JP2010190685A - Reflected light intensity detecting sensor and image forming apparatus employing the same - Google Patents

Reflected light intensity detecting sensor and image forming apparatus employing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflected light intensity detecting sensor capable of stably sensing a reflected light intensity from a surface of an image carrier, by shifting the center of a light receiving element and the optical axis center of reflection light from each other, and to provide an image forming apparatus employing the same. <P>SOLUTION: In the reflected light intensity detecting sensor 20, at least one light emitting element 1 and one light receiving element 2 are disposed in a light shielding case 5, so as to keep a fixed interval L with respect to an object to be sensed 4, and the reflection light 7 resulting from light 6 with which the object to be sensed 4 is obliquely irradiated by the light emitting element 1, is received by the light receiving element 2. The light receiving element is shifted in parallel to a reflecting surface 4A of the object to be sensed in a direction in which both elements get away mutually from a reference position on which the optical axis 7A of the reflection light 7 coincides with the center 2A of the light receiving element 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、照射対象物に対して照射した入射光の反射光を受光する反射光量検知センサおよびこの反射光量検知センサを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a reflected light amount detection sensor that receives reflected light of incident light irradiated to an irradiation object, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, and a multifunction machine using the reflected light amount detection sensor. Is.

画像形成装置の分野では、安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体の表面に濃度検知用トナーパッチと称する基準パターンを形成し、その基準パターンの濃度を光学センサで検出している。このような光センサを用いて基準パターンの濃度を検知するものとしては特許文献1,2が挙げられる。このような基準パターンの濃度を検知する画像形成装置では、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することで現像ポテンシャルを調整したりするような画像濃度制御を行っている。   In the field of image forming apparatuses, in order to obtain a stable image density, a reference pattern called a density detection toner patch is formed on the surface of an image carrier such as a photoconductor, and the density of the reference pattern is detected by an optical sensor. ing. Patent Documents 1 and 2 are examples of detecting the density of a reference pattern using such an optical sensor. In such an image forming apparatus that detects the density of the reference pattern, the developing potential can be adjusted by changing the writing light intensity, the charging bias, the developing bias, etc. for forming the latent image based on the detection result by the optical sensor. Such image density control is performed.

一般に光学センサは、基準パターンを検出対象とすることからP(パターン)センサと呼ばれ、発光手段と受光手段とを備えた反射型光学センサが一般的に用いられている。反射型光学センサには、図18に示すように、照射対象物に発光手段から照射した光が正反射したときの正反射光を受光手段で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。   In general, an optical sensor is called a P (pattern) sensor because a reference pattern is a detection target, and a reflective optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit is generally used. As shown in FIG. 18, there is a reflection type optical sensor that detects regularly reflected light when the light irradiated from the light emitting unit is regularly reflected on the irradiation target by the light receiving unit. Is disclosed in Patent Document 1 and the like.

正反射光を検出する反射型光学センサをPセンサとして用いたときの検出原理を、像担持体の表面上のトナー濃度(トナー付着量)を検出する場合を例に説明する。 照射対象物となる像担持体の表面にトナーが付着していない場合、発光手段から照射されて像担持体の表面に届く入射光は像担持体の表面で正反射し、その像担持体の表面(反射面)の反射率に応じた正反射光が受光素子で受光される。これに対し、像担持体の表面にトナーが付着している場合、発光手段から照射されて像担持体の表面に向かう入射光がトナーに吸収されたり、トナーによって乱反射したりする。そのため、入射光が発光手段から像担持体の表面に到達する前にトナーに遮られたり、像担持体の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ことで、正反射光が受光素子で受光され難くなる。よって、像担持体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低減することになるので、この受光素子での受光量に基づいて、像担持体の表面上のトナー付着量を検知することができる。   The detection principle when a reflective optical sensor that detects specularly reflected light is used as a P sensor will be described by taking as an example the case of detecting the toner concentration (toner adhesion amount) on the surface of the image carrier. When no toner adheres to the surface of the image carrier to be irradiated, incident light irradiated from the light emitting means and reaching the surface of the image carrier is regularly reflected on the surface of the image carrier, and the image carrier The regular reflection light corresponding to the reflectance of the surface (reflection surface) is received by the light receiving element. On the other hand, when toner adheres to the surface of the image carrier, incident light that is irradiated from the light emitting means and travels toward the surface of the image carrier is absorbed by the toner, or is irregularly reflected by the toner. Therefore, the incident light is blocked by the toner before reaching the surface of the image carrier from the light emitting means, or the regular reflection light from the surface of the image carrier is blocked by the toner before reaching the light receiving element. The regular reflection light is hardly received by the light receiving element. Therefore, the amount of light received by the light receiving element is reduced as the amount of toner attached on the surface of the image carrier increases. Therefore, the toner on the surface of the image carrier is determined based on the amount of light received by the light receiving element. The amount of adhesion can be detected.

特許文献3には、センサから測定面までの距離を測定する安価で小型なセンサを提供するために、発光素子と複数の受光素子とを一体的に備え、複数の受光素子それぞれの光軸が交わらないように配置した光センサが記載されている。   In Patent Document 3, in order to provide an inexpensive and small sensor for measuring the distance from the sensor to the measurement surface, a light emitting element and a plurality of light receiving elements are integrally provided, and the optical axes of each of the plurality of light receiving elements are An optical sensor arranged so as not to cross is described.

特許文献4には、発光素子の中心軸を、発光側レンズの中心軸から受光素子側にずらして形成し、正反射光のもとになる発光素子から出る光の成分を遮断して正反射光が受光素子に入射しないようにした光センサが記載されている。   In Patent Document 4, the center axis of the light emitting element is shifted from the center axis of the light emitting side lens toward the light receiving element side, and the light component emitted from the light emitting element that is the source of the specularly reflected light is cut off and specularly reflected. An optical sensor is described that prevents light from entering the light receiving element.

引用文献5には、センサの中心を、光学系の中心光軸から光源側へ一定距離だけ平行にずらせた位置に設置し、光源を読取り対象からの正反射光がセンサに入射されない領域内に設置し、光源を中心光軸に対して操作者の手元側に寄った位置に設け、センサをその中心が中心光軸から光源側に所要距離だけ平行にずらせた位置に設置した構成が記載されている。   In the cited document 5, the center of the sensor is installed at a position shifted in parallel by a certain distance from the central optical axis of the optical system to the light source side, and the light source is placed in a region where the specularly reflected light from the reading target is not incident on the sensor. A configuration is described in which the light source is installed at a position close to the operator's hand with respect to the central optical axis, and the sensor is installed at a position where the center is shifted in parallel from the central optical axis to the light source by a required distance. ing.

特許文献1,2のような像担持体の表面におけるトナー付着量の検出方式では、必ずしも正確な付着量検出が行えるわけではない。なぜなら、トナー付着量を検出するためには像担持体自体を動作させる必要があるからである。例えば、検知対象部が中間転写ベルト(像担持体)だった場合、中間転写ベルト上にトナーを付着させた基準パターンを用意して、中間転写ベルトを回転させることで様々な基準パターンを光センサで検出することになる。このように検知対象物となる中間転写ベルトを動作させると、動作に伴う振動等により光学センサから中間転写ベルトまでの検知距離が変動したり、図19に示すように光学センサが中間転写ベルトを検出する角度が変動すると、光学センサの出力も変化してしまう。そのため、検知距離変動や検知角度変動があっても安定した出力を示す光学センサが必要とされている。   In the detection methods of the toner adhesion amount on the surface of the image carrier as in Patent Documents 1 and 2, accurate adhesion amount detection cannot always be performed. This is because it is necessary to operate the image carrier itself in order to detect the toner adhesion amount. For example, when the detection target part is an intermediate transfer belt (image carrier), a reference pattern in which toner is attached to the intermediate transfer belt is prepared, and various reference patterns are detected by rotating the intermediate transfer belt. Will be detected. When the intermediate transfer belt as the detection target is operated in this way, the detection distance from the optical sensor to the intermediate transfer belt varies due to vibration caused by the operation, or the optical sensor moves the intermediate transfer belt as shown in FIG. When the angle to be detected fluctuates, the output of the optical sensor also changes. Therefore, there is a need for an optical sensor that exhibits a stable output even when there is a detection distance variation or a detection angle variation.

特許文献3には発光素子と複数の受光素子とを一体的に備え、複数の受光素子それぞれの光軸が交わらないように配置した光センサが記載されているが、この光センサは、センサから測定面までの距離を測定するものである。   Patent Document 3 describes an optical sensor that is integrally provided with a light emitting element and a plurality of light receiving elements, and is arranged so that the optical axes of the plurality of light receiving elements do not cross each other. The distance to the measurement surface is measured.

特許文献4には、発光素子の中心軸を、発光側レンズの中心軸から受光素子側にずらして形成したセンサ構成が記載されているが、このセンサは原稿の有無検出に用いるものである。   Patent Document 4 describes a sensor configuration in which the center axis of the light emitting element is shifted from the center axis of the light emitting side lens toward the light receiving element side. This sensor is used for detecting the presence or absence of a document.

引用文献5には、イメージセンサの中心や光源を、光学系の中心光軸から平行にずらせた位置に設置した構成が記載されているが、この構成はイメージセンサの中心と結像手段の中心光軸からのずれに関するものである。   Cited Document 5 describes a configuration in which the center of the image sensor and the light source are installed at positions shifted in parallel from the central optical axis of the optical system. This configuration is the center of the image sensor and the center of the imaging means. This relates to the deviation from the optical axis.

