JP2005241933A - Test pattern density detecting device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2005241933A JP2004051231A JP2004051231A JP2005241933A JP 2005241933 A JP2005241933 A JP 2005241933A JP 2004051231 A JP2004051231 A JP 2004051231A JP 2004051231 A JP2004051231 A JP 2004051231A JP 2005241933 A JP2005241933 A JP 2005241933A
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Takeshi Nakagawa
健 中川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a test pattern density detecting device keeping the accuracy of an irradiation angle high even when a diaphragm on a light emitting side is small and keeping the reading accuracy of a test pattern high even when irradiation area is fluctuated due to manufacture variance in an optical system density detecting device. <P>SOLUTION: The test pattern density detecting device has a light emitting element 1 radiating light to the test pattern formed on a developer carrier, a light receiving element 2 detecting the light reflected by the developer carrier or the test pattern, and a diaphragm 45 restricting emitted light quantity at a position more proximate to the test pattern than the light emitting surface of the light emitting element 1. The diaphragm 45 is formed by fitting a plurality of bodies 40 and 55 on a plane 56 proximate to the test pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、現像剤担持体上に形成したテストパターン(試験用現像剤像)に発光素子からの光を当て、その反射光を受光素子に入射せしめ、その入射光量に応じた受光素子からの出力によって前記テストパターンの濃度を検知するテストパターン濃度検知装置および前記テストパターン濃度検知装置を具備する画像形成装置に関する。   In the present invention, light from a light emitting element is applied to a test pattern (test developer image) formed on a developer carrier, and the reflected light is incident on a light receiving element. The present invention relates to a test pattern density detecting device that detects the density of the test pattern based on an output, and an image forming apparatus including the test pattern density detecting device.

現在、コンピュータネットワーク技術の進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及している。更に近年では、出力画像カラー化の進展に伴い、カラープリンタの画質の安定性向上や、カラープリンタ相互間のカラー画質の均一化などの要求が高まっている。特に、色の再現性に関しては、設置環境変化や経時変化、あるいは機差(高圧電源の製造バラツキによる帯電電圧、現像電圧等作像条件の機差)によらない高度な安定性が求められている。   Currently, printers as image output terminals are rapidly spreading due to advances in computer network technology. Further, in recent years, with the progress of colorization of output images, there are increasing demands for improving the stability of image quality of color printers and making the color image quality uniform between color printers. In particular, with regard to color reproducibility, a high degree of stability is required that does not depend on changes in the installation environment, changes over time, or machine differences (differences in imaging conditions such as charging voltage and development voltage due to manufacturing variations of high-voltage power supplies). Yes.

しかし、電子写真方式の画像形成装置は、装置の置かれた環境条件の変化や感光体・現像剤の経時劣化により画像再現性が変動するので、初期設定のままでは、前述したような高い要求を満たすことができない。   However, since the image reproducibility of an electrophotographic image forming apparatus fluctuates due to a change in the environmental conditions in which the apparatus is placed and deterioration with time of the photosensitive member / developer, the above-mentioned high demands are left as it is. Can't meet.

そこで、画像濃度を最適に保つフィードバック制御を行う画像濃度検知装置を用いることが一般的である。このフィードバック制御は、以下のように行われる。試験用の現像剤像(以下、テストパターンと称する)を、例えば感光体、中間転写体、転写搬送ベルト等の循環移動体(現像剤担持体)上に形成し、そのテストパターンの濃度を計測する。そして、周辺環境(温度、湿度)、経時劣化(感光体の磨耗、転写体の磨耗、汚染、トナーの劣化)、固体バラツキ(帯電電圧、現像電圧、等の機器間の高圧電源の製造バラツキなど画像濃度に影響する機器間のバラツキ)を加味し、テストパターンが目標濃度に近づくようにパッチ濃度の制御因子を制御するものである。また前記テストパターンを記録媒体上に形成して該記録媒体上のテストパターン濃度を計測する提案もされている。   Therefore, it is common to use an image density detection device that performs feedback control to keep the image density optimal. This feedback control is performed as follows. A test developer image (hereinafter referred to as a test pattern) is formed on a circulating moving body (developer carrier) such as a photoconductor, an intermediate transfer body, or a transfer conveyance belt, and the density of the test pattern is measured. To do. And the surrounding environment (temperature, humidity), deterioration with time (photoreceptor wear, transferer wear, contamination, toner deterioration), solids variation (charging voltage, development voltage, etc., manufacturing variations of high voltage power supply between devices, etc. The control factor of the patch density is controlled so that the test pattern approaches the target density in consideration of the variation between devices affecting the image density. There has also been proposed a method in which the test pattern is formed on a recording medium and the test pattern density on the recording medium is measured.

例えば、特開平01−169467号公報(以下、特許文献1)には、テストパターンの濃度を測定して露光条件や現像バイアス条件を制御し、所望の画像濃度を得る方法が開示されている。テストパターンとしては、現像工程後における未定着な現像剤像、あるいは定着工程を経た記録紙上の画像が用いられる。このようなテストパターンが用いられるのは、最終的にユーザーが手にする画像と同じ状態の画像をモニタするため、転写工程や定着工程における濃度変動を含んだ画像品質を評価できるためである。このテストパターンの濃度を計測する方法としては他の方法もあるが、例えば特開平09−089769号公報(以下、特許文献2)に開示されるように光学的に測定するセンサを多く用いているものもある。また光学的なセンサを用いた場合であっても、測定対象物が色の異なる種々のトナーである場合は各色トナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなど)で反射特性が異なるため、前記センサの出力がそのままトナー量を表す場合は少なく、センサの出力に対して何らかの補正を行うことが一般的である。このように反射特性が異なる測定対象物であっても精度良く検知するためにセンサ出力を演算によって補正を行うことが行われる。例えば特開平03−209281号公報(以下、特許文献3)に開示されるようにトナー像が形成されるトナー像担持体からの正反射光とトナー像から乱反射される乱反射光の双方を計測して、正味の正反射光を演算する方法等が知られている。またこのような光学的なセンサの計測精度を向上させるために、特開平03−045972号公報(以下、特許文献4)に開示されるように発光側と受光側に光学的な絞りを設ける構成も提案されている。さらにはセンサの外乱要因による影響を緩和するために、特許第2584136号公報(以下、特許文献5)に開示されるようにセンサの外乱要因に強い構成も開示されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 01-169467 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses a method of obtaining a desired image density by measuring the density of a test pattern and controlling exposure conditions and development bias conditions. As the test pattern, an unfixed developer image after the developing process or an image on the recording paper after the fixing process is used. The reason why such a test pattern is used is that an image in the same state as the image finally obtained by the user is monitored, so that the image quality including density fluctuation in the transfer process and the fixing process can be evaluated. There are other methods for measuring the density of the test pattern. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-089769 (hereinafter referred to as Patent Document 2), many sensors for optical measurement are used. There are also things. Even when an optical sensor is used, when the object to be measured is various toners having different colors, the reflection characteristics of each color toner (yellow, magenta, cyan, black, etc.) are different. There are few cases where the output represents the toner amount as it is, and some correction is generally performed on the output of the sensor. As described above, the sensor output is corrected by calculation in order to accurately detect even a measurement object having different reflection characteristics. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 03-209281 (hereinafter referred to as Patent Document 3), both regular reflection light from a toner image carrier on which a toner image is formed and irregular reflection light irregularly reflected from the toner image are measured. There are known methods for calculating net specularly reflected light. Further, in order to improve the measurement accuracy of such an optical sensor, a configuration in which an optical stop is provided on the light emitting side and the light receiving side as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 03-045972 (hereinafter referred to as Patent Document 4). Has also been proposed. Furthermore, in order to alleviate the influence of the disturbance factor of the sensor, a configuration strong against the disturbance factor of the sensor as disclosed in Japanese Patent No. 2584136 (hereinafter referred to as Patent Literature 5) is also disclosed.

特開平01−169467号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-169467 特開平09−089769号公報JP 09-089769 A 特開平03−209281号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-209281 特開平03−045972号公報JP 03-059472 A 特許第2584136号公報Japanese Patent No. 2584136 特開平11−142329号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-142329

しかしながら、画像濃度を最適に保つために上述の如きテストパターンを形成する画像形成装置においては、ユーザーの資源である現像剤を本来の目的とは異なり、画像形成装置自身のテスト用に消耗するために、その使用量を極力減らすことが求められている。このためテストパターンをなるべく小さくすることが好ましい。また小さいテストパターンでも精度良く濃度検知を行うためには空間分解能の高いセンサ(濃度検知装置)が必要となる。センサの空間分解能を上げるためには特開平11−142329号公報(以下、特許文献6)に開示されるように発光側の照射面積を小さくすることが有効である。ところがこの照射面積を小さくするための発光側の絞りを小さくすると製造上の問題により照射角度のバラツキが大きくなる場合があった。さらには照射面積のバラツキによって空間分解能のバラツキが大きくなり、テストパターンの読み取り精度が低下する一因となっていた。   However, in the image forming apparatus that forms the test pattern as described above in order to keep the image density optimal, the developer, which is a resource of the user, is consumed for the test of the image forming apparatus itself, unlike the original purpose. In addition, it is required to reduce the amount of use as much as possible. For this reason, it is preferable to make the test pattern as small as possible. Further, in order to accurately detect a density even with a small test pattern, a sensor (density detecting device) having a high spatial resolution is required. In order to increase the spatial resolution of the sensor, it is effective to reduce the irradiation area on the light emitting side as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-142329 (hereinafter referred to as Patent Document 6). However, if the aperture on the light emission side for reducing the irradiation area is made small, there are cases where the variation in irradiation angle becomes large due to a manufacturing problem. Further, the variation in the spatial resolution due to the variation in the irradiation area is one of the causes of the decrease in the test pattern reading accuracy.

本発明の目的は、発光側の絞りが小さい場合であっても照射角度の精度が高く、かつ製造バラツキによって照射面積が変動してもテストパターンの読み取り精度が高いテストパターン濃度検知装置を提供することである。また、色の再現性の高い画像形成装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a test pattern density detecting device that has high accuracy of an irradiation angle even when the aperture on the light emitting side is small and has high test pattern reading accuracy even if the irradiation area varies due to manufacturing variations. That is. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus with high color reproducibility.

