JP2011141509A - 光学センサ及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラートナーの濃度が高いときでもその濃度を検知できるとともに、カラートナーの付着位置を正確に検知できる、安価な光学センサ、及び、その光学センサを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】光学センサとしての反射型フォトセンサ７０は、カラートナーが付着される搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて光を照射する発光部７７と、表面２９ａで正反射された光を受光する受光部７８と、を備えている。発光部７７には、紫外光を発光する発光ダイオード７１が設けられ、且つ、受光部７８には、受光した紫外光の量に応じた信号を出力するフォトダイオード７２設けられている。紫外光は、カラートナーにおける反射率が低く、そのため、カラートナーによって反射される光量を少なくすることができ、カラートナーにより正反射される光が受光部７８に受光されてしまうこと防ぐことができる。
【選択図】図２

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上におけるトナー等の粉体の付着量又は粉体の付着位置を検知するための光学センサ、及び、その光学センサを備えた画像形成装置に関する。

上述した画像形成装置は、例えば、粉体としての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ベルト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。

このような画像形成装置では、所望の画像濃度を得るために、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。

また、フルカラーの画像形成装置は、一般的にイエロー、マゼンタ、シアン、黒などの複数の色のトナー像を中間転写ベルトなどの像担持体上に形成するとともに、それぞれのトナー像を互いに重ね合わせてカラー画像を形成している。そして、このようなカラー画像を形成する画像形成装置では、例えば、装置内の温度変化などにより中間転写ベルトの伸縮などが生じて、トナー像の位置がずれてしまうことがあるので、トナー像の位置ずれ量を検知するために、像担持体の表面に、所定の形状の各色トナー像からなる位置検知用トナーパッチを形成して、この位置検知用トナーパッチの位置、即ち、トナーの付着位置を上述した光学的検知手段などにより検知してその位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づき潜像形成用のレーザ光照射タイミングや、像担持体の回転速度などを調整してトナー像の位置ずれ補正を行っている。

例えば、特許文献１に提案されている画像形成装置には、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとフォトダイオードとを備えた、光学的検知手段としてのトナー濃度センサが設けられている。この画像形成装置では、まず、像担持体としての感光体ドラムの表面にイエロー、マゼンタ及びシアンなどのカラートナーで形成された濃度検知用トナーパッチに対し、該トナーパッチの色に応じて青色ＬＥＤ又は赤色ＬＥＤの光を選択的に照射する。次に、該トナーパッチによる拡散反射光をフォトダイオードによって受光して、この受光した光量に応じた電圧（即ち、信号）を、画像形成装置に設けられた制御部に向けて出力する。そして、この制御部が、この電圧に基づいてトナー濃度を検知していた。しかしながら、特許文献１の画像形成装置は、ＬＥＤを複数備えたトナー濃度センサを用いているので、部材代や装置設計などの製造コストがかさむとともに、拡散反射光を用いてトナー濃度を検知しているので、フォトダイオードによって受光される光量が少なく、そのため、Ｓ／Ｎ比が小さくなってしまって、濃度検知の精度を高めることができなかった。

カラートナーは、像担持体の表面における濃度が高くなると、拡散反射光の光量が多くなる特性を備えているので、上記特許文献１の画像形成装置はこの特性を利用してカラートナーの濃度を検知している。また、このようなカラートナーは、像担持体の表面における濃度が高くなると正反射光の光量が少なくなる特性も備えているので、この特性を利用しても、カラートナーの濃度を検知することができる。そのような画像形成装置の一例を以下に示す。

例えば、図１２に一部を示す、画像形成装置７０１は、像担持体としての搬送ベルト２９の光沢のある表面２９ａ（即ち、反射面）に向けてピーク波長８００ｎｍの赤外光を照射光Ｌとして照射するＬＥＤ７１１と、表面２９ａ又は表面２９ａ上に形成された濃度検知用トナーパッチ９１により照射光Ｌが正反射された正反射光Ｒを受光するフォトダイオード７１２と、ケース７１４と、基板７９５と、を備えた光学センサ７７０を有している。このような、画像形成装置７０１によれば、ＬＥＤを１つのみ備えた光学センサ７７０を用いているので、製造コストを低減できるとともに、表面２９ａ及びカラートナーで形成された濃度検知用トナーパッチ９１により正反射された正反射光Ｒをフォトダイオードで受光するので、受光される光量が多くなり、そのため、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ、濃度検知の精度を高めることができた。また、この光学センサ７７０を、位置検知用トナーパッチを構成する各色トナー像の位置検知に用いることにより、位置ずれ補正を行うことができた。

しかしながら、このような画像形成装置７０１は、図１３のグラフに示すように、黒トナーについては、その濃度が高くなるにしたがって、光学センサ７７０（即ち、フォトダイオード７１２）の出力が徐々に低下するが、マゼンタトナー（即ち、カラートナー）については、所定の濃度までは、光学センサ７７０の出力が徐々に低下するものの、この所定の濃度を超えると光学センサ７７０の出力が一定になって飽和してしまう。このような現象について、図１４を参照して説明する。