本発明は、受光素子の中心と反射光の光軸の中心とをずらすことにより検知対象物の表面から反射光量を安定して検出可能とする反射光量検知センサおよびこれを用いた画像形成装置を提供することを、その目的とする。   The present invention provides a reflected light amount detection sensor capable of stably detecting a reflected light amount from the surface of a detection object by shifting the center of a light receiving element and the center of an optical axis of reflected light, and an image forming apparatus using the same. Its purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明では、少なくとも1つの発光素子と1つの受光素子が遮光性ケース内に設けられて検知対象物に対して一定の間隔に保持され、発光素子から傾斜して検知対象物に対して照射された光の反射光を受光素子で受光する反射光量検知センサにおいて、反射光の光軸と受光素子の中心が重なる基準位置から、受光素子もしくは発光素子と受光素子の両方を素子同士が互いに遠ざかる方向へ検知対象物の反射面に対して平行移動させて配置したことを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the present invention, at least one light emitting element and one light receiving element are provided in a light-shielding case and held at a fixed interval with respect to the detection target, and are detected by tilting from the light emitting element. In the reflected light amount detection sensor that receives the reflected light of the light irradiated to the object by the light receiving element, from the reference position where the optical axis of the reflected light and the center of the light receiving element overlap, both the light receiving element or the light emitting element and the light receiving element Are arranged so as to be moved parallel to the reflection surface of the object to be detected in a direction in which the elements move away from each other.

遮光性ケースは、発光素子の位置決め部と発光素子から検知対象物への照射光の広がりを規制する発光用アパーチャを備えた第1の筒形状部と、受光素子の位置決め部と当該受光素子への反射光の量を規定する受光用アパーチャを備えた第2の筒形状部とを有することを特徴としている。   The light shielding case includes a first cylindrical portion having a light emitting element positioning portion, a light emitting aperture for restricting spread of irradiation light from the light emitting element to the detection target, a light receiving element positioning portion, and the light receiving element. And a second cylindrical portion having a light receiving aperture for defining the amount of reflected light.

第1の筒形状部と第2の筒形状部は、遮光性ケースに一体的に形成され、発光用アパーチャは発光素子から照射される光の光軸方向に、受光用アパーチャは反射光の光軸方向にそれぞれ延設されている。   The first cylindrical shape portion and the second cylindrical shape portion are formed integrally with the light shielding case, the light emitting aperture is in the optical axis direction of the light emitted from the light emitting element, and the light receiving aperture is the reflected light. Each extends in the axial direction.

このため、第1の筒形状部により位置決めされた発光素子から発せられた光は、光軸方向に延びる発光用アパーチャを介して検知対象物に照射されるとともに、検知対象物にて反射した光は、反射光の光軸方向に延びる受光用のアパーチャを介して受光素子にて受光される。   For this reason, the light emitted from the light emitting element positioned by the first cylindrical portion is irradiated to the detection target through the light emitting aperture extending in the optical axis direction, and is reflected by the detection target. Is received by the light receiving element through a light receiving aperture extending in the optical axis direction of the reflected light.

本発明では、検知対象物への入射光の光軸は発光用アパーチャの中心軸上にあり、検知対象物からの反射光の光軸は受光用アパーチャの中心軸と平行な方向に位置している。   In the present invention, the optical axis of the incident light to the detection target is on the central axis of the light emitting aperture, and the optical axis of the reflected light from the detection target is positioned in a direction parallel to the central axis of the light receiving aperture. Yes.

遮光性ケースには、検知対象物で正反射した光を受光する受光素子だけではなく、発光素子から照射されて検知対象物にて拡散反射される光を受光する拡散光用受光素子が設けられている。   The light shielding case is provided not only with a light receiving element that receives light regularly reflected by the detection object, but also with a diffused light receiving element that receives light emitted from the light emitting element and diffusely reflected by the detection object. ing.

本発明では、光を正反射させる表面を有する像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段により像担持体上にトナーを付着させたときのトナーの付着量を検出するための光学センサと、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、光学センサとして、上記の反射光量検知センサを有する用いたことを特徴としている。   In the present invention, an image carrier having a surface that regularly reflects light, a toner image forming unit that forms a toner image on the image carrier, and a toner image deposited on the image carrier by the toner image forming unit. In an image forming apparatus including an optical sensor for detecting the amount of toner adhesion and an image density control unit that performs image density control based on the detection result of the optical sensor, the reflected light amount detection sensor described above is used as the optical sensor. It is characterized by having used.

本発明によれば、反射光の光軸と受光素子の中心が重なる基準位置から、受光素子もしくは発光素子と受光素子の両方を素子同士が互いに遠ざかる方向へ検知対象物の反射面に対して平行移動させて配置すねことで、意図的に受光素子の中心と反射光の光軸が重ならないようにしたので、基準位置にある場合に対して、受光素子の受光量を変化させることができ、また検知対象物が動作した際に生じる検知距離変動に対する受光量の関係も変化させることができる。このため、基準位置にある場合よりも検知距離変動に対して受光量の変化の少なくなるように受光素子あるいは発光素子と受光素子の双方を配置することで、検知対象物の表面から反射光量を安定して検出可能とすることができる。   According to the present invention, from the reference position where the optical axis of the reflected light and the center of the light receiving element overlap, the light receiving element or both of the light emitting element and the light receiving element are parallel to the reflecting surface of the detection object in a direction in which the elements move away from each other. By moving and arranging it, the center of the light receiving element and the optical axis of the reflected light are intentionally prevented from overlapping, so that the amount of light received by the light receiving element can be changed compared to when it is at the reference position, In addition, the relationship between the amount of received light and the variation in the detection distance that occurs when the detection object is operated can be changed. For this reason, the amount of reflected light from the surface of the object to be detected can be reduced by arranging the light receiving element or both the light emitting element and the light receiving element so that the change in the amount of received light is less with respect to the variation in the detection distance than in the reference position. It can be detected stably.

このような安定した反射光量検知センサを、トナー像形成手段により像担持体上にトナーを付着させたときのトナーの付着量を検出するための光学センサとすることで、光学センサの検出結果に基づいて行う画像濃度制御の安定が向上し、良好な画像を得ることができる。   By using such a stable reflected light amount detection sensor as an optical sensor for detecting the toner adhesion amount when the toner is deposited on the image carrier by the toner image forming means, the detection result of the optical sensor is obtained. The stability of the image density control performed based on this improves, and a good image can be obtained.

本発明にかかる反射光量検知センサを備えた画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus including a reflected light amount detection sensor according to the present invention. トナー像形成手段により像担持体上にトナーを付着させたときのトナーの付着量を光学センサで検出する形態を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a form in which an optical sensor detects a toner adhesion amount when toner is adhered on an image carrier by a toner image forming unit. 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の主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the image density control means which performs image density control based on the detection result of an optical sensor. 本発明にかかる反射光量検知センサの構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the reflected light amount detection sensor concerning this invention. 反射光量検知センサを構成する遮光性ケースの構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the light-shielding case which comprises a reflected light amount detection sensor. 遮光性ケースを矢印A方向から見た図である。It is the figure which looked at the light-shielding case from the arrow A direction. 反射光の光軸に対して受光素子の中心が位置した従来の反射光量検知センサの光学シミュレーションモデルである。It is an optical simulation model of the conventional reflected light amount detection sensor in which the center of the light receiving element is located with respect to the optical axis of the reflected light. 図7の発光素子側の拡大図である。It is an enlarged view by the side of the light emitting element of FIG. 図7の光学シミュレーションモデルにおいて発光素子側からの光線本数を10万本としたときの光線軌跡を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a light ray locus when the number of light rays from the light emitting element side is 100,000 in the optical simulation model of FIG. 本発明にかかる反射光の光軸に対して受光素子の中心をずらした反射光量検知センサの光学シミュレーションモデルである。It is an optical simulation model of the reflected light amount detection sensor in which the center of the light receiving element is shifted with respect to the optical axis of the reflected light according to the present invention. 図10の光学シミュレーションモデルにおいて発光素子側からの光線本数を10万本としたときの光線軌跡を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a light ray locus when the number of light rays from the light emitting element side is 100,000 in the optical simulation model of FIG. 反射光の光軸に対して受光素子の中心が位置した光学シミュレーションによる受光側に到達した光線の照度分布解析を実施するためモデルを示す図である。It is a figure which shows a model in order to implement the illumination distribution analysis of the light ray which arrived at the light-receiving side by the optical simulation in which the center of the light receiving element was located with respect to the optical axis of reflected light. 図12のモデルによる受光側での正反射光用の照度分布である。13 is an illuminance distribution for regular reflection light on the light receiving side according to the model of FIG. 図12において受光器を受光素子側のアパーチャ入口に配置したモデルを示す図である。It is a figure which shows the model which has arrange | positioned the light receiver in the aperture entrance by the side of a light receiving element in FIG. 反射光の光軸に対して受光素子の中心が一致している場合の検知距離変動に対する受光素子のアパーチャ入口の受光器の照度分布結果を示す図である。It is a figure which shows the illumination intensity distribution result of the light receiver of the aperture entrance of a light receiving element with respect to the detection distance fluctuation | variation in case the center of a light receiving element corresponds with the optical axis of reflected light. 反射光の光軸に対して受光素子の中心がずれている場合の検知距離変動に対する受光素子のアパーチャ入口の受光器の照度分布結果を示す図である。It is a figure which shows the illumination intensity distribution result of the light receiver of the aperture entrance of a light receiving element with respect to the detection distance fluctuation | variation when the center of a light receiving element has shifted | deviated with respect to the optical axis of reflected light. 光学シミュレーションモデルにおける検知距離と正反射光用の受光器での受光量との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the detection distance in an optical simulation model, and the light reception amount in the light receiver for regular reflection light. 反射光の光軸中心と受光素子の中心とが一致した従来の反射光量検知センサの構成の概略構成を示す拡大図でする。It is an enlarged view which shows schematic structure of the structure of the conventional reflected light amount detection sensor in which the optical axis center of reflected light and the center of the light receiving element corresponded. 図18の反射光量検知センサによる問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem by the reflected light amount detection sensor of FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。最初に本発明が適用された反射光量検知センサ20の構成と、その特性について説明し、その後、反射光量検知センサ20が適用された画像形成装置の構成と動作について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration and characteristics of the reflected light amount detection sensor 20 to which the present invention is applied will be described, and then the configuration and operation of the image forming apparatus to which the reflected light amount detection sensor 20 is applied will be described.

