JP2009216662A - Optical sensor/image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子と、該発光素子から照射された光が照射対象物により反射した時の反射光を受光する受光素子とを有する光学センサ、詳しくは、素子を基板上に直接設置する面実装型の光学センサ、該光学センサを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical sensor having a light-emitting element and a light-receiving element that receives reflected light when light emitted from the light-emitting element is reflected by an irradiation object, and more specifically, a surface on which the element is directly installed on a substrate The present invention relates to an image forming apparatus such as a mounting type optical sensor, a copier provided with the optical sensor, a printer, a facsimile, a plotter, and a multifunction machine provided with at least one of them.
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、感光体や中間転写ベルト等の像担持体表面に濃度検知用トナーパッチ(以下、「基準パターン」ともいう)を作成し、そのパッチの濃度を光学センサにより検出するものがある(例えば、特許文献1、2参照)。
このような画像形成装置では、その光学センサによる検出結果に基づき、潜像形成用の書込光強度、帯電バイアス、現像バイアス等を変更して現像ポテンシャルを調節したり、2成分現像方式の場合には現像器内のトナー濃度の目標値を調節したりするような画像濃度制御を行う。
この光学センサは、基準パターンを検出対象とすることからPセンサまたはPパターンセンサと呼ばれ、発光素子と受光素子とを備えた反射型光学センサが一般的に用いられる。
In this type of image forming apparatus, in order to obtain a stable image density, a toner patch for density detection (hereinafter also referred to as a “reference pattern”) is created on the surface of an image carrier such as a photoreceptor or an intermediate transfer belt, Some patches detect the density of the patch with an optical sensor (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In such an image forming apparatus, based on the detection result of the optical sensor, the developing potential is adjusted by changing the writing light intensity for forming a latent image, the charging bias, the developing bias, etc. In this case, image density control is performed to adjust the target value of the toner density in the developing device.
This optical sensor is called a P sensor or a P pattern sensor because a reference pattern is a detection target, and a reflective optical sensor including a light emitting element and a light receiving element 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。
正反射光を検出する反射型光学センサをPセンサとして用いたときの検出原理は、感光体ドラム上のトナー濃度(トナー付着量)を検出する場合を例に挙げて説明すれば、次のとおりである。
感光体ドラムの表面(照射対象物)にトナーが付着していない場合、照射光は、感光体ドラム表面で正反射し、その感光体ドラム表面の反射率に応じた正反射光が受光素子に受光される。
これに対し、感光体ドラムの表面にトナーが付着している場合、照射光がトナーに吸収されたり、トナーによって拡散反射したりする。そのため、照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。
感光体ドラムの表面上のトナー付着量が多くなるにつれて、受光素子での受光量が減ることになる。したがって、受光素子での受光量に基づいて、感光体ドラム表面上のトナー付着量を検出することができる。
Some reflective optical sensors detect specularly reflected light when the light irradiated to an irradiation object is specularly reflected. Such a reflective optical sensor is disclosed in Patent Document 1 and the like.
The detection principle when a reflection type optical sensor that detects specularly reflected light is used as the P sensor will be described as follows, taking as an example the case of detecting the toner density (toner adhesion amount) on the photosensitive drum. It is.
When toner does not adhere to the surface of the photosensitive drum (object to be irradiated), the irradiated light is regularly reflected on the surface of the photosensitive drum, and the regular reflected light corresponding to the reflectance of the surface of the photosensitive drum is applied to the light receiving element. Received light.
On the other hand, when the toner adheres to the surface of the photosensitive drum, the irradiation light is absorbed by the toner or diffusely reflected by the toner. Therefore, if the irradiated light is blocked by the toner before reaching the surface of the photosensitive drum, or if the regular reflected light from the surface of the photosensitive drum is blocked by the toner before reaching the light receiving element, the regular reflected light is received by the light receiving element. Is not received.
As the toner adhesion amount on the surface of the photosensitive drum increases, the amount of light received by the light receiving element decreases. Therefore, the toner adhesion amount on the surface of the photosensitive drum can be detected based on the amount of light received by the light receiving element.