搬送ベルト２９の表面２９ａにトナーが付着していない場合、照射光Ｌは表面２９ａで正反射されて、正反射光Ｒとしてフォトダイオード７１２に受光される。そして、黒トナーが表面２９ａに付着すると、表面２９ａが黒トナーで覆われて、表面２９ａで正反射される光量が減少する。また、黒トナーは赤外光を反射しない。そのため、フォトダイオード７１２によって受光される正反射光Ｒの光量は、黒トナーが表面２９ａを覆う割合、即ち、表面２９ａへの黒トナーの付着量（濃度）に応じて変化する。これにより、黒トナー濃度が高くなるにしたがって光学センサ７７０の出力は徐々に低下する。

一方、カラートナーは、赤外光を反射する性質を有しており、その形状が略球形に形成されている。そのため、赤外光は、カラートナーによって反射されるが、この反射光の光量は、表面２９ａによる正反射光量に比べて非常に小さい。そのため、所定の濃度（付着量）までは、表面２９ａによる正反射光が支配的となり、上記黒トナーと同様に、フォトダイオード７１２によって受光される正反射光Ｒの光量は、カラートナーが表面２９ａを覆う割合、即ち、表面２９ａへのカラートナーの付着量（濃度）に応じて変化する。しかし、カラートナーが所定の濃度を超えると、表面２９ａの大部分がカラートナーで覆われて表面２９ａにより正反射される光量が減少し、その反対にカラートナーによって反射される光量（総量）が増加して支配的となり、フォトダイオード７１２によって受光される正反射光Ｒの光量が濃度に応じて変化しなくなり、光学センサ７７０の出力が一定になって飽和してしまうものと考えられる。

そして、このような現象により、光学センサ７７０の出力（即ち、フォトダイオード７１２で検知される光量）が飽和してしまうので、カラートナー濃度が高いときに濃度を検知することができないという問題があった。

また、上述したような濃度の検知に関する問題以外にも、次のような問題があった。

まず、各色トナーの位置ずれ検知について説明する。画像形成装置７０１は、光学センサ７７０を用いて、図１５に示すような、位置検知用トナーパッチ９２が形成された搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて赤外光を照射し、該表面２９ａ及び位置検知用トナーパッチ９２で反射された正反射光の光量に応じた電圧を出力する。この位置検知用トナーパッチ９２は、各色トナーを用いて高濃度（いわゆるベタ）に形成された複数の矩形状トナー像で構成されており、搬送ベルト２９の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。

図１６に、上述した位置検知用トナーパッチ９２の各色トナー像の位置検知時に、光学センサ７７０が出力する電圧波形の一例を示す。図１６において、出力電圧波形が落ち込んでいる箇所は、左から順にシアン（Ｃ１）、黒（Ｋ１）、イエロー（Ｙ１）、マゼンタ（Ｍ１）、シアン（Ｃ２）、黒（Ｋ２）、イエロー（Ｙ２）、マゼンタ（Ｍ２）のトナー像に対応している。シアン、イエロー、マゼンタの各カラートナー像に対応する箇所においては、黒トナー像（Ｋ１、Ｋ２）に対応する箇所より出力電圧の落ち込みが小さい。これは、上述したように、フォトダイオード７１２が受光する光に、カラートナーによる反射光（即ち、フォトダイオード７１２に向かう光成分）を含むためである。そして、図１７の部分拡大図に示すように、出力電圧波形が落ち込んでいる箇所について、波形の立ち下がり及び立ち上がりにおける所定の位置検知電圧値（例えば、２．０Ｖ）となる２箇所の時刻を求めて、これら時刻の中間点をトナー像の位置として検知している。そして、各色のトナー像の位置を、所定の間隔基準値Ｔと比較することにより、位置ずれ量を求めている。

上記光学センサ７７０において発光手段として用いられるＬＥＤ７１１は、半導体からなる発光素子を透光性樹脂で封止した構成を有している。このようなＬＥＤ７１１は、透光性樹脂にレンズ部が設けられており、発光素子が発光する光を集光して所定の照射範囲Ｗに向けて照射する。ＬＥＤ７１１が照射する光は、正面方向（０度方向）が最も輝度が高く、正面方向から離れるにしたがい輝度が徐々に低下して、照射範囲Ｗを外れると輝度が急激に低下する。つまり、ＬＥＤ７１１は、照射する光について指向性を有している。また、光学センサ７７０において受光手段として用いられるフォトダイオード７１２も、上記ＬＥＤと同様の構成を有しており、正面方向（０度方向）が最も感度が高く、正面方向から離れるにしたがい感度が徐々に低下して、検知範囲Ｕを外れると感度が急激に低下する。つまり、フォトダイオード７１２は、受光する光について指向性を有している。図１８、１９に、一般的な、赤外光発光ダイオード及び赤外光受光フォトダイオードの指向特性を示す。

