JP2005091252A - Optical sensor - Google Patents

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Katsuo Hatase
Kayoko Ikegami
Noboru Sawayama
加余子 池上
昇 沢山
勝夫 畑瀬
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical sensor capable of suppressing dispersion in detecting characteristics of a sensor which may be produced in each product of the optical sensor, while using a surface mounting type element capable of realizing a lower cost and a smaller space than the conventional lead type element.
SOLUTION: The optical sensor includes a resin case 42 blocking off light, a light-emitting element 31, and light receiving element 32 or 33 receiving reflected wave light when the incident light emitted from the light-emitting element 31 is reflected by an object to be irradiated. Therein, at least either of the light-emitting element 31 and light-receiving elements 32 is a surface mounting type element mounted on the surface of a substrate, and a light sensor having at least one diaphragm between the object and the light-emitting element 31 or the light-receiving elements 32, is made.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。 The present invention is a copying machine using an optical sensor and the optical sensor receives the reflected light of the incident light applied to the irradiation object, a printer, an image forming apparatus such as a facsimile.

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。 In this type of image forming apparatus, in order to obtain a stable image density, creates a density detecting toner patch (reference pattern) on the surface of the image bearing member such as a photosensitive member, for detecting the concentration of the patch by an optical sensor there are things. 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する。 In this image forming apparatus, the basis of the detection result of the optical sensor, the writing light intensity for latent image formation, the charging bias, by changing the developing bias or the like to adjust the development potential. また、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。 In the case of two-component developing method allows image density control for or regulate the target value of the toner density in the developing device. この光学センサは、基準パターンを検出対象とすることから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。 The optical sensor is referred to as P (pattern) sensor since the reference pattern and the detection object, the reflection-type optical sensor having a light-emitting device receiving means is generally used.

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。 The reflective optical sensor, there is one that detects a regular reflection light when light irradiated to the irradiation target object is specularly reflected, such a reflective optical sensor is disclosed in Patent Document 1 or the like. 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。 Detection principle in the case of using the reflection type optical sensor which detects specularly reflected light as the P sensor, if described as an example the case of detecting the toner density on the photosensitive drum (toner adhesion amount), as follows it is.
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。 When the toner on the surface (irradiation target) of the photosensitive drum is not attached, the incident light is regularly reflected by the photosensitive drum surface, the specular reflection light receiving element corresponding to the reflectance of the photosensitive drum surface It is received. 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。 In contrast, if the toner on the surface of the photosensitive drum is attached, the incident light or absorbed in the toner, or irregularly reflected by the toner. 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。 Therefore, or blocked by the toner before the incident light reaches the photosensitive drum surface, the regularly reflected light from the photosensitive drum surface or blocked by the toner prior to reaching the light receiving element, specular reflection light receiving element in not received. 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。 Therefore, as the amount of toner deposited on the surface of the photosensitive drum is increased, so that the amount of light received by the light receiving element is reduced. 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。 Therefore, based on the amount of light received by the light receiving element, it is possible to detect the amount of toner deposited on the photoconductive drum surface.

従来の反射型光学センサとして、リード型素子を用いた光学センサを図1に示す。 As conventional reflective optical sensor shows an optical sensor using a lead type device in FIG. リード型素子を用いた光学センサは、素子と同等のくぼみが形成された樹脂ケースに発光素子31及び受光素子32、33を固定している。 Optical sensor using a lead-type element, securing the light-emitting element 31 and the light receiving elements 32 and 33 to the resin case in which recesses equivalent to the elements are formed. そして、発光素子31及び受光素子32、33と基板とをリード線によって繋ぎ、装置本体と発光信号または受光信号の授受を行う。 Then, connect the the substrate the light emitting element 31 and the light receiving elements 32 and 33 by a lead, and exchanges the apparatus main body light emitting signal or light signal. リード型素子を用いた光学センサでは、素子を樹脂ケースに固定しているので、発光素子、および受光素子の位置決め精度は、樹脂ケースの加工精度に依存する。 The optical sensor using a lead-type element, so that secure the element to the resin case, the positioning accuracy of the light emitting element, and the light receiving element depends on the machining accuracy of the resin case. 樹脂ケースは型品であるので加工精度のばらつきはほとんどない。 The resin case is the type products variation in processing accuracy is little. よって、光学系システムに合わせた樹脂ケースを作成れば、素子の位置決め精度が高い反射型光学センサをえることができる。 Therefore, if Re create resin case to suit the optical systems, it is possible the positioning accuracy of the elements obtain a high reflective optical sensor.

また、リードを伴わず、素子を基板上に直接設置する、面実装型素子を用いた光学センサが知られている。 Also, without leads, placed directly elements on a substrate, there is known an optical sensor using a surface mounting device. この面実装型素子を用いると、従来のリード型素子と比べてコストダウンや生産性の向上が図れ、さらに光学センサ全体の小型化を図ることができる。 With this surface-mount device, compared with traditional leaded device model improves cost and productivity can be further reduce the overall size of the optical sensor.

