JP2011064822A - Reflection-type optical sensor, reflection-type optical sensor array and image forming device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a reflection-type optical sensor which detects at least one of toner pattern position and toner density. <P>SOLUTION: The reflection-type optical sensor has: an integral type light emitting/receiving element in which a semiconductor light emitting element Ei and a photodiode Di are made close to each other and arranged integrally so that the light emitting axis of the semiconductor light emitting element and the light receiving axis of the photodiode are in parallel and have an interval L; and an illuminating light condensing lens LEi which converges a light flux emitted from the semiconductor light emitting element onto the surface of a carrying medium 2040. The illuminating light condensing lens shifts the optical axis to the photodiode in parallel with the light emitting axis. The positional relations among the semiconductor light emitting element, the photodiode, and the illuminating light condensing lens are adjusted so that the light beam emitted from the semiconductor light emitting element onto the light emitting axis is refracted by the illuminating light condensing lens, enters obliquely the surface of the carrying medium orthogonal to the light emitting axis with an angle of incidence &Theta;, is regularly reflected by the surface of the carrying medium, and enters the center of the light receiving part of the photodiode, wherein the interval L is smaller than about 1 mm, and the angle of incidence &Theta; is smaller than 10 degrees. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は反射型光学センサ、反射型光学センサアレイおよび画像形成装置に関する。   The present invention relates to a reflective optical sensor, a reflective optical sensor array, and an image forming apparatus.

トナーによる画像を形成する画像形成装置は、アナログ方式やデジタル方式の「モノクロあるいはカラー複写機」やプリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、近来はマルチファンクションプリンタ(MFP)等として広く実施されている。   2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that form toner images are widely implemented as analog or digital “monochrome or color copiers”, printers, plotters, facsimile machines, and recently multifunction printers (MFPs).

このような画像形成装置により良好なトナー画像を得るためには、静電潜像の現像に供されるトナー量が適正でなければならない。
現像方式には「トナーとキャリアを含む2成分系の現像剤」を用いる方式や、「トナーのみで構成された現像剤」を用いるモノトナー現像方式等、種々の方式が知られているが、これら各種の現像方式において、静電潜像が現像される現像部へ供給されるトナー量は「トナー濃度」とも呼ばれている。
In order to obtain a good toner image with such an image forming apparatus, the amount of toner used for developing the electrostatic latent image must be appropriate.
Various development methods are known, such as a method using a “two-component developer containing toner and carrier” and a mono-toner development method using a “developer composed only of toner”. In these various development methods, the amount of toner supplied to the development unit where the electrostatic latent image is developed is also called “toner density”.

トナー濃度が低すぎると、静電潜像に十分な量のトナーが供給されず、画像形成装置から出力される画像(出力画像)は「濃度の不十分な画像」となってしまう。逆に、トナー濃度が高すぎると、出力画像における濃度分布が「高濃度側」に偏り、見づらい画像となってしまう。
従って、良好な出力画像を得るためには、トナー濃度を適正な範囲内に制御する必要があり、そのために「トナー濃度の検出」が必要である。
If the toner density is too low, a sufficient amount of toner is not supplied to the electrostatic latent image, and the image (output image) output from the image forming apparatus becomes an “insufficient image”. On the other hand, if the toner density is too high, the density distribution in the output image is biased toward the “high density side”, resulting in an image that is difficult to see.
Therefore, in order to obtain a good output image, it is necessary to control the toner density within an appropriate range, and for this reason, “detection of toner density” is necessary.

また、カラー画像の作成の場合には、異なる色のトナー画像を適正に重ね合わせないと形成されたカラー画像に「色ずれ」が生じて画質を劣化させる。このために、トナー画像の位置を適正化する必要がある。   Further, in the case of creating a color image, “color shift” occurs in the formed color image unless the toner images of different colors are properly superimposed, thereby degrading the image quality. For this reason, it is necessary to optimize the position of the toner image.

「トナー濃度の検出」や「トナー画像位置の適正化」には、感光体や中間転写ベルトの表面にトナー濃度検出用の「トナーパタン」を形成し、上記表面に検出光を照射して反射光を受光し、トナーパタンの有無による反射光の変化によりトナーパタンにおけるトナー濃度やトナーパタンの位置を検出する方法が広く知られている(特許文献1〜6等)。   For “detection of toner density” and “optimization of toner image position”, a “toner pattern” for toner density detection is formed on the surface of the photoreceptor or intermediate transfer belt, and the surface is irradiated with detection light and reflected. There are widely known methods for receiving light and detecting the toner density and the position of the toner pattern in the toner pattern based on the change in reflected light depending on the presence or absence of the toner pattern (Patent Documents 1 to 6, etc.).

この発明は、トナーパタンを用いて、トナー濃度またはトナーパタンの位置、もしくはこれら双方の検出を行ないうる新規な反射型光学センサ、反射型光学センサアレイおよびこれらを用いる画像形成装置の実現を課題とする。   An object of the present invention is to realize a novel reflective optical sensor, a reflective optical sensor array, and an image forming apparatus using the same, which can detect the toner density and / or the position of the toner pattern using the toner pattern. To do.

この発明の「反射型光学センサ」は、トナーパタンを担持する担持媒体の表面に形成された定形態のトナーパタンの、位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検出する反射型光学センサである。   The “reflective optical sensor” of the present invention is a reflective optical sensor that detects at least one of a position and a toner density of a toner pattern having a fixed shape formed on the surface of a carrier medium carrying a toner pattern.

「担持媒体」は、トナーパタンを形成されて担持し、反射型光学センサによる検出部へ変位させるものであり、具体的には、トナー画像の形成される光導電性や誘電性の「静電潜像形成媒体」、あるいはこれら静電潜像形成媒体に形成された静電潜像を現像して得られるトナー画像を、シート状の画像担持媒体に転写するための中間転写媒体等である。   The “carrying medium” is a medium in which a toner pattern is formed and carried, and is displaced to the detection unit by the reflection type optical sensor. Specifically, the photoconductive or dielectric “electrostatic” on which the toner image is formed is formed. The latent image forming medium "or an intermediate transfer medium for transferring a toner image obtained by developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image forming medium to a sheet-like image bearing medium.

担持媒体に形成されるトナーパタンは「定形態」である。形態は、形状もしくは「形状と態様」である。
形状に関して言えば「定形態」は「定形状」即ち、予め定められた形状であるが、定形状は1種に限らない。
「形態」は、トナーパタンの形状以外の形成条件であり、例えば、トナーパタンの濃度(予め設定されている濃度)である。
The toner pattern formed on the carrier medium has a “fixed form”. The form is a shape or “shape and form”.
Regarding the shape, the “fixed shape” is a “fixed shape”, that is, a predetermined shape, but the fixed shape is not limited to one type.
“Form” is a forming condition other than the shape of the toner pattern, and is, for example, the density (preset density) of the toner pattern.

請求項1記載の反射型光学センサは、一体型発光受光素子と、照明用集光レンズとを有する。   The reflective optical sensor according to claim 1 includes an integrated light emitting / receiving element and a condenser lens for illumination.

一体型発光受光素子は、1個の半導体発光素子と1個のフォトダイオードとを有する。   The integrated light-emitting / receiving element has one semiconductor light-emitting element and one photodiode.

「半導体発光素子」は、LED(発光ダイオード)もしくはLD(半導体レーザ)である。LDは所謂端面発光型のものの他、所謂面発光型半導体レーザ(VCSEL)であることができる。   The “semiconductor light emitting device” is an LED (light emitting diode) or LD (semiconductor laser). The LD can be a so-called surface emitting semiconductor laser (VCSEL) as well as a so-called edge emitting type.

「フォトダイオード」は、この明細書において、通常のフォトダイオードとフォトトランジスタを総称するものとする。   In this specification, “photodiode” is a generic term for ordinary photodiodes and phototransistors.

半導体発光素子とフォトダイオードは、以下の位置関係で相互に一体化される。
即ち、半導体発光素子の「発光軸」と、フォトダイオードの「受光軸」とが、互いに平行となるように、且つ、発光軸および受光軸が相互に近接して配置される。
The semiconductor light emitting element and the photodiode are integrated with each other in the following positional relationship.
That is, the “light emitting axis” of the semiconductor light emitting element and the “light receiving axis” of the photodiode are parallel to each other, and the light emitting axis and the light receiving axis are arranged close to each other.

半導体発光素子の「発光軸」は、半導体発光素子の発光面に直交し、この発光面から放射される「最大光量の光線」に合致する軸である。
フォトダイオードの「受光軸」は、フォトダイオードの受光面の中心を通り、受光面に直交する軸である。
上記発光軸・受光軸とも「仮想的な軸」であることは言うまでもない。
The “light emitting axis” of the semiconductor light emitting device is an axis that is orthogonal to the light emitting surface of the semiconductor light emitting device and matches the “maximum light amount beam” emitted from the light emitting surface.
The “light receiving axis” of the photodiode is an axis that passes through the center of the light receiving surface of the photodiode and is orthogonal to the light receiving surface.
It goes without saying that both the light emitting axis and the light receiving axis are “virtual axes”.

上記の如く、半導体発光素子と、フォトダイオードとは、発光軸・受光軸が互いに平行となるようにして配置され、発光軸・受光軸の間隔がLとなるようにして一体化される。   As described above, the semiconductor light emitting element and the photodiode are arranged so that the light emitting axis and the light receiving axis are parallel to each other, and are integrated so that the distance between the light emitting axis and the light receiving axis is L.

半導体発光素子とフォトダイオードは、同一の保持基板の同一面に、発光軸と受光軸が間隔:Lで互いに平行となるように固定して設けることができる。
保持基板の半導体発光素子が設けられる面部分と、フォトダイオードが設けられる面部分とは、若干の段差をなしていても良い。
The semiconductor light emitting element and the photodiode can be fixedly provided on the same surface of the same holding substrate so that the light emitting axis and the light receiving axis are parallel to each other at an interval L.
The surface portion of the holding substrate on which the semiconductor light emitting element is provided and the surface portion on which the photodiode is provided may have a slight level difference.

「照明用集光レンズ」は、半導体発光素子から放射されて、トナーパタンを形成される担持媒体の表面に照射される光束に、収束作用を及ぼす光学素子である。   The “lighting condensing lens” is an optical element that has a converging effect on a light beam emitted from a semiconductor light emitting element and applied to the surface of a carrier medium on which a toner pattern is formed.

「照明用集光レンズ」は、サイズ面から言えばマイクロレンズのような微小なレンズであり、その形態は、通常の凸レンズ(両凸レンズ・平凸レンズ・凸メニスカスレンズ)のように屈折曲面を有するもので良いことはいうまでもないが、フレネルレンズや「屈折率分布型で正の屈折力を有するもの」でもよい。   “Illuminating condensing lens” is a micro lens like a micro lens in terms of size, and its form has a refracting curved surface like a normal convex lens (biconvex lens, plano-convex lens, convex meniscus lens). Needless to say, a Fresnel lens or a “refractive index distribution type lens having positive refractive power” may be used.

この照明用集光レンズは、その光軸を「半導体発光素子の発光軸と平行」にして、フォトダイオード側へシフト量:Δだけシフトして設けられる。
このように、照明用集光レンズの光軸が、フォトダイオード側へずれているので、半導体発光素子の発光軸に合致して放射される「強度の最も大きい光線」は、照明用集光レンズの光軸に平行に、光軸からずれて入射し、照明用集光レンズの光軸方向へ、即ち、フォトダイオード側へ屈折される。
The illumination condenser lens is provided with its optical axis “parallel to the light emitting axis of the semiconductor light emitting element” and shifted to the photodiode side by a shift amount: Δ.
As described above, since the optical axis of the condenser lens for illumination is shifted to the photodiode side, the “highest intensity light beam” radiated in conformity with the emission axis of the semiconductor light emitting element is the condenser lens for illumination. In parallel with the optical axis of the light, the light is incident from the optical axis and is refracted in the optical axis direction of the illumination condenser lens, that is, toward the photodiode side.

このように、半導体発光素子から発光軸上に放射される光線は、照明用集光レンズにより屈折されて、発光軸に直交する担持媒体表面に入射角:Θをもって斜め入射する。   As described above, the light beam emitted from the semiconductor light emitting element onto the light emitting axis is refracted by the illumination condenser lens and obliquely enters the surface of the carrier medium perpendicular to the light emitting axis with an incident angle: Θ.

この光線が、担持媒体表面により正反射されてフォトダイオードの受光部の中心部(受光軸と受光部との交点)に入射するように、半導体発光素子とフォトダイオードと照明用集光レンズの位置関係が調整される。   Positions of the semiconductor light emitting element, the photodiode, and the illumination condenser lens so that the light is regularly reflected by the surface of the carrier medium and enters the center of the light receiving part of the photodiode (intersection of the light receiving axis and the light receiving part). The relationship is adjusted.

この位置関係は、入射角:Θが10度以下となるように設定される。   This positional relationship is set so that the incident angle: Θ is 10 degrees or less.

発光部・受光部の間隔、すなわち、発光軸・受光軸の間隔は、これをLとすると1mm程度より小さいことが好ましい。   The distance between the light-emitting part and the light-receiving part, that is, the distance between the light-emitting axis and the light-receiving axis is preferably smaller than about 1 mm when this is L.

勿論、この位置関係は「基準状態」に対して設定される。
「基準状態」は、半導体発光素子・フォトダイオード・照明用集光レンズと、担持媒体表面との位置関係が設計上の位置関係に合致している場合である。
Of course, this positional relationship is set with respect to the “reference state”.
The “reference state” is a case where the positional relationship between the semiconductor light emitting element, the photodiode, the illumination condensing lens, and the surface of the carrier medium matches the designed positional relationship.

半導体発光素子から放射される光束は一般に「発散光束」であり、上記照明用集光レンズは、その「正の屈折力」により上記発散光束に対して収束作用を及ぼす。この収束作用により、上記発散光束の発散性が弱められるが、収束作用は「照明用集光レンズを透過した後の光束が、弱い発散性の光束となる」ような作用であることもできるし「透過後の光束が平行光束となる」ような作用でもよく、さらには「透過後の光束が収束光束となる」ような作用でもよい。   The luminous flux emitted from the semiconductor light emitting element is generally a “divergent luminous flux”, and the condenser lens for illumination exerts a converging action on the divergent luminous flux by its “positive refractive power”. Due to this convergence effect, the divergence of the divergent light beam is weakened. However, the convergence effect can be such that “the light beam after passing through the illumination condenser lens becomes a weak divergent light beam”. An operation such as “the light beam after transmission becomes a parallel light beam” may be used, and further, an operation such that “the light beam after transmission becomes a convergent light beam” may be used.

請求項1記載の反射型光学センサは「担持媒体側からの反射光をフォトダイオードに向けて集光的に導く受光用集光レンズを有し、受光用集光レンズの光軸が、照明用集光レンズの光軸と平行で、照明用集光レンズ側へシフトしている」構成とすることができる(請求項2)。   The reflection type optical sensor according to claim 1 has a light receiving condensing lens for condensing light reflected from the carrier medium toward the photodiode, and the optical axis of the light receiving condensing lens is for illumination. It is possible to adopt a configuration in which it is parallel to the optical axis of the condenser lens and shifted toward the illumination condenser lens side.

受光用集光レンズにより集光的に同行される光束は、基準状態においてはフォトダイオードの受光部の中央部に入射する。   The light beam that is concentrically accompanied by the light receiving condensing lens is incident on the center of the light receiving portion of the photodiode in the reference state.

請求項2記載の反射型光学センサは「照明用集光レンズと受光用集光レンズが一体構造である」ことができる(請求項3)。
「照明用集光レンズと受光用集光レンズの一体構造」は、照明用集光レンズと受光用集光レンズが、例えば「同一のレンズ材料基板」にマイクロレンズとして形成されている形態でもよいし、別個に製造された照明用集光レンズと受光用集光レンズとを、適当な連結具により相互に連結一体化した形態でもよい。
The reflection type optical sensor according to claim 2 can be “the illumination condensing lens and the light receiving condensing lens have an integral structure” (claim 3).
The “integrated structure of the condenser lens for illumination and the condenser lens for light reception” may be a form in which the condenser lens for illumination and the condenser lens for light reception are formed as microlenses on the “same lens material substrate”, for example. In addition, the illumination condensing lens and the light receiving condensing lens manufactured separately may be connected and integrated with each other by an appropriate connector.

請求項1ないし3の任意の1に記載の反射型光学センサは、半導体発光素子から発光軸上に放射され、照明用集光レンズにより屈折された光線が、担持媒体表面に斜め入射する入射角:Θが「5度より小さく設定」されていることが好ましい(請求項4)。   The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a light beam emitted from the semiconductor light emitting element on the light emitting axis and refracted by the illumination condenser lens is incident obliquely on the surface of the carrier medium. : Θ is preferably “set smaller than 5 degrees” (claim 4).

この発明の反射型光学センサアレイは、上記請求項1ないし4の任意の1に記載の反射型光学センサを1単位として、2単位以上の反射型光学センサを、半導体発光素子の発光軸と、フォトダイオードの受光軸とに直交し、これら発光軸と受光軸の中間を通る直線の方向へ、この方向におけるトナーパタンの大きさよりも小さいピッチでアレイ配列し、少なくとも、半導体発光素子とフォトダイオードを全体として一体化し、各反射型光学センサ単位で、半導体発光素子の点滅が独立して可能であることを特徴とする(請求項5)。   The reflection-type optical sensor array of the present invention includes the reflection-type optical sensor according to any one of claims 1 to 4 as one unit, and two or more units of the reflection-type optical sensor, the light-emitting axis of the semiconductor light-emitting element, An array is arranged in a direction perpendicular to the light receiving axis of the photodiode and in a straight line passing between the light emitting axis and the light receiving axis at a pitch smaller than the size of the toner pattern in this direction, and at least the semiconductor light emitting element and the photodiode are arranged. As a whole, the semiconductor light emitting elements can be blinked independently for each reflective optical sensor unit.

