JP2015055842A - Surface state detection apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはこれらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、部材の表面状態を検知して該部材の交換や画像形成動作の中止等の判断を行うための表面状態検出装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, a plotter, or a multi-function machine equipped with at least one of them. Specifically, the surface state of a member is detected to replace the member or form an image. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a surface state detection device for determining whether to stop the operation or the like.
この種の画像形成装置では、画像データに基づいて像担持体の表面に静電潜像を書き込み、該静電潜像にトナー等の現像剤を付着させて可視像化する。
可視像化された画像は、紙等の記録媒体に直接に、あるいは中間転写体を介して間接的に転写される。
画像を保持した記録媒体は、定着ベルト等の定着手段を備えた定着装置に通されて画像を定着される。
画像の定着を繰り返すことにより、定着ベルトの表面に摩耗や傷が発生することがある。
In this type of image forming apparatus, an electrostatic latent image is written on the surface of an image carrier based on image data, and a developer such as toner is attached to the electrostatic latent image to form a visible image.
The visualized image is transferred directly to a recording medium such as paper or indirectly via an intermediate transfer member.
The recording medium holding the image is passed through a fixing device having fixing means such as a fixing belt to fix the image.
By repeatedly fixing the image, the surface of the fixing belt may be worn or scratched.
例えば、記録媒体としてA4サイズの用紙を縦長に搬送して定着を繰り返すと、定着ベルトの表面には、用紙幅方向の両端部が位置する箇所に、縦筋状の傷が発生するようになる。
これは用紙の両端部に付着した紙粉によって、定着ベルトの表面が摩耗することで生じるものである。紙粉は用紙の裁断により発生する添加剤等の屑である。
このような縦筋状の傷が定着ベルトに形成された状態で、次にA4サイズの用紙を横長に搬送して定着を行った際に、縦筋状の傷に対応して、画像表面に光沢スジが現れる。
この光沢スジの出現によって画像品質の劣化が生じることとなる。
画像品質の劣化を未然に防ぐには、定着ベルトの表面の摩耗状態を正確に判断して定着ベルトの交換を行ったり、画像形成動作の中断ないし中止を行う必要がある。
For example, when A4 size paper is transported vertically as a recording medium and fixing is repeated, vertical streak is generated on the surface of the fixing belt at positions where both ends in the paper width direction are located. .
This occurs because the surface of the fixing belt is worn by paper dust adhering to both ends of the paper. Paper dust is waste such as additives generated by cutting paper.
With such vertical streaks formed on the fixing belt, when the A4 size paper is transported horizontally and fixed, the image surface corresponds to the vertical streaks. Luster streaks appear.
The appearance of the gloss streaks causes image quality degradation.
In order to prevent deterioration of image quality, it is necessary to accurately determine the wear state of the surface of the fixing belt and replace the fixing belt, or to interrupt or stop the image forming operation.
このような画像品質の劣化を防止すべく、特許文献1には、定着ローラの表面に光源からの光を照射し、その反射光を光センサで受光する構成が開示されている。
光センサが捕捉した反射光の強さに基づいて、定着ローラの表面の反射率が制御手段により演算される。
反射率が所定値以下となっていた場合には、定着ローラの表面の傷、オフセット、表面劣化、オイル保持量の低下等が生じていると判断し、警告アラームを発信するようになっている。
例えば、反射率が20%になったところで操作パネル上にトナーオフセット危険メッセージと、定着ローラの交換要請メッセージを表示させることにより、定着ローラの交換を適切な時期にできるようになっている。
In order to prevent such deterioration of image quality,
Based on the intensity of the reflected light captured by the optical sensor, the reflectance of the surface of the fixing roller is calculated by the control means.
When the reflectance is below a predetermined value, it is judged that a flaw on the surface of the fixing roller, an offset, surface deterioration, a decrease in the amount of oil retained, etc., and a warning alarm is transmitted. .
For example, when the reflectance reaches 20%, a toner offset danger message and a fixing roller replacement request message are displayed on the operation panel, so that the fixing roller can be replaced at an appropriate time.
部材の表面状態の検出に用いられる従来の反射型光学センサは、上記に例示した定着ベルトや定着ローラ等の被検物を任意のスポット径で、且つ、微小ピッチで照射可能な構成となっている。
すなわち、表面実装型や砲弾型といった汎用の発光素子、受光素子の代わりに受発光一体型デバイスを用いている。
受発光一体型デバイスの任意の1つの発光部における発光強度は、表面実装型や砲弾型といった汎用の発光素子に比べて小さいため、センサ出力は十分とは言えない。
この不利を補うために、発光部への注入電流を大きくするか、或いはアンプの増幅率を大きくすることで、被検物(定着ベルト)に傷がない場合と傷がある場合での反射特性の差を大きくしている。
A conventional reflective optical sensor used for detecting the surface state of a member has a configuration capable of irradiating a specimen such as the fixing belt and the fixing roller exemplified above with an arbitrary spot diameter and a minute pitch. Yes.
That is, a light receiving / emitting integrated device is used instead of a general-purpose light emitting element such as a surface mount type or a shell type, and a light receiving element.
Since the light emission intensity in any one light emitting part of the light receiving / emitting integrated device is smaller than that of a general light emitting element such as a surface mount type or a shell type, the sensor output cannot be said to be sufficient.
In order to compensate for this disadvantage, by increasing the injection current to the light emitting part or increasing the amplification factor of the amplifier, the reflection characteristics when the test object (fixing belt) is not damaged and when there is a scratch The difference is increased.
しかしながら、発光部への注入電流を大きくすると、発光部の寿命が短くなるという問題があり、また、アンプの増幅率を大きくするとノイズが大きくなるといった問題がある。 However, when the injection current to the light emitting portion is increased, there is a problem that the life of the light emitting portion is shortened, and when the amplification factor of the amplifier is increased, noise is increased.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、発光部への注入電流やアンプの増幅率の増加をすることなくセンサ出力を増大させることができ、長寿命化、検知精度の向上に寄与できる表面状態検出装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and can increase the sensor output without increasing the injection current to the light emitting unit or the amplification factor of the amplifier, extending the service life and improving the detection accuracy. The main object is to provide a surface state detection device that can contribute to the above.
上記目的を達成するために、本発明は、被検物の表面を検知する反射型光学センサを備え、該反射型光学センサからの検知情報に基づいて前記被検物の表面状態を検出する表面状態検出装置において、前記反射型光学センサは、少なくとも1つの発光部からなる照射系と、前記照射系から射出された光を被検物に導く照射光学系と、前記照射系から射出され前記被検物で反射された光を受光する少なくとも2つの受光部からなる受光系と、前記被検物で反射された光束を前記受光系に導く受光光学系と、を備え、前記受光部のうち隣接する任意の2つの受光部に挟まれた領域について、前記領域に該領域に相当する大きさの受光部を配置させた場合に受光し得る出力を、前記隣接する任意の2つの受光部における出力から見積もり、該見積もりの出力を前記被検物の検出に用いることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a reflective optical sensor that detects the surface of a test object, and a surface that detects the surface state of the test object based on detection information from the reflective optical sensor. In the state detection device, the reflective optical sensor includes an irradiation system including at least one light emitting unit, an irradiation optical system that guides light emitted from the irradiation system to a test object, and an emission optical system that is emitted from the irradiation system and the target. A light receiving system comprising at least two light receiving parts for receiving light reflected by the test object, and a light receiving optical system for guiding the light beam reflected by the test object to the light receiving system; For an area sandwiched between any two light-receiving sections, the output that can be received when a light-receiving section having a size corresponding to the area is placed in the area is output from any two adjacent light-receiving sections. Estimate from the estimate Characterized by using the output of the detection of the test object.
本発明によれば、発光部への注入電流やアンプの増幅率の増加をすることなくセンサ出力を増大させることができるので、長寿命化を図ることができるとともに検知精度を向上させることができる。 According to the present invention, the sensor output can be increased without increasing the injection current to the light emitting unit or the amplification factor of the amplifier, so that the lifetime can be extended and the detection accuracy can be improved. .
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1乃至図7に基づいて第1の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概要構成図である。
図1(a)は、カラープリンタ100の要部のみを説明図的に示している。カラープリンタ100は、いわゆるタンデム型のプリンタである。
符号11で示す中間転写体である転写ベルトは無端ベルトであって、複数のローラ(図においては3本)に掛け回されて設けられ、これらローラのうちの1本である駆動ローラに駆動されて反時計回り方向に回転するようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color printer as an image forming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 1A illustrates only a main part of the
A transfer belt, which is an intermediate transfer member denoted by
転写ベルト11の、図で下側の部分は平面的に張られ、この部分に作像ユニットUY、UM、UC、UBが配設されている。
ここに、符号中のY、M、C、Bは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を表している。
作像ユニットUYはイエロー画像を作像するユニット、作像ユニットUMはマゼンタ画像を作像するユニット、作像ユニットUCはシアン画像を作像するユニット、作像ユニットUBはブラック画像を作像するユニットである。
作像ユニットUY〜UBの下方には、画像書き込み装置である光走査装置13が配置され、更にその下方にはカセット15が配置されている。
A lower portion of the
Here, Y, M, C, and B in the reference numerals represent yellow, magenta, cyan, and black, respectively.
The image creating unit UY creates a yellow image, the image creating unit UM creates a magenta image, the image creating unit UC creates a cyan image, and the image creating unit UB creates a black image. Is a unit.
Below the image forming units UY to UB, an
作像ユニットUY〜UBは、構造的には同一のものであるので、作像ユニットUYを例にとり、図1(b)を参照して簡単に説明する。
作像ユニットUYは、光導電性の感光体(像担持体)として感光体ドラム20Yを有し、感光体ドラム20Yの周囲に、帯電器30Y、現像ユニット40Y、転写ローラ50Y、クリーニングユニット60Yを配置した構造となっている。
帯電器30Yは接触式の帯電ローラである。
帯電器30Yと現像ユニット40Yとの間は走査光LYによる画像書き込み部として設定されている。
転写ローラ50Yは、転写ベルト11を介して感光体ドラム20Yと反対側に配置され、転写ベルト11の裏面に接触している。
Since the image forming units UY to UB are structurally the same, the image forming unit UY is taken as an example and will be briefly described with reference to FIG.
The image forming unit UY includes a photoconductive drum 20Y as a photoconductive photoconductor (image carrier), and a
The
A space between the
The transfer roller 50 </ b> Y is disposed on the side opposite to the
作像ユニットUM〜UBも、作像ユニットUYと同様の構成であり、これらについて必要あるときは、感光体ドラム20M〜20B、帯電器30M〜30B、現像ユニット40M〜40B、転写ローラ50M〜50B、クリーニングユニット60M〜60Bと表記する。
このようなカラープリンタ100によるカラー画像プリントのプロセスは良く知られているが、以下に簡単に説明する。
なお、図1(b)における破線で示す長方形は、作像ユニットUYのユニットを一まとめに示すものであり、ケーシング等の実体を示すものでは必ずしも無い。
The image forming units UM to UB have the same configuration as the image forming unit UY. When necessary, the photoconductor drums 20M to 20B, the chargers 30M to 30B, the developing units 40M to 40B, and the transfer rollers 50M to 50B are used. , Written as cleaning units 60M-60B.
Such a color image printing process by the
In addition, the rectangle shown with the broken line in FIG.1 (b) shows the unit of the image formation unit UY collectively, and does not necessarily show entities, such as a casing.
カラー画像形成のプロセスが開始すると、感光体ドラム20Y〜20B、転写ベルト11が回転を開始する。各感光体ドラム20Y〜20Bの回転方向は時計回り方向、転写ベルト11の回転方向は反時計回り方向である。
感光体ドラム20Y〜20Bの感光面は、帯電器30Y〜30Bによりそれぞれ均一に帯電される。
光走査装置13は、それぞれの感光体ドラム20Y〜20Bに対して、画像情報に基づいて走査光LY〜LBによる光走査で画像書き込みを行う。
このような画像書き込みを行う光走査装置13は、従来から種々のものが良く知られており、光走査装置13としては、これら周知のものが適宜利用される。
When the color image forming process starts, the photosensitive drums 20Y to 20B and the
The photosensitive surfaces of the photosensitive drums 20Y to 20B are uniformly charged by the
The
Various types of
感光体ドラム20Yに対しては、イエロー画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光LYとして光走査が行われ、イエロー画像が書き込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
形成された静電潜像はいわゆるネガ潜像であり、現像ユニット40Yによりイエロートナーを用いる反転現像によりイエロートナー画像として可視化される。
可視化されたイエロートナー画像は、転写ローラ50Yにより、転写ベルト11の表面側に静電的に1次転写される。
The photosensitive drum 20Y is optically scanned using a laser beam whose intensity is modulated according to the yellow image as the scanning light LY, and the yellow image is written to form an electrostatic latent image corresponding to the yellow image. .
