミングローラ対３４を介して用紙Ｓが給送されて来ており、その用紙Ｓは、循環走行する中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３５の間に挟まれて搬送され、二次転写位置３５１において中間転写ベルト２１上のトナー像が二次転写ローラ３５により用紙Ｓ上に二次転写される。
二次転写位置３５１を通過したシートＳは、定着部１３に搬送され、ここでトナー像が加熱、加圧されて用紙Ｓに定着された後、排出ローラ３６を介して排出され、収容トレイ３８に収容される。なお、中間転写ベルト２１上の残留トナーなどの汚れは、クリーナ２４により清掃される。

作像部２０Ｋから中間転写ベルト２１の走行方向に二次転写位置３５１までの間の位置には、トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂが配設されている。
（２）トナー濃度検出センサの配置位置
図２は、トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂが配設されている様子を、図１の矢印Ｂ方向から見たときの概略斜視図である。図２では、トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂの位置関係を判り易くするため、二次転写ローラ３５などの部材を省略して示している。

同図に示すように、トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂは、中間転写ベルト２１の表面（以下、「ベルト表面」という。）２１１に対向する位置であり、駆動ローラ２２の軸方向に沿って並ぶように配置されている。
本実施の形態では、同図のＸ軸の方向が駆動ローラ２２の軸方向（主走査方向）に相当し、Ｙ軸の方向が副走査方向に相当するようになっている。

トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂは、ベルト表面２１１に一次転写された各色のトナーパッチＴの濃度を検出する反射型の光学センサである。
トナーパッチＴは、画像安定化制御の実行の際、例えば電源スイッチがオンされたとき、所定枚数のプリントが実行される毎、装置周辺環境（温湿度など）の変動量が所定範囲を超えたとき、故障などのトラブルからの復帰時などに形成される。

トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂは、ベルト表面２１１に形成されたトナーパッチＴの濃度を検出して、その検出値を示すセンサ検出信号を制御部１４に送る。
制御部１４は、受信したセンサ検出値に基づいて適正な濃度が維持されるように現像バイアス電圧や帯電電圧などの画像形成条件を設定し、設定された画像形成条件を次回のプリント時に適用する。濃度検出後のトナーパッチＴは、クリーナ２４により清掃される。

以下、トナー濃度検出センサ２５ａ、２５ｂの構成を具体的に説明するが、いずれも同じ構成であるので、区別せずに、トナー濃度検出センサ２５と表記する。
（３）トナー濃度検出センサの構成
図３（ａ）は、トナー濃度検出センサ２５の構成を示す分解斜視図であり、図３（ｂ）は、トナー濃度検出センサ２５に含まれる規制部材５４の平面図である。

図３（ａ）に示すように、トナー濃度検出センサ２５は、基板５１と、発光部５２と、受光部５３と、規制部材５４と、レンズ５５と、出力制御部５６などを備える。
基板５１は、Ｘ軸に沿って細長い形状をしており、基板５１の表面には発光部５２〜レンズ５５が配置され、裏面には出力制御部５６が配置されている。
発光部５２は、例えばＬＥＤなどの発光素子からなる。以下、ＬＥＤ５２という。

受光部５３は、例えば光電変換素子であるフォトダイオード（ＦＤ）などからなる３つの受光素子５３ａ、５３ｂ、５３ｃを備える。以下、ＦＤ５３ａ〜５３ｃという。
ＬＥＤ５２、ＦＤ５３ａ〜５３ｃは、ＦＤ５３ｃ、ＬＥＤ５２、ＦＤ５３ａ、５３ｂの順にＸ方向に平行な直線（以下、「中心線」という。）ＣＬ上に並ぶように基板５１に実装されている。

ＦＤ５３ａは、後述のようにＬＥＤ５２からベルト表面２１１に向かって出射された光の、その反射光のうち正反射光を受光し、ＦＤ５３ｂは、乱反射光を受光する。
ＦＤ５３ｃは、ＬＥＤ５２の近傍に配され、ＬＥＤ５２からの出射光の一部を受光して、ＬＥＤ５２への供給電流を制御するために用いられる。ＦＤ５３ａ〜５３ｃは、受光量の大きさに応じた検出（電気）信号を出力制御部５６に出力する。

出力制御部５６は、ＬＥＤ５２とＦＤ５３ａ〜５３ｃに電力を供給すると共に、ＦＤ５３ａ、５３ｂからの検出信号に基づきトナー濃度を求め、求めたトナー濃度を示すセンサ検出信号を制御部１４に送る。また、ＦＤ５３ｃからの検出信号に基づきＬＥＤ５２の発光量を調整する。トナー濃度の算出方法等については、後述する。
規制部材５４は、例えば光を透過させない材料で形成された樹脂からなり、Ｘ方向に沿って細長い形状をしており、ＬＥＤ５２とＦＤ５３ａ〜５３ｃを覆うようにして基板５１上に取り付けられている。

規制部材５４には、ＬＥＤ５２からの出射光を通過させるための孔６１と、反射光を通過させるための孔６２が設けられている。
孔６１は、ＬＥＤ５２からの出射光の光束を規制する（絞る）ために設けられたものであり、これにより出射光は、規制部材５４の孔６１を通過したものだけが中間転写ベルト２１に向かうことになる。