「半導体発光素子とフォトダイオードを全体として一体化」するとは、「アレイ配列された2以上の半導体発光素子および2以上のフォトダイオードを一体化」すると言う意味である。   “Integrating a semiconductor light emitting element and a photodiode as a whole” means “integrating two or more semiconductor light emitting elements and two or more photodiodes arranged in an array”.

請求項5記載の反射型光学センサアレイは、アレイ配列された2単位以上の反射型光学センサにおける、照明用集光レンズが一体化されていることができる(請求項6)。   The reflective optical sensor array according to claim 5 can be integrated with the condenser lens for illumination in the reflective optical sensor of two or more units arranged in an array (claim 6).

請求項6記載の反射型光学センサは「アレイ配列された反射型光学センサが受光用集光レンズを有し、アレイ配列された受光用集光レンズが照明用集光レンズと一体化されている」ことができる(請求項7)。   6. The reflective optical sensor according to claim 6, wherein the reflective optical sensor arranged in an array has a light receiving condensing lens, and the light receiving condensing lens arranged in an array is integrated with an illumination condensing lens. (Claim 7).

なお、請求項5〜7の任意の1に記載の「反射型光学センサアレイ」は、複数単位の反射型光学センサをアレイ配列させた方向が、担持媒体表面に形成されたトナーパタンの移動方向に対して交わるように配置される。   The “reflective optical sensor array” according to any one of claims 5 to 7 is such that a direction in which a plurality of units of the reflective optical sensor are arrayed is a moving direction of a toner pattern formed on the surface of the carrier medium. Are arranged to cross each other.

請求項8の画像形成装置は「トナーにより画像を形成する画像形成装置」であって、トナー画像形成手段と、反射型光学センサとを有する。   An image forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention is an “image forming apparatus that forms an image with toner”, and includes a toner image forming unit and a reflective optical sensor.

「トナー画像形成手段」は、トナーパタンを担持する担持媒体(静電潜像形成媒体)に、トナーパタンと「画像形成用のトナー画像」を形成する手段であり、担持媒体が光導電性の感光体であれば、この感光体の表面を均一帯電する手段と、均一帯電された感光体表面に露光により静電潜像を形成する手段と、形成された静電潜像をトナーパタンもしくはトナー画像として現像する現像手段とを有する。   The “toner image forming means” is a means for forming a toner pattern and “toner image for image formation” on a carrier medium (electrostatic latent image formation medium) carrying a toner pattern. In the case of a photoconductor, means for uniformly charging the surface of the photoconductor, means for forming an electrostatic latent image on the uniformly charged surface of the photoconductor by exposure, and forming the electrostatic latent image on a toner pattern or toner Developing means for developing the image.

担持媒体が「中間転写ベルト」である場合には、上記各手段と共に、感光体上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト上へ転写する転写手段とがトナー画像形成手段を構成する。   When the carrier medium is an “intermediate transfer belt”, together with the above units, a transfer unit that transfers the toner image formed on the photoreceptor onto the intermediate transfer belt constitutes a toner image forming unit.

「反射型光学センサ」は、請求項1〜4の任意の1に記載のものであり、担持媒体上に形成されたトナーパタンの「位置およびトナー濃度の少なくとも一方」を検知する。   The “reflective optical sensor” is any one of claims 1 to 4 and detects “at least one of position and toner density” of a toner pattern formed on a carrier medium.

請求項9記載の画像形成装置は「トナーにより画像を形成する画像形成装置」であって、トナー画像形成手段と、反射型光学センサアレイとを有する。
担持媒体、トナー画像形成手段は、上記請求項8におけるものと同様である。
「反射型光学センサアレイ」は、請求項5〜7の任意の1に記載のもので、担持媒体上に形成されたトナーパタンの「位置およびトナー濃度の少なくとも一方」を検知する。
The image forming apparatus according to claim 9 is an “image forming apparatus that forms an image with toner”, and includes a toner image forming unit and a reflective optical sensor array.
The carrier medium and the toner image forming means are the same as those in the eighth aspect.
The “reflective optical sensor array” is any one of claims 5 to 7 and detects “at least one of position and toner density” of a toner pattern formed on a carrier medium.

請求項8または9記載の画像形成装置は「形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像である」ことができる(請求項10)。   The image forming apparatus according to claim 8 or 9 is capable of “the image to be formed is a multicolor image or a color image with a plurality of kinds of toners having different colors” (claim 10).

以上に説明したように、この発明によれば新規な反射型光学センサ、反射型光学センサアレイ、画像形成装置を実現できる。後述する実施の形態において説明するように、反射型光学センサ・反射型光学センサアレイは、小型で検出感度が良く、トナーパタンの「位置およびトナー濃度の少なくとも一方」を検知することができる。   As described above, according to the present invention, a novel reflective optical sensor, reflective optical sensor array, and image forming apparatus can be realized. As will be described later in the embodiments, the reflective optical sensor / reflective optical sensor array is small and has good detection sensitivity, and can detect “at least one of position and toner density” of the toner pattern.

従って、これら反射型光学センサや反射型光学センサアレイを用いる画像形成装置では、良好な画像形成を実現できる。   Therefore, an image forming apparatus using these reflective optical sensors and reflective optical sensor arrays can realize good image formation.

画像形成装置の実施の1形態としてのカラープリンタを示す説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating a color printer as one embodiment of an image forming apparatus. FIG. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. トナーパタン検出を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner pattern detection. トナーパタン検出を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining toner pattern detection. トナーパタンの1例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a toner pattern. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparative example of a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparative example of a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparative example of a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparative example of a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイの比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparative example of a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 位置検出用のトナーパタンの1例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a toner pattern for position detection. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array. 反射型光学センサアレイによるトナーパタン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor array.

以下、実施の形態に即してこの発明を説明する。
図1は、画像形成装置の1例としてカラープリンタの概略構成を示している。
Hereinafter, the present invention will be described in accordance with embodiments.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a color printer as an example of an image forming apparatus.

カラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)のトナー画像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010により、4つの感光体ドラム2030a、2030b、2030c、2030dに、それぞれ所定の色のトナー画像を形成し、これらトナー画像を中間転写ベルト2040を介して転写紙上に転写し、定着してカラー画像を形成するようになっている。   The color printer 2000 is a tandem multicolor printer that superimposes toner images of four colors (black, cyan, magenta, and yellow) to form a full-color image. A toner image of a predetermined color is formed on each of 2030a, 2030b, 2030c, and 2030d, and these toner images are transferred onto a transfer sheet via an intermediate transfer belt 2040 and fixed to form a color image. .

4つの感光体ドラムの各々の周囲には、クリーニングユニット2031a、2031b、2031c、2031d、帯電装置2032a、2032b、2032c、2032d、現像ローラ2033a、2033b、2033c、2033d、トナーカートリッジ2034a、2034b、2034c、2034dが配設され、感光体ドラム2030a、2030b、2030c、2030dの下方には、中間転写ベルト2040が、その上側周面を上記各感光体ドラムの下側の周面に接して反時計回りに回転できるように設けられている。   Around each of the four photosensitive drums, there are cleaning units 2031a, 2031b, 2031c, 2031d, charging devices 2032a, 2032b, 2032c, 2032d, developing rollers 2033a, 2033b, 2033c, 2033d, toner cartridges 2034a, 2034b, 2034c, 2034d is disposed below the photosensitive drums 2030a, 2030b, 2030c, and 2030d, and the intermediate transfer belt 2040 contacts the lower peripheral surface of each of the photosensitive drums in the counterclockwise direction with the upper peripheral surface thereof. It is provided so that it can rotate.

図1において、符号2042は転写ローラ2042、符号2050は定着ローラ、符号2054は給紙コロ、符号2056はレジストローラ対を示す。
また符合2058は排紙ローラ、符号2060は給紙トレイ、符号2070は排紙トレイ、符号2080は通信制御装置、符号2245は反射型光学センサアレイを示す。
In FIG. 1, reference numeral 2042 indicates a transfer roller 2042, reference numeral 2050 indicates a fixing roller, reference numeral 2054 indicates a paper feed roller, and reference numeral 2056 indicates a registration roller pair.
Reference numeral 2058 denotes a paper discharge roller, reference numeral 2060 denotes a paper feed tray, reference numeral 2070 denotes a paper discharge tray, reference numeral 2080 denotes a communication control device, and reference numeral 2245 denotes a reflective optical sensor array.

上記各部は、プリンタ制御装置2090により統括的に制御される。   The above-described units are controlled in an integrated manner by the printer control apparatus 2090.

図1において、3次元直交座標:XYZを図のように定める。即ち、Y軸方向は、図面に直交する方向であり、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向である。X軸方向は4つの感光体ドラムの配列方向(図の左右方向)に沿った方向であり、Z方向は図1における上下方向である。   In FIG. 1, three-dimensional orthogonal coordinates: XYZ are determined as shown in the figure. That is, the Y-axis direction is a direction orthogonal to the drawing and is a direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum. The X-axis direction is a direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums (the left-right direction in the figure), and the Z direction is the up-down direction in FIG.

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

各感光体ドラム2033a〜2033dはいずれも、その表面に「光導電性の感光層」が形成されており、図示されない回転機構により、図1における面内で矢印方向(時計回り)に回転する。   Each of the photosensitive drums 2033a to 2033d has a “photoconductive photosensitive layer” formed on the surface thereof, and is rotated in the direction of the arrow (clockwise) within the plane in FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

感光体ドラム2030aの周面にそって、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、クリーニングユニット2031aが回転方向へこの順序に配置されている。   A charging device 2032a, a developing roller 2033a, and a cleaning unit 2031a are arranged in this order in the rotation direction along the peripheral surface of the photosensitive drum 2030a.

感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは1組として使用され、黒色画像を形成する画像形成ステーション(以下「Kステーション」ともいう。)を構成する。   The photosensitive drum 2030a, the charging device 2032a, the developing roller 2033a, the toner cartridge 2034a, and the cleaning unit 2031a are used as one set, and constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “K station”) that forms a black image.

同様に、感光体ドラム2030bと、その周囲に配設された、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、シアン色画像を形成する画像形成ステーション(以下「Cステーション」ともいう)を構成する。   Similarly, a charging device 2032b, a developing roller 2033b, a toner cartridge 2034b, and a cleaning unit 2031b disposed around the photosensitive drum 2030b are an image forming station (hereinafter referred to as “C station”) that forms a cyan image. (Also called).

同じく、感光体ドラム2030cと、その周囲に配設された、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、マゼンタ色画像を形成する画像形成ステーション(以下「Mステーション」ともいう)を構成する。   Similarly, a charging device 2032c, a developing roller 2033c, a toner cartridge 2034c, and a cleaning unit 2031c disposed around the photosensitive drum 2030c are also referred to as an image forming station (hereinafter referred to as “M station”) that forms a magenta color image. Construct).

同じく、感光体ドラム2030dと、その周囲に配設された、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、イエロー色画像を形成する画像形成ステーション(以下「Yステーション」ともいう)を構成する。   Similarly, a charging device 2032d, a developing roller 2033d, a toner cartridge 2034d, and a cleaning unit 2031d disposed around the photosensitive drum 2030d are also referred to as an image forming station (hereinafter referred to as “Y station”) that forms a yellow image. Construct).

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。   Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.

光走査装置2010は、上位装置からの多色の画像情報(黒画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づき、各色画像情報毎に変調された光束を、対応する「帯電された感光体ドラムの表面」にそれぞれ照射して光走査を行なう。
光走査により各感光体ドラムの表面の「光が照射された部分」の電荷が消失し、各色画像情報に対応した静電潜像が、各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。
形成された各静電潜像は、各感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方へ移動する。光走査装置2010の構成については後述する。
The optical scanning device 2010, based on multi-color image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the host device, converts the light flux modulated for each color image information to the corresponding “charging”. Optical scanning is performed by irradiating the “surface of the photosensitive drum”.
By the optical scanning, the charge of the “light-irradiated portion” on the surface of each photosensitive drum disappears, and an electrostatic latent image corresponding to each color image information is formed on the surface of each photosensitive drum.
Each formed electrostatic latent image moves toward the corresponding developing roller as each photosensitive drum rotates. The configuration of the optical scanning device 2010 will be described later.

トナーカートリッジ2034a〜2034dには、それぞれブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーが収納されている。   The toner cartridges 2034a to 2034d contain black toner, cyan toner, magenta toner, and yellow toner, respectively.

トナーカートリッジ2034aに収納されたブラックトナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bに収納されたシアントナーは現像ローラ2033bに供給される。
トナーカートリッジ2034cに収納されたマゼンタトナーは現像ローラ2033cに供給され、トナーカートリッジ2034dに収納されたイエロートナーは現像ローラ2033dに供給される。
The black toner stored in the toner cartridge 2034a is supplied to the developing roller 2033a. The cyan toner stored in the toner cartridge 2034b is supplied to the developing roller 2033b.
The magenta toner stored in the toner cartridge 2034c is supplied to the developing roller 2033c, and the yellow toner stored in the toner cartridge 2034d is supplied to the developing roller 2033d.

これら各現像ローラの周面には、ローラの回転に伴い、対応するトナーカートリッジからのトナーが薄く均一に塗布される。
各現像ローラ表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における「光が照射された部分」に移行して付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー画像として顕像化する。
The peripheral surface of each developing roller is thinly and uniformly coated with toner from the corresponding toner cartridge as the roller rotates.
When the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves to and adheres to the “part irradiated with light” on the surface. That is, each developing roller attaches toner to the electrostatic latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum, and visualizes it as a toner image.

現像により得られたトナー画像は、感光体ドラムの回転に伴い、転写ベルト2040の方へ移動する。
説明は省くが、現像ローラによって前記潜像にトナーが付着後の感光体ドラム上におけるトナー濃度および/またはトナー位置を検出する方法も存在する。
The toner image obtained by development moves toward the transfer belt 2040 as the photosensitive drum rotates.
Although not described, there is also a method for detecting the toner density and / or toner position on the photosensitive drum after the toner adheres to the latent image by the developing roller.

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像を形成する。   The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed to form a color image.

以下の説明において「転写ベルト2040上に転写されたトナー画像が移動する方向」を「副方向」と呼び、該副方向に直交する方向(Y軸方向)を「主方向」と呼ぶ。   In the following description, “the direction in which the toner image transferred onto the transfer belt 2040 moves” is referred to as “sub-direction”, and the direction orthogonal to the sub-direction (Y-axis direction) is referred to as “main direction”.

給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。
給紙トレイ2060の近傍には配設された給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から記録紙を1枚づつ、レジストローラ対2056に向けて給送する。
レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を中間転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出す。
Recording paper is stored in the paper feed tray 2060.
A paper feed roller 2054 disposed in the vicinity of the paper feed tray 2060 feeds recording paper from the paper feed tray 2060 one by one toward the registration roller pair 2056.
The registration roller pair 2056 sends the recording paper toward the gap between the intermediate transfer belt 2040 and the transfer roller 2042 at a predetermined timing.

中間転写ベルト2040上のカラー画像は、転写ローラ2042により記録紙上に転写される。カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラ2050により熱と圧力の作用によりカラー画像を定着され、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070側へ送られ、排紙トレイ2070上に排出されて順次スタックされる。   The color image on the intermediate transfer belt 2040 is transferred onto the recording paper by the transfer roller 2042. The recording sheet on which the color image has been transferred is fixed with the color image by the fixing roller 2050 by the action of heat and pressure, sent to the discharge tray 2070 side via the discharge roller 2058, and discharged onto the discharge tray 2070. Are stacked sequentially.

各クリーニングユニット2031a〜2031dは、対応する感光体ドラム2030a〜2030d表面の残留トナーを除去する。残留トナーが除去された各感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。   Each of the cleaning units 2031a to 2031d removes residual toner on the surface of the corresponding photosensitive drum 2030a to 2030d. The surface of each photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.

反射型光学センサアレイ2245は、転写ベルト2040の「−X側」に配置されている。反射型光学センサアレイ2245については後述する。   The reflective optical sensor array 2245 is disposed on the “−X side” of the transfer belt 2040. The reflective optical sensor array 2245 will be described later.

次に、光走査装置2010の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 2010 will be described.

光走査装置2010は、1例として図2〜図5に示されるように、4つの光源2200a、2200b、2200c、2200d、4つのカップリングレンズ2201a、2201b、2201c、2201d、4つの開口板2202a、2202b、2202c、2202d、4つのシリンドリカルレンズ2204a、2204b、2204c、2204d、ポリゴンミラー2104、4つのfθレンズ2105a、2105b、2105c、2105d、8つの折返しミラー2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d、4つのトロイダルレンズ2107a、2107b、2107c、2107d、4つの光検知センサ2205a、2205b、2205c、2205d、4つの光検知用ミラー2207a、2207b、2207c、2207dを備え、さらに、図示されない走査制御装置などを備えている。
これらは、光学ハウジング2300(図5参照)の所定位置に組み付けられている。
As shown in FIG. 2 to FIG. 5 as an example, the optical scanning device 2010 includes four light sources 2200a, 2200b, 2200c, 2200d, four coupling lenses 2201a, 2201b, 2201c, 2201d, four aperture plates 2202a, 2202b, 2202c, 2202d, four cylindrical lenses 2204a, 2204b, 2204c, 2204d, polygon mirror 2104, four fθ lenses 2105a, 2105b, 2105c, 2105d, eight folding mirrors 2106a, 2106b, 2106c, 2106d, 2108a, 2108b, 2108c, 2108d, 4 toroidal lenses 2107a, 2107b, 2107c, 2107d, 4 light detection sensors 2205a, 2205b, 2205c, 2205d, 4 Light detection mirror 2207A, equipped 2207b, 2207c, and 2207D, further includes a like (not shown) scanning control unit.
These are assembled at predetermined positions of the optical housing 2300 (see FIG. 5).