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14に示す。リード型素子を用いた光学センサとしてのPセンサ100は、素子と同等のくぼみが形成された樹脂ケース101に発光素子102及び照射対象物103からの正反射光を受光する第1受光素子104と、照射対象物103からの拡散反射光を受光する第2受光素子105とを固定している。同図中、符号Zは照射対象物103の面の法線を、θ0は入射角を、θ1は反射角を示している。
発光素子102及び第1受光素子104、第2受光素子105とプリント基板106とをリード線107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。
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101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101の加工精度に依存する。
樹脂ケース101は型品であるので加工精度のばらつきはほとんどない。よって、光学系システムに合わせた樹脂ケースを作成すれば、素子の位置決め精度が高い反射型光学センサを得ることができる。
As a conventional reflective optical sensor, an optical sensor using a lead-type element is shown in FIG. The
The
In an optical sensor using a lead-type element, since the element is fixed to the
Since the
一方、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(例えば、特許文献3参照)。
この光学センサは、クリームはんだを印刷したプリント基板に面実装型素子を装着し、リフロー炉と呼ばれる加熱装置により基板を加熱してクリームはんだを溶融させ、部品と回路を結合させる工法(以下、リフロー工程)を経て作成される。
そのため、従来のリード型素子を用いた光学センサと比べて、コストダウンや生産性の向上、さらには光学センサ全体の小型化が図れる。
On the other hand, there is known an optical sensor using a surface-mounted element in which an element is directly installed on a substrate without a lead (see, for example, Patent Document 3).
This optical sensor is a method that attaches a surface-mount type element to a printed circuit board printed with cream solder, heats the board with a heating device called a reflow furnace, melts the cream solder, and combines the components and the circuit (hereinafter referred to as reflow soldering). It is created through a process.
Therefore, compared with an optical sensor using a conventional lead-type element, cost reduction, productivity improvement, and downsizing of the entire optical sensor can be achieved.
面実装型の光学センサでは、プリント基板面上に素子を載置して仮止めした状態でリフロー工程に移行し、クリームはんだの溶融・固化により最終的にプリント基板面上で素子の位置固定がなされる。
このため、完全に位置固定がなされるまでの間に振動等の外乱が加わると、素子が回転してしまう虞がある。素子が回転して位置ずれした状態でプリント基板面上に固定されると、位置ずれしない場合に比べて像担持体上のトナーの位置や濃度の検出結果に差が生じ、光学センサの検出精度が低下してしまうという問題があった。
In surface mount type optical sensors, the element is placed on the printed circuit board surface and temporarily fixed, and then the process proceeds to the reflow process. The position of the element is finally fixed on the printed circuit board surface by melting and solidifying the cream solder. Made.
For this reason, if a disturbance such as vibration is applied until the position is completely fixed, the element may rotate. When the element is rotated and misaligned and fixed on the printed circuit board surface, the position and density of the toner on the image carrier are detected differently than when no misalignment occurs. There was a problem that would decrease.
本発明は、面実装型における素子のプリント基板面に対する位置ずれを抑制でき、面実装型の有利性を十分に享受できる光学センサ、該光学センサを備えた画像形成装置の提供を、その目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical sensor that can suppress the positional deviation of an element in a surface-mounting type with respect to a printed circuit board surface and sufficiently enjoy the advantages of the surface-mounting type, and an image forming apparatus including the optical sensor. To do.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、少なくとも1つの発光素子と、該発光素子から照射された光が照射対象物により反射した時の反射光を受光する受光素子とをプリント基板面上に備え、前記発光素子から照射された光がプリント基板面に対してほぼ平行に進行する光学センサにおいて、前記発光素子及び前記受光素子が、前記プリント基板面の厚さ方向に延び、前記プリント基板面に設けた貫通孔に挿入することにより前記プリント基板面上での位置決めが可能な補助部材を有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, at least one light emitting element and a light receiving element that receives reflected light when the light emitted from the light emitting element is reflected by the irradiation object are printed. In an optical sensor that is provided on a substrate surface and the light emitted from the light emitting element travels substantially parallel to the printed circuit board surface, the light emitting element and the light receiving element extend in a thickness direction of the printed circuit board surface, It has an auxiliary member which can be positioned on the printed circuit board surface by being inserted into a through hole provided on the printed circuit board surface.