孔６１は、図３（ｂ）に示すように平面視で、その径がＸ方向の大きさＤ１よりも、Ｘ軸に直交するＹ方向の大きさＤ２の方が大きな楕円状になっている。孔６１の形状をＸ方向よりもＹ方向に大きくしたのは、濃度検出精度の向上を図るためである。この理由については後述する。孔６２は、平面視でＸ方向に細長い楕円状の形状になっている。
例えば、規制部材５４のＹ方向における幅が５〔ｍｍ〕、Ｚ方向における厚みが５〔ｍｍ〕、孔６１のＤ１が１．２〔ｍｍ〕、Ｄ２が１．３〔ｍｍ〕、孔６２の長い方向の径が１０〔ｍｍ〕、短い方の径が３〔ｍｍ〕とすることができる。

なお、同図は、孔６１等の形状の特徴を判り易くするために誇張して描いており、実際の縮尺に合わされたものではない。このことは、他の図も同様である。
レンズ５５は、規制部材５４上に配置されており、ＬＥＤ５２からの出射光を中間転写ベルト２１に導くと共に、ベルト表面２１１からの反射光をＦＤ５３ａ、５３ｂに導く。
図４（ａ）は、トナー濃度検出センサ２５が装置本体の筐体９０に取り付けられている様子と共にベルト表面２１１にトナーパッチＴが形成されていない状態における出射光と反射光の光路の様子を示す図である。

同図に示すように、トナー濃度検出センサ２５は、その基板５１の長手方向両端部の裏面が装置筐体９０に設けられた取付座面９１、９２に密着する状態でネジ９９により取着されている。同図は、トナー濃度検出センサ２５が正規の姿勢で取着されている様子を示している。正規の姿勢とは、ここでは取付座面９１、９２が同一の水平面に対して平行になっている状態でトナー濃度検出センサ２５が取り付けられているときの姿勢をいう。

なお、同図において、Ｌｍは、ＬＥＤ５２からの出射光Ｌの光束の中心線（主光線）を示し、Ｆは、当該出射光Ｌの、ベルト表面２１１への入射位置（トナーパッチＴの形成位置）を示し、Ｇは、入射位置Ｆにおけるベルト表面２１１の法線を示している。主光線Ｌｍと法線Ｇを含む平面を仮想したとき、正規の姿勢において当該平面に平行であり法線Ｇに直交する方向がＸ方向に相当し、当該平面に直交する方向がＹ方向に相当する。

正規の姿勢は、取付座面９１、９２が水平であり、装置筐体９０からの高さが同じ状態（同一水平面内）にあるときの姿勢なので、図４（ｂ）に示すように取付座面９１、９２が法線Ｇに直交して、平板状の基板５１の表面が法線Ｇに直交する状態になる。
図４（ａ）に戻り、ＬＥＤ５２からの出射光Ｌは、その出射直後ではある程度発散するが、規制部材５４の孔６１を通過する際に絞られて、その後、レンズ５５により中間転写ベルト２１に導かれる。

図４（ａ）ではベルト表面２１１にはトナーパッチＴが形成されていない、いわゆるベルト表面２１１が裸面の状態であり、出射光Ｌは、裸面のベルト表面２１１に当たると、ベルト表面２１１の法線Ｇに対して反射の法則に従い入射角に応じた角度で反射する。このときの反射光を正反射光Ｒａという。正反射光Ｒａは、レンズ５５を通過して、規制部材５４の孔６２を介してＦＤ５３ａに導かれる。

図４（ｃ）は、正反射光ＲａがＦＤ５３ａの受光面５３１に入射したときに形成されるスポットＳの様子を示している。同図に示すようにスポットＳは、その径がＸ方向よりＹ方向に長い楕円状になっている。これは、ＬＥＤ５２からの出射光Ｌが規制部材５４の楕円状をした孔６１により絞られたことによる。
トナー濃度検出センサ２５が正規の姿勢にあるときには、スポットＳの中心（主光線の位置）が受光面５３１のＹ方向の中心に一致する（当該受光面５３１のＹ方向の中心が上記の仮想平面内に位置する）ように設計され、ここでは受光面５３１の全部がスポットＳにより覆われるようになっている。

図４（ｄ）は、ベルト表面２１１にトナーパッチＴが形成されているときのＬＥＤ５２からの出射光Ｌとベルト表面２１１からの反射光の光路の様子を示している。
同図に示すように、出射光Ｌは、図４（ａ）の場合と同じであるが、トナーパッチＴの形成領域に出射光Ｌが照射されたときの反射光の中には、隣り合うトナー粒子の隙間を通過してベルト表面２１１に当たって反射する光（これは、上記の正反射光Ｒａといえる。）と、球形状のトナー粒子の表面に当たって四方に広がるように拡散する光（以下、「乱反射光Ｒｄ」という。）が含まれる。

トナーパッチＴの濃度が濃くなるに連れて、隣り合うトナー粒子の隙間が狭くなり、ベルト表面２１１に当たって反射する正反射光Ｒａの割合が減り、トナー粒子の表面に当たって拡散する乱反射光Ｒｄの割合が増える。トナーパッチＴの濃度がさらに濃くなり、隣り合うトナー粒子同士が接してトナーパッチＴが層状になると、トナー粒子間に隙間がなくなって詰まったようになり、トナー粒子による鏡面状態が形成されるようになる。

