JP2005024459A

JP2005024459A - 光学センサ及び画像形成装置

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Publication number: JP2005024459A
Application number: JP2003192254A
Authority: JP
Inventors: Noboru Sawayama; 昇沢山; Kayoko Ikegami; 加余子池上; Katsuo Hatase; 畑瀬勝夫
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP4531357B2

Abstract

【課題】照射対象物に対して照射した入射光の反射光を受光する受光手段の検出精度を向上することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】発光素子３１及び受光素子３２、３３の両方が表面実装部品であって、プリント基板３４の同一面に表面実装されている。そして、発光素子３１と受光素子３２、３３とを結ぶ線分上のプリント基板面に貫通孔１００を設けている。これにより、発光素子３１から照射されて銅箔層がない領域からプリント基板３４に侵入した光は、プリント基板内を伝搬して、この貫通孔１００から放射される。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射対象物に対して照射した入射光の反射光を受光する光学センサ及びこの光学センサを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体表面に濃度検知用トナーパッチ（基準パターン）を作成し、そのパッチの濃度を光学センサにより検出するものがある（例えば、特許文献１、２）。この画像形成装置では、その光学センサによる検出結果に基づき、潜像形成用の書込光強度、帯電バイアス、現像バイアス等を変更して現像ポテンシャルを調節したり、２成分現像方式の場合には現像器内のトナー濃度の目標値を調節したりするような画像濃度制御を行う。この光学センサは、基準パターンを検出対象することからＰ（パターン）センサと呼ばれ、発光手段と受光手段とを備えた反射型光学センサが一般的に用いられる。
【０００３】
反射型光学センサには、照射対象物に照射した光が正反射したときの正反射光を検出するものがあり、このような反射型光学センサは、特許文献１等に開示されている。正反射光を検出する反射型光学センサをＰセンサとして用いたときの検出原理は、感光体ドラム上のトナー濃度（トナー付着量）を検出する場合を例に挙げて説明すれば、次のとおりである。
感光体ドラムの表面（照射対象物）にトナーが付着していない場合、入射光は、感光体ドラム表面で正反射し、その感光体ドラム表面の反射率に応じた正反射光が受光素子に受光される。これに対し、感光体ドラムの表面にトナーが付着している場合、入射光がトナーに吸収されたり、トナーによって乱反射したりする。そのため、入射光が感光体ドラム表面に到達する前にトナーに遮られたり、感光体ドラム表面からの正反射光が受光素子に到達する前にトナーに遮られたりすると、正反射光が受光素子で受光されない。よって、感光体ドラムの表面上のトナー付着量が多くなるにつれて、受光素子での受光量が減ることになる。したがって、受光素子での受光量に基づいて、感光体ドラム表面上のトナー付着量を検出することができる。
そして、このような感光体ドラム上のトナーの付着量を精度良く検知できる方法が、本発明者らによって提案されている（特願２００３−１０２７６６号、特願２００３−１０２７４５号）。これは、発光手段である発光素子や受光手段である受光素子などの光学素子が基板上に表面実装された表面実装光学手段で構成したものである。
【特許文献１】
特開平０８−８２５９９号公報
【特許文献２】
特開平０９−８９７６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような表面実装光学手段には、発光素子の２つの電極にそれぞれ接続するランドが必要となってくる。このように２つのランドを電気的に分離するため、図１０に示すように、基板表面の銅箔層をエッチング等で除去する必要がある。一般的にこのような基板は、紙フェノール樹脂や、ガラス繊維入りエポキシ樹脂等の光を比較的良く通す材料をベースとして作られている。従って、基板に銅箔層がない領域Ａが形成されていると、発光素子から発せられた光がこの領域Ａに侵入する。この侵入した光が基板内を伝搬して、受光素子の周りに届く。そして、この光が受光素子周りの銅箔層のない領域Ａから漏れ出て、受光素子に光が届く場合があった（図１０参照）。特にトナーのような反射率の低い対象物を検知する場合は、発光効率の高い発光素子が用いられ、感度の良い受光素子が用いられる。このため、基板の銅箔層がない領域から侵入してした光が、受光素子に感知されやすくなる。この結果、トナーの付着量の検出精度を向上させることが困難になっていた。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、照射対象物に対して照射した入射光の反射光を受光する受光手段の検出精度を向上することができる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の光学センサは、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が照射対象物により反射したときの反射光を受光する受光手段とを備えた光学センサにおいて、前記発光手段及び前記受光手段が基板上に表面実装されており、前記発光手段と前記受光手段とを結ぶ線分上の基板面に貫通孔を設けたことことを特徴とするものである。
