CN112526843A - 调色剂浓度传感器及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调色剂浓度传感器及图像形成装置，不易受到组装偏差或组装公差的影响，能够抑制发光元件及受光元件和透镜部的高度方向的光轴偏差。调色剂浓度传感器(1)具备表面安装于基板(10)的发光元件和受光元件，基板(10)与从发光元件射出的光的光路平行设置。具备：壳体(30)，其配置于基板(10)的元件安装面(10a)，且覆盖发光元件及受光元件；透镜部(20)，其配置于基板(10)的缘侧，使从发光元件射出的光透射，使被对象物反射的光透射。透镜部(20)以从壳体(30)的与元件安装面(10a)抵接的固定凸台形成面共面地延长的延长面(30aa)为基准面，进行相对于基板(10)的高度方向的定位。

Description

调色剂浓度传感器及图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种用于例如复印机或打印机、传真机等图像形成装置的调色剂浓度传感器及图像形成装置。

背景技术

调色剂浓度传感器是对于为了在图像形成装置中得到品质良好的图像而言很重要的零件。调色剂浓度传感器具有照射光的发光元件和接收从该发光元件照射且被对象物反射的光(反射光)的受光元件。

例如，在具备中间转印带的中间转印式图像形成装置的情况下，在中间转印带上形成有浓度测定用调色剂补片。调色剂浓度传感器将光从发光元件向该调色剂补片形成部分照射，通过受光元件接收其反射光。在受光元件中产生与受光量相应的光电流，通过检测所产生的光电流的电压，能够检测调色剂补片的浓度。

在图像形成装置中，基于该检测结果进行图像浓度控制。例如，进行变更潜影形成用写入光强度、带电偏压、显影偏压等的调整。另外，如果是双组分显影方式，则调节显影器内的调色剂浓度的目标值。

这种调色剂浓度传感器构成为将发光元件及受光元件表面安装于基板(印刷基板)，发光元件及受光元件的光路与基板平行(例如，专利文献1)。壳体以覆盖发光元件及受光元件的方式包覆在基板上。在壳体上形成有与发光元件及受光元件中的每一个对应的光路。在大多情况下，在基板的元件安装面的相反面配置有遮光部件。

另外，在基板的缘侧配置有使来自发光元件的照射光及来自对象物的反射光透射的透镜部。就透镜部而言，外周部被壳体保持，通过使外周部与壳体的上表面抵接，进行相对于基板的高度方向的定位。

专利文献1：日本专利第4531357号说明书

在以往的使透镜部的外周部与壳体的上表面抵接且进行高度方向的定位的结构中，壳体的上表面为定位的基准面。在经由这种壳体的定位中，因为也累计壳体的零件公差，所以透镜部比发光元件及受光元件更容易受到组装偏差或组装公差的影响。其结果，透镜部的高度方向的位置(以后，也称为高度位置)偏移设计的目标位置，在发光元件及受光元件和透镜部之间产生光轴偏差。此外，就发光元件及受光元件而言，因为以基板的元件安装面为基准面，所以不易受到上述影响。如果在发光元件及受光元件和透镜部之间产生光轴偏差，则不能高精度地检测调色剂浓度，甚至会招致图像形成装置的清晰度的降低。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而创建的，其目的在于提供一种调色剂浓度传感器等，其不易受到组装偏差或组装公差的影响，能够抑制发光元件及受光元件和透镜部在高度方向上的光轴偏差。

为了解决上述课题，本发明一方面提供一种调色剂浓度传感器，其具备：发光元件；受光元件，其接收从所述发光元件照射且被对象物反射的光；基板，其表面安装有所述发光元件及所述受光元件，且与从所述发光元件射出的光的光路平行设置；壳体，其配置于所述基板的元件安装面，且覆盖所述发光元件及所述受光元件；透镜部，其配置于所述基板的缘侧，且使从所述发光元件射出的光透射，使被所述对象物反射的光透射，所述透镜部以从所述基板的元件安装面或所述壳体的与所述元件安装面抵接的面共面地延长的延长面为基准面，进行相对于所述基板的高度方向的定位。

根据上述结构，透镜部以基板的元件安装面或壳体的与元件安装面抵接的面共面的延长面为基准面，进行相对于基板的高度方向的定位。由此，通过透镜部和发光元件及受光元件共享用于高度方向的定位的基准面，与以壳体的上表面为基准面的以往结构相比，能够抑制组装偏差或组装公差的影响。因此，能够抑制发光元件及受光元件和透镜部的高度方向的光轴偏差，能够防止光学特性的偏差导致的检测精度的降低，并高精度地检测调色剂浓度。