請求項2記載の発明では、請求項1記載の光学センサにおいて、前記補助部材は前記発光素子及び前記受光素子の側面に少なくとも1つ設けられ、前記貫通孔に挿入した後の前記プリント基板面上での前記発光素子及び前記受光素子の回転が阻止されることを特徴とする。
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の光学センサにおいて、前記受光素子に対応する貫通孔は、前記発光素子から出射した光のうち該受光素子に向かう光を遮るように配置されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical sensor according to the first aspect, at least one auxiliary member is provided on a side surface of the light emitting element and the light receiving element, and is on the printed circuit board surface after being inserted into the through hole. Rotation of the light emitting element and the light receiving element is prevented.
According to a third aspect of the present invention, in the optical sensor according to the first or second aspect, the through-hole corresponding to the light receiving element is disposed so as to block the light emitted from the light emitting element toward the light receiving element. It is characterized by.
請求項4記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1つに記載の光学センサにおいて、前記補助部材を前記貫通孔に挿入した後に、該補助部材を前記貫通孔に固定したことを特徴とする。
請求項5記載の発明では、請求項4記載の光学センサにおいて、前記補助部材の前記発光素子及び前記受光素子から突出する長さが、前記プリント基板面の厚さより大きく、前記補助部材の突出方向先端部を曲げて前記プリント基板面の裏面側に係合させることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, in the optical sensor according to any one of the first to third aspects, the auxiliary member is fixed to the through hole after the auxiliary member is inserted into the through hole. And
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical sensor according to the fourth aspect, the length of the auxiliary member protruding from the light emitting element and the light receiving element is larger than the thickness of the printed circuit board surface, and the protruding direction of the auxiliary member The front end is bent and engaged with the back side of the printed circuit board surface.
請求項6記載の発明では、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前記像担持体上にトナーを付着させたときの該トナーの付着量を検出するための光学センサと、該光学センサの検出結果に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段とを備えた画像形成装置において、前記光学センサとして、請求項1〜5のいずれか1つに記載の光学センサを用いたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, an image carrier having a surface for regularly reflecting light, a toner image forming unit for forming a toner image on the image carrier, and the toner image forming unit on the image carrier. An image forming apparatus comprising: an optical sensor for detecting an amount of toner adhesion when toner is adhered; and an image density control unit that performs image density control based on a detection result of the optical sensor. An optical sensor according to any one of claims 1 to 5 is used as the sensor.
本発明によれば、プリント基板面に対する素子の製造過程における位置ずれを抑制でき、面実装型の光学センサの検出精度を高めることができる。
また、発光素子から射出した光のうちの漏れ光がプリント基板面を伝搬して直接的に受光素子に到達するのを抑制でき、光学センサの検出精度を一層高めることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position shift in the manufacturing process of the element with respect to a printed circuit board surface can be suppressed, and the detection accuracy of a surface mount type optical sensor can be improved.
Moreover, it is possible to suppress leakage light out of the light emitted from the light emitting element from directly reaching the light receiving element by propagating on the printed circuit board surface, thereby further improving the detection accuracy of the optical sensor.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図1乃至図3に基づいて第1の実施形態を説明する。図1に示すように、本実施形態に係る面実装型の光学センサ10は、発光素子(発光手段)12と、受光素子(受光手段)としての正反射光を受光するための第1受光素子14と、拡散反射光を受光するための第2受光素子16とから構成されている。