そして、図２０に示すように、ＬＥＤ７１１の照射範囲Ｗの中心（即ち、正面方向）とフォトダイオード７１２の検知範囲Ｕの中心（即ち、正面方向）とが重なっている（即ち、同心である）ときは、図２１に模式的に示すように、表面２９ａで正反射される光成分に対応する出力電圧波形の中心位置（底部中心位置）と、カラートナーで反射される光成分に対応する出力電圧波形の中心位置（ピーク位置）と、が重なって、光学センサ７７０によって出力される出力電圧波形が、上記底部中心位置を通る中心線Ｏについて対称な形状になる。しかしながら、形状誤差や組立誤差などの影響により、図２２に示すように、ＬＥＤ７１１の照射範囲Ｗの中心とフォトダイオード７１２の検知範囲Ｕの中心とがずれている（即ち、同心でない）ときは、図２３に模式的に示すように、上記底部中心位置に対して、上記ピーク位置がずれてしまい、光学センサ７７０によって出力される出力電圧波形が上記中心線Ｏについて非対称な形状にゆがんでしまう。

これは、ＬＥＤ７１１の指向性からその正面方向で輝度が最も高くなるので、フォトダイオード７１２によって検知されるカラートナーによる反射光の光量のピーク位置がフォトダイオード７１２の正面方向からずれてしまうために生じるものであり、各色カラートナーにおいて、それぞれ同様に出力電圧波形が非対称にゆがむ現象が発生する。このように、各色カラートナーにおいては、赤外光を吸収せずに反射するので、上記カラートナーによる反射光の影響が問題となるが、その一方で、黒トナーにおいては、赤外光を吸収して反射しないので、このような現象は発生しない。

そして、このように光学センサ７７０によって出力される出力電圧波形がゆがむと、図２４、図２５に示すように、カラートナー像の位置Ｇが本来の正しい位置Ｇ’（１．５秒の位置）からずれて検知されてしまい、照射範囲Ｗと検知範囲Ｕとが同心のときに対して、これらが同心でないときはカラートナー像の位置が正確に検知できなくなることがあった。特に、図２６に示すように、黒トナーは赤外光を反射しないため上述したような位置検知の問題が生じないので、黒トナーの検知位置Ｆと各カラートナーとの検知位置Ｇとの間にずれが生じてしまって、各トナー像の位置ずれが発生してしまうという問題があった。

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、カラートナーの濃度が高いときでもその濃度を検知できるとともに、カラートナーの付着位置を正確に検知できる、安価な光学センサ、及び、その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、カラートナーが付着される反射面に向けて光を照射する発光部と、前記反射面で正反射された光を受光する受光部と、を備えた光学センサにおいて、前記発光部には、紫外光を発光する紫外光発光手段が設けられ、且つ、前記受光部には、受光した紫外光の量に応じた信号を出力する紫外光受光手段が設けら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、前記紫外光発光手段が、発光ダイオードで構成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、反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着量を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられていることを特徴とする画像形成装置である。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、前記光学センサによって、前記カラートナーの付着量が検知されるとともに、前記像担持体の表面に付着された前記カラートナーの付着位置が検知され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、反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着位置を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられていることを特徴とする画像形成装置。

請求項１に記載された発明によれば、カラートナーが付着される反射面に向けて光を照射する発光部と、前記反射面で正反射された光を受光する受光部と、を備えた光学センサにおいて、前記発光部には、紫外光を発光する紫外光発光手段が設けられ、且つ、前記受光部には、受光した紫外光の量に応じた信号を出力する紫外光受光手段が設けられているので、前記紫外光発光手段によって照射される紫外光は、カラートナーにおける反射率が低く、そのため、カラートナーによって反射される光量を少なくすることができ、カラートナーによる反射光が受光部に受光されること防ぐことができる。したがって、像担持体の表面に付着されたカラートナーの付着量が多いとき、即ち、カラートナーの濃度が高いときでも、紫外光受光手段によって、カラートナーの濃度に応じて変化する反射面による正反射光の光量を正しく検知でき、カラートナーの濃度を検知することができる。また、紫外光受光手段によって正反射光を受光するので、受光される光量が多くなり、そのため、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ、濃度検知を高精度で行うことができる。また、紫外光を用いてカラートナーによって反射される光量を少なくし、カラートナーによる反射光が受光部に受光されること防ぐことによって、発光部に設けられた発光手段の照射範囲の中心と受光部に設けられた受光手段の検知範囲の中心とがずれていたときでも、出力電圧波形のゆがみを防ぐことができるので、位置検知用トナーパッチの各トナー像の位置を正確に検知することができる。また、１種類の紫外光発光手段のみ用いて、各色トナーの濃度検知又は付着位置検知が正確にできるので、複数種類の発光手段を設ける必要が無く、コストを低減して安価に提供することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記紫外光発光手段が、発光ダイオードで構成されているので、一般的な紫外光光源である水銀灯で構成する場合に比べて、小型化することができる。