The formed electrostatic latent image is a so-called negative latent image, and is visualized as a yellow toner image by reversal development using yellow toner by the developing
The visualized yellow toner image is electrostatically primarily transferred onto the surface side of the
感光体ドラム20Mに対しては、マゼンタ画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光LMとして光走査が行われ、マゼンタ画像が書き込まれ、マゼンタ画像に対応する静電潜像(ネガ潜像)が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット40Mによりマゼンタトナーを用いる反転現像によりマゼンタトナー画像として可視化される。
The photosensitive drum 20M is optically scanned using a laser beam whose intensity is modulated in accordance with the magenta image as the scanning light LM, and the magenta image is written, and the electrostatic latent image (negative latent image) corresponding to the magenta image ) Is formed.
The formed electrostatic latent image is visualized as a magenta toner image by reversal development using magenta toner by the developing unit 40M.
感光体ドラム20Cに対しては、シアン画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光LCとして光走査が行われ、シアン画像が書き込まれ、シアン画像に対応する静電潜像(ネガ潜像)が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット40Cによりシアントナーを用いる反転現像によりシアントナー画像として可視化される。
The photosensitive drum 20C is optically scanned using a laser beam whose intensity is modulated according to the cyan image as the scanning light LC, and the cyan image is written, and an electrostatic latent image (negative latent image) corresponding to the cyan image is written. ) Is formed.
The formed electrostatic latent image is visualized as a cyan toner image by reversal development using cyan toner by the developing unit 40C.
感光体ドラム20Bに対しては、ブラック画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光LBとして光走査が行われ、ブラック画像が書き込まれ、ブラック画像に対応する静電潜像(ネガ潜像)が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット40Bによりブラックトナーを用いる反転現像によりブラックトナー画像として可視化される。
The photosensitive drum 20B is optically scanned using a laser beam whose intensity is modulated in accordance with the black image as the scanning light LB, the black image is written, and an electrostatic latent image (negative latent image) corresponding to the black image is written. ) Is formed.
The formed electrostatic latent image is visualized as a black toner image by reversal development using black toner by the developing unit 40B.
マゼンタトナー画像は、転写ローラ50Mにより転写ベルト11側へ静電的に1次転写されるが、このとき、転写ベルト11上に先に転写されているイエロートナー画像に重ね合わせられる。
同様に、シアントナー画像は、転写ローラ50Cにより、転写ベルト11上に先に重ね合わせて転写されたイエロートナー画像、マゼンタトナー画像に重ね合わせられて1次転写される。
ブラックトナー画像は、転写ローラ50Bにより、転写ベルト11上のイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー画像に重ね合わせて1次転写される。
このようにして、転写ベルト11上で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー画像が重ね合わせられてカラートナー画像が形成される。
The magenta toner image is electrostatically primary-transferred to the
Similarly, the cyan toner image is primary-transferred by the transfer roller 50C so as to be superimposed on the yellow toner image and magenta toner image previously superimposed on the
The black toner image is primarily transferred to the yellow, magenta, and cyan color toner images on the
In this manner, the toner images of four colors of yellow, magenta, cyan, and black are superimposed on the
各感光体ドラム20Y〜20Bは、トナー画像転写後にそれぞれ、クリーニングユニット60Y〜60Bによりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。
転写ベルト11に形成されたカラートナー画像は、最終的に2次転写ローラ17により転写ベルト11上からシート状の記録媒体である転写紙S上に静電的に2次転写され、定着装置19により転写紙S上に定着されてプリンタ外に排出される。
転写紙Sは、カセット15内に積載されて収容され、図示しない周知の給紙機構により給紙される。
給紙された転写紙Sは、図示しないタイミングローラ対(レジストローラ対)により先端部を保持された状態で待機し、転写ベルト11上のカラートナー画像の移動にタイミングを合わせて2次転写部へ送り込まれる。
2次転写部は、転写ベルト11と、これに接して連れ回りする2次転写ローラ17との当接部である。
The photosensitive drums 20Y to 20B are cleaned by the
The color toner image formed on the
The transfer paper S is stacked and accommodated in the
The fed transfer sheet S waits with its leading end held by a timing roller pair (registration roller pair) (not shown), and a secondary transfer unit in synchronization with the movement of the color toner image on the
The secondary transfer portion is a contact portion between the
転写ベルト11上のカラートナー画像が2次転写部に到達するのにタイミングを合わせて、転写紙Sがタイミングローラ対により2次転写部に送り込まれる。
かくして、カラートナー画像と転写紙Sが重ね合わせられ、カラートナー画像は転写紙S上に静電転写される。
2次転写によりカラートナー画像を転写された転写紙Sは、続いて、定着装置19を通過する際にカラートナー画像を定着され、その後、カラープリンタ100の上部のトレイTR上に排出される。
The transfer sheet S is sent to the secondary transfer portion by the pair of timing rollers at the timing when the color toner image on the
Thus, the color toner image and the transfer paper S are superimposed, and the color toner image is electrostatically transferred onto the transfer paper S.
The transfer sheet S on which the color toner image is transferred by the secondary transfer is subsequently fixed on the color toner image when passing through the fixing
以上が、カラープリンタ100によるカラー画像プリントのプロセスの概略説明である。
The above is a schematic description of the color image printing process by the
次に、定着装置19を、図1(c)を参照して説明する。
定着装置19は、いわゆるベルト定着方式であり、定着を行う部分は、図示の如く、定着部材としての定着ベルト61とともに、加熱ローラ62、定着部ローラ64、加圧ローラ63、テンションローラ65、剥離爪66等を有している。
定着ベルト61は、ニッケル、ポリイミドなどの基材にPFAやPTFEなどによる離型層を有するもの、さらには、これら基材と離型層との間にシリコーンゴムなどの弾性層を設けた構成である。
従って、定着ベルト61の表面は離型層をなすPFAやPTFEなどの樹脂であり、その表面の情報が検出の対象である。
定着ベルト61は無端ベルトで、加熱ローラ62と定着用ローラ64とに巻き掛けられ、テンションローラ65により必要な張りを与えられている。
Next, the fixing
The fixing
The fixing
Therefore, the surface of the fixing
The fixing
加熱ローラ62は、アルミや鉄による中空ローラで、ハロゲンヒータなどの熱源Hを内包しており、この熱源Hにより、加熱ローラ62を介して定着ベルト61を加熱する。
図示しないが、定着ベルト61の表面温度を検出するためのサーモパイル等温度センサが、定着ベルト61の表面に非接触で設けられている。
定着用ローラ64は、金属の芯金をシリコーンゴムで囲繞し、弾性を付与したものである。
定着用ローラ64は、定着ベルト61を反時計回り方向に回転駆動する。
加圧ローラ63は、アルミ又は鉄等の芯金の上にシリコーンゴムなどの弾性層を設け、表層はPFAやPTFE等の離型層により構成されている。
The
Although not shown, a temperature sensor such as a thermopile for detecting the surface temperature of the fixing
The fixing
The fixing
The
加圧ローラ63は、定着用ローラ64と対応する位置で、定着ベルト61に圧接する。この圧接は、定着用ローラ64を変形させニップ部を形成する。このニップ部が定着部となる。
テンションローラ65は、金属の芯金にシリコーンゴムを設けたものである。
剥離爪66はその尖端部が、定着ベルト61の表面に当接するようにして、定着用ローラ64の軸方向(紙面に垂直な方向)に複数個配設されている。
The
The
A plurality of peeling
前述の如く、定着ベルト61の表面温度を検知する非接触の温度センサが設けられているが、これに代えて、サーミスタ等の接触型の温度センサを用いることも可能である。
定着が行われるときは、熱源Hにより加熱されつつ定着ベルト61が反時計回り方向、加圧ローラ63が時計回り方向にそれぞれ回転する。
定着ベルト61の表面温度が定着可能な温度になると、カラートナー画像を転写された転写紙Sが、矢印方向へ搬送されて定着部に進入する。
カラートナー画像は、定着部において定着ベルト61側から熱を受け、加圧ローラ63により定着ベルト61に対して押圧されて圧力を受け、転写紙Sに定着される。
As described above, the non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of the fixing
When fixing is performed, the fixing
When the surface temperature of the fixing
The color toner image receives heat from the fixing
図示しないが、カラープリンタ100は、転写ベルト11をクリーニングするクリーニング装置を有している。
このクリーニング装置は、図1(a)において、作像ユニットUYの左方に配置されている。
クリーニング装置は、定着ベルト61がローラに巻き掛けられた部分に対向して、転写ベルト11に当接するように配設されたクリーニングブラシと、クリーニングブレードとを有している。
転写ベルト11上の残留トナーや紙粉等の異物を、上記クリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。
クリーニング装置はまた、転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段(不図示)も有している。
Although not shown, the
This cleaning device is arranged on the left side of the image forming unit UY in FIG.
The cleaning device includes a cleaning brush and a cleaning blade which are disposed so as to contact the
The
The cleaning device also has discharge means (not shown) for carrying out and discarding the residual toner removed from the
図1に示した画像形成装置の例では、転写方式は上述の如く転写ベルト11上に各カラートナー画像を1次転写し、その後2次転写ローラ17により転写紙S上に一括転写する中間方式であるが、転写方式はこれに限らない。
例えば、転写ベルト11上に転写紙Sを担持して搬送し、この転写紙Sを各感光体ドラムに対向接触させて各色のトナー画像を、直接転写紙S上に重畳して転写する方式とすることも可能である。
この場合も、カラートナー画像の定着は、上記と同様でよい。
In the example of the image forming apparatus shown in FIG. 1, the transfer method is an intermediate method in which each color toner image is primarily transferred onto the
For example, the transfer paper S is carried on the
Also in this case, the fixing of the color toner image may be the same as described above.
図1(c)に示すように、定着装置19は、定着部材で被検物としての定着ベルト61の表面状態を検出する表面状態検出装置70を有している。
表面状態検出装置70は、定着部材の表面における搬送方向と交わる方向に、複数の光スポットを照射し、各光スポットにおける反射光を受光して検知し、複数の検知結果に基づいて定着部材表面の表面状態を検出するものである。
表面状態検出装置70は、反射型光学センサ200と、検知情報処理手段300とにより構成される。
反射型光学センサ200と定着ベルト61との間には、遮光部材400が移動可能に設けられている。遮光部材400の駆動機構は省略している。
遮光部材400は反射型光学センサ200と定着ベルト61との間の光路を遮るためのものであり、必要に応じて遮光部材400が移動し、光路が開閉する。
As shown in FIG. 1C, the fixing
The surface
The surface
A
The
反射型光学センサ200は、定着ベルト61の加熱ローラ62に巻き掛けられた部分に対向して配置されている。
反射型光学センサ200は、定着ベルト61の表面に向かって定着ベルト61の表面における搬送方向と交わる方向に複数の光スポットを照射する発光部と、定着ベルト61からの反射光を受光する受光部とを備えている。
定着ベルト61の表面における搬送方向と交わる方向は、光走査による画像書き込みの際の主走査方向に対応するので、以下では簡単に主走査方向と言う。
The reflective
The reflective
Since the direction intersecting with the conveyance direction on the surface of the fixing
検知情報処理手段300は、反射型光学センサ200に電気的に接続され、カラープリンタ100内に配置されている。
検知情報処理手段300は、反射型光学センササ200からの検知信号を受けて定着ベルト61の表面状態を表面情報として検出する。
定着ベルト61の表面は、当初は無傷であるが、定着動作が繰り返されるに従い、前述のオフセットや、剥離爪66等との接触による傷、シート状記録部材による筋状の傷が発生する。
このような傷やオフセットの生じた表面の状態、すなわち、オフセットの有無や程度、傷の状態や位置が表面状態であり表面情報である。
The detection
The detection
The surface of the fixing
The state of the surface where such a flaw or offset occurs, that is, the presence or absence of offset, the degree, the state or position of the flaw is the surface state and is surface information.
以下では、主として筋状の傷に対する表面情報の検出を説明する。
図2は、定着装置19による定着を、説明図的に示す図である。
図2における上下方向は、定着ベルト61の表面で搬送方向TRDと交わる方向(主走査方向)に対応する。
符号Sは、定着されるカラートナー画像を有する転写紙を示している。この説明例では、転写紙SはA4サイズであり、これを長手方向と幅方向に搬送できるようになっている。
符号A4Tは、A4サイズの転写紙Sを長手方向に搬送するときの紙幅を示し、符号A4Lは、A4サイズの転写紙Sを幅方向(短手方向)に搬送するときの紙幅を示している。
In the following, detection of surface information for mainly line-like wounds will be described.
FIG. 2 is a diagram illustratively showing fixing by the fixing
The vertical direction in FIG. 2 corresponds to the direction (main scanning direction) intersecting the transport direction TRD on the surface of the fixing
Reference numeral S indicates a transfer sheet having a color toner image to be fixed. In this example, the transfer sheet S is A4 size, and can be conveyed in the longitudinal direction and the width direction.
Symbol A4T indicates the paper width when the A4-size transfer paper S is conveyed in the longitudinal direction, and symbol A4L indicates the paper width when the A4-size transfer paper S is conveyed in the width direction (short direction). .