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、現像剤担持体上にテストパターンを形成するパターン形成手段と、前記テストパターンに光を照射する発光手段と、前記現像剤担持体もしくはテストパターンによって反射された光を検知する受光手段と、前記発光手段の発光面よりテストパターンに近接した位置で前記発光手段からの発光光量を制限する絞りと、を有し、前記絞りはテストパターンに近接する面内で複数体が勘合して形成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a typical configuration of the present invention includes a pattern forming unit that forms a test pattern on a developer carrier, a light emitting unit that irradiates light to the test pattern, and the developer carrier or A light-receiving unit that detects light reflected by the test pattern; and a diaphragm that restricts the amount of light emitted from the light-emitting unit at a position closer to the test pattern than the light-emitting surface of the light-emitting unit. A plurality of bodies are fitted together in a plane close to the surface.

本発明によれば、発光側の絞り径が小さい場合であっても発光側の照射角度のバラツキを抑え、テストパターン濃度検知装置の計測精度が低下するのを防止することができる。また製造上のバラツキによって照射面積が変動してもテストパターンの読み取り精度の低下を防止することができる。さらには照射面積が変動しても空間分解能の低下を抑えたテストパターン濃度検知装置を提供することができる。   According to the present invention, even when the aperture diameter on the light emission side is small, it is possible to suppress variations in the irradiation angle on the light emission side and to prevent the measurement accuracy of the test pattern density detection apparatus from being lowered. Further, even if the irradiation area varies due to manufacturing variations, it is possible to prevent a decrease in the reading accuracy of the test pattern. Furthermore, it is possible to provide a test pattern density detection device that suppresses a decrease in spatial resolution even when the irradiation area varies.

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係るテストパターン濃度検知装置および該濃度検知装置を備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、まず画像形成装置の概略構成について説明し、次いで前記画像形成装置における画像濃度検知装置としてのテストパターン濃度検知装置について説明する。
[First Embodiment]
A test pattern density detector according to a first embodiment of the present invention and an image forming apparatus including the density detector will be described. In the following description, first, a schematic configuration of the image forming apparatus will be described, and then a test pattern density detecting apparatus as an image density detecting apparatus in the image forming apparatus will be described.

{画像形成装置}
まず本実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。図8は画像形成装置の一例を示す概略断面図である。図8に示すように、この多色画像形成装置は画像形成部に電子写真方式を用いており、感光体に光書込みによって潜像を形成し、この潜像をトナー像化(現像)して、その現像したトナー像を用紙等の記録材に転写して定着させる。通常カラー画像を記録材上で再現するために減法混色の三原色であるY(イエロー)トナー、M(マゼンタ)トナー及びC(シアン)トナーの各色トナーと、文字や画像黒色部分の印刷(画像形成)に用いられるK(ブラック)トナーの合計4色のトナーを重ねて、フルカラーを表現することが行われている。装置本体の下部には記録材カセット123が着脱自在に装着される。不図示のコントローラがホストコンピュータより印刷命令を受けた後、所定のタイミングで給送ローラ121を回転駆動することによって記録材カセット123内の記録材Pは、一枚ずつ取り出される。給送された記録材Pはレジストローラ対122まで搬送され、記録材先端がレジストローラ対122に挟持されたところで停止する。作像準備が整い、作像が開始されると記録材Pは所定のタイミングでレジストローラ対122によって画像形成部に給送される。レジストローラ対122は記録材Pの給送タイミングを調整すると共に記録材先端が搬送方向に対して垂直になるように記録材先端位置を合わせる機能(斜行補正機能)も持つ。
{Image forming device}
First, a schematic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic sectional view showing an example of the image forming apparatus. As shown in FIG. 8, this multi-color image forming apparatus uses an electrophotographic system in the image forming unit, forms a latent image on the photosensitive member by optical writing, and converts this latent image into a toner image (development). Then, the developed toner image is transferred and fixed on a recording material such as paper. To reproduce a normal color image on a recording material, the subtractive three primary colors Y (yellow) toner, M (magenta) toner, and C (cyan) toner, and printing of characters and black portions of images (image formation) A full color is expressed by superimposing a total of four toners of K (black) toner used in (1). A recording material cassette 123 is detachably attached to the lower part of the apparatus main body. After a controller (not shown) receives a print command from the host computer, the recording material P in the recording material cassette 123 is taken out one by one by rotating the feeding roller 121 at a predetermined timing. The fed recording material P is conveyed to the registration roller pair 122 and stops when the leading edge of the recording material is sandwiched between the registration roller pair 122. When image formation preparation is completed and image formation is started, the recording material P is fed to the image forming unit by the registration roller pair 122 at a predetermined timing. The registration roller pair 122 has a function of adjusting the feeding timing of the recording material P and adjusting the position of the recording material front end so that the front end of the recording material is perpendicular to the conveyance direction (skew correction function).

本実施形態に係る画像形成装置は、図8に示すように画像形成部として4つの画像形成ステーションを備えている。図8では第1の画像形成ステーションであるイエローの画像形成ステーションのみ記号を付してあるが、記録材搬送方向下流側にイエローと同じ構成で、マゼンタ(第2の画像形成ステーション)、シアン(第3の画像形成ステーション)、ブラック(第4の画像形成ステーション)の4つの画像形成ステーションY,M,C,Kが上記の順序で並んでいる。各色のトナー像形成方法は特に限定されないが、例えば2成分現像または非磁性1成分現像等、公知の現像方法により行われる。本実施形態では非磁性1成分接触現像方法を用いた画像形成装置を例示して説明する。   The image forming apparatus according to the present embodiment includes four image forming stations as image forming units as shown in FIG. In FIG. 8, only the yellow image forming station, which is the first image forming station, is provided with a symbol, but magenta (second image forming station), cyan (with the same configuration as yellow on the downstream side in the recording material conveyance direction) The four image forming stations Y, M, C, and K of the third image forming station) and black (fourth image forming station) are arranged in the above order. The toner image forming method for each color is not particularly limited, and is performed by a known developing method such as two-component development or nonmagnetic one-component development. In this embodiment, an image forming apparatus using a non-magnetic one-component contact developing method will be described as an example.

感光体ドラム101Yが不図示の高圧電源から給電を受ける帯電ローラ102Yによって表面が帯電され、露光手段103からの露光光線114Yを受けて感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。静電潜像には現像器108Yの現像ローラ105Yが当接し、静電潜像に対応する場所に現像剤としてのトナー107Yを現像しトナー像を得る。現像ローラ105Yには現像ローラ表面にトナーを供給または剥ぎ取るための供給/剥ぎ取りローラ106Yが周速差を持って当接しており、同時に現像ローラ上のトナーを帯電させる役割も担っている。現像ローラ105Y上のトナーはトナー層厚規制ブレード113Yによって層厚が規制されるとともに摺擦され、該摺擦によって摩擦帯電され現像に適したトナーが感光体ドラムへ供給される。   The surface of the photosensitive drum 101Y is charged by a charging roller 102Y that receives power from a high voltage power supply (not shown), and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum upon receiving the exposure light beam 114Y from the exposure unit 103. The developing roller 105Y of the developing unit 108Y contacts the electrostatic latent image, and the toner 107Y as a developer is developed at a location corresponding to the electrostatic latent image to obtain a toner image. A supply / peeling roller 106Y for supplying or stripping toner to the surface of the developing roller is in contact with the developing roller 105Y with a difference in peripheral speed, and also plays a role of charging the toner on the developing roller. The toner on the developing roller 105Y is rubbed while the layer thickness is regulated by the toner layer thickness regulating blade 113Y, and the toner suitable for development is supplied to the photosensitive drum by being frictionally charged by the rubbing.

感光体ドラム101Y上に形成されたトナー像は転写手段119Yによって記録材Pに転写される。感光体ドラム101Yと転写ローラ119Yの間には静電吸着搬送ベルト120(以下、ETBと称する)が介在しており、ETB120は駆動ローラ130によって回動され、記録材Pを吸着して各色画像形成ステーションへ記録材搬送を行う。テンションローラ124はETB120が弛まないよう該ETB120が張る方向に圧力をかけつつ、ETB120の移動に伴って従動回転する。ETB120による記録材搬送によって転写位置精度を高めて各色間の像ずれを小さくしている。感光体ドラム上に転写されずに残った転写残トナーを回収、清掃するためにクリーニング手段110Yが感光体ドラム101Yに当接され、回収されたトナーは廃トナー容器111Yに収納される。   The toner image formed on the photosensitive drum 101Y is transferred to the recording material P by the transfer unit 119Y. An electrostatic adsorption conveyance belt 120 (hereinafter referred to as ETB) is interposed between the photosensitive drum 101Y and the transfer roller 119Y, and the ETB 120 is rotated by the driving roller 130 to adsorb the recording material P to each color image. The recording material is conveyed to the forming station. The tension roller 124 is rotated in accordance with the movement of the ETB 120 while applying pressure in the direction in which the ETB 120 is stretched so that the ETB 120 does not loosen. By transferring the recording material by the ETB 120, the transfer position accuracy is improved and the image deviation between the respective colors is reduced. In order to collect and clean the transfer residual toner remaining without being transferred onto the photosensitive drum, the cleaning unit 110Y is brought into contact with the photosensitive drum 101Y, and the collected toner is stored in the waste toner container 111Y.

トナー像が転写された記録材Pは感光体ドラム101Yより分離され、続いて次の画像形成ステーションに搬送される。そして、イエローと同じ像形成方法で設けられたマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像がイエローのトナー像の上に順次転写される。各色トナー像が転写された記録材は、加圧ローラ126と加熱装置125との対向部で構成される定着ニップ部に搬送される。トナー像は定着ニップ部で加熱加圧を受けてトナーが溶融し記録材と密着して永久像となる。カラー画像が定着された記録材Pは排出ローラ127によって画像形成装置外へと搬送され、最終的な出力記録材Pとしてユーザーが取れるように装置上部に積載される。   The recording material P to which the toner image has been transferred is separated from the photosensitive drum 101Y, and then conveyed to the next image forming station. Then, magenta, cyan, and black toner images provided by the same image forming method as yellow are sequentially transferred onto the yellow toner image. The recording material onto which the toner images of each color have been transferred is conveyed to a fixing nip portion constituted by a portion where the pressure roller 126 and the heating device 125 are opposed to each other. The toner image is heated and pressed at the fixing nip portion, and the toner melts and comes into close contact with the recording material to form a permanent image. The recording material P on which the color image has been fixed is conveyed to the outside of the image forming apparatus by the discharge roller 127 and is stacked on the upper part of the apparatus so that the user can take it as the final output recording material P.