また、請求項２の光学センサは、請求項１の光学センサにおいて、前記基板は、前記発光手段から発生した光路と平行に設けられており、前記貫通孔は、前記発光手段または受光手段の長さより長く形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項３の光学センサは、請求項１または２の光学センサにおいて、前記基板を伝搬して貫通孔に到達する光が、該貫通孔を介して受光手段側に向かう光を遮断する遮光手段が形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の光学センサは、請求項３の光学センサにおいて、前記貫通孔に遮光部材を挿入することで前記遮光手段とすることを特徴とするものである。
また、請求項５の光学センサは、請求項１、２、３または４の光学センサにおいて、前記発光手段または前記受光手段の少なくとも一方を覆うケースを備えることを特徴とするものである。
また、請求項６の光学センサは、請求項５の光学センサにおいて、前記ケースには、前記発光手段から発せられて受光手段に向かう光のうち、照射対象物により反射したときの反射光以外の光を受光手段に到達前に遮断するケース遮光手段を設けることを特徴とするものである。
また、請求項７の光学センサは、請求項５または６の光学センサにおいて、前記ケースは、前記基板の実装部品面に配される上ケースと、前記基板の該実装部品面の反対面に配される下ケースとの少なくとも２部材から構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の光学センサは、請求項７の光学センサにおいて、前記下ケースに、前記基板を伝搬して貫通孔に到達する光が、該貫通孔を介して受光手段側に向かう光を遮断する下ケースの遮光部材が形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項９の光学センサは、請求項７または８の光学センサにおいて、前記上ケースに、前記発光手段から発する光が前記受光手段に直接的に到達するのを防ぐ上ケースの遮光手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７、８または９の光学センサにおいて、前記下ケースの遮光部材は、前記貫通孔から突出していることを特徴とするものである。
また、請求項１１の画像形成装置は、光を正反射させる表面を有する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段により該像担持体上にトナーを付着させたときの該トナーの付着量を検出するための光学センサと、該光学センサの検出結果に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段とを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、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の光学センサを用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１乃至１０の光学センサにおいては、前記発光手段と前記受光手段とを結ぶ線分上の基板面に貫通孔を設けている。よって、発光素子から照射されて銅箔層がない領域から基板に侵入した光は、基板内を伝搬して、この貫通孔から放射される。従って、侵入した光が受光素子周りの銅箔層がない領域まで伝搬することがなくなり、この領域から光が漏れ出すことがなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す断面図である。このプリンタ１は、装置本体の下部に給紙部２が設けられ、その上方に作像部３を配置した構成となっている。装置上面には排紙トレイ６０が形成されている。図中破線は、記録材としての記録紙の搬送経路を示している。記録紙は、給紙部２から給紙され、作像部３にて形成した画像が表面に転写された後、定着装置５０で定着され、排紙トレイ６０に排紙される。なお、図中符号ｈで示すように、装置側面からは手差し給紙が可能となっている。また、装置本体の側面には両面装置９０が装着されている。記録紙の両面に画像を形成する場合、片方の面に画像を形成して定着した後、その記録紙を図中破線ｒで示すように搬送し、両面装置９０を介して記録紙の表裏を反転させた後、再搬送部４０を経て再給紙され、他方の面に画像が形成される。
【０００９】
上記作像部３には、給紙側を下に、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写搬送ベルト装置２０が配設されている。この転写搬送ベルト装置２０の上部走行面に沿って、下から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋが並んで配置されている。各作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋの構成は同じであるので、以下、マゼンタ用の作像ユニット４Ｍを例に挙げて説明する。
