JP2014238339A - Optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

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Masahiko Sato
雅彦 佐藤
祐太朗 星野
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祐太朗 星野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical sensor capable of improving the detection accuracy of a light quantity and a position by finely adjusting the deviation of an optical axis caused by the positional deviation of a chip due to the individual difference of a light receiving/emitting element and to provide an image forming apparatus using the optical sensor.SOLUTION: The optical sensor includes light-emitting means 71 for irradiating an image carrier 8 to which toner is adhered with the light of a light-emitting chip 81, a lens 90 irradiating a carrier with the light from the light-emitting means, light-receiving means being a photosensor 70, lenses 91 and 92 condensing the light regularly reflected by the image carrier to the photosensor 70, and a housing 74 in which the light-emitting means, the light-receiving means, and the lenses are stored. In the optical sensor, a positioning projection n3 which is integral with the housing is brought into contact with the lead root part m of the light-emitting means and then, the light-emitting means is fixed to the housing.

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置が備える像担持体上におけるトナー等の粉体の付着量又は粉体の付着位置を検知するための光学センサ、及び、その光学センサを備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical sensor for detecting an adhesion amount or a powder adhesion position of a powder such as toner on an image carrier provided in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, The present invention also relates to an image forming apparatus including the optical sensor.

光学センサを備えた画像形成装置は、例えば、粉体としてのトナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用い、画像形成装置が備える感光体や中間転写ベルト等の像担持体の表面にトナーを付着させてトナー像を形成している。このトナー像を転写紙に転写することで画像を形成している。
このような画像形成装置では、所望の画像濃度を得るために、像担持体の表面に、例えば、階調パターンからなる濃度検知用トナーパッチを形成している。その上でトナーパッチの濃度、即ち、トナー付着量を光学的検知手段により検知して、その検知結果に基づき感光体上への潜像形成用のレーザ光強度や、帯電バイアス、現像バイアスなどを調整して、形成される画像の濃度調整を行っている。
An image forming apparatus including an optical sensor uses, for example, a two-component developer containing toner as a powder and magnetic particles, and the toner is formed on the surface of an image carrier such as a photoreceptor or an intermediate transfer belt included in the image forming apparatus. Is attached to form a toner image. An image is formed by transferring the toner image onto transfer paper.
In such an image forming apparatus, in order to obtain a desired image density, for example, a density detection toner patch having a gradation pattern is formed on the surface of the image carrier. Then, the density of the toner patch, that is, the toner adhesion amount is detected by an optical detection means, and based on the detection result, the laser light intensity for forming a latent image on the photosensitive member, the charging bias, the developing bias, etc. Adjustment is made to adjust the density of the image to be formed.

また、フルカラーの画像形成装置は、一般的にイエロー、マゼンタ、シアン、黒などの複数の色のトナー像を中間転写ベルトなどの像担持体上に形成するとともに、各色のトナー像を互いに重ね合わせてカラー画像を形成している。このようなカラー画像を形成する画像形成装置では、例えば、装置内の温度変化などにより中間転写ベルトの伸縮などが生じて、トナー像の位置がずれてしまうことがある。そこで、トナー像の位置ずれ量を検知するために、像担持体の表面に、所定の形状の各色トナー像からなる位置検知用トナーパッチを形成し、その位置検知用トナーパッチの位置を光学的検知手段により検知してその位置ずれ量を求めている。この位置ずれ量に基づき潜像形成用のレーザ光照射タイミングや、像担持体の回転速度などを調整してトナー像の位置ずれ補正を行っている。   A full-color image forming apparatus generally forms a plurality of color toner images such as yellow, magenta, cyan, and black on an image carrier such as an intermediate transfer belt and superimposes the toner images of the respective colors on each other. A color image is formed. In such an image forming apparatus that forms a color image, for example, an intermediate transfer belt may be expanded or contracted due to a temperature change in the apparatus, and the position of the toner image may be shifted. Therefore, in order to detect the amount of positional deviation of the toner image, a position detection toner patch made up of each color toner image of a predetermined shape is formed on the surface of the image carrier, and the position of the position detection toner patch is optically determined. The position deviation amount is obtained by detection by the detection means. Based on this misregistration amount, laser beam irradiation timing for forming a latent image, the rotational speed of the image carrier, and the like are adjusted to correct misregistration of the toner image.

このように画像形成装置で用いる光学センサでは、照射対象物上の物体、例えばトナー像に発光素子より入射光を発し、そのトナー像からの反射光を受光素子で受け、受光素子が光電変換した出力の変化に応じてトナー像の濃度調整やトナー像の位置ずれ補正を行う。そのような濃度調整や位置ずれ補正を行う上で、光学センサ自体の検出精度を高めるため、光学センサの発光素子や受光素子それぞれの支持位置精度や相対的な位置精度である光路位置精度を高めることが重要となっている。
特に、光学センサはセンサハウジング本体に取り付け支持される発光素子から入射光を照射対象物上の物体、例えばトナー像に適正照射し、トナー像からの反射光をセンサハウジング本体に取り付け支持される受光素子に導く。この際、入射路や反射路や、これら両路を含む仮想基準平面と照射対象物の照射面の対向角を適正に安定して保持する必要がある。
As described above, in the optical sensor used in the image forming apparatus, incident light is emitted from a light emitting element to an object on an irradiation object, for example, a toner image, reflected light from the toner image is received by the light receiving element, and the light receiving element is photoelectrically converted. In accordance with the change in output, toner image density adjustment and toner image positional deviation correction are performed. In such density adjustment and positional deviation correction, in order to increase the detection accuracy of the optical sensor itself, the optical path position accuracy, which is the support position accuracy and the relative position accuracy of the light emitting element and the light receiving element of the optical sensor, is increased. It is important.
In particular, the optical sensor appropriately irradiates incident light on an object, for example, a toner image, from a light emitting element attached and supported on the sensor housing body, and receives light reflected and attached to the sensor housing body on the sensor housing body. Lead to the element. At this time, it is necessary to appropriately and stably hold the incident path, the reflection path, and the opposing angle between the virtual reference plane including both paths and the irradiation surface of the irradiation target.

そこで、光学センサの発光部として用いる発光素子等を回路基板に装着する支持構造が特許文献1、2、3に開示され、光を吸収したり乱反射させる物体、例えばトナーが照射対象物上に付着したときの付着量や付着位置の検出に利用する光学センサの一例が特許文献4〜8に提案されている。
ここで、特許文献1には、発光素子を回路基板に実装する場合の位置精度を向上し、耐振動性の向上を図る目的で、封止部材であるモールド部(レンズ)及びリード線を支持するLEDホルダーが開示される。LEDホルダーは、封止部材の支持だけではなく、リード線の折り曲げ部を本体にフラップで押し付けて固定するので、回路基板に実装する場合の位置精度の不安定さを解消し、振動耐性を強化する構成が開示されている。
特許文献2には、回路基板に板面を立てた状態で絶縁板を取り付け、その絶縁板に光素子の接続ピンを通して支持し、同ピンを回路基板側に半田付けしている。
特許文献3には、発光部と光検出部とを互いに対向するよう支持するエンコーダ本体が基板上に配備され、発光部と光検出部の各接続部を基板の穴を通して延出させている。
Accordingly, Patent Documents 1, 2, and 3 disclose support structures for mounting a light emitting element used as a light emitting unit of an optical sensor on a circuit board, and an object that absorbs light or diffusely reflects, for example, toner adheres to an irradiation target. Patent Documents 4 to 8 propose examples of optical sensors that are used to detect the amount of adhesion and the position of adhesion.
Here, Patent Document 1 supports a mold part (lens) and a lead wire, which are sealing members, for the purpose of improving positional accuracy when mounting a light emitting element on a circuit board and improving vibration resistance. An LED holder is disclosed. The LED holder not only supports the sealing member, but also fixes the bent part of the lead wire to the main body with a flap, which eliminates instability in positional accuracy when mounted on a circuit board and enhances vibration resistance The structure to perform is disclosed.
In Patent Document 2, an insulating plate is attached in a state where a plate surface is raised on a circuit board, and the insulating plate is supported through a connection pin of an optical element, and the pin is soldered to the circuit board side.
In Patent Document 3, an encoder body that supports a light emitting unit and a light detection unit so as to face each other is provided on a substrate, and each connection portion of the light emitting unit and the light detection unit is extended through a hole in the substrate.

一方、特許文献4には、カラートナーが付着される搬送ベルトの表面に発光ダイオードから紫外光を照射し、その正反射光を受光したフォトダイオードにより紫外光の量に応じたトナー濃度信号を光学センサが検出する。ここで紫外光はカラートナーにおける反射率が低く、カラートナーからの正反射が受光部に受光されてしまうことを抑制でき、搬送ベルトの表面比率に応じた正反射光を受光するようにでき、適正なトナー濃度信号を得るようにしている。   On the other hand, in Patent Document 4, ultraviolet light is emitted from a light emitting diode onto the surface of a conveyance belt to which color toner is adhered, and a toner density signal corresponding to the amount of ultraviolet light is optically received by a photodiode that receives the regular reflection light. The sensor detects it. Here, the reflectance of the ultraviolet light is low in the color toner, the regular reflection from the color toner can be suppressed from being received by the light receiving unit, and the regular reflection light according to the surface ratio of the transport belt can be received. An appropriate toner density signal is obtained.

特許文献5の光学センサは、発光手段から照射された入射光が照射対象物により正反射した正反射光を第1の受光手段で受光し、入射光が照射対象物上に付着した物体により乱反射した乱反射光を第2の受光手段で受光する。ここでは入射光路の中心線と正反射光路の中心線とのなす角が25°以下とされる。これにより入射及び反射光の各光路長を比較的短くして受光量を増加させ、物体の付着量が多くなっても十分な感度域で検出でき、更に、付着量を感度良く検出できるようにしている。
更に、特許文献6の光学センサである反射型センサは、平面視で矩形の樹脂パッケージ内に発光素子と受光素子を所定間隔を隔てて内蔵し、発光素子と受光素子からそれぞれ延びてくる複数のリードを樹脂パッケージの側壁から突出している。しかも、各リードの端部を屈曲して平坦な基板上にそれぞれ重ねて保持し、各リードを基板に対してハンダリフロー方式を用いてクリームハンダ中のハンダ成分を溶融して相互に接合処理している。
The optical sensor of Patent Document 5 receives regular reflection light obtained by regular reflection of incident light emitted from a light emitting means by an irradiation object by the first light receiving means, and the incident light is irregularly reflected by an object attached on the irradiation object. The irregularly reflected light is received by the second light receiving means. Here, the angle formed by the center line of the incident optical path and the center line of the regular reflection optical path is 25 ° or less. As a result, the optical path lengths of incident and reflected light are made relatively short to increase the amount of light received, so that even if the amount of adhesion of the object increases, it can be detected in a sufficient sensitivity range, and the amount of adhesion can be detected with high sensitivity. ing.
Furthermore, the reflection type sensor which is an optical sensor of Patent Document 6 includes a plurality of light emitting elements and light receiving elements that are built in a rectangular resin package at a predetermined interval in a plan view and extend from the light emitting elements and the light receiving elements, respectively. Leads protrude from the side wall of the resin package. Moreover, the ends of each lead are bent and held on a flat substrate, and each lead is bonded to the substrate by melting the solder components in the cream solder using a solder reflow method. ing.