紙幅A4Lは、定着ベルト61の幅(図の上下方向の長さ)に略等しく、従って、A4サイズの転写紙Sを幅方向(短手方向)に搬送するときには、長手方向の端部に生じる筋状の傷は、実際上殆ど問題とならない。
一方、紙幅A4Tは、定着ベルト61の幅よりも短く、筋状の傷は、紙幅A4Lの内側に発生し、前述した問題を生じさせ得る。
図2における符号W1、W2は、A4サイズの転写紙Sを長手方向に搬送するとき、主走査方向における転写紙幅端部の移動の余裕幅を示している。
The paper width A4L is substantially equal to the width of the fixing belt 61 (the length in the vertical direction in the figure). Therefore, when the A4 size transfer paper S is conveyed in the width direction (short direction), it is generated at the end in the longitudinal direction. A streak scar is hardly a problem in practice.
On the other hand, the paper width A4T is shorter than the width of the fixing
Reference numerals W1 and W2 in FIG. 2 indicate margins of movement of the transfer paper width end portion in the main scanning direction when the A4-size transfer paper S is conveyed in the longitudinal direction.
A4サイズの転写紙Sを長手方向に搬送するにしても主走査方向の搬送位置を各転写紙に対して完全に一致させることはできず、転写紙Sの両側端部の通過位置は、主走査方向にわずかながら変動する。
あるいはまた、定着ベルト61自体にも、いわゆるベルトの寄りが発生すると、定着ベルト表面は、主走査方向において転写紙Sの両側端部に対して変動する。
余裕幅W1、W2は、このような変動を考慮したものである。
転写紙Sと定着ベルト61の接触する位置の変動幅が狭いと、筋状の傷も狭い範囲に集中して発生するので、転写紙を搬送する際に、転写紙ごとに意図的に主走査方向での搬送位置をずらす場合もある。
余裕幅W1、W2は、このような場合にも考慮される。尤も、余裕幅は大きくても10mm程度である。
Even if the A4-sized transfer paper S is transported in the longitudinal direction, the transport position in the main scanning direction cannot be made completely coincident with each transfer paper. Fluctuates slightly in the scanning direction.
Alternatively, when a so-called belt deviation occurs in the fixing
The margin widths W1 and W2 take into account such fluctuations.
If the variation width of the position where the transfer sheet S and the fixing
The margin widths W1 and W2 are also considered in such a case. However, the margin width is about 10 mm at most.
このように、余裕幅W1、W2を考慮すると、A4サイズの転写紙Sを長手方向に送る場合、筋状の傷の有無を表面状態として検出するのであれば、検出領域Aは、余裕幅よりも大きく設定する必要がある。
図2の例では、検出領域Aは、余裕幅W1、W2のうち余裕幅W2を含むように設定され、余裕幅W1のある側には設けられていない。
これは、筋状の傷の発生は、余裕幅W1の領域と余裕幅W2の領域とで略同様に起こるであろうと考えられ、一方の余裕幅内での検出で実用上は十分であると考えられるからである。
勿論、余裕幅W1、W2の各領域に対して検出領域を設定してもよく、さらには、検出領域の大きさを転写ベルト61の幅全体に亘るように設定しても良い。
As described above, when the margin widths W1 and W2 are taken into account, when the A4-size transfer sheet S is fed in the longitudinal direction, if the presence or absence of a streak is detected as the surface state, the detection region A is larger than the margin width. Must be set larger.
In the example of FIG. 2, the detection area A is set so as to include the margin width W2 among the margin widths W1 and W2, and is not provided on the side where the margin width W1 is present.
It is considered that the occurrence of the streak is likely to occur in the same manner in the area of the margin width W1 and the area of the margin width W2, and it is practically sufficient to detect within one margin width. It is possible.
Of course, a detection region may be set for each of the marginal widths W1 and W2, and further, the size of the detection region may be set to cover the entire width of the
反射型光学センサ200は、主走査方向に複数の光スポットを照射する。これら複数の光スポットが照射される領域が検出領域Aをなす。
反射型光学センサ200は、長い検出領域Aを形成できるため、反射型光学センサ200と転写紙の幅方向端部との主走査方向の相対的な位置関係は比較的ラフでよい。
検知情報処理手段300は、反射型光学センサ200からの検知信号を受けて、主走査方向に長い検知領域Aにおける定着ベルトの表面状態を検知することができる。
転写紙の幅方向端部が検知領域Aに含まれるとき、転写紙の幅方向端部により形成される筋状の傷の情報である傷レベルと、主走査方向の傷の位置の少なくとも一方を定着ベルト61の表面情報として定量化する。
この点については後述する。
The reflective
Since the reflective
The detection
When the width direction end of the transfer paper is included in the detection area A, at least one of the flaw level, which is information of streak flaws formed by the width direction end of the transfer paper, and the position of the flaw in the main scanning direction The surface information of the fixing
This point will be described later.
ここで傷レベルとは傷の程度、すなわち傷の深さ(粗さ)や傷の幅(大きさ)を言う。
傷の深さについて補足する。
定着部材の表面にサーミスタや剥離爪との接触による傷や、筋状の傷が生じると、前述の如く、傷の部分で定着部材とトナー画像の接触圧が弱くなる。
傷に応じて定着不全が生じ、定着された画像では画像濃度の低下する現象である白抜けと呼ばれる画像異常が発生する。
ここでは傷の深さ、このような傷と、傷に起因する画像異常との相関関係を定量的に捉え、画像異常の程度を表すパラメータとして表現したものである。
Here, the scratch level refers to the extent of the scratch, that is, the depth (roughness) of the scratch and the width (size) of the scratch.
Supplement about the depth of the wound.
When the surface of the fixing member is scratched by contact with the thermistor or the peeling claw or has a line-shaped scratch, the contact pressure between the fixing member and the toner image is weakened at the scratched portion as described above.
Fixation failure occurs in response to a scratch, and an image abnormality called white spot, which is a phenomenon in which the image density decreases, occurs in the fixed image.
Here, the depth of the flaw and the correlation between such a flaw and the image abnormality caused by the flaw are quantitatively captured and expressed as a parameter representing the degree of the image abnormality.
次に、反射型光学センサ200の一具体例を説明する。
図3は、反射型光学センサ200の具体的な一例を説明するための図である。
図3(A)〜図3(D)に示す如くX、Y、Z方向を定める。
Next, a specific example of the reflective
FIG. 3 is a diagram for explaining a specific example of the reflective
The X, Y, and Z directions are determined as shown in FIGS.
X方向は、上記の説明における搬送方向に交わる方向で、説明中の例では主走査方向である。
Y方向は搬送方向に対応する。Z方向はX、Y両方向に直交する方向である。
符号61Sは、定着ベルト61の検出領域(検出領域A)を含む表面部分を示す。
従って、Z方向は、反射型光学センサ200から表面部分61Sに向かう方向である。
The X direction is a direction that intersects the transport direction in the above description, and is the main scanning direction in the example being described.
The Y direction corresponds to the transport direction. The Z direction is a direction orthogonal to both the X and Y directions.
Therefore, the Z direction is a direction from the reflective
図3(A)、図3(B)において、符号210は基板、符号240は幅方向(Y方向)の側板を示し、符号220は照射光学系としてのレンズ素子を示す。
図3(D)は、基板210上における発光部としての発光ダイオード(以下「LED」と表記)と、受光部としてのフォトダイオード(以下「PD」と表記)の配列状態を示している。
符号211はLED、符号212はPDをそれぞれ示す。
LED211は、複数個が基板210の長手方向であるX方向に等間隔的に配列されている。
LED211はここではN個が描かれているが、これは説明の便宜上のものであり、LED211の配列個数は設計条件により定められ、一般には数十個〜数百個に設定できる。
3A and 3B,
FIG. 3D shows an arrangement state of a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) as a light emitting portion and a photodiode (hereinafter referred to as “PD”) as a light receiving portion on the
A plurality of
PD212は、複数個がX方向に等間隔で配列されている。この説明例では、PD212の個数は、LED211の個数と同数である。
LED211の個々に、図3(B)の左側から1つずつ順次に番号を振り、N番目のものをLED211−Nと表す。
全LED211は、LED211−1、211−2、211−3、211−4、・・・、211−(N−2)、211−(N−1)、211−N、の順次の配列である。
LED211−1〜LED211−Nは、照射系を構成している。
A plurality of
Numbers are sequentially assigned to the
All the
The LEDs 211-1 to 211-N constitute an irradiation system.
PD212については、図3(C)の左側から1つずつ順次に番号を振り、図の左側から数えてn番目のものをPD212−nと表す。
PD212の総数はNであって、全PD212は、212−1、212−2、・・・、212−n、・・・212-Nの順次の配列である。
次に、図3(A)、図3(B)、図3(C)を参照して、レンズ素子220を説明する。
レンズ素子220は、2つの領域部分から構成されている。
すなわち、図3(A)、図3(B)に示すように、照射用レンズ220−p(p=1〜N)をアレイ配列した照射用レンズアレイの領域と、受光用レンズ220Cによる領域とである。
照射用レンズアレイの領域は照射用光学系を構成し、受光用レンズ220Cによる領域は受光光学系を構成している。
The
The total number of PDs 212 is N, and all
Next, the
The
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, an irradiation lens array area in which irradiation lenses 220-p (p = 1 to N) are arrayed, and a
The region of the irradiation lens array constitutes an irradiation optical system, and the region of the
照射用レンズ220−pの個数は、本実施例ではLED211の個数と同じN個であり、LED211のZ方向上部に、1個のLED211−pと1個の照射用レンズ220−pとが1対1に対応するようにして、X方向に配列されている。
すなわち、照射光学系は、発光部の配列方向に複数存在し、各発光部に個別に対応する複数の照射用レンズを備えている。
受光用レンズ220Cは、図3(A)および図3(C)に示すように、単一のシリンドリカルレンズであり、PD212−1〜212−Nに共通に対応して、PD212のZ方向上方に配置される。
シリンドリカルレンズは光を一軸方向にのみ集束させる。
In this embodiment, the number of irradiation lenses 220-p is N, which is the same as the number of
That is, the irradiation optical system includes a plurality of irradiation lenses that exist in the arrangement direction of the light emitting units, and individually correspond to each light emitting unit.
As shown in FIG. 3A and FIG. 3C, the
The cylindrical lens focuses light only in one axial direction.
図3(C)は、反射型光学センサ200をY軸の正の方向から負の側へ向かって見た図である。
受光用レンズ220Cは、Y方向にのみ正のパワーを有する。
照射用レンズアレイの領域と受光用レンズ220Cとは一体的に形成されており、これらは、樹脂成型により一体成形することができる。
FIG. 3C is a diagram of the reflective
The
The region of the irradiation lens array and the
図3(B)において、符号230−0、230−1、・・230−p、・・・230−Pは、1個のLED211−pと1個の照射用レンズ220−pとの組の互いに隣接する組間でのフレア光を防止するための開口部材を示している。
図3(A)に示す符号231は、LED211−pの配列と、PD212−pの配列の間でのフレア光を主に防止するための開口部材を示している。
これらの開口部材は、他の領域への光の漏れを規制する規制部材である。
In FIG. 3B, reference numerals 230-0, 230-1,... 230-p,..., 230-P denote a set of one LED 211-p and one irradiation lens 220-p. An opening member for preventing flare light between adjacent groups is shown.
A
These opening members are restricting members that restrict light leakage to other regions.
図3(E)に、N=28としたときの開口部材230、231が一体化されている様子を示す。
このようにして、1個のLED211−pと1個の照射用レンズ220−pとの組に対応して、開口部材が設けられている。
開口部材を設けることで、点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズ以外の照射用レンズ、または、受光用レンズ220Cを透過して定着ベルトに照射する光(フレア光)が、PDに直接入射することを防いでいる。
また、点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズや点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズ以外の照射用レンズのレンズ面からの直接の反射光(フレア光)が、PDに直接入射することを防いでいる。
FIG. 3E shows a state in which the opening
Thus, the opening member is provided corresponding to the set of one LED 211-p and one irradiation lens 220-p.
By providing the aperture member, light for irradiation other than the lens for irradiation corresponding to an arbitrary LED to be lit, or light (flare light) that passes through the
Further, direct reflected light (flare light) from the lens surface of the irradiation lens other than the irradiation lens corresponding to the arbitrary LED to be lit or the irradiation lens corresponding to the arbitrary LED to be lit is directly incident on the PD. It prevents that.
図3(A)における符号241は、主走査方向(X方向)の側板を示す。側板240、241は、一体化して反射型光学センサ200のケースをなしている。
開口部材230、231は上記ケースと樹脂成形により一体化できる。
図3(B)に示すように、任意のLED211−pを点灯させると、放射された発散性の光束は、LED211−pに対応する照射用レンズ220−pにより集光され、定着ベルトの表面61Sを光スポットとして照射する。
定着ベルトの表面61Sの光スポットで照射された部分での反射光は、図3(C)に示すように、受光用レンズ220CによりY方向にのみ集光されて、いずれかのPD212−nに入射する。
The opening
As shown in FIG. 3B, when an arbitrary LED 211-p is turned on, the emitted divergent light beam is condensed by the irradiation lens 220-p corresponding to the LED 211-p, and the surface of the fixing belt. 61S is irradiated as a light spot.