特開昭64−35466号公報 JP-A-64-35466 JP

面実装型の発光素子または受光素子の位置決め精度は、基板上に面実装型素子を表面実装する際の位置決め精度に依存する。 Positioning accuracy of the surface mounting type light-emitting element or the light receiving element depends on the positioning accuracy in the surface mount surface mount type element on a substrate. しかし、その位置決め精度には限界があり、樹脂ケースによって素子の位置決めを行うリード型のものほど、高い位置決め精度を得ることはできない。 However, its positioning accuracy is limited, as those of the lead-type positioning the element with a resin case, it is impossible to obtain a high positioning accuracy. このため、従来の面実装型素子を用いた光学センサでは、同じ製品でも発光素子または受光素子の位置決め精度にばらつきが生じてしまう。 Therefore, in the optical sensor using a conventional surface mounting device, variation occurs in the positioning accuracy of the light emitting element or light receiving element in the same product. その結果、照射対象物に対して発光素子から光を照射しても、同じ受光感度を得ることができない。 As a result, even when irradiated with light from the light emitting element to the irradiation object can not be obtained the same light sensitivity. すなわち、同じ製品でもセンサの検知特性にばらつきが生じてしまう。 That is, variation occurs in the detection characteristics of the sensor in the same product.
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光学センサの各製品間で生じ得る、センサの検知特性のばらつきを抑制することが可能である光学センサを提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, it is an object may occur between the product of the optical sensor, provides an optical sensor it is possible to suppress variations in detection characteristics of the sensor It is to be.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、発光手段を少なくとも1つと、該発光手段から照射された入射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも1つの受光手段とを有する光学センサにおいて、該発光手段及び該受光手段のうち少なくとも一つの手段が、回路基板上に表面実装されたものであり、該少なくとも一つの手段と該照射対象物との間の光路上に、その光路の断面積よりも小さい光通過孔を形成する孔形成部材を設けたことを特徴とするものである。 To achieve the above object, a first aspect of the invention, the light emitting means at least one of the incident light emitted from the light emitting means for receiving reflected light when reflected by the object to be irradiated, at least one light-receiving in the optical sensor and means, at least one means of the light emitting means and light receiving means, which is surface mounted on a circuit board, the light between the at least one means and the irradiation target object on the road and is characterized in that a hole forming member which forms a small light passage hole than the cross-sectional area of ​​the optical path.
また、請求項2の発明は、請求項1の光学センサにおいて、上記光通過孔の径長をRs、該光通過孔を通過する前の光路の断面の径長をRdとおき、回路上に表面実装を行う際の位置決め精度の誤差範囲が±dである時、該Rs及びRdが、Rs<Rd−2dという関係式を満たすことを特徴とするものである。 The invention of claim 2 is the optical sensor of claim 1, the vector length of the beam passage hole Rs, the diameter length of the cross section of the front of the optical path passing through the light passing hole Rd Distant, on the circuit when the error range of the positioning accuracy when performing surface mounting is ± d, the Rs and Rd is characterized in that to satisfy the relational expression Rs <Rd-2d.
また、請求項3の発明は、請求項1及び2の光学センサにおいて、上記発光手段の光強度がその発光面において一様であることを特徴とするものである。 The invention of claim 3 is an optical sensor according to claim 1 and 2, it is characterized in that the light intensity of the light emitting means is uniform in its light-emitting surface.
また、請求項4の発明は、請求項1、2及び3の光学センサにおいて、上記受光手段の光感度がその受光面において一様であることを特徴とするものである。 The invention of claim 4 is an optical sensor of claim 1, 2 and 3, it is characterized in that the photosensitivity of the light receiving means is uniform in its light receiving surface.
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3及び4の光学センサにおいて、上記発光手段および上記受光手段が、遮光性の樹脂ケースによって収容され、上記光通過孔の加工を該樹脂ケースに施したことを特徴とするものである。 The invention of claim 5 is an optical sensor of claim 1, 2, 3 and 4, the light emitting means and said light receiving means is received by the light-shielding resin case, the resin processing of the light passing hole it is characterized in that applied to the case.
また、請求項6の発明は、請求項5の光学センサにおいて、上記樹脂ケースに位置決め用の突起部を設け、上記面実装型素子が実装されている基板に位置決め用の穴部を設け、該突起部と該穴部とが嵌合することにより、該樹脂ケースを該基板上に固定することを特徴とするものである。 The invention of claim 6 is provided in the optical sensor according to claim 5, provided with a projection portion for positioning in the resin case, a hole for positioning the substrate on which the surface-mount devices are mounted, said by the projection and the hole portion are fitted, and is characterized in that for fixing the resin case on the substrate.
また、請求項7の発明は、請求項6の光学センサにおいて、上記樹脂ケースの上記突起部を上記基板に熱溶着させることのより、該樹脂ケースを該基板上に固定することを特徴とするものである。 The invention of claim 7 is an optical sensor according to claim 6, characterized in that more of the protruding portion of the resin case of the thermally welded to the substrate, fixing the resin case on the substrate it is intended.
また、請求項8の発明は、請求項6の光学センサにおいて、上記樹脂ケースを複数部品構造とし、少なくとも1つの該樹脂ケースは上記基板の上から設置し、少なくとも1つの該樹脂ケースは該基板の下から設置することで、該樹脂ケースによって該基板を挟み込み、基板上部の樹脂ケースと基板下部の樹脂ケースのかみ合わせによって、該樹脂ケースを該基板に固定することを特徴とするものである。 The invention of claim 8 is an optical sensor of claim 6, the resin case a multi-piece structure, at least one of said resin case is placed over the substrate, at least one of said resin case substrate by placing the bottom of the sandwiched the substrate by the resin case, the engagement of the resin case and the substrate lower portion of the resin case of the substrate upper, it is characterized in that for fixing the resin case to the substrate.
また、請求項9の発明は、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、上記光学センサとして、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の光学センサを用いたことを特徴とするものである。 The invention of claim 9 is an image bearing member having a surface which specularly reflects light, a toner image forming means for forming a toner image on the image bearing member, said image bearing member by the toner image forming means an image forming apparatus comprising an optical sensor, and an image density control means for performing image density control based on the detection result of the optical sensor for detecting the adhesion amount of the toner when adhered toner to, the an optical sensor, and characterized by using the optical sensor according to claim 7 or 8.

上記請求項1乃至8の光学センサでは、光通過孔を通過する光の向き及び光量は、その光通過孔の向き及び大きさに依存する。 The optical sensor of the claims 1 to 8, the orientation and the amount of light passing through the light transmitting hole is dependent on the direction and magnitude of the light passing hole. この光通過孔は、一般に面実装によって発光手段または受光手段を位置決めする場合よりも、高い位置決め精度で位置決めできる。 The light transmitting hole is generally than when positioning the light emitting means or light receiving means by the surface mounted, can be positioned with high positioning accuracy.
発光手段を面実装する場合、その面実装により生じる位置決め誤差が原因で、照射光の光路が、その位置決め誤差に応じた誤差範囲でばらつく。 When surface-mounting the light emitting means, due to the positioning error caused by the surface mounting, the optical path of the illumination light, varies in the error range corresponding to the positioning error. ここで、その誤差範囲内の全ての光路において重複する部分に光通過孔を位置決めすれば、その誤差範囲内のどの光路でも、一定の光量、向きの光を照射対象に照射することができる。 Here, if the positioning of the light transmitting hole in a portion overlapping all of the optical path within the error range, any optical path within the error range, it is possible to irradiate a predetermined amount, the light direction to the irradiation target. よって、照射対象物から一定の光量、向きの反射光を得ることができ、受光手段の受光感度のばらつきを抑えることができる。 Therefore, a certain amount of light from the irradiation target object, it is possible to obtain a reflected light directions, it is possible to suppress variations in light reception sensitivity of the light receiving means.
また、受光手段を面実装する場合、その面実装により生じる位置決め誤差が原因で、反射光に対する受光手段の位置が、その位置決め誤差に応じた誤差範囲でばらつく。 In the case of surface mounting the light receiving means, because the positioning error caused by the surface mounting, the position of the light receiving means for the reflected light, varies in the error range corresponding to the positioning error. ここで、その誤差範囲内に位置する全ての受光手段で受講できる反射光が通過するように光通過孔を位置決めすれば、その誤差範囲内のどの受光手段でも一定の光量を検知することができる。 Here, it is possible that if positioning the light transmitting hole such that the reflected light that can take at any receiving means located within the error range to pass through, to detect a certain amount of light at any receiving unit in the error range . よって、受光手段の受光感度のばらつきを抑えることができる。 Therefore, it is possible to suppress variations in light reception sensitivity of the light receiving means.

請求項1乃至8の発明によれば、面実装により多少の誤差が生じても、受光感度のばらつきを抑えることができるので、光学センサの各製品間で生じ得る、センサの検知特性のばらつきを抑制することが可能という効果がある。 According to the invention of claims 1 to 8, even if some errors on the surface mounting, it is possible to suppress variations in light reception sensitivity, may occur between the products of the optical sensor, the variation in the detection characteristics of the sensor there is an effect that can be suppressed.

以下、本発明を、電子写真方式のカラーレーザープリンタ(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。 Hereinafter, the present invention, a color laser printer of electrophotographic system (hereinafter, simply referred to as. "Printer") will be described applied embodiment in.
図2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。 Figure 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a printer according to the present embodiment. 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。 The printer 1 includes a paper feed unit 2 is provided in a lower portion of the apparatus main body has a structure of arranging the image forming section 3 in its upper. 装置上面には排紙トレイ60が形成されている。 Discharge tray 60 is formed on the device top surface. 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。 Broken line in the drawing shows a conveyance path of the recording paper as a recording material. 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。 Recording paper is fed from the sheet feeding unit 2, after the image was formed by image forming section 3 is transferred to the surface, is fixed by the fixing device 50, it is discharged to the discharge tray 60. 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。 As indicated by reference numeral h, which enables manual feed from the device side. また、装置本体の側面には両面装置90が装着されている。 Also, double-side unit 90 is attached to the side surface of the apparatus main body. 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、定着後、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。 When forming images on both sides of the recording sheet, an image is formed on one surface, after fixing, to convey the recording sheet as shown in broken line in the drawing r, turning over the recording paper through the double-side unit 90 after being re-feed through the re-conveying unit 40, an image is formed on the other surface.