図4に示すように、反射光量検知センサ20は、少なくとも1つの発光素子と少なくとも1つの受光素子と遮光性ケース5を備えている。本形態では発光素子1と2つの受光素子2、3とを備えた構成として説明する。発光素子1と受光素子2、3は検知対象物4に対して一定の間隔(以下「検知距離L」と記す)を持って配置されている。この検知距離Lは、遮光性ケース5の検知対象物4との対向面5Aと検知対象物4の反射面4Aまでの間隔とする。つまり、遮光性ケース5は、発光素子1と受光素子2,3とが検知対象物5に対して一定の間隔となるように各素子を保持している。   As shown in FIG. 4, the reflected light amount detection sensor 20 includes at least one light emitting element, at least one light receiving element, and a light shielding case 5. In this embodiment, a description will be given assuming that the light emitting element 1 and the two light receiving elements 2 and 3 are provided. The light emitting element 1 and the light receiving elements 2 and 3 are arranged with a certain distance (hereinafter referred to as “detection distance L”) with respect to the detection target 4. This detection distance L is the distance between the surface 5A facing the detection target 4 of the light shielding case 5 and the reflection surface 4A of the detection target 4. That is, the light shielding case 5 holds each element such that the light emitting element 1 and the light receiving elements 2 and 3 are at a constant interval with respect to the detection target 5.

発光素子1は、その照射光6が検知対象物4の反射面4Aに対して傾斜して照射されるように遮光性ケース5に配置されている。照射光6は、反射面4Aで同角度に反射されて反射光7となる。発光素子1と受光素子2は、反射面4Aからの反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aが重なる位置を基準位置としている。本形態において、受光素子2は、いわゆる正反射光を検知するもので、基本位置から発光素子1と遠ざかる方向へ反射面4Aに対して平行移動させた位置に配置されており、反射光7の光軸7Aと受光素子2の中心2Aとがずれた位置関係になるように配置されている。受光素子2は、反射面4Aで反射された拡散反射光を検知するものである。   The light emitting element 1 is arranged in the light shielding case 5 so that the irradiation light 6 is irradiated with being inclined with respect to the reflection surface 4 </ b> A of the detection object 4. The irradiation light 6 is reflected at the same angle by the reflection surface 4 </ b> A and becomes reflected light 7. The light emitting element 1 and the light receiving element 2 have a reference position where the center 2A of the light receiving element 2 overlaps the optical axis 7A of the reflected light 7 from the reflecting surface 4A. In this embodiment, the light receiving element 2 detects so-called specularly reflected light, and is disposed at a position translated from the basic position in a direction away from the light emitting element 1 with respect to the reflecting surface 4A. The optical axis 7 </ b> A and the center 2 </ b> A of the light receiving element 2 are arranged so as to have a shifted positional relationship. The light receiving element 2 detects the diffusely reflected light reflected by the reflecting surface 4A.

本形態では、発光素子1に対して受光素子2を移動して反射光7の光軸7Aと受光素子2の中心2Aとをずらしているが、発光素子1と受光素子2の両方を、基準位置から互いの素子が遠ざかる方向へ反射面4Aに対して平行移動させた位置に移動して、反射光7の光軸7Aと受光素子2の中心2Aとがずれた位置関係になるように配置してもよい。   In this embodiment, the light receiving element 2 is moved relative to the light emitting element 1 to shift the optical axis 7A of the reflected light 7 and the center 2A of the light receiving element 2, but both the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are Arranged so that the optical axis 7A of the reflected light 7 and the center 2A of the light receiving element 2 are shifted from each other by moving to a position where the elements are moved parallel to the reflecting surface 4A in a direction away from each other. May be.

遮光性ケース5は、図5,図6に示すように、発光素子用の筒形状部8と受光素子用の筒形状部9,10を備えている。筒形状部8は遮光性ケース5を貫通するように形成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the light shielding case 5 includes a cylindrical portion 8 for a light emitting element and cylindrical portions 9 and 10 for a light receiving element. The cylindrical portion 8 is formed so as to penetrate the light shielding case 5.

筒形状部材8は、発光素子1を装着固定するもので、3つの異なる径の孔8A〜8Cを遮光性ケース5に穿孔することで形成されている。孔8Aは発光素子1の孔8Bへの挿入量を規制するために用いられる位置決め部を構成している。孔8Bは発光素子1を固定する際に用いる装着部を構成している。孔8Cは所謂アパーチャであり、発光素子1から照射される照射光6の広がりを規制するものである。孔8C(発光用アパーチャ)は、発光素子1から照射される照射光6の光軸方向に延設されていて、その中心9Dが照射光6の光軸6Aと重なるように構成されている。   The cylindrical member 8 is for mounting and fixing the light emitting element 1, and is formed by drilling holes 8 </ b> A to 8 </ b> C having different diameters in the light shielding case 5. The hole 8A constitutes a positioning portion used for restricting the amount of insertion of the light emitting element 1 into the hole 8B. The hole 8B constitutes a mounting portion used when the light emitting element 1 is fixed. The hole 8 </ b> C is a so-called aperture and regulates the spread of the irradiation light 6 emitted from the light emitting element 1. The hole 8C (light emitting aperture) extends in the direction of the optical axis of the irradiation light 6 emitted from the light emitting element 1, and its center 9D is configured to overlap the optical axis 6A of the irradiation light 6.

筒形状部9は、反射面4Aでの正反射光を受光する受光素子2を装着固定するもので、3つの異なる径の孔9A〜9Cを遮光性ケース5に穿孔することで形成されている。孔9Aは受光素子2の孔9Bへの挿入量を規制するために用いられる位置決め部を構成している。孔9Bは受光素子2を固定する際に用いる装着部を構成している。孔9Cは所謂アパーチャであり、受光素子2に対する反射光6の広がりを規制するものである。孔9C(受光用アパーチャ)は、反射光7の光軸方向に延設されていて、その中心10Dが反射光7の光軸7Aと重なるように構成されている。   The cylindrical portion 9 is for mounting and fixing the light receiving element 2 that receives regular reflection light on the reflection surface 4A, and is formed by drilling holes 9A to 9C having three different diameters in the light shielding case 5. . The hole 9A constitutes a positioning portion used for restricting the amount of insertion of the light receiving element 2 into the hole 9B. The hole 9B constitutes a mounting portion used when the light receiving element 2 is fixed. The hole 9 </ b> C is a so-called aperture and regulates the spread of the reflected light 6 with respect to the light receiving element 2. The hole 9C (light receiving aperture) extends in the optical axis direction of the reflected light 7 and is configured such that its center 10D overlaps the optical axis 7A of the reflected light 7.

筒形状部10は、反射面4Aでの拡散反射光を受光する受光素子3を装着固定するもので、2つの異なる孔10A,10Cを遮光性ケース5に穿孔することで形成されている。孔10Aは受光素子3の孔10Cへの挿入量を規制するために用いられる位置決め部を構成している。孔10Cは受光素子3を固定する際に用いる装着部とアパーチャとして機能する。受光素子3は発光素子1からの正反射光が入らない位置に配置されているものとする。   The cylindrical portion 10 is for mounting and fixing the light receiving element 3 that receives diffusely reflected light on the reflecting surface 4A, and is formed by drilling two different holes 10A and 10C in the light shielding case 5. The hole 10A constitutes a positioning portion used for restricting the insertion amount of the light receiving element 3 into the hole 10C. The hole 10C functions as a mounting portion and an aperture used when the light receiving element 3 is fixed. It is assumed that the light receiving element 3 is arranged at a position where regular reflection light from the light emitting element 1 does not enter.

このように、意図的に受光素子2の中心2Aと反射光7の光軸7Aが重ならないようにすると、受光素子2の受光量を変化させることができ、また検知対象物4が動作した際に生じる検知距離変動に対する受光量の関係も変化させることができる。   In this way, if the center 2A of the light receiving element 2 and the optical axis 7A of the reflected light 7 are not intentionally overlapped, the amount of light received by the light receiving element 2 can be changed, and when the detection object 4 operates. It is also possible to change the relationship of the amount of received light with respect to fluctuations in the detection distance that occur.