【００１０】
図２は、マゼンタ用の作像ユニット４Ｍの詳細を示す拡大図である。作像ユニット４Ｍは、像担持体としての感光体ドラム５Ｍを備えており、感光体ドラム５Ｍは図示していない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５Ｍの周りには、帯電ロール６Ｍ、現像装置１０Ｍ、クリーニング装置９Ｍ、トナー付着量検出センサ（以下、「Ｐセンサ」という。）３０Ｍ等が設けられている。現像装置１０Ｍは、現像剤担持体としての現像スリーブ１１Ｍに担持したトナーを感光体ドラム５Ｍに付与する。潜像形成手段としての光書込装置８からのレーザ光は、図１に示すように、帯電ロール６Ｍと現像スリーブ１１Ｍとの間から感光体ドラム５Ｍに照射される。なお、Ｐセンサ３０Ｍの構成及び動作の詳細については、後述する。
【００１１】
転写搬送ベルト装置２０には、無端ベルト状の転写搬送ベルト２１が設けられている。この転写搬送ベルト２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及びテンションローラ２４，２５に張架されている。転写搬送ベルト２１の上部走行面の内側には、各色作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの感光体ドラム５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｂｋにそれぞれ対向する位置に、転写手段を構成する転写ブラシ２８が接触している。この転写ブラシ２８には、トナーの帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）とは逆極性（プラス極性）の転写バイアスが印加される。また、従動ローラ２３の上部には、転写搬送ベルト２１を挟んで紙吸着ローラ２７が設けられている。記録紙は、従動ローラ２３と吸着ローラ２７の間から転写搬送ベルト２１上に送り出され、吸着ローラ２７に印加されたバイアス電圧によって静電的に転写搬送ベルト２１上に吸着された状態で搬送される。本実施形態では、プロセス線速が１２５ｍｍ／ｓｅｃに設定されており、この速度で記録紙が搬送される。
【００１２】
定着装置５０は、本実施形態ではベルト定着方式を採用しており、定着ローラ５２と加熱ローラ５３とに定着ベルト５４が巻き掛けられた構成となっている。定着ローラ５２と加圧ローラ５１は、互いに圧接しており、定着ニップを形成している。加熱ローラ５３及び加圧ローラ５１には図示しないヒータが内蔵されている。
【００１３】
次に、本プリンタ１におけるプリント動作について説明する。なお、以下の説明では、色分け符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋについては、適宜省略する。
各色の作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋにおいて、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋは、図示しないメインモータにより回転駆動される。そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面は、まず、帯電ロール６に印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が本実施形態では約−５０Ｖとなる。次に、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋは、ＡＣ電圧とＤＣ電圧とが重畳した電圧を帯電ロール６に印加することにより、そのＤＣ成分にほぼ等しい電位に均一に帯電され、その表面電位が本実施形態では約−５００Ｖ〜−７００Ｖに帯電される。なお、目標帯電電位は図示しないプロセス制御部により決定される。
【００１４】
このように帯電された各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面には、光書込装置８により各色に対応した静電潜像がそれぞれ形成される。光書込装置８は、パソコン等のホストマシンより送られた画像データに基づき、図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動して、レーザ光をポリゴンミラー７に照射する。このレーザ光は、シリンダーレンズ等を介して、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面上に導かれる。レーザ光が照射された部分の感光体表面電位は、約−５０Ｖとなり、この部分がトナーで現像すべき静電潜像となる。
【００１５】