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。 The aforementioned image forming section 3, under the feed side, which is arranged to be inclined so that the upper paper discharge side transfer conveyor belt device 20 is disposed. 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。 Along the upper running surface of the transfer conveyor belt device 20, yellow in this order from the bottom (Y), magenta (M), cyan (C), 4 single imaging units 4Y for black (Bk), 4M, 4C, 4Bk They are arranged side by side. 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。 Image forming units 4Y, 4M, 4C, since construction of 4Bk are the same, hereinafter, be described as an example image forming unit 4M for magenta.

図3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。 Figure 3 is an enlarged view showing details of the image forming units 4M for magenta. 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。 Image forming unit 4M is provided with a photosensitive drum 5M as an image bearing member, photosensitive drum 5M is rotated to in the clockwise direction by a drive means (not shown). 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。 Around the photosensitive drum 5M, charging roll 6M, the developing device 10M, a cleaning device 9M, the toner adhesion amount detection sensor (hereinafter, referred to as "P sensor".) 30M and the like. 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。 Developing device 10M imparts the toner carried on the developing sleeve 11M as a developer carrying member to the photosensitive drum 5M. 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2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。 Laser light from the optical writing device 8 serving as a latent image forming means, as shown in FIG. 2, is irradiated to the photosensitive drum 5M from between the charging roller 6M and the developing sleeve 11M. 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。 Details of the P sensor 30M of construction and operation will be described later.

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。 The transfer conveyor belt 20, an endless belt-shaped transfer conveyor belt 21 is provided. 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。 The transfer conveyor belt 21, driving roller 22 and is tensioned by a driven roller 23 and tension rollers 24 and 25. 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。 Inside the upper running surface of the transfer conveyance belt 21, the color image forming units 4M, 4C, 4Y, the photosensitive drum 5M of 4Bk, 5C, 5Y, respectively opposite positions in 5Bk, transfer brushes 28 constituting the transfer means There has been contact. 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。 The transfer brush 28, (in this embodiment negative polarity) toner charge polarity transfer bias opposite in polarity (positive polarity) is applied and. 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。 Further, the upper portion of the driven roller 23, a paper suction roller 27 is provided across the transfer conveyor belt 21. 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。 Recording paper is fed from between the driven roller 23 of the suction roller 27 on the transfer conveyor belt 21, it is conveyed while being adsorbed onto electrostatically transfer conveying belt 21 by the bias voltage applied to the suction roller 27 that. 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。 In the present embodiment, the process linear velocity is set to 125 mm / sec, the recording paper is conveyed at this speed.

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。 The fixing device 50 includes, in this embodiment employs a belt fixing method, a fixing roller 52 and heating roller 53 is a fixing belt 54 which is wound about the structure. 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。 Fixing roller 52 and the pressure roller 51 forms a pressure contact with and, fixing nip together. 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。 Heater is embedded (not shown) to the heating roller 53 and the pressure roller 51.

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。 Next, a description will be given printing operation in the printer 1. 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。 In the following description, color code Y, M, C, for Bk is omitted.
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。 Each color image forming units 4Y, 4M, 4C, at 4Bk, the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, 5Bk is rotated by a main motor (not shown). 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。 Then, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5Bk, first, AC bias applied to the charging roller 6 (DC component zero) is discharged by, in the present embodiment the surface potential of about -50V Become. 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。 Next, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, 5Bk applies a voltage to an AC voltage and a DC voltage is superimposed on the charging roller 6. そしてこれにより、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。 And thereby, is uniformly charged to a potential substantially equal to the DC component, the surface potential in this embodiment is charged to approximately -500-700 V. 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。 The target charging potential is determined by the process control unit (not shown).

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。 Thus charged the photosensitive drums 5Y was, 5M, 5C, the surface of the 5Bk, an electrostatic latent image corresponding to each color by the optical writing device 8 are respectively formed. 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。 Optical writing device 8, based on the image data sent from a host machine such as a personal computer, and drives the LD (laser diode), not shown, irradiates a laser beam to the polygon mirror 7. 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。 The laser beam through the cylinder lens or the like, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and directed onto the surface of the 5Bk. 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。 Photosensitive member surface potential of a portion irradiated with the laser beam is about -50V, and this portion becomes the electrostatic latent image to be developed with toner.

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。 When the toner is applied from the developing device 10 to the electrostatic latent image, the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and the surface of the 5Bk, the toner images of respective colors are formed. 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。 In this embodiment, the developing sleeve 11, DC voltage and AC voltage and is superimposed developing bias (-300V~-500V) is applied. 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)にのみ付着する。 Accordingly, the toner of the negative polarity, which is carried on the developing sleeve 11, the developing electric field, to adhere the photosensitive drums 5Y potential is lowered by the optical writing, 5M, 5C, the surface portion of the 5Bk (electrostatic latent image portion) only . 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。 Photosensitive drum potential without being optical writing is not reduced 5Y, 5M, 5C, and a surface portion of the 5Bk (non-electrostatic latent image portion) does not adhere. 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。 Thus, each of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and the electrostatic latent image portion of 5Bk, respective color toner images are formed respectively.

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。 On the other hand, the recording paper from the paper supply unit 2 is fed, the recording sheet fed abuts once the registration roller pair 41 provided in the upstream side of the transfer conveyor belt device 20. 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。 Then, the recording paper, so as to synchronize the transfer timing of the respective color toner images, is conveyed by the upper transfer conveyor belt 21, leading to the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, transfer position opposite to 5Bk. 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。 The transfer position, a transfer electric field is formed by the action of a transfer bias applied to the transfer brush 28 arranged on the back side of the transfer conveyor belt 21. 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。 This transfer electric field, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, respective color toner images on 5Bk are sequentially transferred onto a recording material overlapped with each other so each other.
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する。 In the case of printing a monochrome image to form a toner image by black toner only to the photosensitive drum 5Bk imaging units 4Bk for black. そして、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。 Then, conveys the recording sheet by the transfer conveyance belt 21 so as to be synchronized with the transfer timing of the toner image, performs transfer only the black toner image.

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。 In this way, the recording paper the color toner image has been transferred is curvature separated from the transfer conveyance belt 21 at the position of the drive roller 22 is sent to a fixing device 50. 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。 Then, when passing through the fixing nip of the fixing device 50, by heat and pressure, the color toner image is fixed on the recording paper. 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2中符号:rで示すように両面装置90へ受け渡される。 It finished fixing the recording paper is either discharged to the discharge tray 60 provided on the upper surface of the apparatus main body, in Figure 2 reference numeral: passed to the duplex unit 90 as indicated by r.

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。 Hereinafter, a feature of the present invention, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, the detection of the amount of toner deposited on the surface of 5Bk be described.
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。 In the printer 1 of this embodiment, each time for printing of power-on or a predetermined number, the process control operation for optimizing the image density of each color (hereinafter, referred to as "pro-con action".) Is executed. 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。 In the process control operation, the patch for density detection (hereinafter, referred to as. "Reference pattern"), and each of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, are formed respectively on 5Bk. 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。 Reference pattern the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, are formed respectively on 5Bk, by switching the charging bias and the developing bias sequentially as a reference pattern of continuous tone. 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。 That is, in this embodiment, a line-shaped reference pattern toner adhesion amount varies gradational, created along the surface movement direction of the photosensitive drum. そして、この基準パターンを、図2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。 Then, the reference pattern, as shown in FIG. 2, image forming units 4Y, 4M, 4C, P sensor 30Y provided in 4Bk, 30M, 30C, detected by 30Bk.