{テストパターン濃度検知装置}
ところで電子写真方式の画像形成装置の課題として、画像形成装置を使用する温湿度条件や各色の画像形成ステーションの使用度合いにより、画像濃度が変動する。この変動を補正するために、画像濃度の計測を行い、所望の特性が得られるよう作像因子の制御を行う。画像濃度の計測のために、現像剤担持体としてのETB120上に各色のテストパターン画像を形成し、これを画像濃度検知手段(テストパターン濃度検知装置)としての濃度検知センサ131で読み取る。図1は上記濃度検知センサ131の動作を説明する断面図である。ハウジング4には、LEDなどの発光素子1と、フォトダイオードなどの受光素子2が取り付けられている。ハウジング4には発光素子1より発光された光線を規制、誘導するトンネル状の光路9が設けられ、測定対象物への照射面積を制限する絞りとして働く。なお、後で詳しく説明するが、本実施形態に係る濃度検知装置において、ハウジング4は、複数のハウジングからなり、これら複数のハウジングをテストパターンに近接する面内に勘合線が表れるように勘合して形成したものである。また、図1中、11,12はそれぞれ発光素子1,受光素子2の光軸である。
{Test pattern density detector}
By the way, as the problem of the electrophotographic image forming apparatus, the image density varies depending on the temperature and humidity conditions in which the image forming apparatus is used and the degree of use of each color image forming station. In order to correct this variation, the image density is measured, and the image forming factor is controlled so as to obtain desired characteristics. In order to measure the image density, a test pattern image of each color is formed on the ETB 120 as a developer carrier, and this is read by a density detection sensor 131 as an image density detection means (test pattern density detection device). FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the operation of the density detection sensor 131. A light-emitting element 1 such as an LED and a light-receiving element 2 such as a photodiode are attached to the housing 4. The housing 4 is provided with a tunnel-shaped optical path 9 that regulates and guides the light emitted from the light-emitting element 1, and functions as a diaphragm for limiting the irradiation area to the measurement object. As will be described in detail later, in the concentration detection device according to the present embodiment, the housing 4 includes a plurality of housings, and the plurality of housings are fitted so that a fitting line appears in a plane close to the test pattern. Is formed. In FIG. 1, reference numerals 11 and 12 denote the optical axes of the light emitting element 1 and the light receiving element 2, respectively.

同様にハウジング4には受光素子2に入る光線を規制、誘導するトンネル状の光路14が設けられ、測定対象物からの光の入射面積を制限する絞りとして働く。それぞれの素子から測定対象物までの距離と絞りの径によって測定対象物面上での発光側の照射領域、受光側の有感領域が所望の特性となるように調整されている。ハウジング4は上述のように発光側の照射領域と受光側の有感領域を規制する絞りの役割とともに発光素子1、受光素子2等の保持部材を兼ねている。またハウジング4は発光素子1から直接、または外乱光によって受光素子2に光が入らないように覆う役割を担い、発光素子1の中心発光波長に対して透過率が極めて低い材料を用いている。発光素子1による照射光は、測定対象物に対し角度θで入射し、測定対象物によって反射される。受光素子2は角度ψで測定対象物に対向し、測定対象物からの反射光を検知する。正反射光を効率良く計測するために発光側の出射角θと受光側の入射角ψは等しいことが好ましい。   Similarly, the housing 4 is provided with a tunnel-like optical path 14 for restricting and guiding the light entering the light receiving element 2, and serves as a diaphragm for limiting the incident area of light from the measurement object. The irradiation area on the light emitting side and the sensitive area on the light receiving side on the surface of the measurement object are adjusted to have desired characteristics depending on the distance from each element to the measurement object and the diameter of the stop. The housing 4 also serves as a holding member for the light emitting element 1, the light receiving element 2 and the like as well as the function of restricting the irradiation area on the light emitting side and the sensitive area on the light receiving side as described above. The housing 4 serves to cover the light receiving element 2 so that light does not enter the light receiving element 2 directly from the light emitting element 1 or due to disturbance light, and a material having a very low transmittance with respect to the central emission wavelength of the light emitting element 1 is used. Light irradiated by the light emitting element 1 is incident on the measurement object at an angle θ and is reflected by the measurement object. The light receiving element 2 faces the measurement object at an angle ψ, and detects the reflected light from the measurement object. In order to efficiently measure regular reflection light, it is preferable that the emission angle θ on the light emission side and the incident angle ψ on the light reception side are equal.

ここで、この光学センサである濃度検知センサでの濃度パッチ(テストパターン)の検知原理について説明する。発光素子1から出射された光線は、測定対象物の下地となる図中Bで表される現像剤担持体としてのETBの材質固有の屈折率と表面状態に応じて決まる反射率で反射され、受光素子2で検知される。この現像剤担持体BにテストパターンTが形成されるとトナーがある部分の下地が隠され、反射光量が減少する。したがって濃度パッチのトナー量増加と共に反射光量は減少し、この減少量を基に濃度パッチの濃度を求める。実際には、測定対象面である現像剤担持体(ETB)の使用度合いによって下地の表面状態が変動することで反射光量も変動してしまうので、テストパターン形成時の反射光量をテストパターンが無い時の反射光量で規格化した後、濃度情報に変換する。このような規格化を行うことで発光素子の光量バラツキ、照射スポットの大きさのバラツキ、受光素子の感度バラツキ、センサ汚れ等が多少あっても十分な検知精度を確保できるものである。   Here, the detection principle of the density patch (test pattern) in the density detection sensor which is this optical sensor will be described. The light beam emitted from the light emitting element 1 is reflected with a reflectance determined according to the refractive index specific to the material and the surface state of the ETB as the developer carrier represented by B in the figure, which is the base of the measurement object, It is detected by the light receiving element 2. When the test pattern T is formed on the developer carrying member B, the base of the portion where the toner is present is hidden, and the amount of reflected light is reduced. Accordingly, the amount of reflected light decreases as the toner amount of the density patch increases, and the density of the density patch is obtained based on this decreased amount. Actually, the amount of reflected light also fluctuates due to the surface state of the base fluctuating depending on the degree of use of the developer carrier (ETB) that is the measurement target surface. After normalization with the amount of reflected light at the time, it is converted into density information. By performing such normalization, sufficient detection accuracy can be ensured even if there is some variation in the light amount of the light emitting element, variation in the size of the irradiation spot, sensitivity variation in the light receiving element, sensor contamination, and the like.

図9(a)に画像形成装置における画像濃度検知動作を説明するブロック図を、図9(b)に濃度検知のフローチャート(シーケンス図)を示す。濃度検知を開始すると(S301)、プリンタエンジン201内のCPU202は帯電電圧203、現像電圧204、露光光量等の濃度因子を特定の値に設定し(S302)、テストパターンの印字を開始する(S303)。テストパターンの生成はホストベースのプリンタ205であればPC206によって生成され、エンジンCPU202によって制御される所定のタイミングで露光制御装置207を経て露光装置208によって作像される。またテストパターンはコントローラ209によって生成される場合もある。形成されたテストパターンは濃度検知装置210で計測され(S304)、計測結果はエンジンCPU202で処理される。計測において、濃度検知装置210の受光光量信号はA/D変換された後、CPU202で処理され濃度に対応した値が算出される(S305)。この結果を元に各濃度因子を決定する(S306)。場合によって新しい設定の濃度因子で上述の濃度検知を繰り返し、各濃度因子を最適化する。これらの濃度因子の設定結果はプリンタエンジン201内のメモリ211に格納され、通常作像時や、次回の濃度検知時に用いられる。このように高圧条件やレーザーパワーといったプロセス形成条件に濃度検知結果をフィードバックする事によって各色の最大濃度を所望の値に調整し、かつ適正な現像設定にすることで白地部に不要なトナーが付着する「かぶり」と呼ばれる不良が発生することを防いでいる。また上述の濃度制御を行うことで各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。   FIG. 9A is a block diagram for explaining the image density detection operation in the image forming apparatus, and FIG. 9B is a flowchart (sequence diagram) for density detection. When density detection is started (S301), the CPU 202 in the printer engine 201 sets density factors such as a charging voltage 203, a development voltage 204, and an exposure light amount to specific values (S302), and starts printing a test pattern (S303). ). The test pattern is generated by the PC 206 in the case of the host-based printer 205, and is formed by the exposure device 208 through the exposure control device 207 at a predetermined timing controlled by the engine CPU 202. The test pattern may be generated by the controller 209. The formed test pattern is measured by the density detector 210 (S304), and the measurement result is processed by the engine CPU 202. In the measurement, the received light amount signal of the density detection device 210 is A / D converted and then processed by the CPU 202 to calculate a value corresponding to the density (S305). Based on the result, each concentration factor is determined (S306). In some cases, the above-described concentration detection is repeated with a newly set concentration factor to optimize each concentration factor. The setting results of these density factors are stored in the memory 211 in the printer engine 201 and are used for normal image formation or the next density detection. In this way, by feeding back the density detection result to process formation conditions such as high-pressure conditions and laser power, the maximum density of each color is adjusted to the desired value, and by setting the appropriate development settings, unnecessary toner adheres to the white background. This prevents the occurrence of defects called “fogging”. In addition, by performing the above-described density control, the color balance of each color is kept constant, and at the same time, it is significant to prevent scattering of overlaid characters and fixing failure due to excessive toner loading.

上記テストパターン(濃度パッチ)は画像形成装置の自動調整のためにユーザーの資源であるトナーを使用するものであり、記録材への印刷を行わずにユーザーが使用可能なトナー量が減少していくため、その使用量はなるべく少ないことが好ましい。このためテストパターンをなるべく小さくすることが好ましい。また小さいテストパターンであっても十分センサが応答して読み取るためにはセンサの空間分解能を高める必要がある。   The test pattern (density patch) uses toner, which is a user's resource, for automatic adjustment of the image forming apparatus. The amount of toner that can be used by the user without printing on the recording material is reduced. Therefore, the amount used is preferably as small as possible. For this reason, it is preferable to make the test pattern as small as possible. Also, even if the test pattern is small, it is necessary to increase the spatial resolution of the sensor in order for the sensor to respond and read sufficiently.