この静電潜像に現像装置１０からトナーが付与されると、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面には、それぞれの色のトナー像が形成される。本実施形態では、現像スリーブ１１に、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳した現像バイアス（−３００Ｖ〜−５００Ｖ）が印加される。よって、現像スリーブ１１に担持されたマイナス極性のトナーは、現像電界により、光書き込みにより電位が低下した感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面部分（静電潜像部分）にのみ付着し、光書き込みされずに電位が低下していない感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面部分（非静電潜像部分）には付着しない。これにより、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの静電潜像部分に、各色トナー像がそれぞれ形成される。
【００１６】
一方、給紙部２からは記録紙が給紙され、給紙された記録紙は転写搬送ベルト装置２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対４１に一旦突き当たる。そして、記録紙は、各色トナー像の転写タイミングに同期するようにして、転写搬送ベルト２１上により搬送され、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋに対向する転写位置に至る。この転写位置には、転写搬送ベルト２１の裏面側に配置された転写ブラシ２８に印加される転写バイアスの作用により転写電界が形成される。この転写電界により、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ上の各色トナー像は、記録材上に互いに重ね合わさるように順次転写される。
なお、モノクロ画像をプリントする場合は、黒用の作像ユニット４Ｂｋの感光体ドラム５Ｂｋにのみ黒トナーによるトナー像を形成し、このトナー像の転写タイミングに同期するようにして転写搬送ベルト２１により記録紙を搬送して、黒トナー像のみ転写を行う。
【００１７】
このようにして、各色トナー像が転写された記録紙は、駆動ローラ２２の位置で転写搬送ベルト２１から曲率分離され定着装置５０に送られる。そして、定着装置５０の定着ニップを通過する際、熱と圧力により、各色トナー像が記録紙上に定着される。定着を終えた記録紙は、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ６０に排紙されるか、図１中符号：ｒで示すように両面装置９０へ受け渡される。
【００１８】
以下、本発明の特徴部分である、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの表面上のトナー付着量の検出について説明する。
本実施形態のプリンタ１においては、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、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。）を実行する。このプロコン動作では、濃度検知用パッチ（以下、「基準パターン」という。）を、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ上にそれぞれ形成する。各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ上にそれぞれ形成される基準パターンは、帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替えることにより、連続階調の基準パターンとする。すなわち、本実施形態では、トナー付着量が階調的に変化するライン状の基準パターンを、感光体ドラムの表面移動方向に沿って作成する。そして、この基準パターンを、図１に示すように、各作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋに設けられたＰセンサ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂｋで検出する。
【００１９】
なお、本実施形態では、感光体ドラム上の基準パターンを検出する場合であるが、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ上に形成した基準パターンを、転写搬送ベルト２１上に転写した後に検出する構成としてもよい。この場合、Ｐセンサ３０は、転写搬送ベルト２１に対向するように配置する。具体的には、例えば、図３に示すように、転写搬送ベルト装置２０のテンションローラ２４に対向する位置に配置する。記録紙を搬送する転写搬送ベルト２１の部分には作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋが対向しているためＰセンサ３０を配置するスペース的に余裕が少ないが、図３に示すように記録紙を搬送しない転写搬送ベルト２１の部分にはスペース的に余裕があり、Ｐセンサの配置よるスペース増大あるいは機器配置の複雑化を防ぐことができる。なお、転写搬送ベルト２１上に転写した後に基準パターンを検出する構成とする場合には、各色の基準パターンが互いに重ならないように転写搬送ベルト２１上に転写する。
【００２０】
なお、Ｐセンサ３０を、転写搬送ベルト２１の位置ズレ検知手段として兼用することが可能である。すなわち、転写搬送ベルト２１に所定のマークを設け、これをＰセンサ３０で検出することにより、転写搬送ベルト２１の主走査方向のズレを検知することができる。