トナー濃度の上昇に連れてベルト表面２１１からの正反射光Ｒａの量は減るが、これに代わって、鏡面状態になったトナー層の部分で反射した、正反射光Ｒａと同じ方向に向かう光（これも、正反射光Ｒａに含めることとする。）が増えることになる。
正反射光Ｒａと乱反射光Ｒｄは、レンズ５５を通過して、規制部材５４の孔６２を介してＦＤ５３ａ、５３ｂに導かれ、ＦＤ５３ａ、ＦＤ５３ｂの受光面に入射される。

（４）トナーパッチＴの濃度の高低によるＦＤ５３ａ、５３ｂの検出値の関係
図５（ａ）は、ＦＤ５３ａ、５３ｂによるＹ色のトナーパッチＴの濃度検出値とトナー濃度検出センサ２５から出力されるセンサ検出値の関係を示すグラフである。
同図では、ＦＤ５３ａ、５３ｂの検出値とセンサ検出値を電圧で示しており、濃度が濃くなるに連れて出力電圧の値が小さくなる構成例を示している。

同図に示すように、トナーパッチＴの濃度が低いときには、ＦＤ５３ａの検出値の方がＦＤ５３ｂの検出値よりも大きくなっている。これは、トナーパッチＴの濃度が低いときには、トナーパッチＴを構成するトナー粒子の、ベルト表面２１１上における単位領域当たりの個数が少なく、トナー粒子がベルト表面２１１上でまばらになって、ベルト表面２１１の裸面の部分で反射する正反射光Ｒａの方がトナー粒子の表面で反射する乱反射光Ｒｄよりも多くなり、ＦＤ５３ａの方がＦＤ５３ｂよりも受光量が多くなるからである。なお、トナー濃度が０とは、ベルト表面２１１が裸面の状態にあるときを示している。

トナーパッチＴの濃度が濃くなるに連れて、ＦＤ５３ａの検出値が徐々に低下しつつＦＤ５３ｂの検出値が徐々に大きくなっている。これは、トナーパッチＴの濃度が濃くなるに連れて、トナーパッチＴを構成するトナー粒子の、ベルト表面２１１上における単位領域当たりの個数が多くなって、隣り合うトナー粒子の隙間が狭くなっていき、ベルト表面２１１の裸面の部分で反射する正反射光Ｒａよりも、トナー粒子の表面で反射する乱反射光Ｒｄの割合の方が多くなるからである。

同図のグラフでは、トナーパッチＴの濃度が中〜高濃度、例えば３〔ｇ／ｍ^２〕付近を超える当たりでＦＤ５３ａの検出値とＦＤ５３ｂの検出値の大小関係が逆転している。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の高濃度域Ｑの部分を抜き出して示した拡大図であり、高濃度域ではＦＤ５３ａの検出値よりもＦＤ５３ｂの検出値の方が大きくなっていることが判る。これは、トナーパッチＴの濃度が高濃度域まで濃くなるとトナー粒子の表面に当たって拡散する乱反射光Ｒｄの割合が正反射光Ｒａに比べて大変多くなったからである。

なお、ＦＤ５３ａの検出値がトナー濃度の３〔ｇ／ｍ^２〕付近を境に減少から増加に転じているのは、上記のようにベルト表面２１１からの正反射光Ｒａの量は少なくなるが、トナー濃度の上昇に伴ってトナー層において鏡面状態になる部分が増えることになり、正反射光と同じ方向に反射する光の量が増えてくるからであると考えられる。
図５（ｂ）の例では、高濃度域においてＦＤ５３ａの検出値をｐ、ＦＤ５３ｂの検出値をｓとすると、検出値ｓが検出値ｐの略１．１倍の関係を有するものになっている。ＦＤ５３ａ、５３ｂの検出信号は、出力制御部５６に送られる。

出力制御部５６では、ＦＤ５３ａの検出値ｐとＦＤ５３ｂの検出値ｓの差分（ΔＶ：絶対値）に所定の係数、ここでは５を乗算した値をトナーパッチＴの濃度の検出値（センサ検出値）として出力する。図５（ａ）の太い実線で示す曲線がセンサ検出値のグラフになる。所定の係数は、上記のものに限られず、センサ検出値として低濃度から高濃度までの濃度域において広い電圧範囲をとることが可能な適正値が予め設定される。

（５）トナー濃度検出センサ２５が傾斜姿勢で取り付けられた場合
このような構成において、トナー濃度検出センサ２５が傾斜姿勢、すなわち正規の姿勢から中心線ＣＬを軸としてその軸周りに傾いた状態で取り付けられた場合について、図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、水平面から角度θ°傾斜している取付座面９１、９２にトナー濃度検出センサ２５が傾斜姿勢で取り付けられた場合の側面図を示している。角度θの大きさは、例えば１°程度までの範囲である。以下、図６（ａ）に示す方向に傾斜する場合をプラス（＋）側、逆方向に傾斜する場合をマイナス（−）側として区別する場合がある。

図６（ｂ）は、トナー濃度検出センサ２５が正規の姿勢から角度＋θ°だけ傾いた姿勢（傾斜姿勢）で取り付けられた場合に、ベルト表面２１１の裸面の部分で反射した正反射光ＲａによるスポットＳが形成されている様子を示す平面図である。
同図に示すように、ＦＤ５３ａの受光面５３１に対するスポットＳの位置が正規の姿勢に比べてＹ方向にずれた位置になっているが、受光面５３１がスポットＳの領域内に入っていることが判る。スポットＳの位置がずれたのは、トナー濃度検出センサ２５が角度θ°傾いた姿勢で取り付けられたために、正規の姿勢のときに対してＬＥＤ５２からの出射光Ｌが角度θ°の分だけ斜めの角度でベルト表面２１１（裸面の部分）に当たり、斜めの角度で入射した分だけ、その反射光も斜めに向かって進行したからである。

