JP2017223875A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサー本体とレンズとの位置関係の変化を防止し、ＩＤセンサーの検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】光走査装置は、中間転写ベルトに対面するように配置されたＩＤセンサー４０と、ＩＤセンサー４０が設けられた基板５０とを備え、ＩＤセンサー４０は、基板５０に一体化され、中間転写ベルトに向けて光を出射すると共に、中間転写ベルトで正反射した光と拡散反射した光とを個別に受光するセンサー本体４１と、センサー本体４１と中間転写ベルトとの間に配置され、センサー本体４１からの出射光とセンサー本体４１への入射光とを制御するレンズ４２と、レンズ４２を保持する保持部材４３とを備え、保持部材４３は、基板５０に対して直接的に溶着固定されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の像担持体を用いてカラー画像を形成する画像形成装置に関する。

従来から、複数の像担持体を用いてカラー画像を形成する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置は、複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に転写することによってカラー画像を形成する。

この種の画像形成装置では、中間転写ベルト上に一定の濃度でトナー像を形成する必要がある。そのために、中間転写ベルト上のトナー像の濃度を検知するためにＩＤセンサーが用いられる。ＩＤセンサーは、中間転写ベルトに向けて検査光を出射し、中間転写ベルトで反射した検査光の受光量に基づいて、中間転写ベルト上のトナー像の濃度を検知する。特許文献１及び特許文献２には、ＩＤセンサーを備えた画像形成装置が記載されている。

特開２００９−５８９１８号公報 特開２０１０−１２２５５２号公報

ところで、この種の画像形成装置では、図１１に示すように、ＩＤセンサー８０が基板８１に設けられている。図１２に示すように、ＩＤセンサー８０のうち、発光部９１と受光部９２とを有するセンサー本体８２が基板８１に一体化され、センサー本体８２からの出射光とセンサー本体８２への入射光とを制御するレンズ８３が、基板８１に取り付けられる保持部材８４に保持される。また、図１１では、保持部材８４と共にセンサー本体８２を内部に収容する箱体を形成する蓋部材８５が、保持部材８４とは反対側から基板８１に取り付けられている。

基板８１に保持部材８４及び蓋部材８５を取り付ける際は、例えば、図１３に示すように、保持部材８４の２つのピン（ボス）８６を基板８１の貫通孔８１ａに挿通させ、さらに、図１４に示すように、２つのピン８６を蓋部材８５の貫通孔８５ａに挿通させる。そして、この状態で、各ピン８６の先端部を溶かして、各ピン８６を蓋部材８５に溶着させる。これにより、保持部材８４は蓋部材８５に直接的に溶着固定される。この溶着固定によって、ＩＤセンサー８０が基板８１に取り付けられる。

しかし、従来の画像形成装置は、保持部材８４及び蓋部材８５によって基板８１を挟んでいるものの、保持部材８４が基板８１に固定されておらず、さらに、ピン８６と貫通孔８１ａとの寸法公差に起因して、貫通孔８１ａの孔面とピン８６との間に隙間（ガタ）がある。そのため、基板８１に対して保持部材８４の位置が変動し、それに伴って、基板８１上のセンサー本体８２と、保持部材８４に保持されたレンズ８３との位置関係が変化してしまう。従って、ＩＤセンサー８０では、受光部９２における受光量が上述の位置関係の変化の影響を受け、検知精度に悪影響を及ぼしていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサー本体とレンズとの位置関係の変化を防止し、ＩＤセンサーの検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置は、回転駆動される複数の像担持体と、前記複数の像担持体各々に当接可能に回転駆動される中間転写ベルトとを備え、前記複数の像担持体各々の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に転写することによってカラー画像を形成する装置である。

そして、中間転写ベルトに対面するように配置されたＩＤセンサーと、ＩＤセンサーが設けられた基板とを備え、ＩＤセンサーは、基板に一体化され、中間転写ベルトに向けて光を出射すると共に、中間転写ベルトで正反射した光と拡散反射した光とを個別に受光するセンサー本体と、センサー本体と中間転写ベルトとの間に配置され、センサー本体からの出射光とセンサー本体への入射光とを制御するレンズと、レンズを保持する保持部材とを備え、保持部材は、基板に対して直接的に溶着固定されている。

本発明によれば、ケースが基板に対して直接的に溶着固定されているため、基板に対してケースの位置が変動することを防止でき、センサー本体とレンズとの位置関係の変化も防止することができる。従って、ＩＤセンサーの検知精度へ悪影響を及ぼしていた前述の位置関係の変化を防止できるため、ＩＤセンサーの検知精度を向上させることができる。