光学センサ10が実装されるプリント基板面18は、照射対象物としての像担持体である中間転写ベルト20のベルト面に対して略直角(略垂直)となるように配置されている。図14で示したリード型の光学センサを支持するプリント基板106の水平配置方式に比べて、基板の経時的撓みを防止することができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment will be described based on FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, a surface mount
The printed
本実施形態では、発光素子12としてLEDが、第1受光素子14、第2受光素子16としてPD(フォトダイオード)が用いられている。第1受光素子14、第2受光素子16としてはフォトトランジスタを用いてもよい。
発光素子12から照射される光の光軸は、プリント基板面18に対してほぼ平行である。
発光素子12、第1受光素子14及び第2受光素子16は、それぞれ補助部材を有しており、この補助部材をプリント基板面18上に設けられた貫通孔に挿入して設置されている。以下にその構成を詳細に説明する。
In the present embodiment, an LED is used as the
The optical axis of light emitted from the
Each of the
補助部材と貫通孔の構成はいずれの素子でも同様であるので、発光素子12を代表して説明する。図2に示すように、発光素子12の左右の側面には、プリント基板面18の厚さ方向に延びる薄肉平板状の補助部材22が固定されており、プリント基板面18の対応位置(発光素子12の所望の設置位置)には、補助部材22を挿入可能で且つ挿入後の補助部材22の基板面に平行な方向の位置ずれを阻止可能な大きさの貫通孔24が細長いスリット状に形成されている。
補助部材22の高さ(長さ)Lは、発光素子12の筐体の下端から突出する大きさに設定されており、突出量L1はプリント基板面18の厚みtよりも小さい。すなわち、突出量L1は図3に示すように貫通孔24の深さよりも小さく設定されている。もちろん、L1=tでも構わない。
補助部材22を貫通孔24に挿入することにより、発光素子12をプリント基板面18上で回転しないように位置決めすることができる。
プリント基板面18上での位置ずれを阻止した状態でリフロー工程を経ることにより、発光素子12、第1受光素子14及び第2受光素子16を所定の位置に均一な精度で固定することができる。
Since the structure of the auxiliary member and the through hole is the same for any element, the
The height (length) L of the
By inserting the
By performing the reflow process in a state where the positional deviation on the printed
補助部材22は一方の側面のみに設けてもよい。この場合にもプリント基板面18上における位置決めと回転阻止機能は得られる。
補助部材22を貫通孔24に挿入した後の発光素子12の上下方向(プリント基板面18の厚み方向)の位置ずれを防止するために、接着剤やはんだ等の接着材で補助部材22を貫通孔24に固定(固着)してもよい(以下の他の実施形態において同じ)。
このようにすれば、振動等の外乱によって発光素子12がリフロー工程中に上方向に浮いた状態ではんだ固定されるのを防止することができる。この場合、補助部材22の材質は接着材との関係で接着効果の大きいものがより望ましい。
本実施形態では、補助部材22の上下方向の長さを発光素子12の高さよりも大きくして下端側を突出させる形状としたが、これに限定される趣旨ではなく、補助部材22の高さを小さくして発光素子12の下端部に固定し、突出量を同じにしてもよい。
要するに、補助部材22の長さは、プリント基板面18に対する位置きめと回転阻止機能が得られる範囲で適宜に設定することができる。
The
In order to prevent displacement of the
In this way, it is possible to prevent the
In the present embodiment, the length of the
In short, the length of the
本実施形態では補助部材22として薄肉の平板状を例示したが、これに限定される趣旨ではない。例えば、図4に示すように、細幅の帯板状の補助部材26を発光素子12の筐体の四隅又は片側2箇所に設けて、プリント基板面18の貫通孔28に挿入するようにしてもよい。
図5に示すように、発光素子12の側面に対応する部分をくり抜いた円柱状の補助部材30を両側面に固定し、プリント基板面18の貫通孔32に挿入するようにしてもよい。
図6に示すように、半円柱状の補助部材34を一方の側面に固定し、プリント基板面18の貫通孔36に挿入するようにしてもよい。半円柱状であるので、一方側固定でも回り止め機能を得ることができる。
In the present embodiment, a thin flat plate shape is illustrated as the
As shown in FIG. 5, columnar
As shown in FIG. 6, the semi-columnar
図7に第2の実施形態を示す。上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
上記実施形態では、補助部材の突出量をプリント基板面18の厚み以下として、貫通孔に固定する場合には接着固化する構成としたが、本実施形態では接着剤を用いることなく補助部材を貫通孔に挿入後に固定することを特徴としている。
本実施形態に係る補助部材38は第1の実施形態の図2で示したものと同様に薄肉の平板形状を有しているが、その上下方向の長さは図7(a)、(b)に示すように、プリント基板面18の厚さを超えて突出する大きさに設定されている。
すなわち、発光素子12から突出する長さが、プリント基板面18の厚さより大きく設定されている。また、補助部材38は金属や樹脂等の塑性変形可能な材質で形成されている。
FIG. 7 shows a second embodiment. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and unless otherwise specified, the description of the configuration and functions already described is omitted, and only the main part will be described (the same applies to other embodiments below).