在本发明一方面的调色剂浓度传感器中，也可以进一步设为如下结构：所述透镜部具有：透镜部主体，其使从所述发光元件射出的光透射，使被所述对象物反射的光透射；耳部，其形成为从所述透镜部主体突出，所述耳部与所述元件安装面或所述延长面抵接。根据上述结构，能够容易地实现如下结构：以基板的元件安装面或壳体的延长面为基准面对透镜部进行高度方向的定位。

在本发明一方面的调色剂浓度传感器中，也可以进一步设为如下结构：所述透镜部以所述延长面为基准面进行定位，具备配置于所述基板的元件安装面的相反面的遮光部件，所述遮光部件具有承接所述耳部的耳承接部，所述耳部被夹持于所述壳体的所述延长面与所述遮光部件的所述耳承接部之间。根据上述结构，能够容易地实现如下结构：将透镜部保持于壳体与遮光部件之间。

在本发明一方面的调色剂浓度传感器中，也可以进一步设为如下结构：设置有与所述耳部及所述耳承接部连通的连通孔，在所述延长面的与所述连通孔对应的部分设有与所述连通孔嵌合的凸部，所述透镜部通过所述凸部与所述连通孔嵌合而被所述壳体及所述遮光部件保持。根据上述结构，能够将透镜部保持于壳体与遮光部件之间，同时容易地组装。

本发明一方面提供一种图像形成装置，其上搭载有可高精度地检测调色剂浓度的上述的本发明一方面的调色剂浓度传感器，因此，可得到品质良好的图像。

根据本发明的一方面，能够提供一种调色剂浓度传感器等，其不易受到组装偏差或组装公差的影响，能够抑制发光元件及受光元件和透镜部的高度方向的光轴偏差。

附图说明

图1是从上方观察实施方式的调色剂浓度传感器所看到的立体图。

图2是从下方观察上述调色剂浓度传感器时的立体图。

图3是上述调色剂浓度传感器的分解立体图。

图4是从下方观察上述调色剂浓度传感器的壳体的立体图。

图5是表示搭载于上述调色剂浓度传感器的发光元件、受光元件的位置关系的说明图。

图6是上述调色剂浓度传感器的俯视图。

图7是图6的A－D线箭头剖视图。

图8是图6的E－F线箭头剖视图。

图9是说明设置于上述调色剂浓度传感器的插入结构的效果的概念视图。

图10是表示未设有插入结构的情况下的干扰光侵入的概念视图。

图11是搭载有上述调色剂浓度传感器1的图像形成装置的概略结构图。

标记说明

1:调色剂浓度传感器

10:基板

10a:元件安装面

10f:缘

11:发光元件

12、13:受光元件

20:透镜部

21、22、23:透镜

24:透镜部主体

24a:上端面

24aa:凸部(插入结构)

25:耳部

25b:下表面

27、43:贯通孔(连通孔)

30:壳体

30a:凸台形成面(抵接面)

30aa:延长面

31、32、33:通路

34:遮蔽壁

38:设置用开口部

39:开口缘上端面

39a:凹部(插入结构)

40:支架(遮光部件)

41:耳承接部

42:厚壁部

51:图像形成装置

具体实施方式

以下，基于附图对本发明一方面的实施方式(下面，也记为“本实施方式”)进行说明。在本实施方式中，作为本发明的调色剂浓度传感器的一方式，示例了搭载于图像形成装置的调色剂浓度传感器。

§1应用例

首先，使用图1、图4、图7、图11对应用了调色剂浓度传感器1的情况的一例进行说明。调色剂浓度传感器1搭载于例如图11所示的图像形成装置51上。图像形成装置51是例如彩色激光打印机等。首先，对图像形成装置51的概略结构进行说明。

图像形成装置51在上部具有原稿读取部52，基于该原稿读取部52读取的原稿数据通过成像部53形成图像，将图像转印到从设置于下部的供纸部54供给的纸54a上，并从上部的排纸部55排纸。在成像部53张紧设置有转印带56，来自光写入装置57的光使调色剂附着于曝光的感光鼓58上，将该调色剂一次转印到上述转印带56上而形成上述图像。如果在此供给纸54a，则将上述图像从转印带56二次转印到纸上。之后，将纸54a搬送到定影部59，通过热和压力将调色剂定影到纸54a上。