更に、特許文献7の光学的検出装置が備える光素子実装構造では、光を発光および受光する光素子をコネクタを用いて基板の面の縁部近傍に取り付ける。ここでのコネクタはその差込穴が基板面に沿う方向に向けて配備され、その差込穴に光素子のリードを基板面に沿った方向から差込接続するので、光素子を含む基板の厚みを比較的低減し、薄型化している。
更に、特許文献8には光通信システムで用いる光半導体素子と光ファイバーとの結合構造を備える光コネクタが開示される。ここで矩形の立方体状の光半導体素子はステムにボンデイングされ、ステムがキャップに溶接され、その上で光軸を合わせるように光ファイバーを微調整してキャップに固定したという光コネクタの光軸調整構成が開示される。
Furthermore, in the optical element mounting structure provided in the optical detection device of Patent Document 7, an optical element that emits and receives light is attached in the vicinity of the edge of the surface of the substrate using a connector. The connector here is arranged so that the insertion hole faces in the direction along the board surface, and the lead of the optical element is inserted and connected to the insertion hole from the direction along the board surface. The thickness is relatively reduced and thinner.
Further, Patent Document 8 discloses an optical connector having a coupling structure of an optical semiconductor element used in an optical communication system and an optical fiber. Here, a rectangular cubic optical semiconductor element is bonded to the stem, the stem is welded to the cap, and the optical fiber is adjusted to the optical axis so that the optical axis is aligned, and then fixed to the cap. Is disclosed.

ところで、光学センサは、4色トナー(イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック)のトナー付着量検知、色合わせの位置ズレ量を検知するに当たり、検知性能をより高めることが望ましい。更に、このような光学センサは、受発光素子を有しており、受発光素子には個体差があり、この個体差によって検知性能が変化することが既に知られている。   By the way, it is desirable for the optical sensor to further improve the detection performance when detecting the toner adhesion amount of the four color toners (yellow, cyan, magenta, black) and the color misregistration amount. Further, such an optical sensor has a light emitting / receiving element, and there is an individual difference in the light receiving / emitting element, and it is already known that the detection performance changes due to the individual difference.

ここで、特許文献1〜5,7に示されるように発光素子が砲弾型LEDの場合、図11(a),(b)に示すような構成を採る。この発光素子100は、砲弾型の封止部材101と、その内部に封止された発光チップ102と、発光チップ102に接続された一対のリードフレーム103とを備える。これらは不図示のセンサハウジングを介して画像形成装置の本体側に支持される。発光チップ102は一方のリードフレーム103の先端膨出部に一体的に取り付けられ、照射光Lc1を照射軸に沿って検出位置の照射面に発している。照射光Lc1の光軸は封止部材101の中心軸Lbと一致するよう設定されている。   Here, when the light-emitting element is a bullet-type LED as shown in Patent Documents 1 to 5 and 7, a configuration as shown in FIGS. 11A and 11B is adopted. The light emitting element 100 includes a bullet-shaped sealing member 101, a light emitting chip 102 sealed therein, and a pair of lead frames 103 connected to the light emitting chip 102. These are supported on the main body side of the image forming apparatus via a sensor housing (not shown). The light emitting chip 102 is integrally attached to the tip bulging portion of one lead frame 103, and emits the irradiation light Lc1 to the irradiation surface at the detection position along the irradiation axis. The optical axis of the irradiation light Lc1 is set to coincide with the central axis Lb of the sealing member 101.

ところで、砲弾型LED(発光素子)100を作る場合、リードフレーム103に発光チップ102をダイボンディングし、最後に樹脂封止するという工程で行われる。この際、リードフレーム103と発光チップ102の位置関係は、ダイボンディングの精度であり、±0.1mm程度と言われている。次にチップを乗せたリードフレーム103に樹脂封止を行うが、このときのリードフレーム103と樹脂の位置合わせ精度は±0.1mm程度と言われている。発光チップ102と樹脂の位置関係は公差が積み重なり±0.2mmと大きくなる。
このような製造上の理由により、例えば、図10に示すように、発光チップ102の位置(照射光Lc1の光軸位置)が封止部材101の中心線Lbからずれ幅d2(拡大表示した)だけずれて発光チップ102’が製造される場合があり、この場合の説明を追加する。
By the way, when a bullet-type LED (light-emitting element) 100 is manufactured, the light-emitting chip 102 is die-bonded to the lead frame 103 and finally is sealed with a resin. At this time, the positional relationship between the lead frame 103 and the light emitting chip 102 is the accuracy of die bonding, and is said to be about ± 0.1 mm. Next, resin sealing is performed on the lead frame 103 on which the chip is placed. At this time, the alignment accuracy between the lead frame 103 and the resin is said to be about ± 0.1 mm. As for the positional relationship between the light emitting chip 102 and the resin, tolerances accumulate and become as large as ± 0.2 mm.
For such manufacturing reasons, for example, as shown in FIG. 10, the position of the light emitting chip 102 (the optical axis position of the irradiation light Lc1) is shifted from the center line Lb of the sealing member 101 by a width d2 (enlarged display). There is a case where the light emitting chip 102 ′ is manufactured with a deviation, and a description of this case is added.

ここで受発光素子の検知特性に影響する個体差のひとつとして、図10に示すように、発光チップ102の位置が、封止部材101の中心線Lbに対してずれd2を持っていると仮定する。すると、発光チップ102の光軸P0が封止部材101の半球状の頭部104の集光特性付与の影響を受け、例えば、光軸がP01と屈折してしまう。この状態では、光軸P01の照射光が設計通りの照射位置に対してずれ、そのずれた位置からの反射光がその反射光軸をずらせたまま受光され、受光素子が受光する受光量が減少し、光量や位置検出の精度が低下してしまう。   Here, as one of the individual differences that affect the detection characteristics of the light emitting / receiving elements, it is assumed that the position of the light emitting chip 102 has a deviation d2 with respect to the center line Lb of the sealing member 101 as shown in FIG. To do. Then, the optical axis P0 of the light emitting chip 102 is affected by the light condensing characteristic imparted by the hemispherical head 104 of the sealing member 101, and the optical axis is refracted to P01, for example. In this state, the irradiation light of the optical axis P01 is shifted with respect to the designed irradiation position, and the reflected light from the shifted position is received with the reflected optical axis shifted, and the amount of light received by the light receiving element is reduced. However, the accuracy of light quantity and position detection is reduced.

このように、製造上の理由により、発光チップ102の位置(光軸P0位置)が封止部材101の中心線Lb上からずれている場合、光軸P01の向きが傾くことより、この砲弾型LED(発光素子)100の個体差がセンサの検知性能のばらつきとして反映されてしまう。そこで、このような問題を回避するために、従来は、受発光点の個体差の少ない素子を選別した上で使用しなければならないという問題があった。
なお、特許文献1には封止部材であるモールド部(レンズ)及びリード線を支持するLEDホルダが開示され、このLEDホルダにより受発光素子を回路基板に対して位置精度の不安定さを解消し、振動耐性を強化して実装している。しかし、受発光素子におけるチップの位置ズレを微調整して解消することはできない。
更に、特許文献6には受発光素子等を耐熱性樹脂内に保持しリードを平坦な基板に加熱炉を使用してハンダ溶着する構成が開示されるのみであり、特許文献8には固定された光半導体素子に対し光ファイバーの支持位置を微調整して光軸を合わせる結合構造が開示されるのみである。このように特許文献6,8の技術では受発光素子におけるチップの位置ズレに伴う光軸のずれを微調整して解消することはできない。
As described above, when the position of the light emitting chip 102 (the optical axis P0 position) is deviated from the center line Lb of the sealing member 101 for manufacturing reasons, the direction of the optical axis P01 is inclined, so that this bullet type. Individual differences of the LEDs (light emitting elements) 100 are reflected as variations in the detection performance of the sensor. Therefore, in order to avoid such a problem, there has conventionally been a problem that an element having a small individual difference between light receiving and emitting points has to be selected and used.
Patent Document 1 discloses an LED holder that supports a mold part (lens) that is a sealing member and a lead wire, and this LED holder eliminates instability in positional accuracy of the light emitting / receiving element with respect to the circuit board. And it is mounted with enhanced vibration resistance. However, the positional deviation of the chip in the light emitting / receiving element cannot be eliminated by fine adjustment.
Furthermore, Patent Document 6 only discloses a configuration in which a light receiving / emitting element or the like is held in a heat resistant resin and a lead is soldered to a flat substrate using a heating furnace, and is fixed in Patent Document 8. Only a coupling structure in which the optical axis is aligned by finely adjusting the support position of the optical fiber with respect to the optical semiconductor element is disclosed. As described above, the techniques of Patent Documents 6 and 8 cannot eliminate the optical axis shift caused by the positional deviation of the chip in the light emitting / receiving element by fine adjustment.

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、受発光点の個体差の少ない素子の選別を不要にできる上に、受発光素子の個体差によるチップの位置ズレに伴う光軸のずれを微調整してその影響を抑え、光量や位置検出の精度を向上するようにした光学センサ及び同光学センサを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In addition to eliminating the need for selecting elements with small individual differences in light receiving and emitting points, it is possible to eliminate chip misalignment due to individual differences in light receiving and emitting elements. It is an object of the present invention to provide an optical sensor and an image forming apparatus using the optical sensor that finely adjusts the accompanying optical axis shift to suppress the influence thereof and improve the accuracy of light quantity and position detection.

本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
本発明は、トナーが付着される像担持体に向けて発光チップの光を照射する発光手段と、前記発光手段からの光を集光して前記担持体に照射させるレンズと、受光手段と、前記像担持体で正反射された光を前記受光手段に集光するレンズと、前記発光手段と前記受光手段と前記レンズが収容されるハウジングと、を備えたトナー付着量およびトナー付着位置を検知する光学センサにおいて、前記ハウジングと一体の位置決め突起を前記発光手段のリード根元部に当接した上で、発光手段をハウジングに固定することを特徴とする。
The present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
The present invention comprises a light emitting means for irradiating light of a light emitting chip toward an image carrier to which toner is attached, a lens for condensing the light from the light emitting means and irradiating the carrier, and a light receiving means, A toner adhering amount and a toner adhering position including a lens for condensing the light regularly reflected by the image carrier onto the light receiving means, the light emitting means, the light receiving means, and a housing in which the lens is accommodated are detected. In this optical sensor, the light emitting means is fixed to the housing after a positioning protrusion integral with the housing is brought into contact with the lead base portion of the light emitting means.

本発明によれば、発光手段のリード根元部に位置決め突起を当接した上で、発光手段をハウジングに固定するので、発光手段の発光チップの位置を位置決めし、受発光素子の個体差によるチップの位置ズレの影響を抑えるような適正位置への微調整が容易となり、光量や位置検出の精度を向上できるようにした光学センサを提供できる。   According to the present invention, since the light emitting means is fixed to the housing after the positioning projection is brought into contact with the lead root portion of the light emitting means, the position of the light emitting chip of the light emitting means is determined, and the chip due to the individual difference of the light receiving and emitting elements. Therefore, it is possible to easily perform fine adjustment to an appropriate position that suppresses the influence of the positional deviation, and it is possible to provide an optical sensor that can improve the accuracy of light quantity and position detection.

