JP2016099498A - 反射型光学センサ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体のバタツキなどによる検出値の変動を抑制し、高精度に移動体の表面状態を検出することが可能な反射型光学センサを提供する。【解決手段】画像形成装置に備えられる反射型光学センサ２００Ａを、複数のＬＥＤ２１１と、複数の照射用レンズ２２１と、複数のＰＤ２１２と、受光用レンズ２２２と、基板２１０及び側板２４０，２４１からなるケース２４３と、開口部材２３０，２３１と等を備えて構成する。照射用レンズ２２１は、定着ベルト６１の移動方向においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離よりも、移動方向に垂直な方向においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離の方が長いレンズで構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、反射型光学センサ及び画像形成装置に関する。

従来より、複数色のトナーによるカラー画像を形成する画像形成装置が、アナログ方式やデジタル方式のカラー複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等として広く実施されており、近来はマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等として広く実施されている。

このような画像形成装置として、像担持体の表面に静電潜像を書き込み、この静電潜像にトナー等の現像剤を付着させて可像化し、可像化された画像を、紙等の記録媒体に転写し、この記録媒体に転写された画像を定着ベルト等の定着手段によって定着させることで画像形成を行うものが開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この画像の定着を繰り返すことにより、定着手段の表面に傷が発生することがあり、画像品質に影響を与えることがある。このような画像品質への影響を防止するため、特許文献１に記載の画像形成装置では、定着ローラの表面に光源からの光を照射し、定着ローラからの反射光を受光する光センサを設けて、この光センサが捕捉した反射光の強さに基づいて定着ローラの表面の傷等を検知している。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、定着ベルトの表面の傷跡部およびその周囲を検知するフォトセンサ等の検知装置を備え、傷を検出した場合に、この傷に相当する部位に対して、周囲よりも多量の現像剤を付着して現像することで、傷が目立たなくなるようにしている。また、特許文献３には、定着ベルトの表面に複数の発光部から光スポットを照射し、定着ベルトで反射された光を受光部で受光して定着ベルトの表面状態を検知する反射型光学センサが開示されている。

しかしながら、定着ベルト等の移動体の蛇行等に起因するバタツキにより、センサでの検出値に変動を生じてしまうことがあり、移動体の表面状態を検出する精度に影響することがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、移動体のバタツキなどによる検出値の変動を抑制し、高精度に移動体の表面状態を検出することが可能な反射型光学センサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願に係る反射型光学センサは、所定の方向へ移動する移動体の表面情報を検知するのに用いる反射型光学センサであって、少なくとも１つの発光部と、発光部及び移動体の表面の間に設けられる照射用レンズと、少なくとも１つの受光部と、受光部及び移動体の表面の間に設けられる受光用レンズと、を有し、照射用レンズは、移動体の移動方向において発光部から発光部と共役となる点までの距離よりも、移動方向に垂直な方向において発光部から発光部と共役となる点までの距離の方が長いレンズであることを特徴とする。

本発明によれば、移動体のバタツキなどによる検出値の変動を抑制し、高精度に移動体の表面状態を検出することが可能な反射型光学センサを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を説明するための説明図であって、（ａ）は、画像形成装置の全体構成の概要図であり、（ｂ）は作像ユニットの概略図であり、（ｃ）は定着装置の概略図である。 遮光部材の構成と動作を説明するための説明図であって、（ａ）は遮光部材が閉じた状態を示し、（ｂ）は遮光部材が開いた状態を示す。 遮光部材の他の例を示す概略図である。 表面状態変更制御装置による表面状態変更ローラの制御を説明するための説明図であって、（ａ）は表面状態変更ローラが定着ベルトの表面に接した状態を示し、（ｂ）は表面状態変更ローラが定着ベルトから離れた状態を示す。 定着装置による定着を説明するための説明図である。 本実施形態に係る反射型光学センサを説明するための説明図であって、反射型光学センサを移動方向と垂直な方向（ｘ方向）から観察した概略断面図である。 図６Ａの反射型光学センサをＬＥＤ側から移動方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。 図６Ａの反射型光学センサをＰＤ側から移動方向（ｙ方向）に観察した概略断面図である。 図６Ａの反射型光学センサのＬＥＤとＰＤとを支持する基板をｚ方向から観察した平面図である。 図６Ａの反射型光学センサの開口部材と照射用レンズとの関係を説明するための説明図である。 図６Ａの反射型光学センサの動作を示すフローチャートである。 図６Ａに示す反射型光学センサを、図７のフローチャートに従って移動させながら作動させたときの実験結果を示すグラフであり、定着ベルトが存在しない状態でのＰＤ出力値を示すグラフである。 図６Ａに示す反射型光学センサを、図７のフローチャートに従って移動させながら作動させたときの実験結果を示すグラフであり、定着ベルトが存在する状態で取得したＰＤ出力値から定着ベルトが存在しない状態で取得したＰＤ出力値を差し引いたときのＰＤ出力値を示すグラフである。 ＬＥＤからの光束の一部が開口部材で反射散乱され、ＰＤにより受光されることを説明するための説明図である。 画像形成装置の使用開始前において測定温度２５℃のときの遮光部材が閉じた状態で取得したＰＤ出力値を示すグラフである。 画像形成装置の使用開始前において測定温度２５℃のときの遮光部材が開いた状態で取得したＰＤ出力値から、図１０Ａの遮光部材が閉じた状態で取得したＰＤ出力値を差し引いたときのＰＤ出力値を示すグラフである。 画像形成装置の使用開始前において測定温度７０℃のときの遮光部材が閉じた状態で取得したＰＤ出力値を示すグラフである。 画像形成装置の使用開始前において測定温度７０℃のときの遮光部材が開いた状態で取得したＰＤ出力値から、図１１Ａの遮光部材が閉じた状態で取得したＰＤ出力値を差し引いたときのＰＤ出力値を示すグラフである。 測定温度２５℃、７０℃における各ＬＥＤに対する光量ばらつきを表すグラフである。 図１２の２５℃の測定結果で、２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃での測定結果を割った値を表すグラフである。 図１３Ａのグラフを、横軸に検知温度をとって書き直したグラフである。 ２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃での基準反射体の測定結果を補正したグラフである。 画像形成装置使用後において、定着ベルトの表面状態を検知した結果を示すグラフである。 図６Ａの反射型光学センサの画像形成装置の使用前及び使用後における動作を示すフローチャートである。 本願の実施例１に係る反射型光学センサのｙ方向の光学系を説明するための説明図である。 図１７の反射型光学センサを用いたときに、被検面の角度が傾いた場合の光線の軌跡を説明するための説明図であり、（ａ）は時計回り方向に傾いた状態を示し、（ｂ）は反時計回り方向に傾いた状態を示す。 図１７の反射型光学センサによる被検面が加熱ローラ上の定着ベルトである場合に検知位置がｙ方向へずれた状態を説明するための説明図であって、（ａ）は検出位置がｙ方向において紙面左側にずれた状態を示し、（ｂ）は検出位置がｙ方向において紙面右側にずれた状態を示す。 参考例の反射型光学センサのｘ方向の光学系を説明するための説明図である。 実施例１の反射型光学センサのｘ方向の光学系を説明するための説明図である。 参考例の反射型光学センサにおいて、被検面が傾いていない状態での光線の軌跡を説明するための説明図である。 参考例の反射型光学センサにおいて、被検面がβ方向に傾いた状態での光線の軌跡を説明するための説明図である。 実施例１の反射型光学センサにおいて、被検面が傾いていない状態での光線の軌跡を説明するための説明図である。 実施例１の反射型光学センサにおいて、被検面がβ方向に傾いた状態での光線の軌跡を説明するための説明図である。 実施例１及びその変形例の反射型光学センサにおいて、ＬＥＤの中心から出射した主光線が被検面で反射されて受光用レンズの中心を通過することを説明するための説明図であり、（ａ）実施例１の反射型光学センサでの主光線の軌跡を示し、（ｂ）は変形例の反射型光学センサでの主光線の軌跡を示す。 本願の実施例２の参考例に係る反射型光学センサにおいてＬＥＤを２つ同時に発光したときの光線の軌跡を説明するための説明図である。 本願の実施例２に係る反射型光学センサにおいてＬＥＤを２つ同時に発光したときの光線の軌跡を説明するための説明図である。 本願の実施例３に係る反射型光学センサにおいてｙ方向に配列された２つのＬＥＤを同時に発光したときの光線の軌跡を説明するための説明図であって、（ａ）は被検面が平面である場合の軌跡を示し、（ｂ）は被検面が曲面である場合の軌跡を示す。 隣接するＬＥＤを同時に発光したときのＬＥＤの形状と光スポットとの関係を説明するための説明図であり、（ａ）はｙ方向に並ぶＬＥＤの形状を示し、（ｂ）はその光スポットの形状を示し、（ｃ）はｘ方向に隣接するＬＥＤの形状を示し、（ｄ）はその光スポットの形状を示し、（ｅ）はｘ、ｙ方向に隣接するＬＥＤの形状を示し、（ｆ）はその光スポットの形状を示す。 光スポットの光強度の計測位置を説明するための説明図である。 図３１のＡ−Ａ線断面で測定された光スポットの光強度を示すグラフである。 図３１のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ線断面で測定された光スポットの光強度を示すグラフである。

本発明の反射型光学センサを備えた画像形成装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、画像形成装置の一実施形態としてのカラープリンタ１００を説明するための図である。なお、画像形成装置は、図１に示すカラープリンタ１００に限定されることはなく、モノクロ複写機やカラー複写機、ファクシミリ装置やプロッタ装置等として、あるいはこれらの各機能を複合させたＭＦＰ、さらにはＦＡ検査機等として実施することもできる。