In the above embodiment, the amount of protrusion of the auxiliary member is set to be equal to or less than the thickness of the printed
The
That is, the length protruding from the
挿入後、図7(c)に示すように、補助部材38の突出方向先端部38aを折り曲げてプリント基板面18の裏面に係合させることにより、接着剤なしに、プリント基板面18に対する発光素子12の上下方向の位置ずれをも防止することができる。この状態でリフロー工程を経る。
補助部材38の先端部38aの曲げ度合いは、必ずしも略直角とする必要はなく、二点鎖線で示すように、ハの字状に斜めにしても係合機能は得ることができる。
After the insertion, as shown in FIG. 7C, the light emitting element with respect to the printed
The bending degree of the distal end portion 38a of the
図8に示すように、細線状の補助部材40を発光素子12の四隅又は片側の2箇所に固定し、プリント基板面18の貫通孔42に挿入して、挿入後補助部材40の先端部を曲げる構成としてもよい。
補助部材を設ける位置は、発光素子12の左右・前後側面に限定されない。例えば図9に示すように、プリント基板面18の厚み方向に延びる突縁44aを四隅又は片側の2箇所に有する平板状の補助部材44を発光素子12の一側面としての底面に固定し、プリント基板面18の貫通孔46に突縁44aを挿入するようにしてもよい。
この場合、突縁44aの長さは第1の実施形態と同様にプリント基板面18の厚み以下としてもよく、厚みよりも大きくして先端部を曲げるようにしてもよい。
As shown in FIG. 8, the thin-line
The positions where the auxiliary members are provided are not limited to the left and right and front and rear sides of the
In this case, the length of the projecting edge 44a may be equal to or smaller than the thickness of the printed
図11及び図12に基づいて第3の実施形態を説明する。
この種の光学センサでは、上述のように、照射対象物からの反射光を受光素子により受光し、受光量の変化により照射対象物の状態変化を検知するため、発光素子から照射された光のうち、プリント基板面18を伝搬して直接的に受光素子に到達するいわゆる漏れ光は、光学センサの検知精度を低下させる要因となる。
具体的に説明すると、プリント基板面18の表面は一般的に透明なコート層で被覆されており、発光素子12から射出された光のうち、前記コート層内を伝搬・進行して第1受光素子14又は第2受光素子16に直接的に到達する漏れ光が存在し得る。
本実施形態では、この漏れ光による検知精度の低下を極力抑制することを目的とする。
A third embodiment will be described based on FIGS. 11 and 12.
In this type of optical sensor, as described above, the reflected light from the irradiation target is received by the light receiving element, and the change in the amount of received light is detected to detect the change in the state of the irradiation target. Among these, so-called leakage light that propagates through the printed
More specifically, the surface of the printed
In the present embodiment, an object is to suppress a decrease in detection accuracy due to the leaked light as much as possible.
図10に示すように、図1で示した光学センサ10の配置形態では、発光素子12から射出した放射光で第2受光素子16へ向かう光(漏れ光)は、その進行方向に対して貫通孔24が直交状態に交差しているため、貫通孔24によりブロックされる。
すなわち、貫通孔24の存在により前記コート層が断絶されるため、コート層内を伝搬する漏れ光50はそこで連続進行性を絶たれ、また、そこから発散・放射する漏れ光も補助部材22により遮光され、あるいは貫通孔24を介して基板外部へ拡散する。
しかしながら、第1受光素子14は貫通孔24の長手方向が漏れ光50の進行方向に沿った状態、換言すれば漏れ光50に対する交差角度が小さいため、漏れ光50が第1受光素子14に直接的に受光される危険性が高い。
As shown in FIG. 10, in the arrangement form of the
That is, since the coat layer is cut off due to the presence of the through-
However, since the first
これを防止するために、本実施形態では、第1受光素子14の補助部材22と隣り合う側面に、補助部材22と同様に薄肉平板状の補助部材52を設け、これに対応して、図11に示すように、プリント基板面18に、補助部材22と補助部材52を挿入可能なL字状の貫通孔54を形成している。
このようにすれば、上記原理に基づいて漏れ光50が第1受光素子14に直接的に到達することを極力抑制することができる。
本実施形態では補助部材を補助部材22と補助部材52とで構成した場合を例示したが、漏れ光50との交差角度が大きい場合には、補助部材52のみとしてもよい。
補助部材22と補助部材52の突出量はプリント基板面18の厚み以下としたが、厚みを超える長さとして折り曲げるようにしてもよい。
In order to prevent this, in the present embodiment, a thin flat plate-like
If it does in this way, it can suppress that the
In the present embodiment, the case where the auxiliary member is configured by the
Although the protruding amount of the
図12に第4の実施形態(画像形成装置への適用例)を示す。
ここでは、画像形成装置として、電子写真方式のモノクロレーザープリンタ(以下、「モノクロプリンタ」という)に適用した実施形態について説明する。
図12に示されるモノクロプリンタ100は、光走査装置900、走査対象物で且つ照射対象物としての感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903とトナーカートリッジ904を有する現像装置920、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、定着ローラ909、排紙ローラ912、排紙トレイ910及び不図示の転写搬送ベルトなどを備えている。
帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911及びクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に配置されている。
光走査装置900、帯電チャージャ902、現像装置920により、トナー像形成手段が構成される。感光体ドラム901は、光を正反射させる表面を有する像担持体である。
FIG. 12 shows a fourth embodiment (application example to an image forming apparatus).