本発明に係る実施形態である光学センサを画像形成部に配備した画像形成装置としてのプリンタの全体概略構成図である。1 is an overall schematic configuration diagram of a printer as an image forming apparatus in which an optical sensor according to an embodiment of the present invention is provided in an image forming unit. 図1の画像形成装置で用いるプロセスカートリッジの要部断面図である。FIG. 2 is a main part sectional view of a process cartridge used in the image forming apparatus of FIG. 1. 図1の画像形成装置で用いる光学センサの拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of an optical sensor used in the image forming apparatus of FIG. 1. 図3の光学センサの拡大正面断面図である。FIG. 4 is an enlarged front sectional view of the optical sensor of FIG. 3. 図3の光学センサの位置決め機能部を示し、(a)は要部拡大平断面図、(b)は(a)のB−B線要部拡大断面図である。The positioning function part of the optical sensor of FIG. 3 is shown, (a) is a principal part expanded plane sectional view, (b) is the BB line principal part expanded sectional view of (a). 図3の光学センサの要部拡大図で、(a)は一対のリードと正面視となる要部拡大正面図、(b)は一対のリードの側方視となる要部拡大側面図である。3A is a main part enlarged view of the optical sensor of FIG. 3, FIG. 3A is a main part enlarged front view of a pair of leads and a front view, and FIG. . 図3の光学センサの発光チップとその光軸の位置ずれによる変位の説明図である。It is explanatory drawing of the displacement by the position shift of the light emitting chip of the optical sensor of FIG. 3, and its optical axis. 図1の画像形成装置の搬送ベルトに形成される階調パターンからなる濃度検知用トナーパッチの要部拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of a density detection toner patch having a gradation pattern formed on a conveyance belt of the image forming apparatus of FIG. 1. 図1の画像形成装置で用いる光学センサの照射光が当たる被検面の角度の変化に対する光学センサのセンサ出力比の特性説明図で、チップ位置をパラメータとした図である。FIG. 2 is a characteristic explanatory diagram of the sensor output ratio of the optical sensor with respect to a change in the angle of the surface to be examined which is irradiated with light irradiated by the optical sensor used in the image forming apparatus of FIG. 従来の光学センサで用いる発受光素子の光路屈曲の説明図である。It is explanatory drawing of the optical path bending of the light emitting / receiving element used with the conventional optical sensor. 従来の光学センサで用いる発受光素子の図で、(a)は一対のリードと正面視となる要部拡大正面図、(b)は一対のリードの側方視となる要部拡大側面図であるIt is a figure of the light emitting / receiving element used with the conventional optical sensor, (a) is a principal part enlarged front view which becomes a pair of lead and front view, (b) is a principal part enlarged side view which becomes a side view of a pair of lead. is there

以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態及び変形例等に亘り、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態の光学センサを用いた画像形成装置を示している。
図1に示すように、画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色からなるカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙7(図1に示す)に形成する。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Y,M,C,Kを付けて示す。
画像形成装置1は、装置本体2と、複数の給紙ユニット3と、レジストローラ対10と、転写ユニット4と、定着ユニット5と、複数のレーザ書き込みユニット22Y,22M,22C,22K(以下、色を区別しないときは「レーザ書き込みユニット22」という。)と、複数のプロセスカートリッジ6Y,6M,6C,6K(以下、色を区別しないときは「プロセスカートリッジ6」という。)と、反射型フォトセンサ70と、を少なくとも備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments and modifications, components such as members and components having the same function or shape are denoted by the same reference numerals as much as possible, and once described, the description thereof is omitted.
FIG. 1 shows an image forming apparatus using an optical sensor according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 records a color image composed of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) as a sheet of transfer material 7. (Shown in FIG. 1). Note that units corresponding to yellow, magenta, cyan, and black colors are indicated by Y, M, C, and K at the end of the reference numerals.
The image forming apparatus 1 includes an apparatus main body 2, a plurality of paper feeding units 3, a registration roller pair 10, a transfer unit 4, a fixing unit 5, and a plurality of laser writing units 22Y, 22M, 22C, and 22K (hereinafter, referred to as “image forming apparatus 1”). When not distinguishing colors, it is referred to as “laser writing unit 22”), a plurality of process cartridges 6Y, 6M, 6C, 6K (hereinafter referred to as “process cartridge 6” when not distinguishing colors), and reflection type photo. And at least a sensor 70.

給紙ユニット3は、装置本体2の下部に複数設けられている。給紙ユニット3は、前述した記録紙7を重ねて収容するとともに装置本体2に出し入れ自在な給紙カセット23と、給紙ローラ24とを備えている。給紙ローラ24は、給紙カセット23内の一番上の記録紙7に押し当てられている。給紙ローラ24は、前述した一番上の記録紙7を、転写ユニット4の後述する搬送ベルト29と、プロセスカートリッジ6の後述する感光体ドラム8との間に送り出す。   A plurality of paper feed units 3 are provided in the lower part of the apparatus main body 2. The paper feeding unit 3 includes a paper feeding cassette 23 that can accommodate the recording paper 7 described above in a stacked manner and can be taken in and out of the apparatus main body 2 and a paper feeding roller 24. The paper feed roller 24 is pressed against the uppermost recording paper 7 in the paper feed cassette 23. The paper feed roller 24 feeds the above-described uppermost recording paper 7 between a transfer belt 29 (described later) of the transfer unit 4 and a photosensitive drum 8 (described later) of the process cartridge 6.

レジストローラ対10は、一対のローラ10a,10b間に記録紙7を挟み込み、該挟み込んだ記録紙7をトナー像に重ね合わせるタイミングで、転写ユニット4とプロセスカートリッジ6との間に送り出す。   The registration roller pair 10 sandwiches the recording paper 7 between the pair of rollers 10a and 10b, and feeds the recording paper 7 between the transfer unit 4 and the process cartridge 6 at the timing of superimposing the sandwiched recording paper 7 on the toner image.

転写ユニット4は、給紙ユニット3の上方に設けられ、駆動ローラ27と従動ローラ28と、搬送ベルト29と、転写ローラ30Y,30M,30C,30K(以下、色を区別しないときは「転写ローラ30」という。)とを備える。駆動ローラ27は、記録紙7の搬送方向の下流側に配置され、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ28は、装置本体2に回転自在に支持され、記録紙7の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト29は、その表面29aが光沢面で且つ無端環状に形成されており、駆動ローラ27と従動ローラ28との双方に掛け渡され、駆動ローラ27と従動ローラ28との回りを図中反時計回りに循環(無端走行)する。   The transfer unit 4 is provided above the paper feed unit 3, and includes a driving roller 27, a driven roller 28, a conveyor belt 29, and transfer rollers 30Y, 30M, 30C, and 30K (hereinafter referred to as “transfer roller when colors are not distinguished from each other”). 30 ”). The drive roller 27 is disposed on the downstream side in the conveyance direction of the recording paper 7 and is rotationally driven by a motor or the like as a drive source. The driven roller 28 is rotatably supported by the apparatus main body 2 and is disposed on the upstream side in the conveyance direction of the recording paper 7. The conveying belt 29 has a glossy surface 29a and an endless annular shape. The conveying belt 29 is stretched over both the driving roller 27 and the driven roller 28, and is rotated around the driving roller 27 and the driven roller 28 in the drawing. Circulate clockwise (endless travel).

図1において、転写ユニット4の転写ローラ30は、それぞれ、プロセスカートリッジ6の感光体ドラム8との間に搬送ベルト29と該搬送ベルト29上の記録紙7とを挟む。転写ユニット4は、転写ローラ30が、給紙ユニット3から送り出された記録紙7を各プロセスカートリッジ6の感光体ドラム8の外表面に押し付けて、感光体ドラム8上のトナー像を記録紙7に転写する。転写ユニット4は、トナー像を転写した記録紙7を定着ユニット5に向けて送り出す。
図1において、定着ユニット5は、転写ユニット4の搬送方向rの下流に設けられ、一対のローラ5a,5b間に転写ユニット4から送り出されてきた記録紙7を押圧加熱して、感光体ドラム8から記録紙7上に転写されたトナー像を記録紙7に定着させる。
In FIG. 1, the transfer roller 30 of the transfer unit 4 sandwiches the conveyance belt 29 and the recording paper 7 on the conveyance belt 29 between the photosensitive drum 8 of the process cartridge 6. In the transfer unit 4, the transfer roller 30 presses the recording paper 7 sent out from the paper feeding unit 3 against the outer surface of the photosensitive drum 8 of each process cartridge 6, and the toner image on the photosensitive drum 8 is transferred to the recording paper 7. Transcript to. The transfer unit 4 sends the recording paper 7 onto which the toner image has been transferred toward the fixing unit 5.
In FIG. 1, the fixing unit 5 is provided downstream in the transport direction r of the transfer unit 4 and presses and heats the recording paper 7 sent out from the transfer unit 4 between a pair of rollers 5a and 5b, thereby photosensitive drums. The toner image transferred from 8 to the recording paper 7 is fixed on the recording paper 7.

レーザ書き込みユニット22は、それぞれ、装置本体2に設けられ、一つのプロセスカートリッジ6に対応し、感光体ドラム8の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
このプロセスカートリッジ6は、それぞれ、転写ユニット4とレーザ書き込みユニット22との間に設けられている。プロセスカートリッジ6は装置本体2に着脱自在であり、記録紙7の搬送方向に沿って、互いに並設されている。
Each laser writing unit 22 is provided in the apparatus main body 2, corresponds to one process cartridge 6, and irradiates the outer surface of the photosensitive drum 8 with laser light to form an electrostatic latent image.
The process cartridge 6 is provided between the transfer unit 4 and the laser writing unit 22, respectively. The process cartridges 6 are detachable from the apparatus main body 2 and are arranged in parallel along the conveyance direction of the recording paper 7.

プロセスカートリッジ6は、図1、2に示すように、カートリッジハウジング11と、帯電装置としての帯電ローラ9と、像担持体(感光体ともいう)としての感光体ドラム8と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード12と、現像装置13とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the process cartridge 6 includes a cartridge housing 11, a charging roller 9 as a charging device, a photosensitive drum 8 as an image carrier (also referred to as a photosensitive member), and a cleaning as a cleaning device. A blade 12 and a developing device 13 are provided.

帯電ローラ9は、感光体ドラム8の外表面を一様に帯電する。
感光体ドラム8は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成され、帯電ローラ9に印加された帯電バイアスによって、その外表面が一様に帯電(例えば、−500V〜−700V)される。更に、感光体ドラム8は、レーザ書き込みユニット22によってレーザ光が照射されて、その外表面上に静電潜像が形成され、静電潜像は現像装置13によりトナー36で現像される。得られたトナー像は搬送ベルト29との間に位置付けられた記録紙7に転写される。クリーニングブレード12は、記録紙7にトナー像を転写した後に、感光体ドラム8の外表面に残留したトナーを除去する。
なお、トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。このトナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。このトナーの平均粒径は、3μm以上でかつ7μm以下である。
The charging roller 9 uniformly charges the outer surface of the photosensitive drum 8.
The photosensitive drum 8 is formed in a columnar shape or a cylindrical shape that is rotatable about an axis, and the outer surface thereof is uniformly charged by a charging bias applied to the charging roller 9 (for example, −500 V to −700 V). ) Further, the photosensitive drum 8 is irradiated with laser light by the laser writing unit 22 to form an electrostatic latent image on its outer surface, and the electrostatic latent image is developed with the toner 36 by the developing device 13. The obtained toner image is transferred to the recording paper 7 positioned between the conveyance belt 29. The cleaning blade 12 removes the toner remaining on the outer surface of the photosensitive drum 8 after transferring the toner image to the recording paper 7.
The toner is spherical fine particles produced by an emulsion polymerization method or a suspension polymerization method. This toner may be obtained by pulverizing a lump composed of a synthetic resin mixed and dispersed with various dyes or pigments. The average particle diameter of the toner is 3 μm or more and 7 μm or less.