図１（ａ）は、カラープリンタ１００の要部のみを説明図的に示している。本実施形態のカラープリンタ１００は、いわゆる「タンデム型のプリンタ」である。符号１１で示す「中間転写体である転写ベルト」は無端ベルトであって、複数のローラ１２（図においては３本）に掛け回されて設けられ、これらローラ１２のうちの１本である駆動ローラに駆動されて所定方向（図１では反時計回り）に回転するようになっている。

転写ベルト１１は、図１の紙面下側の部分が「平面的」に張られ、この部分に作像ユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＢが配設されている。ここで、符号中の「Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ」は、それぞれ「イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック」の各色を表し、作像ユニットＵＹはイエロー画像を作像するユニット、作像ユニットＵＭはマゼンタ画像を作像するユニット、作像ユニットＵＣはシアン画像を作像するユニット、作像ユニットＵＢはブラック画像を作像するユニットである。

作像ユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＢの下方には、「画像書き込み装置」である光走査装置１３が配備され、更にその下方にシート状記録媒体である転写紙Ｓが収容されたカセット１４が配置されている。

上記作像ユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＢは、構造的には同一のものであるので、作像ユニットＵＹを例に取り、図１（ｂ）を参照して簡単に説明する図１（ｂ）に示す作像ユニットＵＹは、光導電性の感光体（像担持体）として感光体ドラム２Ｙを有し、感光体ドラム２Ｙの周囲に、帯電器３Ｙ、現像ユニット４Ｙ、転写ローラ５Ｙ、クリーニングユニット６Ｙを配置した構造となっている。

帯電器３Ｙは「接触式の帯電ローラ」である。この帯電器３Ｙと現像ユニット４Ｙとの間は「走査光ＬＹによる画像書き込み部」として設定されている。転写ローラ５Ｙは、転写ベルト１１を介して感光体ドラム２Ｙと反対側に配置され、転写ベルト１１の裏面に接触している。

作像ユニットＵＭ，ＵＣ，ＵＢも、作像ユニットＵＹと同様の構成である。これらについて必要あるときは、感光体ドラム２Ｍ，２Ｃ，２Ｂ、帯電器３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ、現像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ、転写ローラ５Ｍ，５Ｃ，５Ｂ、クリーニングユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｂとする。

このようなカラープリンタ１００による「カラー画像プリントのプロセス」を、以下に簡単に説明する。なお、図１（ｂ）における「破線で示す長方形」は、作像ユニットＵＹのユニットを「一まとめ」に示すものであり、ケーシング等の実体を必ずしも示すものではない。

カラー画像形成のプロセスが開始すると、感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂ、転写ベルト１１が回転を開始する。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂの回転は図１の例では時計回り、転写ベルト１１の回転は反時計回りである。

感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂの感光面は、帯電器３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂによりそれぞれ均一帯電される。光走査装置１３は、それぞれの感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂに対して、走査光ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＢによる光走査で画像書き込みを行なう。なお、このような画像書き込みを行なう光走査装置１３は、従来から種々のものが良く知られており、光走査装置１３としては、これら周知のものが適宜利用される。

感光体ドラム２Ｙに対しては、イエロー画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＹとして光走査が行われ、イエロー画像が書き込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像が形成される。形成された静電潜像はいわゆるネガ潜像であり、現像ユニット４Ｙによりイエロートナーを用いる反転現像により「イエロートナー画像」として可視化される。可視化されたイエロートナー画像は、転写ローラ５Ｙにより、転写ベルト１１の表面側に静電的に１次転写される。

感光体ドラム２Ｍに対しては、マゼンタ画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＭとして光走査が行われ、マゼンタ画像が書き込まれ、マゼンタ画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。形成された静電潜像は、現像ユニット４Ｍによりマゼンタトナーを用いる反転現像により「マゼンタトナー画像」として可視化される。感光体ドラム２Ｃに対しては、シアン画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＣとして光走査が行われ、シアン画像が書き込まれ、シアン画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。形成された静電潜像は、現像ユニット４Ｃによりシアントナーを用いる反転現像により「シアントナー画像」として可視化される。

感光体ドラム２Ｂに対しては、ブラック画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＢとして光走査が行われ、ブラック画像が書き込まれ、ブラック画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。形成された静電潜像は、現像ユニット４Ｂによりブラックトナーを用いる反転現像により「ブラックトナー画像」として可視化される。

マゼンタトナー画像は、転写ローラ５Ｍにより転写ベルト１１側へ静電的に１次転写されるが、このとき、転写ベルト１１上に「先に転写されているイエロートナー画像」に重ね合わせられる。同様に、シアントナー画像は、転写ローラ５Ｃにより、転写ベルト１１上に「先に重ね合わせて転写されたイエロートナー画像、マゼンタトナー画像」に重ね合わせられて１次転写される。ブラックトナー画像は、転写ローラ５Ｂにより、転写ベルト１１上のイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー画像に重ね合わせて１次転写される。

このようにして、転写ベルト１１上で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー画像が重ね合わせられて「カラートナー画像」が形成される。なお、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂは、トナー画像転写後にそれぞれ、クリーニングユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂによりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。

このようにして転写ベルト１１に形成されたカラートナー画像は、２次転写ローラ１５により転写ベルト１１上から転写紙Ｓ上に静電的に「２次転写」され、定着装置１６により転写紙Ｓ上に定着されてプリンタ外に排出される。

転写紙Ｓは、カセット１４内に積載されて収容され、周知の給紙機構により給紙され、タイミングローラ（「レジストローラ」とも言う。）により尖端部を保持された状態で待機し、転写ベルト１１上のカラートナー画像の移動にタイミングを合わせて２次転写部へ送り込まれる。

２次転写部は、転写ベルト１１と、これに接して連れ回りする２次転写ローラ１５との当接部である。転写ベルト１１上のカラートナー画像が２次転写部に到達するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｓがタイミングローラにより２次転写部に送り込まれる。かくして、転写ベルト１１上のカラートナー画像と転写紙Ｓが重ね合わせられ、カラートナー画像は転写紙Ｓ上に静電転写される。

２次転写によりカラートナー画像を転写された転写紙Ｓは、続いて、定着装置１６を通過する際にカラートナー画像を定着され、その後、カラープリンタ１００の上部のトレイＴＲ上に排出される。

以上が、カラープリンタ１００による「カラー画像プリントのプロセス」の概略説明である。

次に、図１（ａ）のカラープリンタ１００における定着装置１６を、図１（ｃ）を参照して説明する。定着装置１６は、図１（ｃ）に示したようにいわゆる「ベルト定着方式」であり、定着を行なう部分は、図示の如く、移動体としての定着ベルト６１とともに、加熱ローラ６２、定着用ローラ６４、加圧ローラ６３、テンションローラ６５、剥離爪６６等を有している。定着装置１６には、更に、表面状態変更ローラ６７、その駆動装置、表面情報検出装置等が備えられている。なお、表面情報検出装置は、カラープリンタ１００に備えられていればよく、必ずしも定着装置１６に備えられる必要なない。

定着ベルト６１は、ニッケル、ポリイミドなどの基材に「ＰＦＡやＰＴＦＥなどによる離型層」を有するもの、さらには、これら基材と離型層との間に「シリコーンゴムなどの弾性層」を設けた構成である。従って、定着ベルト６１の表面は「離型層をなすＰＦＡやＰＴＦＥなどの樹脂」であり、その表面情報が反射型光学センサ２００による検出の対象である。

定着ベルト６１は無端ベルトで、加熱ローラ６２と定着用ローラ６４とに巻き掛けられ、テンションローラ６５により「必要な張り」を与えられている。なお、定着ベルト６１が無端ベルトに限定されることはなく、また、移動体が定着ベルト６１に限定されることもなく、従来公知の何れのものでも用いることができる。

加熱ローラ６２は、アルミや鉄による中空ローラで、ハロゲンヒータなどの熱源Ｈを内包しており、この熱源Ｈにより、加熱ローラ６２を介して定着ベルト６１を加熱する。また、定着ベルト６１の表面温度を検出するための温度センサ（サーモパイル等）が、定着ベルト６１の表面に「非接触」で設けられている。なお、この非接触の温度センサに代えて、接触型の温度センサ（サーミスタ）を用いることも可能である。

定着用ローラ６４は、金属の芯金をシリコーンゴムで囲繞し、弾性を付与したものである。定着用ローラ６４は、定着ベルト６１を反時計回りに回転駆動する。

加圧ローラ６３は、アルミ又は鉄等の芯金の上にシリコーンゴムなどの弾性層を設け、表層はＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層により構成されている。加圧ローラ６３は、定着用ローラ６４と対応する位置で、定着ベルト６１に圧接する。この圧接は、定着用ローラ６４を変形させ「ニップ部」を形成する。このニップ部が定着部Ｎとなる。

テンションローラ６５は、金属の芯金にシリコーンゴムを設けたものである。剥離爪６６はその尖端部が、定着ベルト６１の表面に当接するようにして、定着用ローラ６４の軸方向（紙面に垂直な方向）に複数個配設されている。

上述のような定着装置１６で定着が行なわれるときは、熱源Ｈにより加熱されつつ定着ベルト６１が反時計回り、加圧ローラ６３が時計回りにそれぞれ回転する。定着ベルト６１の表面温度が定着可能な温度になると、カラートナー画像を転写された転写紙Ｓが、図１（ｃ）の矢印方向へ搬送されて定着部Ｎに進入する。そして、カラートナー画像は、定着部Ｎにおいて定着ベルト６１側から熱を受け、加圧ローラ６３により定着ベルト６１に対して押圧されて圧力を受け、転写紙Ｓに定着される。

補足すると、カラープリンタ１００は、転写ベルト１１をクリーニングするクリーニング装置１７を有している。クリーニング装置１７は、図１（ａ）の作像ユニットＵＹの左方において、転写ベルト１１がローラ１２に撒き掛けられた部分に対向して、転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。クリーニング装置１７は、転写ベルト１１上の「残留トナーや紙粉等の異物」を、クリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。クリーニング装置１７は、更に転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段も有している。