請求項３に記載された発明によれば、反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着量を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられているので、像担持体の表面に付着されたカラートナーの付着量が多いとき、即ち、カラートナーの濃度が高いときでも、紫外光受光手段によって、カラートナーの濃度に応じて変化する正反射光の光量を正しく検知でき、カラートナーの濃度を検知することができる。また、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ、濃度検知を高精度で行うことができる。また、１種類の紫外光発光手段のみ用いて、各色トナーの濃度検知が正確にできるので、複数種類の発光手段を設ける必要が無く、コストを低減して安価に提供することができる。

請求項４に記載された発明によれば、前記光学センサによって、前記カラートナーの付着量が検知されるとともに、前記像担持体の表面に付着された前記カラートナーの付着位置が検知されるので、光学センサを、カラートナーの付着量（即ち、カラートナーの濃度）の検知、及び、カラートナーの付着位置（即ち、カラートナーで形成された像の位置）の検知、に共通して用いることで、画像形成装置に設けられる光学センサの個数を減らすことができ、製造コストを低減できる。

請求項５に記載された発明によれば、反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着位置を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられているので、紫外光を用いてカラートナーによって反射される光量を少なくし、カラートナーによる反射光が受光部に受光されること防ぐことによって、発光部に設けられた発光手段の照射範囲の中心と受光部に設けられた受光手段の検知範囲の中心とがずれていたときでも、出力電圧波形のゆがみを防ぐことができ、そのため、位置検知用トナーパッチの各トナー像の位置を正確に検知することができる。また、１種類の紫外光発光手段のみ用いて、各色トナーの付着位置検知が正確にできるので、複数種類の発光手段を設ける必要が無く、コストを低減して安価に提供することができる。

本発明の一実施形態である反射型フォトセンサ、濃度検知用トナーパッチ及び位置検知用トナーパッチの配置を模式的に示す図である。 図１の反射型フォトセンサを正面方向から見たときの断面図である。 図１の反射型フォトセンサを側面方向から見たときの断面図である。 図１の反射型フォトセンサが備える発光ダイオード又はフォトダイオードの側面図である。 図４の発光ダイオード又はフォトダイオードの下面図である。 図４の発光ダイオード又はフォトダイオードの正面図である。 カラートナーにおける光の波長と反射率との関係を示すグラフである。 本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 図８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９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。 反射型フォトセンサ、濃度検知用トナーパッチ及び位置検知用トナーパッチの配置の他の例を模式的に示す図である。 従来の画像形成装置が備える光学センサを正面方向から見たときの断面図である。 トナー濃度と光学センサの出力との関係を示すグラフである。 照射光が、搬送ベルトの表面及びカラートナーによって反射される様子を模式的に示した図である。 位置検知用トナーパッチの配置を模式的に示す図である。 図１２の光学センサによる位置検知用トナーパッチを構成する各色トナー像の位置検知時の出力電圧波形の一例を示す図である。 図１６の出力電圧波形の一部を拡大した図である。 発光ダイオードの指向特性の一例を示す図である。 フォトダイオードの指向特性の一例を示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心であるときを模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心であるときの出力電圧波形を模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心でないときを模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心でないときの出力電圧波形を模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心でないときのカラートナー像の検知位置を模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心であるときのカラートナー像の検知位置及び同心でないときのカラートナー像の検知位置を模式的に示す図である。 発光ダイオードの照射範囲とフォトダイオードの検知範囲とが同心でないときの黒トナー像の検知位置及びカラートナー像の検知位置を模式的に示す図である。

（光学センサの実施形態）
以下に、本発明に係る光学センサの一実施形態である反射型フォトセンサについて、図１〜図７を参照して説明する。

反射型フォトセンサ７０（７０Ａ、７０Ｂ）は、図１に示すように、支持部材９６などに取り付けられて、後述する画像形成装置１の像担持体としての搬送ベルト２９と間隔をあけて相対して配置されており、この搬送ベルト２９の光沢のある表面２９ａに形成された濃度検知用トナーパッチ９１の濃度（トナーの付着量）、及び、位置検知用トナーパッチ９２の位置（トナーの付着位置）を検知するために用いられる。

濃度検知用トナーパッチ９１は、各トナー（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、黒Ｋ）を用いて搬送ベルト２９の表面移動方向の上流から下流に向かい徐々に濃度が薄くなる階調パターンに形成された、複数の矩形状トナー像であって、搬送ベルト２９の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。また、位置検知用トナーパッチ９２は、各トナーを用いて高濃度（いわゆるベタ）に形成された複数の矩形状トナー像であって、搬送ベルト２９の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。

図１において、符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで形成されたトナー像を示し、また、これら符号に付加されたカッコ内の数値は、トナー濃度を示している。また、濃度検知用トナーパッチ９１の濃度の検知に用いられる反射型フォトセンサ７０を符号７０Ａで示し、位置検知用トナーパッチ９２の位置の検知に用いられる反射型フォトセンサ７０を符号７０Ｂで示している。