【００２１】
次に、本実施形態におけるＰセンサ３０の構成について説明する。
各作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋに設けられたＰセンサの構成は同じであるので、以下、マゼンタ用の作像ユニット４Ｍに設けられたＰセンサ３０Ｍを例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、色分け符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋについては、適宜省略する。
【００２２】
図４は、本実施形態におけるＰセンサ３０の概略構成を示す断面図である。本実施形態におけるＰセンサ３０は、主に、発光手段としての発光素子３１と、反射光を受光するための受光手段としての第１受光素子３２と、第２受光素子３３とからなる構成されている。各素子３１，３２，３３は、プリント基板３４上に実装されており、各素子面はプリント基板３４の面方向に対して平行な方向に向いている。また、発光素子３１から照射される入射光が、直接、受光素子３２、３３に受光されないように、受光素子３２、３３を発光素子３１の死角（入射光が直接届かない位置）に配置している。
本実施形態では、発光素子３１として、ピーク発光波長が９５０ｎｍのＧａＡｓ発光ダイオードを用い、第１受光素子３２及び第２受光素子３３として、ピーク分光感度波長が８００ｎｍのＳｉフォトトランジスタを用いている。なお、第１受光素子３２及び第２受光素子３３としては、Ｓｉフォトトランジスタのほか、ＰＤ（フォトダイオード）などの他の受光素子を用いることもできる。
プリント基板には、発光素子３１と第１受光素子３２とを結ぶ線上に貫通孔１００が設けられている。この貫通孔１００は、発光素子３１と第２受光素子３３とを結ぶ線上にまでのびている。この貫通孔１００は、発光素子３１または受光素子３２、３３に対して、十分長く形成されている。これにより、発光素子３１から発した光は、プリント基板の銅箔層のない領域Ａに侵入して、基板内を伝搬し、この貫通孔１００で放射される。従って、発光素子から侵入した光が受光素子周りにまで伝搬することがなくなる。さらに、この貫通孔の内周面をハンダでコーテイングしたり、この貫通孔１００に遮光部材を挿入したりして、プリント基板に侵入した光を遮断するようにしても良い。
【００２３】
また、図５に示すように、各素子３１，３２，３３を、上ケース３５に封入してもよい。上ケース３５には、発光素子３１から照射される入射光が感光体ドラム５の表面に至るまでの射出光路を確保するための通路４０２、及び、感光体ドラム５の表面で反射した反射光が第１受光素子３２および第２の受光素子に至るまでの入射光路を確保するための通路４０１、４０３がそれぞれ形成されている。
また、ケース３５には、発光素子３１からの光が直接第１受光素子に受光されないように、遮光手段としての遮光壁３５４が設けられている。上ケース３５の射出光路上に集光レンズ３７ｂが配置されている。この構成においては、発光素子５３１からプリント基板３４の面に沿って進行した射出光は、集光レンズ３７ｂにより屈折して、感光体ドラム５の表面の照射目標に集光される。また、入射光路上にも、集光レンズ３７ａ、３７ｃが配置されている。
【００２４】
前記上ケースは、図６に示すように下ケースと、プリント基板を介して勘合することでプリント基板上に固定される。上ケース３５には、図７および図６に示すように、貫通孔１００の両端に位置決めされる位置決め突起３５３がそれぞれ設けられている。この位置決め突起３５３を貫通孔１００の両端に挿入して、プリント基板３４に位置決めする。前記上ケースは、上ケース３５の感光体側がプリント基板の端面から突出するように位置決めされる。
また、上ケースの感光体側の両端付近には凹部３５５が設けられている。この凹部３５５は、上ケースのプリント基板３４より感光体側に突出する部分に設けられている。上ケースの中央部には、孔３５６が設けられている。
図６および図８に示すように、下ケースの感光体側の両端付近には、上ケースの凹部３５５に勘合する感光体側突出部３６１がそれぞれ設けられている。また、同様に下ケースには、上ケースの孔３５６に挿入される突出部３６２が設けられている。上記勘合突起３６１および上記突出部３６２の先端には、爪部３６１ａ、３６２ａが設けられている。一方、上ケースの凹部３５５および孔３５６には、前記爪部３６１ａ、３６２ａが引っかかるストッパ３５１、３５２が設けられている。
上ケース３５と下ケース３６の勘合は、次のようにして行われる。プリント基板３４の実装面側に、上ケース３５の位置決め突起３５３を貫通孔１００の両端に挿入して上ケースを位置決めする。そして、プリント基板の実装面の反対側から、下ケース３６の突出部３６１、３６２を上ケースに挿入する。具体的には、下ケースの感光体側突出部３６１が上ケースの凹部３５５へ挿入され、下ケースの突出部３６２が上ケースの孔３５６に挿入される。このとき、下ケース突出部３６２は、貫通孔１００を通って上ケースの孔３５６に挿入される。一方、下ケースの感光体側突出部３６１は、プリント基板の感光体側端部を越えて凹部３５５の挿入される。そして、下ケースの突出部３６１、３６２にそれぞれ設けた爪部３６１ａ、３６２ａが、上ケースの凹部３５５および孔３５６にそれぞれ設けたストッパ３５１、３５２に勘合することで、上ケース３５と下ケース３６がプリント基板を介して勘合する。