光走査における主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と称する。   A direction corresponding to the main scanning direction in the optical scanning is referred to as a “main scanning corresponding direction”, and a direction corresponding to the sub scanning direction is referred to as a “sub scanning corresponding direction”.

また、図2〜図4に示すように、カップリングレンズ2201a及びカップリングレンズ2201bの光軸に沿った方向を「w1方向」、光源2200a及び光源2200bにおける主走査対応方向を「m1方向」とする。
同様に、カップリングレンズ2201c及びカップリングレンズ2201dの光軸に沿った方向を「w2方向」、光源2200c及び光源2200dにおける主走査対応方向を「m2方向」とする。
光源2200a及び光源2200bにおける副走査対応方向、光源2200c及び光源2200dにおける副走査対応方向は、いずれもZ軸方向と同じ方向である。
2 to 4, the direction along the optical axis of the coupling lens 2201a and the coupling lens 2201b is “w1 direction”, and the main scanning corresponding direction in the light source 2200a and the light source 2200b is “m1 direction”. To do.
Similarly, the direction along the optical axis of the coupling lens 2201c and the coupling lens 2201d is referred to as “w2 direction”, and the main scanning corresponding direction in the light source 2200c and the light source 2200d is referred to as “m2 direction”.
The sub-scanning corresponding direction in the light sources 2200a and 2200b and the sub-scanning corresponding direction in the light sources 2200c and 2200d are both the same direction as the Z-axis direction.

光源2200bと光源2200cは、X軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源2200aは光源2200bの「−Z側」に配置されている。また、光源2200dは光源2200cの「−Z側」に配置されている。   The light source 2200b and the light source 2200c are disposed at positions separated from each other in the X-axis direction. The light source 2200a is disposed on the “−Z side” of the light source 2200b. The light source 2200d is arranged on the “−Z side” of the light source 2200c.

カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201a is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200a, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201b is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200b, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

カップリングレンズ2201cは、光源2200cから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201c is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200c, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

カップリングレンズ2201dは、光源2200dから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201d is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200d, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

開口板2202a〜2202dは、それぞれ開口部を有する。
カップリングレンズ2201aを介した光束は開口板2202aの開口部を通過して整形され、カップリングレンズ2201b〜220dを介した光束はそれぞれ、開口板220b〜2202dの開口を通過して整形される。
Each of the opening plates 2202a to 2202d has an opening.
The light beam that has passed through the coupling lens 2201a is shaped through the opening of the aperture plate 2202a, and the light beam that has passed through the coupling lenses 2201b to 220d is shaped through the openings of the aperture plates 220b to 2202d.

シリンドリカルレンズ2204a〜2204dは、対応する開口板2202a〜2202dの各開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。   Cylindrical lenses 2204 a to 2204 d image the light beams that have passed through the respective apertures of the corresponding aperture plates 2202 a to 2202 d in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the Z-axis direction.

ポリゴンミラー2104は回転軸方向に2段に重ねられた2段構造の4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、1段目(下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束がそれぞれ偏向され、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束及びシリンドリカルレンズ2204cからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。   The polygon mirror 2104 has a four-stage mirror having a two-stage structure that is stacked in two stages in the rotation axis direction, and each mirror serves as a deflection reflection surface. The light beam from the cylindrical lens 2204a and the light beam from the cylindrical lens 2204d are deflected by the first-stage (lower) tetrahedral mirror, respectively, and the light beam from the cylindrical lens 2204b and the cylindrical light are deflected by the second-stage (upper) tetrahedral mirror. It arrange | positions so that the light beam from the lens 2204c may be deflected, respectively.

図示されていないが、上記1段目の4面鏡と2段目の4面鏡とは、位相が互いに45度ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。   Although not shown in the drawing, the first-stage quadrilateral mirror and the second-stage tetrahedral mirror are rotated by 45 degrees out of phase with each other, and writing scanning is performed alternately on the first and second stages. Is called.

シリンドリカルレンズ2204a及びシリンドリカルレンズ2204bからの光束はポリゴンミラー2104の−X側で偏向され、シリンドリカルレンズ2204c及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束はポリゴンミラー2104の+X側で偏向される。   The light beams from the cylindrical lens 2204 a and the cylindrical lens 2204 b are deflected on the −X side of the polygon mirror 2104, and the light beams from the cylindrical lens 2204 c and the cylindrical lens 2204 d are deflected on the + X side of the polygon mirror 2104.

各fθレンズ2105a〜2105dはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。   Each of the fθ lenses 2105a to 2105d has a non-arc surface shape having such a power that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the surface of the corresponding photosensitive drum as the polygon mirror 2104 rotates. ing.

fθレンズ2105a及びfθレンズ2105bは、ポリゴンミラー2104の「−X側」に、fθレンズ2105c及びfθレンズ2105dは、ポリゴンミラー2104の「+X側」にそれぞれ配置されている。   The fθ lens 2105a and the fθ lens 2105b are arranged on the “−X side” of the polygon mirror 2104, and the fθ lens 2105c and the fθ lens 2105d are arranged on the “+ X side” of the polygon mirror 2104, respectively.

図5に示すように、fθレンズ2105aとfθレンズ2105bはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105aは1段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105bは2段目の4面鏡に対向している。
同様に、fθレンズ2105cとfθレンズ2105dはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105cは2段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105dは1段目の4面鏡に対向している。
As shown in FIG. 5, the fθ lens 2105a and the fθ lens 2105b are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105a faces the first-stage four-sided mirror, and the fθ lens 2105b faces the second-stage four-sided mirror. is doing.
Similarly, the fθ lens 2105c and the fθ lens 2105d are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105c is opposed to the second-stage tetrahedral mirror, and the fθ lens 2105d is opposed to the first-stage tetrahedral mirror.

図5に示すように、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光束は、fθレンズ2105a、折返しミラー2106a、トロイダルレンズ2107a、及び折返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030a上に光スポットとして照射され、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向に移動して感光体ドラム2030aを光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。
As shown in FIG. 5, the light beam from the cylindrical lens 2204a deflected by the polygon mirror 2104 is a light spot on the photosensitive drum 2030a via the fθ lens 2105a, the folding mirror 2106a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirror 2108a. As the polygon mirror 2104 rotates, it moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030a and optically scans the photosensitive drum 2030a.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030a, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030a is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030a.

同様に、シリンドリカルレンズ2204bからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105b、折り返しミラー2106b、トロイダルレンズ2107b、折返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030bを光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。
Similarly, the light beam from the cylindrical lens 2204b is deflected by the polygon mirror 2104 and irradiated to the photosensitive drum 2030b as a light spot via the fθ lens 2105b, the folding mirror 2106b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirror 2108b, and the polygon mirror The photoconductor drum 2030b is optically scanned with the rotation of 2104.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030b, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030b is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030b.

シリンドリカルレンズ2204cからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105c、折り返しミラー2106c、トロイダルレンズ2107c、折返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cを光走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。   The light beam from the cylindrical lens 2204c is deflected by the polygon mirror 2104, and irradiated to the photosensitive drum 2030c as a light spot via the fθ lens 2105c, the folding mirror 2106c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror 2108c, and the polygon mirror 2104 rotates. Accordingly, the photosensitive drum 2030c is optically scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030c, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030c is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030c.

シリンドリカルレンズ2204dからの光束は、ポリゴンミラー2104で偏向され、fθレンズ2105d、折り返しミラー2106d、トロイダルレンズ2107d、折返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dに光スポットとして照射され、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030dを光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204d is deflected by the polygon mirror 2104 and irradiated to the photosensitive drum 2030d as a light spot via the fθ lens 2105d, the folding mirror 2106d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirror 2108d, and the polygon mirror 2104 rotates. Accordingly, the photosensitive drum 2030d is optically scanned.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030d, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030d is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030d.

各感光体ドラムにおいて、画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」あるいは「画像形成領域」と呼ばれる。   In each photosensitive drum, a scanning area in the main scanning direction in which image information is written is called an “effective scanning area” or an “image forming area”.

各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。   Each folding mirror is arranged so that the optical path lengths from the polygon mirror 2104 to each photosensitive drum coincide with each other, and the incident position and the incident angle of the light flux on each photosensitive drum are equal to each other. .

シリンドリカルレンズとそれに対応するトロイダルレンズとにより「ポリゴンミラーの偏向反射面における偏向点と、これに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系」が構成されている。   The cylindrical lens and the corresponding toroidal lens constitute a “surface tilt correction optical system in which the deflection point on the deflection reflection surface of the polygon mirror and the corresponding photosensitive drum surface are conjugated in the sub-scanning direction”. Yes.

ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれる。この実施形態では、fθレンズ2105aとトロイダルレンズ2107aと折り返しミラー(2106a、2108a)とによりKステーションの走査光学系が構成されている。
同様に、fθレンズ2105bとトロイダルレンズ2107bと折り返しミラー(2106b、2108b)とからCステーションの走査光学系が、fθレンズ2105cとトロイダルレンズ2107cと折り返しミラー(2106c、2108c)とによりMステーションの走査光学系がそれぞれ構成され、fθレンズ2105dとトロイダルレンズ2107dと折り返しミラー(2106d、2108d)とによりYステーションの走査光学系が構成されている。
The optical system arranged on the optical path between the polygon mirror 2104 and each photosensitive drum is also called a scanning optical system. In this embodiment, the scanning optical system of the K station is configured by the fθ lens 2105a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirrors (2106a, 2108a).
Similarly, the scanning optical system of the C station is composed of the fθ lens 2105b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirror (2106b, 2108b). The scanning optical system of the M station is composed of the fθ lens 2105c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror (2106c, 2108c). Each of these systems is configured, and a scanning optical system for the Y station is configured by the fθ lens 2105d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirrors (2106d, 2108d).

図5に示すように、光検知センサ2205aには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Kステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207aを介して入射し、光検知センサ2205bには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Cステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207bを介して入射する。   As shown in FIG. 5, the light detection sensor 2205a is deflected by the polygon mirror 2104 and a part of the light beam before starting writing out of the light beam passing through the scanning optical system of the K station passes through the light detection mirror 2207a. The light beam is deflected by the polygon mirror 2104 and part of the light beam before the start of writing enters the light detection sensor 2205b via the light detection mirror 2207b. .

同様に、光検知センサ2205cには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Mステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207cを介して入射し、光検知センサ2205dには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Yステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207dを介して入射する。
これら各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。
Similarly, a part of the light beam before the start of writing out of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 through the scanning optical system of the M station enters the light detection sensor 2205c via the light detection mirror 2207c. A part of the light beam before the start of writing out of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the Y station enters the light detection sensor 2205d via the light detection mirror 2207d.
Each of these light detection sensors outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light.

「走査制御装置」は、各光検知センサの出力信号に基づいて対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを検出する。   The “scanning control device” detects the scanning start timing on the corresponding photosensitive drum based on the output signal of each light detection sensor.

以上、画像形成装置について概説した。   The image forming apparatus has been outlined above.

以下、反射型光学センサアレイ2245について説明する。   Hereinafter, the reflective optical sensor array 2245 will be described.

反射型光学センサアレイ2245は、1例として図6に示されるように、4つの反射型光学センサアレイ2245a、2245b、2245c、2245dを有している。   The reflective optical sensor array 2245 includes four reflective optical sensor arrays 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d as shown in FIG. 6 as an example.

反射型光学センサアレイ2245aは、中間転写ベルト2040の「+Y側」端部近傍に対向する位置に配置され、反射型光学センサアレイ2245dは、中間転写ベルト2040の「−Y側」端部近傍に対向する位置に配置されている。
反射型光学センサアレイ2245bは検出センサ2245aの「−Y側」に、反射型光学センサアレイ2245cは、反射型光学センサ2245dの「+Y側」にそれぞれ配置されている。
The reflective optical sensor array 2245a is disposed at a position facing the vicinity of the “+ Y side” end of the intermediate transfer belt 2040, and the reflective optical sensor array 2245d is disposed near the “−Y side” end of the intermediate transfer belt 2040. It is arranged at the opposite position.
The reflective optical sensor array 2245b is disposed on the “−Y side” of the detection sensor 2245a, and the reflective optical sensor array 2245c is disposed on the “+ Y side” of the reflective optical sensor 2245d.

これら4個の反射型光学センサアレイ2245a〜2245dは、Y軸方向に関して、各反射型光学センサアレイの間隔が略等間隔となるように配置されている。   These four reflective optical sensor arrays 2245a to 2245d are arranged such that the intervals between the reflective optical sensor arrays are substantially equal with respect to the Y-axis direction.

各反射型光学センサアレイ2245a〜2245dと中間転写ベルト2040との距離は、画像形成装置における制約により数mm〜約10mm程度が一般的である。
即ち、中間転写ベルト2040上には未定着のトナーが付着しており、中間転写ベルト2040が数100mm/sという周速で移動するところとから、上記距離が小さすぎると、転写ベルトやトナーと反射型光学センサアレイが接触する懸念があり、また、中間転写ベルト近傍を舞っているトナーが、発光部や受光部、あるいは照明用や受光用の集光レンズに付着してしまう懸念もある。
The distance between each of the reflective optical sensor arrays 2245a to 2245d and the intermediate transfer belt 2040 is generally about several mm to about 10 mm due to restrictions in the image forming apparatus.
That is, unfixed toner adheres on the intermediate transfer belt 2040, and the intermediate transfer belt 2040 moves at a peripheral speed of several hundred mm / s. There is a concern that the reflective optical sensor array may come into contact, and there is a concern that the toner flying in the vicinity of the intermediate transfer belt may adhere to the light emitting portion, the light receiving portion, or the illumination or light receiving condensing lens.

このため、中間転写ベルトの走行スピードや「画像形成装置内部の気流設計」により、反射型光学センサアレイと中間転写ベルトとの間に数mm以上の距離を取ることが必要となる。   For this reason, it is necessary to provide a distance of several mm or more between the reflective optical sensor array and the intermediate transfer belt, depending on the running speed of the intermediate transfer belt and the “airflow design inside the image forming apparatus”.

逆に上記距離が大きすぎると、反射型光学センサの「レイアウト性」の劣化や「感度」の低下といった懸念が生じる。   On the other hand, if the distance is too large, there are concerns that the “layout property” of the reflective optical sensor is deteriorated and the “sensitivity” is lowered.

1例として、図7に示すように、Y軸方向に関して、反射型光学センサアレイ2245a〜2245dの中心位置をそれぞれ、Y1〜Y4とし、反射型光学センサアレイ2245a〜2245dに対向するトナーパタンをそれぞれTP1〜TP4とする。   As an example, as shown in FIG. 7, with respect to the Y-axis direction, the center positions of the reflective optical sensor arrays 2245a to 2245d are Y1 to Y4, and the toner patterns facing the reflective optical sensor arrays 2245a to 2245d are respectively set. TP1 to TP4.

TP1はイエローのトナーパタン、TP2はマゼンタのトナーパタン、TP3はシアンのトナーパタン、TP4はブラックのトナーパタンである。   TP1 is a yellow toner pattern, TP2 is a magenta toner pattern, TP3 is a cyan toner pattern, and TP4 is a black toner pattern.

反射型光学センサアレイ2245(2245a〜2245d)を用いたトナー濃度検出処理が行われる際には、プリンタ制御装置2090から走査制御装置にトナーパタンTP1〜TP4の形成が指示される。   When toner density detection processing using the reflective optical sensor array 2245 (2245a to 2245d) is performed, the printer control device 2090 instructs the scan control device to form toner patterns TP1 to TP4.

走査制御装置は、感光体ドラム2030dにおける位置Y1にイエローのトナーパタンTP1が形成されるようにYステーションを制御し、感光体ドラム2030cにおける位置Y2にマゼンタのトナーパタンTP2が形成されるようにMステーションを制御し、感光体ドラム2030bにおける位置Y3にシアンのトナーパタンTP3が形成されるようにCステーションを制御し、感光体ドラム2030aにおける位置Y4にブラックのトナーパタンTP4が形成されるようにKステーションを制御する。   The scanning control device controls the Y station so that the yellow toner pattern TP1 is formed at the position Y1 on the photosensitive drum 2030d, and M so that the magenta toner pattern TP2 is formed at the position Y2 on the photosensitive drum 2030c. The station C is controlled so that the cyan toner pattern TP3 is formed at the position Y3 on the photosensitive drum 2030b, and the black toner pattern TP4 is formed at the position Y4 on the photosensitive drum 2030a. Control the station.

Yステーションによって形成されたイエローのトナーパタンTP1は中間転写ベルト2040における位置Y1に、Mステーションによって形成されたマゼンタのトナーパタンTP2は中間転写ベルト2040における位置Y2に、Cステーションによって形成されたシアンのトナーパタンTP3は中間転写ベルト2040における位置Y3に、Kステーションによって形成されたブラックのトナーパタンTP4は中間転写ベルト2040における位置Y4に、それぞれ転写される。
以下では、トナーパタンを区別する必要がない場合、トナーパタンを総称して「トナーパタンTP」ともいう。
The yellow toner pattern TP1 formed by the Y station is at the position Y1 on the intermediate transfer belt 2040, and the magenta toner pattern TP2 formed by the M station is at the position Y2 on the intermediate transfer belt 2040, and the cyan toner pattern formed by the C station. The toner pattern TP3 is transferred to the position Y3 on the intermediate transfer belt 2040, and the black toner pattern TP4 formed by the K station is transferred to the position Y4 on the intermediate transfer belt 2040.
Hereinafter, when it is not necessary to distinguish the toner patterns, the toner patterns are collectively referred to as “toner pattern TP”.