上述の特許文献6には発光側の絞りを小さくすることで照射スポット径を小さくし、センサの空間分解能を向上させる技術について開示されている。発光側の絞りは円形である場合が多く、センサを大量に量産する場合はモールド技術を用いる。この場合、発光素子および受光素子を保持し、かつ絞りが一体に設けられたハウジングは、金型を用いて成型されることが多い。発光側の絞り径を小さくするために用いられる金型も小さくなり、これにより照射光の角度精度が低下することがある。   Patent Document 6 described above discloses a technique for reducing the irradiation spot diameter by reducing the aperture on the light emission side and improving the spatial resolution of the sensor. The diaphragm on the light emission side is often circular, and a mold technique is used when mass-producing sensors in large quantities. In this case, the housing that holds the light emitting element and the light receiving element and is integrally provided with the diaphragm is often molded using a mold. The mold used to reduce the aperture diameter on the light emission side is also reduced, which may reduce the angular accuracy of the irradiated light.

図11は細い径の絞りを成型する金型を示す斜視図である。発光側のみ示してあるが、発光側、受光側を問わず、光路を複数作る場合は同様の構造(金型)を複数用意すれば良い。図11(a)の15は発光側の光路を作るための先端近傍が円筒状のスライド型(以下、円筒金型と称する)であり、図中の矢印方向に移動可能である。この円筒金型15の先端は斜めにカットされており、他方の金型16と当接して円筒金型15の金型16に対する角度が決まり、上述の出射角(図1の出射角θ参照)が得られるようになっている。金型16はハウジングの測定対象物と対向する面を形成する金型である。成型物であるハウジングを成型するにあたって、樹脂が流される前に円筒金型15がスライドされ、金型16と突き当たる位置に固定される。その後樹脂が流し込まれ、樹脂が固まると円筒金型15が金型16から離れる方向にスライドして抜かれ、成型品(ハウジング)が金型16から取られる。この成型品において円筒金型15があった位置に発光側の光路が形成される。従って、円筒金型15と金型16が密着しないとその隙間に樹脂が流れ込み、発光側の光路が塞がれてしまう。図11(b)は円筒金型15と金型16を密着させるときの様子を説明する側面図である。円筒金型15は、矢印17方向にスライドされ金型16と当接するが、常に全く同じ当接位置ではなく、先端の斜め形状により該先端が矢印18方向に滑り、図中破線で示す理想の位置19から先端が撓んでずれる場合がある。特に直径が1mm以下の細い絞りにするためには円筒金型15を細くする必要があり、該円筒金型15は撓みやすくなる。撓みによる位置ずれが生じると光路の角度がばらついた成型品ができる場合がある。また円筒金型15の先端は強度が弱いために変形しやすく、かつ先端にかかる圧力も高まるため、磨耗しやすくなる。円筒金型15の先端が磨耗すると成型品にバリが発生するため好ましくない。   FIG. 11 is a perspective view showing a mold for molding a narrow-diameter diaphragm. Although only the light emitting side is shown, regardless of the light emitting side or the light receiving side, when a plurality of optical paths are formed, a plurality of similar structures (molds) may be prepared. Reference numeral 15 in FIG. 11A denotes a cylindrical slide mold (hereinafter referred to as a cylindrical mold) in which the vicinity of the tip for forming the light path on the light emission side is movable in the direction of the arrow in the figure. The end of the cylindrical mold 15 is cut obliquely, and comes into contact with the other mold 16 to determine the angle of the cylindrical mold 15 with respect to the mold 16, and the above-described emission angle (see the emission angle θ in FIG. 1). Can be obtained. The mold 16 is a mold that forms a surface of the housing that faces the object to be measured. When molding the housing, which is a molded product, the cylindrical mold 15 is slid before the resin is poured, and is fixed at a position where it abuts the mold 16. Thereafter, the resin is poured, and when the resin is hardened, the cylindrical mold 15 is slid out in a direction away from the mold 16 and the molded product (housing) is taken out of the mold 16. In this molded product, an optical path on the light emission side is formed at the position where the cylindrical mold 15 was present. Therefore, if the cylindrical mold 15 and the mold 16 do not adhere to each other, the resin flows into the gap and the light path on the light emitting side is blocked. FIG. 11B is a side view for explaining a state in which the cylindrical mold 15 and the mold 16 are brought into close contact with each other. The cylindrical mold 15 is slid in the direction of the arrow 17 and comes into contact with the mold 16, but is not always at the same contact position. The tip may be bent and deviate from the position 19. In particular, in order to obtain a narrow diaphragm having a diameter of 1 mm or less, it is necessary to make the cylindrical mold 15 thin, and the cylindrical mold 15 is easily bent. When the positional deviation due to the bending occurs, there may be a molded product in which the angle of the optical path varies. Further, the tip of the cylindrical mold 15 is easily deformed because of its low strength, and the pressure applied to the tip is increased, so that the tip is easily worn. If the tip of the cylindrical mold 15 is worn, burrs are generated in the molded product, which is not preferable.

図12は照射側の入射角(発光側の出射角θ)が変動した時の検知誤差について説明する図である。測定対象物の下地B上に乗っているテストパターンTはトナーが堆積されて作られ、数μm〜500μm程度の高さを有している。またテストパターンは印字率100%のいわゆるベタ画像だけでなく中間調の画像も用いる。中間調のテストパターンでは駆動速度ムラ、トナーの帯電量のムラ等各種の外乱に弱いため均一なトナー高さを持つパターンを用いることは少なく、印字部と非印字部の比率によってマクロ的に中間調とみなせる面積階調方式のテストパターンを用いることが好ましい。このように非印字部と印字部が分布する面積階調方式のテストパターンでは、入射と反射が矢印20の場合とそれより浅い入射と反射が矢印21の場合とで、テストパターンのトナー量が同じであってもテストパターンの高さによって下地Bからの反射を遮る量が異なる。このため照射角度がばらつくと反射光量がばらつくために検知結果に誤差を生じる原因となり好ましくない。この誤差は特に発光側の光軸の角度変動に特有の現象である。   FIG. 12 is a diagram for explaining detection errors when the incident angle on the irradiation side (the emission angle θ on the light emission side) fluctuates. The test pattern T on the base B of the measurement object is made by depositing toner and has a height of about several μm to 500 μm. The test pattern uses not only a so-called solid image with a printing rate of 100% but also a halftone image. The halftone test pattern is vulnerable to various disturbances such as uneven driving speed and uneven toner charge, so it is rare to use a pattern with a uniform toner height. It is preferable to use an area gradation test pattern that can be regarded as a key. As described above, in the area gradation test pattern in which the non-printing portion and the printing portion are distributed, the amount of toner in the test pattern is different between the case where the incidence and reflection are indicated by the arrow 20 and the case where the incidence and reflection are shallower than that. Even if they are the same, the amount of reflection from the base B varies depending on the height of the test pattern. For this reason, if the irradiation angle varies, the amount of reflected light varies, which causes an error in the detection result. This error is a phenomenon peculiar to the angle fluctuation of the optical axis on the light emitting side.

図13は照射角度が変動した時のセンサの出力の変動を示す図である。横軸はテストパターンの単位面積あたりのトナー量を示し、縦軸は下地出力で規格化されたセンサ出力を示す。理想的な光軸の角度を持つ場合にはセンサの特性は曲線22のようになり、上述の問題により出射角θ(図1の入射角θ参照)が大きくなるとセンサの特性は曲線23のようになる。すなわち、前述の円筒金型によって発光側の絞りを形成し照射角度がハウジングによって変動した場合、照射角度が変わったハウジングでは特に高濃度のテストパターンにおいてトナー量が実際より多いと誤検知される。   FIG. 13 is a diagram illustrating fluctuations in the output of the sensor when the irradiation angle varies. The horizontal axis represents the toner amount per unit area of the test pattern, and the vertical axis represents the sensor output normalized by the base output. When the angle of the optical axis is ideal, the characteristic of the sensor is as shown by a curve 22. When the emission angle θ (see incident angle θ in FIG. 1) increases due to the above-described problem, the characteristic of the sensor is as shown by a curve 23. become. That is, when the diaphragm on the light emission side is formed by the above-described cylindrical mold and the irradiation angle varies depending on the housing, it is erroneously detected that the amount of toner is larger than the actual amount in the high density test pattern in the housing where the irradiation angle is changed.

そこで本実施形態に係る濃度検知装置としての濃度検知センサ131は、図1及び図8に示すように、現像剤担持体B(図8ではETB120)に形成したテストパターンに光を照射する発光素子(発光手段)1と、前記現像剤担持体Bもしくはテストパターンによって反射された光を検知する受光素子(受光手段)2と、前記発光素子1の発光面よりテストパターンに近接した位置で前記発光素子1からの発光光量を制限する絞りとして機能する光路9と、を有し、前記絞り9はテストパターンに近接する面内で複数体が勘合して形成される構成となっている。なお本実施形態では、現像剤担持体B上にテストパターンを形成するパターン形成手段として図8に示す各画像形成ステーションY,M,C,Kを用いる。図2を用いて更に具体的に説明する。   Therefore, as shown in FIGS. 1 and 8, the concentration detection sensor 131 as the concentration detection apparatus according to the present embodiment is a light emitting element that emits light to a test pattern formed on the developer carrier B (ETB 120 in FIG. 8). (Light emitting means) 1, light receiving element (light receiving means) 2 for detecting light reflected by the developer carrier B or the test pattern, and the light emission at a position closer to the test pattern than the light emitting surface of the light emitting element 1 And an optical path 9 that functions as a diaphragm for limiting the amount of light emitted from the element 1, and the diaphragm 9 is formed by fitting a plurality of bodies in a plane close to the test pattern. In this embodiment, the image forming stations Y, M, C, and K shown in FIG. 8 are used as pattern forming means for forming a test pattern on the developer carrier B. This will be described more specifically with reference to FIG.