磁性キャリアは、その平均粒径が20μm以上でかつ35μm以下である。磁性キャリアは、磁性材料としてのフェライトで構成された球状の芯材と、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分と帯電調整剤とを含有する。しかも前記芯材の外表面を被覆した樹脂コート膜と、樹脂コート膜に分散された球状のアルミナ粒子と、を備えている。
現像装置13は、図2に示すように、現像剤供給部14と、ケース25と、規制部材としての規制ブレード16と、現像剤担持体としての現像ローラ15と、を少なくとも備えている。
The magnetic carrier has an average particle size of 20 μm or more and 35 μm or less. The magnetic carrier contains a spherical core material made of ferrite as a magnetic material, a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin such as acrylic and a melamine resin, and a charge control agent. In addition, a resin coat film covering the outer surface of the core material and spherical alumina particles dispersed in the resin coat film are provided.
As shown in FIG. 2, the developing device 13 includes at least a developer supply unit 14, a case 25, a regulating blade 16 as a regulating member, and a developing roller 15 as a developer carrier.

現像剤供給部14は、収容槽17と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー18と、を備えている。収容槽17は、感光体ドラム8と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽17内には、該収容槽17の長手方向に沿って延びた仕切壁19が設けられている。仕切壁19は、収容槽17内を第1空間20と、第2空間21とに区画している。また、第1空間20と第2空間21とは、両端部が互いに連通している。
収容槽17は、第1空間20と第2空間21との双方に現像剤26を収容する。現像剤は、粉体としてのトナーと、磁性キャリアとを含んでいる。第1空間20と、第2空間21とのうち現像ローラ15から離れた側の第1空間20の一端部には、供給孔37が開口している。トナー36は、供給孔37を通して、後述する現像剤供給装置35により適宜供給される。
The developer supply unit 14 includes a storage tank 17 and a pair of stirring screws 18 as stirring members. The storage tank 17 is formed in a box shape whose length is substantially equal to that of the photosensitive drum 8. A partition wall 19 extending along the longitudinal direction of the storage tank 17 is provided in the storage tank 17. The partition wall 19 partitions the storage tank 17 into a first space 20 and a second space 21. Further, both ends of the first space 20 and the second space 21 communicate with each other.
The storage tank 17 stores the developer 26 in both the first space 20 and the second space 21. The developer contains toner as a powder and a magnetic carrier. A supply hole 37 is opened at one end of the first space 20 on the side away from the developing roller 15 in the first space 20 and the second space 21. The toner 36 is appropriately supplied through a supply hole 37 by a developer supply device 35 described later.

現像装置13は、円柱状の芯金34と、円筒状のマグネットローラ(磁石体ともいう)33と、非磁性円筒体としての現像スリーブ32とを備えている。現像装置13は、
一対の攪拌スクリュー18により攪拌した現像剤26を現像スリーブ32の外表面にマグネットローラ33の磁力で吸着し、この現像スリーブ32が回転して、現像剤を感光体ドラム8に吸着させる。現像スリーブ32の外表面上に穂立ちする現像剤はドクターブレード16で適正値の穂立ち量に規制された上で現像ローラ15に担持され、現像領域に搬送して、感光体ドラム8上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。
図2に示すように、現像装置13には現像剤供給装置35が併設される。現像剤供給装置35は、互いに連結されたトナー容器40と搬送槽41とを備えている。現像剤供給装置35は、現像装置13内のトナーの量(濃度)に応じて、トナー容器40内に格納されたトナーを搬送槽41内でほぐしたのち、該トナーを現像装置13に供給する。
The developing device 13 includes a cylindrical cored bar 34, a cylindrical magnet roller (also referred to as a magnet body) 33, and a developing sleeve 32 as a nonmagnetic cylindrical body. The developing device 13
The developer 26 stirred by the pair of stirring screws 18 is attracted to the outer surface of the developing sleeve 32 by the magnetic force of the magnet roller 33, and the developing sleeve 32 rotates to cause the developer to be attracted to the photosensitive drum 8. The developer that rises on the outer surface of the developing sleeve 32 is regulated by the doctor blade 16 to an appropriate amount of rising, and is carried on the developing roller 15, transported to the developing area, and on the photosensitive drum 8. The electrostatic latent image is developed to form a toner image.
As shown in FIG. 2, the developing device 13 is provided with a developer supply device 35. The developer supply device 35 includes a toner container 40 and a transport tank 41 that are connected to each other. The developer supply device 35 loosens the toner stored in the toner container 40 in the transport tank 41 according to the amount (concentration) of the toner in the developing device 13, and then supplies the toner to the developing device 13. .

図1の画像形成装置1は、以下に示すように、記録紙7に画像を形成する。
まず、画像形成装置1は、感光体ドラム8を回転して、感光体ドラム8の外表面を、帯電バイアスが印加された帯電ローラ9により一様に帯電(−500V〜−700V)する。そして、感光体ドラム8の外表面に形成する画像に応じたレーザ光を照射すると、このレーザ光が照射された部分の電位が約−50Vとなって、トナーで現像される静電潜像が形成される。そして、静電潜像が現像領域31に位置付けられるとする。すると、現像装置13の現像スリーブ32の外表面に吸着した現像剤26のトナー36が、帯電ローラ9に印加された現像バイアス(−300V〜−500V)によって感光体ドラム8の低電位箇所である静電潜像に吸着して静電潜像を現像する。トナー像は感光体ドラム8の外表面に形成される。
The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 forms an image on the recording paper 7 as described below.
First, the image forming apparatus 1 rotates the photosensitive drum 8 so that the outer surface of the photosensitive drum 8 is uniformly charged (−500 V to −700 V) by the charging roller 9 to which a charging bias is applied. When a laser beam corresponding to the image formed on the outer surface of the photosensitive drum 8 is irradiated, the potential of the portion irradiated with the laser beam becomes about −50 V, and an electrostatic latent image developed with toner is formed. It is formed. Assume that the electrostatic latent image is positioned in the development area 31. Then, the toner 36 of the developer 26 adsorbed on the outer surface of the developing sleeve 32 of the developing device 13 is a low potential portion of the photosensitive drum 8 by the developing bias (−300 V to −500 V) applied to the charging roller 9. The electrostatic latent image is developed by being attracted to the electrostatic latent image. The toner image is formed on the outer surface of the photosensitive drum 8.

そして、画像形成装置1は、給紙ユニット3の給紙ローラ24などにより記録紙7が搬送されるのを待つ。記録紙7がプロセスカートリッジ6の各感光体ドラム8と転写ユニット4の搬送ベルト29との間に位置すると、各感光体ドラム8の外表面上に形成されたトナー像を記録紙7に転写する。画像形成装置1は、定着ユニット5で、記録紙7にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置1は、記録紙7にカラー画像を形成する。   Then, the image forming apparatus 1 waits for the recording paper 7 to be conveyed by the paper feed roller 24 of the paper feed unit 3 or the like. When the recording paper 7 is positioned between each photosensitive drum 8 of the process cartridge 6 and the conveyance belt 29 of the transfer unit 4, the toner image formed on the outer surface of each photosensitive drum 8 is transferred to the recording paper 7. . The image forming apparatus 1 fixes the toner image on the recording paper 7 with the fixing unit 5. Thus, the image forming apparatus 1 forms a color image on the recording paper 7.

また、上述した画像形成装置1では、上記のような画像形成動作とは別に、電源投入時、または所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためのプロセスコントロール動作(以下、プロコン動作という)が実行される。
このプロコン動作では、濃度検知用トナーパッチ91が、色(Y、M、C、K)ごとに互いに重ならないように搬送ベルト29の表面29aに形成される。つまり、搬送ベルト29は像担持体に相当する。これら搬送ベルト29の表面29aに形成される濃度検知用トナーパッチ91は、帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替えることにより、連続階調となるパターンとする。本実施形態では、図8に示すように、各トナーにおいて、トナー付着量が階調的に変化する矩形状の濃度検知用トナーパッチ91を、搬送ベルト29の幅方向中央部に表面移動方向に沿って一列に作成する。
In the image forming apparatus 1 described above, apart from the image forming operation as described above, a process control operation (hereinafter referred to as a process control operation) for optimizing the image density of each color when the power is turned on or after a predetermined number of sheets have passed. ) Is executed.
In this process control operation, the density detection toner patches 91 are formed on the surface 29a of the transport belt 29 so as not to overlap each other for each color (Y, M, C, K). That is, the conveyance belt 29 corresponds to an image carrier. The density detection toner patch 91 formed on the surface 29a of the transport belt 29 is formed into a pattern having a continuous tone by sequentially switching the charging bias and the developing bias. In this embodiment, as shown in FIG. 8, for each toner, a rectangular density detection toner patch 91 whose toner adhesion amount changes in gradation is placed in the center of the conveyance belt 29 in the width direction in the surface movement direction. Create in a line along.

そして、画像形成装置1では、トナー濃度が階調的に変化する濃度検知用トナーパッチ91のトナー付着量を、フォトセンサ70で検知する。フォトセンサ70のフォトダイオード72は、トナー付着量(即ち、トナー濃度)に応じた電圧を出力し、この出力電圧が画像形成装置1の図示しない制御部に送られる。制御部は画像濃度制御手段として機能して、フォトダイオード72の出力電圧から得られる反射光量に基づいて、濃度検知用トナーパッチ91のトナー付着量を連続的に把握し、この把握したトナー付着量と予め決められた目標付着量とを比較する。このあと、この比較結果に基づいて、レーザ書き込みユニット22のレーザ光の強度、帯電ローラ9の帯電バイアス、現像ローラ15に印加する現像バイアス、現像剤供給装置35からの現像剤供給量などを適宜変更し、画像濃度が所望の濃度になるように調節する。   In the image forming apparatus 1, the photosensor 70 detects the toner adhesion amount of the density detection toner patch 91 whose toner density changes in gradation. The photodiode 72 of the photosensor 70 outputs a voltage corresponding to the toner adhesion amount (that is, toner density), and this output voltage is sent to a control unit (not shown) of the image forming apparatus 1. The control unit functions as an image density control means, and continuously grasps the toner adhesion amount of the density detection toner patch 91 based on the amount of reflected light obtained from the output voltage of the photodiode 72, and the grasped toner adhesion amount. And a predetermined target adhesion amount. Thereafter, based on the comparison result, the laser light intensity of the laser writing unit 22, the charging bias of the charging roller 9, the developing bias applied to the developing roller 15, the amount of developer supplied from the developer supplying device 35, and the like are appropriately set. The image density is changed and adjusted so that the image density becomes a desired density.