トナーパタンTPは、1例として図8に示されたように、5つの四角形状のパタンp1〜p5(以下では単に「矩形パタン」という)を有している。
各矩形パタンは、転写ベルト2040の進行方向に沿って一列に並び、それぞれトナー濃度の階調が異なっている。なお、各矩形パタンのY軸方向の長さをLp、転写ベルト2040の進行方向の長さをWpとする。
As an example, the toner pattern TP has five rectangular patterns p1 to p5 (hereinafter simply referred to as “rectangular patterns”), as shown in FIG.
The rectangular patterns are arranged in a line along the traveling direction of the transfer belt 2040, and the gradation of the toner density is different. The length of each rectangular pattern in the Y-axis direction is Lp, and the length of the transfer belt 2040 in the traveling direction is Wp.

トナー濃度の階調は、光源から射出される光束のパワーの調整や、光源に供給される駆動パルスにおけるデューティの調整、あるいは現像バイアスの調整、さらにはこれらの複合的な調整によって変えることができる。   The gradation of the toner density can be changed by adjusting the power of the light beam emitted from the light source, adjusting the duty of the driving pulse supplied to the light source, adjusting the developing bias, or a combination of these adjustments. .

反射型光学センサアレイ2245aは、1例として図9〜図11に示すように、19個の発光部(E1〜E19)、19個の照射用集光レンズ(LE1〜LE19)、19個の受光部(D1〜D19)、及び図示されない処理装置を有している。
発光部E1〜E19を構成するの「半導体発光素子」であり、受光部D1〜D19を構成するのはフォトダイオード(あるいはフォトトランジスタ)である。
As an example, as shown in FIGS. 9 to 11, the reflective optical sensor array 2245a includes 19 light emitting units (E1 to E19), 19 light collecting condenser lenses (LE1 to LE19), and 19 light receiving units. Part (D1-D19) and the processing apparatus which is not illustrated.
The light emitting units E1 to E19 are “semiconductor light emitting elements”, and the light receiving units D1 to D19 are photodiodes (or phototransistors).

図9は、反射型光学センサアレイ2245aの発光部・受光部をX方向から見た様子を示し、図10は反射型光学センサアレイ2245aを主方向(Z方向)から見た様子、図11は、発光部E1〜E19から射出された検出用光S1〜S19が中間転写ベルト2040を照射している様子をそれぞれ示している。   FIG. 9 shows a state in which the light emitting part and the light receiving part of the reflective optical sensor array 2245a are viewed from the X direction, FIG. 10 shows a state in which the reflective optical sensor array 2245a is viewed from the main direction (Z direction), and FIG. The detection light beams S1 to S19 emitted from the light emitting units E1 to E19 irradiate the intermediate transfer belt 2040, respectively.

図9に示すように、19個の発光部E1〜E19は、Y方向に沿って等間隔:Leで配置されている。   As shown in FIG. 9, the 19 light emitting portions E1 to E19 are arranged at equal intervals Le along the Y direction.

この例では各発光部にLEDを用いている。間隔:Leは1例としてLe=0.4mmとしている。照明用集光レンズLE1〜LE19はそれぞれ、発光部E1〜E19に1:1で個別に対応している。   In this example, an LED is used for each light emitting unit. Interval: Le is set to Le = 0.4 mm as an example. The illumination condenser lenses LE1 to LE19 individually correspond to the light emitting units E1 to E19 in a 1: 1 ratio.

各照明用集光レンズは、対応する発光部の「+X側」に配置され、該発光部から射出された光束を中間転写ベルト2040の表面に向けて導光する。以下の説明の便宜上、発光部E1〜E19から射出され、照明用集光レンズLE1〜LE19で集光された光束は、図10、図11に示すように「各発光部に対応する照明用集光レンズのみ」を通過し、検出用光S1〜S19として中間転写ベルト2040を照射するものとする。   Each illumination condenser lens is disposed on the “+ X side” of the corresponding light emitting unit, and guides the light beam emitted from the light emitting unit toward the surface of the intermediate transfer belt 2040. For convenience of the following description, as shown in FIGS. 10 and 11, the light beams emitted from the light emitting units E1 to E19 and collected by the illumination condenser lenses LE1 to LE19 are “collection for illumination corresponding to each light emitting unit”. It is assumed that the light passes through the “optical lens only” and the intermediate transfer belt 2040 is irradiated as the detection light beams S1 to S19.

各照明用集光レンズの光軸は、対応する発光部の発光面における発光軸と平行である。   The optical axis of each illumination condenser lens is parallel to the light emission axis of the light emitting surface of the corresponding light emitting section.

中間転写ベルト2040の表面は滑らかで、その表面に照射された光の殆どを正反射させる。受光部D1〜D19は、発光部E1〜E19からの検出用光が「トナーパタン以外のベルト表面」に照射されたとき、受光部D1〜D19が、発光部E1〜E19から放射された検出用光の「ベルト表面による正反射光のみ」を受光するようになっている。   The surface of the intermediate transfer belt 2040 is smooth and reflects most of the light irradiated on the surface. The light receiving parts D1 to D19 detect the light emitted from the light emitting parts E1 to E19 when the light for detection from the light emitting parts E1 to E19 is irradiated on the “belt surface other than the toner pattern”. It receives light "only specularly reflected light from the belt surface".

各検出用光が中間転写ベルト2040表面に形成する光スポットの大きさは、1例として示せば直径:0.2mmである。従来の反射型光学センサにおける検出用光による光スポットの大きさは、通常、直径で2〜3mm程度であった。   The size of the light spot that each detection light forms on the surface of the intermediate transfer belt 2040 is 0.2 mm in diameter as an example. The size of the light spot by the detection light in the conventional reflective optical sensor is usually about 2 to 3 mm in diameter.

各照明用集光レンズには、主方向(図中のY軸方向)及び副方向(図中のZ軸方向)に関して集光機能を有する球面レンズや、主方向(図中のY軸方向)と副方向(図中のZ軸方向)のパワーが異なるアナモフィックレンズなどを用いることができる。
1例として示せば、各照明用集光レンズの大きさは直径:0.4mmである。すなわち、発光部E1〜E19の配列ピッチと照明用集光レンズLE1〜LE19の配列ピッチを等しくしている。
Each illumination condenser lens includes a spherical lens having a condensing function in the main direction (Y-axis direction in the figure) and the sub-direction (Z-axis direction in the figure), and the main direction (Y-axis direction in the figure). And anamorphic lenses having different powers in the sub-direction (Z-axis direction in the figure) can be used.
If it shows as an example, the magnitude | size of each condensing lens for illumination is diameter: 0.4mm. That is, the arrangement pitch of the light emitting portions E1 to E19 and the arrangement pitch of the illumination condenser lenses LE1 to LE19 are made equal.

検出用光の光スポットの大きさは上記に限定されるものではないが、発光部の配列ピッチより小さくすることが好ましい。照明用集光レンズの形状は円形(直径:0.4mm)に限定されるものではなく、配列ピッチを0.4mmとした矩形としてもよい。
配列方向(Y方向)に垂直な方向(Z方向)に大きくすることにより「円形のときよりも光スポットの光量を向上させる」ことができる。
The size of the light spot of the detection light is not limited to the above, but is preferably smaller than the arrangement pitch of the light emitting portions. The shape of the condenser lens for illumination is not limited to a circle (diameter: 0.4 mm), but may be a rectangle having an arrangement pitch of 0.4 mm.
By increasing the size in the direction (Z direction) perpendicular to the arrangement direction (Y direction), it is possible to “enhance the light amount of the light spot as compared to the case of a circle”.

以下、具体的な例を説明する。   A specific example will be described below.

「具体例1」
「照明用集光レンズによって中間転写ベルト2040上に導光される光学レイアウト」について、発光部Ei(i=1〜19)、受光部Di(i=1〜19)、照射用レンズLEi(i=1〜19)と中間転写ベルト2040のみを取り出した光路図(XZ断面図)を図12に示す。
"Example 1"
Regarding the “optical layout guided onto the intermediate transfer belt 2040 by the illumination condenser lens”, the light emitting part Ei (i = 1 to 19), the light receiving part Di (i = 1 to 19), and the irradiation lens LEi (i = 1-19) and an optical path diagram (XZ sectional view) from which only the intermediate transfer belt 2040 is taken out are shown in FIG.

図中「L0」は発光部Eiから照明用集光レンズLEiまでの距離、「L1」は照明用集光レンズLEiの厚さ、「L2」は照明用集光レンズLEiから中間転写ベルト2040までの距離であり、この例においてL0=1mm、L1=0.5mm、L2=5mmである。   In the figure, “L0” is the distance from the light emitting portion Ei to the illumination condenser lens LEi, “L1” is the thickness of the illumination condenser lens LEi, and “L2” is from the illumination condenser lens LEi to the intermediate transfer belt 2040. In this example, L0 = 1 mm, L1 = 0.5 mm, and L2 = 5 mm.

発光部EiはLEDであり、放射される光の波長は中心波長:850nm、半値幅:30nmである。発光部Eiのサイズは「一辺40μmの略正方形形状」とした。   The light emitting unit Ei is an LED, and the wavelength of emitted light is a center wavelength: 850 nm and a half width: 30 nm. The size of the light emitting portion Ei was “a substantially square shape with a side of 40 μm”.

受光部Diはフォトダイオード(PD)であり、受光感度の波長特性は「約850nmにピークを持つ」ように形成され、受光感度のピークを発光部Eiの発光中心波長と一致させて受光効率を高めている。
受光部Diは「一辺360μmの略正方形形状」とした。
The light receiving part Di is a photodiode (PD), and the wavelength characteristic of the light receiving sensitivity is formed to have a peak at about 850 nm, and the light receiving efficiency peak is matched with the light emission center wavelength of the light emitting part Ei. It is increasing.
The light receiving part Di was set to “a substantially square shape with a side of 360 μm”.

配列方向の受光部Diの配列方向(図面に直交する方向:Y軸方向)のサイズは、隣接するPD間に「加工上のマージンや配線パタン用のスペース」等が必要であるため、配列ピッチより大きいサイズとすることはできない。一般的なスペースとして、配列ピッチの10%を確保し360μmとした。   The arrangement direction of the light receiving portions Di in the arrangement direction (direction perpendicular to the drawing: Y-axis direction) requires an “arrangement pitch or space for wiring pattern” between adjacent PDs. It cannot be larger. As a general space, 10% of the arrangement pitch was secured to 360 μm.

照明用集光レンズLEiは「上記中心波長での屈折率:1.5のガラス材」を材料としてなり、図示の如く発光部側は凸面でその曲率半径:R=0.53mm、中間転写ベルト側は平面である。   The illumination condensing lens LEi is made of “glass material having a refractive index of 1.5 at the center wavelength” as described above, and the light emitting portion side is convex as shown in the drawing, and its radius of curvature is R = 0.53 mm, an intermediate transfer belt. The side is a plane.

照明用集光レンズLEiは、配列方向:0.4mm、配列直交方向:0.44mmですべて同一形状であり、全レンズが上記ガラス材で一体的に形成されている。
照明用集光レンズLEiの光軸は発光部Eiの発光面に直交し、−Z方向、即ち、受光部Diであるフォトダイオード(PD)側に、シフト量(Δ):0.045mmでシフトされている。
The illumination condensing lens LEi has the same shape in the arrangement direction: 0.4 mm and the arrangement orthogonal direction: 0.44 mm, and all the lenses are integrally formed of the glass material.
The optical axis of the illuminating condenser lens LEi is orthogonal to the light emitting surface of the light emitting portion Ei, and is shifted by a shift amount (Δ): 0.045 mm in the −Z direction, that is, toward the photodiode (PD) that is the light receiving portion Di. Has been.

この光学的レイアウトでは、発光部Eiから射出された光は、照明用集光レンズLEiにより略平行光化されて中間転写ベルト2040へ導光される。
19個の発光部Eiと受光部Diは、図示されない基板上に半導体プロセスにより一体的に形成され「一体型発光受光素子」をなす。
発光部Eiと受光部DiのZ方向の中心間距離は500μmである。
In this optical layout, the light emitted from the light emitting portion Ei is converted into substantially parallel light by the illumination condenser lens LEi and guided to the intermediate transfer belt 2040.
The 19 light emitting portions Ei and the light receiving portions Di are integrally formed on a substrate (not shown) by a semiconductor process to form an “integrated light emitting / receiving device”.
The distance between the centers of the light emitting part Ei and the light receiving part Di in the Z direction is 500 μm.

従来の反射型光学センサで用いられている発光素子や受光素子は互いに別体で、「樹脂レンズで封止された砲弾型素子」や、表面実装型素子(SMD:Surface Mount Device)であり、これらの素子は、仮令「発光素子内にある発光部や受光素子内にある受光部が小さくとも樹脂レンズで封止され」ており、素子の大きさとしてはmmオーダーである。
別体である発光素子と受光素子を配置させて1mm以下に近接させることは不可能である。
The light emitting element and the light receiving element used in the conventional reflective optical sensor are separate from each other, such as a “bullet type element sealed with a resin lens” or a surface mount type element (SMD: Surface Mount Device). These elements are provisional “the light emitting part in the light emitting element or the light receiving part in the light receiving element is sealed with a resin lens even if it is small”, and the size of the element is on the order of mm.
It is impossible to dispose the light emitting element and the light receiving element as separate bodies close to 1 mm or less.

これに対し、この発明の反射型光学素子アレイでは、樹脂レンズ(封止材)を持たない発光部・受光部を同一基板に一体的に形成することにより、上記の如く、発光部と受光部のZ方向の間隔を1mm以下に近接させることが可能である。   On the other hand, in the reflective optical element array of the present invention, the light emitting part and the light receiving part which do not have the resin lens (sealing material) are integrally formed on the same substrate, so that the light emitting part and the light receiving part as described above. It is possible to make the space | interval of Z direction close to 1 mm or less.

図12において、LEDである発光部Eiからの光は、図示されない基板表面に対して垂直方向(発光軸に平行な方向)へ所謂「ランバート分布」で発散的に放射される。発光部中央から発光部の法線(発光軸)の方向へ放射される光線(以下「中心光線」という)を太実線で、XZ断面内における周辺光線を細実線で示す。   In FIG. 12, light from the light emitting portion Ei, which is an LED, is divergently emitted in a so-called “Lambert distribution” in a direction perpendicular to a substrate surface (not shown) (a direction parallel to the light emitting axis). A light ray (hereinafter referred to as “center light ray”) radiated from the center of the light emitting portion in the direction of the normal line (light emitting axis) of the light emitting portion is indicated by a thick solid line, and a peripheral light ray in the XZ section is indicated by a thin solid line.

発光部Eiの中央から発光軸に沿って射出した中心光線は、照明用集光レンズLEiの第1面(発光部側面)で「−Z側」へ屈折され、中間転写ベルト2040へ導光される。   The central light beam emitted from the center of the light emitting portion Ei along the light emitting axis is refracted to the “−Z side” at the first surface (light emitting portion side surface) of the illumination condenser lens LEi and guided to the intermediate transfer belt 2040. The

中間転写ベルト2040で正反射された中心光線は、図に示された基準状態では、受光部Diの中央(受光軸と受光面の交点)に入射する。即ち、基準状態では、中心光線の発光部と受光部とはZ方向に500μm離れている。   The central ray regularly reflected by the intermediate transfer belt 2040 is incident on the center of the light receiving part Di (intersection of the light receiving axis and the light receiving surface) in the reference state shown in the drawing. That is, in the reference state, the light emitting part and the light receiving part for the central ray are separated by 500 μm in the Z direction.

この基準状態において、発光部Eiから射出した中心光線が、中間転写ベルト2040に入射する入射角(中間転写ベルト表面で入射位置に立てた法線と中心光線が成す角)を入射角:Θaとする。   In this reference state, an incident angle at which the central light beam emitted from the light emitting portion Ei enters the intermediate transfer belt 2040 (an angle formed by the normal beam and the central light beam set at the incident position on the intermediate transfer belt surface) is an incident angle: Θa. To do.

具体例1においては、Θa=2.44度である。   In Specific Example 1, Θa = 2.44 degrees.

「具体例2」
図13に示す具体例2では、発光部Eiから射出した光束は照明用集光レンズLEiにより収束光束に変換されて中間転写ベルト2040に導光される。このようにするには、例えば、照明用集光レンズLEiの屈折力を大きくすればよい。
この具体例2において用いられる照明用集光レンズLEiは発光部Ei側に凸の凸平レンズで、発光部側の凸面の曲率半径:R=0.50mmであり、図示の如く、光軸は発光部Eiの発光軸と平行で−Z方向へシフトされている。
"Example 2"
In Specific Example 2 shown in FIG. 13, the light beam emitted from the light emitting portion Ei is converted into a convergent light beam by the illumination condenser lens LEi and guided to the intermediate transfer belt 2040. To do this, for example, the refractive power of the illumination condenser lens LEi may be increased.
The condensing lens LEi for illumination used in this specific example 2 is a convex flat lens convex on the light emitting portion Ei side, and has a radius of curvature of the convex surface on the light emitting portion side: R = 0.50 mm. The light emitting unit Ei is shifted in the −Z direction in parallel with the light emitting axis.

シフト量(Δ)は0.042mmである。
凸面の曲率半径:Rを、具体例1におけるR=0.53mmから0.5mmに小さくしたことにより、照明用集光レンズLEiの屈折力が強くなり、レンズ透過後の光束が収束光束となっている。
The shift amount (Δ) is 0.042 mm.
The curvature radius of the convex surface: R is reduced from R = 0.53 mm in Specific Example 1 to 0.5 mm, so that the refractive power of the condenser lens for illumination LEi becomes strong, and the light beam after passing through the lens becomes a converged light beam. ing.