また、反射型フォトセンサ７０は、それが組み込まれる画像形成装置の構成によって、像担持体としての感光体ドラムや中間転写ベルトなどに相対して配置されて、これらの像担持体の表面に形成された各トナーパッチの濃度又は位置の検知に用いてもよい。

反射型フォトセンサ７０は、図２、図３に示すように、紫外光発光手段としての発光ダイオード７１と、紫外光受光手段としてのフォトダイオード７２と、ケース７４と、基板９５と、を備えている。

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紫外光を発光する周知の光半導体部品である。ＬＥＤ７１は、図４〜図６に示すように、透明又は半透明の合成樹脂からなる封止部材８３と、該封止部材８３に封止された発光チップ８１Ｌと、該発光チップ８１Ｌに接続された一対のリード線８２と、からなる樹脂モールド型のものである。ＬＥＤ７１の封止部材８３は、円柱状の胴部８５と、胴部８５の一端に一体形成された半球状の頭部８４と、胴部８５の他端に一体形成されたフランジ部８６と、を備えており、いわゆる砲弾形状に形成されている。

ＬＥＤ７１の発光チップ８１Ｌには、例えば、ピーク発光波長が３６５ｎｍの紫外光を発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）化合物からなる素子が用いられている。本発明において、紫外光とは、３００ｎｍ以上且つ４００ｎｍ未満の波長の光のことをいう。ＬＥＤ７１の一対のリード線８２は、それぞれの一端が発光チップ８１Ｌに接続されており、それぞれの他端が胴部８５の他端から突出されている。なお、本実施形態では、砲弾形状のＬＥＤ７１を用いているが、これに限らず、紫外光を照射するものであればＬＥＤ７１の形状及び構成は任意である。また、発光ダイオード以外にも、水銀灯やブラックライトなどの紫外光を照射する他の光源を用いることができるが、小型化やコスト低減の面で、発光ダイオードが最も有利である。

フォトダイオード７２は、受光した光量に応じて電圧（即ち、信号）を生じる周知の光半導体部品である。フォトダイオード７２は、上述した発光ダイオード７１と同様の構成であって、図４〜図６に示すように、透明の合成樹脂からなる封止部材８３と、該封止部材８３に封止された受光チップ８１Ｒと、該受光チップ８１Ｒに接続された一対のリード線８２と、からなる樹脂モールド型のものである。フォトダイオード７２の封止部材８３は、上述したＬＥＤ７１と同一の砲弾形状に形成されている。もちろん、フォトダイオード７２とＬＥＤ７１とで互いに異なる形状であっても良く、また、共に砲弾形状以外の形状であってもよい。

フォトダイオード７２の受光チップ８１Ｒには、例えば、感度波長範囲が３２０ｎｍ〜１０００ｎｍのシリコン（Ｓｉ）素子が用いられている。受光チップ８１Ｒは、その感度波長範囲に、上記ＬＥＤ７１の発光チップ８１Ｌが発光する紫外光の波長を含むものであればよい。フォトダイオード７２の一対のリード線８２は、それぞれの一端が受光チップ８１Ｒに接続されており、それぞれの他端が胴部８５の他端から突出されている。

また、本実施形態においては、紫外光受光手段として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、受光した紫外光の光量に応じた電圧又は電流を生じるものであれば、紫外光受光手段の形状及び構成は任意である。

ケース７４は、非透光性の合成樹脂からなり、図２、図３に示すように長方体状に形成されており、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と間隔をあけて平行に相対するように配置される。ケース７４には、それぞれ断面円形の、第１収容孔７５及び第２収容孔７６が設けられている。

第１収容孔７５は、内径がＬＥＤ７１の胴部８５の外径Ｄと同一に形成されており、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。第１収容孔７５の上面７４２側の開口部７５ｂは、ＬＥＤ７１のフランジ部８６の外径より大きく形成されている。これにより、第１収容孔７５に、頭部８４からＬＥＤ７１を挿入したときに、ＬＥＤ７１のフランジ部８６が第１収容孔７５内でケース７４に当接して位置決めされる。第１収容孔７５には、その軸Ｐ１とＬＥＤ７１の照射軸Ｐとを一致させるようにして、ＬＥＤ７１が搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容される。つまり、ＬＥＤ７１はケース７４によって搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて支持されている。

第１収容孔７５は、正面方向（図２における手前−奥方向）から見たとき、その軸Ｐ１が下面７４１（即ち、搬送ベルト２９の表面２９ａ）に直交する方向（直線Ｈ）に対し所定の入射角度をなし、側面方向（図２における左右方向、図３における手前−奥方向）から見たとき、その軸Ｐ１が下面７４１に直交するように形成されている。これにより、ＬＥＤ７１の照射光Ｌが、上記所定の入射角度で搬送ベルト２９の表面２９ａに入射される。