また、このプロコン動作においては、トナー像の位置ずれ補正も行われる。この位置ずれ補正のプロコン動作では、位置検知用トナーパッチ92が、搬送ベルト29の表面29aに形成される。この位置検知用トナーパッチ92は、各色トナーで高濃度(いわゆるベタ)に形成された複数の矩形状トナー像であって、搬送ベルト29の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。本実施形態では、図8に示すように、各トナーで形成される同一濃度の矩形状のトナー像を、搬送ベルト29の幅方向中央部及び両端部の3箇所に表面移動方向に沿って一列に並ぶように順次作成する。   In this process control operation, toner image positional deviation correction is also performed. In this positional deviation correction process control operation, a position detection toner patch 92 is formed on the surface 29 a of the transport belt 29. The position detection toner patches 92 are a plurality of rectangular toner images formed with high density (so-called solid) with each color toner, and are arranged at equal intervals along the surface movement direction of the conveyance belt 29. In this embodiment, as shown in FIG. 8, rectangular toner images having the same density formed by the respective toners are arranged in a row along the surface movement direction at three locations in the width direction center and both ends of the conveyance belt 29. Create sequentially so that they line up.

画像形成装置1では、位置検知用トナーパッチ92が備える複数の矩形状のトナー像の位置を、フォトセンサ70で検知する。フォトセンサ70のフォトダイオード72は、複数のトナー像の位置に応じた電圧を出力し、この出力電圧が画像形成装置1の図示しない制御部に送られる。この制御部は、位置ずれ量制御手段として機能する。ここで、フォトダイオード72の出力電圧から得られる反射光量に基づいて、複数のトナー像のそれぞれの位置を把握し、この把握したトナー像の位置から各トナー像の間隔を求める。この間隔と予め決められた基準値とを比較したのち、この比較結果に基づいて、潜像形成用のレーザ光照射タイミングや、像担持体の回転速度などを適宜調整し、各トナー像の間隔が基準値と一致するように調整する。   In the image forming apparatus 1, the positions of the plurality of rectangular toner images included in the position detection toner patch 92 are detected by the photo sensor 70. The photodiode 72 of the photosensor 70 outputs a voltage corresponding to the positions of a plurality of toner images, and this output voltage is sent to a control unit (not shown) of the image forming apparatus 1. This control unit functions as a positional deviation amount control means. Here, based on the amount of reflected light obtained from the output voltage of the photodiode 72, the positions of the plurality of toner images are grasped, and the interval between the toner images is obtained from the grasped positions of the toner images. After comparing this interval with a predetermined reference value, the laser light irradiation timing for forming the latent image, the rotation speed of the image carrier, and the like are adjusted as appropriate based on the comparison result. Is adjusted to match the reference value.

次に、本発明に係る光学センサの一実施形態である反射型フォトセンサについて、図3〜図7を参照して説明する。
搬送ベルト29の駆動ローラ27の近傍に光学センサである反射型フォトセンサ70(以後単にフォトセンサと記す)が配設されている。これにより、搬送ベルト29の表面に形成された濃度検知用トナーパッチのトナー付着量及びトナー付着位置を検出し、即ち、検知用トナーパッチの位置を検知している。
Next, a reflective photosensor that is an embodiment of the optical sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A reflective photosensor 70 (hereinafter simply referred to as a photosensor), which is an optical sensor, is disposed in the vicinity of the driving roller 27 of the conveyor belt 29. Thus, the toner adhesion amount and toner adhesion position of the density detection toner patch formed on the surface of the conveyor belt 29 are detected, that is, the position of the detection toner patch is detected.

フォトセンサ70は、図3に示すように、支持部材95などに取り付けられて、像担持体としての搬送ベルト29と間隔をあけて相対して配置される。これにより、搬送ベルト29の光沢のある表面29aに形成された濃度検知用トナーパッチ91(図8参照)の濃度(トナーの付着量)、及び、位置検知用トナーパッチ92の位置(トナーの付着位置)を検知するために用いられる。   As shown in FIG. 3, the photo sensor 70 is attached to a support member 95 or the like, and is disposed to be opposed to the conveyance belt 29 as an image carrier at an interval. As a result, the density (toner adhesion amount) of the density detection toner patch 91 (see FIG. 8) formed on the glossy surface 29a of the transport belt 29 and the position (toner adhesion) of the position detection toner patch 92 are detected. Used to detect the position).

濃度検知用トナーパッチ91は、各トナー(イエローY、マゼンタM、シアンC、黒K)を用いて搬送ベルト29の表面移動方向r(図8参照)の上流から下流に向かい徐々に濃度が薄くなる階調パターンに形成された、複数の矩形状トナー像である。各パターン部は搬送ベルト29の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。また、位置検知用トナーパッチ92は、各トナーを用いて高濃度(いわゆるベタ)に形成された複数の矩形状トナー像であって、搬送ベルト29の表面移動方向に沿って等間隔に配列されている。   The density detection toner patch 91 uses each toner (yellow Y, magenta M, cyan C, black K), and the density gradually decreases from upstream to downstream in the surface movement direction r (see FIG. 8) of the transport belt 29. These are a plurality of rectangular toner images formed in a gradation pattern. The pattern portions are arranged at equal intervals along the surface movement direction of the conveyor belt 29. The position detection toner patches 92 are a plurality of rectangular toner images formed with high density (so-called solid) using each toner, and are arranged at equal intervals along the surface movement direction of the conveyor belt 29. ing.

図8において、符号Y、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで形成されたトナー像を示し、これら符号に付加されたカッコ内の数値は、トナー濃度を示している。更に、濃度検知用トナーパッチ91の濃度の検知に用いられるフォトセンサ70を符号70Aで示し、位置検知用トナーパッチ92の位置の検知に用いられるフォトセンサ70を符号70Bで示している。   In FIG. 8, symbols Y, M, C, and K indicate toner images formed with yellow, magenta, cyan, and black toners, respectively, and numerical values in parentheses added to these symbols indicate toner density. Yes. Further, a photosensor 70 used for detecting the density of the density detection toner patch 91 is indicated by reference numeral 70A, and a photosensor 70 used for detecting the position of the position detection toner patch 92 is indicated by reference numeral 70B.

図4においてフォトセンサ(光学センサ)70は、像担持体からの正反射光を受光する受光素子(受光手段)72と像担持体からの拡散反射光を受光する受光素子(受光手段)73を併設したタイプである。このフォトセンサ(光学センサ)70は、紫外光発光手段としての発光ダイオード71と、紫外光受光手段としてのフォトダイオード72,73と、素子ホルダ(以下ハウジングと記す)74と、基板95と、を備える。   In FIG. 4, a photosensor (optical sensor) 70 includes a light receiving element (light receiving means) 72 that receives specularly reflected light from the image carrier and a light receiving element (light receiving means) 73 that receives diffusely reflected light from the image carrier. It is a type that has been added. The photosensor (optical sensor) 70 includes a light emitting diode 71 as ultraviolet light emitting means, photodiodes 72 and 73 as ultraviolet light receiving means, an element holder (hereinafter referred to as a housing) 74, and a substrate 95. Prepare.

発光ダイオード71(以下、LED71という)は、電流を流すことにより紫外光を発光する周知の光半導体部品である。LED71は、図3、図6に示すように、透明又は半透明の合成樹脂からなる封止部材83と、該封止部材83に封止された発光チップ81Lと、該発光チップ81Lに接続された一対のリード線82と、からなる樹脂モールド型のものである。LED71の封止部材83は、矩形立方体形状の胴部85と、胴部85の先端の頭部が略平面に形成され、鏡面状の端部壁面84と、胴部85の他端に一体形成されたフランジ部86と、を備えており、矩形立方体形状に形成されている。   The light emitting diode 71 (hereinafter referred to as LED 71) is a well-known optical semiconductor component that emits ultraviolet light when an electric current is passed. As shown in FIGS. 3 and 6, the LED 71 is connected to a sealing member 83 made of a transparent or translucent synthetic resin, a light emitting chip 81L sealed in the sealing member 83, and the light emitting chip 81L. And a pair of lead wires 82 of a resin mold type. The sealing member 83 of the LED 71 has a rectangular cube-shaped body portion 85, a head portion at the tip of the body portion 85 is formed in a substantially flat surface, and is formed integrally with a mirror-like end wall surface 84 and the other end of the body portion 85. And is formed in a rectangular cubic shape.

LED71の発光チップ81Lには、例えば、ピーク発光波長が365nmの紫外光を発光する窒化ガリウム(GaN)化合物からなる素子が用いられている。本発明において、紫外光とは、300nm以上且つ400nm未満の波長の光のことをいう。LED71の一対のリード線82は、それぞれの一端が発光チップ81Lに接続されており、リード線82はそれぞれの他端がフランジ部86の他端から突出されている。即ち、発光チップ81Lから延びるリード線82(リード)はリード根元部mより延出する。なお、本実施形態では、小型化やコスト低減の面で矩形立方体形状のLED71を用いているが、これに限らず、紫外光を照射するものであれば砲弾形状のLEDでも良い。   For example, an element made of a gallium nitride (GaN) compound that emits ultraviolet light having a peak emission wavelength of 365 nm is used for the light emitting chip 81L of the LED 71. In the present invention, ultraviolet light means light having a wavelength of 300 nm or more and less than 400 nm. One end of each of the pair of lead wires 82 of the LED 71 is connected to the light emitting chip 81 </ b> L, and the other end of each lead wire 82 protrudes from the other end of the flange portion 86. That is, the lead wire 82 (lead) extending from the light emitting chip 81L extends from the lead root portion m. In this embodiment, the rectangular cube-shaped LED 71 is used in terms of miniaturization and cost reduction. However, the present invention is not limited to this, and a bullet-shaped LED may be used as long as it irradiates ultraviolet light.

正反射光を受光する受光素子72と拡散反射光を受光する受光素子73であるフォトダイオード72,73(以後、代表記載の場合は72のみ記載する)は、受光した光量に応じて電圧(即ち、信号)を生じる周知の光半導体部品である。フォトダイオード72は、上述した発光ダイオード71と同様の構成であって、図3、図6に示すように、透明の合成樹脂からなる封止部材83と、該封止部材83に封止された受光チップ81Rと、該受光チップ81Rに接続された一対のリード線82と、からなる樹脂モールド型のものである。フォトダイオード72の封止部材83は、上述したLED71と同一の矩形立方体形状に形成されている。   The light receiving element 72 that receives specularly reflected light and the photodiodes 72 and 73 that are light receiving elements 73 that receive diffusely reflected light (hereinafter, only 72 will be described in the case of a representative description) have a voltage (that is, according to the amount of received light (that is, , Signal) is a known optical semiconductor component. The photodiode 72 has the same configuration as the light-emitting diode 71 described above, and is sealed with a sealing member 83 made of a transparent synthetic resin and the sealing member 83 as shown in FIGS. This is a resin mold type comprising a light receiving chip 81R and a pair of lead wires 82 connected to the light receiving chip 81R. The sealing member 83 of the photodiode 72 is formed in the same rectangular cubic shape as the LED 71 described above.

フォトダイオード72の受光チップ81Rには、例えば、感度波長範囲が320nm〜1000nmのシリコン(Si)素子が用いられている。受光チップ81Rは、その感度波長範囲に、LED71の発光チップ81Lが発光する紫外光の波長を含むものであればよい。フォトダイオード72の一対のリード線82は、それぞれの一端が受光チップ81Rに接続されており、それぞれの他端がフランジ部86の他端から突出されている。   For the light receiving chip 81R of the photodiode 72, for example, a silicon (Si) element having a sensitivity wavelength range of 320 nm to 1000 nm is used. The light receiving chip 81R only needs to include the wavelength of ultraviolet light emitted from the light emitting chip 81L of the LED 71 in the sensitivity wavelength range. One end of each of the pair of lead wires 82 of the photodiode 72 is connected to the light receiving chip 81 </ b> R, and the other end protrudes from the other end of the flange portion 86.