なお図１に示した画像形成装置の例では、転写方式は、上述の如く「転写ベルト１１上に各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂに形成されたカラートナー画像を順次重畳して１次転写し、転写されたカラートナー画像を２次転写ローラ１５により転写紙Ｓ上に一括転写する方式」である。しかしながら、転写方式はこれに限定されることはない。

例えば、転写ベルト１１上に転写紙Ｓを担持して搬送し、この転写紙Ｓを各感光体ドラムに対向接触させて各色のトナー画像を、直接に転写紙Ｓ上に重畳して転写する方式とすることも可能である。この場合も、カラートナー画像の定着は、上記と同様とすることができる。

図１に示す本実施形態の画像形成装置（カラープリンタ１００）は、定着装置１６が、移動体（定着ベルト６１）の表面情報を検出する「表面情報検出装置」を有する。以下、本実施形態における表面情報検出装置の一例について説明する。表面情報検出装置は、「所定の方向へ移動する移動体の表面情報を検知する」ものである。より詳細には、「移動体の表面における移動方向と交わる方向に、複数の光スポットを照射し、各光スポットにおける反射光を受光して検知し、複数の検知結果に基づいて移動体表面の表面情報を検出する」ものである。本実施形態では、反射型光学センサ２００と表面情報検出装置３００とにより構成される。

また、「表面情報検出装置」は、図１（ｃ）、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、反射型光学センサ２００と定着ベルト６１の間に可動可能な遮光部材４００を有する。遮光部材４００は反射型光学センサ２００と定着ベルト６１の間の光路を遮るためのものである。図２（ａ）、（ｂ）に、シャッタ式の遮光部材４００の一例を示す。

これらの図に示したように、従来公知の適宜の可動機構４０１により、必要に応じて遮光部材４００が可動し、光路が開閉する。なお、遮光部材４００がシャッタ式に限定されることはなく、例えば、図３に示したように、従来公知の適宜の巻き上げ機構４０１’により巻き上げることで可動する巻き上げ式の遮光部材４００’を用いることもできる。

反射型光学センサ２００は、図１（ｃ）に示したように、定着ベルト６１の「加熱ローラ６２に巻き掛けられた部分」に対向して配置され、定着ベルト６１の表面に向かって光を照射し、「定着ベルト６１の表面における移動方向と交わる方向」の「異なる位置」に複数の光スポット（検知スポット）ＳＰを形成し、その定着ベルト６１からの反射光を受光するように構成される。

上記「定着ベルト６１の表面における移動方向と交わる方向」は、光走査による画像書き込みの際の「主走査方向」に対応するので、以下では簡単に「主方向」と言うこともある。また、「移動方向」は、光走査による画像書き込みの際の「副走査方向」に対応するので、以下では簡単に「副方向」と言うこともある。

表面情報検出装置３００は、反射型光学センサ２００に接続され、カラープリンタ１００内に配置され、反射型光学センサ２００からの検知信号を受けて定着ベルト６１の表面状態を表面情報として検出する。

表面状態変更ローラ６７は、金属の芯金に「所定の粗さを有する表層」を有するものである。「表層」は、例えば数１０μｍオーダの凹凸形状を有しており、その表面粗さは定着ベルト６１の表面粗さより大きい。表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１の表面に接触させて回転させると、表面状態変更ローラ６７による摺擦により、定着ベルト６１の表面は粗らされて表面部分が削られ「新たな面」が露呈する。従って、定着ベルト６１表面の「傷のある部分」を削って「傷の部分を削り去」って、傷のない新たな面を露呈させることができる。

表面状態変更制御装置５００は、表面状態変更ローラ６７に接続され、カラープリンタ１００内に配置されており、表面情報検出装置３００の検知結果を受けて表面状態変更ローラ６７の動作を制御する。

表面状態変更ローラ６７は、駆動手段により「定着ベルト６１への接離と摺擦駆動」を行なうようになっている。この駆動手段は、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、表面状態変更ローラ６７を支持するロッド６９と、ロッド６９に接続された回動軸６８とから構成され、表面状態変更制御装置５００によって制御駆動される。

図４（ａ）は、表面状態変更ローラ６７が定着ベルト６１の表面に接した状態を示し、図４（ｂ）は、表面状態変更ローラ６７が定着ベルト６１から離れた状態を示している。表面情報検出装置３００が「傷の存在を検出」した場合には、表面情報検出装置３００からの検知結果を受けて、表面状態変更制御装置５００が駆動手段を駆動し、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１の表面に接触させて傷の部分を削り去って、傷のない新たな面を露呈させる。

表面情報検出装置３００、表面状態変更制御装置５００の「制御」を行なう部分は、マイクロコンピュータやＣＰＵとして構成することができる。上記「制御」を行なう部分は、同一のコンピュータに制御プログラムとして内蔵されていることができる。

移動体（定着部材）である定着ベルト６１の表面は、当初は無傷であるが、定着動作が繰り返されるに従い、オフセットや、剥離爪６６等との接触による傷、シート状記録媒体による「筋状の傷」が発生する。このような「傷やオフセットの生じた表面の状態」、即ち、「オフセットの有無や程度、傷の状態や位置」が表面状態であり「表面情報」である。

シート状記録媒体による「筋状の傷」の発生原因について説明する。例えば、記録媒体としてＡ４サイズ用紙とＡ３サイズ用紙を使用可能な画像形成装置において、Ａ４サイズ用紙を縦通紙（用紙を縦長にして送ることをいう）の状態で定着を繰り返す。これにより定着手段である定着ベルト６１の表面には、Ａ４縦通紙の用紙幅方向の両端部が位置する箇所に、縦筋状の傷が発生することがある。これは用紙の両端部に付着した紙粉により、定着ベルト６１の表面が荒らされ、摩耗することによって生じる。このような縦筋状の傷が定着ベルトに形成された状態で、次にＡ４横通紙（用紙を横長にして送ることをいう）やＡ３縦通紙を用いて定着を行った際に、Ａ４縦通紙により生じた縦筋状の傷に対応して、画像表面に光沢筋が現れる。この光沢筋の出現によって画像品質が影響を受ける。

以下では、主として「表面情報検出装置」による「筋状の傷」に対する表面情報の検出を説明する。図５は、定着装置１６による定着を説明するための説明図である。図５における上下方向は「定着ベルト６１表面で移動方向ＴＲＤと交わる方向（前述の主走査方向）」に対応する。

符号Ｓは、定着されるカラートナー画像を有する転写紙を示している。この説明例では、転写紙Ｓは「Ａ４サイズ」であり、これを長手方向と幅方向に搬送できるようになっている。符号Ａ４Ｔは、Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に搬送するときの紙幅を示し、符号Ａ４Ｌは、Ａ４サイズの転写紙Ｓを幅方向（短手方向）に搬送するときの紙幅を示している。

紙幅Ａ４Ｌは、定着ベルト６１の幅（図の上下方向の長さ）に略等しく、従って、Ａ４サイズの転写紙Ｓを幅方向（短手方向）に搬送するときには、長手方向の端部に生じる筋状の傷は、実際上殆ど問題とならない。一方、紙幅Ａ４Ｔは、定着ベルト６１の幅よりも短く、筋状の傷は、紙幅Ａ４Ｌの内側に発生し、画像品質に影響し得る。

図５における符号Ｗ１，Ｗ２は、Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に搬送するとき、主走査方向における転写紙幅端部の移動の余裕幅を示している。反射型光学センサ２００は、転写紙Ｓの主走査方向における端部位置に対向して配置されている。また反射型光学センサ２００は、主走査方向に複数の光スポットを照射する。これら複数の光スポットが照射される領域が検出領域Ａをなす。反射型光学センサ２００は、長い検出領域Ａを形成できるため、反射型光学センサ２００と転写紙Ｓの幅方向端部との「主走査方向の相対的な位置関係」は比較的ラフとすることができる。

表面情報検出装置３００は、反射型光学センサ２００からの検知信号を受けて、主走査方向に長い検出領域Ａにおける「定着ベルトの表面状態」を検知することができる。そして、転写紙の幅方向端部が検出領域Ａに含まれるとき、転写紙の幅方向端部により形成される筋状の傷の情報である「傷レベル」および／または「傷の位置（主走査方向の位置）」を定着ベルト６１の表面情報として定量化する。ここで傷レベルとは「傷の程度」、すなわち「傷の深さ（粗さ）や傷の幅（大きさ）」を言う。

「傷の深さ」について補足する。定着部材の表面に「傷（サーミスタや剥離爪との接触による傷や、筋状の傷）」が生じると、前述の如く、傷の部分で「定着部材とトナー画像の接触圧」が弱くなり、傷に応じて「定着不全」が生じる。よって、定着された画像では「白抜け（画像濃度の低下する減少）」と呼ばれる「画像異常」が発生する。この明細書に言う「傷の深さ」は、このような「傷と、傷に起因する画像異常との相関関係」を定量的に捉え、画像異常の程度を表すパラメータとして表現したものである。

以下、本実施形態で用いる反射型光学センサの具体的な構成及び基本的動作を説明するにあたり、図６Ａ〜図６Ｅに示した反射型光学センサ２００を例に挙げて説明する。図６Ａ〜図６Ｄ及び以降で説明する実施例、参考例では、以下のようにｘ、ｙ、ｚ方向を定める。「ｘ方向」は「移動方向に交わる方向（垂直な方向）」であって「主走査方向」である。「ｙ方向」は「移動方向」であって「副走査方向」に対応する。「ｚ方向」は「ｘ、ｙ両方向に直交する方向」である。なお符号６１Ｓは、定着ベルト６１の「検出領域（前述の検出領域Ａ）を含む表面部分」を示す。したがって、ｚ方向は、反射型光学センサ２００から「表面部分６１Ｓ」に向かう方向である。