第１収容孔７５の下面７４１側の開口部７５ａには、それを塞ぐように形成された照射光規制部材７５１がケース７４と一体に設けられている。この照射光規制部材７５１には、開口径がＬＥＤ７１の胴部８５の外径Ｄより小さく形成された照射光規制開口部７５１ａが、照射光規制部材７５１の中央部を貫通して設けられている。この照射光規制開口部７５１ａは、ＬＥＤ７１の紫外光からなる照射光Ｌの光路径を規制して、照射光Ｌが不要に広がることを防ぐ。また、第１収容孔７５は、上述したＬＥＤ７１とともに発光部７７を構成する。

第２収容孔７６は、内径がフォトダイオード７２の胴部８５の外径Ｄと同一に形成されており、下面７４１と上面７４２とを貫通している。第２収容孔７６の上面７４２側の開口部７６ｂは、フォトダイオード７２のフランジ部８６の外径より大きく形成されている。これにより、第２収容孔７６に、頭部８４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８６が第２収容孔７６内でケース７４に当接して位置決めされる。第２収容孔７６には、その軸Ｐ２とフォトダイオード７２の受光軸Ｐとを一致させるようにして、フォトダイオード７２が搬送ベルト２９の表面２９ａと相対するように収容される。つまり、フォトダイオード７２はケース７４によって搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて支持されている。

第２収容孔７６は、正面方向から見たとき、その軸Ｐ２が下面７４１に直交する方向（直線Ｈ）に対し、上記入射角度と同じ角度で且つ反対方向に傾く所定の出射角度をなし、側面方向から見たとき、その軸Ｐ２が下面７４１に直交するように形成されている。第２収容孔７６の下面７４１側の開口部７６ａには、それを塞ぐように形成された反射光規制部材７６１が、ケース７４と一体に設けられている。この反射光規制部材７６１には、フォトダイオード７２の胴部８５の外径Ｄより小さく形成された反射光規制開口部７６１ａが、反射光規制部材７６１の中央部を貫通して設けられている。この反射光規制開口部７６１ａは、第２収容孔７６に進入する正反射光Ｒの光路径を規制するとともに、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。また、第２収容孔７６は、上述したフォトダイオード７２とともに、受光部７８を構成する。

第１収容孔７５及び第２収容孔７６は、それぞれの軸Ｐ１、Ｐ２が、搬送ベルト２９の表面２９ａと直交する１つの平面（入射面という）に沿って並べられて設けられ、且つ、それぞれの軸Ｐ１、Ｐ２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上の点Ｑから垂直に引いた直線Ｈ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、ＬＥＤ７１の照射軸Ｐとフォトダイオード７２の受光軸Ｐとのそれぞれが、直線Ｈ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、ＬＥＤ７１は、照射光規制開口部７５１ａを通じて、搬送ベルト２９の表面２９ａ及びそれ上に形成された各トナーパッチ（即ち、濃度検知用トナーパッチ９１、又は、位置検知用トナーパッチ９２）に向けて、照射光Ｌを照射し、そして、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及びそれ上に形成された各トナーパッチで正反射された正反射光Ｒを、反射光規制開口部７６１ａを通じて受光する。

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の後面が密に重ねられて配置されているとともに、ＬＥＤ７１及びフォトダイオード７２、のそれぞれの一対のリード線８２の他端がはんだ付けされている。これらＬＥＤ７１及びフォトダイオード７２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照射光Ｌを照射するとともに、受光した正反射光Ｒの光量に応じた電圧を該制御部に出力する。

次に、上述した反射型フォトセンサ７０における本発明に係る作用について説明する。

反射型フォトセンサ７０は、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された各トナーパッチに向けて、ＬＥＤ７１から紫外光である照射光Ｌを照射する。そして、フォトダイオード７２によって、表面２９ａ及び各トナーパッチで上記照射光Ｌが正反射された正反射光Ｒを受光して、この正反射光Ｒの光量に応じた電圧を出力する。

このとき、図７のグラフに示すように、波長の短い紫外光（４００ｎｍ未満）は、波長が長い赤外光（８００ｎｍ程度）に比べて、カラートナーにおける反射率が非常に小さいので、カラートナーによる正反射光の光量が大きく減少し、そのため、フォトダイオード７２によって、カラートナーによる正反射光が受光されることがなくなり、カラートナーの濃度に応じて変化する、表面２９ａによる正反射光のみが正反射光Ｒとして受光される。