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。 In the present embodiment, although a case of detecting the reference pattern on the photosensitive drum, the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, a reference pattern formed on 5Bk, after transferring onto the transfer conveyor belt 21 it may be detected. 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。 In this case, P sensor 30 is disposed so as to face the transfer conveying belt 21. 具体的には、例えば、図4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。 Specifically, for example, as shown in FIG. 4, it is disposed in a position facing the tension roller 24 of the transfer conveyor belt device 20. 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。 Part The image forming unit 4Y of the transfer conveyance belt 21 for conveying the recording paper, 4M, 4C, less space to afford to arrange the P sensor 30 for 4Bk is opposed. しかし、図4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。 However, there is a space to spare in the portion of the transfer conveyor belt 21 that does not carry the recording sheet as shown in FIG. 4, it is possible to prevent the complication of the space increases or equipment arrangement by arrangement of P sensor. 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。 In the case of a structure for detecting the reference pattern after transferring onto the transfer conveyor belt 21, each color of the reference pattern is transferred onto the transfer conveyance belt 21 so as not to overlap with each other.

なお、Pセンサ30を、転写搬送ベルト21の位置ずれ検知手段として兼用することが可能である。 Note that it is possible to the P sensor 30, which serves as a positional displacement detecting means of the transfer conveyor belt 21. 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。 That is, it provided a predetermined mark on the transfer conveying belt 21, which by detecting the P-sensor 30 can detect the displacement in the main scanning direction of the transfer conveyance belt 21.

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。 Next, the configuration of the P sensor 30 in this embodiment.
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。 Image forming units 4Y, 4M, 4C, since construction of the P sensor provided in 4Bk are the same, or less, the P sensor 30M provided in the image forming unit 4M for magenta will be described as an example. 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。 In the following description, color code Y, M, C, for Bk is omitted.
まず、Pセンサ30として用いられている、反射型光学センサ光学システムの一般的な構成を図5に示す。 First, it is used as a P sensor 30, the general configuration of a reflective optical sensor optical system in FIG. 図5において、発光素子31から発せられた光は、検知対象に反射面5の垂線に対してθ の角度で入射する。 5, light emitted from the light emitting element 31 is incident at theta 1 angle with respect to the normal of the reflecting surface 5 on the detection object. 反射面5に入射し、反射する光のうち反射面5の垂線に対してθ の角度で反射する光が受光素子32により検知される。 Incident on the reflecting surface 5, the light reflected by the theta 2 angle with respect to the normal of the reflecting surface 5 of the reflected light is detected by the light receiving element 32. 光学センサが正反射光を検知するシステムであればθ =θ とし、拡散反射光を検知するシステムであればθ とθ は任意の値に設計する。 If the system in which the optical sensor detects the regular reflection light is θ 1 = θ 2, if the system for detecting the diffuse reflection light theta 1 and theta 2 is designed to an arbitrary value.

これらθ 、θ の値を含めた発光素子と受光素子からなる光学系の設計や発光素子及び受光素子の位置関係は、反射率などの検知対象物の条件や取り付け位置などの検知条件などによって決定される。 These theta 1, the positional relationship between the design and the light emitting element and the light receiving element of the optical system composed of light receiving elements and the light-emitting element including the value of theta 2, including sensing conditions such as conditions and mounting position of the detection target such as reflectance It is determined by. また、その他様々な条件を考慮して効率良く反射光を検知できるよう最適化設計される。 Furthermore, it optimized designed to detect efficiently reflected light in consideration of other various conditions. 1発光1受光型である図5のようなシステムもあれば、1発光2受光型、2発光2受光型など、複数の発光素子・受光素子を用いた光学系システムもある。 Some 1-emitting 1 system as in FIG. 5 which is a light receiving type, 1-emitting second light receiving type, such as 2-emitting second light-receiving type, some optical systems using a plurality of light emitting elements and receiving elements. また光の集光効率を向上させるため、レンズなどを併用した光学系システムになると、より複雑な設計のもと、光学系が決定される。 Also for improving the light collection efficiency of the light, it becomes like a combination optics system lens, more original complex design, the optical system is determined. すなわち、光学系を構成する個々のばらつきはできるだけ小さく抑えないと精度の高い光学センサの検知特性は実現できない。 That is, the detection characteristics of individual variability high optical sensor accuracy unless kept as small as possible to configure the optical system can not be realized.
従来の樹脂ケースにリード型の発光素子や受光素子を挿入する方式をとる光学センサの光学系は樹脂ケースそのものが光学系を決定していた。 The optical system of the optical sensor to take a method of inserting a light emitting element and a light receiving element of a lead-type conventional resin case resin case itself was determined optical system. 樹脂ケースに発光素子や受光素子をはめ込むことで、発光素子と受光素子の位置合わせ、光軸合わせができ、樹脂ケースは高い精度で作成できるため、ばらつきの少ないシステムを実現できる。 By fitting the light emitting element and a light receiving element in the resin case, alignment of the light emitting element and the light receiving element, can centration, resin case because it can create a high degree of accuracy can be realized a small variation system.
しかし、面実装型素子を樹脂ケースにはめ込み実装する(リフローする)ことは困難であり、面実装型素子の位置決めは基板への実装過程で決定付けられる。 However, a surface mount type element to fit mounted to the resin case (reflowing) it is difficult to position the surface mounting element is dictated by the implementation process of the substrate. そして、面実装型素子を基板に実装する際の位置決め精度には限界があるため、樹脂ケースによって位置決めするリード型素子と比較して、精度の良い位置決めができなかった。 Then, the positioning accuracy when mounting the surface mounting element substrate due to limitations, as compared with the read element for positioning the resin case, can not accurate positioning. この、位置決めの精度を悪化させる部品実装の位置決め精度のばらつきを吸収するために、本実施形態においては面実装型素子を用いたセンサに絞りを設ける構成を採用した。 This, in order to accommodate variations in the positioning accuracy of the component mounting deteriorating the accuracy of positioning, in the present embodiment adopts the configuration in which the diaphragm sensor using a surface mounting device.

絞りは、発光素子から発光する光量(光束)、または受光素子で受光される光量(光束)を絞り込む開口である。 Aperture, the light quantity (luminous flux) that emits light from the light emitting element, or an opening to narrow the amount of light (light flux) received by the light receiving element. 発光素子より発光した光のうち、絞りを通過する光束が実効発光光量となり、絞りを通過して受光素子で受光される光束が実効受光光量となる。 Of the light emitted from the light-emitting element, the light beams passing through the stop becomes effective amount of light emission, the light flux received by the light receiving element passes through the aperture is the effective amount of received light.
絞りを用いない光学系は、発光素子から反射面へ向けて発光する光がすべて検知特性に寄与する。 An optical system using no aperture, light emitted toward the light emitting element to the reflective surface contributes to all detection characteristic. よって発光素子の位置が所定の位置よりずれると、反射面にあたる光量がばらついたり、システムの光軸がずれたり、検知特性にばらつきをもたらすことになる。 Thus the position of the light emitting element is shifted from the predetermined position, or variations in the light amount corresponding to the reflecting surface, or shift the optical axis of the system, will result in a variation in the detection characteristics.