図１は、実施形態における画像形成装置の概略構成を示す全体図である。 図２は、画像形成装置におけるＩＤセンサー付近の拡大図である。 図３は、ＩＤセンサーの分解斜視図である。 図４は、ケースを取り外した状態における基板の前面側の正面図である。 図５は、ケースを取り付けた状態における基板の前面側の正面図である。 図６は、第１挿通状態において基板を背面側から見た斜視図である。 図７は、第２挿通状態において基板を背面側から見た斜視図である。 図８は、従来の画像形成装置におけるカバーの固定方法の問題点を説明するための斜視図である。 図９は、従来の画像形成装置における基板の位置決め方法の問題点を説明するための斜視図である。 図１０は、実施形態における画像形成装置における基板の位置決め方法を説明するための基板の正面図である。 図１１は、従来の画像形成装置におけるＩＤセンサーの斜視図である。 図１２は、従来の画像形成装置におけるＩＤセンサーの分解斜視図である。 図１３は、従来の画像形成装置における保持部材のピンを基板の貫通孔に挿通させた状態の斜視図である。 図１４は、従来の画像形成装置における保持部材のピンを蓋部材の貫通孔に挿通させた状態の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

＜実施形態＞
図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置１の概略構成図を示す。以下の説明において、前側、後側は、画像形成装置１の前側、後側（図１の紙面垂直方向の手前側、奥側）を意味し、左側、右側は、画像形成装置１を前側から見たときの左側、右側を意味するものとする。

画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンターであって、箱形のケーシング２５によって覆われた画像形成装置本体２を有している。画像形成装置本体２内には画像形成部３が設けられている。この画像形成部３は、ネットワーク接続等がされたコンピューター等の外部機器から伝送されてくる画像データに基づき画像を記録紙Ｐ（転写材）に転写形成する。画像形成部３の下側には、レーザー光を出射する光走査装置４が配置され、画像形成部３の上側には、後述する各感光体ドラム１１に当接可能に回転駆動される中間転写ベルト５が配置されている。中間転写ベルト５は、二次転写対向ローラー３１とテンションローラー３２とに巻き掛けられ、これらのローラー３１，３２の間に左右方向に張られている。光走査装置４の下側には、記録紙Ｐを貯留する用紙貯留部６が配置され、用紙貯留部６の左側には、手差し給紙部７が配置されている。中間転写ベルト５の右側且つ上側には、記録紙Ｐに転写形成された画像に定着処理を施す定着部８が配置されている。符号９は、画像形成装置本体２の上部に配置され、定着部８で定着処理が施された記録紙Ｐを排出する用紙排出部である。

画像形成部３は、中間転写ベルト５に沿って一列に配置された４つの画像形成ユニット１０（マゼンダ、シアン、イエロー、ブラックの各色に対応した４つの画像形成ユニット）を備えている。これら画像形成ユニット１０は、回転駆動される感光体ドラム１１（像担持体）を有している。各感光体ドラム１１の直下には、帯電器１２が配置され、各感光体ドラム１１の左側には、現像装置１３が配置され、各感光体ドラム１１の直上には、一次転写ローラー１４が配置され、各感光体ドラム１１の右側には、感光体ドラム１１の周面をクリーニングするクリーニング部１５が配置されている。

各感光体ドラム１１は、帯電器１２によって周面が一定に帯電され、当該帯電後の感光体ドラム１１の周面に対して、所定の画像データに基づくレーザー光が光走査装置４から照射され、各感光体ドラム１１の周面に静電潜像が形成される。かかる静電潜像に現像装置１３から現像剤が供給されて、各感光体ドラム１１の周面にイエロー、マゼンタ、シアン、又はブラックのトナー像が形成される。これらトナー像は、一次転写ローラー１４に印加された転写バイアスにより中間転写ベルト５上に転写される。

定着部８の下側には、二次転写ローラー１６と、二次転写ローラー１６に対向する二次転写対向ローラー３１とが配置されている。二次転写ローラー１６は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラー３１に当たるように、二次転写対向ローラー３１の隣に配置されている。二次転写ローラー１６は、中間転写ベルト５に当接している。用紙貯留部６又は手差し給紙部７から用紙搬送路１７を通って搬送される記録紙Ｐは、二次転写ローラー１６と中間転写ベルト５とによって挟持され、二次転写ローラー１６に印加された転写バイアスにより中間転写ベルト５上のトナー像が転写される。記録紙Ｐにはカラー画像が形成される。なお、二次転写対向ローラー３１の近傍には、中間転写ベルト５上のトナー濃度を検知するためのＩＤセンサー４０が設けられている。ＩＤセンサー４０は基板５０に設けられている。ＩＤセンサー４０についての詳細は後述する。