このような配置の受光素子2の受光量を変化と、検知対象物4が動作した際に生じる検知距離Lの変動に対する受光量の関係について、コンピュータを用いた光学シミュレーションにより確認を実施したので、以下に説明する。
(光学シミュレーションモデルの説明)
今回、光学シミュレーションで使用したモデルは以下の2種類である。1つは図7に示すように、従来のように反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがあるものであり、いま1つは図10に示すように、本願発明の構成となる反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがないものである。図8は、図7の発光素子部の拡大図となる。
(光学シミュレーションモデルの構成)
発光素子1の構成は、図7,図10に示すように発光素子レンズ11A、発光素子電極付の発光素子チップ11Bとし、モデルの遮光性ケースには発光素子を固定する孔8Bと発光用アパーチャ8Cを有する筒形状部8を形成した。
受光素子2の構成は、図7,図10に示すように、受光素子レンズ12A、受光器12B(正反射光用)とし、モデルの遮光性ケース5には受光素子を固定する孔9Bと受光用アパーチャ9Cを有する筒形状部9を形成した。なお、モデルには拡散反射光用の受光素子部の構成を設けてもよいが、ここでは発光素子1と正反射光用の受光素子2の光学モデルを用いて説明する。
Since the relationship between the amount of received light of the light receiving element 2 having such an arrangement and the amount of received light with respect to the fluctuation of the detection distance L that occurs when the detection target 4 is operated is confirmed by optical simulation using a computer. This will be described below.
(Explanation of optical simulation model)
The following two models were used in the optical simulation. One is the center 2A of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 as shown in FIG. 7, and the other is as shown in FIG. The center 2A of the light receiving element 2 is not provided with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 constituting the structure. FIG. 8 is an enlarged view of the light emitting element portion of FIG.
(Configuration of optical simulation model)
As shown in FIGS. 7 and 10, the light-emitting element 1 has a light-emitting element lens 11A and a light-emitting element chip 11B with a light-emitting element electrode. The light-shielding case of the model has a hole 8B for fixing the light-emitting element and a light-emitting aperture. A cylindrical portion 8 having 8C was formed.
As shown in FIGS. 7 and 10, the light receiving element 2 has a light receiving element lens 12 </ b> A and a light receiver 12 </ b> B (for regular reflection light). A cylindrical portion 9 having a working aperture 9C was formed. The model may be provided with a configuration of a light receiving element portion for diffuse reflected light, but here, description will be made using an optical model of the light emitting element 1 and the light receiving element 2 for regular reflected light.

図7では、受光器12B及び筒形状部9の中心は、反射光7の光軸7A上に位置され、図10では、図7に対して、受光器12B及び受光素子2及び筒形状部9を素子同士が遠ざかる方向へ反射面4Aに対して平行移動している。   7, the centers of the light receiver 12B and the cylindrical portion 9 are positioned on the optical axis 7A of the reflected light 7. In FIG. 10, the light receiver 12B, the light receiving element 2, and the cylindrical portion 9 are compared to FIG. Are translated with respect to the reflecting surface 4A in the direction in which the elements move away from each other.

光学シミュレーションでは、光源を用意して、そこから光線を出し、それを受光器12Bで受光することによって、照度解析や照度分布解析を実施できる。本モデルにおける光源は発光素子チップ11Bである。発光素子チップ11Bから発せられる光線は一本一本が同じ強さであり、発光素子レンズ11A凸方向へ無作為に照射されるように設定している。発光素子チップ11Bからの光線は発光用アパーチャ8Cを通過して検知対象物の反射面4Aに到達する。発光用アパーチャ8Cは全て吸収面に設定しているため、発光用アパーチャ8Cに接触しなかった光線だけが反射面4Aに到達して、入射角と同角度で反射する。反射光7も同様に受光用アパーチャ9Cに接触しなかった光線だけが受光素子レンズ12Aに侵入して、集光された光線が受光器12Bへ入る。図9は発光素子チップ11Bからの光線本数を10万本としたときの光線軌跡を示している。図7の構成では、図9に示すように、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがあるのが分かる。   In the optical simulation, an illuminance analysis and an illuminance distribution analysis can be performed by preparing a light source, emitting light from the light source, and receiving the light by the light receiver 12B. The light source in this model is the light emitting element chip 11B. Each light beam emitted from the light emitting element chip 11B has the same intensity and is set so as to be irradiated randomly in the convex direction of the light emitting element lens 11A. The light beam from the light emitting element chip 11B passes through the light emitting aperture 8C and reaches the reflection surface 4A of the detection target. Since all the light emitting apertures 8C are set as absorbing surfaces, only the light rays that have not contacted the light emitting apertures 8C reach the reflecting surface 4A and are reflected at the same angle as the incident angle. Similarly, in the reflected light 7 as well, only the light beam that has not contacted the light receiving aperture 9C enters the light receiving element lens 12A, and the condensed light beam enters the light receiver 12B. FIG. 9 shows a light ray locus when the number of light rays from the light emitting element chip 11B is 100,000. In the configuration of FIG. 7, it can be seen that the center 2A of the light receiving element 2 is located with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 as shown in FIG.

一方、図10においても、図7に示す反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合と同様に、発光素子チップ11Bより光線を出し、発光用アパーチャ8Cにより反射面4Aに到達する光線本数を規制している。受光用アパーチャ9Cは全て吸収面に設定しているため、発光用アパーチャ8Cを通過した光線だけが反射面4Aに到達し、入射角と同角度で反射する。反射光7は受光用アパーチャ9Cを通過して、受光素子レンズ12Aにより集光されて受光器12Bに入る。図11は発光素子チップ11Bからの光線本数を10万本としたときの光線軌跡を示している。本構成では、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心がないのが分かる。
(照度分布の見方)
光学シミュレーションでは受光器12Bに到達した光線の照度分布解析を実施することができる。受光器12Bのサイズは0.5mm×0.5mm程度の正方形をとした。ここで、受光器12Bにおける照度分布の見方を説明する。図11は図6に示した反射光7の光軸7A上に受光素子2の中心2Aがある場合のモデルであり、図13は図12の正反射光用の受光器12Bにおける照度分布を示す。図12におけるX,Y方向が図13におけるX,Y方向に対応している。図13の照度分布では、色の違いが光強度を表している。図13の原図は9色カラー画像で表示されているが、ここではグレースケース表示として明暗だけで表現している。図13において、原図の赤に相当する部分ほど強い光強度であり、原図の青い色ほど弱い光強度を示す。図中の十字線は受光器12BのX,Y方向の中心であり、受光素子2の中心としている。
(結果:照度分布解析)
この光学シミュレーションでは、反射面4Aとの検知距離Lを一定値(基準値)に設定している。そして検知対象物の反射面4Aの動作による検知距離Lに変動があった場合、検知対象物が中間転写ベルトだと検知距離Lは±1.0mm程度変動することが予想される。このため、光学シミュレーションにて検知距離Lを基準値から±1.0mm変動したときの受光器12Bの照度分布解析を実施した。受光器12Bは図14に示すように受光側のアパーチャ9Cの入口9C1に配置した。図15、図16に検知距離Lの変動に対するアパーチャ9Cの入口9C1の受光器12Bの照度分布結果を示す。図15は、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合の照度分布を示し、図16は反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合の照度分布を示す。図15,図16の原図は、図13と同様に9色カラー画像で表示されているが、ここではグレースケース表示として明暗だけで表現している。図中原図の赤い領域に対応する濃い領域ほど光量が強く、図中原図の青い領域に対応する救い領域ほど光量が弱くなっている。図15,図16の照度分布内の丸印は、受光素子2(正反射光用)のアパーチャ径である。このアパーチャ径の領域内にある光が受光器12B(正反射光用)へ向かうことになる。ここで、注目すべきは各検知距離における照度分布の光量最大値がそれぞれ異なる点にある。つまり、図15、図16に示す照度分布において、原図の赤い領域に相当する部分が光量最大領域であるが、検知距離ごと受光器毎にその領域の光量は異なっている。
On the other hand, in FIG. 10, similarly to the case where the center 2A of the light receiving element 2 is present with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 shown in FIG. 7, light is emitted from the light emitting element chip 11B and reflected by the light emitting aperture 8C. The number of rays reaching 4A is regulated. Since all the light receiving apertures 9C are set as absorbing surfaces, only the light rays that have passed through the light emitting apertures 8C reach the reflecting surface 4A and are reflected at the same angle as the incident angle. The reflected light 7 passes through the light receiving aperture 9C, is condensed by the light receiving element lens 12A, and enters the light receiver 12B. FIG. 11 shows a light ray locus when the number of light rays from the light emitting element chip 11B is 100,000. In this configuration, it can be seen that there is no center of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7.
(How to read illuminance distribution)
In the optical simulation, the illuminance distribution analysis of the light beam reaching the light receiver 12B can be performed. The size of the light receiver 12B was a square of about 0.5 mm × 0.5 mm. Here, how to read the illuminance distribution in the light receiver 12B will be described. FIG. 11 is a model in the case where the center 2A of the light receiving element 2 is on the optical axis 7A of the reflected light 7 shown in FIG. 6, and FIG. 13 shows the illuminance distribution in the light receiving device 12B for regular reflected light in FIG. . The X and Y directions in FIG. 12 correspond to the X and Y directions in FIG. In the illuminance distribution of FIG. 13, the difference in color represents the light intensity. The original drawing of FIG. 13 is displayed as a nine-color image, but here it is expressed only as light and dark as a grace case display. In FIG. 13, the portion corresponding to red in the original drawing shows a higher light intensity, and the blue color in the original drawing shows a lower light intensity. The cross line in the figure is the center of the light receiver 12B in the X and Y directions, and is the center of the light receiving element 2.
(Result: Illuminance distribution analysis)
In this optical simulation, the detection distance L with respect to the reflecting surface 4A is set to a constant value (reference value). When the detection distance L due to the operation of the reflection surface 4A of the detection target is varied, it is expected that the detection distance L varies about ± 1.0 mm when the detection target is an intermediate transfer belt. For this reason, the illuminance distribution analysis of the light receiver 12B was performed when the detection distance L varied ± 1.0 mm from the reference value in the optical simulation. As shown in FIG. 14, the light receiver 12B is arranged at the entrance 9C1 of the light receiving side aperture 9C. 15 and 16 show the illuminance distribution results of the light receiver 12B at the entrance 9C1 of the aperture 9C with respect to the variation in the detection distance L. FIG. 15 shows an illuminance distribution when the center 2A of the light receiving element 2 is present with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, and FIG. 16 shows no center 2A of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7. The illumination distribution in the case is shown. The original drawings in FIGS. 15 and 16 are displayed as nine-color images as in FIG. 13, but here they are expressed only in light and dark as a grace case display. In the figure, the darker area corresponding to the red area in the original map has a higher light intensity, and the save area corresponding to the blue area in the original figure in the figure has a lower light intensity. The circles in the illuminance distributions of FIGS. 15 and 16 indicate the aperture diameter of the light receiving element 2 (for regular reflection light). The light in the aperture diameter region is directed to the light receiver 12B (for regular reflection light). Here, it should be noted that the maximum amount of light of the illuminance distribution at each detection distance is different. That is, in the illuminance distributions shown in FIGS. 15 and 16, the portion corresponding to the red region in the original drawing is the maximum light amount region, but the light amount of the region differs for each light receiving device for each detection distance.