このように傾斜姿勢になると、正規の姿勢に対してスポットＳの位置がＹ方向にずれることが生じる。しかしながら、本実施の形態では出射光Ｌを絞るための孔６１の形状が楕円状であり、孔６１を通過した出射光による正反射光ＲａのスポットＳの形状がＸ方向よりもＹ方向に長い楕円状になるようにしており、傾斜角θの大きさにもよるが、傾斜姿勢になっても受光面５３１がスポットＳの領域内から外れるといったことを防止できる。

すなわち、傾斜姿勢になってもＦＤ５３ａ、５３ｂの受光量が正規の姿勢のときに比べて大きく低下するといったことを抑制できる。
以下、傾斜姿勢でも受光量が大きく低下しないことを、図７〜図９を用いて説明する。
図７は、本実施の形態に対する比較例として、平面視で規制部材５４の孔６１の形状を円形とした場合におけるスポットＳの形状の例を示す図であり、図７（ａ）は正規の姿勢の場合、図７（ｂ）は傾斜姿勢の場合をそれぞれ示している。

両図に示すように、スポットＳの形状は円形になっている。これは、ＬＥＤ５２からの出射光Ｌの絞りとしての規制部材に設けられた孔の形状が円形であることによる。
図７（ａ）の正規の姿勢の場合には、スポットＳが受光面５３１の全体にかかっているが、図７（ｂ）の傾斜姿勢の場合には、スポットＳの位置が正規の姿勢の位置からＹ方向にθ°の傾斜に応じた分だけずれて、受光面５３１のうち、スポットＳにかかっていない（外れている）部分が現れていることが判る。

このようになると、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、受光量が正規の姿勢で取り付けられている場合に比べて大きく低減することになり、センサ取付時の姿勢によって受光量がばらつき、同じ濃度のトナーパッチでも、例えばある装置では適正な濃度と検出され、別の装置では適正ではないと誤検出するおそれが生じてしまう。
図８は、正反射光Ｒａの受光面５３１への入射量の光量分布を、本実施の形態の構成（孔６１の形状が楕円状）と上記の比較例の構成（孔の形状が円形）のそれぞれについてシミュレーションにより現したグラフである。図８（ａ）〜図８（ｃ）が本実施の形態に対応するものであり、図８（ｄ）〜図８（ｆ）が比較例に対応するものである。

ここで、図８（ａ）は、受光面５３１とスポットＳの位置関係を示しているが、横軸をＹ方向、縦軸をＸ方向としている。なお、スポットＳのＸ方向上流側端辺がやや扁平状になっているのは、規制部材５４の孔６２の大きさと正反射光Ｒｄの受光面５３１への入射角の大きさの関係から、正反射光Ｒａが規制部材５４の孔６２を通過する際にその光束のうち、Ｘ方向上流側の一部が孔６２のＸ方向上流側の端縁６２１（図３（ｂ））に遮蔽されたためである。孔６２の大きさの条件などを変えれば扁平は解消される。このことは、図８（ｄ）について同様である。

図８（ｂ）は、光量分布（放射照度）を２次元で現したものであり、図８（ｃ）は、３次元で現したものである。放射照度の単位は、ワット／平方センチメートルである。
両図において、縦軸がＸ軸に、横軸がＹ軸に相当し、縦軸の値Ｓ１が光量分布を現す領域全体におけるＸ方向の最下流側の位置に、Ｓ９が最上流側の位置に、横軸の数値１がＹ方向の最上流側の位置に、数値９が最下流側の位置にそれぞれ相当する。

なお、太線で示す矩形は、受光面５３１の受光領域の外縁を示している。また、光量分布がＹ方向に沿って２つの大きな頂点が並ぶような分布になっているが、これはレンズ５５の収差をシミュレーションの条件に入れているからある。
両図に示すように、スポットＳの形状が楕円状の場合、光量の大きな部分がＹ方向に沿って長く続いており、図８（ｂ）に示す状態に対して、スポットＳと受光面５３１とが相対的にＹ方向に、例えば横軸の単位で「２」の大きさだけずれたとしても、受光面５３１はそのほとんどがスポットＳによる照射範囲内に入ることになる。

これに対して、比較例の場合、図８（ｆ）に示すようにスポットＳが円形では、楕円に比べてＹ方向に沿って光量の大きな部分の続く領域の長さが短い。
このため、スポットＳと受光面５３１とが相対的にＹ方向に上記例と同じ「２」の大きさだけずれると、受光面５３１のうち、Ｙ方向の側端に位置する面部分がスポットＳの照射範囲から外れることになる。

このように正反射光Ｒａの受光面５３１への入射量の光量分布の結果から、本実施の形態のようにスポットＳの形状がＹ方向に径が長くなる楕円状になるように規制部材５４の孔６１の形状を楕円状にすることにより、比較例（円形）の構成に比べてセンサ取付姿勢のばらつきによる受光量のばらつきが低減、換言すると受光量が安定することが判る。
図９（ａ）は、センサ取付時の傾斜角θ〔°〕の大きさとセンサ出力差分〔Ｖ〕との関係を示すグラフである。ここで、センサ出力差分〔Ｖ〕とは、正反射光Ｒａに対する正規姿勢の場合のセンサ検出値を基準値としたとき、この基準値と、正規姿勢からθ〔°〕傾いた傾斜姿勢になったときのセンサ検出値との差分を示す単位である。センサ出力差分が大きいということは、正規姿勢に対する検出値ばらつきが大きいということになる。