次に、本実施形態においての、面実装型素子と絞りとの関係について説明をする。 Next, the present embodiment, the relationship between the aperture and the surface mounting element will be described. まず、面実装素子の形状例を図6に示す。 First, an example of the shape of the surface mount device in FIG. 面実装素子は本体部39に、発光体(または受光体)38を装着し、発光体(または、受光体)がレンズ部37に覆われた構造になっている。 Surface mount devices in the main body portion 39, fitted with a light emitter (or photoreceptor) 38, the light emitter (or photoreceptor) has become is covered with the lens unit 37 structure. 面実装型発光素子の場合、発光体38から発せられた光はレンズ部37を通して外部に一様に発せられる。 If a surface-mount type light emitting device, light emitted from the light-emitting body 38 is uniformly emitted to the outside through the lens unit 37. 一方、面実装型受光素子は発光素子から発せられ、検知対象で反射した反射光をレンズ39を通して受光し、受光体38で反射光を検知する。 Meanwhile, the surface mount type light receiving element is emitted from the light-emitting element, the light reflected by the detection target is received through a lens 39, for detecting the reflected light by the light receiving body 38.

図7は面実装型素子のレンズ部37と絞り36との位置関係の説明図である。 Figure 7 is an explanatory view of the positional relationship between the 36 and aperture lens portion 37 of the surface mounting element. ここで発光素子に関して考えると、発光素子から反射面にあたる光量をばらつきなく、一定に保つことが重要となる。 Here Considering respect emitting element, no variation of the light quantity corresponding to the reflecting surface from the light-emitting element, it is important to keep constant. そこで絞りを用いた場合を考える。 So consider the case of using the iris. 図6のような球形のレンズをもった面実装型発光素子の前に図7の(a)に示す絞り36を設置した場合について考える。 Consider the case of installing the stop 36 shown in FIG. 7 (a) before the surface mounting type light emitting device having a such a spherical lens as in FIG. なお、図7においては絞りの形状として、円形を採用しているが、絞りは円形以外の形状でも構わない。 As the shape of the diaphragm 7, but employs a circular, aperture may have a shape other than a circle.
図7の(b)は発光素子の光軸(多くの場合はレンズの中心軸)と絞りの中心が一致した状態を表す。 (B) in FIG. 7 represents a state where the center of the aperture with the optical axis of the light emitting element (the central axis of the many lenses in this case) are matched. この状態の時、絞りの断面全体から発光がなされるため、絞りの径により、任意の光量を発光素子より取り出すことができる。 In this state, since the light emission from the entire cross section of the aperture is made, the diameter of the diaphragm can be extracted from the light-emitting element of any quantity of light.
図7の(c)は、絞りに対して発光素子が右側にずれた場合を表す。 (C) in FIG. 7 represents the case where the light emitting element is shifted to the right relative to the aperture. 図7の(c)の状態でも、図7の(b)と同様に絞りの断面全体から発光がなされるため、絞りの径により任意の光量を発光素子より取り出すことができる。 Even in the state of FIG. 7 (c), since the light emission from the entire cross-section of the aperture in the same manner as in (b) of FIG. 7 is made, it can be extracted from the light-emitting element of any amount by the diameter of the aperture.
しかし、それ以上発光素子が右側にずれると図7の(d)のように、絞りの断面よりも発光がなされる断面の方が小さくなり、いわゆるケラレが発生してしまうので、任意の光量が得られなくなる。 However, as in FIG. 7 more the light emitting element is shifted to the right (d), emission than the cross section of the diaphragm towards the cross section is reduced to be made, since the so-called vignetting occurs, any quantity of light The resulting longer. このことから、絞りの径を発光素子のレンズの径より小さく設定することで、図7の(b)から(c)までの間で素子がずれても、絞りを通過する所定の光量は一定に保つことができる。 Therefore, by setting the diameter of the aperture less than the diameter of the lens of the light emitting element, even if the element is displaced between 7 from (b) to (c), a predetermined amount of light passing through the aperture is constant it can be kept.

また、受光素子についても同様のことを言うことができる。 In addition, it is possible to say the same thing about the light-receiving element. 発光素子より発せられた光が、反射面で正反射、または拡散反射し、受光素子の前の絞りを所定の反射光量が通過する。 Light emitted from the light emitting element, specularly reflected by the reflecting surface, or diffuse reflection, a predetermined amount of reflected light in front of the diaphragm of the light receiving element passes. 絞りと受光素子の位置が正確に合っていれば、図7の(a)のように問題なく、所定の光量が受光素子で受光される。 If the position of the stop and the light receiving element if match exactly, without problems as shown in FIG. 7 of (a), a predetermined amount of light is received by the light receiving element. 受光素子の位置がずれても、図7の(b)から(c)までの範囲であれば、絞りを通過する光量は全て受光素子で受光することができる。 Even shift position of the light receiving elements, be in the range of 7 (b) to (c), the amount of light passing through the aperture can be received by all receiving element. このように絞りを設けることにより、大きなケラレが発生しない範囲の位置ずれは許容できるのである。 By providing such a diaphragm, the position deviation of the range large eclipse does not occur is to be acceptable.

以上は絞りにより発光素子、或いは受光素子の位置ずれを吸収できることを説明した。 Above it has been described to be able to absorb the positional deviation of the light emitting element or light receiving element by the diaphragm. つまり、基板へ部品を実装する際に発生する実装の位置決め精度のばらつきを吸収する為には、部品実装ばらつきによる、面実装型素子と絞りとの位置関係が、図7(b)から(c)の間のケラレの発生しない範囲内にあればよい。 That is, in order to absorb variations in the positioning accuracy of the mounting occurring when mounting the component to the substrate, by the component mounting variations, the positional relationship between the aperture and the surface mounting element, FIG. 7 (b) (c it may be in a range causing no vignetting during).
ある工程の実装能力の位置決め精度のばらつきが±dである工程を考える。 Variations in the positioning precision of the mounting ability of certain process Consider a process which is ± d. 面実装素子のレンズ径がRdであり、絞りの径をRsであるとする。 Lens diameter of the surface mount device is Rd, the diameter of the aperture to be Rs. 図7の(b)を満たすRdとRsの関係は、Rd>Rsである。 Relation Rd and Rs satisfying (b) of FIG. 7 is a Rd> Rs. 次に、ケラレが発生する限界状態の図7の(c)が実装ばらつきの最大値であれば、ケラレは発生しない。 Next, in FIG. 7 of the limit state vignetting may occur (c) is if the maximum value of the mounting variations, vignetting is not generated. 位置ずれは逆方向へ起こる可能性も考慮すると、Rs<Rd−2dを満たすようRsを設定する。 Misalignment in consideration also occur in the opposite direction, to set the Rs to meet Rs <Rd-2d. すると、ばらつきが最大値の場合でも、発光素子から発する光はケラレなく絞りを通過し、絞りを通過した反射光量はケラレなく受光素子へ入光することが可能となる。 Then, even when the variation of the maximum value, the light emitted from the light emitting element passes through the vignetting without diaphragm, the amount of reflected light which has passed through the aperture it is possible to light incident to the vignetting without receiving element. これにより、実装ばらつきによるセンサの光学特性のばらつきを軽減することができる。 Thus, it is possible to reduce variation in the optical characteristics of the sensor by mounting variations.