The reflected light at the portion irradiated with the light spot on the
定着ベルトの表面61Sによる反射は、鏡面反射と言うわけではなく、また受光用レンズ220CによりX方向には集光されていないので、反射光を受光するPDはPD212−nのみではなく、複数に渡る。
Reflection by the
次に、反射型光学センサ200の動作を、図4に示すフロー図を用いて説明する。
LED211は、定着ベルトの表面61S上を光スポットが図3(B)の左端S−1から右端S−Nに走査するように、LED211−1からLED211−Nまで点灯し、順に1個ずつ点灯と消灯を繰り返す。いわゆる順次点灯である。
LED211−pの点灯に同期して、定着ベルトの表面61Sからの反射光を、受光用レンズ220CによりY方向にのみ集光されてPD212−nを含む、複数個のPDで受光する。
Next, the operation of the reflective
The
In synchronization with the lighting of the LED 211-p, the reflected light from the
この例では、説明の簡単のため、受光するPDの数は奇数であるとし、mを整数として(2m+1)個であるとする。
すなわち、LED211−pが点灯したときの反射光は、PD212−nとその両側に続くm個のPDとで受光される。
例えば、m=2であるとすれば、反射光を受光する複数のPDは、PD212−n−2、PD212−n−1、PD212−n、PD212−n+1、PD212―n+2の5個である。
In this example, for simplicity of explanation, it is assumed that the number of PDs to be received is an odd number, and m is an integer (2m + 1).
That is, the reflected light when the LED 211-p is lit is received by the PD 212-n and m PDs on both sides thereof.
For example, if m = 2, there are five PDs that receive the reflected light: PD212-n-2, PD212-n-1, PD212-n, PD212-n + 1, and PD212-
これら複数のPDは、受光量を光電変換する。光電変換された信号は、増幅されて検知信号となる。
PDごとの各検知信号は、検知のつど、検知情報処理手段300に送られる。
mの値は2でなくても、もちろん良い。画像との相関を予め実験的に求めておき、良好なmを選択すればよい。
ただし、m=0のように小さいとPD出力値は1つしかなく、値が小さいため検知ばらつきが大きくなってしまう。
また、mが大きく、PDの総和に相当するような場合には、検出したい筋状の傷のコントラストが低下してしまう。良好なmは2から6程度である。
The plurality of PDs photoelectrically convert the amount of received light. The photoelectrically converted signal is amplified and becomes a detection signal.
Each detection signal for each PD is sent to the detection information processing means 300 for each detection.
Of course, the value of m is not necessarily 2, but it is good. What is necessary is just to obtain | require experimentally the correlation with an image beforehand and to select favorable m.
However, if m is as small as 0, there is only one PD output value, and since the value is small, detection variation becomes large.
Further, when m is large and corresponds to the sum of PDs, the contrast of the streak-like wound to be detected is lowered. Good m is about 2 to 6.
順次点灯が繰り返されて、p=Nとなり、最終のLED211−Nが点灯・消灯すると、これを1周期として順次点灯は終了する。
場合によっては検知精度を上げるために、順次点灯を複数周期に亘って行い、各周期での検知結果の平均値処理などを行うこともできる。
When the sequential lighting is repeated and p = N, and the final LED 211-N is turned on / off, the lighting is finished sequentially with this as one cycle.
In some cases, in order to increase detection accuracy, sequential lighting may be performed over a plurality of cycles, and an average value processing of detection results in each cycle may be performed.
上の説明の場合、定着ベルトの表面61S上を光スポットが左端寄りのS−1やS−2にある場合、すなわちLED211−1やLED211−2が点灯するとき、照明用レンズが倒立拡大系であるため、受光するPDは5個に満たない。
また、光スポットが右端寄りのS−(N−1)やS−Nにある場合も同様である。
このような事情を鑑みると、この場合、順次点灯するLEDをN個とするのではなく、定着ベルトの表面61S上の光スポットが左端寄り及び右端寄りになるLEDを2個ずつを外しN−4個について順次点灯を行うようにしても良い。
すなわち、一般的には、点灯・消灯するLED211は、全てのN個を用いる必要はなく、そのうち任意のN’(≦N)個を用いても良い。
In the case of the above description, when the light spot is on the left side S-1 or S-2 on the
The same applies when the light spot is located at S- (N-1) or S-N near the right end.
In view of such circumstances, in this case, the number of LEDs that are sequentially turned on is not N, but two LEDs whose light spots on the
That is, in general, it is not necessary to use all
図3に示した反射型光学センサを図4に従って動作させたときの実験結果を図5に示す。
図5(A)は、定着ベルト61が無い状態、すなわち、反射型光学センサから出射された光束を反射する対象物がない状態で、各々のLED211−p(p=1〜28)を点灯させたときのPDn(n=1〜28)のPD出力値を示している。
定着ベルトが存在しない場合には本来であればPD出力はゼロであることが理想であるが、この結果に示すように、PD14およびPD15を中心として山状のPD出力が得られていることが分かる。
本発明者らはこのPD出力の発生要因を調査したところ、図5(B)に示すように、LED211−pを点灯すると、その発散性の光束の一部は、開口部材230−pおよび231の前面(LEDに対向する面)で反射散乱され、複数のPD212−nに受光されてしまうことを突き止めた。
FIG. 5 shows the experimental results when the reflective optical sensor shown in FIG. 3 is operated according to FIG.
In FIG. 5A, each of the LEDs 211-p (p = 1 to 28) is turned on in the absence of the fixing
In the absence of a fixing belt, the PD output is ideally zero, but as shown in this result, a mountain-shaped PD output centering on PD14 and PD15 is obtained. I understand.
When the present inventors investigated the cause of the PD output, as shown in FIG. 5 (B), when the LED 211-p is turned on, a part of the divergent luminous flux is part of the opening members 230-p and 231. It was found that the light was reflected and scattered by the front surface (surface facing the LED) of the light and received by a plurality of PDs 212-n.
そこで、定着ベルト61が無い状態を画像形成装置内で作るため、図1(c)に示した遮光部材400を設置した。
定着ベルトが存在する場合には、本来検出したい定着ベルトからの反射光に加え、開口部材前面での反射光が含まれたPD出力が検出されていることになる。
そこで、遮光部材400を閉じた状態でPD出力を検出し、続いて遮光部材を開いた状態でPD出力を検出し、その差分を取ることで、定着ベルトからの反射光のみを得ることが可能となる。
Therefore, in order to create a state without the fixing
When the fixing belt is present, the PD output including the reflected light from the front surface of the opening member in addition to the reflected light from the fixing belt to be originally detected is detected.
Therefore, it is possible to obtain only the reflected light from the fixing belt by detecting the PD output with the
図5(C)は、定着ベルト61がある状態、すなわち遮光部材が開いた状態で取得したPD出力から、図5(A)の定着ベルト61が無い状態、すなわち遮光部材が閉じた状態で取得したPD出力を差し引いたときのPD出力である。
すなわち、定着ベルト61からの反射光のみの信号となる。
この結果についてPD出力の山状のピークに着目してみると、LED211−13,LED211−14,LED211−15,LED211−16のように順次点灯した場合に、PD出力がピークとなるPD番号は小さいほうから大きいほうへシフトしていくことが分かる。
5C is obtained from the PD output obtained with the fixing
That is, the signal is only the reflected light from the fixing
Focusing on the peak of the peak of the PD output for this result, the PD number at which the PD output peaks when the LED 211-13, LED 211-14, LED 211-15, and LED 211-16 are sequentially turned on. It turns out that it shifts from the smaller one to the larger one.
これは、LED211−13,LED211−14,LED211−15,LED211−16のように順次点灯した場合には定着ベルト表面61S上の光スポットが、左から右へ走査されることからも明らかである。
図5AはLEDからの出射光が開口部材で直接反射してPDに受光されているため、各LEDから見たときの開口部材前面の形状が同一であれば、LED発光量に比例したPD受光量が検出できると考えられる。
開口部材のピッチはLEDの配列ピッチと同じであるため、図5(A)の分布も各LEDで似ており、検出時点でのLED発光量ばらつきを表していると考えられる。
This is also clear from the fact that the light spot on the fixing
In FIG. 5A, since the light emitted from the LED is directly reflected by the aperture member and received by the PD, if the shape of the front surface of the aperture member when viewed from each LED is the same, the PD light reception proportional to the LED light emission amount The amount is considered detectable.
Since the pitch of the opening members is the same as the arrangement pitch of the LEDs, the distribution in FIG. 5A is also similar for each LED, which is considered to represent the variation in the amount of emitted LED light at the time of detection.
次に、定着ベルト61に傷がある場合について説明する。
一般に、定着ベルト61に傷がある場合、傷がない場合に比べ、定着ベルト表面61Sからの反射光は正反射成分が減少し、拡散反射成分が増加する。
図3に示す反射型光学センサ200の形態においては、正反射成分が減少することにより、PD212に受光される光量はその分減少し、拡散反射成分が増加することにより、PD212に受光される光量はその一部が増加する。
その結果、傷がある場合は、傷がない場合に比べ、PD212に受光される光量は減少することになる。
Next, a case where the fixing
In general, when the fixing
In the form of the reflective
As a result, when there is a scratch, the amount of light received by the
図6に、本実施形態に係る反射型光学センサ200aを示す。
x方向は主走査方向、y方向は副走査方向、zはxy平面に垂直な方向であり、反射型光学センサ200aが定着ベルト61aに対向する方向とする。なお、被検物は定着部材である定着ベルトとする。
受光系を構成する個々の受光部の大きさや配置は、図3で示した反射型光学センサ200と同一のものである。
また、照射系を構成する個々の発光部の大きさや配置も、図3で示した反射型光学センサ200と同一のものである。
FIG. 6 shows a reflective
The x direction is the main scanning direction, the y direction is the sub scanning direction, z is the direction perpendicular to the xy plane, and the reflective
The size and arrangement of the individual light receiving parts constituting the light receiving system are the same as those of the reflective
In addition, the size and arrangement of the individual light emitting units constituting the irradiation system are the same as those of the reflective
図6(A)に示すように、反射型光学センサ200aは、近赤外光を放射する発光ダイオード(LED)211aと、放射された光を定着ベルト61a表面に光スポットを照射するように配置された照射用レンズ220aと、定着ベルト61aから反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ220aCと、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード(PD)212aと、LED211aとPD212aを支持する基板210aと、基板210a、照射用レンズ221a、受光用レンズ220aCを保持する側版240a、241aとから構成される。
照射用レンズ220aと受光用レンズ220aCは、主走査方向と副走査方向で曲率の異なるアナモフィックレンズである。
As shown in FIG. 6A, the reflective
The
図6(B)は図6(A)の反射型光学センサ200aをLED211a側からy方向に見た図である。
図6(C)は図6(A)の反射型光学センサ200aをPD212a側からy方向に見た図である。
図6(D)はLED211aとPD212aを支持する基板210aをz方向に見た図である。
図6(E)は、LED211a−14が点灯した場合に、被検物(定着ベルト)からの反射光がPD上で成すスポットの概略図である。
FIG. 6B is a view of the reflective
FIG. 6C is a diagram of the reflective
FIG. 6D is a diagram of the
FIG. 6E is a schematic diagram of spots formed on the PD by reflected light from the test object (fixing belt) when the
図6(F)は、各受光部で受光されるPD出力値を示している。
PD出力値は、最大値(ここではPD212a−14における出力値)で規格化された相対値である。
FIG. 6F shows a PD output value received by each light receiving unit.
The PD output value is a relative value normalized by the maximum value (here, the output value in the
図6(F)(a)のPD_ALLは、28ヶの全てのPDにおけるPD出力値の総和を示している。
図6(F)(b)のPD_12ヶは、PD212a−9〜PD212a−20の計12ヶのPD出力和を示している。
図6(F)(c)のPD_10ヶは、PD212a−10〜PD212a−19の計10ヶのPD出力和を示している。
図6(F)(d)のPD_9ヶは、PD212a−10〜PD212a−18の計9ヶのPD出力和を示している。
図6(F)(e)のPD_8ヶは、PD212a−11〜PD212a−18の計8ヶのPD出力和を示している。
PD_ALL in FIGS. 6F and 6A indicates the sum of the PD output values in all 28 PDs.
PD_12 in FIGS. 6 (F) and 6 (b) represents a total of 12 PD output sums of
PD_10 in FIGS. 6F and 6C indicate the total PD output sum of PD212a-10 to PD212a-19.
PD_9 in FIGS. 6F and 6D indicate the total PD output sum of
PD_8 in FIGS. 6 (F) and 6 (e) indicate the total PD output sum of
PD_12ヶ、PD_10ヶ、PD_9ヶ、PD_8ヶにおける各PDは、全28ヶのPDの中でPD出力値が高い順に選択された12ヶ、10ヶ、9ヶ、8ヶのPDである。
図6(F)より、被検物(定着ベルト)からの反射光に起因するPD出力は、全28ヶのPDの総和をとる必要はなく、PD出力値が高い順に選択された少なくとも8ヶのPDの出力和を用いれば良いことがわかる。
本発明では、PD出力値が高い順に選択された12ヶのPDの出力和を、被検物検出用の出力として用いることとする。
Each PD in PD_12 pieces, PD_10 pieces, PD_9 pieces, and PD_8 pieces is 12 pieces, 10 pieces, 9 pieces, and 8 pieces of PDs selected in descending order of the PD output value among all 28 PDs.