同図では、実線のグラフが本実施の形態（孔の形状が楕円状）を、一点鎖線のグラフが比較例（孔の形状が円形）をそれぞれ示しており、２次関数の曲線のように変化する形状になっている。
同図に示すように、傾斜角θ〔°〕が大きくなるに連れてセンサ出力差分が大きくなるが、トナー濃度検出センサ２５がプラス（＋）側とマイナス（−）側のいずれの側に傾いた傾斜姿勢で取り付けられた場合でも、本実施の形態の方が比較例よりもセンサ出力差分が小さく、それだけ検出値のばらつきが抑制されることになる。

センサ出力差分の大きさは、検出値ばらつきの大きさを現すものということができ、傾斜姿勢で取り付けられた場合のその傾斜角θ〔°〕の大きさが、トナー濃度の検出値ばらつきとして許容される範囲内に入っていれば、傾斜姿勢で取り付けられても、少なくとも許容範囲内での検出精度を確保することができる。
センサ出力差分のある値、例えば、同図の値ａを検出値ばらつきの幅の最大値に設定すれば、同じ検出値ばらつきの範囲であっても、本実施の形態の方が比較例よりも傾斜角の許容角度の範囲を大きくとることができる。

傾斜角の許容角度の範囲を大きくとれるということは、本実施の形態の方が比較例よりも、例えば装置本体の取付座面９１、９２の平面度のばらつきを許容する範囲を大きくとることができる。換言すると、平面度の精度が多少悪くても、センサ検出値が検出値ばらつきの許容範囲内に収まることになり、例えばセンサ取付時に許容範囲内に収めるべく微調整を繰り返すといった面倒な操作を抑制することができる。

図９（ｂ）は、ＬＥＤ５２の実装位置が基板５１上の中心線ＣＬからＹ方向にずれている場合のグラフの例を示している。ＬＥＤ５２の実装位置のずれが生じている場合、傾斜角θが０〔°〕であってもセンサ出力差分が０にならず、センサ出力差分が０〔Ｖ〕のときの傾斜角（同図では、角度ｂ）にあるときの姿勢が正規姿勢に相当することになる。
このような実装位置のずれが生じている場合でも、図９（ａ）と同様に、本実施の形態の方が比較例よりも検出値ばらつきを抑制できることが判る。

上記では、ベルト表面２１１にトナーパッチＴが形成されていない裸面の部分で反射した正反射光ＲａがＦＤ５３ａの受光面５３１に入射したときに形成されるスポットＳの形状を例に説明したが、トナーパッチＴが形成されているときも同様である。
すなわち、上記のようにトナーパッチＴが低濃度の場合、隣り合うトナー粒子の隙間を通ってベルト表面２１１に当たって反射した正反射光ＲａがＦＤ５３ａに入射される。

トナー濃度が濃くなるに連れて、ベルト表面２１１からの正反射光Ｒａの量が少なくなるが、トナーパッチＴが層状になることにより形成される鏡面状態の部分が多くなって、この鏡面状態の部分で反射する光の量が多くなり、この光が正反射光ＲａとしてＦＤ５３ａに入射される。このように、トナー濃度が低から高濃度にかけてＦＤ５３ａの受光面５３１には、上記と同様に楕円状のスポットＳが形成されることになり、検出値ばらつきの抑制の効果を得られることになる。

（６）出力制御部５６の機能について
出力制御部５６は、上記のようにＦＤ５３ａ、５３ｂの検出値ｐ、ｓの差分ΔＶに所定の係数を乗算する処理を行う機能を有しているが、これに加えて、ＬＥＤ５２の発光量を可変制御する機能も有している。
この発光量の可変制御は、ＬＥＤ５２への供給電流を一定値にすると、経時的なＬＥＤ５２の光量低減やベルト表面２１１の汚れなどに伴い、ベルト表面２１１からの正反射光Ｒａの光量が徐々に低下するなど変化が生じることがあるため、当該正反射光Ｒａの光量が一定値に維持されるように、ＬＥＤ５２への供給電流を可変制御するものである。

具体的には、ベルト表面２１１の裸面の部分にＬＥＤ５２からの出射光Ｌを照射させたときの反射光によるセンサ検出値が一定値、図５（ａ）の例では３．１〔Ｖ〕になるようにＬＥＤ５２への供給電流を制御する方法がとられる。
このような制御を行うのは、ＦＤ５３ａ、５３ｂなどのフォトダイオードは、受光量に対して検出電圧がリニアになる受光量の範囲が限られており、受光量が少なすぎるとその範囲外になって、検出感度が低下する特性を有しているものが多いことによる。

具体的には、正反射光Ｒａの光量が低下すると、ＦＤ５３ａ、５３ｂの受光量が低下し、特にベルト表面２１１が裸面の状態では乱反射光Ｒｄの光量が少なくなり、検出感度が低い範囲で検出することが生じてしまう。これを避けるために、正反射光Ｒａの光量が時間の経過に連れて低下しないように一定値を維持させることにより、センサ検出感度の良好な範囲での検出を行えるようにしたものである。