ここで、下ケースには、貫通孔１００に挿入され、貫通孔から突き出る遮光部材３６３が形成されており、基板に侵入した光を貫通孔で遮断して、受光素子に感知させないようにしている。
また、下ケースの下面には、リブ３６４が設けられており、プリント基板がケース内でガタつかないようにしている。
【００２５】
本実施形態においては、プリント基板に図９に示すような回路が形成されている。発光素子である発光ダイオード（以下ＬＥＤ）のアノード側は、本体側の電源制御回路ＣＮ１−３Ｖｃｃに接続され５Ｖの電圧を印加されている。一方、ＬＥＤのカソード側は、本体側の電流制御回路ＣＮ１−４Ｉｌｅｄに接続されていて、ＬＥＤに流れる電流ＩＬＥＤを図示しないＣＰＵから制御できるようにしている。
発光素子（ＬＥＤ）の光が図４に示す感光体ドラム５に反射されて、受光素子であるフォトトランジスタＰＴｒに入射する。ＰＴｒには、入射光に比例した光電流Ｉｄが流れ、抵抗Ｒ１による電圧効果分がＴｐ１での電圧値となる。受光素子ＰＴｒに入射する光が、ゆっくり変化する状態（準静的状態）では、Ｔｐ１での電圧値とＴｐ２での電圧値は等しくなる。ＯＰアンプは、その反転入力Ｔｐ３での電圧値がＴｐ２での電圧値と同じになる（バーチャルショートする）ようにＴｐ４に出力する。その結果、Ｔｐ１での電圧値と同一の電圧値であるＴｐ２の電圧値が（Ｒ４／Ｒ３）＋１倍に増幅されて本体側の出力回路ＣＮ１−２Ｖｏｕｔに出力される。なお、Ｃ１、Ｃ２は、ノイズ防止のコンデンサであり、Ｃ３は、バイパスコンデンサである。また、発光素子の電流ＩＬＥＤは、トナーが感光体ドラム上に無いとき、本体側の出力回路ＣＮ１−２Ｖｏｕｔに出力される電圧値が４Ｖになるよう、調整されている。
【００２６】
本実施形態では、各感光体ドラム５上に連続階調の基準パターンを作成し、トナー濃度が階調的に変化する基準パターンのトナー付着量をＰセンサ３０で連続的に検出する。Ｐセンサ３０における第１受光素子３２及び第２受光素子３３の出力は、上述の回路から、本体側の出力回路ＣＮ１−２Ｖｏｕｔに出力され、図示しない本体側の制御部に送られる。この制御部では、これらの出力から得られる正反射光量及び乱反射光量に基づき、基準パターンのトナー付着量を連続的に把握し、この把握したトナー付着量と予め決められた目標付着量とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、制御部は、画像濃度制御手段として機能し、光書込装置８のレーザ光の強度、帯電ロール６へ印加する帯電バイアス、現像スリーブ１１に印加する現像バイアス、現像器内へのトナー補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。
【００２７】
本実施形態のトナーは、高精細、高画質化の要求に応えるべく小粒径の重合トナーを使用するのが好ましい。具体的には、体積平均粒径（Ｄｖ）が１０μｍ以下で、体積平均粒径と個数平均粒径（Ｄｐ）との比Ｄｖ／Ｄｐが１．３０以下の重合トナーを用いるのが好ましい。また、２成分現像剤を使用する場合、磁性キャリアとして、硬磁性粒子粉末と軟磁性粒子粉末とをフェノール樹脂をバインダとして結合してなる平均粒径１０〜５０μｍの球状複合体芯粒子の粒子表面をカップリング剤を含むシリコーン樹脂を使用して被覆したものを用いるのが好ましい。また、前記キャリアは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、３キロエルステッドにおける飽和磁化が５０〜９０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。
【００２８】
本実施形態によれば、発光素子及び受光素子の両方が表面実装部品であって、基板の同一面に表面実装されている。そして、発光素子と受光素子とを結ぶ線分上のプリント基板面に貫通孔を設けている。これにより、発光素子から照射されて銅箔層がない領域からプリント基板に侵入した光は、プリント基板内を伝搬して、この貫通孔から放射される。従って、侵入した光が受光素子周りの銅箔層がない領域まで伝搬することがなくなり、この領域から光が漏れ出すことがなくなる。この結果、受光素子は、プリント基板に侵入した光を感知することが抑制されるため、精度の高い検出が可能となる。
また、本実施形態においては、貫通孔が発光素子または受光素子に比べて長く形成されているため、プリント基板に侵入した光が貫通孔を回りこんで、受光素子周りに到達することがなくなる。これにより、受光素子がプリント基板に侵入した光を感知することが抑制されるため、精度の高い検出が可能となる。
また、本実施形態によれば、貫通孔の内周面をハンダで覆っている。これにより、プリント基板に侵入した光がハンダで遮断される。これにより貫通孔から光が放射されることがなくなる。この結果、受光素子は、銅箔層がない領域からプリント基板に侵入した光を感知することがなくなり、精度の高い検出が可能となる。