图中，60为带电辊，61为显影套筒，62为调色剂壳体。具备它们和上述感光鼓58的成像单元63中配设有黄色63Y、红色63M、青色63C、黑色64B四个。

调色剂浓度传感器1与这种图像形成装置51的转印带56相对设置，检测形成于转印带56上的浓度检测用调色剂补片的调色剂浓度。此外，在未设有转印带56的结构中，调色剂浓度传感器1设置于上述成像单元63，检测形成于感光鼓58上的浓度探测用调色剂补片的调色剂浓度。

如图1所示，调色剂浓度传感器1是将壳体30、透镜部20及支架40组装于矩形状的基板10的结构。如图3所示，在基板10的元件安装面10a表面安装有发光元件11及受光元件12、13。基板10与发光元件11及受光元件12、13的光路平行配置。壳体30以覆盖这些发光元件11及受光元件12、13的方式配置于元件安装面10a。透镜部20配置于基板10的缘10f侧，被壳体30和支架40保持。

如图7所示，透镜部20以从壳体30的与元件安装面10a抵接的凸台形成面30a共面延长的延长面30aa为基准面，进行相对于基板10的高度方向的定位。延长面30aa与基板10的元件安装面10a位于相同的高度位置。通过使透镜部20的进行高度方向的定位的基准面为与基板10的元件安装面10a位于相同的高度位置的延长面30aa，在透镜部20、发光元件11、受光元件12、受光元件13之间共享基准面(粗线X)。

由此，与以往的使透镜部与壳体的上表面抵接并以壳体的上表面为基准面的结构相比，不易受到组装偏差或组装公差的影响。因此，能够抑制发光元件11、受光元件12、13和透镜部20之间的光轴偏差(点划线Y)。其结果，能够高精度地检测调色剂浓度，准确地实施图像形成装置51的清晰度调整控制，提高清晰度。

此外，在本实施方式中，使用壳体30的延长面30aa作为透镜部20的基准面，但也可以以基板10的元件安装面10a为基准面。

§2构成例

(调色剂浓度传感器1的概略结构)

对调色剂浓度传感器1进行说明。图1是从上方观察调色剂浓度传感器1所看到的立体图。图2是从下方观察调色剂浓度传感器1所看到的立体图。图3是调色剂浓度传感器1的分解立体图。图4是从下方观察调色剂浓度传感器1的壳体30所看到的立体图。

如图1、图2所示，调色剂浓度传感器1具有形成矩形形状的基板10，在该基板10上组装有壳体30和支架40，透镜部20以被壳体30和支架40保持的状态配设于该基板10的缘侧。以下，为了便于说明，以基板10的长边方向为左右方向，以基板10的厚度方向为上下方向或高度方向，以基板10的配设有透镜部20的一侧为前方，以其相反侧为后方进行说明。

如图3所示，在基板10的上表面10a表面安装有照射光的发光元件11和从该发光元件11照射并被对象物反射的光入射的受光元件12、13。下面，将表面安装有发光元件11及受光元件12、13的基板10的上表面10a称为元件安装面10a。在发光元件11中使用发光二极管，在受光元件12、13中使用光电晶体管或光电二极管等。

壳体30配置于基板10的元件安装面10a，且覆盖发光元件11及受光元件12、13。支架40配置于基板10的元件安装面10a的相反面10b。支架40是防止来自基板10的相反面10b侧的外界光侵入透镜部20的遮光部件。

如图4所示，在壳体30上形成有形成从发光元件11射出的射出光的光路及分别入射到受光元件12、13的入射光的光路的通路31、32、33。另外，在壳体30的通路31与通路32之间及通路31与通路33之间形成有贯通形成于基板10的切口10c、10c而从相反面10b突出的遮蔽壁34、34。而且，在壳体30的通路31、32、33的开口部形成有区划开口部的多个区划壁36。透镜部20配置于这些区划壁36的前方。

在壳体30的前部形成有设置透镜部20的设置用开口部38。设置用开口部38的开口缘部相当于透镜部20的外周部抵接的安装端面。在壳体30侧的开口缘上端面39设有形成于透镜部20的外周部的上端面24a的后述的凸部24aa插入的凹部39a。由凸部24aa和凹部39a构成插入结构60。

如图3所示，这种壳体30通过使形成于壳体30的左右两端部的多个固定用凸台35与形成于基板10的孔部10e嵌合而固定于基板10。在壳体30组装并固定于基板10的状态下，形成固定用凸台35的凸台形成面30a与基板10的元件安装面10a抵接。即，该凸台形成面30a相当于与后述的元件安装面10a抵接的壳体30侧的面。