この制御によれば、比較例のように正規の姿勢と傾斜姿勢とで正反射光Ｒａの受光量の差（ばらつき）が大きい場合に、その受光量の差が少なくなるように、ＬＥＤ５２の発光量が上げられることになり、あたかも検出値ばらつきが生じ難くなるように思われる。
しかしながら、この制御をとると、逆に比較例の方が本実施の形態よりも検出値ばらつきが顕著になって現れることになる。

すなわち、傾斜姿勢になると、ＬＥＤ５２の発光量が正規の姿勢よりも増えるが、トナー濃度が０のとき（ベルト表面２１１が裸面のとき）は、上記のように正規の姿勢でも傾斜姿勢でもＦＤ５３ａ、５３ｂの検出値（電圧値）が略同じになる。
トナーパッチＴが形成されているときには、その濃度が低、中、高濃度と上がるに連れて、上記のように正反射光Ｒａの光量は低減から増加に転じ、乱反射光Ｒｄは徐々に増加するようになる。

トナーパッチＴが高濃度のときを考えると、比較例の場合、正反射光ＲａによるＦＤ５３ａへの受光量が正規の姿勢でも傾斜姿勢でもあまり変わらない。これは、傾斜姿勢ではＬＥＤ５２の発光量が正規の姿勢よりも増えるが、ＦＤ５３ａの受光面５３１へのスポットＳの位置がずれるために、受光できる光量自体が少なくなっており、正規の姿勢のときとの差がそれほど大きくならないからである。

一方、乱反射光Ｒｄは、トナー粒子の表面で反射して四方に拡散した光なので、正規の姿勢でも傾斜姿勢でもＦＤ５３ａ、ＦＤ５３ｂに入射され、その入射光の光量は、ＬＥＤ５２からの出射光Ｌの光量が増えると多くなる。
傾斜姿勢では正規の姿勢よりもＬＥＤ５２からの出射光Ｌの光量が多くなっているので、乱反射光Ｒｄの割合も増えることになり、乱反射光ＲｄのＦＤ５３ａへの入射光の光量は、正規の姿勢よりも増えることになる。

ＦＤ５３ａには正反射光Ｒａと乱反射光Ｒｄが入射して、これらが合わさった光がＦＤ５３ａへの入射光となるため、傾斜姿勢では、正規の姿勢よりもＦＤ５３ａへの入射光の光量が多くなる。
上記のようにＦＤ５３ａへの入射光の光量とＦＤ５３ａの検出値（電圧値）とは、入射光の光量が上がると検出値が上がるという関係にあり、かつＦＤ５３ｂの検出値がＦＤ５３ａの検出値の１．１倍になるという関係があることを前提に、仮に図５（ｃ）に示すように傾斜姿勢でのＦＤ５３ａの検出値ｐ´が正規の姿勢でのＦＤ５３ａの検出値ｐの１．１倍になっていたとすれば、ＦＤ５３ｂの検出値ｓ´は、１．１×１．１×ｐになる。

この場合、検出値ｐ´とｓ´の差分ΔＶ´は、約０．２１ｐとなり、正規の姿勢のときの差分ΔＶ（＝０．１ｐ）よりも大きくなる。
センサ検出値は、差分ΔＶに所定の係数を乗算して得られるので、差分ΔＶが正規の姿勢と傾斜姿勢とで異なるということは、それだけ比較例では、センサ検出値がセンサ取付姿勢によってばらつくことになる。

トナーパッチＴによるトナー濃度調整は、特に高濃度について画像形成条件を装置の状態に応じた適正値に設定することに意義があるので、高濃度のトナーパッチの検出結果に大きなばらつきが生じることは、適正なトナー濃度制御が実行されないことに繋がる。
これに対して、本実施の形態では、上記のように正規の姿勢でも傾斜姿勢でもＦＤ５３ａへの正反射光Ｒａの光量変化（受光量の差）が比較例に比べて大変小さい。

受光量の差が小さいということは、傾斜姿勢になったからといって正規の姿勢の場合に対してＬＥＤ５２の発光量を可変させる必要がない、または可変させてもほとんど変わらない程度に抑えられることになる。ＬＥＤ５２の発光量が可変されない（またはほとんど変わらない）ということは、高濃度域においては、正規の姿勢と傾斜姿勢のいずれの姿勢にあっても、ＦＤ５３ｂの検出値ｓがＦＤ５３ａの検出値ｐの１．１倍になるという関係が略成立することになる。

この関係が成立するということは、本実施の形態では、比較例のように傾斜姿勢になるとＦＤ５３ａの検出値ｐ´が正規の姿勢での検出値ｐの１．１倍になるといったことが生ぜず、このことが生じない以上、ＦＤ５３ｂの検出値ｓ´が１．１×１．１×ｐになることも生じないことになる。このように、正反射光Ｒａの光量を一定に維持する制御を行う構成において、正規の姿勢と傾斜姿勢のいずれの姿勢でも検出値ばらつきを比較例より低減することができるようになる。