また、本実施形態においては、発光素子および受光素子を覆う上ケースが設けられており、この上ケースに発光素子から発する光が直接受光素子に受光されないように、遮光手段としての遮光壁３５４が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に向かう光が遮光壁３５４により遮られ、発光素子からの光が受光素子に直接受光されることがなくなるので、正確な検出が可能となる。
また、本実施形態によれば、上ケースがプリント基板の実装部品側に取り付け、下ケースをその反対面からプリント基板を介して上ケースと勘合する。これにより、上ケースがプリント基板に確実に固定される。また、下ケースには、貫通孔に挿入される遮光部材３６３が設けられている。これにより、プリント基板内に侵入した光を遮断して、受光素子に感知させないようになる。また、上ケースが上述のように、発光素子から直接受光素子に向かう光を遮断するようにしている。これにより、受光素子で感知する光は、感光体ドラム表面からの反射光だけとなり、正確な検出が可能となる。
また、本実施形態によれば、下ケースに設けられた遮光部材３６３は、貫通孔から突き出でている。これにより、貫通孔から漏れ出た光は、確実に遮光部材によって遮断することができる。これにより、さらに正確な検出が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１乃至１０の光学センサによれば、照射対象物に対して照射した入射光の反射光を精度良く検知できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】実施形態に係る画像形成装置のマゼンタ用の作像ユニットの詳細を示す拡大図。
【図３】Ｐセンサの他の配置例を説明するための画像形成装置の概略構成を示す断面図。
【図４】実施形態に係る画像形成装置の各作像ユニットに設けられたＰセンサの概略構成を示す断面図。
【図５】前記Ｐセンサの他の構成例を示す断面図。
【図６】前記Ｐセンサへケースを取り付け状態を示す概略図。
【図７】上ケースを示す図。
【図８】下ケースを示す図。
【図９】前記Ｐセンサが取り付けられるプリント基板上の回路図。
【図１０】従来のＰセンサを示す図。
【符号の説明】
１プリンタ
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ感光体ドラム
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋ現像装置
２１転写搬送ベルト
２８転写ブラシ
３０Ｐセンサ
３１発光素子
３２第１受光素子
３３第２受光素子
３４プリント基板
３５上ケース
３６下ケース

Claims

少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が照射対象物により反射したときの反射光を受光する受光手段とを備えた光学センサにおいて、前記発光手段及び前記受光手段が基板上に表面実装されており、前記発光手段と前記受光手段とを結ぶ線分上の基板面に貫通孔を設けたことことを特徴とする光学センサ。
請求項１の光学センサにおいて、前記基板は、前記発光手段から発生した光路と平行に設けられており、前記貫通孔は、前記発光手段または受光手段の長さより長く形成されていることを特徴とする光学センサ。
請求項１または２の光学センサにおいて、前記基板を伝搬して貫通孔に到達する光が、該貫通孔を介して受光手段側に向かう光を遮断する遮光手段が形成されていることを特徴とする光学センサ。
請求項３の光学センサにおいて、前記貫通孔に遮光部材を挿入することで前記遮光手段とすることを特徴とする光学センサ。
請求項１、２、３または４の光学センサにおいて、前記発光手段または前記受光手段の少なくとも一方を覆うケースを備えることを特徴とする光学センサ。
請求項５の光学センサにおいて、前記ケースには、前記発光手段から発せられて受光手段に向かう光のうち、照射対象物により反射したときの反射光以外の光を受光手段に到達前に遮断するケース遮光手段を設けることを特徴とする光学センサ。
請求項５または６の光学センサにおいて、前記ケースは、前記基板の実装部品面に配される上ケースと、前記基板の該実装部品面の反対面に配される下ケースとの少なくとも２部材から構成されていることを特徴とする光学センサ。
請求項７の光学センサにおいて、前記下ケースに、前記基板を伝搬して貫通孔に到達する光が、該貫通孔を介して受光手段側に向かう光を遮断する下ケースの遮光部材が形成されていることを特徴とする光学センサ。
請求項７または８の光学センサにおいて、前記上ケースに、前記発光手段から発する光が前記受光手段に直接的に到達するのを防ぐ上ケースの遮光手段を有することを特徴とする光学センサ。
請求項７、８または９の光学センサにおいて、前記下ケースの遮光部材は、前記貫通孔から突出していることを特徴とする光学センサ。
光を正反射させる表面を有する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段により該像担持体上にトナーを付着させたときの該トナーの付着量を検出するための光学センサと、該光学センサの検出結果に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段とを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、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。