曲率半径:Rを上記の如くしたこと伴い、具体例1と同じ光学的レイアウトでは、中心光線の光路が受光部Diの中央からずれるので,照明用集光レンズLEiの−Z方向のシフト量:Δを具体例1の値よりも小さい値:0.042に変更して、中心光線が基準状態で受光部Diの中央に到達するようにした。
他の光学レイアウト条件はすべて具体例1と同じである。
Since the radius of curvature R is as described above, the optical path of the central ray is shifted from the center of the light receiving portion Di in the same optical layout as that of the first specific example. Therefore, the shift amount in the −Z direction of the condenser lens LEi for illumination is: Δ is changed to a value smaller than the value of the first specific example: 0.042 so that the central ray reaches the center of the light receiving part Di in the reference state.
All other optical layout conditions are the same as in the first specific example.

入射角:Θa=2.41度である。シフト量:Δを小さくしたことにより、照明用集光レンズによる中心光線の屈折角が具体例1の場合よりも小さくなったため、具体例1の場合よりも入射角:Θaが小さくなっている。   Incident angle: Θa = 2.41 degrees. By reducing the shift amount: Δ, the angle of refraction of the central ray by the illumination condenser lens is smaller than in the case of the first specific example, and thus the incident angle: Θa is smaller than that in the first specific example.

上記の具体例1、2から明らかなように、発光部LEiから射出した光束を中間転写ベルト2040へ導光する際の光束の発散・収束の度合いや入射角:Θaを調整でき、小さい入射角:Θaを実現できる。   As is clear from the specific examples 1 and 2, the degree of divergence / convergence of the light beam and the incident angle: Θa when the light beam emitted from the light emitting unit LEi is guided to the intermediate transfer belt 2040 can be adjusted, and the small incident angle. : Θa can be realized.

「具体例3」
図14に示す具体例3は、具体例1の光学的レイアウトを基に、照明用集光レンズLEiから転写ベルト2040までの距離:L2を変えたものである。
照明用集光レンズLEiは具体例1と同一のもので、距離:L0も具体例1と同じであり、発光部Eiから放射された光束は、照明用集光レンズLEiにより略平行光束に変換される。
"Example 3"
Specific example 3 shown in FIG. 14 is obtained by changing the distance L2 from the illumination condenser lens LEi to the transfer belt 2040 based on the optical layout of specific example 1.
The illumination condensing lens LEi is the same as in the first specific example, and the distance L0 is also the same as in the first specific example. The light beam emitted from the light emitting portion Ei is converted into a substantially parallel light beam by the light collecting lens LEi. Is done.

具体例3では、距離:L2=3mmとした。   In specific example 3, the distance was set to L2 = 3 mm.

距離」L2を具体例1、2の場合よりも短くしたことに伴い、中心光線が中間転写ベルト2040上で正反射する位置(入射位置)が変わるため、受光部Diに入射する中心光線の位置は、具体例1の場合よりもZ軸側(発光部側)へ、受光部の中央からずれることになる。   Since the position (incident position) at which the central ray is specularly reflected on the intermediate transfer belt 2040 changes as the distance “L2” is made shorter than those in the first and second examples, the position of the central ray incident on the light receiving unit Di is changed. Is shifted from the center of the light receiving unit to the Z-axis side (light emitting unit side) than in the case of the specific example 1.

具体例3では、この点を考慮して、照明用集光レンズLEiの−Z方向のシフト量:Δを、具体例1における0.045mmから0.067mmへ変更することにより、証明用集光レンズLEiによる中心光線の屈折角を小さくすることにより、中間転写ベルト表面で反射された中心光線が「受光部Diの中央」に到達するようにした。
他の光学レイアウト条件はすべて具体例1と同じである。
In the third specific example, considering this point, the shift amount Δ in the −Z direction of the condensing lens LEi for illumination: Δ is changed from 0.045 mm in the first specific example to 0.067 mm, so that the proof condensing is performed. By reducing the angle of refraction of the central beam by the lens LEi, the central beam reflected by the surface of the intermediate transfer belt reaches the “center of the light receiving part Di”.
All other optical layout conditions are the same as in the first specific example.

具体例3における入射角:Θa=3.64度である。   Incident angle in specific example 3: Θa = 3.64 degrees.

具体例1、3から明らかなように、距離:L2、即ち「反射型光学センサアレイと中間転写ベルトの距離:L2」を調整することにより、小さな入射角:Θaを実現できる。   As is clear from the specific examples 1 and 3, the small incident angle: Θa can be realized by adjusting the distance: L2, that is, the “distance between the reflective optical sensor array and the intermediate transfer belt: L2”.

「実施例4」
図15に示す具体例4は、具体例1の光学的レイアウトを基とし、照明用集光レンズLEiの厚さ:L1、照明用集光レンズLEiから転写ベルト2040までの距離:L2を、上記具体例3よりもさらに小さくした場合である。
Example 4
Specific example 4 shown in FIG. 15 is based on the optical layout of specific example 1, and the illumination condenser lens LEi has a thickness L1 and a distance from the illumination condenser lens LEi to the transfer belt 2040: L2. This is a case where it is made even smaller than the specific example 3.

即ち、具体例4においては、照明用集光レンズLEiの厚さ:L1=0.2mm、L2=2.3mmとした。
照明用集光レンズLEiの発光部側の凸面の曲率半径:Rは具体例1におけると同じくR=0.53mmであり、レンズ材質は具体例1におけると同じで、照明用集光レンズは平凸レンズである。
従って、照明用集光レンズの屈折力は具体例1のものと変わらず、発光部Eiから放射された光束は、照明用集光レンズLEiにより略平行光束化される。
That is, in the specific example 4, the thickness of the condenser lens for illumination LEi: L1 = 0.2 mm, L2 = 2.3 mm.
The radius of curvature of the convex surface on the light emitting portion side of the light collecting lens LEi: R is R = 0.53 mm as in the first specific example, the lens material is the same as in the first specific example, and the light collecting condensing lens is flat. It is a convex lens.
Therefore, the refractive power of the illumination condenser lens is not different from that of the first specific example, and the light beam emitted from the light emitting portion Ei is made into a substantially parallel light beam by the illumination condenser lens LEi.

距離:L1とL2の変更に伴い、照明用集光レンズLEiの−Z方向のシフト量:Δ=0.089mmと変更し、基準状態において中間転写ベルト2040で反射された中心光線が、受光部Diの中央に到達するようにした。   With the change of the distance: L1 and L2, the shift amount in the −Z direction of the condenser lens LEi for illumination is changed to Δ = 0.089 mm, and the central ray reflected by the intermediate transfer belt 2040 in the reference state is the light receiving unit. The center of Di was reached.

他の光学的レイアウト条件はすべて具体例1と同じである。   All other optical layout conditions are the same as in the first specific example.

具体例4では、発光部Eiから転写ベルト2040までの距離:L0+L1+L2、即ち「反射型光学センサアレイを設置するスペース」を、具体例1の6.5mmから3.5mmへ略半減することができている。   In Example 4, the distance from the light emitting portion Ei to the transfer belt 2040: L0 + L1 + L2, that is, the “space for installing the reflective optical sensor array” can be substantially halved from 6.5 mm in Example 1 to 3.5 mm. ing.

具体例4において入射角:Θa=4.86度である。
上に説明した照明用集光レンズLEiから転写ベルト2040までの距離:L2の範囲としては、2mm〜10mm程度が良く、より好適には4mm〜7mmが良い。
In Specific Example 4, the incident angle is Θa = 4.86 degrees.
The range of the distance L2 from the illumination condenser lens LEi described above to the transfer belt 2040 is preferably about 2 mm to 10 mm, and more preferably 4 mm to 7 mm.

具体例3、4においては距離:L2を小さくする例を示したが、L2を大きくすれば、入射角:Θaを小さくできることは謂うまでもない。   In the specific examples 3 and 4, the example in which the distance L2 is decreased is shown, but it is needless to say that the incident angle: Θa can be decreased by increasing L2.

しかし、前述したように、反射型光学センサアレイの照明用集光レンズの中間転写ベルト側から中間転写ベルト2040との距離:L2は、画像形成装置における制約から数mm以下とするのは現実的でないから、反射型光学センサアレイの仕様としては、上記具体例4の光学的レイアウトを満足すれば十分である。   However, as described above, the distance L2 from the intermediate transfer belt 2040 to the intermediate transfer belt 2040 of the illuminating condenser lens of the reflective optical sensor array is practically less than several mm due to restrictions in the image forming apparatus. Therefore, as the specification of the reflective optical sensor array, it is sufficient to satisfy the optical layout of the specific example 4.

この発明における反射型光学センサ・反射型光学センサアレイでは、上記入射角:Θaが10度、より好ましくは5度より小さい。   In the reflective optical sensor / reflective optical sensor array according to the present invention, the incident angle: Θa is 10 degrees, more preferably smaller than 5 degrees.

ここで、入射角:Θaを小さくすることの意義を説明する。   Here, the significance of reducing the incident angle: Θa will be described.

上に説明した具体例でも述べたように、発光部・受光部・照明用集光レンズ・中間転写ベルト表面の位置関係は、「基準状態」において発光部からの中心光線が受光部の中心へ入射するように設定されている。即ち、受光部と中間転写ベルト表面(担持媒体表面)との距離が「基準状態」で一定不変であるとしている。   As described in the specific example described above, the positional relationship among the light emitting part, the light receiving part, the illumination condenser lens, and the surface of the intermediate transfer belt is such that the central ray from the light emitting part moves to the center of the light receiving part in the “reference state”. It is set to enter. That is, the distance between the light receiving portion and the intermediate transfer belt surface (supporting medium surface) is assumed to be constant in the “reference state”.

担持媒体が上記例のように中間転写ベルトである場合、中間転写ベルトの走行に伴い、ベルトの「ばたつき」や、駆動ローラの偏心等により、ベルト表面は、ベルト表面に直交する方向へ変動する。
また、担持媒体が感光体ドラムである場合にも、回転軸の偏心やドラム径の加工精度等により、感光体ドラムの回転に伴い、感光面は、感光面の直交する方向へ変動する。
When the carrying medium is an intermediate transfer belt as in the above example, the belt surface fluctuates in a direction perpendicular to the belt surface due to the “flapping” of the belt, the eccentricity of the driving roller, etc. as the intermediate transfer belt runs. .
Even when the carrier medium is a photosensitive drum, the photosensitive surface varies in the direction perpendicular to the photosensitive surface due to the rotation of the photosensitive drum due to the eccentricity of the rotating shaft and the processing accuracy of the drum diameter.

上の説明との関連で言えば、これは受光部表面と中間転写ベルトとの間の距離(上の説明で「L0+L1+L2」の大きさが変動することを意味する。   In relation to the above description, this means that the distance between the surface of the light receiving unit and the intermediate transfer belt (the size of “L0 + L1 + L2” in the above description varies).

従って、反射型光学センサや反射型光学センサアレイで、必要とする検出精度を維持するには、上記距離の変動に対する余裕を持つ必要がある。   Therefore, in order to maintain the required detection accuracy in the reflection type optical sensor or the reflection type optical sensor array, it is necessary to have a margin for the variation in the distance.

ここで、担持媒体表面と受光部表面との距離を「L」とし、担持媒体表面の変動量を±δとする。
担持媒体表面での正反射を考えているから、反射角は入射角:Θaに等しい。
Here, the distance between the surface of the carrier medium and the surface of the light receiving unit is “L”, and the variation amount of the surface of the carrier medium is ± δ.
Since regular reflection on the surface of the carrier medium is considered, the reflection angle is equal to the incident angle: Θa.

そうすると、基準状態において入射角:Θaで担持媒体表面に入射した中心光線の入射位置と、反射された中心光線が受光部表面に入射する位置との「Z軸方向の距離:Za」は、
Za=L・tanΘa
となる。
この状態において距離:Lが±δだけ変動すると、中心光線の受光部への入射位置のズレ量:ΔZaは,
ΔZa=±2δ・tanΘa
となる。
Then, in the reference state, the “distance in the Z-axis direction: Za” between the incident position of the central ray incident on the surface of the carrier medium at the incident angle: Θa and the position where the reflected central ray enters the surface of the light receiving unit is
Za = L · tanΘa
It becomes.
In this state, if the distance: L varies by ± δ, the amount of deviation of the incident position of the central ray on the light receiving portion: ΔZa is
ΔZa = ± 2δ · tanΘa
It becomes.

一般的な画像形成装置において「δ」は0.5mm程度以下であることが知られている。   In a general image forming apparatus, “δ” is known to be about 0.5 mm or less.

Θa=10度に対するtanΘaの値は、tan10°=0.176であるので、δ=±0.5mmに対しては、±88μmとなる。   Since the value of tan Θa for Θa = 10 degrees is tan10 ° = 0.176, it becomes ± 88 μm for δ = ± 0.5 mm.

上に説明したように、受光部Diとして「一辺360μmの略正方形形状」のものを用い、基準状態において中心光線が受光部の中心部に入射するものとすれば、受光部はZ方向において中心に対し±180μmの受光領域を有することになる。
この条件では、上記「δ」の変動量:±0.5mmに対し、受光部に入射する中心光線のズレの範囲は、中心に対する上記受光領域:±180μmの範囲であるから、受光部Diは正反射光を有効に受光してトナーパタンに対する検出が可能である。
As described above, if a light receiving portion Di having a “substantially square shape with a side of 360 μm” is used and the central ray is incident on the central portion of the light receiving portion in the reference state, the light receiving portion is centered in the Z direction. On the other hand, it has a light receiving region of ± 180 μm.
Under this condition, with respect to the fluctuation amount of “δ”: ± 0.5 mm, the range of deviation of the central ray incident on the light receiving unit is the range of the light receiving region: ± 180 μm with respect to the center. It is possible to detect the toner pattern by effectively receiving regular reflection light.

入射角:Θaが5度より小さければ、上記δに対し、±1mm程度が許容され、検出精度の余裕が十分に大きくなる。   Incident angle: If Θa is smaller than 5 degrees, about ± 1 mm is allowed for the above-mentioned δ, and the margin of detection accuracy becomes sufficiently large.

なお、発光部および受光部と担持媒体表面との距離を長くすることなく、入射角:Θaを小さくするためには、発光部と受光部とを近接させる必要があり、これらを機械的に近接させ得る限界が、入射角:Θaの実質的な下限となる。   In order to reduce the incident angle: Θa without increasing the distance between the light emitting unit and the light receiving unit and the surface of the carrier medium, it is necessary to bring the light emitting unit and the light receiving unit close to each other. The limit which can be made becomes a substantial lower limit of the incident angle: Θa.

発光部・受光部の近接限界を定める要因としては、例えば、両者が近接しすぎると発光部から直接受光部に入る照射光の影響を無視できなくなることや、加工上必要なマージンや配線のためのスペースを確保する必要があること等がある。   Factors that determine the proximity limit of the light emitting unit and light receiving unit include, for example, that if the two are too close together, the influence of irradiation light that directly enters the light receiving unit from the light emitting unit cannot be ignored, or because of margin and wiring required for processing There is a need to secure a space for the other.

上に説明した具体例4の場合を例として、直上の説明をより詳しく説明する。   The above description will be described in more detail by taking the case of the specific example 4 described above as an example.

図16は、図15に示した具体例4の光学的レイアウトにおける中心光線のみを示している。前述の如く、入射角:Θa=4.86度である。   FIG. 16 shows only the central ray in the optical layout of the specific example 4 shown in FIG. As described above, the incident angle is Θa = 4.86 degrees.

図16(a)は基準状態の場合であり、中心光線のZ座標を発光部Ei上でZ=0mmとすると、受光部Di上での入射位置はZ=−0.504mmとなり、受光部の実質的な中央に位置している(前述のように発光部中心と受光部中心の中心間距離は500μmである。)。   FIG. 16A shows the case of the reference state. When the Z coordinate of the central ray is Z = 0 mm on the light emitting portion Ei, the incident position on the light receiving portion Di is Z = −0.504 mm, and It is located at the substantial center (as described above, the center-to-center distance between the light emitting unit center and the light receiving unit center is 500 μm).

図16(b)は、担持媒体である中間転写ベルト2040が、X方向に−1mm変位したとき様子を示す。このとき、中心光線の入射位置は受光部Di上でZ=−0.334mmとなる。受光部Diのサイズが360μmであるから、Z方向の受光部端は(−0.5mm+0.18mm=)−0.32mmとなり、中心光線は受光部内の端部近傍に入射する。   FIG. 16B shows a state in which the intermediate transfer belt 2040 as a carrying medium is displaced by −1 mm in the X direction. At this time, the incident position of the central ray is Z = −0.334 mm on the light receiving part Di. Since the size of the light receiving portion Di is 360 μm, the end of the light receiving portion in the Z direction is (−0.5 mm + 0.18 mm =) − 0.32 mm, and the central ray is incident near the end in the light receiving portion.

図16(c)は、中間転写ベルト2040が、X方向に+1mm変動したときの様子を示す。このとき、中心光線の入射位置は、受光部Di上でZ=−0.675mmとなる。   FIG. 16C shows a state where the intermediate transfer belt 2040 has changed by +1 mm in the X direction. At this time, the incident position of the central ray is Z = −0.675 mm on the light receiving part Di.

Z方向の他方の受光部端は(−0.5mm−0.18mm=)−0.68mmとなり、中心光線は受光部内の端部近傍に入射する。   The other light receiving portion end in the Z direction is (−0.5 mm−0.18 mm =) − 0.68 mm, and the central ray enters near the end in the light receiving portion.