上記では、比較例として孔の形状を円形にした場合を説明したが、円形に限られず、Ｘ方向に長い長穴や楕円などでも円形の場合と同様に検出値ばらつきが大きくなる。
また、Ｙ色のトナーパッチＴが形成された場合の例を説明したが、他の色でも同じ方法で検出される。なお、ブラック（Ｋ）色のトナーについてはＬＥＤ５２からの出射光Ｌが吸収されるため、トナーパッチＴが高濃度になるに連れて反射光が少なくなる。従って、図５（ａ）で示す正反射光Ｒａのグラフは、低濃度から高濃度域にかけて減少傾向になり、カラーであるＹ〜Ｃ色のように途中から増加に転じることがほとんど生じない。このようにＫ色は、Ｙ〜Ｃ色とは反射光の特性が異なるので、制御部１４において、作像部２０Ｋと作像部２０Ｙ〜２０Ｃとで別々にその特性に応じてプリント時に適正な濃度が得られるように画像形成条件が設定される。

＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、規制部材５４に設けられた孔６１の形状を平面視で楕円状としたが、これに限られない。ＬＥＤ５２からの出射光Ｌの光束をその断面の径がＸ方向よりもＹ方向の方が長くなるように絞ることができる形状であれば良い。

例えば、矩形状とすることができる。トナー濃度検出センサ２５が正規の姿勢において、Ｘ方向は、上記の仮想平面（ＬＥＤ５２からの出射光Ｌの主光線Ｌｍと、当該出射光Ｌのベルト表面２１１への入射位置Ｆ（トナーパッチ形成位置）におけるベルト表面２１１の法線Ｇを含む平面）に平行な方向かつ法線Ｇに直交する第１の方向に相当し、Ｙ方向は、当該仮想平面に直交する第２の方向に相当するので、Ｘ方向の径Ｄ１＜Ｙ方向の径Ｄ２の関係を満たすように孔６１の形状が決められる。

具体的には、トナー濃度検出センサ２５が正規の姿勢で取り付けられた場合と、傾斜姿勢として許容される傾斜角度θまでの範囲内で傾いて取り付けられた場合のいずれであっても、ベルト表面２１１からの正反射光ＲａがＦＤ５３ａに入射されることにより形成されるスポットＳの範囲内にＦＤ５３ａの受光面５３１が入るように、傾斜角度（所定の角度）θの大きさ、ＬＥＤ５２からＦＤ５３ａまでの光路長、ＦＤ５３ａの受光面５３１のＹ方向における長さなどの条件を考慮して、装置構成に適した孔６１の径Ｄ１、Ｄ２の大きさが実験やシミュレーションなどから決められる。

レンズ５５の収差、ＦＤ５３ａとＦＤ５３ｂの間隔を条件に入れているとしても良い。正反射光ＲａがＦＤ５３ａに入射するがＦＤ５３ｂに入射しないようにするには、当該間隔が狭ければ径Ｄ１を狭めて光束を絞るなどすることになり、孔６１の径を決める要素になる。また、孔６２の形状をＸ方向に細長い楕円状としたが、これに限られず、装置構成によって例えば矩形状とすることもできる。

（２）上記実施の形態では、１つ（一体として）の規制部材５４に出射光と反射光を通過させる２つの孔６１、６２を設けるとしたが、これに限られない。２つの規制部材の一方に孔６１を、他方に孔６２を設ける構成としても良い。
同様にレンズ５５についても、一体成形されてなる１つのレンズに代えて、２つのレンズを設け、一方を出射光用、他方を反射光用としても構わない。なお、トナー濃度検出センサ２５の構成によってはレンズを設けなくても良い場合があり得る。

また、出射光Ｌのベルト表面２１１への入射位置ＦからＦＤ５３ａまでの間の反射光の光路途中にｐ波（入射面に対して垂直方向に振動する成分）だけを通過させる第１フィルタと、入射位置ＦからＦＤ５３ｂの間の反射光の光路途中にｓ波（入射面に対して平行方向に振動する成分）だけを通過させる第２フィルタとを設け、正反射光Ｒａと乱反射光Ｒｄに含まれるｐ波とが第１フィルタを通過してＦＤ５３ａに入射され、乱反射光Ｒｄに含まれるｓ波が乱反射光としてＦＤ５３ｂに入射される構成をとるとしても良い。

（３）上記実施の形態では、トナー濃度検出センサ２５を、その長手方向（ＬＥＤ５２とＦＤ５３ａの並ぶ方向）がベルト走行方向に直交する方向に向くように配置するとしたが、これに限られない。例えば、ベルト走行方向に沿う方向に配置するとしても良い。
また、反射光を受光する受光素子として２つのＦＤ５３ａ、５３ｂを備える構成例を説明したが、これに限られず、例えば１つのＦＤだけを備える構成とすることもできる。この構成の場合でも、上記と同様に取付姿勢による検出値ばらつきの抑制を図ることができる。また、１つの基板５１の表面（平面）上にＬＥＤ５２、ＦＤ５３ａなどを実装するとしたが、これに限られず、例えば発光素子側のＬＥＤ５２と、受光素子側のＦＤ５３ａ、５３ｂを別々の基板に実装する構成としても構わない。発光素子と受光素子が装着される部材が板状であることに限られないことはいうまでもない。

（４）上記実施の形態では、本発明に係るトナー濃度検出センサがタンデム型カラーデジタルプリンタに装着された場合の例を説明したが、装着対象の画像形成装置は当該プリンタに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関わらず、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する画像形成装置一般、例えば複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。