From FIG. 6F, the PD output caused by the reflected light from the test object (fixing belt) does not need to be the sum of all 28 PDs, and at least 8 selected PD outputs in descending order. It can be seen that the output sum of PDs may be used.
In the present invention, the output sum of 12 PDs selected in descending order of the PD output value is used as the output for detecting the test object.
図6(G)は、図6(E)を、PD212a−9〜PD212a−20の領域に亘って拡大した図である。
図6(H)は、図6(G)で、PD212a−9〜PD212a−20で受光されない部分を、斜線のハッチングで示したものである。
ここで、PD212a−9とPD212a−10で挟まれた領域を213a−9−10、PD212a−10とPD212a−11で挟まれた領域を213a−10−11とする。
同様に、PD212a−9〜PD212a−20の範囲で、隣接する2ヶの受光部で挟まれた領域をそれぞれ、213a−11−12、213a−12−13、・・・、213a−18−19、213a−19−20とする。
FIG. 6G is an enlarged view of FIG. 6E over the region of
FIG. 6 (H) shows a portion which is not received by
Here, an area sandwiched between
Similarly, 213a-11-12, 213a-12-13,... 213a-18-19 are regions sandwiched between two adjacent light receiving sections in the range of PD212a-9 to PD212a-20, respectively. 213a-19-20.
図6(I)は、図6(H)を、PD212a−13〜PD212a−16の領域に亘って拡大した図である。
ここで、各PDのX方向における幅をdm_PD、任意の2ヶのPDで挟まれた領域のX方向における幅をdm_Nとすると、隣接するPDのX方向における配列ピッチは、dm_PD+dm_Nで与えられる。
FIG. 6 (I) is an enlarged view of FIG. 6 (H) over the region of
Here, assuming that the width in the X direction of each PD is dm_PD and the width in the X direction of the region sandwiched between any two PDs is dm_N, the arrangement pitch of adjacent PDs in the X direction is given by dm_PD + dm_N.
次に、任意の2つの受光部で挟まれた領域における仮想的な出力の算出方法を、図6(J)と図6(K)を用いて説明する。
図6(J)は、LED211a−14が点灯した場合のPD212a−9〜PD212a−20の各受光部におけるPD出力分布である。
PD出力値は、最大値(ここではPD212a−14におけるPD出力値)で規格化された相対値である。
Next, a method for calculating a virtual output in a region sandwiched between two arbitrary light receiving units will be described with reference to FIGS. 6 (J) and 6 (K).
FIG. 6J is a PD output distribution in each light receiving unit of the
The PD output value is a relative value normalized by the maximum value (here, the PD output value in the
隣接する任意の2つのPDに挟まれた領域に挟まれた領域について、領域相当の大きさの受光部を配置させた場合に受光し得る出力(以下、「仮想出力」という)を見積もるためには、まず補間多項式を求める。
補間多項式は、線形方程式系を解くことによって求められる。
そして、補間多項式から求めた結果と、dm_PDとdm_Nとの比率から、任意の2つのPDに挟まれた領域における出力を見積もることができる。
In order to estimate an output (hereinafter referred to as “virtual output”) that can be received when a light receiving unit having a size corresponding to the area is disposed between areas adjacent to any two adjacent PDs. First, an interpolation polynomial is obtained.
The interpolation polynomial is obtained by solving a linear equation system.
And the output in the area | region between arbitrary two PD can be estimated from the result calculated | required from the interpolation polynomial, and the ratio of dm_PD and dm_N.
線形方程式系を解くことに時間がかかる場合、例えば対象とする受光部の数を減らし、方程式の次数を減らしても勿論良い。
図6(L)と図6(M)は、対象とする受光部の数を4つとして補間多項式を求め、受光部212a−9と受光部212a−10に挟まれた領域である213a−9−10における仮想出力の算出する例である。
図6(N)と図6(O)は対象とする受光部の数を4つとして補間多項式を求め、受光部212a−13と受光部212a−14に挟まれた領域である213a−13−14における仮想出力の算出する例である。
図6(L)〜図6(O)で示した方法で、各受光間における仮想出力を算出すると、計算処理にかかる時間が短くなる。
When it takes time to solve the linear equation system, for example, the number of target light receiving units may be reduced, and the order of the equation may be reduced.
6 (L) and FIG. 6 (M) are 213a-9, which is an area sandwiched between the
6 (N) and FIG. 6 (O) obtain an interpolation polynomial with the number of target light receiving units being four, and 213a-13, which is an area sandwiched between the
When the virtual output between each light reception is calculated by the method shown in FIGS. 6L to 6O, the time required for the calculation process is shortened.
図6(P)に、PD212a−9〜PD212a−20の各受光部におけるPD出力に、任意の2ヶの受光部に挟まれた領域である213a−9−10〜213a−19−20について多項式補間で見積もった仮想出力を加えた受光部出力分布を示す。
PD212a−9〜PD212a−20の計12ヶのPD出力和であるPD_12ヶと、212a−9〜(PD)212a−20の計12ヶのPD出力和に213a−9−10〜213a−19−20について見積もった仮想出力の合計値を加えたPD_12ヶ+αとを比べると、後者は前者に対して20%程度出力が大きくなった。
このように、任意の2ヶの受光部に挟まれた領域について、該領域相当の大きさの受光部を配置させた場合に受光し得る出力(仮想出力)を見積もり、見積もった結果を被検物検出に用いることで、発光部への注入電流やアンプの増幅率の増加をすることなくセンサ出力を増大させた。
センサ出力が増大すると、被検物(定着ベルト)に傷がない場合と傷がある場合とで、反射特性の差が大きくなるため、より高精度に傷検出が可能となる。
FIG. 6 (P) shows a polynomial for 213a-9-10 to 213a-19-20, which is an area sandwiched between two arbitrary light receiving parts, in the PD output of each light receiving part of
213a-9-10 to 213a-19- in total of 12 PD outputs of PD212a-9 to PD212a-20 and 12 PD output sums of 212a-9 to (PD) 212a-20 Comparing PD_12 + α with the total value of the virtual outputs estimated for 20, the output of the latter was about 20% larger than the former.
In this way, for a region sandwiched between two arbitrary light receiving units, an output (virtual output) that can be received when a light receiving unit having a size corresponding to the region is arranged is estimated, and the estimated result is measured. By using this for object detection, the sensor output was increased without increasing the injection current into the light emitting part and the amplification factor of the amplifier.
When the sensor output increases, the difference in reflection characteristics increases between the case where the test object (fixing belt) is not scratched and the case where the test object is flawed, so that the flaw can be detected with higher accuracy.
図6(P)では、各受光部における出力と、受光部間における仮想出力の表示の違いを示しているが、他の図でも同様である。 FIG. 6 (P) shows the difference in the display of the output at each light receiving unit and the virtual output between the light receiving units, but the same applies to other drawings.
上では、被検物は定着部材である定着ベルトとしたが、例えば、半導体基板や紙などが被検物であっても勿論良い。
また、照射光学系として照射用レンズ、受光光学系として受光用レンズを用いた場合を例にとり説明したが、照射光学系として照射用ミラー、受光光学系として受光用ミラーを用いても勿論良い。
更に、本発明では発光部が複数ある場合について説明したが、例えば発光部を1つのみにして、反射型光学センサに駆動機構を設けることで、任意の位置で被検物の傷検出を行うことも可能である。
In the above description, the test object is a fixing belt as a fixing member. However, for example, a semiconductor substrate or paper may be the test object.
Further, although the case where an irradiation lens is used as the irradiation optical system and a light reception lens is used as the light reception optical system has been described as an example, it is needless to say that an irradiation mirror is used as the irradiation optical system and a light reception mirror is used as the light reception optical system.
Furthermore, although the present invention has been described with respect to the case where there are a plurality of light emitting units, for example, only one light emitting unit is provided and a reflection optical sensor is provided with a drive mechanism to detect a scratch on an object at an arbitrary position. It is also possible.
発光部は、一例として□100μm×100μmの矩形形状である。受光部は、一例として、□500μm×2000μmの矩形形状である。
発光部と受光部の配列ピッチは一例として600μmである。また、被検物(定着ベルト)上での複数の光スポットの配列ピッチPは、一例として600μmである。
As an example, the light emitting portion has a rectangular shape of □ 100 μm × 100 μm. As an example, the light receiving portion has a rectangular shape of □ 500 μm × 2000 μm.
The arrangement pitch of the light emitting part and the light receiving part is 600 μm as an example. The arrangement pitch P of the plurality of light spots on the test object (fixing belt) is 600 μm as an example.
以下、レンズ形状について述べる。
レンズパラメーターを具体的に述べると、照射用レンズの主走査方向の曲率半径は4.6mm、主走査方向の円錐定数は0、照射用レンズの副走査方向の曲率半径は4.3mmである。
照射用レンズの副走査方向の円錐定数は−2.0、照射用レンズの主走査方向のレンズ径は0.6mm、照射用レンズの副走査方向のレンズ径は9.2mm、照射用レンズのレンズ厚は6.6mmである。
受光用レンズの主走査方向の曲率半径は30mm、主走査方向の円錐定数は−1.5、受光用レンズの副走査方向の曲率半径は4.8mm、受光用レンズの副走査方向の円錐定数は−1.6である。
受光用レンズの主走査方向のレンズ径は17mm、受光用レンズの副走査方向のレンズ径は11.2mm、受光用レンズのレンズ厚は6.1mmである。
Hereinafter, the lens shape will be described.
The lens parameters are specifically described. The radius of curvature of the irradiation lens in the main scanning direction is 4.6 mm, the cone constant in the main scanning direction is 0, and the radius of curvature of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 4.3 mm.
The conical constant of the irradiation lens in the sub-scanning direction is −2.0, the lens diameter of the irradiation lens in the main scanning direction is 0.6 mm, the lens diameter of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 9.2 mm, and the irradiation lens The lens thickness is 6.6 mm.
The radius of curvature of the light receiving lens in the main scanning direction is 30 mm, the cone constant in the main scanning direction is -1.5, the radius of curvature of the light receiving lens in the sub scanning direction is 4.8 mm, and the cone constant in the sub scanning direction of the light receiving lens. Is -1.6.
The lens diameter of the light receiving lens in the main scanning direction is 17 mm, the lens diameter of the light receiving lens in the sub scanning direction is 11.2 mm, and the lens thickness of the light receiving lens is 6.1 mm.
また、副走査方向における照射用レンズと受光用レンズ間の距離は2.53mm、光軸方向における照射系〜照射用レンズ間距離は10.37mmであり、光軸方向における受光系〜受光用レンズ間距離は10.87mmである。 The distance between the irradiation lens and the light receiving lens in the sub-scanning direction is 2.53 mm, the distance between the irradiation system and the irradiation lens in the optical axis direction is 10.37 mm, and the light receiving system to the light receiving lens in the optical axis direction. The distance between them is 10.87 mm.
上記では、少なくとも2つの受光部のうち隣接する任意の2つの受光部に挟まれた領域について、前記領域に領域相当の大きさの受光部を配置させた場合に受光し得る出力を全ての受光部に亘って見積もった。
見積もった全ての出力の合計値を被検物検出に用いていたが、例えば出力が低い複数の受光部については算出しない方法もとれる。
図6(P)の縦軸のスケールを変更したものを図6(Q)に示す。
図6(Q)から、例えば、PD212a−9、PD212a−19、PD212a−20等のPD出力値が小さい受光部に関しては、受光部に挟まれた領域における仮想出力を見積もっても、出力の絶対値が小さい。
このために被検物検出には大きなメリットを与えるとは言い難い。
In the above, with respect to a region sandwiched between any two adjacent light receiving units among at least two light receiving units, all light receiving outputs that can be received when a light receiving unit having a size corresponding to the region is arranged in the region. Estimated across departments.
The total value of all the estimated outputs is used for the detection of the test object. For example, there is a method that does not calculate a plurality of light receiving units with low outputs.
FIG. 6 (Q) shows a change in the scale of the vertical axis in FIG. 6 (P).
From FIG. 6 (Q), for a light receiving part having a small PD output value, such as
For this reason, it is difficult to say that there is a great merit for the detection of the test object.
そこで、本発明では、反射光を受光し得る受光部のうち、受光部における出力が最大値をとる受光部における出力の1割に満たない受光部に関しては、前記受光部に挟まれた領域における仮想的な出力を見積もることをしない。
このようにすれば、その分だけ検知情報処理手段300の計算処理に要する時間を短縮することができる。
Therefore, in the present invention, among the light receiving parts that can receive the reflected light, the light receiving part that is less than 10% of the output in the light receiving part where the output in the light receiving part has the maximum value is in the region sandwiched between the light receiving parts. Do not estimate virtual output.
In this way, the time required for the calculation processing of the detection information processing means 300 can be shortened accordingly.