また、本実施形態においては、紫外光受光手段としてフォトダイオードを用いているが、これに限らず、フォトトランジスタや、フォトダーリントンなどの、受光した紫外光の光量に応じた電圧又は電流を生じるものであれば、紫外光受光手段の形状及び構成は任意である。   In this embodiment, a photodiode is used as the ultraviolet light receiving means. However, the present invention is not limited to this, and a device that generates a voltage or current according to the amount of received ultraviolet light, such as a phototransistor or photodarlington. If so, the shape and configuration of the ultraviolet light receiving means are arbitrary.

ハウジング74は、非透光性の合成樹脂からなり、図2に示すように長方体状に形成されており、ハウジング74の図中下方に位置する面(以下、下面741という)が、搬送ベルト29の表面29aと間隔をあけて平行に相対するように配置される。図4に示すように、ハウジング74は中間転写ベルトの表面移動方向rと直交する方向視(図5(a)参照:図4のA−A線断面視にあたる)において、1対の第1、第2ハウジング半部742,743がハウジング74の厚さ方向Yに互いに重合されて、一体接合されている。この一体化された第1、第2ハウジング半部742,743により、それぞれ断面円形の第1収容孔75、第2収容孔76及び第3収容孔77が設けられている。   The housing 74 is made of a non-translucent synthetic resin and is formed in a rectangular shape as shown in FIG. 2, and a surface (hereinafter referred to as a lower surface 741) located below the housing 74 in the drawing is conveyed. It arrange | positions so that it may oppose and parallel to the surface 29a of the belt 29 at intervals. As shown in FIG. 4, the housing 74 is a pair of first and second members as viewed in a direction perpendicular to the surface movement direction r of the intermediate transfer belt (see FIG. 5A: a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4). The second housing halves 742 and 743 are overlapped with each other in the thickness direction Y of the housing 74 and integrally joined. The integrated first and second housing halves 742 and 743 provide a first accommodation hole 75, a second accommodation hole 76, and a third accommodation hole 77 each having a circular cross section.

ここで、図3に示すように、ハウジング74はその下面741に、第1収容孔75、第2収容孔76及び第3収容孔77の各光路穴n2が開口しており、各光路穴n2の開口部分にそれぞれレンズ90,91,92が配備される。これにより、第1収容孔75のレンズ90がLED71の光路R0の光束を絞り集光作用する。更に、第2収容孔76のレンズ91がフォトダイオード72に向かう照射点Qからの正反射光を受光チップ81Rの受光位置p1に収束させ、第3収容孔77のレンズ92がフォトダイオード73に向かう照射点Qからの拡散反射光を受光チップ82Rの受光位置p2に収束させる作用をする。このようなレンズ90,91,92により、両センサの入力光量を増やし、センサ出力比(S/N)の低下を抑制している。   Here, as shown in FIG. 3, the optical path hole n2 of the 1st accommodation hole 75, the 2nd accommodation hole 76, and the 3rd accommodation hole 77 is opening in the lower surface 741 of the housing 74, Each optical path hole n2 Lenses 90, 91, and 92 are respectively provided in the opening portions of the lens. Thereby, the lens 90 of the first accommodation hole 75 stops and collects the light flux in the optical path R0 of the LED 71. Further, the specularly reflected light from the irradiation point Q where the lens 91 of the second accommodation hole 76 is directed to the photodiode 72 is converged to the light receiving position p1 of the light receiving chip 81R, and the lens 92 of the third accommodation hole 77 is directed to the photodiode 73. The diffused reflected light from the irradiation point Q is converged on the light receiving position p2 of the light receiving chip 82R. With such lenses 90, 91, and 92, the input light amounts of both sensors are increased, and the decrease in the sensor output ratio (S / N) is suppressed.

図3、4に示すように、第1収容孔75は、LED71の胴部85及びフランジ部86の外径より大きく形成されると共に微小変位可能に嵌合する穴部n1と,その先端の光路穴n2と,穴部n1の中央に突き出たハウジングと一体の位置決め突起n3とを形成される。
図5(a),(b)に示すように、位置決め突起n3は第1、第2ハウジング半部741,742よりそれぞれ穴部n1の中央に突き出し、互いの先端が突き当たることで一対のリード線82の間に侵入でき、しかも、LED71のフランジ部86の背面f1にも当接可能に形成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first accommodation hole 75 is formed larger than the outer diameter of the body portion 85 and the flange portion 86 of the LED 71 and fits so as to be minutely displaceable, and the optical path at the tip thereof. A hole n2 and a positioning protrusion n3 integral with the housing protruding in the center of the hole n1 are formed.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the positioning projection n3 protrudes from the first and second housing halves 741 and 742 to the center of the hole n1, respectively, and a pair of lead wires is formed by the ends of the positioning abutment. 82, and can be brought into contact with the rear surface f1 of the flange portion 86 of the LED 71.

ここで位置決め突起n3は第1収容孔75のLED71のフランジ部86の背面f1と一対のリード線82の3点位置に当接した状態で、第1、第2ハウジング半部741,742より挟持される。このため、第1ハウジング半部741に嵌着されたLED71はそのリード根元部mが3点支持された状態にある。その状態で受光チップ81Rからの照射光の光路R1の微調整を行った後、他方の第2ハウジング半部742を重ねて両ハウジング半部741,742を一体的に接合したとする。この場合、ずれ修正後のLED71はリード根元部mが3点支持された状態にあるため、更なるずれを容易に防止でき、位置精度が向上する。なお、場合により、第1、第2ハウジング半部741,742を一体的に接合した後から第1収容孔75の穴部n1の後方に外部に開放する作業穴(不図示)を設けておきLED71のずれを微調整することが出来る。その場合も、ずれ修正後のLED71の更なるずれを容易に防止できる。   Here, the positioning projection n3 is clamped by the first and second housing halves 741 and 742 in a state where the positioning projection n3 is in contact with the back surface f1 of the flange portion 86 of the LED 71 of the first accommodation hole 75 and the pair of lead wires 82. Is done. For this reason, the LED 71 fitted to the first housing half 741 is in a state where the lead root m is supported at three points. In this state, it is assumed that after fine adjustment of the optical path R1 of the irradiation light from the light receiving chip 81R, the other second housing half 742 is overlapped and the two housing halves 741 and 742 are integrally joined. In this case, since the LED 71 after the deviation correction is in a state where the lead root portion m is supported at three points, further deviation can be easily prevented and the positional accuracy is improved. In some cases, after the first and second housing halves 741 and 742 are integrally joined, a work hole (not shown) that opens to the outside is provided behind the hole n1 of the first accommodation hole 75. The deviation of the LED 71 can be finely adjusted. Even in that case, further deviation of the LED 71 after the deviation correction can be easily prevented.

更に、位置固定部の両ハウジング半部741,742や位置決め突起n3が両方、あるいは少なくとも一方が耐熱性の樹脂で成形される。このように構成することで、リード線82を回路基板にはんだ付ハウジングる際に、熱がリードを伝って両ハウジング半部741,742や位置決め突起n3に伝わることによる不具合を防止する。即ち、これらが融解して素子位置が固定できなくなる(ずれる)ことや、位置ずれすることを防ぐ、という効果が得られる。   Further, both the housing halves 741 and 742 and the positioning projection n3 of the position fixing portion are both or at least one is formed of a heat resistant resin. With this configuration, when the lead wire 82 is soldered to the circuit board, problems due to heat being transmitted to the housing halves 741 and 742 and the positioning projection n3 are prevented. That is, it is possible to obtain an effect of preventing the element positions from being fixed (displaced) due to melting and preventing displacement.

ハウジング74の第2収容孔76及び第3収容孔77は、第1収容孔75と基本的に同様の構成を取り、第2収容孔76に正反射光用のフォトダイオード72が、第3収容孔77に拡散反射光用のフォトダイオード73が収容される。この場合も同様に、第2収容孔76の穴部n1にはハウジングと一体の位置決め突起n3が形成され、フォトダイオード72のフランジ部86の背面と一対のリード線82の間に侵入する。この場合もフォトダイオード72のリード根元部mが3点支持された状態にあるため、フォトダイオード72の位置決めを的確に安定して行える。同様に、第3収容孔77の穴部n1にはハウジングと一体の位置決め突起n3が形成され、フォトダイオード73のフランジ部86の背面と一対のリード線82の間に侵入する。この場合もフォトダイオード73のリード根元部mが3点支持された状態にあるため、フォトダイオード73の位置決めを的確に安定して行える。   The second accommodation hole 76 and the third accommodation hole 77 of the housing 74 have basically the same configuration as the first accommodation hole 75, and the photodiode 72 for specular reflection light is inserted into the second accommodation hole 76 in the third accommodation. A diffused reflected light photodiode 73 is accommodated in the hole 77. In this case as well, a positioning projection n3 integral with the housing is formed in the hole n1 of the second accommodation hole 76 and enters between the back surface of the flange portion 86 of the photodiode 72 and the pair of lead wires 82. Also in this case, since the lead root portion m of the photodiode 72 is supported at three points, the positioning of the photodiode 72 can be performed accurately and stably. Similarly, a positioning projection n3 integral with the housing is formed in the hole n1 of the third accommodation hole 77, and enters between the rear surface of the flange portion 86 of the photodiode 73 and the pair of lead wires 82. Also in this case, since the lead root portion m of the photodiode 73 is supported at three points, the positioning of the photodiode 73 can be performed accurately and stably.

このようにして形成された第1収容孔75のLED71の照射光の光路R0は設計位置の光路を通過して、搬送ベルト29の表面29a上の目標とする照射点Qに適正入射角で入射する。更に、第2収容孔76のフォトダイオード72には、照射点Qからの正反射光が設計位置の光路R1を通過して、フォトダイオード72の受光チップ81Rの受光位置p1に入射して、この正反射光の光量に応じた電圧を画像形成装置1の図示しない制御部に送る。
更に、第3収容孔73のフォトダイオード73には、照射点Qからの拡散反射光が設計位置の光路R2を通過して、フォトダイオード73の受光チップ82Rの受光位置p1に入射して、拡散反射光Rの光量に応じた電圧を画像形成装置1の図示しない制御部に送る。
The optical path R0 of the irradiation light of the LED 71 of the first accommodation hole 75 formed in this way passes through the optical path at the design position, and enters the target irradiation point Q on the surface 29a of the transport belt 29 at an appropriate incident angle. To do. Further, the regular reflection light from the irradiation point Q passes through the optical path R1 at the designed position and enters the light receiving position p1 of the light receiving chip 81R of the photodiode 72, and enters the photodiode 72 in the second accommodation hole 76. A voltage corresponding to the amount of specularly reflected light is sent to a control unit (not shown) of the image forming apparatus 1.
Further, the diffuse reflected light from the irradiation point Q passes through the optical path R2 at the designed position and enters the light receiving position p1 of the light receiving chip 82R of the photodiode 73 to diffuse into the photodiode 73 in the third accommodation hole 73. A voltage corresponding to the amount of the reflected light R is sent to a control unit (not shown) of the image forming apparatus 1.