Here, an embodiment in which an electrophotographic monochrome laser printer (hereinafter referred to as “monochrome printer”) is applied as an image forming apparatus will be described.
A
The charging
The
感光体ドラム901の回転方向に関して、帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911、クリーニングブレード905の順に配置されている。
感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム901は、図12における面内で時計回り方向(矢印方向)に回転するようになっている。
帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる。光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム901の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム901の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。また、感光体ドラム901の周りには、上述した光学センサとしてのPセンサ914が設けられているが、Pセンサ914の動作の詳細については、後述する。
With respect to the rotation direction of the
A photosensitive layer is formed on the surface of the
The charging
トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903に供給される。トナーカートリッジ904内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。
現像ローラ903は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ904から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、現像ローラ903には、感光体ドラム901における帯電している部分(光が照射されなかった部分)と帯電していない部分(光が照射された部分)とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。
この電圧によって、現像ローラ903の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム901の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。
トナーが付着された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って転写チャージャ911の方向に移動する。
給紙トレイ906には転写対象物としての記録紙913が格納されている。給紙トレイ906の近傍には給紙コロ907が配置されており、給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚づつ取り出し、レジストローラ対908に搬送する。
The
As the developing
Due to this voltage, the toner adhering to the surface of the developing
The latent image to which the toner is attached moves in the direction of the
A
レジストローラ対908は、転写ローラ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて、感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙に向けて不図示の転写搬送ベルト上により搬送される。
転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面の潜像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、定着ローラ909を有する定着装置へ送られる。
The
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
定着装置では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。定着された記録紙913は、排紙ローラ対912を介して排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。
クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。
In the fixing device, heat and pressure are applied to the
The
本発明の特徴部分である、感光体ドラム901の表面上のトナー付着量の検出について図12を用いて再度説明する。本実施形態のプリンタ100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、ブラック(Bk)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(プロコン動作)を実行する。
このプロコン動作では、濃度検知用トナーパッチ(基準パターン)を、感光体ドラム901上に形成する。感光体ドラム901上に形成される基準パターンは、帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替えることにより、連続階調の基準パターンとする。すなわち、本実施形態では、トナー付着量が階調的に変化するライン状の基準パターンを、感光体ドラムの表面移動方向に沿って作成する。
この基準パターンを感光体ドラム901近傍に設けられたPセンサ914で検出する。Pセンサ914の検出結果に基づいて、図示しない制御手段(画像濃度制御手段)により画像濃度制御(プロコン動作)が行われる。
The detection of the toner adhesion amount on the surface of the
In this process control operation, a density detection toner patch (reference pattern) is formed on the
This reference pattern is detected by a
図13に第5の実施形態(カラー画像形成装置への適用例)を示す。
感光体ドラム表面上のトナー付着量の検出を、カラーレーザープリンタ(以下、「カラープリンタ」という)に展開した場合を説明する。本実施形態のカラープリンタは、モノクロプリンタの場合に比べて、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色に対応する光走査装置900、感光体ドラム901、不図示の帯電チャージャ902、不図示の現像ローラ903、不図示のトナーカートリッジ904、不図示のクリーニングブレード905、不図示の転写チャージャ911、不図示のPセンサ914が追加されている。
カラープリンタの原理は、モノクロプリンタとほぼ同じである。カラープリンタにおけるトナー付着量の検出は、各感光体ドラム上の基準パターンを各感光体ドラム901Y、901M、901C、901Bk近傍に設けられたPセンサ914Y、914M、914C、914Bkで検出する。
FIG. 13 shows a fifth embodiment (example of application to a color image forming apparatus).