本発明者らが研究した結果、レンズ径が2mmの面実装型発光素子を用いて光学センサを構成しようとした時、生産ラインの実装ばらつきとしては、±0.2mmの精度で実装可能であることが判明した。 The present inventors have studied, when the lens diameter is attempted to constitute an optical sensor using a surface-mount type light emitting device of 2 mm, as the implementation variations of the production line can be implemented with an accuracy of ± 0.2 mm It has been found. よって、発光素子の絞りの径は2−2*0.2mmより小さい、即ち1.6mm以下で設計すれば、絞りによって実装のばらつきは吸収できる。 Therefore, the diameter of the aperture of the light-emitting element 2-2 * 0.2 mm smaller, i.e. be designed in 1.6mm or less, variations in the implementation by the diaphragm can be absorbed. さらに、発光素子からの光量が適正であるか、などの評価を踏まえ、発光素子の絞りの径は1.2mmに決定した。 Furthermore, if the light quantity from the light emitting element is correct, based on the assessment, such as, the diameter of the aperture of the light-emitting element was determined to 1.2 mm.
また、受光素子もレンズ径も2mmの面実装型受光素子を選択したので、受光素子の絞りは1.6mm以下で設計すれば実装のばらつきは吸収できる。 Also, since the lens diameter light receiving element also select the surface mount type light receiving element of 2 mm, the diaphragm of the light receiving element can absorb variations in the implementation be designed in 1.6mm or less. 受光効率の向上も図った上、発光素子より広い1.4mmを受光素子の絞りとして決定した。 On which aimed also improve the light receiving efficiency was determined wider than the light-emitting element 1.4mm as a throttle of the light receiving element.

さらに精度の高い検知特性を得ようとした場合、素子固有の特性が検知特性が効いてくることが考えられる。 Further when obtaining high detection characteristic accuracy is contemplated that elements inherent characteristics come into play is detected characteristics. 発光素子や受光素子は、指向性の広いもの、狭いもの、感度分布を持つものなど、多様な種類が存在する。 Emitting element and a light receiving element, wider directivity, narrow, such as those having a sensitivity distribution, various types exist. これらの中から、例えば、指向性が非常に狭く、素子の中心の光出力が極端に強い発光素子などを用いた場合、絞りを用いた光学系において、ケラレが発生しなくても、絞りを通過する光量の変化がばらつきの原因となることも考えられる。 From among these, for example, directivity is very narrow, if the light output of the center of the element is used like extremely strong emission element, in an optical system with diaphragm, without vignetting occurs, the diaphragm it is conceivable to change the amount of light passing through the causes variation. よって、発光素子には、光の進む方向の光強度が一様である素子、受光素子には受光感度が一様である素子を組み合わせることが望ましい。 Therefore, the light-emitting element, device direction of the light intensity of travel of light is uniform, the light receiving element it is desirable to combine the element receiving sensitivity is uniform. このような組み合わせを用いると、実装ばらつきが発生しても、発光素子から出て絞りを通過する光量を一定に保つことができ、あるいは、受光素子のどの部分で受光しても一様な受光特性を得ることができる。 With such a combination, it is implemented variation occurs, it is possible to maintain the amount of light passing through the aperture out of the light emitting element constant or uniform be received by any portion of the light receiving element receiving characteristics can be obtained. よって、より高精度な光学センサを実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to realize a higher precision optical sensor.

次に、本実施形態に適用した、Pセンサ30の具体的構成例を図8に示す。 It was then applied to this embodiment, a specific configuration of the P sensor 30 shown in FIG. 図8は基板34上に面実装型の発光素子31、正反射光を受光する第1受光素子32及び拡散反射光を受光する第2受光素子33を実装し、その上から、樹脂ケース42をかぶせた状態をセンサ上部から見た透視図である。 Figure 8 is the light emitting element 31 of the surface mounting on the substrate 34, and implements the first light receiving element 32 and the second light receiving element 33 for receiving diffuse reflected light received specularly reflected light, from above, the resin case 42 it is a perspective view of the covered state from the sensor top. 樹脂ケース42の樹脂材料としては、光(LED光や外乱光)を透過しないものが望ましく、黒のポリカーボネイトなどを用いる。 As the resin material of the resin case 42, is preferably one that does not transmit light (LED light or disturbance light), it used such as black polycarbonate. また、矢印SはPセンサ30の検知方向を示す。 The arrow S indicates the sense direction P sensor 30.
基板34に実装された面実装型の発光素子31と第1受光素子32とのそれぞれの絞り36a、36bの位置合わせは、絞り加工を施した外乱光を遮光する樹脂ケース42を基板34に嵌合させることで実現する。 Each aperture 36a of the light emitting element 31 of the surface mounting mounted on the substrate 34 and the first light receiving element 32, alignment 36b are fitted to the resin case 42 for shielding ambient light which has been subjected to drawing in the substrate 34 It is realized by engaged. 樹脂ケース42には絞り36a、36bの他に、ケース内部での遮光(クロストークを防ぐ)を目的とする遮光壁35と基板34に勘合用の突起43を設ける。 The aperture 36a in the resin case 42, in addition to 36b, the light-shielding inside the case (to prevent cross-talk) providing a projection 43 for fitting the shielding wall 35 and the substrate 34 for the purpose of. この突起43を基板34の位置決めの穴にはめ込み、基板、すなわち面実装型素子と樹脂ケースの位置合わせを行なう。 Fitting the projection 43 into the hole of the positioning of the substrate 34, the substrate, i.e., to align the surface mount type element and the resin case. 樹脂ケース42には絞り36a、36bも付随しているので、面実装型素子と絞りの位置決めはこの方法で容易に行なえる。 The aperture 36a in the resin case 42, since 36b is also associated, the positioning of the diaphragm and the surface mounting element facilitates this process. さらに、図のようにレンズ45を用いた光学系の場合は、レンズ45の加工、又はレンズ45の位置決め加工を樹脂ケース42に施すことで、レンズ45、絞り36a、36b及び樹脂ケース42が一体となる。 Furthermore, in the case of an optical system using a lens 45 as shown in the figure, the processing of the lens 45, or the positioning processing of the lens 45 by performing the resin case 42, a lens 45, an aperture 36a, 36b and the resin case 42 is integrally to become. よって、面実装型素子の位置決めは基板とケースとの位置決めで実現可能となる。 Therefore, positioning of the surface mounting element can be realized in positioning of the substrate and the casing.

図9は基板34とPセンサ30との断面の様子を示した図である。 Figure 9 is a diagram showing a state of a cross section of the substrate 34 and the P sensor 30.
図9の(a)は、発光素子31付近のPセンサ30の断面図である。 (A) of FIG. 9 is a cross-sectional view of a P sensor 30 in the vicinity of the light emitting element 31. 絞り36aが発光素子31よりも小さい径で構成されており、発光素子31から検知方向Sに発せられる光量を規制していることが分かる。 Diaphragm 36a is configured with a smaller diameter than the light emitting element 31, it is seen that to regulate the amount of light emitted from the light emitting element 31 in the detection direction S.
また、図9の(b)は、第一受光素子32付近のPセンサ30の断面図である。 Further, (b) in FIG. 9 is a cross-sectional view of a P sensor 30 in the vicinity of the first light receiving element 32. 絞り36bが第1受光素子32よりも小さい径で構成されており、検知方向Sから第1受光素子32に入ってくる反射光の光量を、規制していることが分かる。 Aperture 36b is constituted by smaller diameter than the first light-receiving element 32, the amount of reflected light from the sensing direction S entering the first light receiving element 32, it can be seen that the regulated.