図６Ａ〜図６Ｄにおいて、符号２１０は基板、符号２４０，２４１は側板を示し、符号２２０はレンズ素子を示す。まず、図６Ｄを参照する。図６Ｄは、基板２１０上における発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と表記する。）とフォトセンサであるフォトダイオード（以下「ＰＤ」と表記する。）の配列状態を説明するための図である。符号２１１はＬＥＤ、符号２１２はＰＤをそれぞれ示す。

これらの図に示したように、反射型光学センサ２００は、発光部としてのＬＥＤ２１１（照射系）及び照射用レンズ２２１を有する照射光学系と、受光部としてのＰＤ２１２（受光系）及び受光用レンズ２２２を有する受光光学系と、基板２１０と、側板２４０，２４１と、を有して構成される。反射型光学センサ２００は、更に、フレア光を防止するための開口部材２３０，２３１を備えている。

ＬＥＤ２１１は、基板２１０の長手方向であるｘ方向に複数個設けられている。また、ＬＥＤ２１１は、複数個を一組として、各組がｘ方向に等間隔的に配列されている。なお、図６Ｄには、４個一組で、１６個のＬＥＤ２１１が描かれているが、これは説明の便宜上のものであり、これに限定されることはない。ＬＥＤ２１１の配列個数は、設計条件により定められ、一般には数十個〜数百個に設定できる。

ＰＤ２１２は、基板２１０のｘ方向に等間隔で複数個が配列されている。以下では、ＰＤ２１２の個数は、ＬＥＤ２１１の個数と同数であるとして説明する。

ＬＥＤ２１１の個々に、図６Ｄの左側、すなわち、ｘ方向の始点側から４個ずつを１つの組ｐ（ｐ＝１〜Ｐ、Ｐは組の総数）とし、各組の中で左から１つずつ順次に番号を振り、この番号をｑ（ｑ＝１〜４）とする。そして、図６Ｄの左側から数えてｐ組のｑ番目のＬＥＤ２１１を、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑと表す。したがって、図６Ｄに示したように、すべてのＬＥＤ２１１は、ＬＥＤ２１１−１−１、ＬＥＤ２１１−１−２、ＬＥＤ２１１−１−３、ＬＥＤ２１１−１−４、ＬＥＤ２１１−２−１、・・・、ＬＥＤ２１１−２−４、・・・、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ、・・・、ＬＥＤ２１１−Ｐ−１、ＬＥＤ２１１−Ｐ−２、ＬＥＤ２１１−Ｐ−３、ＬＥＤ２１１−Ｐ−４の順次の配列となる。また、ＬＥＤ２１１の総数をＮとすると、Ｎ＝４Ｐである。

一方、ＰＤ２１２については、図６Ｄの左側から１つずつ順次に番号を振り、図６Ｄの左側から数えてｎ番目のものをＰＤ２１２−ｎと表す。ＰＤ２１２の総数はＮであって、すべてのＰＤ２１２は、ＰＤ２１２−１、ＰＤ２１２−２、・・・、ＰＤ２１２−ｎ、・・・、ＰＤ２１２−（Ｎ−１）、ＰＤ２１２−Ｎの順次の配列である。

次に、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して、レンズ素子２２０の構成を詳細に説明する。レンズ素子２２０は、２つの領域部分から構成されている。すなわち、図６Ａ、図６Ｂに示したように、照射用レンズ２２１をアレイ配列した照射用レンズアレイの領域と、受光用レンズ２２２による領域とから構成されている。

照射用レンズ２２１は、図６Ｂに示したように、ｘ方向に複数個設けられ、それぞれを符号２２１−ｐ（ｐ＝１〜Ｐ）で表す。図６Ｂでは、照射用レンズ２２１−１、・・・、２２１−Ｐのように配列されている。また、照射用レンズ２２１−ｐは、本実施形態では４個のＬＥＤ２１１ｐ−ｑに対応して、１個設けられている。すなわち、照射用レンズ２２１−ｐの個数Ｐは、ここではＬＥＤ２１１の個数Ｎを４で割った数（Ｐ＝Ｎ／４）である。図６Ｂに示したように、ＬＥＤ２１１のｚ方向上部に、照射用レンズ２２１−ｐが、４個のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ（ｑ＝１〜４）と１対１に対応するようにして、ｘ方向に配列されている。

受光用レンズ２２２は、図６Ａ及び図６Ｃに示したように「単一のシリンドリカルレンズ」である。受光用レンズ２２２は、図６Ａ及び図６Ｃに示したように、ＰＤ２１２−１〜ＰＤ２１２−Ｎに共通に対応して、ＰＤ２１２のｚ方向上方に設置される。なお、図６（ｃ）は、反射型光学センサ２００を「ｙ軸の正の方向から負の側へ向かって見た図」である。この受光用レンズ２２２は、ｙ方向にのみ正のパワーを有する。

照射用レンズアレイの領域と受光用レンズ２２２とは一体的に形成されており、これらは、樹脂成型により一体成形することができる。

開口部材２３０は、図６Ｂに示したように、照射用レンズ２２１の両側にそれぞれ設置され、図面の左側から、開口部材２３０−０、開口部材２３０−１、・・・、開口部材２３０−ｐ、・・・、開口部材２３０−Ｐのように順次配列されている。開口部材２３０は、「４個のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ（ｑ＝１〜４）と照射用レンズ２２１−ｐとの組」の互いに隣接する組間での「フレア光」を防止するために設けられている。また、図６Ａに示す開口部材２３１は、「ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ（ｑ＝１〜４）の配列と、ＰＤ２１２−ｐの配列との間」での「フレア光」を主に防止するためのものである。

図６Ｅに、Ｐ＝７としたときの開口部材２３０および開口部材２３１が一体化されている様子を示す。図６Ｅに示したように、照射用レンズ２２１−ｐ（２２１−１，２２１−２、・・・）それぞれに対応して、開口Ｏが設けられている。すなわち、４個のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ（ｑ＝１〜４）と１個の照射用レンズ２２１−ｐとの組に対応して、開口Ｏが１個設けられている。

このように開口Ｏを設けることで、点灯する任意のＬＥＤ２１１に対応する照射用レンズ２２１以外の照射用レンズ２２１を透過して定着ベルト６１に照射する光や、点灯する任意のＬＥＤ２１１に対応する照射用レンズ２２１や点灯する任意のＬＥＤ２１１に対応する照射用レンズ２２１以外の照射用レンズ２２１のレンズ面からの直接の反射光（これらの光が、「フレア光」である）が、ＰＤ２１２に直接入射することを防止している。

側板２４０は、図６Ｂに示したように、基板２１０上の長手方向（ｘ方向）の両端に一対設置されている。側板２４１は、図６Ａに示したように、基板２１０上の幅方向（ｙ方向）の両端に、ｘ方向に長尺に一対設置されている。これらの側板２４０，２４１は、一体化してケース（筐体）２４３を構成している。上述した開口部材２３０，２３１と、このケース２４３とは、樹脂成形により一体化することができる。

また、図６Ｂに示したように、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑを点灯させると、放射された「発散性の光束」は、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑに対応する照射用レンズ２２１−ｐにより集光され、定着ベルト６１の表面部分６１Ｓを光スポットＳＰ（ＳＰ−１、ＳＰ−２、・・・）として照射する。表面部分６１Ｓの「光スポットＳＰで照射された部分（照射領域）」での反射光は、図６Ａ、図６Ｃに示したように、受光用レンズ２２２によりｙ方向にのみ集光されて、いずれかのＰＤ２１２−ｎに入射する。表面部分６１Ｓによる反射は、鏡面反射と言うわけではなく、また受光用レンズ２２２によりｘ方向には集光されていないので、反射光を受光するＰＤ２１２は「ＰＤ２１２−ｎのみ」ではなく、複数のＰＤ２１２により受光される。

次に、反射型光学センサ２００の動作を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。ＬＥＤ２１１は、表面部分６１Ｓ上を光スポットが図６Ｂの左端の光スポットＳＰ−１から右端の光スポットＳＰ−Ｎに走査するように、ＬＥＤ２１１−ｐ内のＬＥＤ２１１−ｐ−４からＬＥＤ２１１−ｐ−１の順に、１個ずつ点灯と消灯を行う。この動作をｐ＝１〜Ｐまで繰り返す。いわゆる、「順次点灯」を行っている。これは照射用レンズ２２１−ｐが倒立系であることに起因している。

以下、ＬＥＤ２１１の点灯からＰＤ２１２での検知までの動作を説明する。まず、図７のステップＳ１０では、ＬＥＤ２１１の組ｐの初期値としてｐ＝１（１≦ｐ≦Ｐ）を設定する。次に、ステップＳ１１では、組ｐ内のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑの点灯順序を管理するカウンタとしてｑ＝４（１≦ｑ≦４）を設定する。

次に、点灯と受光との処理に入るが、まず、ステップＳ１２で、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑを点灯する。例えば、処理の一回目、すなわち、ｐ＝１、ｑ＝４の場合、１組目のＬＥＤ２１１−１−４が点灯される。次いで、ステップＳ１３で、表面部分６１Ｓで反射した反射光をＰＤ２１２で受光する。

ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑの点灯に同期して、表面部分６１Ｓからの反射光は、受光用レンズ２２２によりｙ方向にのみ集光されてＰＤ２１２−ｎを含む、複数個のＰＤ２１２により受光される。ここでは、説明の簡単のため、受光するＰＤの数は「奇数」であるとし、ｍを整数として（２ｍ＋１）個であるとする。すなわち、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑが点灯したときの反射光は、ＰＤ２１２−ｎと「その両側に続くｍ個のＰＤ」とで受光される（ＰＤ２１２−（ｎ−ｍ）〜ＰＤ２１２−（ｎ＋ｍ）。