図7に、PD212a−9〜PD212a−20の各受光部におけるPD出力に、任意の2ヶの受光部に挟まれた領域である213a−10−11〜213a−17−18について仮想的に見積もった出力を加えた受光部出力分布を示す。
PD212a−9〜PD212a−20の計12ヶのPD出力和であるPD_12ヶと、212a−9〜PD212a−20の計12ヶのPD出力和に213a−10−11〜213a−17−18について仮想的に見積もった出力の合計値を加えたPD_12ヶ+α’を比べると、1割に満たない受光部に関して仮想的な出力を見積もることをしない場合(図7(b))は、全て見積もりに加える場合(図7(a))に対して19%程度出力が大きくなった。
このように、被検物で反射された光を受光する少なくとも2つの受光部のうち特定の受光部について、任意の2ヶの受光部に挟まれた領域について仮想出力を見積もり、見積もった結果を被検物検出に用いることで、計算処理に要する時間を短縮しつつ、センサ出力を大きくすることが可能となった。
In FIG. 7, the PD outputs at the respective light receiving portions of
A total of 12 PD output sums of PD212a-9 to PD212a-20 and 12 PD output sums of 212a-9 to PD212a-20 are virtualized for 213a-10-11 to 213a-17-18. Comparing PD_12 + α ′ to which the total estimated output is added is compared with the case where no hypothetical output is estimated for a light receiving unit that is less than 10% (FIG. 7B). Compared to the case (FIG. 7A), the output increased by about 19%.
As described above, the virtual output is estimated with respect to the region sandwiched between any two light receiving portions of the specific light receiving portion among the at least two light receiving portions that receive the light reflected by the test object, and the estimated result is By using it for detecting an object to be detected, the sensor output can be increased while reducing the time required for the calculation process.
図8及び図9に基づいて第2の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
上記実施形態では、1発光部に対して1照射用レンズが対応した反射型光学センサ用の受発光デバイスとセンサ用の光学系を用いた。
この場合、定着ベルトからの反射光強度は十分ではなく、反射型光学センサを用いたベルト表面の傷の検知精度は低くなる懸念がある。
A second embodiment will be described based on FIGS. 8 and 9.
Note that the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and unless otherwise specified, description of the configuration and functions already described is omitted, and only the main part will be described (the same applies to other embodiments below).
In the above-described embodiment, the light receiving / emitting device for the reflective optical sensor in which one irradiation lens corresponds to one light emitting portion and the sensor optical system are used.
In this case, the intensity of the reflected light from the fixing belt is not sufficient, and there is a concern that the detection accuracy of the scratch on the belt surface using the reflective optical sensor may be lowered.
本実施形態では、複数の発光部に対してレンズ径が大きい1つの照射用レンズが対応するように、反射型光学センサ用の受発光デバイスとセンサ用の光学系を適正化することとした。
これにより、被検物(定着ベルト)からの反射光強度を更に増大させ、被検物(定着ベルト)表面の傷の検知精度を向上させた。
In the present embodiment, the light receiving and emitting device for the reflective optical sensor and the optical system for the sensor are optimized so that one irradiation lens having a large lens diameter corresponds to the plurality of light emitting units.
Thereby, the reflected light intensity from the test object (fixing belt) was further increased, and the detection accuracy of the scratch on the surface of the test object (fixing belt) was improved.
図8に、本実施形態の反射型光学センサ200a’を示す。
x方向は主走査方向、y方向は副走査方向、zはxy平面に垂直な方向であり、反射型光学センサ200a’が定着ベルト61a’に対向する方向とする。
なお、被検物は定着部材である定着ベルトとする。
図8(A)に示すように反射型光学センサ200a’は、近赤外光を放射する発光ダイオード(LED)211a’と、放射された光を定着ベルト61a’表面に光スポットを照射するように配置された照射用レンズ220a’と、定着ベルト61a’から反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ220a’Cと、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード(PD)212a’と、LED211a’とPD212a’を支持する基板210a’と、基板210a’、照射用レンズ220a’、受光用レンズ220a’Cを保持する側板240a’、241a’とから構成される。
FIG. 8 shows a reflective
The x direction is the main scanning direction, the y direction is the sub scanning direction, z is the direction perpendicular to the xy plane, and the reflective
The test object is a fixing belt as a fixing member.
As shown in FIG. 8A, the reflective
照射用レンズ221a’と受光用レンズ220a’Cは、主走査方向と副走査方向で曲率の異なるアナモフィックレンズである。
図8(B)は図8(A)の反射型光学センサ200a’をLED211a’側からy方向に見た図である。
図8(C)は図8(A)の反射型光学センサ200a’をPD212a’側からy方向に見た図である。
図8(D)はLED211a’とPD212a’を支持する基板210a’をz方向に見た図である。
The irradiation lens 221a ′ and the
FIG. 8B is a view of the reflective
FIG. 8C is a view of the reflective
FIG. 8D is a view of the
まず、図8(D)を参照すると、この図は、基板210a’上におけるLEDとPDの配列状態を説明するための図であり、符号211a’はLED、符号212a’はPDをそれぞれ示す。
LED211a’は、基板210a’の長手方向であるX方向に、複数個(図では4個)を組として、各組が等間隔的に配列されている。各組はそれぞれ照射系としてなる。
LED211a’は、図では28個(4×7)が描かれているが、これは説明の便宜上のものであり、LED211a’の配列個数は設計条件により定められ、一般には数十個〜数百個に設定できる。
First, referring to FIG. 8D, this figure is a diagram for explaining the arrangement state of LEDs and PDs on the
The
The number of
PD212a’は、複数個がX方向に等間隔で配列されている。この説明例では、PD212a’の個数は、LED211a’の個数と同数である。
LED211a’の個々に、図8(B)の左側から4つずつを1つの組p(p=1〜P)とし、各組の中で図8(B)の左側から1つずつ順次に番号を振り、図の左側から数えてp組のq番目のものをLED211a’−p−qと表す。
全LED211a’は、LED211a’−1−1、211a’−1−2、211a’−1−3、211a’−1−4、211a’−2−1、・・・、211a’−2−4、・・・、211a’−p−q、・・・211a’-P−4の順次の配列である。
LED211a’の総数をNとすると、N=4Pである。
本実施形態では、P=7としているため、N=28である。LED211a’は、一例として、□100μm×100μmの矩形形状であり、1つの組の中では120μmの配列ピッチで計4つが配置されている。
A plurality of PDs 212 a ′ are arranged at equal intervals in the X direction. In this example, the number of
For each
All
When the total number of
In this embodiment, since P = 7, N = 28. As an example, the
PD212a’については、図8(C)の左側から1つずつ順次に番号を振り、図の左側から数えてn番目のものをPD212a’−nと表す。
PD212の総数はNであって、全PD212a’は、212a’−1、212a’−2、・・・、212a’−n、・・・212a’-Nの順次の配列である。
PD212a’は、一例として、□500μm×2000μmの矩形形状であり、600μmの配列ピッチでN個(=28)が配置されている。
The
The total number of PDs 212 is N, and all
For example, the
次に、図8(A)、図8(B)、図8(C)を参照して、レンズ素子220a’を説明する。
レンズ素子220a’は、2つの領域部分から構成されている。
すなわち、図8(A)、図8(B)に示すように、照射用レンズ220a’-p(p=1〜P)をアレイ配列した照射用レンズアレイの領域と、受光用レンズ220a’Cによる領域とである。
照射用レンズ220a’−pの個数は、本実施例ではLED211a’の個数を4で割った数(P=N/4=7)であり、LED211a’のZ方向上部に、4個のLED211a’−p−q(q=1〜4)と照射用レンズ220a’−pとが1対1に対応するようにして、X方向に配列されている。
Next, the
The
That is, as shown in FIGS. 8A and 8B, an irradiation lens array area in which
In this embodiment, the number of the
受光用レンズ220a’Cは、図8(A)および図8(C)に示すように単一のシリンドリカルレンズであり、PD212a’−1〜212a’−Nに共通に対応して、PD212a’のZ方向上方に配置される。
図8(C)は、反射型光学センサ200a’をY軸の正の方向から負の側へ向かって見た図である。
受光用レンズ220a’Cは、Y方向にのみ正のパワーを有する。
照射用レンズアレイの領域と受光用レンズ220a’Cとは一体的に形成されており、これらは、樹脂成型により一体成形することができる。
The
FIG. 8C is a diagram of the reflective
The
The region of the irradiation lens array and the
次に、反射型光学センサ200a’の動作を説明する。
LED211a’は、定着ベルト表面61Sa’上を光スポットが図8(B)の左端Sa’−1から右端Sa’−28に走査するように、LED211a’−p内のLED211a’−p−4からLED211a’−p−1まで点灯する。
pは1〜Pまで順に1個ずつ点灯と消灯を繰り返す。いわゆる順次点灯である。
これは照射用レンズ220a’−pが倒立系であることに起因している。
LED211a’は、射出ビームを対向入射としても、被検物(定着ベルト)上での複数の光スポットの配列ピッチPが、第1の実施形態と等しくなるように、センサ光学系の倍率を考慮した上で、照射用レンズの光軸に関して互いに対称となる位置に配置されている。
光スポットの配列ピッチPは、一例として600μmである。
Next, the operation of the reflective
The
p is turned on and off one by one in order from 1 to P. This is so-called sequential lighting.
This is because the
The
The arrangement pitch P of the light spots is 600 μm as an example.
LED211a’−pの点灯に同期して、LED211a’−p−qの点灯に同期して、定着ベルト表面61Sa’からの反射光を、受光用レンズ220a’CによりY方向にのみ集光されてPD212a’−nを含む、複数個のPDで受光する。
図8(E)はLED211a’−4−2が点灯した場合に、被検物(定着ベルト)からの反射光がPD上で成すスポットの概略図である。
図8(F)(a)は、LED211a’−4−2が点灯した場合に、各受光部で受光されるPD出力値を示している。
図8(F)(b)は、反射型光学センサ200aで、LED211a−14が点灯した場合に、各受光部で受光されるPD出力値を示している。
In synchronization with the lighting of the
FIG. 8E is a schematic diagram of spots formed on the PD by reflected light from the test object (fixing belt) when the
FIGS. 8F and 8A show PD output values received by each light receiving unit when the
FIGS. 8F and 8B show PD output values received by each light receiving unit when the
図8(F)(a)におけるPD出力値は、反射型光学センサ200aで、LED211a−14が点灯した場合に、PD212a−16におけるPD出力値で規格化された相対値である。
図8(F)(a)と図8(F)(b)を比較すると、反射型光学センサ200a’は、反射型光学センサ200aに対して、PD出力値が約4倍となった。
このように、複数の発光部に対してレンズ径が大きい1つの照射用レンズが対応するように、発光部を照射用レンズの光軸に関して互いに対称となる位置に配置することで、被検物(定着ベルト)上での複数の光スポットの配列ピッチPを維持しつつ、従来センサに比して定着ベルトからの反射光強度を増加させ、被検物(定着ベルト)表面の傷の検知精度を更に向上させることができる。
The PD output values in FIGS. 8F and 8A are relative values normalized by the PD output values in the
8 (F) (a) and FIG. 8 (F) (b), the reflective
In this way, by arranging the light emitting portions at positions symmetrical to each other with respect to the optical axis of the irradiation lens so that one irradiation lens having a large lens diameter corresponds to the plurality of light emitting portions, While maintaining the arrangement pitch P of a plurality of light spots on the (fixing belt), the reflected light intensity from the fixing belt is increased as compared with the conventional sensor, and the detection accuracy of the surface of the test object (fixing belt) is detected. Can be further improved.
以下、レンズ形状について述べる。
レンズパラメーターを具体的に述べると、照射用レンズの主走査方向の曲率半径は4.6mm、主走査方向の円錐定数は0、照射用レンズの副走査方向の曲率半径は4.3mmである。
照射用レンズの副走査方向の円錐定数は−2.0、照射用レンズの主走査方向のレンズ径は2.4mm、照射用レンズの副走査方向のレンズ径は9.2mm、照射用レンズのレンズ厚は6.6mmである。
受光用レンズの主走査方向の曲率半径は30mm、主走査方向の円錐定数は−1.5、受光用レンズの副走査方向の曲率半径は4.8mm、受光用レンズの副走査方向の円錐定数は−1.6である。
Hereinafter, the lens shape will be described.
The lens parameters are specifically described. The radius of curvature of the irradiation lens in the main scanning direction is 4.6 mm, the cone constant in the main scanning direction is 0, and the radius of curvature of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 4.3 mm.
The conical constant of the irradiation lens in the sub-scanning direction is −2.0, the lens diameter of the irradiation lens in the main scanning direction is 2.4 mm, the lens diameter of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 9.2 mm, and the irradiation lens The lens thickness is 6.6 mm.
The radius of curvature of the light receiving lens in the main scanning direction is 30 mm, the cone constant in the main scanning direction is -1.5, the radius of curvature of the light receiving lens in the sub scanning direction is 4.8 mm, and the cone constant in the sub scanning direction of the light receiving lens. Is -1.6.
受光用レンズの主走査方向のレンズ径は17mm、受光用レンズの副走査方向のレンズ径は11.2mm、受光用レンズのレンズ厚は6.1mmである。
また、副走査方向における照射用レンズと受光用レンズ間の距離は2.53mm、光軸方向における照射系〜照射用レンズ間距離は10.37mmであり、光軸方向における受光系〜受光用レンズ間距離は10.87mmである。
The lens diameter of the light receiving lens in the main scanning direction is 17 mm, the lens diameter of the light receiving lens in the sub scanning direction is 11.2 mm, and the lens thickness of the light receiving lens is 6.1 mm.