このように、入射角:Θaが5度以下であれば、前述した一般的な画像形成装置において担持媒体表面が±1mm程度位置変動しても、担持媒体表面により反射された中心光線は、受光部Diの受光領域内に入射する。
中心光線が受光部領域の端部に入射する場合、受光部に入る光束(転写ベルトから正反射された光)は略1/2となるため、上記位置変動がないときに対して「少なくとも50%の検知効率」を確保できる。
もちろん、担持媒体の位置変動が0.5mm程度以下であれば、受光部内に入る光束は3/4以上となるため検知効率の低下は十分に抑えられる。
As described above, when the incident angle: Θa is 5 degrees or less, the central light beam reflected by the surface of the carrier medium is received even when the surface of the carrier medium is changed by about ± 1 mm in the general image forming apparatus described above. The light enters the light receiving area of the part Di.
When the central ray is incident on the end of the light receiving portion region, the light flux entering the light receiving portion (the light regularly reflected from the transfer belt) is approximately ½. % Detection efficiency ”.
Of course, if the variation in the position of the carrier medium is about 0.5 mm or less, the light flux entering the light receiving unit becomes 3/4 or more, and thus a decrease in detection efficiency can be sufficiently suppressed.

図17は、前述の具体例1(図12)において「照明用集光レンズLEiがないとき」の光路を示している。   FIG. 17 shows an optical path when “there is no illumination condenser lens LEi” in the above-described specific example 1 (FIG. 12).

前述の如く、LEDである発光部Eiから射出する光束は、基板に対して垂直方向に所謂ランバート分布で発散する。
図17では、照明用集光レンズLEiがないため、発光部中央からは光軸に沿って射出する光線(前述の中心光線)は、中間転写ベルト2040で正反射され、発光部中央に戻るため、受光部Diに到達できない。
As described above, the light beam emitted from the light emitting unit Ei, which is an LED, diverges in a so-called Lambertian distribution in a direction perpendicular to the substrate.
In FIG. 17, since there is no illumination condenser lens LEi, the light beam emitted from the center of the light emitting unit along the optical axis (the above-mentioned central light beam) is regularly reflected by the intermediate transfer belt 2040 and returns to the center of the light emitting unit. The light receiving unit Di cannot be reached.

図17に示されている光線は、発光部から放射される光線のうち、中間転写ベルト2040で正反射されて受光部Diに入射するとき「斜め光線」である。
この「斜め光線」が中間転写ベルト2040の表面に入射する入射角を「Θb」とすると、図17において、Θb=arctan(0.25/6.5)=2.20°であり、具体例1における入射角:Θa(=2.44°)に対し、Θb<Θaである。
The light rays shown in FIG. 17 are “oblique light rays” among the light rays radiated from the light emitting portion when they are regularly reflected by the intermediate transfer belt 2040 and enter the light receiving portion Di.
Assuming that the incident angle at which this “oblique light ray” is incident on the surface of the intermediate transfer belt 2040 is “Θb”, in FIG. 17, Θb = arctan (0.25 / 6.5) = 2.20 °, which is a specific example. With respect to the incident angle at 1: Θa (= 2.44 °), Θb <Θa.

上の説明から明らかなように、担持媒体に入射する光線の入射角は、小さいほど好ましく、この点からすると、照明用集光レンズLEiを用いない図17の場合の方が良いことになる。しかしながら、検知効率を向上させるためには照明用集光レンズが必要である。   As is clear from the above description, the smaller the incident angle of the light beam incident on the carrier medium, the better. From this point of view, the case of FIG. 17 without the illumination condenser lens LEi is better. However, in order to improve the detection efficiency, an illumination condenser lens is required.

図18に、受光部Diに到達できる周辺光線を示す。
図18と図12とを比較すれば明らかなように、照明用集光レンズの有無により、発光部Eiから射出される光が受光部Diに到達できる光量、即ち検知効率が大きく異なる。図12のように、照明用集光レンズLEiを備えることは検知効率を向上させる上で必要である。
FIG. 18 shows the peripheral rays that can reach the light receiving unit Di.
As is apparent from a comparison between FIG. 18 and FIG. 12, the amount of light that can be emitted from the light emitting portion Ei can reach the light receiving portion Di, that is, the detection efficiency varies greatly depending on the presence or absence of the illumination condenser lens. As shown in FIG. 12, it is necessary to provide the illumination condenser lens LEi in order to improve the detection efficiency.

照明用集光レンズLEiを用いると、入射角:Θaは入射角:Θbよりも若干大きくなるが、入射角が大きくなっても「それ以上に検知効率」を向上させることができる。さらに、入射角:Θbよりも大きい入射角:Θaであっても、十分に小さな入射角(=5°)を実現できる。なお、中心光線の強度が上記「斜め光線」の強度より大きいことは前記ランバート分布から明らかである。   When the illumination condenser lens LEi is used, the incident angle: Θa is slightly larger than the incident angle: Θb, but “detection efficiency beyond that” can be improved even when the incident angle is increased. Furthermore, a sufficiently small incident angle (= 5 °) can be realized even when the incident angle is Θa larger than the incident angle: Θb. It is apparent from the Lambertian distribution that the intensity of the central ray is larger than that of the “oblique ray”.

図19は、具体例2(図13)において照明用集光レンズLEiがないときの斜め光線の光路を示している。   FIG. 19 shows an optical path of an oblique light beam when the illumination condenser lens LEi is not provided in the specific example 2 (FIG. 13).

図17と同様、照明用集光レンズがないとき、発光部Eiから射出された「斜め光線」が中間転写ベルト2040で正反射され受光部Diで受光されたときの中間転写ベルト2040への入射角:Θbは、Θb=arctan(0.25/6.5)=2.20°であり、この場合も、Θb<Θa(=2.41°)である。   Similarly to FIG. 17, when there is no illumination condenser lens, the “oblique light” emitted from the light emitting portion Ei is regularly reflected by the intermediate transfer belt 2040 and incident on the intermediate transfer belt 2040 when received by the light receiving portion Di. Angle: Θb is Θb = arctan (0.25 / 6.5) = 2.20 °, again Θb <Θa (= 2.41 °).

図20は、具体例3(図14)から照明用集光レンズLEiを除いたときの、斜め光線の光路を示している。   FIG. 20 shows an optical path of oblique rays when the illumination condenser lens LEi is removed from the specific example 3 (FIG. 14).

上記と同様、図20においても、入射角:Θb=arctan(0.25/4.5)=3.18°であって、Θb<Θa(=3.64°)である。   Similarly to the above, also in FIG. 20, the incident angle: Θb = arctan (0.25 / 4.5) = 3.18 °, and Θb <Θa (= 3.64 °).

図21は、具体例4(図15)から照明用集光レンズLEiを除いたときの、斜め光線の光路を示している。   FIG. 21 shows an optical path of oblique rays when the illumination condenser lens LEi is removed from the specific example 4 (FIG. 15).

この場合も上記と同様、Θb=arctan(0.25/3.5)=4.09°であって、Θb<Θa(=4.86°)である。   In this case as well, Θb = arctan (0.25 / 3.5) = 4.09 °, and Θb <Θa (= 4.86 °).

このように、前記具体例1〜4の何れも「Θb<Θa」を満足している。   Thus, all of the specific examples 1 to 4 satisfy “Θb <Θa”.

「具体例5」
図22に示す具体例5は、先述の具体例1(図12)に、受光用集光レンズを更に備えた場合である。
"Example 5"
Specific example 5 shown in FIG. 22 is a case where a light receiving condensing lens is further provided in the above-described specific example 1 (FIG. 12).

受光用集光レンズLDiは、照明用集光レンズLEiと同様、それぞれ受光部Diに個別に対応して備えられている。複数の照明用集光レンズLEi、受光用集光レンズLDiは図面に直交するY軸方向へアレイ配列し、アレイ化されたものが相互に一体化されている。   The light receiving condensing lens LDi is provided corresponding to each light receiving part Di, similarly to the illumination condensing lens LEi. A plurality of illumination condenser lenses LEi and light reception condenser lenses LDi are arrayed in the Y-axis direction orthogonal to the drawing, and the arrayed elements are integrated with each other.

受光用集光レンズLDiは、X方向については照明用集光レンズLEiと同一位置に配置され、転写ベルト2040から照明用集光レンズLDiまでのX方向の距離は5mm,受光用集光レンズLDiの厚さは0.5mm、受光用集光レンズLDiから受光部DiまでのX方向の距離は1mmである。   The light receiving condenser lens LDi is disposed at the same position as the illumination condenser lens LEi in the X direction, the distance in the X direction from the transfer belt 2040 to the illumination condenser lens LDi is 5 mm, and the light receiving condenser lens LDi. Is 0.5 mm, and the distance in the X direction from the light receiving condensing lens LDi to the light receiving portion Di is 1 mm.

受光用集光レンズレンズLDiは照明用集光レンズLEiと同じガラス材からなり、発光部側は凸面でその曲率半径:R=0.53mm、中間転写ベルト2040側は平面である。
受光用集光レンズLDiのレンズサイズは、配列方向(Y方向)に0.4mmm、Z方向に0.44mmである。受光用集光レンズLDiは「すべて同一形状」であり、上記の如く一体的に形成されている。
受光用集光レンズLDiは受光部Diの中心における法線(受光軸)に対し、+Z方向にシフトされ、シフト量:ΔD=0.015mmである。
他の光学的レイアウトは図12と同一である。
The light receiving condensing lens lens LDi is made of the same glass material as that of the illumination condensing lens LEi, the light emitting portion side is a convex surface, the radius of curvature is R = 0.53 mm, and the intermediate transfer belt 2040 side is a flat surface.
The lens size of the light receiving condensing lens LDi is 0.4 mm in the arrangement direction (Y direction) and 0.44 mm in the Z direction. The light receiving condensing lenses LDi have “all the same shape” and are integrally formed as described above.
The light receiving condensing lens LDi is shifted in the + Z direction with respect to the normal line (light receiving axis) at the center of the light receiving portion Di, and the shift amount is ΔD = 0.015 mm.
The other optical layout is the same as FIG.

この光学的レイアウトにおいて、発光部Eiから射出された光は照明用集光レンズLEiにより略平行光化されて中間転写ベルト2040に照射され、ベルト表面で正反射された光は、略平行光のままで受光用集光レンズLDiにカップリングされ、受光部Diに集光される。
受光用集光レンズLDiを設けることにより、正反射光束を有効に受光部へ到達させることができ検知効率が向上する。
In this optical layout, the light emitted from the light emitting portion Ei is converted into substantially parallel light by the illumination condenser lens LEi and irradiated to the intermediate transfer belt 2040, and the light regularly reflected on the belt surface is substantially parallel light. As it is, it is coupled to the light receiving condensing lens LDi and condensed on the light receiving portion Di.
By providing the light receiving condensing lens LDi, the specularly reflected light beam can effectively reach the light receiving portion, and the detection efficiency is improved.

図23に、中間転写ベルト2040がX方向に±1mm位動したときの状態を示す。
図23の(a)は、中間転写ベルト2040がX方向に−1mm移動したとき、(b)はX方向に+1mm変動したときの状態を示す。
FIG. 23 shows a state where the intermediate transfer belt 2040 has moved about ± 1 mm in the X direction.
23A shows a state when the intermediate transfer belt 2040 has moved by −1 mm in the X direction, and FIG. 23B shows a state when the intermediate transfer belt 2040 has moved by +1 mm in the X direction.

中間転写ベルト2040に照射される光束が略平行光束であるため、受光用集光レンズLDiにカップリングされた光束は受光部Diに有効に集光する。従って、転写ベルトの位置変動が発生したときでの検知効率の低下を抑えることができる。   Since the light beam applied to the intermediate transfer belt 2040 is a substantially parallel light beam, the light beam coupled to the light receiving condensing lens LDi is effectively condensed on the light receiving unit Di. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in detection efficiency when a change in the position of the transfer belt occurs.

上記の如く、照明用集光レンズLEiと受光用集光レンズLDiはそれぞれをアレイ化し、一体的に形成可能である。
一体的に形成するメリットとして、個別のレンズではその各々を位置合わせしなければならないが、例えば19個の照明用レンズLEiと19個の受光用レンズLDiを一体化して1ユニットにできれば、1回の位置合わせを行えばよく、発光部、受光部と照明用集光レンズ及び受光用集光レンズの位置合わせ精度を大きく向上でき、延いてはこれらレンズの位置ずれによって生じる光量ロス(検知効率の低下)を抑えることができる。
As described above, the illumination condensing lens LEi and the light receiving condensing lens LDi can be arrayed and integrally formed.
As an advantage of forming them integrally, each of the individual lenses must be aligned. For example, if the 19 illumination lenses LEi and the 19 light receiving lenses LDi can be integrated into one unit, once. The positioning accuracy of the light emitting part, the light receiving part, the illumination condenser lens, and the light receiving condenser lens can be greatly improved. Reduction) can be suppressed.

以下に、反射型光学センサアレイ2245を用いる「トナー濃度検出処理」について説明するが、その前に「トナー位置検出処理」について説明する。   Hereinafter, the “toner density detection process” using the reflective optical sensor array 2245 will be described. Before that, the “toner position detection process” will be described.

トナー位置検出(トナーパタンの位置検出)は、図24に示すように、通常は「トナー濃度検出に先立って」おこなわれる。
図24は、反射型光学センサアレイ2245を、X方向(中間転写ベルト表面に直交する方向)からみた図である。
トナー位置検出に用いられる位置検出用パタンPP1は、図25に示すように、主方向(図中のY方向)に平行なライン状パタンLPY1、LPM1、LPC1、LPB1と、主方向に対して斜めに傾斜したライン状パタンLPY2、LPM2、LPC2、LPB2とにより構成されている。
As shown in FIG. 24, the toner position detection (toner pattern position detection) is usually performed “prior to toner density detection”.
FIG. 24 is a view of the reflective optical sensor array 2245 as viewed from the X direction (a direction orthogonal to the surface of the intermediate transfer belt).
As shown in FIG. 25, the position detection pattern PP1 used for toner position detection is linear patterns LPY1, LPM1, LPC1, LPB1 parallel to the main direction (Y direction in the figure), and is oblique to the main direction. The line patterns LPY2, LPM2, LPC2, and LPB2 are inclined to each other.

ライン状パタンLPY1とLPY2はペアをなし、イエロートナーで形成される。同様に、ライン状パタンLPM1とLPM2はペアをなし、マゼンタトナーで形成され、ライン状パタンLPC1とLPC2はペアをなし、シアントナーで形成され、ライン状パタンLPB1とLPB2はペアをなし、黒トナーで形成される。   The line patterns LPY1 and LPY2 form a pair and are formed of yellow toner. Similarly, the line patterns LPM1 and LPM2 are paired and formed with magenta toner, the line patterns LPC1 and LPC2 are paired and formed with cyan toner, and the line patterns LPB1 and LPB2 are paired with black toner. Formed with.

これら各色トナーによる「ライン状パタンのペア」は、副方向(図中のZ方向)に一定の間隔をなすように形成される。即ち、これらのペアが副方向に一定間隔で配列形成されれば、イエロー〜黒の各トナーのパタンは「副方向に適正な位置関係」をなす。   The “line pattern pairs” of these color toners are formed at regular intervals in the sub-direction (Z direction in the figure). That is, if these pairs are arranged at regular intervals in the sub direction, the patterns of the yellow to black toners have an “appropriate positional relationship in the sub direction”.

図25において、符号E8〜E12は、発光部のアレイの一部を示している。   In FIG. 25, symbols E8 to E12 indicate a part of the array of light emitting units.

副方向の位置関係が適正であるか否かを検出するには、図26(1)に示すように、位置検出パタンPP1が反射型光学センサアレイ(発光部E8〜E18を示す。)に近づくタイミングを計って、適当なタイミングで、例えば、発光部E10を連続点灯させる。   In order to detect whether or not the positional relationship in the sub-direction is appropriate, the position detection pattern PP1 approaches the reflective optical sensor array (showing the light emitting units E8 to E18) as shown in FIG. The timing is measured and, for example, the light emitting unit E10 is continuously lit at an appropriate timing.

位置検出パタンPP1の移動に従い、発光部E10からの検出用光は、担持媒体表面に対し相対的に副方向(Z方向)に変位し、検出用光のスポットは、ライン状パタンLPY1〜LPB1を順次に照射する。   In accordance with the movement of the position detection pattern PP1, the detection light from the light emitting unit E10 is displaced in the sub direction (Z direction) relative to the surface of the carrier medium, and the detection light spots are formed by the linear patterns LPY1 to LPB1. Irradiate sequentially.

そして検出光がライン状パタンを照射するとき、受光部D1〜D19の出力を時間的に追跡することにより、検出光が4本のライン状パタンを照射する時間の間隔を検出することができる。
この時間間隔が等間隔であれば、各色のトナーパタン相互の副方向の位置関係は適正であり、等間隔でなければ相互の位置関係にずれがあり、そのずれ量を知ることもでき、このずれを補正するように光走査開始のタイミングを制御できる。
When the detection light irradiates the line pattern, the time interval at which the detection light irradiates the four line patterns can be detected by temporally tracking the outputs of the light receiving units D1 to D19.
If this time interval is equal, the positional relationship in the sub-direction between the toner patterns of each color is appropriate, and if the time interval is not equal, there is a deviation in the mutual positional relationship, and the amount of deviation can also be known. The timing of the optical scanning start can be controlled so as to correct the deviation.

「トナーパタン相互の主方向のずれ」は以下のようにして検出できる。この場合の検出をイエロートナーパタンの場合につき、図26(2)、(3)に即して説明する。   The “deviation in the main direction between toner patterns” can be detected as follows. The detection in this case will be described with reference to FIGS. 26 (2) and (3) for the case of a yellow toner pattern.

図26(2)は、イエロートナー画像が主方向(図中におけるY方向)に適正な位置にある場合を示し、このとき発光部E10からの検出光のスポットライン状パタンLPY1を照射してからライン状パタンLPY2を照射するまでの時間をTとする。   FIG. 26 (2) shows a case where the yellow toner image is at an appropriate position in the main direction (Y direction in the figure). At this time, the spot line pattern LPY1 of the detection light from the light emitting unit E10 is irradiated. Let T be the time until irradiation with the line pattern LPY2.