また、発光素子としてＬＥＤ、受光素子としてＦＤを用いた例を説明したが、ＬＥＤやＦＤに限られることはなく、例えば発光素子をレーザダイオード、受光素子をＣＣＤなどとすることもできる。なお、規制部材５４などの各部材の寸法、材料などが上記の数値や材料などに限られることもない。装置構成に応じて適宜、寸法などが決められる。さらに、正反射光Ｒａの光量を一定に維持するためにＬＥＤ５２の発光量を可変制御する構成としたが、これに限られず、当該制御を行わない構成にも適用可能である。像担持体としては、上記のものに限られず、例えば感光体ベルトや中間転写ドラムなどでも良い。

また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。

本発明に係るトナー濃度検出センサは、トナー濃度の検出精度を向上させる技術として有用である。

１０ 画像形成装置
２１ 中間転写ベルト
２５ａ、２５ｂ トナー濃度検出センサ
５１ 基板
５２ ＬＥＤ
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ フォトダイオード
５４ 規制部材
５５ レンズ
５６ 出力制御部
６１、６２ 孔
９０ 装置本体
９１、９２ 座面
２１１ ベルト表面
Ｄ１、Ｄ２ 径
Ｆ 入射位置
Ｇ 法線
Ｌ 出射光
Ｌｍ 出射光の主光線
Ｒａ 正反射光
Ｒｄ 乱反射光
Ｔ トナーパッチ
θ 傾斜角

Claims (13)

1. 像担持体を有する画像形成装置に装着され、当該像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出するトナー濃度検出センサであって、
   前記像担持体上のトナー像に向けて光を出射する発光部と、
   前記発光部と前記像担持体との間に位置し、前記発光部からの出射光を通過させつつその光束を絞る孔が設けられた規制部材と、
   前記規制部材に設けられた孔を通過した出射光のうち、前記像担持体上のトナー像で反射した反射光を受光して受光量に応じた信号を出力する受光部と、を備え、
   前記出射光の主光線と当該出射光の前記像担持体への入射位置における当該像担持体表面の法線とを含む平面を仮想したときに、
   前記孔の径が、前記平面に平行かつ前記法線に直交する第１の方向の径よりも前記平面に直交する第２の方向の径の方が大きいことを特徴とするトナー濃度検出センサ。
2. 前記受光部は、
   光電変換素子である第１の受光素子と第２の受光素子を含み、
   前記第１の受光素子は、
   前記像担持体上のトナー像が形成されていない部分で前記出射光が反射された場合における正反射光を受光する位置に配され、
   前記第２の受光素子は、
   前記像担持体上のトナー像で前記出射光が反射された場合における乱反射光を受光する位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検出センサ。
3. 前記発光部と前記第１の受光素子と前記第２の受光素子が実装される基板を有し、
   前記基板上に前記第２の受光素子が前記第１の受光素子を挟んで前記発光素子と相対する位置に配されていることを特徴とする請求項２に記載のトナー濃度検出センサ。
4. 前記規制部材とは別の規制部材をさらに有し、
   前記別の規制部材は、
   前記正反射光の、前記像担持体から前記第１の受光素子までの光路の途中かつ前記乱反射光の、前記像担持体から前記第２の受光素子までの光路の途中の位置であり、両方の光路に跨るように配され、当該正反射光と当該乱反射光を通過させる、前記孔とは別の孔が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のトナー濃度検出センサ。
5. 前記別の孔の径が前記第２の方向における径よりも前記第１の方向における径の方が大きいことを特徴とする請求項４に記載のトナー濃度検出センサ。
6. 前記規制部材と前記別の規制部材とが一体の部材であり、当該一体の部材に前記孔と前記別の孔が個別に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のトナー濃度検出センサ。
7. 第１のレンズと第２のレンズをさらに有し、
   前記第１のレンズは、
   前記発光部からの出射光の、前記発光部から前記像担持体までの光路の途中に配され、
   前記第２のレンズは、
   前記正反射光の、前記像担持体から前記第１の受光素子までの光路の途中、かつ前記乱反射光の、前記像担持体から前記第２の受光素子までの光路の途中の位置に、両方の光路に跨るように配されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のトナー濃度検出センサ。
8. 前記第１のレンズと前記第２のレンズが一体成形されたものであることを特徴とする請求項７に記載のトナー濃度検出センサ。
9. 前記出射光の光束を絞るための孔の、前記第２の方向における径の大きさが、
   前記トナー濃度検出センサが正規の姿勢で装着された場合および前記正規の姿勢から前記第１の方向に平行な軸周りに所定角度の範囲内にずれた傾斜姿勢で装着された場合のいずれであっても、前記正反射光が前記第１の受光素子に入射されることにより形成されるスポットの範囲内に当該第１の受光素子の受光面が入るように、前記受光面の前記第２の方向長さと前記発光部から前記第１の受光素子までの光路長と前記所定の角度の大きさとの関係に基づいて規定されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載のトナー濃度検出センサ。
10. 前記第１の受光素子による検出値と前記第２の受光素子による検出値の差分からトナー濃度検出信号を生成して出力する出力部を有することを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載のトナー濃度検出センサ。
11. 前記出力部は、
    前記像担持体上のトナー像が形成されていない部分で前記出射光が反射された場合における前記第１の受光素子の検出値が一定値になるように、前記発光部からの出射光の光量を調整する機能を有することを特徴とする請求項１０に記載のトナー濃度検出センサ。
12. 前記像担持体は、移動体であり、
    前記第１の方向が前記移動体の移動方向に直交する方向と同じ向きであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のトナー濃度検出センサ。
13. 前記出射光の光束を絞る孔の平面視における形状が楕円状または矩形状であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のトナー濃度検出センサ。

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