The distance between the irradiation lens and the light receiving lens in the sub-scanning direction is 2.53 mm, the distance between the irradiation system and the irradiation lens in the optical axis direction is 10.37 mm, and the light receiving system to the light receiving lens in the optical axis direction. The distance between them is 10.87 mm.
第1の実施形態では、隣接する任意の2つの受光部で挟まれた領域における仮想出力の算出に多項式補間を用いていたが、多項式の係数を求める方法が非常に面倒で煩雑である。
そこで本実施形態では、一次の多項式補間である線形補間を用いることで、補間処理にかかる時間を短縮させた。
図9(A)に、線形補間を用いて隣接する任意の2つの受光部で挟まれた領域における仮想出力を算出した結果を示す。
対象となる反射型光学センサは、第1の実施形態で示した反射型光学センサ200aである。
線形補間を用いると、図6(K)、図6(M)、図6(O)で示した方程式系を解くよりも、非常に簡単な方法で算出することが可能となった。
In the first embodiment, polynomial interpolation is used to calculate a virtual output in a region sandwiched between any two adjacent light receiving units. However, a method for obtaining a coefficient of a polynomial is very troublesome and complicated.
Therefore, in this embodiment, the time required for the interpolation process is shortened by using linear interpolation which is first-order polynomial interpolation.
FIG. 9A shows a result of calculating a virtual output in a region sandwiched between any two adjacent light receiving units using linear interpolation.
The target reflection type optical sensor is the reflection type
When linear interpolation is used, calculation can be performed by a much simpler method than by solving the equation system shown in FIGS. 6 (K), 6 (M), and 6 (O).
また、図9(B)と図9(C)に、PD212a−9〜PD212a−20の各受光部におけるPD出力に、隣接する任意の2ヶの受光部に挟まれた領域である213a−9−10〜213a−19−20について線形補間で見積もった仮想出力を加えた受光部出力分布を示す。
なお、出力増加分は、多項式補間を用いた場合に比べて同等となった。
このように、隣接する任意の2つの受光部で挟まれた領域における仮想出力の算出に線形補間を用いることで、より簡潔な方法で仮想出力を算出することが可能となる。
9B and 9C, the PD output in each of the light receiving units PD212a-9 to PD212a-20 is 213a-9, which is a region sandwiched between any two adjacent light receiving units. The light-receiving part output distribution which added the virtual output estimated by linear interpolation about -10-213a-19-20 is shown.
Note that the output increase was equivalent to the case where polynomial interpolation was used.
Thus, by using linear interpolation for calculation of the virtual output in the region sandwiched between any two adjacent light receiving units, it is possible to calculate the virtual output by a simpler method.
図10に第3の実施形態を示す。
図8で、反射型光学センサ200a’の受光用レンズ220a’Cはアナモフィックレンズとしていたが、各照射用レンズの配列方向(ここでは主走査方向)にはパワーのないシリンダレンズにしても良い。
図10に本実施形態の反射型光学センサ200bを示す。
図10(A)に示すように、反射型光学センサ200bは、近赤外光を放射する発光ダイオード(LED)211bと、放射された光を定着ベルト61b表面に光スポットを照射するように配置された照射用レンズ220b−qと、定着ベルト61bから反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ220bCと、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード(PD)212bと、LED211bとPD212bを支持する基板210bと、基板210bとレンズアレイ220bを保持する側板240b、241bとから構成される。
FIG. 10 shows a third embodiment.
In FIG. 8, the
FIG. 10 shows a reflective
As shown in FIG. 10A, the reflective
図10(B)は図10(A)の反射型光学センサ200bをLED211b側からy方向に見た図である。
図10(C)は図10(A)の反射型光学センサ200bをPD212b側からy方向に見た図である。
図10(D)はLED211bとPD212bを支持する基板210bをz方向に見た図である。
FIG. 10B is a diagram of the reflective
FIG. 10C is a view of the reflective
FIG. 10D is a view of the
図6に示したように、反射型光学センサ200aは、PDを各照射用レンズの配列方向に複数個配置した構成となっている。
そのため、各照射用レンズの配列方向と前記各照射用レンズの光軸方向のそれぞれに直交する方向(ここでは副走査方向)に関しては、PD位置やPDサイズを考慮してPDに入射する光線をそれぞれに直交する方向に絞る必要がある。
しかしながら、各照射用レンズの配列方向に関しては、PDを複数個配置しているため、敢えて受光用レンズについて、各照射用レンズの配列方向にパワーをつけて光線を絞る必要はない。
また、受光用レンズに関して、各照射用レンズの配列方向にパワーがついている場合、照射系は異なるが、被検物上でほぼ等しい入射角で入射する複数の検出光(例えば、LED211a’−2−2、LED211a’−3−2、LED211a’−4−2、LED211a’−5−2、LED211a’−6−2など)について、該配列方向における受光用レンズの端部を透過して各PDに到達する光(例えば、LED211a−2−2)と、該配列方向における中心付近を透過して各PDに到達する光(例えば、LED211a−4−2)とでは、PD受光量分布に違いが生じてしまう。
ここでいう入射角は、照射用レンズの光軸方向と、任意の照射用レンズのレンズ頂点と該照射用レンズに対応する任意の1つの発光部から射出した光の被検物上での重心位置とを結んだ方向とがなす角のことである。
As shown in FIG. 6, the reflective
Therefore, in the direction orthogonal to the arrangement direction of the irradiation lenses and the optical axis direction of the irradiation lenses (in this case, the sub-scanning direction), light rays incident on the PD are taken into consideration in consideration of the PD position and the PD size. It is necessary to squeeze in a direction orthogonal to each.
However, since a plurality of PDs are arranged with respect to the arrangement direction of each irradiation lens, it is not necessary to squeeze the light for the light receiving lens by applying power in the arrangement direction of each irradiation lens.
In addition, regarding the light receiving lens, when power is provided in the arrangement direction of each irradiation lens, the irradiation system is different, but a plurality of detection lights (for example,
The incident angle here refers to the optical axis direction of the irradiation lens, the lens apex of the arbitrary irradiation lens, and the center of gravity of the light emitted from any one light emitting unit corresponding to the irradiation lens on the test object. It is the angle formed by the direction connecting the positions.
受光用レンズを各照射用レンズの配列方向にはパワーのないシリンダレンズとすると、該被検物上でほぼ等しい入射角で入射する複数の検出光は、ほぼ同一のPD受光量分布をとる。
このため、アナモフィックレンズの場合に比べて、点灯するLEDの違いによるPD受光量分布の変化を抑制でき、より高精度に定着ベルトの表面状態を検知することが可能となる。
レンズパラメーターを具体的に述べると、照射用レンズの主走査方向の曲率半径は4.6mm、主走査方向の円錐定数は0、照射用レンズの副走査方向の曲率半径は4.3mmである。
照射用レンズの副走査方向の円錐定数は−2.0、照射用レンズの主走査方向のレンズ径は2.4mm、照射用レンズの副走査方向のレンズ径は9.2mm、照射用レンズのレンズ厚は6.6mmである。
If the light receiving lens is a cylinder lens having no power in the arrangement direction of the irradiation lenses, a plurality of detection lights incident on the test object at substantially the same incident angle have substantially the same PD received light amount distribution.
For this reason, compared with the case of an anamorphic lens, it is possible to suppress a change in the PD received light amount distribution due to the difference in the LED to be lit, and to detect the surface state of the fixing belt with higher accuracy.
The lens parameters are specifically described. The radius of curvature of the irradiation lens in the main scanning direction is 4.6 mm, the cone constant in the main scanning direction is 0, and the radius of curvature of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 4.3 mm.
The conical constant of the irradiation lens in the sub-scanning direction is −2.0, the lens diameter of the irradiation lens in the main scanning direction is 2.4 mm, the lens diameter of the irradiation lens in the sub-scanning direction is 9.2 mm, and the irradiation lens The lens thickness is 6.6 mm.
受光用レンズの主走査方向の曲率半径は∞、主走査方向の円錐定数は0、受光用レンズの副走査方向の曲率半径は4.8mm、受光用レンズの副走査方向の円錐定数は−1.6である。
受光用レンズの主走査方向のレンズ径は17mm、受光用レンズの副走査方向のレンズ径は11.2mm、受光用レンズのレンズ厚は6.1mmである。
また、副走査方向における照射用レンズと受光用レンズ間の距離は2.53mm、光軸方向における照射系〜照射用レンズ間距離は10.37mmであり、光軸方向における受光系〜受光用レンズ間距離は10.87mmである。
The radius of curvature of the light receiving lens in the main scanning direction is ∞, the cone constant in the main scanning direction is 0, the radius of curvature of the light receiving lens in the sub scanning direction is 4.8 mm, and the cone constant of the light receiving lens in the sub scanning direction is −1. .6.
The lens diameter of the light receiving lens in the main scanning direction is 17 mm, the lens diameter of the light receiving lens in the sub scanning direction is 11.2 mm, and the lens thickness of the light receiving lens is 6.1 mm.
The distance between the irradiation lens and the light receiving lens in the sub-scanning direction is 2.53 mm, the distance between the irradiation system and the irradiation lens in the optical axis direction is 10.37 mm, and the light receiving system to the light receiving lens in the optical axis direction. The distance between them is 10.87 mm.
図11に第4の実施形態を示す。
上記の実施形態で示した反射型光学センサのレンズは、照射用レンズと受光用レンズをそれぞれの所望の位置に配置していたが、図11に示すように照射用レンズと受光用レンズが一体化されたレンズアレイ220cを用いても良い。
図11に本実施形態の反射型光学センサ200cを示す。本実施形態の反射型光学センサ200cは、反射型光学センサ200bを基にしている。
FIG. 11 shows a fourth embodiment.
In the reflection type optical sensor lens shown in the above embodiment, the irradiation lens and the light receiving lens are arranged at respective desired positions. However, as shown in FIG. 11, the irradiation lens and the light receiving lens are integrated. Alternatively, the
FIG. 11 shows a reflective
図11(A)に示すように、反射型光学センサ200cは、近赤外光を放射する発光ダイオード(LED)211cと、放射された光を定着ベルト61c表面に光スポットを照射するように配置された照射用レンズ221cと、定着ベルト61cから反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ222cとが一体化されたレンズアレイ220cと、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード(PD)212cと、LED211cとPD212cを支持する基板210cと、基板210c、照射用レンズ221c、受光用レンズ222cを保持する側板240c、241cとから構成される。
照射用レンズ221cは、主走査方向と副走査方向で曲率の異なるアナモフィックレンズであるが、受光用レンズ222cは、主走査方向にはパワーのないシリンダレンズである。
As shown in FIG. 11A, the reflective
The irradiation lens 221c is an anamorphic lens having different curvatures in the main scanning direction and the sub-scanning direction, while the light receiving lens 222c is a cylinder lens having no power in the main scanning direction.
図11(B)は図11(A)の反射型光学センサ200cをLED211c側からy方向に見た図である。
図11(C)は図11(A)の反射型光学センサ200cをPD212c側からy方向に見た図である。
図11(D)はLED211cとPD212cを支持する基板210cをz方向に見た図である。
FIG. 11B is a diagram of the reflective
FIG. 11C is a view of the reflective
FIG. 11D is a view of the
照射用レンズと受光用レンズを一体化することで、各レンズを反射型光学センサに組み付ける際の作業性を向上させ、レンズ面間の配置精度を高めることができる。
したがって、受光部出力変動(PD受光量変動)が抑制され、より高精度に定着ベルトの表面状態を検知することができる。
By integrating the irradiating lens and the light receiving lens, it is possible to improve the workability when assembling each lens to the reflective optical sensor, and to improve the arrangement accuracy between the lens surfaces.
Therefore, the light receiving unit output fluctuation (PD light receiving quantity fluctuation) is suppressed, and the surface state of the fixing belt can be detected with higher accuracy.
図12に第5の実施形態を示す。
図12に示すように、フレア光を防止するための規制部材としての開口部材(遮光壁)230dを配置しても良い。
本実施形態に係る反射型光学センサ200dは、図11で示した反射型光学センサ200cに開口部材230dを配置したものである。
図12(A)に示すように、反射型光学センサ200dは、近赤外光を放射する発光ダイオード(LED)211dと、放射された光を定着ベルト61d表面に光スポットを照射するように配置された照射用レンズ221dと、定着ベルト61dから反射された反射光を導光するように配置された受光用レンズ222dとが一体化されたレンズアレイ220dと、受光用レンズで導光された反射光を受光するフォトダイオード(PD)212dと、LED211dとPD212dを支持する基板210dと、基板210dとレンズアレイ220dを保持する側板240d、241dと、フレア光を防止するための遮光壁230dとから構成される。
FIG. 12 shows a fifth embodiment.
As shown in FIG. 12, an opening member (light-shielding wall) 230d as a regulating member for preventing flare light may be arranged.