図26(3)は、イエロートナー画像が「主方向に於いてΔSだけずれた場合」を示している。ライン状パタンLPY2はLPY1に対して傾いているので、このとき発光部E10からの検出光のスポットがライン状パタンLPY1を照射してからライン状パタンLPY2を照射するまでの時間はT+ΔTとなり、適正な位置にあるときの時間:Tとの差:ΔTにより主方向におけるずれ量を知ることができる。   FIG. 26 (3) shows the case where the yellow toner image is shifted by ΔS in the main direction. Since the line pattern LPY2 is inclined with respect to LPY1, the time from when the spot of the detection light from the light emitting unit E10 irradiates the line pattern LPY1 to the line pattern LPY2 is T + ΔT, which is appropriate. The amount of deviation in the main direction can be known from the time at a correct position: difference from T: ΔT.

即ち、ライン状パタンLPY2が主方向になす角を「θ」とし、支持部材である転写ベルト2040の副方向への移動速度をVとすれば、
ΔS・tanθ=V・ΔT
であるから、主方向のずれ量:ΔSは、
ΔS=V・ΔT・cotθ
として知ることができる。
That is, if the angle formed by the line pattern LPY2 in the main direction is “θ” and the moving speed in the sub direction of the transfer belt 2040 as the support member is V,
ΔS · tanθ = V · ΔT
Therefore, the deviation amount ΔS in the main direction is
ΔS = V · ΔT · cotθ
Can know as.

この他に、複数の発光部を「高速で順次点灯」させて検出を行なうこともできる。
例えば、図26において、発光部E9〜E11を、E9〜E10〜E11、E9〜E10〜E11のように繰り返して順次点灯させる。
In addition, the detection can be performed by “sequentially lighting a plurality of light emitting units”.
For example, in FIG. 26, the light emitting units E9 to E11 are repeatedly turned on sequentially such as E9 to E10 to E11 and E9 to E10 to E11.

そして、この繰り返し順次発光において、発光部E9が点灯したときの受光部D1〜D19の出力を時間的に追跡し、発光部E10が点灯したときの受光部D1〜D19の出力を時間的に追跡し、発光部E11が点灯したときの受光部D1〜D19の出力を時間的に追跡することにより「発光部位置が若干ずれた場合の3つの出力信号」が得られる。
これら3つの出力信号を平均することにより、計測精度の向上や、位置ずれの影響も知ることができる。
In this repeated sequential light emission, the outputs of the light receiving parts D1 to D19 when the light emitting part E9 is lit are temporally tracked, and the outputs of the light receiving parts D1 to D19 when the light emitting part E10 is lit are temporally tracked. Then, by tracking the outputs of the light receiving parts D1 to D19 when the light emitting part E11 is lit, “three output signals when the light emitting part position is slightly shifted” can be obtained.
By averaging these three output signals, it is possible to know the improvement of measurement accuracy and the influence of positional deviation.

次に、反射型光学センサアレイ2245を用いる「トナー濃度検出処理」について説明する。反射型光学センサアレイとしては、図22で説明した反射型光学センサアレイを用いる。   Next, “toner density detection processing” using the reflective optical sensor array 2245 will be described. As the reflective optical sensor array, the reflective optical sensor array described with reference to FIG. 22 is used.

図1に示すプリンタ制御装置2090が、各反射型光学センサアレイ2245a〜2245dの発光部E1〜E19を順次に点灯して転写ベルト2040を照明する。   The printer control device 2090 shown in FIG. 1 illuminates the transfer belt 2040 by sequentially lighting the light emitting portions E1 to E19 of the respective reflection type optical sensor arrays 2245a to 2245d.

各反射型光学センサアレイの信号処理装置は、各受光部の出力信号に基づき、各受光部の受光量を個別に求め、求められた受光量を図示されないメモリに格納する。   The signal processing device of each reflective optical sensor array obtains the received light amount of each light receiving unit individually based on the output signal of each light receiving unit, and stores the obtained received light amount in a memory (not shown).

プリンタ制御装置2090は、走査制御装置に対し、各色毎に、検出用光S9とS10(発光部E9、E10から放射される光)に照射されるトナーパタンの大きさ:Lp及び位置を指定してトナーパタンの形成を指示する。
ここでは、Lp=1.0mmとしている。トナーパタンがこの大きさとなれば、少なくとも1つ以上の検出用光で照射されることとなる。
The printer control device 2090 designates the size: Lp and position of the toner pattern irradiated to the detection lights S9 and S10 (light emitted from the light emitting units E9 and E10) for each color with respect to the scanning control device. To instruct the formation of a toner pattern.
Here, Lp = 1.0 mm. When the toner pattern has this size, it is irradiated with at least one detection light.

プリンタ制御装置2090は、各反射型光学センサの発光部E1〜E19を順次に点灯させる。
この時、発光部E7〜E12に着目すると、図27(a)〜(c)に1例を示すように、発光部E7〜E12から放射された検出用光S7〜S12は、転写ベルトによって正反射し、対応する受光部D7〜D12に導光される。
図27(a)は、反射型光学センサを副方向から見た様子、図27(b)は、各発光部E1〜E19から射出される検出用光S1〜S19が転写ベルトに入射する様子を、図27(c)は、転写ベルトによって正反射した検出用光S1〜S19が、各受光部D1〜D19で受光される様子を示している。
The printer control device 2090 sequentially turns on the light emitting units E1 to E19 of each reflective optical sensor.
At this time, when attention is paid to the light emitting parts E7 to E12, as shown in FIGS. 27A to 27C, the detection lights S7 to S12 emitted from the light emitting parts E7 to E12 are corrected by the transfer belt. The light is reflected and guided to the corresponding light receiving parts D7 to D12.
FIG. 27A shows the reflective optical sensor viewed from the sub-direction, and FIG. 27B shows the detection light S1 to S19 emitted from the light emitting portions E1 to E19 entering the transfer belt. FIG. 27C shows a state where the detection light beams S1 to S19 regularly reflected by the transfer belt are received by the light receiving portions D1 to D19.

この時、受光部D7〜D12における受光量は図27(d)に示すようになっているものとする。   At this time, it is assumed that the amount of received light in the light receiving portions D7 to D12 is as shown in FIG.

矩形状のトナーパタンが反射型光学センサアレイの正面側に位置すると、図27(e)〜(g)に説明図的に例示する場合、トナーパタンTP1が「発光部E9およびE10からの検出用光S9およびS10のスポットで照射される位置」にある場合であれば、発光部E9とE10以外の発光部から放射された検出用光は、中間転写ベルトの表面で正反射し、図27(f)に示すように、それぞれ対応する受光部で受光される。
これに対し、発光部E9およびE10から放射された検出用光S9およびS10は、図27(e)に示すように、トナーパタンTP1を照射し、図27(f)に示されるように、検出用光S9およびS10はトナーパタンTP1の表面で、正反射及び拡散反射する。
When the rectangular toner pattern is positioned on the front side of the reflective optical sensor array, the toner pattern TP1 is “for detection from the light emitting portions E9 and E10” as illustrated in FIGS. 27 (e) to 27 (g). In the case of “position irradiated with the spots of the light S9 and S10”, the detection light emitted from the light emitting parts other than the light emitting parts E9 and E10 is regularly reflected on the surface of the intermediate transfer belt, and is shown in FIG. As shown in f), the light is received by the corresponding light receiving portions.
On the other hand, the detection lights S9 and S10 emitted from the light emitting units E9 and E10 irradiate the toner pattern TP1 as shown in FIG. 27 (e), and detect as shown in FIG. 27 (f). The working lights S9 and S10 are regularly reflected and diffusely reflected on the surface of the toner pattern TP1.

以下では、便宜上、正反射した光を「正反射光」、拡散反射した光を「拡散反射光」ともいう。
図27(e)は、各発光部E1〜E19から射出される検出用光S1〜S19が中間転写ベルト2040の表面やトナーパタンTP1に入射する様子を、図27(f)は、中間転写ベルト2040表面によって正反射した検出用光、トナーパタンTP1によって正反射・拡散反射された検出用光を各受光部D1〜D19で受光する様子を示している。
Hereinafter, for the sake of convenience, specularly reflected light is also referred to as “regularly reflected light”, and diffusely reflected light is also referred to as “diffuse reflected light”.
FIG. 27E shows a state in which the detection lights S1 to S19 emitted from the light emitting portions E1 to E19 enter the surface of the intermediate transfer belt 2040 and the toner pattern TP1, and FIG. 27F shows the intermediate transfer belt. The detection light specularly reflected by the surface 2040 and the detection light specularly and diffusely reflected by the toner pattern TP1 are received by the light receiving portions D1 to D19.

また、図27(g)は、この時の受光部D7〜D12における受光量の1例を示している。LED7〜LED12とあるのは、発光部E7〜E12である。   FIG. 27 (g) shows an example of the amount of light received by the light receiving portions D7 to D12 at this time. The LED 7 to LED 12 are the light emitting units E7 to E12.

図27(g)に示すように、発光部E9のみが点灯した場合、拡散反射の影響で、図27(d)に示した場合に比して、受光部D9が受光する正反射成分が減少する一方で、拡散反射光は受光部D9以外の受光部にも受光される。発光部E10のみが点灯した場合、拡散反射の影響で、図27(d)に示した場合に比して、受光部D10が受光する正反射成分が減少する一方で、拡散反射光は受光部D10以外の受光部にも受光される。   As shown in FIG. 27 (g), when only the light emitting unit E9 is lit, the regular reflection component received by the light receiving unit D9 is reduced by the influence of diffuse reflection compared to the case shown in FIG. 27 (d). On the other hand, the diffusely reflected light is also received by the light receiving parts other than the light receiving part D9. When only the light emitting unit E10 is turned on, the regular reflection component received by the light receiving unit D10 is reduced due to the influence of diffuse reflection, compared to the case shown in FIG. It is also received by light receiving parts other than D10.

そこで、受光部D1〜D19の出力を見ると、発光部E9が発光した状態では、受光部D9の受光量は低いものとなり、他の受光部での出力は0以外の値になる。
発光部E10が発光した状態では、受光部D10の受光量は低いものとなり、他の受光部での出力は0以外の値になる。
この結果から、トナーパタンTP1は、発光部E9と発光部E10によって照射される位置にあることが分かる。このとき、発光部E9が発光した状態での受光部D9の出力の方が、発光部E10が発光した状態での受光部D10の出力よりも小さければ、トナーパタンは「発光部E9に寄った側」にあることがわかる。
Therefore, when viewing the outputs of the light receiving parts D1 to D19, in the state where the light emitting part E9 emits light, the light receiving amount of the light receiving part D9 is low, and the outputs at the other light receiving parts are values other than zero.
In a state where the light emitting unit E10 emits light, the amount of light received by the light receiving unit D10 is low, and the output from other light receiving units is a value other than zero.
From this result, it can be seen that the toner pattern TP1 is at a position irradiated by the light emitting portion E9 and the light emitting portion E10. At this time, if the output of the light receiving unit D9 in a state where the light emitting unit E9 emits light is smaller than the output of the light receiving unit D10 in a state where the light emitting unit E10 emits light, the toner pattern is “closed to the light emitting unit E9. You can see that it is on the side.

このようにして、「位置検出パタン」を用いた位置検出よりも精度は劣るが、トナーパタンTP1の主方向の位置を「発光部の配列ピッチ」の精度で検出することもできる。   In this way, although the accuracy is inferior to the position detection using the “position detection pattern”, the position of the toner pattern TP1 in the main direction can also be detected with the accuracy of the “light emitting portion arrangement pitch”.

トナーパタンTP1の主方向の位置が「予めある程度の範囲にある」ことが判れば、発光部E1〜E19の全ての発光部を点灯させる必要は無く、主方向においてトナーパタンTP1の周辺に存在する発光部だけを点灯させればよい。
たとえば、最初の1回の順次点灯のみE1〜E19の全ての発光部を点灯させ、2回目からはトナーパタンTP1の存在の範囲が最初の順次点灯の結果、ある程度わかるのでその近傍部分のみの発光部を点灯させて位置検出を行なうことができる。
If it is found that the position of the toner pattern TP1 in the main direction is “predetermined within a certain range”, it is not necessary to turn on all the light emitting parts E1 to E19, and the toner pattern TP1 exists around the toner pattern TP1 in the main direction. It is only necessary to turn on the light emitting unit.
For example, all the light emitting portions E1 to E19 are turned on only for the first sequential lighting, and from the second time, the range of the presence of the toner pattern TP1 is known to some extent as a result of the first sequential lighting. It is possible to detect the position by lighting the part.

別の方法として、予備動作によりトナーパタンの位置を知るための「予備検出用トナーパタン」を用いる方法もある。   As another method, there is a method using a “preliminary detection toner pattern” for knowing the position of the toner pattern by the preliminary operation.

一般的に、トナーパタンの反射における「正反射光」はトナー濃度の増加に比例的に減少し、「拡散反射光」はトナー濃度の増加に比例的に増大する。   In general, “regular reflection light” in the reflection of a toner pattern decreases in proportion to an increase in toner density, and “diffuse reflection light” increases in proportion to an increase in toner density.

トナーパタンTP1として、図24に示すように「トナー濃度の異なる複数のトナーパタン」の配列を考え、図28に示すように、トナーパタンTP1が「発光部E9およびE10からの検出用光のスポットで照射される位置」にある場合を考えてみる。
反射型光学センサアレイは、図22に示したものを想定する。
点灯させる発光部はE10のみとし、受光部D7〜D12の受光量に着目する。
複数のトナーパタンTP1を、トナー濃度の低いパタンから順にp1、p2、p3、p4、p5とする。
As the toner pattern TP1, an arrangement of “a plurality of toner patterns having different toner concentrations” as shown in FIG. 24 is considered. As shown in FIG. 28, the toner pattern TP1 is “a spot of detection light from the light emitting portions E9 and E10”. Let's consider the case where it is at the “irradiated position”.
The reflective optical sensor array is assumed to be that shown in FIG.
The light emitting unit to be lit is only E10, and attention is paid to the amount of light received by the light receiving units D7 to D12.
The plurality of toner patterns TP1 are designated as p1, p2, p3, p4, and p5 in order from the lowest toner density pattern.

図28(a)は、各発光部E1〜E19から射出される検出用光S1〜S19が転写ベルトおよび/またはトナーパタンTP1に入射する様子を、図28(b)は、中間転写ベルト2040によって正反射した検出用光、トナーパタンTP1によって正反射・拡散反射された検出用光が各受光部D1〜D19で受光される様子を示している。   FIG. 28A shows a state in which the detection lights S1 to S19 emitted from the light emitting portions E1 to E19 are incident on the transfer belt and / or the toner pattern TP1, and FIG. The detection light that has been specularly reflected and the detection light that has been specularly reflected and diffusely reflected by the toner pattern TP1 are received by the light receiving portions D1 to D19.

発光部E10が点灯した際、受光部D7〜D12における検出受光量を1例として図28(c)に示す。   FIG. 28C shows an example of the amount of received light detected by the light receiving portions D7 to D12 when the light emitting portion E10 is turned on.

検出用光で照射されるトナーパタンのトナー濃度が高くなるに従い「各受光部の検出受光量が低くなっている」ことがわかる。この検出受光量の大小関係により、トナー濃度の多寡を判別できる。この検出受光量は図示されないメモリに格納される。   It can be seen that as the toner density of the toner pattern irradiated with the detection light increases, “the amount of detected light received by each light receiving portion decreases”. Based on the magnitude relationship of the detected light reception amount, the toner density can be determined. This detected amount of received light is stored in a memory (not shown).

図1に示すプリンタ制御装置2090は、反射型光学センサアレイ2245aの処理装置からの検出受光量に基づき、イエロートナーの濃度の適・否を判断し、反射型光学センサアレイ2245bの処理装置からの検出受光量に基づき、マゼンタトナーの濃度の適・否を、反射型光学センサアレイ2245cの処理装置からの検出受光量に基づき、シアントナーの濃度の適・否を、反射型光学センサアレイ2245dの処理装置からの検出受光量に基づいて、ブラックトナーの濃度の適・否をそれぞれ判断する。
プリンタ制御装置2090は各トナー濃度の適・否に応じ、適切となるように対応するステーションの現像処理系を制御する。
The printer control device 2090 shown in FIG. 1 determines whether or not the density of the yellow toner is appropriate based on the amount of received light received from the processing device of the reflective optical sensor array 2245a, and determines whether the density of the yellow toner is from the processing device of the reflective optical sensor array 2245b. Based on the detected amount of received light, whether or not the density of the magenta toner is appropriate. Based on the detected amount of received light from the processing device of the reflective optical sensor array 2245c, whether or not the density of the cyan toner is appropriate is determined. Whether the density of the black toner is appropriate or not is determined based on the amount of received light received from the processing device.
The printer control device 2090 controls the development processing system of the corresponding station so as to be appropriate according to the suitability of each toner density.

以上の説明から明らかなように、この実施形態に係る画像形成装置2000(図1)では、反射型光学センサアレイ2245を構成する4個の反射型光学センサアレイ2245a〜2245dはそれぞれ、19個の発光部(E1〜E19)、19個の照明用集光レンズ(LE1〜LE19)、19個の受光部(D1〜D19)を有する。   As is clear from the above description, in the image forming apparatus 2000 (FIG. 1) according to this embodiment, the four reflective optical sensor arrays 2245a to 2245d constituting the reflective optical sensor array 2245 are each 19 pieces. It has a light emitting part (E1 to E19), 19 condenser lenses for illumination (LE1 to LE19), and 19 light receiving parts (D1 to D19).