反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合と、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合の両方において、検知距離Lが短い程、光量最大値が高いのがわかる。これは発光素子2から検知面(反射面4A)までの検知距離Lが短いために、光線密度が高くなっていることを表している。   In both the case where the center 2A of the light receiving element 2 is present with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 and the case where the center 2A of the light receiving element 2 is not present relative to the optical axis 7A of the reflected light 7, the detection distance L is shorter. It can be seen that the maximum amount of light is high. This indicates that the light density is high because the detection distance L from the light emitting element 2 to the detection surface (reflection surface 4A) is short.

反射光7の光軸7A上に受光素子2の中心2Aがある場合は、検知距離Lが短いときに受光素子2へ強い光が入るように設定し、逆に検知距離Lが長いときは受光素子2へ弱い光が入るように設定している。   When the center 2A of the light receiving element 2 is on the optical axis 7A of the reflected light 7, it is set so that strong light enters the light receiving element 2 when the detection distance L is short, and conversely, it is received when the detection distance L is long. It is set so that weak light enters the element 2.

反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合は、検知距離Lが短いときに正反射光用の受光素子2へ弱い光が入るように設定し、逆に検知距離Lが長いときは受光素子2へ強い光が入るように設定している。
(結果:検知距離に対する受光量の関係:照度解析)
図15,図16に示す照度分布の解析とは別に、検知距離:基準値±4.0mmにおける受光器12Bでの受光量を調査した。その結果を図17に示す。図17において、横軸は検知距離(mm)を、縦軸は受光量(W)をそれぞれ示す。受光器12Bでの光量は、光線一本一本の強度は同じに設定しているため、受光器(0.5mm×0.5mmサイズ)に到達した光線本数ということになる。なお、光量は検知距離:基準値における光量を1Wとなるように補正してある。図中、◆は反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合の受光量変化の特性を示し、■は反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合の受光量変化の特性を示す。
When the center 2A of the light receiving element 2 is not located with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, it is set so that weak light enters the light receiving element 2 for regular reflection light when the detection distance L is short, and conversely the detection distance. It is set so that strong light enters the light receiving element 2 when L is long.
(Result: Relationship between detection distance and detection amount: Illuminance analysis)
Separately from the analysis of the illuminance distribution shown in FIGS. 15 and 16, the amount of light received by the light receiver 12 </ b> B at the detection distance: reference value ± 4.0 mm was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 17, the horizontal axis represents the detection distance (mm), and the vertical axis represents the amount of received light (W). The amount of light at the light receiver 12B is the number of light beams reaching the light receiver (0.5 mm × 0.5 mm size) because the intensity of each light beam is set to be the same. The light amount is corrected so that the light amount at the detection distance: reference value is 1 W. In the figure, ♦ indicates the characteristics of the amount of received light when the center 2A of the light receiving element 2 is located with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, and ■ indicates the center of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7. The characteristics of the amount of received light when 2A is not present are shown.

反射光7の光軸7A上に受光素子2の中心2Aがある場合は、検知距離が−1.0mmの時が光量最大となった。それに対して、本願のように反射7光の光軸7Aに対して受光素2の中心2Aがない場合、検知距離が−1.0mmの場合は光量最大値が低下し、検知距離が基準値において光量最大となった。検知対象物が中間転写ベルトだとすると、検知距離は基準値に対して±1.0mm程度変動することが予想される(点線の領域)。この変動領域において、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心がない場合は、■で示すように、検知距離変動による受光量のバラツキが少ないことが分かる。反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合よりも反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合は検知距離変動に対して安定していると言える。
(結果の考察)
反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合に、検知距離Lの変動に対して安定するのかを図15,図16を基に考察すると、以下のようになる。
In the case where the center 2A of the light receiving element 2 is on the optical axis 7A of the reflected light 7, the light amount is maximum when the detection distance is -1.0 mm. On the other hand, when there is no center 2A of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected 7 light as in the present application, when the detection distance is -1.0 mm, the maximum light amount decreases and the detection distance is the reference value. The maximum amount of light was obtained. If the detection target is an intermediate transfer belt, the detection distance is expected to vary by about ± 1.0 mm with respect to the reference value (dotted line region). When the center of the light receiving element 2 is not centered with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 in this fluctuation region, it can be seen that there is little variation in the amount of light received due to fluctuations in the detection distance, as indicated by. When there is no center 2A of the light receiving element 2 with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7 as compared with the case where the center 2A of the light receiving element 2 is present with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, the detection distance fluctuation is more stable. I can say that.
(Consideration of results)
If the center 2A of the light receiving element 2 is not located with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, it will be as follows when it is considered based on FIGS.

まず、検知距離Lが短いときは光線密度が高まるため光強度が増す。反射光7の光軸7Aに対して受光素子の中心がない場合は、図16に示すように、検知距離Lが短いとき(−1.0mm)に受光素子2で弱い光を受け、逆に検知距離Lが長いとき(+1.0mm)に受光素子2で強い光を受ける。このため、受光器12Bへ到達する光量は均一的になる。このような特性は、発光素子1と受光素子2の位置を基準位置からずらし、その結果、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがない場合(ずらす場合)でも同様である。   First, when the detection distance L is short, the light intensity increases because the light density increases. When there is no center of the light receiving element with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, as shown in FIG. 16, when the detection distance L is short (−1.0 mm), the light receiving element 2 receives weak light, and conversely When the detection distance L is long (+1.0 mm), the light receiving element 2 receives strong light. For this reason, the amount of light reaching the light receiver 12B becomes uniform. Such characteristics are the same even when the positions of the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 are shifted from the reference position and, as a result, the center 2A of the light-receiving element 2 is not (shifted) with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7. is there.

これに対し、反射光7の光軸7Aに対して受光素子2の中心2Aがある場合は、図15に示すように、検知距離Lが短いとき(−1.0mm)に受光素子2で強い光を受け、逆に検知距離(+1.0mm)が長いときは受光素子2で弱い光を受ける。このため、受光器2へ到達する光量にはバラツキが生じる。   On the other hand, when the center 2A of the light receiving element 2 is located with respect to the optical axis 7A of the reflected light 7, the light receiving element 2 is strong when the detection distance L is short (−1.0 mm) as shown in FIG. On the contrary, when the detection distance (+1.0 mm) is long, the light receiving element 2 receives weak light. For this reason, the amount of light reaching the light receiver 2 varies.

以上のことから、少なくとも1つの発光素子1と少なくとも1つの受光素子2が遮光性ケース5内に一体的に設けられ、一定の間隔(検知距離L)を持った検知対象物4に対して発光素子1から傾斜して発光され、その反射光7の光軸7Aと受光素子2の中心2Aが重なる基準位置から、受光素子2、もしくは発光素子1と受光素子2の両方を互いに素子同士が遠ざかる方向へ反射面4Aに対して平行移動させることで検知距離Lに対する受光量の関係を変化させることができ、平行移動させた発光素子1と受光素子2の位置関係によっては安定した出力を得ることができる。つまり、検知対象物4の振動などによる検知距離Lの変動幅を予測し、その変動幅内において受光素子2の受光量の変化を少なくすることで、検知対象物4が動作している場合でも、受光素子2において安定した受光量を確保でき、検知精度を向上できる。   From the above, at least one light-emitting element 1 and at least one light-receiving element 2 are integrally provided in the light-shielding case 5 and emit light to the detection object 4 having a constant interval (detection distance L). The light is emitted from the element 1 at an angle, and the light receiving element 2 or both the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are moved away from each other from a reference position where the optical axis 7A of the reflected light 7 and the center 2A of the light receiving element 2 overlap. The relationship of the amount of received light with respect to the detection distance L can be changed by translating the reflecting surface 4A in the direction, and a stable output can be obtained depending on the positional relationship between the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 that have been translated. Can do. That is, even when the detection target 4 is operating by predicting the fluctuation range of the detection distance L due to vibration of the detection target object 4 and reducing the change in the amount of light received by the light receiving element 2 within the fluctuation range. In the light receiving element 2, a stable amount of received light can be secured, and the detection accuracy can be improved.