図2(a)に本実施形態に係る濃度検知装置としてのセンサを正面側から見た斜視図を示した。本実施形態に係る濃度検知センサ131は、テストパターンに近接する面である出射孔45と入射孔46を含む面56で複数体であるハウジング40とハウジング55の2体が勘合されて出射側、入射側それぞれの絞り(図1に示す光路9,14)が形成されている。図2(b)にハウジング55を外したときのハウジング40側の斜視図を示した。一方のハウジング40には発光側の出射孔45(図1に示す光路9)をなすU字溝部が設けられている。また同様に受光側の入射孔46(図1に示す光路14)をなすU字溝部も設けられている。ハウジング40には発光素子1と受光素子2が取り付けられ、保持されている。他方のハウジング55はハウジング40の鏡像の形状を持ち、このハウジング55をハウジング40の蓋にすることで各ハウジング40,55のU字溝部が上下に合わさり、発光側、受光側共に円筒状の光路45,46が形成される。   FIG. 2A shows a perspective view of the sensor as the concentration detection apparatus according to the present embodiment as viewed from the front side. The concentration detection sensor 131 according to the present embodiment includes a plurality of housings 40 and 55 that are fitted on the surface 56 including the exit hole 45 and the entrance hole 46 that are close to the test pattern, and the exit side, A stop on each incident side (optical paths 9 and 14 shown in FIG. 1) is formed. FIG. 2B shows a perspective view of the housing 40 side when the housing 55 is removed. One housing 40 is provided with a U-shaped groove portion that forms an emission hole 45 (optical path 9 shown in FIG. 1) on the light emission side. Similarly, a U-shaped groove portion that forms an incident hole 46 (light path 14 shown in FIG. 1) on the light receiving side is also provided. The light emitting element 1 and the light receiving element 2 are attached to and held in the housing 40. The other housing 55 has the shape of a mirror image of the housing 40. By using the housing 55 as a lid of the housing 40, the U-shaped groove portions of the housings 40 and 55 are vertically aligned so that both the light emitting side and the light receiving side have a cylindrical optical path. 45, 46 are formed.

このように本実施形態では、それぞれの光路45,46を上下に分割したU字溝部とすることで、ハウジング40とハウジング55はそれぞれ円筒状のスライド型(図11に示す従来の円筒金型15)を用いずに上下方向の割型で成型できるようになっている。このように本実施形態によれば、絞り(光路45,46)が、テストパターンに近接する面56内で2体のハウジング40,55が勘合して形成されるので、従来のように細く強度の弱いスライド型(円筒金型)を移動する必要がなくなり、該スライド型を用いることによる光軸の角度変動を減少させることができ、ハウジングの製造公差による高濃度のテストパターンでの検知誤差を減少させることができる。よって本実施形態によれば、発光側の絞り径が小さい場合であっても照射角度のバラツキを抑え、センサの計測精度が低下することを防止できる。また上記濃度検知センサを画像形成装置に具備することにより、色の再現性の高い画像形成装置を提供することができる。   As described above, in this embodiment, the optical paths 45 and 46 are formed into U-shaped groove portions that are divided into upper and lower parts, so that the housing 40 and the housing 55 are respectively cylindrical slide types (the conventional cylindrical mold 15 shown in FIG. 11). ), And can be molded with a vertical split. As described above, according to the present embodiment, the diaphragms (optical paths 45 and 46) are formed by fitting the two housings 40 and 55 within the surface 56 close to the test pattern. It is no longer necessary to move a weak slide type (cylindrical mold), the angle variation of the optical axis due to the use of the slide type can be reduced, and detection errors in high density test patterns due to housing manufacturing tolerances can be reduced. Can be reduced. Therefore, according to this embodiment, even if the aperture diameter on the light emission side is small, variations in the irradiation angle can be suppressed and the measurement accuracy of the sensor can be prevented from decreasing. Further, by providing the image forming apparatus with the density detection sensor, an image forming apparatus with high color reproducibility can be provided.

〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態について説明する。図3は本発明の第2実施形態に係るテストパターン濃度検知装置を説明する斜視図である。本実施形態に係る濃度検知装置としてのセンサ131は上述した第1実施形態と同様に、複数体である上下2体のハウジング40,55が勘合された構成であり、光の出射孔45と入射孔46を上下に分割するように上下2体の分割面があり、ETB120に対向するセンサ正面(テストパターンが近接する面)に上記分割面が作る分割線(勘合線)33が見えている。ETB120は駆動手段によって矢印39方向に94mm/sの速度で移動している。ETB120上には画像形成手段(図1に示す画像形成ステーション)により、図中の幅方向に10mm、高さ方向に6mmの大きさでテストパターン35,36,37が形成されてETB120上のセンサ131と対向する面に付着しており、ETB120の移動に伴ってセンサ131の照射位置を横切っている。矢印34はセンサ131の照射光と反射光の光線軌跡を模式的に表している。センサ131正面はETB120と平行に配置されており、センサ131面からETB120までの距離は約6mmとし、発光側の出射角θは30°、絞り径は約1mmとした。また受光側の入射角ψは30°、絞り径は約2mmとした。発光素子としては直径約3mmで中心発光波長が900nmのLEDを用いた。また受光素子としては直径が約3mmでピーク感度の波長が800nmのフォトトランジスタを用いた。赤外領域に感度のあるカメラでETB120上での照射領域を計測したところ、直径(照射スポット径)が約3mmの略円形であった。発光素子のチップ面(発光面)からETB面までの距離は約12mmとした。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a perspective view for explaining a test pattern density detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment described above, the sensor 131 as the concentration detection device according to the present embodiment has a configuration in which the upper and lower housings 40 and 55, which are a plurality of bodies, are fitted to each other. There are two upper and lower divided surfaces so as to divide the hole 46 vertically, and a dividing line (fitting line) 33 formed by the divided surface is visible on the front surface of the sensor facing the ETB 120 (the surface where the test pattern is close). The ETB 120 is moved at a speed of 94 mm / s in the direction of the arrow 39 by the driving means. Test patterns 35, 36, and 37 having a size of 10 mm in the width direction and 6 mm in the height direction are formed on the ETB 120 by image forming means (the image forming station shown in FIG. 1). It is attached to the surface facing 131, and crosses the irradiation position of the sensor 131 as the ETB 120 moves. An arrow 34 schematically represents the ray trajectory of the irradiation light and reflected light of the sensor 131. The front surface of the sensor 131 is arranged in parallel with the ETB 120, the distance from the sensor 131 surface to the ETB 120 is about 6 mm, the emission angle θ on the light emission side is 30 °, and the aperture diameter is about 1 mm. The incident angle ψ on the light receiving side was 30 °, and the aperture diameter was about 2 mm. As the light emitting element, an LED having a diameter of about 3 mm and a center emission wavelength of 900 nm was used. As the light receiving element, a phototransistor having a diameter of about 3 mm and a peak sensitivity wavelength of 800 nm was used. When the irradiation area on the ETB 120 was measured with a camera having sensitivity in the infrared area, the diameter (irradiation spot diameter) was approximately 3 mm. The distance from the chip surface (light emitting surface) of the light emitting element to the ETB surface was about 12 mm.

第2実施形態ではセンサ131の分割線33がテストパターンの移動方向(矢印39方向)と略垂直になるように配置されている。このような配置にすることでセンサ131の光路45,46を構成する上下のハウジング40,55に勘合ずれがあっても高精度にテストパターンを計測することができる。   In the second embodiment, the dividing line 33 of the sensor 131 is arranged so as to be substantially perpendicular to the moving direction of the test pattern (the direction of the arrow 39). With this arrangement, the test pattern can be measured with high accuracy even if the upper and lower housings 40 and 55 constituting the optical paths 45 and 46 of the sensor 131 are misfit.

図5にセンサによるETB上での照射スポット形状を示した。図中の矢印方向がテストパターンの移動方向としている。図5(a)に示すように、センサ正面から見て上下ハウジングが隙間無く勘合している場合には、ETB上での照射スポット形状は図5(b)に示すように略円形(出射角度θが大きい場合は楕円形に近い)になる。ところが上下ハウジングの部品公差、組み付け誤差等によって上下ハウジングの勘合に隙間が生じる場合がある。上下ハウジングに隙間が生じた場合には図5(c)に示すようにセンサ正面から見てセンサ分割線に隙間が生じる。この隙間からも光が照射するためにETB上では図5(d)に示すように土星状の照射スポット形状になる。ところでセンサの空間分解能の高さは照射スポットの大きさで決まる。照射スポットが小さいほどセンサの空間分解能は高くなる。照射スポットをテストパターンが横切ることを考えると、照射スポットにテストパターンのエッジが入ると受光光量が変化を開始し、エッジが照射スポットを横切り終わるまで出力が変化しつづける。このため照射スポットが小さいほど変化が飽和するまでテストパターンの移動距離が小さく、センサの応答性すなわち空間分解能が高い。本実施形態は図5(c)(d)に示すように、ハウジングに隙間が生じることによって部分的に大きくなる方向、すなわち上記土星状スポット形状の輪の成長方向をテストパターンの移動方向と略垂直方向とすることで、テストパターンの移動方向での照射長の増加を抑制するものである。テストパターンの移動方向での照射長の増加が抑制されることによって、センサ出力変化のプロファイルは変わるものの、テストパターン計測中のセンサ出力が飽和している領域を十分確保することができるため、計測精度が維持できるという効果がある。   FIG. 5 shows the irradiation spot shape on the ETB by the sensor. The direction of the arrow in the figure is the moving direction of the test pattern. As shown in FIG. 5A, when the upper and lower housings are fitted with no gap when viewed from the front of the sensor, the irradiation spot shape on the ETB is substantially circular (exit angle) as shown in FIG. When θ is large, it is close to an ellipse). However, there may be a gap in the fitting of the upper and lower housings due to part tolerances and assembly errors of the upper and lower housings. When a gap is generated in the upper and lower housings, a gap is generated in the sensor dividing line as viewed from the front of the sensor as shown in FIG. Since light is emitted also from this gap, a Saturn-like irradiation spot shape is formed on the ETB as shown in FIG. By the way, the height of the spatial resolution of the sensor is determined by the size of the irradiation spot. The smaller the irradiation spot, the higher the spatial resolution of the sensor. Considering that the test pattern crosses the irradiation spot, the amount of received light starts to change when the edge of the test pattern enters the irradiation spot, and the output continues to change until the edge has crossed the irradiation spot. For this reason, the smaller the irradiation spot, the smaller the moving distance of the test pattern until the change is saturated, and the higher the response of the sensor, that is, the spatial resolution. In the present embodiment, as shown in FIGS. 5C and 5D, the direction in which the space is partially increased due to the formation of a gap in the housing, that is, the growth direction of the Saturn spot-shaped ring is substantially the moving direction of the test pattern. By setting the vertical direction, an increase in irradiation length in the moving direction of the test pattern is suppressed. Although the sensor output change profile changes by suppressing the increase in irradiation length in the test pattern movement direction, it is possible to secure a sufficient area where the sensor output is saturated during test pattern measurement. There is an effect that the accuracy can be maintained.