例えば、ｍ＝２であるとすれば、反射光を受光する複数のＰＤは、ＰＤ２１２−（ｎ−２）、ＰＤ２１２−（ｎ−１）、ＰＤ２１２−ｎ、ＰＤ２１２−（ｎ＋１）、ＰＤ２１２−（ｎ＋２）の５個である。これら複数のＰＤ２１２−（ｎ−ｍ）〜ＰＤ２１２−（ｎ＋ｍ）は、受光量を光電変換する。光電変換された信号は、増幅されて「検知信号」となる。ＰＤ２１２ごとの検知信号は、後述のステップＳ１５で、検知の都度、表面状態を判断する表面情報検出装置３００に送られる。

なお、ｍの値は２でなくても、もちろん構わない。画像データとの相関を予め実験的に求めておき、好適なｍを選択することができる。もちろん、ｍ＝０とすることもできる。

ＰＤ２１２での受光が完了したら、ステップＳ１４で、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑを消灯する。その後、ステップＳ１５で、各ＰＤ２１２−（ｎ−ｍ）〜ＰＤ２１２−（ｎ＋ｍ）の検知信号を、表面情報検出装置３００に送信する。

そして、ステップＳ１６で、ｑ＞１か、すなわち、組ｐ内の４つのＬＥＤ２１１すべてについて、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が実行されたかを判定する。ｑ＞１がｙｅｓなら、点灯等していないＬＥＤ２１１が存在するため、ステップＳ１７でｑをカウントダウン（ｑ＝ｑ−１）した後、ステップＳ１２に戻る。そして、次のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑについて、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。

これに対して、ｑ＞１がＮＯなら、組ｐ内のすべてのＬＥＤ２１１について処理が完了したため、ステップＳ１８に進む。例えば、ｐ＝１の組では、図６Ｄの紙面左端のＬＥＤ２１１−１−４〜ＬＥＤ２１１−１−１について点灯、消灯、検知信号送信の一連の処理が終わったときに、１組内のすべてのＬＥＤ２１１について処理が完了したと判定される。

そして、ステップＳ１８では、ｐ＜Ｐか、すなわち、すべての組ｐ（ｐ＝１〜Ｐ）について、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理が実行されたかを判定する。ｐ＜ＰがＹＥＳなら、処理を行っていない組ｐが存在するため、ステップＳ１９でｐをカウントアップ（ｐ＝ｐ＋１）して、ステップＳ１１に戻る。これに対して、ｐ＜Ｐがｎｏなら、すべての組ｐについて処理が完了したため、ステップＳ２０に進む。以上のように、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑについて順次点灯が繰り返されて、ｐ＝Ｐ、ｑ＝１となり、最終のＬＥＤ２１１−Ｐ−１が「点灯・消灯」すると、これを１周期として順次点灯およびＰＤ出力値の取得は終了する。

その後、ステップＳ２０では、一連の処理をもう１周期繰り返すか判定し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１０に戻って、ステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返す。このように、順次点灯を複数周期に亘って行い、各周期での検知結果の平均値処理などを行うこともできる。このような処理により、検知精度を向上させることができる。また、ステップＳ２０の判定で、ＮＯの場合は、処理全体を終了する。

以上の説明において、表面部分６１Ｓ上の光スポットＳＰが、図６Ｂで示したように、紙面左端寄りＳＰ−１やＳＰ−２にある場合、すなわちＬＥＤ２１１−１−３やＬＥＤ２１１−１−４が点灯するとき、照射用レンズ２２１が倒立拡大系であるため、受光するＰＤ２１２は５個に満たない。また、光スポットＳＰが右端寄りにある場合も同様である。

このような事情を鑑みると、この場合、順次点灯するＬＥＤをＮ個とするのではなく、表面部分６１Ｓ上の光スポットＳＰが、左端寄り及び右端寄りになるＬＥＤ２１１を２個ずつ外し、Ｎ−４個について順次点灯を行なうようにすることもできる。すなわち、一般的には、点灯および消灯するＬＥＤ２１１は、Ｎ個すべてを用いる必要はなく、そのうち任意のＮ’（≦Ｎ）個を用いてもよい。

以上のように図６Ａ〜図６Ｅに示した反射型光学センサ２００を、図７のフローチャートに従って動作させたときの実験結果を図８Ａに示す。図８Ａは、定着ベルト６１が存在しない状態、すなわち反射型光学センサ２００から出射された光束を反射する対象物がない状態で、各々のＬＥＤ２１１−ｐ−ｑ（ｑ＝１〜４）を点灯させたときのＰＤ２１２−ｎ（ｎ＝１〜２８）のＰＤ出力値を示している。

定着ベルト６１が存在しない場合には本来であればＰＤ出力値は「ゼロ」であることが理想である。しかし、図８Ａの結果に示したようにＰＤ２１２−１４及びＰＤ２１２−１５を中心として山状のＰＤ出力が得られていることが分かる。発明者は、このＰＤ出力値の発生要因を調査した。その結果、図９に示したように、ＬＥＤ２１１−ｐ−ｑを点灯すると、その発散性の光束の一部は、開口部材２３０−ｐ，２３１の前面（ＬＥＤ２１１に対向する面）で反射散乱され、複数のＰＤ２１２−ｎに受光されてしまうことを突き止めた。

そこで、本願に係る実施形態では定着ベルト６１が存在しない状態を画像形成装置（カラープリンタ１００）内で作るため、図１（ｃ）、図２(ａ)、（ｂ）に示したような遮光部材４００を設置する。ただし、定着ベルト６１が存在する場合には、本来検出したい定着ベルト６１からの反射光に加え、開口部材２３０，２３１の前面での反射光が含まれたＰＤ出力値が検出されていることになる。

そこで、図２（ａ）に示したように、遮光部材４００を閉じた状態でＰＤ出力値を検出し、続いて、図２（ｂ）に示したように、遮光部材４００を開いた状態でＰＤ出力値を検出する。そして、これらのＰＤ出力値の差分を取ることで、定着ベルト６１からの反射光のみのＰＤ出力値を得ることが可能となる。

図８Ｂは、定着ベルト６１が存在する状態（すなわち遮光部材４００が開いた状態）で取得したＰＤ出力値から、図８Ａの定着ベルト６１が存在しない状態（すなわち遮光部材４００が閉じた状態）で取得したＰＤ出力値を差し引いたときのＰＤ出力値を示すグラフである。

この結果について、ＰＤ出力値の山状のピークに着目してみた。すると、ＬＥＤ２１１−ｐ−４、ＬＥＤ２１１−ｐ−３、ＬＥＤ２１１−ｐ−２、ＬＥＤ２１１−ｐ−１のように、順次点灯した場合に、ＰＤ出力値がピークとなるＰＤ番号は、小さいほうから大きいほうへシフトしていくことが分かる。これは、ＬＥＤ２１１−ｐ−４、ＬＥＤ２１１−ｐ−３、ＬＥＤ２１１−ｐ−２、ＬＥＤ２１１−ｐ−１のように順次点灯した場合には、定着ベルト６１の表面部分６１Ｓ上の光スポットＳＰが、図６Ｂの紙面左から右へ走査されることからも明らかである。

図１０Ａに、画像形成装置（カラープリンタ１００）の使用開始前において、遮光部材４００を閉じた状態でＬＥＤ２１１−２−４からＬＥＤ２１１−６−１まで、２８個のＬＥＤ２１１のうち２０個を順次点灯したときの２８個のＰＤ出力値を示す。画像形成装置の使用開始前とは、画像形成装置がユーザによって使用される前の時点を意味しており、具体的には反射型光学センサ２００の製造時や画像形成装置の製造時のことである。

また、図１０Ｂは、基準反射体が存在する状態（すなわち遮光部材４００が開いた状態）で取得したＰＤ出力値から、図１０Ａの基準反射体が存在しない状態（すなわち遮光部材４００が閉じた状態）で取得したＰＤ出力値を差し引き、基準反射体からの反射光のみを算出したＰＤ出力値を示すグラフである。

反射型光学センサ２００には、反射型光学センサ２００の温度を測定するための温度センサ（ＩＣ温度センサなど）が取り付けられている。図１０Ａ、図１０Ｂの測定値が得られた時の温度は２５℃程度であった。同様に、反射型光学センサ２００に取り付けられた温度センサの測定温度が７０℃の時に得られた測定結果を図１１Ａ、図１１Ｂに示す。これらの図から、温度が２５℃から７０℃に上昇することによってＬＥＤ発光量が低下し、基準反射体からの検出値が低下していることがわかる。

図１０Ｂ、図１１Ｂに示した、各ＬＥＤ２１１に対する複数のＰＤ出力値の和を取った結果を図１２に示す。すなわち、基準反射体から反射され，反射型光学センサ２００が複数のＰＤ２１２で取得した光量を意味する。すべてのＰＤ２１２である２８個の総和をとることもできるし、最大値を含む任意数の和をとることもできる。これは反射型光学センサ２００の光学系に依存するため、実験等により予め定めておくことができる。ここでは連続する各ＬＥＤ２１１を発光した時のＰＤ出力値１３個の和の最大値とした。すなわち、図１２はこの反射型光学センサ２００の基準反射体をリファレンスとした、２５℃、７０℃における各ＬＥＤ２１１に対する光量ばらつきを表していることになる。

ここで、基準反射体は複数量産される反射型光学センサ２００に共通のリファレンスとして用いられるものである。したがって、個々の反射型光学センサ２００に応じて、もちろん図１２に相当するグラフは異なる。しかし、すべてこの基準反射体がリファレンスとなっているため、そのグラフの差異が、個々の反射型光学センサ２００の個体差を表していることを意味する。

したがって、個体差を含んだ、この光量ばらつきで補正することにより、同一のリファレンスを基準として、複数量産される反射型光学センサ２００の出力レベルを比較することが可能になる。すなわち図１２に示した測定結果を、イニシャルでの複数のスポットの光量ばらつきを補正する光量バラツキ補正係数として使用することが可能となる。

基準反射体としてガラス板などを用いれば、経時や環境での安定性や表面の均一性など、リファレンスとして用いる上で優位な点が多い。なお、ガラス板は両面で反射してしまうので、片面を粗し面（散乱面）にし、さらに黒色塗装などをして片面のみで反射できるようにすることが望ましい。