このように、搬送ベルト29の表面29aの照射点Qに適正入射角で入射するLED71の照射光は適正光量を確保できる。フォトダイオード72の受光チップ81Rの受光位置p1に設計位置の光路R1を通過してくる正反射光は適正光量を確保できる。同じくフォトダイオード73の受光チップ81Rの受光位置p2に設計位置の光路R2を通過してくる拡散反射光は適正光量を確保できる。
このように、本発明の光学センサでは、発光手段のリード根元部mに位置決め突起n3を当接し,3点支持の状態を保持でき、その状態で発光手段をハウジングに固定する。これにより、受発光素子の個体差によるチップ81L,81Rの位置ズレの影響を抑えるような適正位置への微調整が容易となる。しかも、受発光手段のチップ81L,81Rの位置を的確に位置決めし、その後の位置ズレを容易に防止できるので、光量検出や位置検出の精度を向上できる。
In this way, the irradiation light of the LED 71 that enters the irradiation point Q of the surface 29a of the transport belt 29 at an appropriate incident angle can secure an appropriate light amount. The regular reflected light passing through the optical path R1 at the designed position at the light receiving position p1 of the light receiving chip 81R of the photodiode 72 can secure an appropriate amount of light. Similarly, the diffusely reflected light passing through the optical path R2 at the designed position at the light receiving position p2 of the light receiving chip 81R of the photodiode 73 can secure an appropriate amount of light.
As described above, in the optical sensor of the present invention, the positioning projection n3 can be brought into contact with the lead root portion m of the light emitting means to maintain the three-point support state, and the light emitting means is fixed to the housing in this state. Thereby, fine adjustment to an appropriate position that suppresses the influence of the positional deviation of the chips 81L and 81R due to individual differences of light emitting and receiving elements is facilitated. In addition, since the positions of the chips 81L and 81R of the light emitting / receiving means can be accurately positioned and subsequent positional deviation can be easily prevented, the accuracy of light quantity detection and position detection can be improved.

上述の第1実施形態において、第1収容孔75のLED71はリード根元部mが3点位置に当接した状態で、第1、第2ハウジング半部741,742より挟持され、安定して支持されている。   In the first embodiment described above, the LED 71 of the first accommodation hole 75 is sandwiched between the first and second housing halves 741 and 742 and stably supported with the lead root portion m in contact with the three-point position. Has been.

このようなLED71は、図7に示すように、その封止部材83が矩形立方体形状の胴部85と、胴部85の先端の先端面84と、胴部85の他端のフランジ部86とを備え、内部の中央に発光チップ81Lを支持する。この発光チップ81Lの照射光は胴部85の中央の発光点Pcより先端面84を通過して、設計上の光路を通り、搬送ベルト29の表面29a上の目標とする照射点Qに入射する。
このように、発光チップ81Lの照射光L1は発光点Pcより先端面84を垂直に通過する。このため、発光チップ81Lの照射光の発光点Pcが製造上の誤差d1を持つとする。このような破線で光路を示す発光チップ81L’の場合、照射光L1’は発光点Pcより先端面84を垂直に通過し、発光チップ81Lの照射光L1と平行に進む。即ち、発光チップ81L’の照射光L1’は発光チップ81Lの照射光L1と比較して、照射点Qにおいても製造上の誤差d1のみずれることとなる。
As shown in FIG. 7, the LED 71 has a rectangular cubic body 85, a distal end surface 84 at the distal end of the trunk 85, and a flange 86 at the other end of the trunk 85. The light emitting chip 81L is supported in the center of the inside. The light emitted from the light emitting chip 81L passes through the tip surface 84 from the light emitting point Pc at the center of the body 85, passes through the designed optical path, and enters the target irradiation point Q on the surface 29a of the conveyor belt 29. .
Thus, the irradiation light L1 of the light emitting chip 81L passes through the tip surface 84 vertically from the light emitting point Pc. For this reason, it is assumed that the light emission point Pc of the irradiation light of the light emitting chip 81L has a manufacturing error d1. In the case of the light emitting chip 81L ′ that indicates the optical path with such a broken line, the irradiation light L1 ′ passes vertically through the tip surface 84 from the light emitting point Pc and travels in parallel with the irradiation light L1 of the light emitting chip 81L. That is, the irradiation light L1 ′ of the light emitting chip 81L ′ is shifted from the irradiation light L1 of the light emitting chip 81L by only the manufacturing error d1 at the irradiation point Q.

そこで、予め、製造上の誤差d1を考慮して、第1収容孔75にLED71’を装着した際に、LED71’の発光チップ81L’の位置が発光チップ81Lの照射光の発光点Pcに重なるようなずれ修正を行うこととする。この際、発光チップ81L’(発光手段)のリード根元部m(図5(b)参照)に位置決め突起n3を当接し,3点支持の状態を保持し、その状態で発光手段をハウジングの第1収容孔75に固定する。これにより、第1収容孔75にLED71’の照射光の光路は適正な発光チップ81Lの照射光L1の光路と重なり、目標とする照射点Qに入射でき、その後の正反射光や拡散反射光の光量低下を防止でき、その後の光量検出や位置検出の精度を向上できる。   Therefore, in consideration of manufacturing error d1 in advance, when the LED 71 ′ is mounted in the first accommodation hole 75, the position of the light emitting chip 81L ′ of the LED 71 ′ overlaps the light emitting point Pc of the irradiation light of the light emitting chip 81L. Such misalignment correction is performed. At this time, the positioning protrusion n3 is brought into contact with the lead root portion m (see FIG. 5B) of the light emitting chip 81L ′ (light emitting means), and the three-point support state is maintained. 1 It fixes to the accommodation hole 75. FIG. Thereby, the optical path of the irradiation light of the LED 71 ′ overlaps the optical path of the irradiation light L 1 of the appropriate light emitting chip 81 L in the first accommodation hole 75, and can enter the target irradiation point Q, and then the regular reflection light and diffuse reflection light Can be prevented, and the accuracy of subsequent light quantity detection and position detection can be improved.

このように、発光チップ81Lの先端面84を平坦面としたことで、発光手段の光軸が封止部材により向きが変わることがないので、光学センサの光軸調整が容易である。即ち、この後の発光チップ81L’(発光手段)の3点支持の状態を保持したずれ調整が容易であり、しかも、より有効に働き、正反射光や拡散反射光の光量低下を防止でき、その後の光量検出や位置検出の精度をより向上できる。   Thus, since the tip surface 84 of the light emitting chip 81L is a flat surface, the direction of the optical axis of the light emitting means is not changed by the sealing member, so that the optical axis of the optical sensor can be easily adjusted. That is, it is easy to adjust the deviation while maintaining the three-point support state of the light-emitting chip 81L ′ (light-emitting means), and it works more effectively and can prevent a decrease in the amount of regular reflection light and diffuse reflection light. The accuracy of subsequent light quantity detection and position detection can be further improved.

次に、矩形立方体形状のLED71に代えて、比較例として、例えば、図10に示すような砲弾型の封止部材101を備え、その内部に発光チップ102を封止した発光素子100(LED)を採用したとする。
この砲弾型LED100の場合、図10に示すように、封止部材101内の発光チップ102の位置が、適正位置にあると、砲弾型LED100の中心位置と発光チップ102の中心位置が一致しており、発光チップ102の照射光Lc1が適正に照射される。しかし、発光チップが図10の発光チップ102’のように、封止部材の中心線Lbに対してずれd2を持っているとする。
Next, instead of the rectangular cube-shaped LED 71, as a comparative example, for example, a light emitting element 100 (LED) including a bullet-shaped sealing member 101 as shown in FIG. 10 and having a light emitting chip 102 sealed therein. Is adopted.
In the case of this bullet-type LED 100, as shown in FIG. 10, when the position of the light-emitting chip 102 in the sealing member 101 is in an appropriate position, the center position of the bullet-type LED 100 coincides with the center position of the light-emitting chip 102. Therefore, the irradiation light Lc1 of the light emitting chip 102 is appropriately irradiated. However, it is assumed that the light emitting chip has a deviation d2 with respect to the center line Lb of the sealing member as in the light emitting chip 102 ′ of FIG.

この場合、発光チップ102’の照射光Lc1が封止部材101の半球状の頭部104のレンズ特性の影響を受け、例えば、光軸Lc1がP01と屈折してしまう。この屈折光軸Lc1は、設計通りの照射点Qに対してずれた位置に入射してしまい、そのずれた位置からの反射光が更にずれた状態で受光されてしまう。このような場合、受光素子が受光する光量が減少し、光量検出や位置検出の精度が低下してしまう。このように、比較例としての発光素子100(LED)を採用した場合、本願発明の効果を有効に得ることはできない。
なお、比較例としての砲弾型LED100の場合において、予め、製造上の誤差d2を考慮して、例えば収容孔75(図4参照)に砲弾型LED100を装着したとする。この場合、砲弾型LED100の発光チップ102’の位置が正規の発光点Pcに重なるようにずれ修正を行って装着したとする。この場合、発光チップ81La(発光手段)のリード根元部m(例えば図5(b)参照)に位置決め突起n3を当接し,3点支持の状態を保持し、その状態で砲弾型LED100をハウジングの第1収容孔75に固定するとする。
In this case, the irradiation light Lc1 of the light emitting chip 102 ′ is affected by the lens characteristics of the hemispherical head 104 of the sealing member 101, and for example, the optical axis Lc1 is refracted to P01. The refractive optical axis Lc1 is incident on a position shifted from the designed irradiation point Q, and the reflected light from the shifted position is received in a further shifted state. In such a case, the amount of light received by the light receiving element decreases, and the accuracy of light amount detection and position detection decreases. Thus, when the light emitting element 100 (LED) as a comparative example is employed, the effect of the present invention cannot be effectively obtained.
In the case of a bullet-type LED 100 as a comparative example, it is assumed that the bullet-type LED 100 is mounted in the accommodation hole 75 (see FIG. 4), for example, in consideration of a manufacturing error d2. In this case, it is assumed that the position of the light emitting chip 102 ′ of the bullet-type LED 100 is corrected and mounted so as to overlap the regular light emitting point Pc. In this case, the positioning projection n3 is brought into contact with the lead root portion m (for example, see FIG. 5B) of the light emitting chip 81La (light emitting means), and the three-point support state is maintained. It is assumed that the first housing hole 75 is fixed.

しかし、比較例としての砲弾型LED100の照射光Lc1は半球状の頭部104により屈折される状態のままであり、やはり、目標とする照射点Qよりずれてしまう。このように、たとえ発光チップ102’のずれ調整をして、使用したとしても光軸がP01と屈折する状態は解消されない。このため、受光素子が受光する光量が減少し、光量検出や位置検出の精度が低下してしまう。
なお、砲弾型LED100の発光チップ102’の封止部材の中心線に対するずれが微量の場合、照射光Lc1は半球状の頭部104の中心近くを通過する。このため、照射光Lc1の屈折が微量となる。このような場合において、精度があまり問題とならないような場合には、発光チップ102’のリード根元部mの3点支持を確保した上で、微量の屈折状態を打ち消すように位置調整を行えば、砲弾型LED100の使用が可能となる。
However, the irradiation light Lc1 of the bullet-type LED 100 as a comparative example remains refracted by the hemispherical head 104, and is also deviated from the target irradiation point Q. As described above, even if the deviation of the light emitting chip 102 ′ is adjusted and used, the state where the optical axis is refracted with P01 is not resolved. For this reason, the amount of light received by the light receiving element decreases, and the accuracy of light amount detection and position detection decreases.
When the deviation of the bullet-shaped LED 100 from the center line of the sealing member of the light emitting chip 102 ′ is very small, the irradiation light Lc 1 passes near the center of the hemispherical head 104. For this reason, the refraction of the irradiation light Lc1 is very small. In such a case, if accuracy is not a problem, the position adjustment is performed so as to cancel a small amount of refraction state after securing the three-point support of the lead root portion m of the light emitting chip 102 ′. The bullet-type LED 100 can be used.