図10は樹脂ケース42と基板34との固定方法の説明図である。 Figure 10 is an explanatory view of a method of fixing the resin case 42 and the substrate 34.
図10の(a)は熱溶着を用いた固定方法である。 (A) of FIG. 10 is a fixing method using a heat welding. これは、樹脂ケース42の嵌合用の突起43を基板34の位置決めの穴にはめ込み、Pセンサに対して、基板34の反対側で突起43を熱溶着することで、樹脂ケース42と基板34とを完全に固定するものである。 This fitting projection 43 for fitting engagement of the resin case 42 in a hole of the positioning of the substrate 34, relative to the P sensor, the projection 43 on the opposite side of the substrate 34 by thermal welding, the resin case 42 and the substrate 34 the is to completely fixed.
また、図10の(b)は基板34を2つの樹脂ケース42で挟み込む固定方法である。 Further, (b) in FIG. 10 is a fixing method sandwiching the substrate 34 in two of the resin case 42. これは、基板34の上面側の樹脂ケース42(a)の突起43と、基板の下面側の樹脂ケース42(b)の突起とを基板34の位置決め穴を通して、ケースとケースのかみ合わせで樹脂ケース42と基板34とを固定するものである。 This is a projection 43 on the upper surface side of the resin case 42 of the substrate 34 (a), a resin case and a protrusion of the resin case 42 of the lower surface side of the substrate (b) through the positioning holes of the substrate 34, the case and the case of engagement 42 and is intended for fixing the substrate 34.

図11には画像形成装置に用いられる光学センサである、Pセンサ30の組立例を表した。 An optical sensor used in an image forming apparatus in FIG. 11, showing the assembly example of the P sensor 30. 3個のPセンサ30を用いて、感光体や転写ベルト上のトナーパタンを読みとり、トナー付着量や色ズレの検知を行なう。 Using three P sensor 30, which reads the toner pattern on the photoreceptor and the transfer belt, for sensing the amount of toner adhesion and color shift. 光学センサ駆動回路と共に、面実装型の発光素子や受光素子を実装した後、ケースをかぶせる。 With an optical sensor drive circuit, after mounting the light emitting element and the light receiving elements of the surface mount type, covered with a case. 発光素子や受光素子に面実装素子を用いると、リード部品を用いた場合に比べて、光学センサの小型化が可能になり、さらに、手加工の工数が減り、コストダウンや生産性の向上につながる。 Using surface mount element to the light emitting element and the light receiving element, as compared with the case of using a lead component, enables miniaturization of the optical sensor further reduces the number of steps of the hand machining, the improvement of the cost and productivity lead.

以上、本実施形態に係る光学センサを用いた画像形成装置は、発光手段である発光素子31を少なくとも1つと、発光素子31から照射された入射光が照射対象物である感光ドラム5によって反射した時の反射光を受光する受光手段である受光素子32、33とを有する構成である。 Above, an image forming apparatus using the optical sensor according to the present embodiment, at least one light-emitting element 31 is a light emitting unit, the incident light emitted from the light emitting element 31 is reflected by the photosensitive drum 5 is irradiated object a structure having a light-receiving elements 32 and 33 is a light receiving means for receiving the reflected light when. この画像形成装置は、発光素子31及び受光素子32のうち少なくとも一つが、プリント基板34に表面実装されものであり、表面実装された素子と感光ドラムとの間の光路上に、その光路の断面積よりも小さい光通過孔である絞り36を有している。 The image forming apparatus, at least one of the light emitting element 31 and the light receiving element 32 is intended is surface mounted on a printed circuit board 34, the optical path between the surface implemented element and the photosensitive drum, the cross-sectional of the optical path and a diaphragm 36 is small transparent holes than the area.
このような構成により、発光素子31のプリント基板34上での実装位置が所定の範囲内でばらつき、その光路もばらついたとしても、発光素子31の照射方向の光路上に位置決め精度にばらつきがない絞り36を設けることで、検知対象に照射する光の向き及び光量を一定にすることができる。 With this configuration, variations mounting position on the printed circuit board 34 of the light emitting element 31 is within a predetermined range, even if also vary its optical path, there is no variation in the positioning accuracy in the irradiation direction of the light path of the light emitting element 31 by providing the aperture 36 can be the orientation and quantity of light irradiated on the detection target constant.
また、受光素子32のプリント基板34上での実装位置が所定の範囲内でばらついたとしても、受光素子32に入射する反射光の光路上に位置決め精度にばらつきがない絞り36を設けることで、検知対象からの反射波に対して一定の検知結果を得ることができる。 Further, even if the mounting position on the printed circuit board 34 of the light receiving element 32 varies within a predetermined range, by providing the diaphragm 36 is no variation in the positioning accuracy in the optical path of the reflected light incident on the light-receiving element 32, it is possible to obtain a constant detection result for the reflected waves from the detection target.
また、本実施形態では絞り36の径長をRs、絞り36を通過する前の光路の断面の径長をRdとおき、回路上に表面実装を行う際の位置決め精度の誤差範囲が±dである時、Rs及びRdが、Rs<Rd−2dという関係式を満たしているこのような構成により、より確実に表面実装を行う際の位置決め精度のばらつきを、吸収することができる。 Further, the diameter length of the aperture 36 in the present embodiment Rs, the diameter length of the cross section of the front of the optical path passing through the aperture 36 Rd Distant, the error range of the positioning accuracy when performing the surface mounted on the circuit is at ± d One time, Rs and Rd are, by such a configuration that satisfies a relational expression that Rs <Rd-2d, the variation in the positioning accuracy when performing more reliable surface mount, can be absorbed.
また、本実施形態では発光素子31の光強度がその発光面において一様である。 Further, in the present embodiment is uniform light intensity of the light emitting element 31 is in its light-emitting surface. このような構成により、よりばらつきの少ない照射光を検知対象に照射することができる。 With this configuration, it is possible to irradiate the less variation irradiating light to the detection target.
また、本実施形態では受光素子32、33の光感度がその受光面において一様である。 Further, in the present embodiment is uniform photosensitivity of the light receiving elements 32 and 33 at its light receiving surface. このような構成により、同じ反射光に対する検知結果のばらつきをより少なくすることができる。 With this configuration, it is possible to reduce the variation in the detection result for the same reflected light.
また、本実施形態では発光素子31および受光素子32、33が、遮光性の樹脂ケース42によって収容され、絞り36の加工を樹脂ケースに42施している。 Further, in this embodiment light emitting element 31 and the light receiving element 32 and 33, is accommodated by the light blocking resin case 42, it is subjected 42 to the processing of the aperture 36 in the resin case. このような構成により、高精度の検知が可能な光学センサを、容易に作成することができる。 With this configuration, an optical sensor capable of detecting with high accuracy can be easily created.
また、本実施形態では樹脂ケース42に位置決め用の突起部43を設け、発光素子31や受光素子32、33が実装されているプリント基板34に位置決め用の穴部を設け、突起部43と穴部とが嵌合することにより、樹脂ケース42をプリント基板上に固定している。 Further, in this embodiment provided with a projection 43 for positioning the resin case 42, a hole portion for positioning provided in the printed circuit board 34 to the light emitting element 31 and light receiving elements 32 and 33 are mounted, hole and protrusion 43 by and the part fitted, securing the resin case 42 on the printed circuit board. このような構成により、樹脂ケースに突起部を設けるという簡単な構成で、高い精度でセンサの位置決めを行うことができる。 With this configuration, a simple structure only provided a protrusion on the resin case, it is possible to position the sensor with high accuracy.
また、本実施形態では樹脂ケース42の突起部43の先端ををプリント基板34に熱溶着させる。 Further, in the present embodiment is thermally welded to the tip of the projection portion 43 of the resin case 42 in the printed circuit board 34. このような構成により、高い精度で位置決めされたセンサを、プリント基板上に固定することができる。 With this configuration, the sensors positioned with high accuracy, can be fixed on a printed circuit board.
また、本実施形態では樹脂ケース42を2つの部品構造とし、片方の樹脂ケース42aは上記基板の上から設置し、もう一つ樹脂ケース42bはプリント基板34の下から設置することで、樹脂ケース42によってプリント基板34を挟み込み、プリント基板34の樹脂ケース42aとプリント基板34下部の樹脂ケース42bのかみ合わせによって、樹脂ケース42をプリント基板34に固定する。 Further, in the present embodiment the resin case 42 and two piece construction, one of the resin case 42a is placed over the substrate, another resin case 42b is by installing from below the printed circuit board 34, the resin case sandwiching a printed board 34 by 42 by engagement of the resin case 42a and the printed circuit board 34 under the resin case 42b of the printed circuit board 34, fixing the resin case 42 in the printed circuit board 34. このような構成により、高い精度で位置決めされたセンサを、プリント基板上に固定することができる。 With this configuration, the sensors positioned with high accuracy, can be fixed on a printed circuit board.