上述したように、本実施形態では、図3に示すように、絞り(光路45)のテストパターンに近接する面内にある2体のハウジング40,55の勘合線33がテストパターンの移動方向(矢印39方向)と略垂直に設けてあるため、製造バラツキによる照射面積の変動があっても、テストパターンの読み取り精度の低下を防止することができる。本実施形態の効果は次の比較例との対比によって更に明らかになる。   As described above, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the fitting lines 33 of the two housings 40 and 55 in the plane close to the test pattern of the diaphragm (optical path 45) indicate the moving direction of the test pattern ( Since it is provided substantially perpendicular to the direction of the arrow 39), it is possible to prevent a decrease in the reading accuracy of the test pattern even if the irradiation area varies due to manufacturing variations. The effect of the present embodiment will be further clarified by comparison with the following comparative example.

図4は本発明の効果をより明らかにするための比較例を説明する斜視図である。既に述べた機能と同様の機能を有するものは同じ符号を付し説明を省略する。図4に示す比較例において、センサ131は前述した実施形態と同様に構成されている。なお、ETB120は駆動手段によって矢印39方向に94mm/sの速度で移動している。センサ131正面はETB120と平行に配置されており、センサ131面からETB120までの距離は約6mmとし、発光側の出射角θは30°、絞り径は約1mmとした。また受光側の入射角ψは30°、絞り径は約2mmとした。発光素子としては直径約3mmで中心発光波長が900nmのLEDを用いた。また受光素子としては直径が約3mmでピーク感度の波長が800nmのフォトトランジスタを用いた。赤外領域に感度のあるカメラでETB120上での照射領域を計測したところ、直径(照射スポット径)が約3mmの略円形であった。発光素子のチップ面(発光面)からETB面までの距離は約12mmとした。   FIG. 4 is a perspective view for explaining a comparative example for clarifying the effect of the present invention. Components having the same functions as those already described are given the same reference numerals and description thereof is omitted. In the comparative example shown in FIG. 4, the sensor 131 is configured in the same manner as in the above-described embodiment. The ETB 120 is moved by the driving means in the direction of the arrow 39 at a speed of 94 mm / s. The front surface of the sensor 131 is arranged in parallel with the ETB 120, the distance from the sensor 131 surface to the ETB 120 is about 6 mm, the emission angle θ on the light emission side is 30 °, and the aperture diameter is about 1 mm. The incident angle ψ on the light receiving side was 30 °, and the aperture diameter was about 2 mm. As the light emitting element, an LED having a diameter of about 3 mm and a center emission wavelength of 900 nm was used. As the light receiving element, a phototransistor having a diameter of about 3 mm and a peak sensitivity wavelength of 800 nm was used. When the irradiation area on the ETB 120 was measured with a camera having sensitivity in the infrared area, the diameter (irradiation spot diameter) was approximately 3 mm. The distance from the chip surface (light emitting surface) of the light emitting element to the ETB surface was about 12 mm.

この比較例では、前記センサ131の分割線33がテストパターンの移動方向(矢印39方向)と略平行に配置されている。このセンサ131のハウジング40,55の分割部に隙間が生じた場合の、ETB上での照射スポット形状を図5(e)(f)に示した。   In this comparative example, the dividing line 33 of the sensor 131 is arranged substantially parallel to the moving direction of the test pattern (the direction of the arrow 39). FIGS. 5E and 5F show the irradiation spot shapes on the ETB in the case where a gap is generated in the divided portions of the housings 40 and 55 of the sensor 131.

図5(e)(f)に示す比較例においても、分割部の隙間から漏れた照射光によって照射スポット形状は土星状になり、土星の輪にあたる部分の成長方向がテストパターン移動方向と同方向になる。これによりテストパターンのエッジはまず図5(f)に示す照射スポット形状の片側の輪の部分に入り、受光光量が変化を開始し、輪の反対側を抜けるまでの距離が長くなるため、センサの出力が安定するまでの時間が増大することになり、前述した実施形態に比べて検知精度が低下する。   Also in the comparative examples shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), the irradiation spot shape becomes Saturn due to the irradiation light leaking from the gap between the divided portions, and the growth direction of the portion corresponding to the ring of Saturn is the same direction as the test pattern moving direction. become. As a result, the edge of the test pattern first enters the ring portion on one side of the irradiation spot shape shown in FIG. 5 (f), and the distance until the amount of received light begins to change and passes through the opposite side of the ring becomes longer. The time until the output becomes stable increases, and the detection accuracy is lowered as compared with the embodiment described above.

図6にM(マゼンタ)のテストパターンを計測した時のセンサ出力の推移を示した。センサ出力は受光素子に入射する光によって生じる光電流を電流電圧変換した後に増幅を行ったものであり、受光光量と比例して変化する。受光素子に入る光はETBによって反射される正反射光とテストパターンによって拡散反射される乱反射光の和となっている。テストパターンがない時には下地の反射光量が多いためにセンサ出力は大きい値となる。照射スポットにテストパターンのエッジが入るとテストパターンの乱反射が増加を開始し、テストパターンが更に進むと正反射光が急減する。テストパターンが照射スポットの後端に差し掛かると正反射光の減少が飽和するが、乱反射光はテストパターンのエッジが照射スポットを通過するまで上昇を続ける。テストパターンの後端エッジが通過するときは上記の逆の工程でセンサ出力が変化する。このように正反射光と乱反射光で変化のタイミングが異なり、主に変化速度の遅い乱反射光の影響によってセンサの空間分解能が律則されている。   FIG. 6 shows the transition of the sensor output when the M (magenta) test pattern is measured. The sensor output is obtained by performing amplification after converting the photocurrent generated by the light incident on the light receiving element into current and voltage, and changes in proportion to the amount of received light. The light entering the light receiving element is the sum of specularly reflected light reflected by the ETB and diffusely reflected light diffusely reflected by the test pattern. When there is no test pattern, the sensor output becomes a large value because the reflected light amount of the ground is large. When the edge of the test pattern enters the irradiation spot, the irregular reflection of the test pattern starts to increase, and when the test pattern further advances, the regular reflection light rapidly decreases. When the test pattern reaches the rear end of the irradiation spot, the decrease in specular reflection light is saturated, but the irregular reflection light continues to rise until the edge of the test pattern passes through the irradiation spot. When the trailing edge of the test pattern passes, the sensor output changes in the reverse process. As described above, the timing of the change is different between the regular reflection light and the irregular reflection light, and the spatial resolution of the sensor is regulated mainly by the influence of the irregular reflection light having a slow change rate.

比較例では勘合部(分割部)に隙間が生じた場合に照射スポットがテストパターン移動方向に大きくなるため、テストパターンからの乱反射光の増加が早く始まり、かつテストパターンが照射スポット内全域に入るのに時間がかかるため、出力の安定している時間が短いことが分かる。図中△印の点でセンサ出力をサンプリングし、その平均値を画像濃度制御のための値として算出する場合、比較例では実施例(分割線がテストパターン移動方向と略垂直な場合)のように出力が飽和していないため、飽和する途中の点でも計測を行うので本来の値からの誤差が生じてしまう。つまりセンサの空間分解能が低く、これを防ぐためにテストパターン長を大きくする必要が生じて好ましくない。   In the comparative example, when there is a gap in the fitting part (divided part), the irradiation spot becomes larger in the direction of movement of the test pattern, so the increase in the diffuse reflection light from the test pattern starts quickly, and the test pattern enters the entire area within the irradiation spot. Since it takes time, it can be seen that the time during which the output is stable is short. In the case where the sensor output is sampled at a point marked with Δ and the average value is calculated as a value for image density control, in the comparative example, as in the example (when the dividing line is substantially perpendicular to the test pattern moving direction) Since the output is not saturated at this point, measurement is performed even at a point in the middle of saturation, and an error from the original value occurs. That is, the spatial resolution of the sensor is low, and it is not preferable because the test pattern length needs to be increased in order to prevent this.

一方、実施例の場合は照射領域が大きくなるためにセンサ出力の絶対値は変化するが、テストパターン移動方向での照射スポット長が大きく変化しないため、センサの空間分解能が維持される。また絶対値が変化しても下地であるETBやテストパターン内部等の出力が飽和する部分ではほぼ線形に変化する。前述のように下地であるETBからの反射光によってセンサ出力を規格化するため、絶対値の変動は濃度演算結果に影響しない。比較例の場合と同様のタイミングで図中○印の点でサンプリングを行ってセンサ出力の平均値を求めると、ほぼ飽和領域での測定であるためにセンサの計測精度を隙間がない場合と同等に維持することができる。   On the other hand, in the case of the embodiment, the absolute value of the sensor output changes because the irradiation area becomes large. However, since the irradiation spot length in the test pattern moving direction does not change greatly, the spatial resolution of the sensor is maintained. Further, even if the absolute value changes, it changes almost linearly in the portion where the output such as the ETB which is the base or the inside of the test pattern is saturated. As described above, since the sensor output is normalized by the reflected light from the ETB which is the base, the change in the absolute value does not affect the density calculation result. Sampling at the points marked with ○ in the figure at the same timing as in the comparative example to obtain the average value of the sensor output is almost the same as when there is no gap because the measurement is almost in the saturation region. Can be maintained.

なお、第2実施形態に係るセンサは、該センサの分割部に隙間が生じた場合でも分割部に隙間がない場合と同様の効果が得られる構成であって、上述した比較例のようにセンサの勘合線(分割線)がテストパターンの移動方向と略平行であっても、前記センサの分割部に隙間がなければ、前述した実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。   In addition, the sensor according to the second embodiment is configured to obtain the same effect as when there is no gap in the divided portion even when a gap is generated in the divided portion of the sensor. Even if the fitting line (partition line) is substantially parallel to the moving direction of the test pattern, it goes without saying that the same effect as in the above-described embodiment can be obtained if there is no gap in the sensor part.