上述のところにおいて、トナー付着量検知、トナー位置ずれ量検知で誤検知を発生させないためには、センサ特性としては、被検知面(中間転写ベルト)の角度αの変動に強いセンサが望ましい。
即ち、図3に示すように、搬送ベルト29の表面29a上の目標とする照射点Qに入射する発光チップ81Lの光軸L0は表面29aに直交するが、実際は被検知面角度αが変動している。
そこで、角度変動に強いセンサの特性を図9に示すように横軸に被検知面角度α、縦軸にセンサ出力をとることで検討した。
As described above, in order not to cause erroneous detection in toner adhesion amount detection and toner position deviation amount detection, a sensor that is resistant to fluctuations in the angle α of the detected surface (intermediate transfer belt) is desirable.
That is, as shown in FIG. 3, the optical axis L0 of the light emitting chip 81L that is incident on the target irradiation point Q on the surface 29a of the conveyor belt 29 is orthogonal to the surface 29a, but actually the detected surface angle α varies. ing.
Therefore, the characteristics of the sensor that is resistant to angular fluctuations were examined by taking the detected surface angle α on the horizontal axis and the sensor output on the vertical axis, as shown in FIG.

ここで、搬送ベルト29の表面29aの角度変動αに強いセンサは、αが変化しても出力変化の少ないセンサとなる。即ち、グラフ中のLEDチップ位置がLEDの中央に位置するものが中央位置よりずれたセンサより出力変化が少ないことが明らかである。
これより、LEDのチップ位置によって、センサ特性が変化しており、LEDのチップ位置を正確に決めることがセンサ特性に重要であることが明らかである。即ち、本発明のように受発光素子をそのリード根元部mが3点支持された状態に保持することで、受発光素子の更なるずれを容易に防止でき、LEDチップ位置の位置精度を向上することは有効である。
更に、上述のフォトセンサ70を備えているので、搬送ベルト29の表面29aに付着されたカラートナーの付着量が多いとする。このようなとき、即ち、カラートナーの濃度が高いときでも、フォトダイオード72によって、カラートナーの濃度に応じて変化する正反射光(即ち、表面29aによる正反射光)の光量を正しく検知でき、カラートナーの濃度を検知することができる。
Here, a sensor that is resistant to the angle fluctuation α of the surface 29a of the conveyor belt 29 is a sensor that has little change in output even when α changes. That is, it is clear that the LED chip position in the graph located at the center of the LED has less output change than the sensor shifted from the center position.
From this, it is clear that the sensor characteristics vary depending on the LED chip position, and it is important for the sensor characteristics to accurately determine the LED chip position. That is, by holding the light emitting / receiving element in a state where the lead root m is supported at three points as in the present invention, further deviation of the light receiving / emitting element can be easily prevented, and the positional accuracy of the LED chip position is improved. It is effective to do.
Furthermore, since the above-described photosensor 70 is provided, it is assumed that the amount of color toner attached to the surface 29a of the conveyor belt 29 is large. In such a case, that is, even when the color toner density is high, the photodiode 72 can correctly detect the amount of specularly reflected light (that is, specularly reflected light from the surface 29a) that changes according to the color toner density. The density of the color toner can be detected.

上述の実施形態では、フォトセンサ70が、搬送ベルト29の表面29aに相対して配置されていた。このようなフォトセンサ70の配置に代えて、例えば、図2に2点差線で示すように、フォトセンサ70aは、各色のプロセスカートリッジ6内の感光体ドラム8と相対して配置された第2の実施形態を構成してもよい。この場合、フォトセンサ70aは、感光体ドラム8の表面移動方向に沿って形成された濃度検知用トナーパッチのトナー付着量及び位置検知用トナーパッチの位置を検知する。また、中間転写体としての中間転写ベルトを備えた画像形成装置の場合には、不図示のフォトセンサを中間転写ベルトに相対して配置し、中間転写ベルトの表面に形成された濃度検知用トナーパッチのトナー付着量及び位置検知用トナーパッチの位置を検知しても良い。   In the above-described embodiment, the photo sensor 70 is disposed relative to the surface 29 a of the transport belt 29. Instead of such an arrangement of the photosensors 70, for example, as shown by a two-dotted line in FIG. 2, the photosensors 70a are secondly arranged relative to the photosensitive drums 8 in the process cartridges 6 of the respective colors. The embodiment may be configured. In this case, the photosensor 70a detects the toner adhesion amount of the density detection toner patch formed along the surface movement direction of the photosensitive drum 8 and the position of the position detection toner patch. In the case of an image forming apparatus provided with an intermediate transfer belt as an intermediate transfer member, a density detection toner formed on the surface of the intermediate transfer belt by disposing a photo sensor (not shown) relative to the intermediate transfer belt. The toner adhesion amount of the patch and the position of the position detection toner patch may be detected.

更に、上述の光学センサは受光素子として、正反射光と拡散反射光の2つの受光素子を備えたタイプのものを説明したが、いずれか一方の受光素子のみを備える光学センサにも本発明を同様に適用でき、同様の作用効果を得ることが出来る。
更に、フォトセンサを備えた画像形成装置としてカラー画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成装置に対して本発明を適用することも可能である。また、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。
Furthermore, although the above-mentioned optical sensor has been described as a type having two light receiving elements of regular reflection light and diffuse reflection light as the light receiving element, the present invention is also applied to an optical sensor having only one of the light receiving elements. It can be applied in the same manner, and the same effect can be obtained.
Furthermore, although a color image forming apparatus has been described as an image forming apparatus provided with a photosensor, the present invention can also be applied to a monochrome image forming apparatus. The present invention can also be applied to image forming apparatuses such as copying machines and facsimile machines.

70,70a フォトセンサ(光学センサ)
71 LED
72,73 フォトダイオード(受光素子)
74 ハウジング(素子ホルダ)
81L 発光チップ
82 リード線
83 封止部材
84 端部壁面
85 胴部
86 フランジ部
90,91,92 レンズ
95 基板
m リード根元部
n3 位置決め突起
70, 70a Photosensor (optical sensor)
71 LED
72, 73 Photodiode (light receiving element)
74 Housing (element holder)
81L Light emitting chip 82 Lead wire 83 Sealing member 84 End wall surface 85 Body 86 Flange 90, 91, 92 Lens 95 Substrate m Lead root n3 Positioning projection

特開2007−189104号公報JP 2007-189104 A 実開平04−015861号公報Japanese Utility Model Publication No. 04-015861 特開2009−174890号公報JP 2009-174890 A 特開2011−141509号公報JP 2011-141509 A 特開2004−309292号公報JP 2004-309292 A 特開平11−330537号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-330537 実開平06−069872号公報Japanese Utility Model Publication No. 06-069872 特公昭61−014678号公報Japanese Patent Publication No. 61-014678

Claims (8)

トナーが付着される像担持体に向けて発光チップの光を照射する発光手段と、前記発光手段からの光を集光して前記担持体に照射させるレンズと、受光手段と、前記像担持体で正反射された光を前記受光手段に集光するレンズと、
前記発光手段と前記受光手段と前記レンズが収容されるハウジングと、を備えたトナー付着量およびトナー付着位置を検知する光学センサにおいて、
前記ハウジングと一体の位置決め突起を前記発光手段のリード根元部に当接した上で、発光手段をハウジングに固定することを特徴とする光学センサ。
Light emitting means for irradiating light from a light emitting chip toward an image carrier to which toner is attached, a lens for condensing light from the light emitting means and irradiating the carrier, a light receiving means, and the image carrier A lens for condensing the light regularly reflected by the light receiving means;
In an optical sensor for detecting a toner adhesion amount and a toner adhesion position, comprising: the light emitting means; the light receiving means; and a housing in which the lens is accommodated.
An optical sensor characterized in that a positioning protrusion integral with the housing is brought into contact with a lead base portion of the light emitting means, and the light emitting means is fixed to the housing.
前記発光手段は前記像担持体に向けて前記封止部材に封止された発光チップの光を照射し、該発光チップから延びるリードを前記リード根元部より延出し、
前記リード根元部と前記リードとに前記位置決め突起を当接することで、前記発光手段を前記ハウジングに位置決めすることを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。
The light emitting means irradiates light of a light emitting chip sealed by the sealing member toward the image carrier, and a lead extending from the light emitting chip extends from the lead root portion.
The optical sensor according to claim 1, wherein the light emitting unit is positioned on the housing by abutting the positioning protrusion on the lead base portion and the lead.
トナーが付着される像担持体に向けて光を照射する発光手段と、前記発光手段からの光を集光して前記担持体に照射させるレンズと、受光手段と、前記像担持体で正反射された光を受光手段に集光するレンズと、
前記発光手段と前記受光手段と前記レンズが収容されるハウジングと、を備えたトナー付着量およびトナー付着位置を検知する光学センサにおいて、
前記ハウジングと一体の位置決め突起を前記受光手段のリード根元部に当接した上で、受光手段をハウジングに固定することを特徴とする光学センサ。
Light emitting means for irradiating light toward the image carrier to which toner is attached, a lens for condensing the light from the light emitting means to irradiate the carrier, a light receiving means, and regular reflection by the image carrier A lens that collects the collected light on the light receiving means;
In an optical sensor for detecting a toner adhesion amount and a toner adhesion position, comprising: the light emitting means; the light receiving means; and a housing in which the lens is accommodated.
An optical sensor characterized in that a positioning protrusion integral with the housing is brought into contact with a lead root portion of the light receiving means, and the light receiving means is fixed to the housing.
前記受光手段は前記像担持体に向けて前記封止部材に封止された発光チップの光を照射し、該発光チップから延びるリードを封止部材より延出し、
前記封止部材の前記リード根元部と前記リードとに前記位置決め突起を当接することで前記受光手段をハウジングに位置決めすることを特徴とする請求項3に記載の光学センサ。
The light receiving means irradiates light of the light emitting chip sealed by the sealing member toward the image carrier, and extends a lead extending from the light emitting chip from the sealing member,
The optical sensor according to claim 3, wherein the light receiving means is positioned in the housing by contacting the positioning protrusions with the lead base portion of the sealing member and the lead.
前記発光手段の封止部材の頭部が略平面になっていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学センサ。   The optical sensor according to claim 1, wherein the head of the sealing member of the light emitting means is substantially flat. 前記受光手段の封止部材の頭部が略平面になっていることを特徴とする、請求項3又は4に記載の光学センサ。   The optical sensor according to claim 3 or 4, wherein a head of the sealing member of the light receiving means is substantially flat. 前記ハウジング及び位置決め突起の少なくとも一方が耐熱性の樹脂で構成されていることを特徴とする、請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の光学センサ。   The optical sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the housing and the positioning protrusion is made of a heat-resistant resin. 請求項1〜7のうちのいずれか1つに記載の光学センサを用いたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus using the optical sensor according to claim 1.
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