図１３Ａは、図１２の２５℃の測定結果で、２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃での測定結果を割ったものである。また図１３Ｂは、図１３Ａのグラフを、横軸に温度をとって書き直したものである。図１３Ａのグラフから、次のようなことが判明した。すなわち、２５℃での基準反射体の検知結果で２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃での測定結果を割ることにより、２５℃での基準反射体の検知結果を画像形成装置使用前での光量バラツキを補正する光量バラツキ補正係数として用いる。２５℃での光量バラツキを補正した後であっても、反射型光学センサ２００の温度が高く変化していくと、２０個の光スポットに対する検知結果がばらついてくることが図１３Ａのグラフからわかる。これは、図１３Ｂで示したように、２０個の各光スポットの光量がセンサ温度に対してリニアであり、その温度係数が、各光スポットに対して異なるからであるからである。

以上を考慮して、画像形成装置の使用前と使用後とで、以下のような処理を実行することで、反射型光学センサ２００による定着ベルト６１の表面情報を高い検出精度で検出することができる。以下、そのための一連の処理の流れを、図１６のフローチャートを用いて説明する。なお、各ステップでの処理は、図１０Ａ〜図１３Ｂを用いて説明した処理と同様にして行うことができる。

まず、画像形成装置の使用開始前において、遮光部材４００を閉じた状態で（ステップＳ３０）、ＬＥＤ２１１を順次点灯し（ステップＳ３１）、ＰＤ出力値（ＰＤ出力値１）を取得する（ステップＳ３２）。次に、遮光部材４００を開いた状態で（ステップＳ３３）、ＬＥＤ２１１を順次点灯し（ステップＳ３４）、基準反射体のＰＤ出力値（ＰＤ出力値２）を取得する（ステップＳ３５）。このときの検知温度を反射型光学センサ２００に取り付けてある温度センサで測定する（ステップＳ３６）。遮光部材４００を閉じた後（ステップＳ３７）、ＰＤ出力値１とＰＤ出力値２との差分をとる（ステップＳ３８）。ステップＳ３０〜Ｓ３８の処理を、異なる温度条件でＮ’回（Ｎ’は２以上）繰り返し行う（ステップＳ３９）。

複数の温度条件において基準反射体での測定を行ったら（ステップＳ３９でＹＥＳ）、各光スポットＳＰに対応する温度係数を算出する。そして、基準となる温度（図１３Ａでは２５℃）での基準反射体での測定結果と、補正係数及び温度係数（以下、これらを「値３」という。）とを反射型光学センサ２００内の記憶媒体に記憶する（以上、ステップＳ４０）。

次に画像形成装置の使用後において、遮光部材４００を閉じた状態で（ステップＳ４１）、ＬＥＤ２１１を順次点灯し（ステップＳ４２）、ＰＤ出力値（ＰＤ出力値１’）を取得する（ステップＳ４３）。次に、遮光部材４００を開いた状態で（ステップＳ４４）、ＬＥＤ２１１を順次点灯し（ステップＳ４５）、定着ベルト６１の表面部分６１Ｓの検知を行い、ＰＤ出力値（ＰＤ出力値２’）を取得する（ステップＳ４６）。このときの検知温度（以下、この検知温度を「値４」という。）を温度センサで測定する（ステップＳ４７）。

そして遮光部材４００を閉じた後（ステップＳ４８）、ＰＤ出力値１’とＰＤ出力値２’との差分をとる（ステップＳ４９）。ステップＳ４８、Ｓ４９の処理と並行して、ステップＳ４７で測定した検知温度（値４）と反射型光学センサ２００内の記憶媒体に記憶させてある画像形成装置使用前に測定した２５℃での基準反射体の測定結果及び各ＬＥＤ２１１に対応する温度係数（値３）とを用いて光量補正係数、光量ばらつき補正係数を算出する（ステップＳ５０）。次に、その光量補正係数、光量ばらつき補正係数を用いて、ステップＳ４９で差分をとった定着ベルト６１検知時の、例えば２０個の光スポットＳＰに対応する検知結果の補正を行うことで、イニシャルでの光量バラツキと温度による光量変動とを補正する（ステップＳ５１）。これにより、定着ベルト６１の表面状態の定量値化を行う（ステップＳ５２）。

以上の処理により、検知温度が変化した場合においても、定着ベルト６１の表面状態を高い検出精度で検出することが可能となる。図１４には、この光量補正方法を用いて、２５℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃での基準反射体の検出結果を補正したものを示してある。２０個のスポット光量の温度変動を補正する前の検知結果である図１３Ａに比べて、どの温度での基準反射体の測定であっても、ほぼ同じ検知結果が得られている。したがって、温度変化に伴うＬＥＤ光量変動を十分によく補正することができていることがわかる。

また図１５は、この方式の光量補正係数を用いて、画像形成装置使用後において、定着ベルト６１の表面状態を検知した結果である。図１５に示したように、ＬＥＤ２１１−３−３の光スポットＳＰ位置における定着ベルト６１上の傷の程度を精度よく検知できている。なお、ＬＥＤ２１１の個数、検出するＰＤ出力値の数、検知温度等は、上記に限定されることはなく、反射型光学センサ２００の構成や使用状態等に応じて適宜選択することができる。

以上、反射型光学センサ２００を用いて、本実施形態の反射型光学センサの基本的な構成と動作とを説明した。本実施形態の反射型光学センサは、更に、定着ベルト６１等の移動体のバタツキによって、検出値に変動を生じるのを防ぐため、「照射用レンズを、移動体の移動方向において発光部から発光部と共役となる点までの距離よりも、移動方向に垂直な方向において発光部から発光部と共役となる点までの距離の方が長いレンズ」としている。以下、このような反射型光学センサ及びこの反射型光学センサを備えた画像形成装置の具体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、バタツキとは、移動時の衝撃等により、移動体が蛇行や振動を生じることをいう。

（実施例１）
実施例の画像形成装置としては、画像形成装置の一実施形態として説明した図１等に示したようなカラープリンタ１００を用いることができる。実施例１の画像形成装置（カラープリンタ１００）の構成及び動作は、前述したとおりである。実施例１の画像形成装置は、図１７〜図１９に示したような反射型光学センサ２００Ａを備える。この反射型光学センサ２００Ａは、図６Ａ〜図６Ｅを用いて説明した本願の一実施形態に係る反射型光学センサ２００と同様の基本構成を有しており、前述した反射型光学センサ２００の動作と同様の動作を行って、定着ベルト６１の表面情報を検知する。

図１７〜図１９に示したように、反射型光学センサ２００Ａは、発光部としての複数のＬＥＤ２１１（照射系）と、ＬＥＤ２１１及び定着ベルト６１の表面部分６１Ｓの間に設けられる複数の照射用レンズ２２１を有する照射光学系と、受光部としての複数のＰＤ２１２（受光系）と、ＰＤ２１２及び定着ベルト６１の表面部分６１Ｓの間に設けられる受光用レンズ２２２を有する受光光学系とを有している。照射用レンズ２２１をアレイ配列した照射用レンズアレイと、受光用レンズ２２２とによりレンズ素子２２０が構成される。反射型光学センサ２００は、更に、基板２１０及び側板２４０，２４１からなるケース（筐体）２４３と、開口部材２３０，２３１と等を備える。なお、照射用レンズ２２１の配列方向とＰＤ２１２の配列方向とは一致している。

実施例１の反射型光学センサ２００Ａの複数の照射用レンズ２２１には、ｘ方向とｙ方向とに対して異なるパワーを有するアナモフィックレンズを用いている。実施例１及び以降の実施例で用いられる照射用レンズ２２１は、定着ベルト６１の移動方向（ｙ方向）においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離よりも、移動方向に垂直な方向（ｘ方向）においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離の方が長いレンズである。また、照射用レンズ２２１は、移動方向に垂直な方向（ｘ方向）においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離が、ＬＥＤ２１１から定着ベルト６１の表面までの距離よりも長くなるレンズである。

図１７は、反射型光学センサ２００Ａのｙ方向の光学系を説明するための説明図であり、ＬＥＤ２１１の中心から出射し、照射用レンズ２２１の有効領域の両端を通過する光線の軌跡を示している。この図１７に示したように、発光部であるＬＥＤ２１１の上面と被検面である表面部分６１Ｓ（以下「被検面６１Ｓ」という。）とは、ｙ方向において共役関係にあり、ＬＥＤ２１１から出射した光線は被検面６１Ｓ上に結像される。

また、受光用レンズ２２２は、ｙ方向にのみパワーを持つシリンダレンズであり、受光部であるＰＤ２１２の上面と被検面６１Ｓとはｙ方向において共役関係にあり、被検面６１Ｓから反射した光はＰＤ２１２の上面に結像される。

このように受光用レンズ２２２をｘ方向にはパワーのないシリンドリカルレンズとしたことで、点灯するＬＥＤ２１１の違いによるＰＤ２１２のｘ方向の受光量分布の変化を抑制することができる。そのため、高精度に被検面６１Ｓの表面状態を検知することが可能となる。

図１８（ａ）、（ｂ）には、定着ベルト６１のバタツキ等により、被検面６１Ｓの角度がそれぞれα方向において時計回り方向又は反時計回り方向に傾いた場合の光線の軌跡を示している。照射用レンズ２２１と受光用レンズ２２２とが上記に示した光学特性を有することによって、被検面６１Ｓの角度が照射面を中心にα方向に傾いた場合においても、被検面６１Ｓからの反射光のＰＤ２１２の受光面への照射位置は変わらず、ＰＤ２１２上面に集光されて入射される。そのため、被検面６１Ｓのα方向の変動があっても、検出値変動の起こりづらい構成となっている。また、複数のＰＤ２１２からなるＰＤアレイのｙ方向サイズも小さくすることができるため、反射型光学センサ２００Ａのコスト低減を行うことができることがわかる。