如图3所示，透镜部20是基板10的前方的缘侧，且在此以被壳体30和支架40保持的状态配置于在前方缘形成的切口部10d。透镜部20具备与发光元件11及受光元件12、13各自的光路对应的透镜21、22、23。以后，将设有透镜21、22、23的部分称为透镜部主体24。在透镜部主体24上以向左右方向外侧突出的方式形成有后述的耳部25、25。而且，在透镜部20的外周部的上端面24a通过形成于壳体30侧的开口缘上端面39的凹部39a形成有构成插入结构60的凸部24aa。

支架40在前部具有进入基板10的切口部10d的厚壁部42，由厚壁部42的上表面支承透镜部20的底面。厚壁部42的上表面上的前侧的左右方向的两端部作为后述的耳承接部41、41发挥作用。另外，在支架40的覆盖基板10的相反面10b的薄壁部分形成有从基板10的相反面10b突出的壳体30的遮蔽壁34、34插入的槽44、44。

(发光元件11、受光元件12、13的位置关系)

图5是表示搭载于调色剂浓度传感器1的发光元件11、受光元件12、13的位置关系的说明图。如图5所示，一个发光元件11和两个受光元件12、13并列配设。发光元件11配置于两个受光元件12、13之间。受光元件12是接收从发光元件11照射并被对象物Z反射的反射光中的正反射光的第一受光元件，主要进行黑色调色剂的浓度检测。受光元件13是接收从发光元件11照射并反射的反射光中的扩散反射光的第二受光元件，主要进行黄色、红色、青色彩色调色剂的浓度检测。

在此，从发光元件11照射的照射光的光路和基板10的缘10f形成的角不是直角。以从对象物Z上的照射光的光路的交点Q垂下的垂线为L1。垂线L1和连接交点Q及受光元件12的直线L2形成的角θ1与垂线L1和连接交点Q及发光元件11的直线L3形成的角θ2相等。而且，具有如下关系：垂线L1和连接交点Q及受光元件13的直线L4形成的角θ3比垂线L1和直线L2形成的角θ1大。

通过将发光元件11、受光元件12、13配置为这种角度关系，成为正反射光难以到达受光元件13的结构，即因为正反射光和扩散反射光分离并到达各受光元件，所以各调色剂的浓度的检测精度提高。

(透镜部20的安装结构)

使用图3、图4、图6～图10，对透镜部20的安装结构进行说明。图6是调色剂浓度传感器1的俯视图。此外，在图6中以虚拟线表示壳体30。图7是图6的A－D线向视剖面图。图8是图6的E－F线向视剖面图。

图9是说明设置于调色剂浓度传感器1的插入结构60的效果的概念视图。图10是表示未设有插入结构60的情况下的外界光侵入的概念视图。

在图7中，粗线X是成为发光元件11及受光元件12、13相对于基板10的高度方向(上下方向)的定位基准的基准面。基准面是基板10的元件安装面10a。壳体30的与元件安装面10a抵接的凸台形成面30a也包含于粗线X中，具有与元件安装面10a相同的高度。在本实施方式中，使与该元件安装面10a抵接的凸台形成面30a共面地向前方延长而形成延长面30aa，使用该延长面30aa作为透镜部20相对于基板10的高度方向的定位基准。

具体而言，如图3所示，在透镜部20的透镜部主体24上，以向左右方向外侧突出的方式形成耳部25、25，使该耳部25、25的上表面25a从下与壳体30的延长面30aa抵接。因为从下与壳体30的延长面30aa抵接，所以耳部25、25的位置自然而然地成为透镜部主体24的下部。

在本实施方式中，耳部25、25朝向基板10的后方延伸设置，确保比以透镜部主体24的厚度形成的面积大的面积。由此，可使上表面25a与延长面30aa可靠地抵接。

透镜部20的底面被支架40的厚壁部42的上表面支承。耳部25、25的下表面25b被形成于该厚壁部42的上表面的左右方向的两端部的耳承接部41、41承接。即，耳部25、25夹持于壳体30的延长面30aa和支架40的耳承接部41、41之间。支架40的厚壁部具有与朝向基板10的后方延伸设置的耳部25、25同样的深度，承接耳部25、25的整个下表面。