次にこのような特性を有する反射光量検知センサ20を用いた画像形成装置について説明する。図1に示す画像形成装置100は、露光、帯電、現像、転写、定着を行う電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置100は図1に示す構成部材の他に、図2に示すように、PC(パソコン)等から送られた画像データを処理し露光データに変換するプリントコントローラ410、転写バイアスや現像バイアスに用いる高圧を発生させる高圧発生装置416、画像形成動作を制御する本体制御部406、記録材としての転写材である転写紙115の供給を行う図示しない給紙装置、転写紙115を手差し給紙させるための図示しない手差しトレイ、及び、画像形成済みの転写紙115が排紙される図示しない排紙トレイが設けられている。   Next, an image forming apparatus using the reflected light amount detection sensor 20 having such characteristics will be described. An image forming apparatus 100 shown in FIG. 1 is an electrophotographic image forming apparatus that performs exposure, charging, development, transfer, and fixing. In addition to the components shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 includes a print controller 410 for processing image data sent from a PC (personal computer) or the like and converting it into exposure data, as shown in FIG. A high pressure generating device 416 for generating a high pressure used for printing, a main body control unit 406 for controlling an image forming operation, a paper feeding device (not shown) for supplying transfer paper 115 as a transfer material as a recording material, and manual feeding of the transfer paper 115 There are provided a manual feed tray (not shown) and a paper discharge tray (not shown) on which the image-formed transfer paper 115 is discharged.

画像形成装置100は、図1に示すように、画像形成ユニット300を備えている。画像形成ユニット300には、第1の転写装置として、像担持体であり中間転写体でもある無端ベルト状の中間転写ベルト105及び帯電装置(1次転写装置106)が設けられている。中間転写ベルト105は、4つの支持ローラ112、113、114、119に張架された状態で駆動ローラとしての機能を有する支持ローラ112によって図中反時計周りに回転駆動される。本形態において光を正反射させる表面を有する像担持体は中間転写ベルト105であり、検知対象物となる。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 includes an image forming unit 300. The image forming unit 300 is provided with an endless belt-shaped intermediate transfer belt 105 and a charging device (primary transfer device 106), which are image carriers and intermediate transfer members, as a first transfer device. The intermediate transfer belt 105 is rotationally driven counterclockwise in the figure by the support roller 112 having a function as a drive roller while being stretched around the four support rollers 112, 113, 114, and 119. In this embodiment, the image carrier having a surface that regularly reflects light is the intermediate transfer belt 105, which is a detection target.

中間転写ベルトの張架部分には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色用の4つの画像形成ユニットがある。各色用の4つの画像形成ユニットは同じ構成で同じ構成部材からなり、図1では同じ構成部材は数字部分を同じ数字で表し、末尾に色識別符号Y(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)、K(ブラック)を付している。各画像形成ユニットにはそれぞれ感光体ユニット103Y、103C、103M、103Kや現像ユニット102Y、102C、102M、102Kが並んで配置されている。現像ユニット102Y、102C、102M、102Kには、トナーボトル104K、104Y、104C、104Mからトナーが補給されるようになっている。   There are four image forming units for each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) in the stretched portion of the intermediate transfer belt. The four image forming units for each color have the same configuration and are composed of the same constituent members. In FIG. 1, the same constituent members represent numerical parts with the same numerals, and end with color identification codes Y (yellow), C (cyan), M ( Magenta) and K (black). In each image forming unit, photoreceptor units 103Y, 103C, 103M, and 103K and developing units 102Y, 102C, 102M, and 102K are arranged side by side. The developing units 102Y, 102C, 102M, and 102K are supplied with toner from the toner bottles 104K, 104Y, 104C, and 104M.

これらの画像形成ユニット300の下方には、露光装置200が設けられており、画像情報に基づいて、露光装置200の内部に設けられている図示しないレーザー露光ユニットから半導体レーザーを駆動して書込光Lbを出射し、各感光体ユニットに設けられる第1の像担持体としての感光体ドラム101Y、101C、101M、101K上に静電潜像を形成するためのものである。ここで、書込光の出射は、レーザーに限るものではなく、例えばLEDであってもよい。   Below these image forming units 300, an exposure device 200 is provided. Based on the image information, writing is performed by driving a semiconductor laser from a laser exposure unit (not shown) provided in the exposure device 200. The light Lb is emitted to form an electrostatic latent image on the photosensitive drums 101Y, 101C, 101M, and 101K as the first image carriers provided in the respective photosensitive units. Here, the emission of the writing light is not limited to the laser, but may be an LED, for example.

各画像形成ユニット300には、各感光体ドラムの周囲に、感光体ドラムを帯電する帯電装置、書込光Lbによって感光体ドラムの表面に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置、中間転写ベルト105へのトナー像転写後のドラム表面を清掃するクリーニング装置が設けられている。また、各感光体ドラムに対して中間転写ベルト105を介して対向する位置には、帯電装置としての1次転写装置106Y、106C、106M、106Kがそれぞれ設けられている。各現像装置には装置102内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ104が取り付けられている。各現像装置には、トナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ104が検出し、その検出結果に基づいてトナーが補給される。   Each image forming unit 300 includes a charging device for charging the photosensitive drum around each photosensitive drum, and a developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum by the writing light Lb with toner. A cleaning device is provided for cleaning the drum surface after the toner image is transferred to the intermediate transfer belt 105. Further, primary transfer devices 106Y, 106C, 106M, and 106K as charging devices are respectively provided at positions facing the respective photosensitive drums via the intermediate transfer belt 105. Each developing device is provided with a toner concentration sensor 104 for detecting the toner concentration of the developer in the device 102. When the toner density becomes low in each developing device, the toner density sensor 104 detects this, and the toner is replenished based on the detection result.

このような構成の画像形成ユニット300では、各感光体ドラムの回転とともに、帯電装置1で感光体ドラムの表面を一様に帯電し、プリントコントローラ410からの画像情報に基づいて露光装置からレーザーによる書込光Lbを照射し、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。その後、各現像装置により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、各1次転写装置により中間転写ベルト105上に1次転写される。1次転写後に感光体ドラムの表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置により除去され、次の画像形成に供される。このような画像形成ユニットは、中間転写ベルト105上にトナー像を形成するトナー像形成手段として機能する。   In the image forming unit 300 having such a configuration, the surface of the photosensitive drum is uniformly charged by the charging device 1 as each photosensitive drum rotates, and the exposure device uses a laser based on image information from the print controller 410. The writing light Lb is irradiated to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum. Thereafter, the electrostatic latent image is visualized by each developing device to form a toner image. This toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 105 by each primary transfer device. The transfer residual toner remaining on the surface of the photoconductive drum after the primary transfer is removed by the photoconductive cleaning device and used for the next image formation. Such an image forming unit functions as a toner image forming unit that forms a toner image on the intermediate transfer belt 105.

図1、図3において、中間転写ベルト105を間にして支持ローラ112と対向する位置には、第2の転写装置として2次転写ローラ108が設けられている。2次転写ローラ108は中間転写ベルト105上に形成されたトナー像を静電的な力で転写紙115に転写する。転写ベルト105上のトナー像を転写紙115上に2次転写する際には、2次転写ローラ108を支持ローラ112に巻回された中間転写ベルト105部分に押し当てて2次転写を行う。   1 and 3, a secondary transfer roller 108 is provided as a second transfer device at a position facing the support roller 112 with the intermediate transfer belt 105 interposed therebetween. The secondary transfer roller 108 transfers the toner image formed on the intermediate transfer belt 105 onto the transfer paper 115 with electrostatic force. When the toner image on the transfer belt 105 is secondarily transferred onto the transfer paper 115, the secondary transfer roller 108 is pressed against the portion of the intermediate transfer belt 105 wound around the support roller 112 to perform secondary transfer.

中間転写ベルト105の軸方向幅は2次転写ローラ108の長手幅(軸方向幅)よりも大きく、転写紙115の最大幅(横送り時)が2次転写ローラ108の長手幅(軸方向幅)以下の大きさであり、中間転写ベルト105の軸方向の幅と2次転写ローラ108の長手幅(軸方向幅)との寸法差の領域にテストパターンの形成領域が設定されていて、該テストパターン形成領域にテストパターンが形成される。図3に示す例では、2次転写ローラ108の長手幅に相当する軸方向の範囲203は中間転写ベルト105の軸方向幅の中央に位置しており、テストパターン形成領域は中間転写ベルト105の軸方向幅の両端部に帯状に形成されている。   The axial width of the intermediate transfer belt 105 is larger than the longitudinal width (axial width) of the secondary transfer roller 108, and the maximum width of the transfer paper 115 (during lateral feed) is the longitudinal width (axial width) of the secondary transfer roller 108. ) A test pattern forming region is set in a region having a size difference between the axial width of the intermediate transfer belt 105 and the longitudinal width (axial width) of the secondary transfer roller 108. A test pattern is formed in the test pattern formation region. In the example shown in FIG. 3, the axial range 203 corresponding to the longitudinal width of the secondary transfer roller 108 is located at the center of the axial width of the intermediate transfer belt 105, and the test pattern formation region is the intermediate transfer belt 105. It is formed in a strip shape at both ends of the axial width.