The reflective
As shown in FIG. 12A, the reflective
図12(B)は図12(A)の反射型光学センサ200dをLED211d側からy方向に見た図である。
図12(C)は図12(A)の反射型光学センサ200dをPD212d側からy方向に見た図である。
図12(D)はLED211dとPD212dを支持する基板210dをz方向に見た図である。
FIG. 12B is a view of the reflective
FIG. 12C is a view of the reflective
FIG. 12D is a diagram of the
開口部材を設けることで、点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズ以外の照射用レンズ、または、受光用レンズを透過して定着ベルトに照射する光(フレア光)がPDに直接入射することを防ぐことができる。
また、点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズや点灯する任意のLEDに対応する照射用レンズ以外の照射用レンズのレンズ面からの直接の反射光(フレア光)が、PDに直接入射することを防ぐことができる。
これにより精度よく定着ベルトの表面状態を検知することができる。
なお、開口部材230dとケース(240d、241d)は樹脂成形により一体化することができる。
By providing the opening member, light (flare light) that irradiates the fixing belt through the irradiation lens other than the irradiation lens corresponding to any LED to be lit or the light receiving lens is directly incident on the PD. Can be prevented.
Further, direct reflected light (flare light) from the lens surface of the irradiation lens other than the irradiation lens corresponding to the arbitrary LED to be lit or the irradiation lens corresponding to the arbitrary LED to be lit is directly incident on the PD. Can be prevented.
Thereby, the surface state of the fixing belt can be detected with high accuracy.
The opening
上記で説明した反射型光学センサを画像形成装置内に配置することで、従来は不可能であった定着ベルト上の傷のリアルタイム検知、定着ベルト上の傷の位置や傷の幅の検知が可能となる。
更には、任意の2ヶの受光部に挟まれた領域における出力を算出し、該算出結果を被検物検出に用いることで、発光部への注入電流やアンプの増幅率の増加を抑制することができる。
By disposing the reflective optical sensor described above in the image forming apparatus, it is possible to detect flaws on the fixing belt in real time and to detect the position and width of the flaws on the fixing belt, which was impossible in the past. It becomes.
Furthermore, by calculating the output in the region sandwiched between any two light receiving parts and using the calculation result for detection of the test object, an increase in the injection current to the light emitting part and the amplification factor of the amplifier is suppressed. be able to.
画像形成装置内において、上記で説明した反射型光学センサを図13に示すように、小サイズの用紙幅端部の近傍に置くことにより、検知領域Aの主走査方向の長さを短くしても、用紙幅端部を検知領域Aに含ませることができる。
すなわち、検知領域Aが短くできることは反射型光学センサ200を特に主走査方向に小型化することが可能になるというメリットがある。
傷の幅は数100μm〜数mm程度、傷の位置としての変動範囲は数mm程度であることから、検知領域Aは主走査方向に5mm〜15mm程度が好適である。
画像形成装置は例えばA3サイズ、A4サイズ、A5サイズなど、複数サイズの用紙を使用することができる。
In the image forming apparatus, the length of the detection area A in the main scanning direction is shortened by placing the reflective optical sensor described above in the vicinity of the edge of the small paper width as shown in FIG. In addition, the sheet width end portion can be included in the detection area A.
That is, the fact that the detection area A can be shortened has an advantage that the reflective
Since the width of the flaw is about several hundred μm to several mm and the fluctuation range as the position of the flaw is about several mm, the detection region A is preferably about 5 mm to 15 mm in the main scanning direction.
The image forming apparatus can use sheets of a plurality of sizes such as A3 size, A4 size, and A5 size.
図13(A)〜図13(C)では、反射型光学センサは、定着ベルトの面内で定着ベルトの進行方向に対して直交する方向において、小サイズの記録媒体の端部と定着ベルトが接触する位置またはその近傍に対して部分的に配置されている。
一般には最大通紙できる用紙はA3縦通紙が多いため、ここで小サイズ用紙幅というと、A3用紙を除く用紙サイズが対象となる。
もしA2縦通紙が可能な画像形成装置である場合には、A2用紙を除く用紙サイズが対象となる。
また、小サイズの用紙幅端部は両端に2箇所存在するため、反射型光学センサを用紙両端に1個ずつ、すなわち、主走査方向に計2個配置することもできる。
しかしながら、用紙端面に起因する縦筋状の傷は用紙の両サイドに発生し、一般にその傷レベルに大きな相違は見られないことから、用紙の片側いずれか一方の配置で良い。
In FIG. 13A to FIG. 13C, the reflection type optical sensor has an end portion of a small-sized recording medium and a fixing belt in a direction perpendicular to the advancing direction of the fixing belt within the surface of the fixing belt. It is partially arranged with respect to the contact position or its vicinity.
In general, there are a large number of sheets that can be passed through the maximum length in the A3 vertical direction. Therefore, the small size sheet width here refers to the sheet size excluding the A3 sheet.
If the image forming apparatus is capable of A2 portrait paper, paper sizes other than A2 paper are targeted.
Further, since there are two small-size paper width end portions on both ends, one reflection type optical sensor can be arranged on each end of the paper, that is, two in total in the main scanning direction.
However, the vertical streak caused by the end face of the paper occurs on both sides of the paper, and generally there is no significant difference between the scratch levels.
また、定着部材として定着ベルトを用いることで、上述した反射型光学センサを用いて精度良く定着ベルトの表面状態を検出することができる。
さらに、画像形成装置内において、上記で説明した反射型光学センサを種々の用紙サイズに対応できるように、図13(D)に示すように、主走査方向に大きくしてもよい。
すなわち、記録媒体の種々のサイズに対応できるように、定着ベルトの進行方向に対して直交する方向に関して定着ベルトの長手方向全域に亘って配置する。
例えばA1縦通紙が可能な画像形成装置である場合、A2サイズ、A3サイズ、A4サイズ、A5サイズ、B3サイズ、B4サイズ、B5サイズ、B6サイズの各用紙幅端部が反射型光学センサで照射可能となるように、反射型光学センサを主走査方向に大きくする。
種々の用紙サイズに対応可能なように十分大きくすることで、用紙サイズによって定着ベルト上の異なる場所に出現するキズの未検知を防止することができる。
Further, by using a fixing belt as the fixing member, it is possible to detect the surface state of the fixing belt with high accuracy using the above-described reflective optical sensor.
Further, in the image forming apparatus, the reflective optical sensor described above may be enlarged in the main scanning direction as shown in FIG. 13D so as to be compatible with various paper sizes.
That is, the recording medium is arranged over the entire length of the fixing belt in the direction orthogonal to the traveling direction of the fixing belt so as to correspond to various sizes of the recording medium.
For example, in the case of an image forming apparatus capable of A1 longitudinal paper, each of the A2 size, A3 size, A4 size, A5 size, B3 size, B4 size, B5 size, and B6 size paper width ends is a reflective optical sensor. The reflection type optical sensor is enlarged in the main scanning direction so that irradiation can be performed.
By making it large enough to accommodate various paper sizes, it is possible to prevent undetected scratches appearing at different locations on the fixing belt depending on the paper size.
反射型光学センサの形態は上記の実施形態に記載の反射型光学センサに限定されるものではない。
定着ベルトの表面に主走査方向に複数の光スポットを照射でき、その反射光が受光できれば良い。
上記実施形態に記載の反射型光学センサは複数のLEDと複数のPDが1対1に対向するアレイタイプであるが、レーザを光偏向器で偏向し、定着ベルトの表面からの反射光を1つないしは複数のPDで受光するような光偏向タイプでも良い。
また、1つのLEDと1つのPDからなる光学センサを駆動手段により主走査方向に移動させるセンサ駆動タイプでも良い。
The form of the reflective optical sensor is not limited to the reflective optical sensor described in the above embodiment.
It is sufficient that a plurality of light spots can be irradiated on the surface of the fixing belt in the main scanning direction and the reflected light can be received.
The reflective optical sensor described in the above embodiment is an array type in which a plurality of LEDs and a plurality of PDs face each other in a one-to-one relationship. However, the laser is deflected by an optical deflector, and the reflected light from the surface of the fixing belt is 1 Alternatively, an optical deflection type in which light is received by a plurality of PDs may be used.
Further, a sensor driving type in which an optical sensor composed of one LED and one PD is moved in the main scanning direction by a driving means may be used.
上記実施形態では、被検物の一例として定着ベルトを例示したが、画像形成装置における経時劣化を来たす他の部材においても同様に実施することができる。 In the above-described embodiment, the fixing belt is illustrated as an example of the test object. However, the fixing belt can be similarly applied to other members that cause deterioration with time in the image forming apparatus.
19 定着装置
20 像担持体としての感光体ドラム
61 被検物としての定着ベルト
200 反射型光学センサ
211 発光部としてのLED
212 受光部としてのPD
220 照射光学系としてのレンズ素子
220C 受光光学系としての受光用レンズ
S 記録媒体としての転写紙
DESCRIPTION OF
212 PD as light receiving unit
220 Lens Element as
Claims (10)
前記反射型光学センサは、
少なくとも1つの発光部からなる照射系と、
前記照射系から射出された光を被検物に導く照射光学系と、
前記照射系から射出され前記被検物で反射された光を受光する少なくとも2つの受光部からなる受光系と、
前記被検物で反射された光束を前記受光系に導く受光光学系と、
を備え、
前記受光部のうち隣接する任意の2つの受光部に挟まれた領域について、前記領域に該領域に相当する大きさの受光部を配置させた場合に受光し得る出力を、前記隣接する任意の2つの受光部における出力から見積もり、該見積もりの出力を前記被検物の検出に用いることを特徴とする表面状態検出装置。 In a surface state detection device comprising a reflective optical sensor for detecting the surface of a test object, and detecting the surface state of the test object based on detection information from the reflective optical sensor,
The reflective optical sensor is
An irradiation system consisting of at least one light emitting part;
An irradiation optical system for guiding the light emitted from the irradiation system to the test object;
A light receiving system comprising at least two light receiving parts for receiving light emitted from the irradiation system and reflected by the test object;
A light receiving optical system for guiding the light beam reflected by the test object to the light receiving system;
With
For an area sandwiched between any two adjacent light receiving sections among the light receiving sections, an output that can be received when a light receiving section having a size corresponding to the area is disposed in the area, A surface state detection apparatus characterized by estimating from outputs from two light receiving sections and using the estimated output for detection of the test object.
前記受光し得る出力は、前記受光部のうち出力が最大値をとる受光部における出力の1割に満たない出力の受光部に関しては、見積もりの算出に用いないことを特徴とする表面状態検出装置。 The surface state detection apparatus according to claim 1,
The surface state detection device characterized in that the light-receiving unit that receives less than 10% of the output in the light-receiving unit having the maximum output among the light-receiving units is not used for calculation of an estimate. .
前記照射系は少なくとも2つの発光部からなり、
前記照射光学系は、前記発光部の配列方向に複数存在し前記各発光部に個別に対応する複数の照射用レンズを備え、
前記受光光学系は1つの受光用レンズからなることを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to claim 1 or 2,
The irradiation system consists of at least two light emitting units,
The irradiation optical system includes a plurality of irradiation lenses that exist in a plurality in the arrangement direction of the light emitting units and individually correspond to the light emitting units,
The surface condition detecting device, wherein the light receiving optical system comprises one light receiving lens.
前記受光用レンズは、光を一軸方向にのみ集束させるシリンドリカルレンズであることを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to claim 3,
The surface condition detection device according to claim 1, wherein the light receiving lens is a cylindrical lens that focuses light only in one axial direction.
前記照射用レンズと前記受光用レンズは一体化されていることを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to claim 3 or 4,
The surface state detection apparatus, wherein the irradiation lens and the light receiving lens are integrated.
前記受光し得る出力は、多項式補間を用いて算出されることを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The output capable of receiving light is calculated using polynomial interpolation.
前記受光し得る出力は、一次の多項式補間である線形補間を用いて算出されることを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to claim 6,
The surface condition detecting device according to claim 1, wherein the output capable of receiving light is calculated using linear interpolation which is first-order polynomial interpolation.
前記照射系と前記照射光学系との間に他の領域への光の漏れを規制する規制部材を設けたことを特徴とする表面状態検出装置。 In the surface state detection apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A surface state detection apparatus comprising a regulating member for regulating leakage of light to another region between the irradiation system and the irradiation optical system.
前記定着ベルトの表面状態を検出する表面状態検出装置として、請求項1〜8のいずれか1つに記載の表面状態検出装置を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus that finally transfers a toner image formed on an image carrier based on image information to a recording medium, and passes the recording medium through a fixing device having a fixing belt to fix the toner image to the recording medium. In
An image forming apparatus comprising the surface state detection device according to claim 1 as a surface state detection device for detecting a surface state of the fixing belt.
前記反射型光学センサは、前記定着ベルトの面内で該定着ベルトの進行方向に対して直交する方向において、小サイズの記録媒体の端部と前記定着ベルトが接触する位置またはその近傍に対して部分的に配置され、
あるいは、前記記録媒体の種々のサイズに対応できるように、前記定着ベルトの進行方向に対して直交する方向に関して前記定着ベルトの長手方向全域に亘って配置されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9.
The reflection-type optical sensor is located in a direction perpendicular to the advancing direction of the fixing belt within the surface of the fixing belt, or a position where the end of the small-sized recording medium contacts the fixing belt or the vicinity thereof. Partially arranged,
Alternatively, the image forming apparatus is disposed over the entire longitudinal direction of the fixing belt with respect to a direction orthogonal to the traveling direction of the fixing belt so as to correspond to various sizes of the recording medium. .
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