次に、被検面６１Ｓが加熱ローラ６２（図１、図５等参照）上に巻きつけられた定着ベルト６１などの回転体上の被検面である場合について、図１９（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。被検面６１Ｓにおける検出位置が、ｙ方向において図１９（ａ）のように紙面左側にずれたり、図１９（ｂ）のように紙面右側にずれたりすると、被検面６１Ｓでの反射角度が変わる。しかし、被検面６１Ｓからの反射光のＰＤ２１２受光面への照射位置は、ずれる前とほぼ同じ位置である。そのため、検出対象物が回転体上の被検面６１Ｓである場合でも、ｙ方向における反射型光学センサ２００Ａの設置誤差による検出値変動も起こりづらいことがわかる。

次に、実施例１に係る反射型光学センサ２００Ａのｘ方向における光学系の光学性能を、図２０、図２１を参照して説明する。図２０は参考例としての反射型光学センサ２００’における光線の軌跡を示す。図２１は実施例１に係る反射型光学センサ２００Ａにおける光線の軌跡を示す。

図２０、図２１では、複数の光スポットＳＰを被検面６１Ｓ上に照射する反射型光学センサ２００’，２００Ａから照射される光スポットＳＰのうち、両端の光スポットＳＰを照射するＬＥＤ２１１の中心から出射し、照射用レンズ２２１の有効領域のｘ方向の両端を通過する光線の軌跡を示している。図２０、図２１中の符号６１Ｉは結像面を示す。

図２０に示す参考例の反射型光学センサ２００’は、ｘ方向において、発光部であるＬＥＤ２１１の上面と被検面６１Ｓ上の照射面（結像面６１Ｉ）とが共役関係にある。これに対して、図２１に示す実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、発光部であるＬＥＤ２１１の上面に対する共役点が被検面６１Ｓよりも遠くにある。

図２０、図２１からわかるように、被検面６１Ｓ上での照射中心位置が同じ場合、実施例１の反射型光学センサ２００Ａの構成の方が、受光用レンズ２２２の内側に光線が入射されることがわかる。したがって、光線の外側のＰＤ２１２を省略することができる。このように、図２０の参考例の反射型光学センサ２００’と図２１の本願の実施例１の反射型光学センサ２００Ａとでは、同じロバスト性を維持した場合、実施例１の構成の方が、反射型光学センサ２００Ａをｘ方向に小さくすることができる。更に、ＰＤアレイのｘ方向のサイズも小さくすることができるため、反射型光学センサ２００Ａのコストを低減することができる。

次に、被検面６１Ｓの角度が傾いた場合の反射型光学センサ２００Ａ，２００’での検知について、図２２〜図２５を参照して説明する。これらの図では、被検面６１Ｓへの入射光線を実線、反射光線を点線で示している。

図２２は、参考例の反射型光学センサ２００’において被検面６１Ｓが傾いていない状態での光線の軌跡を示している。図２３は、参考例の反射型光学センサ２００’において被検面６１Ｓ上に照射される光スポットＳＰ列の中心位置を軸に、被検面６１Ｓがβ方向に回転した場合の光線の軌跡を示している。

同様に、図２４、図２５では、本願の実施例１に係る反射型光学センサ２００Ａにおいて、被検面６１Ｓが傾いていない状態での光線の軌跡とβ方向に傾いた状態での光線の軌跡をとそれぞれ示している。

図２２〜図２５からわかるように、参考例に比べて、実施例１に係る反射型光学センサ２００Ａのほうが、被検面６１Ｓがβ方向に傾いた場合、受光用レンズ２２２の内側に光線が入射する。そのため、反射型光学センサ２００Ａでは、β方向の被検面６１Ｓの変動があっても、検出値変動が起こりづらいことがわかる。

本願の実施例１に係る反射型光学センサ２００Ａの光学系のパラメータを、以下に具体的に述べる。

照射用レンズ２２１のパラメータ
ｘ方向の曲率半径：４．７２
ｘ方向の円錐定数：−１．６
ｙ方向の曲率半径：４．４９
ｙ方向の円錐定数：−１．７５
ｘ方向のレンズ径：２．４ｍｍ
ｙ方向のレンズ径：８．０ｍｍ
レンズ厚：６．５７ｍｍ
配列数：５個

受光用レンズ２２２のパラメータ
ｘ方向の曲率半径：∞
ｘ方向の円錐定数は：０
ｙ方向の曲率半径：４．８３
ｙ方向の円錐定数：−１．６５
ｘ方向のレンズ径：１６．８ｍｍ
ｙ方向のレンズ径：１０．５ｍｍ
レンズ厚：７．０７ｍｍ

各種距離
ｙ方向における照射用レンズ２２１と受光用レンズ２２２との距離：２．２ｍｍ
ＬＥＤ２１１上面と照射用レンズ２２１との距離：１０．３１ｍｍ
ＬＥＤ２１１と受光用レンズ２２２との距離：９．８１ｍｍ
レンズ素子２２０の平坦面から被検面６１Ｓまでの距離：５０ｍｍ
照射用レンズ２２１のｘ方向のＬＥＤ２１１上面に対する共役点：被検面６１Ｓから３．７ｍｍ遠方に位置

以上、実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、照射用レンズ２２１が、移動体である定着ベルト６１の移動方向において発光部であるＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離よりも、移動方向に垂直な方向においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離の方が長いレンズである。更に、照射用レンズ２２１は、移動方向に垂直な方向においてＬＥＤ２１１からＬＥＤ２１１と共役となる点までの距離が、ＬＥＤ２１１から定着ベルト６１の表面までの距離よりも長くなるレンズである。このような構成とすることで、反射型光学センサ２００Ａのロバスト性が向上し、定着ベルト６１のバタツキなどによる検出値の変動を抑制して、高精度に移動体の表面状態を検出することが可能なる。

また、実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、図２６（ａ）に示したように、受光用レンズ２２２のＰＤ２１２の配列方向に垂直な方向（ｙ方向）における有効径領域の中心を、定着ベルト６１から反射した主光線が通過するように構成されている。図２６（ｂ）には、実施例１の変形例であり、照射レンズの有効径が異なる反射型光学センサ２００Ａ’を示す。図２６（ａ）、（ｂ）のように主光線が受光用レンズ２２２の中心を通過した場合に、α方向への変動による検出値の変動の抑制効果を向上させることができる。したがって、反射型光学センサ２００Ａのロバスト性を向上させ、精度の高い検出が可能となる。なお、図２６（ｂ）とした場合、被検面６１Ｓからの反射光の角度範囲が狭くなるため、α方向への変動による検出値の変動の抑制効果を更に向上させることができる。

さらに、実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、受光用レンズ２２２のＰＤ２１２の配列方向に垂直な方向（ｙ方向）における有効径は、照射用レンズ２２１の配列方向に垂直な方向（ｙ方向）における照射用レンズ２２１の有効径よりも大きい。この構成により、反射型光学センサ２００Ａのロバスト性を向上させ、精度の高い検出が可能となる。

また、実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、複数のＬＥＤ２１１を備え、移動体の表面の移動方向と交わる方向（実施例１では移動方向と垂直なｘ方向）の異なる位置に、各ＬＥＤ２１１から出射された光による検知スポット（光スポットＳＰ）を形成している。この構成により、検出領域Ａを長くすることができ、転写紙Ｓの幅方向端部との位置関係を厳密にする必要がなくなるとともに、精度の高い検出が可能となる。

また、実施例１の反射型光学センサ２００Ａは、照射用レンズ２２１の配列方向に垂直な方向と定着ベルト６１の移動方向（ｙ方向）とが一致するように設置されている。この構成により、精度の高い検出が可能となる。

また、上述のような反射型光学センサ２００Ａを備えることで、定着ベルト６１の表面状態を精度よく検出することが可能となり、画像品質に優れた画像形成装置を提供することができる。

また、反射型光学センサ２００Ａを、図５に示したように、定着ベルト６１が搬送する転写紙Ｓの端部位置またはその近傍に配置することによって、用紙端部が通過する位置に生じる定着ベルト６１上の傷の状態を精度よく検出することができる。その結果、画像形成装置の画像品質の向上に貢献することが可能となる。また、移動体として傷を生じ易い無端状の定着ベルト６１の表面状態を検出することで、定着ベルト６１の傷の発生を迅速かつ高精度に知ることができる。

（実施例２）
以下、実施例２の反射型光学センサを備えた画像形成装置について、図２７、図２８を参照して説明する。実施例２の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と基本構成は同一である。実施例２で用いる反射型光学センサは、実施例１の反射型光学センサ２００Ａと同様のものを用いているが、表面情報の検知の際に、隣接するＬＥＤ２１１を２つ同時に発光させる構成としている。

図２７は、実施例２の参考例としての反射型光学センサ２００’の光線の軌跡を示し、図２８は実施例２の反射型光学センサ２００Ａの光線の軌跡を示す。図２７、図２８は、複数の光をアレイ状に時分割に照射して複数のスポットＳＰを形成する反射型光学センサ２００’、２００Ａにおいて、隣接する２つのＬＥＤ２１１を同時に発光させることによって各々の光スポットＳＰを形成する場合を示している。

図２７に示す参考例は、ｘ方向において発光部であるＬＥＤ２１１上面と被検面６１Ｓの照射面（結像面６１Ｉ）とが共役関係にある場合を示している。図２７に示したように、隣接する２つのＬＥＤ２１１を同時に発光することによって被検面６１Ｓ上に光を照射した場合、隣接する２つのＬＥＤ２１１からの光により被検面６１Ｓ上に形成される光スポットＳＰは２つに分かれてしまう。この２つに分かれた光スポットＳＰの間での被検面６１Ｓの表面状態の検出が難しくなる。