以上より、本発明によれば、カラートナーが付着される搬送ベルト２９の表面２９ａに向けて光を照射する発光部７７と、前記表面２９ａで正反射された光を受光する受光部７８と、を備えた反射型フォトセンサ７０において、発光部７７には、紫外光を発光するＬＥＤ７１が設けられ、且つ、受光部７８には、受光した紫外光の量に応じた電圧を出力するフォトダイオード７２が設けられているので、ＬＥＤ７１によって照射される紫外光は、カラートナーにおける反射率が低く、そのため、カラートナーによって反射される光量を少なくすることができ、カラートナーによる反射光が受光部に受光されること防ぐことができる。したがって、カラートナーの濃度が高いときでも、フォトダイオード７２によって、カラートナーの濃度に応じて変化する正反射光Ｒ（即ち、表面２９ａによる正反射光）の光量を正しく検知でき、カラートナーの濃度を検知することができる。また、フォトダイオード７２によって正反射光Ｒを受光するので、受光される光量が多くなり、そのため、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ、濃度検知を高精度で行うことができる。また、紫外光を用いてカラートナーによって反射される光量を少なくし、カラートナーによる反射光が受光部７８に受光されること防ぐことによって、発光部７７に設けられたＬＥＤ７１の照射範囲の中心と受光部７８に設けられたフォトダイオード７２の検知範囲の中心とがずれていたときでも、出力電圧波形のゆがみを防ぐことができるので、位置検知用トナーパッチ９２の各トナー像の位置を正確に検知することができる。また、１種類のＬＥＤ７１のみ用いて、各色トナーの濃度検知又は付着位置検知が正確にできるので、複数種類のＬＥＤ等を設ける必要が無く、コストを低減して安価に提供することができる。

また、紫外光を発光する紫外光発光手段として、ＬＥＤ７１を用いているので一般的な紫外光光源である水銀灯で構成する場合に比べて、反射型フォトセンサ７０を小型化することができる。

（画像形成装置の実施形態）
次に、上述した反射型フォトセンサを有する画像形成装置の一実施形態について、図８〜図１２を参照して説明する。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像即ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙７（図８に示す）に形成する。なお、イエロー、マゼンタ、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８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、上述した反射型フォトセンサ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、反射型フォトセンサ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、その表面２９ａが光沢面で且つ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。

反射型フォトセンサ７０は、画像形成装置１の図示しないフレームなどに固定された支持部材９６（図１に示す）に複数個取り付けられて、搬送ベルト２９の駆動ローラ２７の近傍に配設されている。これら複数の反射型フォトセンサ７０は、それらのケース７４の下面７４１が、搬送ベルト２９の表面２９ａに間隔をあけて平行に相対して配置されている。また、これら複数の反射型フォトセンサ７０のうちの１つ（図１において、符号７０Ａで示す）は、濃度検知用として、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９１に相対するように配置され、濃度検知用トナーパッチ９１のトナー付着量（即ち、トナー濃度）を検知して、該付着量に応じた電圧を出力する。また、残りの反射型フォトセンサ７０（図１において、符号７０Ｂで示す）は、位置検知用として、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成された位置検知用トナーパッチ９２に相対するように配置され、位置検知用トナーパッチ９２の位置（即ち、トナー付着位置）を検知して、該位置に応じた電圧を出力する。または、反射型フォトセンサ７０を、濃度検知用及び位置検知用の両方に用いることができるように配置してもよい。反射型フォトセンサ７０が出力する上記各電圧は、トナー濃度又はトナーパッチ位置を示す信号として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。

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９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９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９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即ち現像ローラ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。即ち、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９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。勿論、このような凹み加工以外にも、切削加工やサンドブラスト加工などによって、現像剤２６の滑りを防ぐための現像スリーブ３２の外周面の粗面化を行ってもよい。

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。

本実施形態では、反射型フォトセンサ７０が、搬送ベルト２９の表面２９ａに相対して配置されていたが、このような反射型フォトセンサ７０の配置に代えて、例えば、図１０に示すように、反射型フォトセンサ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、反射型フォトセンサ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のトナー付着量及び位置検知用トナーパッチの位置を検知する。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、反射型フォトセンサ７０を該中間転写ベルトに相対して配置し、該中間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のトナー付着量及び位置検知用トナーパッチの位置を検知しても良い。

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、濃度検知用トナーパッチ９１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。つまり、搬送ベルト２９は像担持体に相当する。これら搬送ベルト２９の表面２９ａに形成される濃度検知用トナーパッチ９１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。本実施形態では、図１に示すように、各トナーにおいて、トナー付着量が階調的に変化する矩形状の濃度検知用トナーパッチ９１を、搬送ベルト２９の幅方向中央部に表面移動方向に沿って一列に作成する。

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濃度検知用トナーパッチ９１のトナー付着量を、反射型フォトセンサ７０で検知する。反射型フォトセンサ７０のフォトダイオード７２は、トナー付着量（即ち、トナー濃度）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。この制御部は、画像濃度制御手段として機能して、フォトダイオード７２の出力電圧から得られる反射光量に基づいて、濃度検知用トナーパッチ９１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したのち、この比較結果に基づいて、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。