図1において、2次転写ローラ108の転写紙115搬送方向下流側には、転写紙115上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置111が設けられている。この定着装置111は、加熱ローラ117に加圧ローラ118を押し当てた構成となっている。図1、3において、中間転写ベルト105を間にして支持ローラ112と対向する位置には、テストパターンの濃度や相対位置を推定するための光センサとなるフォトセンサー109F(手前側)、109R(奥側)(以後P/TMセンサ109)が該支持ローラ112の軸方向手前側と奥側の2箇所に設けられている。また、中間転写ベルト105を間にして支持ローラ113に対向する位置には、ベルトクリーニング装置110が設けられている。P/TMセンサ109は、トナー像形成手段により中間転写ベルト105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であり、本形態では、このP/TMセンサ109に上述した反射光量検知センサ20を用いる。   In FIG. 1, a fixing device 111 for fixing the toner image transferred onto the transfer paper 115 is provided on the downstream side of the secondary transfer roller 108 in the conveyance direction of the transfer paper 115. The fixing device 111 has a configuration in which a pressure roller 118 is pressed against a heating roller 117. 1 and 3, photosensors 109F (front side) and 109R (front side) that serve as photosensors for estimating the density and relative position of the test pattern are provided at positions facing the support roller 112 with the intermediate transfer belt 105 therebetween. The back side (hereinafter referred to as P / TM sensor 109) is provided at two locations on the front side and the back side of the support roller 112 in the axial direction. A belt cleaning device 110 is provided at a position facing the support roller 113 with the intermediate transfer belt 105 interposed therebetween. The P / TM sensor 109 is an optical sensor for detecting the toner adhesion amount when the toner image is formed on the intermediate transfer belt 105 by the toner image forming unit. In this embodiment, the P / TM sensor 109 The reflected light amount detection sensor 20 described above is used.

画像形成装置100は、図2に示すように、コンピュータ構成の本体制御部406が備えられており、この本体制御部406が各部を駆動制御するとともに、P/TMセンサ109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しても機能する。本体制御部406は、各種演算や各部の駆動制御を実行するCPU402にバスライン409を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するROM405と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するRAM403とが接続されて構成されている。ROM405には、テストパターンを発生させるために必要なテストパターンの形成位置や濃度情報、テストパターンの階調を形成するためのバイアス条件、テストパターンの付着量を推定するためのTM/Pセンサ109出力の付着量変換LUT(Look up table)が格納されている。   As shown in FIG. 2, the image forming apparatus 100 includes a main body control unit 406 having a computer configuration. The main body control unit 406 controls driving of each unit and based on the detection result of the P / TM sensor 109. It also functions as image density control means for performing image density control. The main body control unit 406 includes a ROM 405 that stores in advance fixed data such as a computer program and a work area that stores various data in a rewritable manner via the bus line 409 to the CPU 402 that executes various calculations and drive control of each unit. A functioning RAM 403 is connected. The ROM 405 stores the test pattern formation position and density information necessary for generating the test pattern, the bias conditions for forming the test pattern gradation, and the TM / P sensor 109 for estimating the test pattern adhesion amount. An output adhesion amount conversion LUT (Look up table) is stored.

本体制御部406には、プリントコントローラ410が接続されており、プリントコントローラ410では、PC(パソコン)やFAX(ファクシミリ)、スキャナ等からの画像情報を本体制御部406に一元化した画像データとして送信する。また各種センサ情報をデジタルデータに変換するA/D変換回路401、各構成部のモータやクラッチを駆動する駆動回路、画像形成に必要な電圧を発生する高圧発生装置416等も接続されている。   A print controller 410 is connected to the main body control unit 406, and the print controller 410 transmits image information from a PC (personal computer), a FAX (facsimile), a scanner, or the like as unified image data to the main body control unit 406. . Also connected are an A / D conversion circuit 401 that converts various sensor information into digital data, a drive circuit that drives motors and clutches of each component, a high voltage generator 416 that generates a voltage necessary for image formation, and the like.

このような構成の画像形成装置100を用いてPCからの情報でプリントを行う場合、まず、PC上のプリンタドライバを用いて画像情報を送信する。プリントコントローラ410では、プリンタドライバからのプリント情報を受けて、露光装置200に露光信号を送る。プリント指令を受けた本体制御部406は、図示しない駆動モータを駆動させ、支持ローラ112が回転駆動して中間転写ベルト105が回転駆動する。また、これと同時に、図1に示す各画像形成ユニット300の感光体ドラム101Y,101C,101M,101Kも回転駆動する。   When printing with information from a PC using the image forming apparatus 100 having such a configuration, first, image information is transmitted using a printer driver on the PC. The print controller 410 receives print information from the printer driver and sends an exposure signal to the exposure apparatus 200. Upon receiving the print command, the main body control unit 406 drives a drive motor (not shown) so that the support roller 112 is rotated and the intermediate transfer belt 105 is rotated. At the same time, the photosensitive drums 101Y, 101C, 101M, and 101K of each image forming unit 300 shown in FIG.

その後、プリントコントローラ410からの情報に基づいて、露光装置200から、各画像形成ユニットの感光体ドラム101Y,101C,101M,101K上に書込光Lbがそれぞれ照射される。これにより、各感光体ドラム101Y,101C,101M,101Kには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置102Y,102C,102M,102Kにより可視像化される。そして、各感光体ドラム101Y,101C,101M,101K上には、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。   Thereafter, based on information from the print controller 410, the exposure apparatus 200 irradiates the writing light Lb onto the photosensitive drums 101Y, 101C, 101M, and 101K of the image forming units. As a result, electrostatic latent images are formed on the respective photosensitive drums 101Y, 101C, 101M, and 101K, and are visualized by the developing devices 102Y, 102C, 102M, and 102K. Then, yellow, cyan, magenta, and black toner images are formed on the photosensitive drums 101Y, 101C, 101M, and 101K, respectively.

このようにして形成された各色トナー像は、各1次転写装置106Y,106C,106M,106Kにより、順次中間転写ベルト105上に重なり合うようにそれぞれ1次転写される。これにより、中間転写ベルト105上には、各色トナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。2次転写後の中間転写ベルト105上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置110により除去される。   Each color toner image formed in this way is primarily transferred by the primary transfer devices 106Y, 106C, 106M, and 106K so as to sequentially overlap the intermediate transfer belt 105. As a result, a composite toner image in which the toner images of the respective colors overlap is formed on the intermediate transfer belt 105. The transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 105 after the secondary transfer is removed by the belt cleaning device 110.

画像情報を受けて、ユーザーが選択した転写紙115に応じた図示しない給紙装置の給紙ローラが回転し、図示しない給紙カセットの1つから転写紙115が送り出される。送り出された転写紙115は、図示しない分離ローラで1枚に分離して図示しない給紙路に入り込み、図示しない搬送ローラによりプリンタ本体内の搬送路まで搬送される。このようにして搬送された転写紙105は、レジストローラ107に突き当たったところで止められる。レジストローラ107は、上述のようにして中間転写ベルト105上に形成された合成トナー画像が2次転写ローラ108に対向する2次転写部に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。   In response to the image information, a paper feed roller of a paper feed device (not shown) corresponding to the transfer paper 115 selected by the user rotates, and the transfer paper 115 is sent out from one paper feed cassette (not shown). The fed transfer paper 115 is separated into one sheet by a separation roller (not shown), enters a paper feed path (not shown), and is conveyed to a conveyance path in the printer main body by a conveyance roller (not shown). The transfer paper 105 conveyed in this way is stopped when it abuts against the registration roller 107. The registration roller 107 starts to rotate in accordance with the timing at which the composite toner image formed on the intermediate transfer belt 105 as described above is conveyed to the secondary transfer unit facing the secondary transfer roller 108.

レジストローラ107により送り出された転写紙115は、中間転写ベルト105と2次転写ローラ108との間に送り込まれ、2次転写ローラ108により、中間転写ベルト105上の合成トナー像が転写紙115上に2次転写される。その後、転写紙115は、2次転写ローラ108に吸着した状態で定着装置111まで搬送され、定着装置111で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置111を通過した転写紙115は、図示しない排出ローラにより図示しない排紙トレイに排出されスタックされる。   The transfer paper 115 sent out by the registration roller 107 is sent between the intermediate transfer belt 105 and the secondary transfer roller 108, and the secondary transfer roller 108 causes the composite toner image on the intermediate transfer belt 105 to be transferred onto the transfer paper 115. Secondary transfer is performed. Thereafter, the transfer paper 115 is conveyed to the fixing device 111 while being attracted to the secondary transfer roller 108, and heat and pressure are applied by the fixing device 111 to perform a toner image fixing process. The transfer paper 115 that has passed through the fixing device 111 is discharged and stacked on a discharge tray (not shown) by a discharge roller (not shown).

次に、本体制御部406のCPU402がコンピュータプログラムに基づいて行う画像濃度制御について説明する。画像濃度制御は本体の電源スイッチがパワーオンされた時や印刷が開始された時に必要かどうかを判断し、必要であれば実行される。パワーオン直後は、定着ヒーターの加温時間やプリントコントローラの準備時間が必要であり、かつそれまでに放置されることや、使用環境が変化している可能性があるために画像プロセス制御を実施することがある。   Next, image density control performed by the CPU 402 of the main body control unit 406 based on a computer program will be described. The image density control determines whether it is necessary when the power switch of the main body is turned on or when printing is started, and is executed if necessary. Immediately after the power is turned on, the image processing control is performed because the heating time of the fixing heater and the preparation time of the print controller are necessary, and it may be left until then and the usage environment may be changing. There are things to do.