以上説明した実施形態に係る画像形成装置2000は、4つの感光体ドラム2030a、2030b、2030c、2030dと、各感光体ドラムに対して画像情報に応じて変調された光束を主走査方向に走査し、静電潜像を形成する光走査装置2010と、静電潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する4つの現像ローラ2033a、2033b、2033c、2033dと、トナー画像を中間転写ベルト2040から転写紙に転写する転写ローラ2042と、中間転写ベルト2040に転写されたトナーパタンの濃度を検出するための反射型光学センサアレイ2245と、全体を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。   The image forming apparatus 2000 according to the above-described embodiment scans the photosensitive drums 2030a, 2030b, 2030c, and 2030d and light beams modulated according to image information on the photosensitive drums in the main scanning direction. , An optical scanning device 2010 that forms an electrostatic latent image, four developing rollers 2033a, 2033b, 2033c, and 2033d that attach toner to the electrostatic latent image to generate a toner image, and transfer the toner image from the intermediate transfer belt 2040 A transfer roller 2042 for transferring to paper, a reflection type optical sensor array 2245 for detecting the density of the toner pattern transferred to the intermediate transfer belt 2040, a printer controller 2090 for overall control, and the like are provided. .

そして、反射型光学センサ2245は、各色に対応する4つの反射型光学センサアレイ2245a、2245b、2245c、2245dを有している。   The reflective optical sensor 2245 includes four reflective optical sensor arrays 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d corresponding to the respective colors.

反射型光学センサアレイは、Y軸方向に沿って一列に配置され、中間転写ベルト2040に向けて検出用の光束を射出する19個の発光部E1〜E19、各発光部から射出された光束を集光する19個の照明用集光レンズLE1〜LE19、中間転写ベルト2040又はトナーパタンで反射された光束を集光的に各受光部導光する19個の照明用集光レンズLE1〜LE19、中間転写ベルト2040又はトナーパタンで反射された光束を受光する19個の受光部D1〜D19、及び処理装置を有している。   The reflective optical sensor array is arranged in a line along the Y-axis direction, and includes 19 light-emitting portions E1 to E19 that emit detection light beams toward the intermediate transfer belt 2040, and light beams emitted from the light-emitting portions. 19 illuminating condenser lenses LE1 to LE19 for condensing, 19 illuminating condenser lenses LE1 to LE19 for condensing and guiding the light beams reflected by the intermediate transfer belt 2040 or the toner pattern, It has 19 light receiving portions D1 to D19 that receive the light flux reflected by the intermediate transfer belt 2040 or the toner pattern, and a processing device.

各反射型光学センサアレイの処理装置は、検出受光量に基づいて、トナー濃度が適切であるか否かを判断し、トナー濃度が適切でないと判断すると、適切となるように対応するステーションの現像処理系を制御している。   The processing device of each reflective optical sensor array determines whether or not the toner concentration is appropriate based on the detected amount of received light, and if it determines that the toner concentration is not appropriate, develops the corresponding station so as to be appropriate. The processing system is controlled.

また、上記の実施形態において1例として図29に示すように、トナーパタンTP1〜TP4を中間転写ベルト2040の進行方向に沿って一列に配置しても良い。この場合には、反射型光学センサ2245は、1つの反射型光学センサアレイを有していれば良い。   Further, as an example in the above embodiment, the toner patterns TP1 to TP4 may be arranged in a line along the traveling direction of the intermediate transfer belt 2040 as shown in FIG. In this case, the reflective optical sensor 2245 only needs to have one reflective optical sensor array.

上記の実施形態において、各検出センサの処理装置での処理の少なくとも一部を、プリンタ制御装置2090が行っても良い。   In the above embodiment, the printer control device 2090 may perform at least a part of the processing in the processing device of each detection sensor.

上記の実施形態では、トナー濃度検出処理を行うのに「発光部E9、E10からの光束に照射される位置」にトナーパタンTP1が存在する場合を説明したが、これに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the case where the toner pattern TP1 is present at the “position irradiated with the light beams from the light emitting units E9 and E10” is described for performing the toner density detection process. However, the present invention is not limited to this. .

反射型光学センサアレイの発光部・受光部の数も、実施形態に示した19個に限られるものでないことは勿論であるし、発光部と受光部とが同数であることもこれに限られるものではない。   Of course, the number of light emitting units and light receiving units of the reflective optical sensor array is not limited to 19 as shown in the embodiment, and the same number of light emitting units and light receiving units is also limited thereto. It is not a thing.

発光部・受光部の配列方向は「Y軸方向の1列配列」に限らず、Y軸方向に対して傾斜した方向に沿って配置されても良く、Y軸方向に沿って複数列に千鳥配置されていても良い。要するにY軸方向に関して等間隔に配置されていれば良い。   The arrangement direction of the light emitting units and the light receiving units is not limited to “one-line arrangement in the Y-axis direction”, but may be arranged along a direction inclined with respect to the Y-axis direction, and staggered in a plurality of rows along the Y-axis direction. It may be arranged. In short, it suffices if they are arranged at equal intervals in the Y-axis direction.

上記の実施形態では、中間転写ベルト2040上のトナーパタンを検出する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、画像形成装置の形態によっては、感光体上のトナーパタンを検出しても良い。   In the above embodiment, the case where the toner pattern on the intermediate transfer belt 2040 is detected has been described. However, the present invention is not limited to this, and depending on the form of the image forming apparatus, the toner pattern on the photoconductor may be detected. Also good.

画像形成装置として、複数の感光体ドラムを備えたカラープリンタ2000の場合を説明したが、これに限らず、例えば1つの感光体ドラムを備え、単色の画像を形成するプリンタにもこの発明を適用できる。   Although the case of the color printer 2000 including a plurality of photosensitive drums has been described as the image forming apparatus, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to a printer that includes, for example, one photosensitive drum and forms a monochrome image. it can.

また、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機として実施することもできる。   Further, the present invention can be implemented as an image forming apparatus other than a printer, for example, a copier, a facsimile, or a multifunction machine in which these are integrated.

上には、複数の発光部・受光部・照明用集光レンズ」もしくは「複数の発光部・受光部・照明用集光レンズ・受光用集光レンズ」をアレイ配列した反射型光学センサアレイの例を説明した。   Above, a reflective optical sensor array in which a plurality of light emitting units / light receiving units / illuminating condensing lenses or an array of a plurality of light emitting units / light receiving units / illuminating condensing lenses / light receiving condensing lenses is arranged An example was explained.

上記実施の形態において説明した反射型光学センサアレイのうち「1個の発光部(LED)・1個の受光部(フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ)・1個の照明用集光レンズを組み合わせた部分」、もしくは「1個の発光部(LED)・1個の受光部(フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ)・1個の照明用集光レンズ・1個の受光用集光レンズを組み合わせた部分を独立させれば、これらは請求項1〜4に記載の反射型光学センサをなす。   Of the reflective optical sensor array described in the above embodiment, “part combining one light emitting portion (LED), one light receiving portion (photodiode or phototransistor), and one condenser lens for illumination” Or “A combination of one light emitting part (LED), one light receiving part (photodiode or phototransistor), one illumination condenser lens, and one light receiving condenser lens can be made independent. In this case, they constitute the reflective optical sensor according to claims 1 to 4.

上に説明した実施の形態において、発光部Ei・受光部Di・照明用集光レンズLEi、あるいは発光部Ei・受光部Di・照明用集光レンズLEi・受光用集光レンズLDiの部分について説明した内容は、上記反射型光学センサに対する説明としてそのまま通用する。   In the embodiment described above, the light emitting unit Ei, the light receiving unit Di, the illumination condensing lens LEi, or the light emitting unit Ei, the light receiving unit Di, the illumination condensing lens LEi, and the light receiving condensing lens LDi will be described. The contents thus obtained are valid as they are for the reflection type optical sensor.

従来から知られた「単一の反射型光学センサ」を用い、センサとトナーパタンの位置ずれを考慮して、トナーパタンにおける主方向の長さを15mm〜25mmに設定したものを用いる場合に、請求項1〜4にかかる反射型光学センサは、そのまま適用できることは明らかである。   When using a conventionally known “single reflection type optical sensor” and considering the positional deviation between the sensor and the toner pattern, the length of the toner pattern in the main direction is set to 15 mm to 25 mm. It is clear that the reflective optical sensor according to claims 1 to 4 can be applied as it is.

このような場合、従来から知られたセンサのサイズに対し、請求項1〜4に記載の反射型光学センサは十分に大きさを小型化できる。また、このような大きいサイズのトナーパタンを用いる場合、反射型光学センサを2単位トナーパタンのサイズよりも小さい間隔で配列一体化し、各反射型光学センサの発光部の点滅を独立して行なうようにしておき、2つの発光部を同時に点滅させるようしにて、トナー濃度検出やトナーパタンの位置検出を行なう場合には、トナーパタンの主方向のズレに対する許容度を大きくでき、それに応じて必要なトナーパタンサイズを縮小できる。   In such a case, the reflective optical sensor according to claims 1 to 4 can be sufficiently reduced in size relative to the conventionally known sensor size. Further, when such a large toner pattern is used, the reflective optical sensors are arranged and integrated at intervals smaller than the size of the two-unit toner pattern, and the light emitting portions of the respective reflective optical sensors are blinked independently. When the toner density detection and the toner pattern position detection are performed by blinking the two light emitting units at the same time, the tolerance for the deviation of the toner pattern in the main direction can be increased, and it is necessary accordingly. The toner pattern size can be reduced.

また、反射型光学センサを3単位以上配列した反射型光学センサアレイでは、上記の十進形態におけると同様のトナー濃度検出・トナーパタン位置検出を行なうことができる。   Further, in the reflection type optical sensor array in which three or more units of reflection type optical sensors are arranged, the same toner density detection and toner pattern position detection as in the above-described decimal form can be performed.

上述の実施の形態で説明した反射型光学センサアレイを用いる場合、トナーパタンの大きさ(面積)を「従来の100分の1以下」にすることができる。   When the reflective optical sensor array described in the above-described embodiment is used, the size (area) of the toner pattern can be “one hundredth or less of the conventional”.

トナーパターンを形成するトナーは「形成すべき画像の構成には寄与しない不寄与トナー」であるが、上記の如くトナーパタンの大きさを従来よりも大幅に小さくできるので、不寄与トナーの消費量を有効に減少でき、トナーカートリッジの交換周期を長くすることができる。   The toner that forms the toner pattern is “a non-contributing toner that does not contribute to the configuration of the image to be formed”. However, as described above, the size of the toner pattern can be significantly reduced as compared with the conventional case. Can be effectively reduced, and the replacement cycle of the toner cartridge can be lengthened.

LEi 発光部
Di 受光部
LEi 照明用集光レンズ
2040 中間転写ベルト(担持媒体)
LEi light emitter
Di light receiver
LEi Condensing lens for illumination
2040 Intermediate transfer belt (supporting medium)

特開平1− 35466号公報JP-A-1-35466 特開2004− 21164号公報JP 2004-21164 A 特開2002− 72612号公報JP 2002-72612 A 特開2004−309292号公報JP 2004-309292 A 特開2004−309293号公報JP 2004-309293 A 特許第4154272号公報Japanese Patent No. 4154272

Claims (10)

トナーパタンを担持する担持媒体の表面に形成された定形態のトナーパタンの、位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検出する反射型光学センサであって、
半導体発光素子およびフォトダイオードを、上記半導体発光素子の発光軸と上記フォトダイオードの受光軸とが互いに平行となるようにして、上記発光軸と受光軸を相互に近接させて配置一体化してなる一体型発光受光素子と、
上記半導体発光素子から放射されて上記担持媒体の表面に照射される光束に、収束作用を及ぼす照明用集光レンズと、を有し、
上記照明用集光レンズは、その光軸を上記発光軸と平行にして、上記フォトダイオード側へシフト量:Δだけシフトし、
上記半導体発光素子から上記発光軸上に放射される光線が、上記照明用集光レンズにより屈折されて、上記発光軸に直交する担持媒体表面に入射角:Θをもって斜め入射し、上記担持媒体表面により正反射されて上記フォトダイオードの受光部の中心部に入射するように、上記半導体発光素子とフォトダイオードと照明用集光レンズとの位置関係が調整され、
上記入射角:Θが10度以下に設定されていることを特徴とする反射型光学センサ。
A reflective optical sensor for detecting at least one of a position and a toner density of a toner pattern having a fixed shape formed on the surface of a carrier medium carrying a toner pattern,
A semiconductor light emitting device and a photodiode are arranged and integrated such that the light emitting axis of the semiconductor light emitting device and the light receiving axis of the photodiode are parallel to each other so that the light emitting axis and the light receiving axis are close to each other. A body-type light-emitting / receiving element;
A condensing lens for illumination that exerts a converging effect on the light beam emitted from the semiconductor light emitting element and applied to the surface of the carrier medium;
The illumination condensing lens has its optical axis parallel to the light emission axis and is shifted to the photodiode side by a shift amount: Δ,
A light beam radiated from the semiconductor light emitting element onto the light emitting axis is refracted by the illumination condenser lens and obliquely incident on the surface of the carrier medium orthogonal to the light emitting axis at an incident angle of Θ, and the surface of the carrier medium. The positional relationship between the semiconductor light emitting element, the photodiode, and the illumination condenser lens is adjusted so that the light is regularly reflected by the light incident on the center of the light receiving portion of the photodiode.
The incident optical angle Θ is set to 10 degrees or less.
請求項1記載の反射型光学センサにおいて、
担持媒体側からの反射光をフォトダイオードに向けて集光的に導く受光用集光レンズを有し、上記受光用集光レンズの光軸が、照明用集光レンズの光軸と平行で、照明用集光レンズ側へシフトしていることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 1,
A light receiving condensing lens that condenses the reflected light from the carrier medium toward the photodiode, and the optical axis of the light receiving condensing lens is parallel to the optical axis of the illumination condensing lens; A reflective optical sensor characterized in that it is shifted to the illumination condenser lens side.
請求項2記載の反射型光学センサにおいて、
照明用集光レンズと受光用集光レンズが一体構造であることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 2, wherein
A reflective optical sensor characterized in that an illumination condenser lens and a light-receiving condenser lens have an integral structure.
請求項1ないし3の任意の1に記載の反射型光学センサにおいて、
半導体発光素子から発光軸上に放射され、照明用集光レンズにより屈折された光線が、担持媒体表面に斜め入射する入射角:Θが5度以下に設定されたことを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 3,
Reflective optics characterized in that a light beam emitted from a semiconductor light emitting element on a light emitting axis and refracted by an illuminating condenser lens is incident obliquely on the surface of the carrier medium: incident angle: Θ is set to 5 degrees or less Sensor.
請求項1ないし4の任意の1に記載の反射型光学センサを1単位として、2単位以上の反射型光学センサを、半導体発光素子の発光軸と、フォトダイオードの受光軸とに直交し、これら発光軸と受光軸の中間を通る直線の方向へ、この方向におけるトナーパタンの大きさよりも小さいピッチでアレイ配列し、
少なくとも、半導体発光素子とフォトダイオードを全体として一体化し、
各反射型光学センサ単位で、半導体発光素子の点滅が独立して可能であることを特徴とする反射型光学センサアレイ。
The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein two units or more of the reflection type optical sensor are orthogonal to the light emitting axis of the semiconductor light emitting element and the light receiving axis of the photodiode, In the direction of a straight line passing between the light emitting axis and the light receiving axis, the array is arranged at a pitch smaller than the size of the toner pattern in this direction
At least the semiconductor light emitting element and the photodiode are integrated as a whole,
A reflective optical sensor array, wherein the semiconductor light emitting element can be blinked independently in each reflective optical sensor unit.
請求項5記載の反射型光学センサアレイにおいて、
アレイ配列された2単位以上の反射型光学センサにおける、照明用集光レンズが一体化されていることを特徴とする反射型光学センサアレイ。
The reflective optical sensor array according to claim 5, wherein
2. A reflection type optical sensor array, in which two or more units of reflection type optical sensors arranged in an array are integrated with a condenser lens for illumination.
請求項6記載の反射型光学センサにおいて、
アレイ配列された反射型光学センサが受光用集光レンズを有し、アレイ配列された受光用集光レンズが照明用集光レンズと一体化されていることを特徴とする反射型光学センサアレイ。
The reflective optical sensor according to claim 6, wherein
A reflective optical sensor array, wherein the arrayed reflective optical sensor has a light receiving condensing lens, and the arrayed light receiving condensing lens is integrated with the illumination condensing lens.
トナーにより画像を形成する画像形成装置において、
トナーパタンを担持する担持媒体に、トナーパタンと画像形成用のトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、
担持媒体上に形成されたトナーパタンの位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検知するための反射型光学センサとを有し、
上記反射型光学センサが、請求項1〜4の任意の1に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms an image with toner,
A toner image forming means for forming a toner pattern and a toner image for image formation on a carrier medium carrying the toner pattern;
A reflective optical sensor for detecting at least one of the position of the toner pattern formed on the carrier medium and the toner density;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the reflective optical sensor is any one of claims 1 to 4.
トナーにより画像を形成する画像形成装置において、
トナーパタンを担持する担持媒体に、トナーパタンと画像形成用のトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、
担持媒体上に形成されたトナーパタンの位置およびトナー濃度の少なくとも一方を検知するための反射型光学センサアレイと、を有し、
上記反射型光学センサアレイが、請求項5〜7の任意の1に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms an image with toner,
A toner image forming means for forming a toner pattern and a toner image for image formation on a carrier medium carrying the toner pattern;
A reflective optical sensor array for detecting at least one of the position of the toner pattern formed on the carrier medium and the toner density, and
The image forming apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the reflective optical sensor array is one.
請求項8または9記載の画像形成装置において、
形成される画像が、色の異なる複数種のトナーによる多色画像もしくはカラー画像であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 8 or 9,
An image forming apparatus, wherein the formed image is a multicolor image or a color image using a plurality of types of toners having different colors.
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