〔第3実施形態〕
本発明の第3実施形態について説明する。図7は本発明の第3実施形態に係るテストパターン濃度検知装置を説明する斜視図である。本実施形態に係る濃度検知装置としてのセンサ131は図7に示すように、発光側の出射孔52が複数体である上下2体のハウジング54を勘合して形成した構成であり、同様に受光側の入射孔51が複数体である上下2体のハウジング53を勘合して形成した構成であり、ETB120に対向するセンサ正面(テストパターンに近接する面)に各光路のハウジングの勘合線33が見えている。なお、ETB120は駆動手段によって矢印39方向に94mm/sの速度で移動している。センサ131正面はETB120と平行に配置されており、センサ131面からETB120までの距離は約6mmとし、発光側の出射角θは30°、絞り径は約1mmとした。また受光側の入射角ψは30°、絞り径は約2mmとした。発光素子としては直径約3mmで中心発光波長が900nmのLEDを用いた。また受光素子としては直径が約3mmでピーク感度の波長が800nmのフォトトランジスタを用いた。赤外領域に感度のあるカメラでETB120上での照射領域を計測したところ、直径(照射スポット径)が約3mmの略円形であった。発光素子のチップ面(発光面)からETB面までの距離は約12mmとした。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a perspective view for explaining a test pattern density detecting apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the sensor 131 as the concentration detection device according to the present embodiment has a configuration formed by fitting two upper and lower housings 54 having a plurality of emission holes 52 on the light emitting side, and similarly receives light. The side entrance hole 51 is formed by fitting a plurality of upper and lower housings 53, and a housing fitting line 33 of each optical path is provided on the front surface of the sensor (surface close to the test pattern) facing the ETB 120. I can see it. The ETB 120 is moved by the driving means in the direction of the arrow 39 at a speed of 94 mm / s. The front surface of the sensor 131 is arranged in parallel with the ETB 120, the distance from the sensor 131 surface to the ETB 120 is about 6 mm, the emission angle θ on the light emission side is 30 °, and the aperture diameter is about 1 mm. The incident angle ψ on the light receiving side was 30 °, and the aperture diameter was about 2 mm. As the light emitting element, an LED having a diameter of about 3 mm and a center emission wavelength of 900 nm was used. As the light receiving element, a phototransistor having a diameter of about 3 mm and a peak sensitivity wavelength of 800 nm was used. When the irradiation area on the ETB 120 was measured with a camera having sensitivity in the infrared area, the diameter (irradiation spot diameter) was approximately 3 mm. The distance from the chip surface (light emitting surface) of the light emitting element to the ETB surface was about 12 mm.

本実施形態に係るセンサ131は、センサの出射孔52と入射孔51がテストパターンの移動方向(矢印39方向)に並べて配置されているが、発光側の発光素子に設ける絞り(出射孔52)を形成するハウジング54の分割線33はテストパターンの移動方向と略垂直方向に配置されている。この構成であればセンサ131の出射孔52と入射孔51がテストパターンの移動方向に並んでいても十分な計測精度を維持することができる。   In the sensor 131 according to the present embodiment, the exit hole 52 and the entrance hole 51 of the sensor are arranged side by side in the test pattern movement direction (arrow 39 direction), but a diaphragm (emission hole 52) provided in the light emitting element on the light emitting side. The dividing line 33 of the housing 54 that forms a line is arranged in a direction substantially perpendicular to the moving direction of the test pattern. With this configuration, sufficient measurement accuracy can be maintained even when the exit hole 52 and the entrance hole 51 of the sensor 131 are aligned in the moving direction of the test pattern.

本実施形態では出射孔52を形成する上下2体のハウジング54の分割線33上に入射孔51が並ばないため、入射孔51を形成するハウジング53を別途用意する必要がある。センサの応答特性は主に発光側の照射スポット形状の影響が強く、入射側の形態の影響は少ない。このため入射側のハウジングは通常のスライド型(図11に示す従来の円筒金型15)を用いた一体成型品としても良い。また入射側のハウジングとして、分割面があるハウジングを用いた場合でもその方向は特には限定されないが、分割面内に入射孔51がある場合は分割線がテストパターンの移動方向と略垂直に設けられる構成がより好ましい。ハウジングの勘合部で隙間が空いた際のセンサ空間分解能の低下は特に出射側の隙間の方向とパッチの移動方向の関係に起因するものであり、受光側の隙間の影響は少ない。このため本実施例の構成(すなわち発光側と受光側のハウジングを分離して、発光側のハウジングに生じる可能性のある隙間をパッチ移動方向と略垂直にする)をとることで出射側の光軸と正反射光線の光軸とがなす面の方向によらず(つまり受光側が配置させる方向によらず)出射側の光路を形成する2体のハウジングにずれがあった場合でも第2の実施形態と同様にセンサの空間分解能の低下を防止することができる。また受光側の配置の自由度が増すため装置設計の自由度が増える。   In the present embodiment, since the incident holes 51 are not arranged on the dividing line 33 of the upper and lower housings 54 that form the emission holes 52, it is necessary to separately prepare a housing 53 that forms the incident holes 51. The response characteristics of the sensor are mainly influenced by the shape of the irradiation spot on the light emitting side, and are not greatly affected by the shape on the incident side. For this reason, the housing on the incident side may be an integrally molded product using a normal slide mold (the conventional cylindrical mold 15 shown in FIG. 11). Even if a housing with a dividing surface is used as the incident side housing, the direction is not particularly limited, but when the incident hole 51 is in the dividing surface, the dividing line is provided substantially perpendicular to the moving direction of the test pattern. The configuration is more preferable. The decrease in sensor spatial resolution when a gap is formed at the fitting portion of the housing is caused by the relationship between the direction of the gap on the output side and the moving direction of the patch, and is less affected by the gap on the light receiving side. For this reason, the light on the emission side is obtained by adopting the configuration of this embodiment (that is, separating the light emitting side housing and the light receiving side housing so that the gap that may occur in the light emitting side housing is made substantially perpendicular to the patch moving direction). Even if there is a deviation between the two housings that form the optical path on the emission side, regardless of the direction of the surface formed by the axis and the optical axis of the specularly reflected light beam (that is, regardless of the direction in which the light receiving side is arranged) As with the configuration, it is possible to prevent a reduction in the spatial resolution of the sensor. In addition, since the degree of freedom of arrangement on the light receiving side increases, the degree of freedom in device design increases.

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、発光素子として直径3mmのLEDを用いた場合について例示したが、これに限定されるものではなく、例えば必要な光量が得られれば、より小さい方が好ましい。また発光素子としては、レンズ性を有する半球状の先端を持ち指向性を有するLEDに限らず、チップ状のLEDを用いても構わない。発光素子としてチップ状のLEDの場合、指向性が少なく、ハウジングに隙間があいた時にできる土星状のスポット形状の輪の部分が大きくなるため、より本発明の効果が得られる。しかしながら、チップ状のLEDの場合、指向性が無いために絞りを通過できる光が少なく、発光量に対して受光素子で受光できる光量が少なくなるため、レンズ性を有する半球状の先端を持ち指向性を有するLEDを用いる発光素子として用いる方が受光効率の観点からは好ましい。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the case where an LED having a diameter of 3 mm is used as the light-emitting element is illustrated. However, the present invention is not limited to this. For example, the smaller one is preferable if a necessary light amount can be obtained. Further, the light emitting element is not limited to an LED having a hemispherical tip having a lens property and directivity, and a chip-shaped LED may be used. In the case of a chip-like LED as the light emitting element, the effect of the present invention is further obtained because the portion of the Saturn-like spot-shaped ring formed when there is little directivity and there is a gap in the housing becomes large. However, in the case of a chip-shaped LED, since there is no directivity, the amount of light that can pass through the aperture is small, and the amount of light that can be received by the light receiving element is small relative to the amount of light emitted. From the viewpoint of light receiving efficiency, it is preferable to use the LED as a light emitting element using a light-emitting LED.

図10にハウジングの光学特性に影響する寸法について説明する断面図を示す。指向性を有するLEDを発光素子として用いた場合、該LEDの直径D1をほぼ発光面の大きさとして考えてよく、内包される半導体チップが発光源の位置と考えるとチップ位置から現像剤担持体B面までの距離をL1、最も現像剤担持体Bまで遠くにある絞り面の距離をL2、絞り径をD2、現像剤担持体B上での照射スポット径をD3とすると、D3≒(L2/L1×D1+D2)/(1−L2/L1)、と近似できる。テストパターンの大きさを小さくし、トナーの消費量を減らすために照射スポット径D3は10mm以下が好ましく、5mm以下であればより好ましい。上記距離L1,L2の関係は、0<L2/L1<1を満たす関係であり、この範囲で上記照射スポット径D3を小さくすることが好ましい。光量を増やすためには一般にチップ面積が広く、口径D1のおおきいLEDが有利であるが、上記照射スポット径D3も大きくなってしまい、空間分解能が劣り好ましくない。このためには発光素子径D1は小さい方が好ましく、検討の結果、発光素子径D1も10mm以下が好ましく、5mm以下がより好ましい。上記距離L1,L2の比率L2/L1は1に近づくと急激に絞り効果が薄れ、照射スポット径D3が大きくなるため、0.8以下とすることが好ましい。また比率L2/L1を小さくするとLEDの位置すなわち距離L1を変えない場合は相対的にセンサ表面がETB面に近づき(距離L2が短くなり)、センサ表面が汚れるため好ましくない。センサ表面の位置すなわち距離L2を変えない場合、相対的にLEDがETB面から遠ざかり(距離L1が長くなり)、光量が減少するため好ましくない。これらより上記距離の比率L2/L1は0.1以上であることが好ましく、絞り効果が大きすぎるとハウジングに隙間があいたときに照射スポット形状の変動が大きくなりすぎるため、0.2以上であることがより好ましい。このように構成することで、製造バラツキによる照射面積の変動があっても、十分な空間分解能を確保し、テストパターンの読み取り精度の低下を防止することができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating dimensions that affect the optical characteristics of the housing. When an LED having directivity is used as a light emitting element, the diameter D1 of the LED may be considered as the size of the light emitting surface. When the semiconductor chip contained is considered as the position of the light emitting source, from the chip position to the developer carrier. When the distance to the B surface is L1, the distance of the diaphragm surface farthest from the developer carrier B is L2, the diaphragm diameter is D2, and the irradiation spot diameter on the developer carrier B is D3, D3≈ (L2 / L1 × D1 + D2) / (1−L2 / L1). In order to reduce the size of the test pattern and reduce toner consumption, the irradiation spot diameter D3 is preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less. The relationship between the distances L1 and L2 is a relationship satisfying 0 <L2 / L1 <1, and it is preferable to reduce the irradiation spot diameter D3 within this range. In order to increase the amount of light, a LED having a large chip area and a large aperture D1 is generally advantageous. However, the irradiation spot diameter D3 is also increased, and the spatial resolution is inferior. For this purpose, the light emitting element diameter D1 is preferably small, and as a result of the examination, the light emitting element diameter D1 is also preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less. The ratio L2 / L1 of the distances L1 and L2 is preferably set to 0.8 or less because the aperture effect is suddenly reduced as the distance L1 approaches 1, and the irradiation spot diameter D3 increases. Further, if the ratio L2 / L1 is made small, the sensor surface relatively approaches the ETB surface (distance L2 becomes short) when the LED position, that is, the distance L1, is not changed, which is not preferable. If the position of the sensor surface, that is, the distance L2 is not changed, the LED is relatively away from the ETB surface (distance L1 becomes longer), and the amount of light decreases, which is not preferable. From these, the distance ratio L2 / L1 is preferably 0.1 or more, and if the aperture effect is too great, the variation in the irradiation spot shape becomes too large when there is a gap in the housing, so it is 0.2 or more. It is more preferable. With this configuration, even if there is a variation in irradiation area due to manufacturing variations, sufficient spatial resolution can be ensured and a decrease in test pattern reading accuracy can be prevented.