またプリント動作中はトナーの補給や消費、各感光体ドラムの感光体や中間転写ベルト105の特性の変化が生じる可能性があり、画像プロセス制御を実施することがある。パワーオン直後は、感光体ドラムの停止時間が予め6時間以上であるかまたは、機内の温度が10°C以上変化したか、または機内の相対湿度が50%以上変化した場合に、画像プロセス制御を実行する。   Further, during the printing operation, there is a possibility that toner supply and consumption, and changes in characteristics of the photoreceptors of the respective photoreceptor drums and the intermediate transfer belt 105 may occur, and image process control may be performed. Immediately after the power is turned on, the image process control is performed when the stop time of the photosensitive drum is 6 hours or more in advance, the internal temperature has changed by 10 ° C or more, or the internal humidity has changed by 50% or more. Execute.

感光体ドラムの停止時間は次のように求める。感光体が停止したら、図2に示したプリントコントローラ410の保持しているリアルタイムクロックから時刻情報を取得しRAM403に保存する。パワーオン時に同様にリアルタイムクロックから時刻情報を取得し、その差分から感光体ドラムの停止時間を求める。印刷時は、プリント枚数が所定の間隔に達したらテストパターンの作成を行う。この場合の間隔は、予め実験等により求められるプロセス変動量によって決められる。またプリント枚数の他に中間転写ベルト105の走行距離等をしきい値にしてもよい。   The stop time of the photosensitive drum is obtained as follows. When the photosensitive member stops, time information is acquired from the real-time clock held by the print controller 410 shown in FIG. Similarly, when the power is turned on, time information is acquired from the real-time clock, and the stop time of the photosensitive drum is obtained from the difference. During printing, a test pattern is created when the number of printed sheets reaches a predetermined interval. The interval in this case is determined by the amount of process variation obtained in advance through experiments or the like. In addition to the number of prints, the travel distance of the intermediate transfer belt 105 may be set as a threshold value.

次に、画像プロセス制御が必要と判断されたら、テストパターンを形成する。テストパターンは、図2に示す符号201で示すトナー付着量を検出するためのテストパターン(Pパターン)と、符号202で示す画像位置を検出するためのテストパターン(TMパターン)を示す。またPパターン、TMパターンは中間転写ベルト105の軸方向の手前側と奥側に形成され、それぞれ手前側Pパターンを201F、奥側Pパターンを201R、手前側TMパターンを202F、奥側TMパターンを202Rで示す。   Next, when it is determined that image process control is necessary, a test pattern is formed. The test pattern indicates a test pattern (P pattern) for detecting the toner adhesion amount indicated by reference numeral 201 shown in FIG. 2 and a test pattern (TM pattern) for detecting the image position indicated by reference numeral 202. Further, the P pattern and the TM pattern are formed on the near side and the far side in the axial direction of the intermediate transfer belt 105, respectively, the near side P pattern is 201F, the far side P pattern is 201R, the near side TM pattern is 202F, and the far side TM pattern. Is indicated by 202R.

本体制御部406は、テストパターンを形成した後、TM/Pセンサ109の発光素子から照射されて中間転写ベルト105の表面で反射された反射光を受光素子で検知し、受光素子の出力変化からトナー濃度を検知し、検知結果に応じてトナー補給を実行する。   After forming the test pattern, the main body control unit 406 detects the reflected light that is irradiated from the light emitting element of the TM / P sensor 109 and reflected from the surface of the intermediate transfer belt 105 by the light receiving element, and from the output change of the light receiving element. The toner density is detected, and toner replenishment is executed according to the detection result.

このようなTM/Pセンサ109に「反射光量検知センサ20」を用いることで、TM/Pセンサ109の検出結果に基づいて行う画像濃度制御の安定が向上し、良好な画像を得ることができる。   By using the “reflected light amount detection sensor 20” for such a TM / P sensor 109, stability of image density control performed based on the detection result of the TM / P sensor 109 is improved, and a good image can be obtained. .

この発明は、正反射光が反射する物体の表面に付着する粉体や液体の付着量の測定に応用可能である。   The present invention can be applied to the measurement of the amount of powder or liquid adhering to the surface of an object reflected by specularly reflected light.

1 発光素子
2 正反射用受光素子
3 拡散光用受光素子
2A 受光素子の中心
4 検知対象物
4A 反射面
5 遮光性ケース
6 入射光
6A 入射光の光軸
7 反射光
7A 反射光の光軸
8 第1の筒形状部
8A 発光素子の位置決め部
8C 発光用アパーチャ
9 第2の筒形状部
9A 受光素子の位置決め部
9C 受光用アパーチャ
L 一定の間隔
20 反射光量検知センサ
105 像担持体
109 光学センサ
300 トナー像形成手段
406 画像濃度制御手段
100 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2 Light receiving element for specular reflection 3 Light receiving element for diffused light 2A Center of light receiving element 4 Object to be detected 4A Reflecting surface 5 Light shielding case 6 Incident light 6A Optical axis of incident light 7 Reflected light 7A Optical axis of reflected light 8 First cylindrical shape portion 8A Light emitting element positioning portion 8C Light emitting aperture 9 Second cylindrical shape portion 9A Light receiving element positioning portion 9C Light receiving aperture L Constant interval 20 Reflected light amount detection sensor 105 Image carrier 109 Optical sensor 300 Toner image forming means 406 Image density control means 100 Image forming apparatus

特開平08−82599号公報JP-A-08-82599 特開平09−89769号公報JP 09-89769 A 特開2007−93586号公報JP 2007-93586 A 特許第4057293号公報Japanese Patent No. 4057293 特開11−282949号公報JP 11-282949 A

Claims (6)

少なくとも1つの発光素子と1つの受光素子が遮光性ケース内に設けられて検知対象物に対して一定の間隔に保持され、前記発光素子から傾斜して前記検知対象物に対して照射された光の反射光を前記受光素子で受光する反射光量検知センサにおいて、
前記反射光の光軸と前記受光素子の中心が重なる基準位置から、前記受光素子もしくは発光素子と受光素子の両方を素子同士が互いに遠ざかる方向へ前記検知対象物の反射面に対して平行移動させて配置したことを特徴とする反射光量検知センサ。
At least one light emitting element and one light receiving element are provided in the light-shielding case and are held at a constant interval with respect to the detection target, and are inclined from the light emitting element and irradiated to the detection target In the reflected light amount detection sensor that receives the reflected light of the light by the light receiving element,
From the reference position where the optical axis of the reflected light and the center of the light receiving element overlap, the light receiving element or both of the light emitting element and the light receiving element are moved in parallel with respect to the reflecting surface of the detection object in a direction in which the elements move away from each other. A reflected light amount detection sensor characterized by being arranged.
前記遮光性ケースは、前記発光素子の位置決め部と前記発光素子から前記検知対象物への照射光の広がりを規制する発光用アパーチャを備えた第1の筒形状部と、前記受光素子の位置決め部と当該受光素子への反射光の量を規定する受光用アパーチャを備えた第2の筒形状部とを有することを特徴とする請求項1記載の反射光量検知センサ。   The light shielding case includes a light emitting element positioning part, a first cylindrical part provided with a light emitting aperture for restricting the spread of irradiation light from the light emitting element to the detection target, and the light receiving element positioning part. 2. The reflected light amount detection sensor according to claim 1, further comprising: a second cylindrical portion having a light receiving aperture for defining an amount of reflected light to the light receiving element. 前記第1の筒形状部と前記第2の筒形状部は、前記遮光性ケースに一体的に形成され、前記発光用アパーチャは前記発光素子から照射される光の光軸方向に、前記受光用アパーチャは前記反射光の光軸方向にそれぞれ延設されていることを特徴とする請求項2記載の反射光量検知センサ。   The first cylindrical shape portion and the second cylindrical shape portion are formed integrally with the light shielding case, and the light emitting aperture is configured to receive the light in the optical axis direction of light emitted from the light emitting element. The reflected light amount detection sensor according to claim 2, wherein the aperture is extended in an optical axis direction of the reflected light. 前記検知対象物への入射光の光軸は、前記発光用アパーチャの中心軸上にあり、前記検知対象物からの反射光の光軸は前記受光用アパーチャの中心軸と平行な方向に位置することを特徴とする請求項2または3記載の反射光量検知センサ。   The optical axis of the incident light on the detection target is on the central axis of the light emitting aperture, and the optical axis of the reflected light from the detection target is positioned in a direction parallel to the central axis of the light receiving aperture. The reflected light amount detection sensor according to claim 2 or 3, 前記遮光性ケースには、前記発光素子から照射されて前記検知対象物にて拡散反射される光を受光する拡散光用受光素子が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の反射光量検知センサ。   5. The diffused light receiving element for receiving the light irradiated from the light emitting element and diffusely reflected by the detection object is provided in the light shielding case. The reflected light amount detection sensor according to claim 1. 光を正反射させる表面を有する像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段により該像担持体上にトナーを付着させたときの該トナーの付着量を検出するための光学センサと、前記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ないし5の何れかに記載の反射光量検知センサ有する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 when the toner is adhered to the image carrier by the toner image forming unit. In an image forming apparatus comprising: an optical sensor for detecting an amount of toner adhesion; and an image density control unit that performs image density control based on a detection result of the optical sensor.
An image forming apparatus comprising the reflected light amount detection sensor according to claim 1 as the optical sensor.
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