また、このプロコン動作においては、トナー像の位置ずれ補正も行われる。この位置ずれ補正のプロコン動作では、位置検知用トナーパッチ９２が、搬送ベルト２９の表面２９ａに形成される。この位置検知用トナーパッチ９２は、各色トナーで高濃度（いわゆるベタ）に形成された複数の矩形状トナー像であって、搬送ベルト２９の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。本実施形態では、図１に示すように、各トナーで形成される同一濃度の矩形状のトナー像を、搬送ベルト２９の幅方向中央部及び両端部の３箇所に表面移動方向に沿って一列に並ぶように順次作成する。

そして、画像形成装置１では、位置検知用トナーパッチ９２が備える複数の矩形状のトナー像の位置を、反射型フォトセンサ７０で検知する。反射型フォトセンサ７０のフォトダイオード７２は、複数のトナー像の位置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。この制御部は、位置ずれ量制御手段として機能して、フォトダイオード７２の出力電圧から得られる反射光量に基づいて、複数のトナー像のそれぞれの位置を把握し、この把握したトナー像の位置から各トナー像の間隔を求め、この間隔と予め決められた基準値とを比較したのち、この比較結果に基づいて、潜像形成用のレーザ光照射タイミングや、像担持体の回転速度などを適宜調整し、各トナー像の間隔が基準値と一致するように調整する。

以上より、本発明によれば、画像形成装置１は、上述した反射型フォトセンサ７０を備えているので、搬送ベルト２９の表面２９ａに付着されたカラートナーの付着量が多いとき、即ち、カラートナーの濃度が高いときでも、フォトダイオード７２によって、カラートナーの濃度に応じて変化する正反射光（即ち、表面２９ａによる正反射光）の光量を正しく検知でき、カラートナーの濃度を検知することができる。また、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ、濃度検知を高精度で行うことができる。また、高濃度のカラートナーで形成された位置検知用トナーパッチ９２の位置を検知することができる。また、紫外光を用いてカラートナーによって反射される光量を少なくし、カラートナーによる反射光が受光部７８に受光されること防ぐことによって、発光部７７に設けられたＬＥＤ７１の照射範囲の中心と受光部７８に設けられたフォトダイオード７２の検知範囲の中心とがずれていたときでも、出力電圧波形のゆがみを防ぐことができるので、位置検知用トナーパッチ９２の各トナー像の位置を正確に検知することができる。また、１種類のＬＥＤ７１のみ用いて、各色トナーの濃度検知又は付着位置検知が正確にできるので、複数種類のＬＥＤ等を設ける必要が無く、コストを低減して安価に提供することができる。

上述した実施形態においては、濃度検知用の反射型フォトセンサ７０（７０Ａ）と、位置検知用の反射型フォトセンサ７０（７０Ｂ）と、をそれぞれ別々に設けるものであったが、例えば、図１１に示すように、濃度検知用トナーパッチ９１と位置検知用トナーパッチ９２とを搬送ベルト２９の幅方向中央部に表面移動方向に沿って一列に配置すると共に、これらトナーパッチに対応する１つの反射型フォトセンサ７０Ｃを設けた構成としてもよい。

このようにすることで、１つの反射型フォトセンサ７０Ｃを、カラートナーの濃度（カラートナーの付着量）の検知、及び、カラートナーで形成された像の位置（カラートナーの付着位置）の検知、に共通して用いることができ、画像形成装置１に設けられる反射型フォトセンサの個数を減らすことができ、製造コストを低減できる。

また、上述した実施形態においては、上記反射型フォトセンサ７０を用いて濃度検知及び付着位置検知をともに行うものであったが、例えば、上記反射型フォトセンサ７０を用いて、濃度検知のみ行う画像形成装置、又は、付着位置検知のみ行う画像形成装置としてもよい。

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。

１ 画像形成装置
２９ 搬送ベルト（像担持体）
２９ａ 搬送ベルトの表面（反射面）
７０ 反射型フォトセンサ（光学センサ）
７１ 発光ダイオード（紫外光発光手段）
７２ フォトダイオード（紫外光受光手段）
７４ ケース
７５ 第１収容孔
７６ 第２収容孔
７７ 発光部
７８ 受光部
Ｌ 照射光
Ｒ 正反射光

特開平１０−３３３４１６号公報

Claims (5)

1. カラートナーが付着される反射面に向けて光を照射する発光部と、前記反射面で正反射された光を受光する受光部と、を備えた光学センサにおいて、
   前記発光部には、紫外光を発光する紫外光発光手段が設けられ、且つ、
   前記受光部には、受光した紫外光の量に応じた信号を出力する紫外光受光手段が設けられている
   ことを特徴とする光学センサ。
2. 前記紫外光発光手段が、発光ダイオードで構成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. 反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着量を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられていることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記光学センサによって、前記カラートナーの付着量が検知されるとともに、前記像担持体の表面に付着された前記カラートナーの付着位置が検知されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 反射面としての表面にカラートナー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カラートナーの付着位置を検知するための光学センサと、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項１又は２に記載の光学センサが備えられていることを特徴とする画像形成装置。

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