これに対して、図２８に示す実施例２の反射型光学センサ２００Ａでは、ｘ方向においてＬＥＤ２１１上面に対する共役点が被検面６１Ｓよりも遠方にある。そのため、隣接したＬＥＤ２１１を同時に発光させることによって被検面６１Ｓ上を照射した光は重なり、１つの光スポットＳＰが形成される。したがって、その光スポットＳＰの領域内での被検面６１Ｓの表面状態を検出することが可能となる。したがって、実施例２の反射型光学センサ２００Ａでも、精度の高い検出が可能となる。

（実施例３）
以下、実施例３の反射型光学センサを備えた画像形成装置について、図２９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。実施例３の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と基本構成は同一である。実施例３で用いる反射型光学センサ２００Ｂは、実施例１の反射型光学センサ２００Ａと基本構成は同様であるが、ＬＥＤ２１１をｘ方向に複数配列したＬＥＤアレイを、ｙ方向に２列並列に設けている。そして、ｙ方向に隣接する２つのＬＥＤ２１１を同時に発光させる構成としている。

図２９は、実施例３に係る反射型光学センサ２００Ｂにおいて、ｙ方向に２つ配列されたＬＥＤ２１１を同時に発光させたときの、各ＬＥＤ２１１中心から出射し、照射用レンズ２２１の有効領域のｙ方向の両端を通過した光線の軌跡を描写した図である。図２９（ａ）は被検面６１Ｓが平面である場合の軌跡を示し、図２９（ｂ）は被検面６１Ｓが加熱ローラ６２上の定着ベルト６１のように被検面６１Ｓが曲面である場合の軌跡を示す。

図２９（ａ）、（ｂ）に示したように、各ＬＥＤ２１１の上面と被検面６１Ｓとは共役関係にあるために、各被検面６１Ｓに照射された光スポットＳＰは被検面６１Ｓ上で分かれる。しかし、被検面６１Ｓがｙ方向に移動している被検面６１Ｓ、特に縦筋状の傷を検出する場合には、光スポットＳＰがｙ方向に分かれることは問題にはならない。したがって、実施例３の反射型光学センサ２００Ｂでも、精度の高い検出が可能となる。

以下、上記実施例２の反射型光学センサ２００Ａ及び実施例３の反射型光学センサ２００Ｂにおいて、同時に照射するＬＥＤ２１１の形状と、被検面６１Ｓ上に形成される光スポットＳＰの形状との関係を、図３０を参照して説明する。

図３０（ａ）、（ｃ）、（ｅ）には、同時に発光させるＬＥＤ２１１の形状、すなわち、発光領域が複数に分かれている場合のＬＥＤ２１１の配列を示している。このようなＬＥＤ２１１により被検面６１Ｓ上に形成される光スポットＳＰの形状の概略を図３０（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示した。

図３０（ａ）、（ｂ）は、実施例３のように、ｙ方向に並んだＬＥＤ２１１を２つ同時に発光させた場合を示す。この図３０（ａ）に示したようにｙ方向に並んだ２つのＬＥＤ２１１を同時に発光させてスポット光を同時に照射した場合、図３０（ｂ）に示したように被検面６１Ｓ上では、ｙ方向に並んだ２つの光スポットＳＰとして、同時に被検面６１Ｓ上に形成される。ｙ方向に移動する移動体を検出する場合は、ｙ方向に光スポットＳＰが分かれることは問題にならず、同時に２倍の領域の検出を行うことができる。これにより、検出光量が２倍になるため、ＳＮ比が向上し、検出精度が向上する。

図３０（ｃ）、（ｄ）は、実施例２のように、ｘ方向に隣接したＬＥＤ２１１を２つ同時に発光させた場合を示す。この図３０（ｃ）、に示したようにｘ方向に隣接したＬＥＤ２１１を同時に発光させた場合、図３０（ｄ）に示したように２つのＬＥＤ２１１から同時に照射されたスポット光は被検面６１Ｓ上で重なり、１つの光スポットＳＰが検出面６１Ｓ上に形成される。ただし、所望の光スポットＳＰの形状を得るためには、同時に照射するＬＥＤ２１１の形状と間隔、また、ＬＥＤ２１１上面に対するｘ方向の共役点位置をコントロールすることによって決定する。この場合も、検出光量が増えるため、ＳＮ比が向上し、検出精度が向上する。

また、図３０（ｅ）、（ｆ）は、例えば、実施例３の反射型光学センサ２００Ｂ等を用いて、ｘ、ｙ方向に２つずつ配列された４つのＬＥＤ２１１を同時に発光させた変形例を示す。この図３０（ｅ）に示したようにｘ、ｙ方向にそれぞれ隣接する４つのＬＥＤ２１１を同時に発光させて同時にスポット光を照射した場合、被検面６１Ｓ上に形成される光スポットＳＰは、図３０（ｆ）に示したように、紙面左右（ｘ方向に隣接する）のＬＥＤ２１１から照射されたスポット光が被検面６１Ｓ上で重なるが、紙面上下（ｙ方向）には別れた２つの光スポットＳＰが形成される。

実際に、図３０（ｅ）に示した４つの発光領域に分かれるＬＥＤ２１１を同時に照射した場合に、被検面６１Ｓ上に形成される光スポットＳＰの光強度を、図３１に示す各断面において計測した。図３１に示すＡ−Ａ線断面、Ｂ−Ｂ線断面、Ｃ−Ｃ線断面、Ｄ−Ｄ線断面において光スポットＳＰの光強度を計測したときの計測結果を図３２Ａ、図３２Ｂに示す。

この図３２Ａに示したように、ｙ方向に計測したＡ−Ａ線断面では、光スポットＳＰが２つにほぼ分かれている。これに対して、図３２Ｂに示したように、ｘ方向に計測したＣ−Ｃ線断面、Ｂ−Ｂ線断面、Ｄ−Ｄ線断面では、紙面左右のＬＥＤ２１１から照射されたスポット光が被検面６１Ｓ上で重なり、１つの光スポットＳＰが形成されていることがわかる。したがって、検出光量が増え、ＳＮ比が向上し、検出精度が向上する。

実施例２、実施例３及び変形例の反射型光学センサ２００Ａ，２００Ｂの構造とすることにより、ｙ方向に移動する移動体の表面状態を検出するには適したスポット光を被検面６１Ｓに照射することが可能となる。このように複数のＬＥＤ２１１を同時に発光させることによって光スポットＳＰの面積を増やす理由としては、一つの大きな面積のＬＥＤ２１１を発光させるよりも、面積の小さな複数のＬＥＤ２１１を同時に発光させた方が、発光光量が大きくなる場合があるからである。

以上説明したように、実施例２、実施例３及び変形例の反射型光学センサ２００Ａ，２００Ｂによっても、ロバスト性が向上し、定着ベルト６１のバタツキなどによる検出値の変動を抑制して、高精度に移動体の表面状態を検出することが可能となる。更に、２以上備えられたＬＥＤ２１１において、隣接するＬＥＤ２１１を同時に発光させることで、光スポットの光量を増やし、ＳＮ比を向上させ、精度の高い検出が可能となる。また、このような反射型光学センサ２００Ａ，２００Ｂを備えることで、画像品質に優れた画像形成装置を提供することができる。

以上、本願の反射型光学センサ及び画像形成装置を、実施形態及び実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこれらの実施形態及び実施例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

６１ 定着ベルト（移動体） ６１Ｓ 表面部分（被検面）
６２ 加熱ローラ ２００Ａ，２００Ａ’，２００Ｂ 反射型光学センサ
２１１ ＬＥＤ（発光部） ２１２ ＰＤ（受光部）
２２１ 照射用レンズ ２２２ 受光用レンズ
ＳＰ 光スポット（検知スポット） ＴＲＤ 移動方向

特開平５−１１３７３９号公報 特開２００６−２５１１６５号公報 特開２０１４−５６０１８号公報

Claims (11)

1. 所定の方向へ移動する移動体の表面情報を検知するのに用いる反射型光学センサであって、
   少なくとも１つの発光部と、
   前記発光部及び前記移動体の表面の間に設けられる照射用レンズと、
   少なくとも１つの受光部と、
   前記受光部及び前記移動体の表面の間に設けられる受光用レンズと、を有し、
   前記照射用レンズは、前記移動体の移動方向において前記発光部から前記発光部と共役となる点までの距離よりも、前記移動方向に垂直な方向において前記発光部から前記発光部と共役となる点までの距離の方が長いレンズであることを特徴とする反射型光学センサ。
2. 前記照射用レンズは、前記移動方向に垂直な方向において前記発光部から前記発光部と共役となる点までの距離が、前記発光部から移動体の表面までの距離よりも長くなるレンズであることを特徴とする請求項１に記載の反射型光学センサ。
3. 前記発光部は２以上備えられ、前記移動方向と交わる方向の異なる位置に、各発光部から出射された光による検知スポットを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の反射型光学センサ。
4. 前記発光部は２以上備えられ、隣接する前記発光部を同時に発光させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
5. 前記照射用レンズが２以上配列され、前記照射用レンズの配列方向に垂直な方向と前記移動体の移動方向とが一致するように設置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
6. 前記受光部が２以上配列され、前記受光用レンズの前記受光部の配列方向に垂直な方向における有効径は、前記照射用レンズの配列方向に垂直な方向における前記照射用レンズの有効径よりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
7. 前記受光部が２以上配列され、前記受光用レンズの前記受光部の配列方向に垂直な方向における有効径領域の中心を、前記移動体から反射した主光線が通過することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
8. 画像を記録媒体に定着させる移動体の表面情報を検出する反射型光学センサとして、請求項１から７のいずれか一項に記載の反射型光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記反射型光学センサを、前記移動体が搬送する前記記録媒体の端部位置またはその近傍に配置し、前記記録媒体の前記端部位置が通過する前記移動体の表面情報を検出することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記移動体は、定着ベルトであることを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
11. 前記定着ベルトを加熱する加熱ローラを備え、前記反射型光学センサは、前記加熱ローラ上を移動する前記定着ベルトの表面情報を検知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。