The case where the detection of the toner adhesion amount on the surface of the photosensitive drum is applied to a color laser printer (hereinafter referred to as “color printer”) will be described. Compared with a monochrome printer, the color printer according to the present embodiment has an
The principle of a color printer is almost the same as that of a monochrome printer. In the color printer, the toner adhesion amount is detected by the P sensors 914Y, 914M, 914C, and 914Bk provided in the vicinity of the
図12は、感光体ドラム上の基準パターンを検出する場合を示しているが、図13に示すように、各感光体ドラム901Y、901M、901C、901Bk上に形成した基準パターンを、転写搬送ベルト921上に転写した後に検出する構成としてもよい。
この場合、Pセンサ914は、駆動ローラ922、従動ローラ923と共に転写搬送ベルト921を張架しているテンションローラ24に対向する位置に配置する。なお、転写搬送ベルト921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921上に転写する。図13において、符号924はテンションローラを示している。
FIG. 12 shows the case where the reference pattern on the photosensitive drum is detected. As shown in FIG. 13, the reference pattern formed on each
In this case, the
10 光学センサ
12 発光素子
14 受光素子としての第1受光素子
16 受光素子としての第2受光素子
18 プリント基板面
20 照射対象物としての中間転写ベルト
22、26、30、34、38、40、44 補助部材
24、28、32、36、42、46、54 貫通孔
901 像担持体としての感光体ドラム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記発光素子及び前記受光素子が、
前記プリント基板面の厚さ方向に延び、前記プリント基板面に設けた貫通孔に挿入することにより前記プリント基板面上での位置決めが可能な補助部材を有していることを特徴とする光学センサ。 At least one light emitting element and a light receiving element that receives reflected light when the light emitted from the light emitting element is reflected by an irradiation object are provided on a printed circuit board surface, and the light emitted from the light emitting element is printed. In an optical sensor that travels almost parallel to the substrate surface,
The light emitting element and the light receiving element are:
An optical sensor having an auxiliary member extending in a thickness direction of the printed circuit board surface and capable of being positioned on the printed circuit board surface by being inserted into a through hole provided in the printed circuit board surface. .
前記補助部材は前記発光素子及び前記受光素子の側面に少なくとも1つ設けられ、前記貫通孔に挿入した後の前記プリント基板面上での前記発光素子及び前記受光素子の回転が阻止されることを特徴とする光学センサ。 The optical sensor according to claim 1.
The auxiliary member is provided on at least one side surface of the light emitting element and the light receiving element, and prevents rotation of the light emitting element and the light receiving element on the printed circuit board surface after being inserted into the through hole. A featured optical sensor.
前記受光素子に対応する貫通孔は、前記発光素子から出射した光のうち該受光素子に向かう光を遮るように配置されていることを特徴とする光学センサ。 The optical sensor according to claim 1 or 2,
The through hole corresponding to the light receiving element is disposed so as to block the light emitted from the light emitting element toward the light receiving element.
前記補助部材を前記貫通孔に挿入した後に、該補助部材を前記貫通孔に固定したことを特徴とする光学センサ。 The optical sensor according to any one of claims 1 to 3,
An optical sensor, wherein the auxiliary member is fixed to the through hole after the auxiliary member is inserted into the through hole.
前記補助部材の前記発光素子及び前記受光素子から突出する長さが、前記プリント基板面の厚さより大きく、前記補助部材の突出方向先端部を曲げて前記プリント基板面の裏面側に係合させることを特徴とする光学センサ。 The optical sensor according to claim 4.
The length of the auxiliary member protruding from the light emitting element and the light receiving element is larger than the thickness of the printed circuit board surface, and the front end of the auxiliary member in the protruding direction is bent and engaged with the back surface side of the printed circuit board surface. An optical sensor.
前記光学センサとして、請求項1〜5のいずれか1つに記載の光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier having a surface for regularly reflecting light, a toner image forming unit for forming a toner image on the image carrier, and the toner image formed on the image carrier by the toner image forming unit. In an image forming apparatus comprising an optical sensor for detecting the amount of toner adhesion, and image density control means for performing image density control based on the detection result of the optical sensor,
An image forming apparatus using the optical sensor according to claim 1 as the optical sensor.
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CN102681380A (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-19 | 欧姆龙株式会社 | Toner density sensor and image forming apparatus |
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CN104662410A (en) * | 2012-08-28 | 2015-05-27 | 株式会社理光 | Optical sensor and image forming apparatus |
-
2008
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