また前述した実施形態では、センサの測定対象物の下地がETBの場合について例示したが、下地はETBに限定されず、中間転写体、感光体、記録材など、濃度制御時にテストパターンを担持しうる媒体であれば良い。また前述した実施形態では測定対象が略平面の場合を例示したが、例えば円筒状の感光体ドラムや、張架された転写ベルトの屈曲部が測定対象である場合は本発明をより好適に用いることができる。曲面を測定対象とした場合、受光素子に入射する正反射光は曲面で散乱されて受光側に入射しずらくなり、もともと散乱光である乱反射光は正反射光量と比較して相対的に増加する。このため相対的に出力の小さい下地からの正反射光量で規格化するため、補正結果に与える乱反射光の影響が高まり、より乱反射光の変化が飽和し安定した領域で測定する必要が生じる。前述した第2,第3実施形態の構成で曲面を測定対象とした場合、乱反射光量の影響が大きい場合においても反射光の変化が飽和し安定した領域で測定できるため、十分な空間分解能を確保し、テストパターンの読み取り精度の低下を防止することができ、本発明の効果は顕著となり更に好適に用いることができる。   In the embodiment described above, the case where the background of the measurement object of the sensor is an ETB is exemplified. However, the background is not limited to the ETB, and a test pattern is carried during density control, such as an intermediate transfer member, a photosensitive member, and a recording material. Any medium can be used. In the above-described embodiment, the case where the measurement target is a substantially flat surface is exemplified. However, for example, when the measurement target is a cylindrical photosensitive drum or a bent portion of a stretched transfer belt, the present invention is more preferably used. be able to. When measuring a curved surface, specularly reflected light incident on the light receiving element is scattered on the curved surface, making it difficult to enter the light receiving side, and the diffusely reflected light that was originally scattered light is relatively increased compared to the amount of specularly reflected light. To do. For this reason, normalization is performed with the amount of specularly reflected light from the ground with a relatively small output, so that the influence of irregularly reflected light on the correction result increases, and it becomes necessary to perform measurement in a stable region where the change of irregularly reflected light is saturated. When a curved surface is a measurement target in the configuration of the second and third embodiments described above, sufficient spatial resolution is ensured because the change in reflected light is saturated and measurement can be performed in a stable region even when the influence of the amount of irregularly reflected light is large. In addition, it is possible to prevent a decrease in the reading accuracy of the test pattern, and the effect of the present invention becomes remarkable and can be used more suitably.

また前述した実施形態ではテストパターン濃度検知装置として、発光素子が1つ、受光素子が1つのセンサについて例示したが、少なくとも1つの発光素子の絞りについて本発明の構成を有していれば良く、発光素子数、受光素子数の個数、絞りの個数は任意でよいことは言うまでもない。また複数の発光素子を有する場合は全ての発光素子に本発明の構成を有することが更に好ましい。   In the above-described embodiment, the test pattern density detection apparatus is exemplified for one sensor having one light emitting element and one sensor having a light receiving element. However, the diaphragm of at least one light emitting element only needs to have the configuration of the present invention. Needless to say, the number of light emitting elements, the number of light receiving elements, and the number of apertures may be arbitrary. In the case where a plurality of light emitting elements are included, it is more preferable that all the light emitting elements have the structure of the present invention.

また前述した実施形態では、勘合したハウジングの分割線がテストパターン移動方向に対して略垂直の場合を例示したが、ハウジングの隙間があいたときの土星状スポット形状の輪の部分が中央の円形部分より移動方向にはみ出さない範囲であればよい。よって分割線のテストパターン移動方向に対する角度は正確に90°であれば特に好ましいが、60°〜120°の範囲であれば良く、70°〜110°の範囲であればより好ましい。   Further, in the above-described embodiment, the case where the fitted dividing line of the housing is substantially perpendicular to the test pattern moving direction is exemplified, but the Saturn spot-shaped ring portion when the housing has a gap is the central circular portion. Any range that does not protrude in the moving direction may be used. Therefore, it is particularly preferable that the angle of the dividing line with respect to the test pattern moving direction is exactly 90 °, but it may be in the range of 60 ° to 120 °, and more preferably in the range of 70 ° to 110 °.

また前述した実施形態では、画像形成装置として色の異なる複数の画像形成ステーションを有する多色画像形成可能な画像形成装置を例示しているが、単色の画像形成形成部を備えたモノクロ画像形成可能な画像形成装置であっても本発明は有効である。また、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。   In the embodiment described above, an image forming apparatus capable of forming a multicolor image having a plurality of image forming stations having different colors is illustrated as the image forming apparatus. However, it is possible to form a monochrome image having a single color image forming section. The present invention is effective even for a simple image forming apparatus. Further, the printer is exemplified as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this. For example, other image forming apparatuses such as a copying machine and a facsimile machine, or a multifunction machine combining these functions, etc. An image that uses another image forming apparatus or an intermediate transfer member, sequentially transfers the toner images of the respective colors onto the intermediate transfer member, and transfers the toner images carried on the intermediate transfer member onto a recording material in a batch. A similar effect can be obtained by applying the present invention to the image forming apparatus.

本発明の第1実施形態の濃度検知装置に用いられるセンサの断面図である。It is sectional drawing of the sensor used for the density | concentration detection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の濃度検知装置に用いられるセンサの斜視図である。It is a perspective view of the sensor used for the density | concentration detection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の濃度検知装置を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the density | concentration detection apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の比較例の濃度検知装置を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the density | concentration detection apparatus of the comparative example of this invention. 本発明の第2実施形態および比較例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining 2nd Embodiment and a comparative example of this invention. 本発明の第2実施形態および比較例の特性を説明する図である。It is a figure explaining the characteristic of 2nd Embodiment of this invention and a comparative example. 本発明の第3実施形態の濃度検知装置を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the density | concentration detection apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の画像形成装置を説明する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an image forming apparatus of the present invention. 本発明の画像形成装置を説明するブロック図およびシーケンス図である。1 is a block diagram and a sequence diagram illustrating an image forming apparatus of the present invention. 本発明の濃度検知装置に用いられるセンサを説明する図である。It is a figure explaining the sensor used for the density | concentration detection apparatus of this invention. 従来の濃度検知装置に用いられるセンサを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the sensor used for the conventional density | concentration detection apparatus. 従来の濃度検知装置に用いられるセンサを説明する図である。It is a figure explaining the sensor used for the conventional density | concentration detection apparatus. 従来の濃度検知装置に用いられるセンサの特性を説明する図である。It is a figure explaining the characteristic of the sensor used for the conventional density | concentration detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

T,35,36,37 …テストパターン
B,120 …静電吸着搬送ベルト(現像剤担持体)
1 …発光素子(発光手段)
2 …受光素子(受光手段)
9,14 …光路(絞り)
11,12 …光軸
33 …分割線(勘合線)
40,55 …ハウジング
45,46 …光路(絞り)
51,52 …光路(絞り)
53,54 …ハウジング
56 …テストパターンに近接する面
T, 35, 36, 37 ... Test pattern B, 120 ... Electrostatic adsorption transport belt (developer carrier)
1 ... Light emitting element (light emitting means)
2. Light receiving element (light receiving means)
9, 14 ... Optical path (aperture)
11, 12 ... Optical axis 33 ... Dividing line (fitting line)
40, 55 ... housing 45, 46 ... optical path (aperture)
51, 52 ... Optical path (aperture)
53, 54 ... housing 56 ... surface close to the test pattern

Claims (5)

現像剤担持体上に形成したテストパターンに光を照射する発光手段と、
前記現像剤担持体もしくはテストパターンによって反射された光を検知する受光手段と、
前記発光手段の発光面よりテストパターンに近接した位置で前記発光手段からの発光光量を制限する絞りと、を有し、
前記絞りはテストパターンに近接する面内で複数体が勘合して形成されることを特徴とするテストパターン濃度検知装置。
A light emitting means for irradiating the test pattern formed on the developer carrier with light;
A light receiving means for detecting light reflected by the developer carrier or the test pattern;
A diaphragm for limiting the amount of light emitted from the light emitting means at a position closer to the test pattern than the light emitting surface of the light emitting means,
2. The test pattern density detecting apparatus according to claim 1, wherein the diaphragm is formed by fitting a plurality of bodies in a plane close to the test pattern.
前記絞りのテストパターンに近接する面内にある複数体の勘合線は、前記テストパターンの移動方向と略垂直に設けられることを特徴とする請求項1に記載のテストパターン濃度検知装置。 The test pattern density detection apparatus according to claim 1, wherein a plurality of fitting lines in a plane close to the test pattern of the diaphragm are provided substantially perpendicular to a moving direction of the test pattern. 前記発光手段の発光位置から前記現像剤担持体までの発光光軸方向の距離をL1、前記絞りのテストパターンに近接する面から前記現像剤担持体までの発光光軸方向の距離をL2としたときに、0.1<L2/L1<0.8であることを特徴とする請求項1又は2に記載のテストパターン濃度検知装置。 The distance in the light emitting optical axis direction from the light emitting position of the light emitting means to the developer carrying member is L1, and the distance in the light emitting optical axis direction from the surface close to the test pattern of the diaphragm to the developer carrying member is L2. 3. The test pattern density detection apparatus according to claim 1, wherein 0.1 <L2 / L1 <0.8. 前記発光手段は前記現像剤担持体の屈曲部を照射し、前記屈曲部からの反射光を前記受光手段が検知することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のテストパターン濃度検知装置。 The test pattern according to claim 1, wherein the light emitting unit irradiates a bent portion of the developer carrying member, and the light receiving unit detects reflected light from the bent portion. Concentration detector. 画像信号に応じて記録材に現像剤による像を形成する画像形成装置において、前記請求項1〜4のいずれか1項に記載のテストパターン濃度検知装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。 5. An image forming apparatus for forming an image with a developer on a recording material in accordance with an image signal, comprising the test pattern density detecting device according to claim 1. .
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