通过这种结构，透镜部20和发光元件11、受光元件12、13共享相对于基板10的高度方向的定位基准面。由此，与以往的使透镜部与壳体的上表面抵接的结构相比，不易受到组装偏差或组装公差的影响，能够抑制发光元件11、受光元件12、13和透镜部20之间的光轴偏差。图7中以点划线Y表示应使发光元件11和透镜部20的透镜21一致的光轴。

而且，在本实施方式中，在耳部25、25形成有贯通孔27、27，并且在耳承接部41、41以与贯通孔27、27连通的方式也形成有贯通孔43、43。而且，在壳体30的延长面30aa上的与这些连通的贯通孔27、43对应的部分形成有与贯通孔27、43嵌合的固定用凸台(固定用凸部)37。透镜部20通过将凸部嵌合于固定用凸台连通的贯通孔27、43，由壳体30及支架40进行保持。通过形成这种结构，通过壳体30及支架40，能够保持透镜部20，同时进行简单地组装。

然而，在以往的使透镜部20的上端面24a与壳体30侧的开口缘上端面39抵接而定位的结构中，在上端面24a与开口缘上端面39之间不易产生间隙。但是，如上述，在以壳体30的延长面30aa为基准面对透镜部20进行透镜部20的定位的情况下，因组装偏差或组装公差，在上端面24a与开口缘上端面39之间有时会产生间隙。如果产生间隙，则如图10所示，外界光可能从间隙侵入到上端面24a与开口缘上端面39之间。此外，在图10中，参考标记20’、30’是不具有插入结构的透镜部、壳体。

因此，在本实施方式中，还如图8所示，在透镜部20的外周部及与透镜部20的外周部抵接的壳体30侧的安装端面具有插入结构60。具体而言，在透镜部20的外周部的上端面24a和与该上端面24a抵接的壳体30侧的开口缘上端面39设有插入结构60。插入结构60包含形成于上端面24a的肋状凸部24aa和形成于开口缘上端面39的槽状凹部39a。

通过这种结构，如图9所示，即使因组装偏差或组装公差而在上端面24a与开口缘上端面39之间产生间隙，也能够抑制外界光自间隙的侵入。其结果，能够高精度地检测调色剂浓度，准确地实施图像形成装置51的清晰度调整控制，提高清晰度。

此外，在本实施方式中，在上端面24a形成凸部24aa且在开口缘上端面39形成凹部39a，但也可以相反地在上端面24a形成凹部且在开口缘上端面39形成凸部。另外，在本实施方式中，仅使可能产生间隙的上边具有插入结构60。但是，也可以根据需要，使透镜部20的外周部和与该外周部抵接的壳体30或壳体30及支架40整体具有插入结构。

本发明不限于上述的上述实施方式，在权利要求所示的范围内可进行各种变更，将各变形例中公开的技术手段适当地组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

Claims (5)

1.一种调色剂浓度传感器，其具备：

发光元件；

受光元件，其接收从所述发光元件照射且被对象物反射的光；

基板，其表面安装有所述发光元件及所述受光元件，且与从所述发光元件射出的光的光路平行设置；

壳体，其配置于所述基板的元件安装面，且覆盖所述发光元件及所述受光元件；

透镜部，其配置于所述基板的缘侧，且使从所述发光元件射出的光透射，使被所述对象物反射的光透射，

所述透镜部以从所述基板的元件安装面或所述壳体的与所述元件安装面抵接的面共面地延长的延长面为基准面，进行相对于所述基板的高度方向的定位。

2.根据权利要求1所述的调色剂浓度传感器，其中，

所述透镜部具有：

透镜部主体，其使从所述发光元件射出的光透射，使被所述对象物反射的光透射；

耳部，其形成为从所述透镜部主体突出，

所述耳部与所述元件安装面或所述延长面抵接。

3.根据权利要求2所述的调色剂浓度传感器，其中，

所述透镜部以所述延长面为基准面进行定位，

具备配置于所述基板的元件安装面的相反面的遮光部件，

所述遮光部件具有承接所述耳部的耳承接部，

所述耳部被夹持于所述壳体的所述延长面与所述遮光部件的所述耳承接部之间。

4.根据权利要求3所述的调色剂浓度传感器，其中，

设置有与所述耳部及所述耳承接部连通的连通孔，

在所述延长面的与所述连通孔对应的部分设置有与所述连通孔嵌合的凸部，

所述透镜部通过所述凸部与所述连通孔嵌合而被所述壳体及所述遮光部件保持。

5.一种图像形成装置，其搭载有权利要求1～4中任一项所述的调色剂浓度传感器。

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