リード型素子を用いた従来のPセンサの概略構成を示す断面図。 Sectional view showing a schematic configuration of a conventional P sensor using a lead type device. 実施形態に係るプリンタの概略構成を示す断面図。 Sectional view showing a schematic configuration of a printer according to the embodiment. 同プリンタに設けられたマゼンタ用の作像ユニットの詳細を示す拡大図。 Enlarged view showing details of the image forming unit for magenta provided in the printer. Pセンサの他の配置例を説明するためのプリンタの概略構成を示す断面図。 Sectional view showing a schematic configuration of a printer for illustrating another arrangement example of the P sensor. 反射型光学センサ光学システムの一般的な構成を示す図。 It shows a general configuration of a reflective optical sensor optical system. 面実装型素子の形状例を示す図。 It shows a shape example of a surface mounting element. 絞りと面実装型素子のレンズの位置関係を示す図。 Diagram showing the positional relationship between the lens aperture and the surface-mount devices. 光学センサの具体的構成例を示す図。 Diagram showing a specific configuration example of the optical sensor. 光学センサと実装基板の断面図。 Sectional view of an optical sensor and the mounting substrate. ケースと実装基板の固定方法を示す図。 It illustrates a method of fixing the case and the mounting substrate. 光学センサの組み立て例を示す図。 It shows an assembly example of the optical sensor.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 30 P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 遮光壁 36 絞り 37 レンズ 38 発光体、受光体 39 発光素子または受光素子の本体部 40 再搬送部 41 レジストローラ 42 樹脂ケース 43 勘合用の突起 1 printer 5Y, 5M, 5C, 5Bk photosensitive drums 10Y, 10M, 10C, 10Bk developing unit 21 the transfer conveyance belt 28 transfer brush 30 P sensor 31 light-emitting element 32 first light-receiving element 33 and the second light receiving element 34 printed board 35 shielding wall 36 aperture 37 lens 38 light-emitting body, the main body portion 40 projecting re-conveying section 41 registration rollers 42 resin case 43 for fitting of the photoreceptor 39 light emitting element or a light receiving element

Claims (9)

  1. 発光手段を少なくとも1つと、 At least one light-emitting means,
    該発光手段から照射された入射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも1つの受光手段とを有する光学センサにおいて、 Incident light emitted from the light emitting means for receiving reflected light when reflected by the object to be irradiated, the optical sensor having at least one light receiving means,
    該発光手段及び該受光手段のうち少なくとも一つの手段が、回路基板上に表面実装されたものであり、 At least one means of the light emitting means and light receiving means, which is surface mounted on a circuit board,
    該少なくとも一つの手段と該照射対象物との間の光路上に、その光路の断面積よりも小さい光通過孔を形成する孔形成部材を設けたことを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, characterized in that the optical path, providing the hole forming member which forms a small light passage hole than the cross-sectional area of ​​the optical path between the at least one means and the irradiation object.
  2. 請求項1の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 1,
    上記光通過孔の径長をRs、該光通過孔を通過する前の光路の断面の径長をRdとおき、 The diameter length of the beam passage hole Rs, the diameter length of the cross section of the front of the optical path passing through the light passing hole Rd Distant,
    回路上に表面実装を行う際の位置決め精度の誤差範囲が±dである時、 When the error range of the positioning accuracy when performing the surface-mounted on the circuit is ± d,
    該Rs及びRdが、 The Rs and Rd are,
    Rs<Rd−2d Rs <Rd-2d
    という関係式を満たすことを特徴とする光学センサ。 Optical sensor and satisfies the relational expression.
  3. 請求項1及び2の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 1 and 2,
    上記発光手段の光強度がその発光面において一様であることを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, wherein the light intensity of the light emitting means is uniform in its light-emitting surface.
  4. 請求項1、2及び3の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 1, 2 and 3,
    上記受光手段の光感度がその受光面において一様であることを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, wherein the photosensitivity of the light receiving means is uniform in its light receiving surface.
  5. 請求項1、2、3及び4の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 1, 2, 3 and 4,
    上記発光手段および上記受光手段が、遮光性の樹脂ケースによって収容され、 The light emitting means and said light receiving means is received by the light-shielding resin case,
    上記光通過孔の加工を該樹脂ケースに施したことを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, characterized in that applied to the resin case the processing of the light passing hole.
  6. 請求項5の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 5,
    上記樹脂ケースに位置決め用の突起部を設け、 The provided projections for positioning in the resin case,
    上記面実装型素子が実装されている基板に位置決め用の穴部を設け、 A hole for positioning is provided on the substrate on which the surface-mount devices are mounted,
    該突起部と該穴部とが嵌合することにより、該樹脂ケースを該基板上に固定することを特徴とする光学センサ。 By and the protrusion portion and the hole portion fitted, the optical sensor, characterized by fixing the resin case on the substrate.
  7. 請求項6の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 6,
    上記樹脂ケースの上記突起部を上記基板に熱溶着させることのより、該樹脂ケースを該基板上に固定することを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, wherein more, to fix the resin case on the substrate of bringing the protrusion of said resin case is thermally welded to the substrate.
  8. 請求項6の光学センサにおいて、 The optical sensor of claim 6,
    上記樹脂ケースを複数部品構造とし、 The resin case a multi-piece structure,
    少なくとも1つの該樹脂ケースは上記基板の上から設置し、 At least one of said resin case is established from the top of the substrate,
    少なくとも1つの該樹脂ケースは該基板の下から設置することで、 At least one of the resin case by installing from below the substrate,
    該樹脂ケースによって該基板を挟み込み、基板上部の樹脂ケースと基板下部の樹脂ケースのかみ合わせによって、該樹脂ケースを該基板に固定することを特徴とする光学センサ。 An optical sensor, characterized in that sandwich the substrate by the resin case, the engagement of the resin case and the substrate lower portion of the resin case of a substrate to fix the resin case to the substrate.
  9. 光を正反射させる表面を有する像担持体と、 An image bearing member having a surface which specularly reflects light,
    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、 A toner image forming means for forming a toner image on the image bearing member,
    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、 An optical sensor for detecting the adhesion amount of the toner when adhered toner on the image carrier by the toner image forming means,
    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、 In the image forming apparatus and an image density control means for performing image density control based on the detection result of the optical sensor,
    上記光学センサとして、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。 As the optical sensor, the image forming apparatus characterized by using the optical sensor according to claim 7 or 8.
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