定着部８は、加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とを備え、これら加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とにより記録紙Ｐを挟持して加圧しながら加熱し、記録紙Ｐに転写されたトナー像を記録紙Ｐに定着させるようになっている。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙排出部９に排出される。符号２０は、両面印刷時に定着部８から排出された記録紙Ｐを反転させるための反転搬送路である。

−ＩＤセンサーの構成−
ＩＤセンサー４０は、図２に示すように、中間転写ベルト５における二次転写対向ローラー３１側の下側部分に対面するように、中間転写ベルト５の下方に配置されている。ＩＤセンサー４０は、略矩形状の基板５０の上部に取り付けられている。基板５０は、中間転写ベルト５の幅方向に延び、中間転写ベルト５における対面部分に対して垂直に立てられている。基板５０は、ケーシング２５に一体化された板状の支持部材５１（例えば、金属板）に固定されている。支持部材５１は、中間転写ベルト５の幅方向に延びている。

ＩＤセンサー４０は、図３に示すように、センサー本体４１と、レンズ４２と、ケース（保持部材）４３と、カバー（蓋部材）４４とを備えている。センサー本体４１は、発光部４５と、第１受光部４６と、第２受光部４７とを備えている。発光部４５、第１受光部４６及び第２受光部４７は、基板５０の同一面上に配置されて、基板５０に一体化されている。第１受光部４６、発光部４５、及び第２受光部４７の各々の光軸は、基板５０の前面に略平行である。例えば、発光部４５は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、各受光部４６，４７はフォトディテクター（ＰＤ）である。なお、基板５０のうち、発光部４５等が設けられた面を「前面」、その反対面を「背面」という。

基板５０の前面では、中間転写ベルト５側（上側）にセンサー本体４１が配置されている。図４に示すように、左側から、第１受光部４６、発光部４５、及び第２受光部４７がこの順番で配置されている。発光部４５は、第１受光部４６側の斜め上方を光軸が向くように設けられている。第１受光部４６及び第２受光部４７は、発光部４５側の斜め上方を光軸が向くように設けられている。このように設けることで、発光部４５が中間転写ベルト５に向けて検査光（ＬＥＤ光）を出射すると、第１受光部４６が中間転写ベルト５で正反射した検査光を受光し、第２受光部４７が中間転写ベルト５で拡散反射した検査光を受光する。ＩＤセンサー４０は、第１受光部４６によって検知された受光量と、第２受光部４７によって検知された受光量との差に基づいて、中間転写ベルト５表面に形成されたトナー像の濃度を検知する。

レンズ４２は、センサー本体４１からの出射光とセンサー本体４１への入射光とを制御する光学素子である。レンズ４２は、発光部４５の出射光を集光する第１集光部４２ａと、第１受光部４６への入射光を集光する第２集光部４２ｂと、第２受光部４７への入射光を集光する第３集光部４２ｃとが一体形成されている。レンズ４２は、上方から見て略矩形状に形成されている。レンズ４２は、上方から見た場合の長手方向が中間転写ベルト５の幅方向と略一致するように、中間転写ベルト５とセンサー本体４１との間に配置されている。ＩＤセンサー４０では、レンズ４２が中間転写ベルト５に対面している。レンズ４２は、ケース４３に保持されている。

ケース４３は、図５に示すように、基板５０の前面側から見て、下部が少し突出した略矩形状に形成されている。ケース４３は、図３に示すように、前面部４３ａの周囲から周壁部４３ｂが突出し、上面に開口が形成されている。ケース４３は、上面の開口部分にレンズ４２を嵌合させて保持する。レンズ４２は、基板５０の上端面の凹部の底面５０ｂに対面する位置で保持される。ケース４３は、基板５０の前面のうち、センサー本体４１が配置された上側中央部を覆うように基板５０に取り付けられる。また、ケース４３は、複数のピン５５を備えている。各ピン５５は、前面部４３ａに一体化され、前面部４３ａの内側から突出している。なお、基板５０には、複数のピン５５に対応して、ピン５５と同数の貫通孔５０ａが形成されている。ピン５５等については後述する。

カバー４４は、基板５０を挟んでケース４３の反対側に配置され、ケース４３と共にセンサー本体４１を内部に収容する箱体を形成する部材である。カバー４４は、図３に示すように、略矩形板状の本体部４４ａと、本体部４４ａの下部から突出する略矩形板状の突出部４４ｂとを備えている。カバー４４には、複数のピン５５の一部に対応して、複数の貫通孔４４ｃが形成されている。カバー４４の高さ及び幅は、ケース４３と略同じである。カバー４４は、基板５０の厚さ方向に見てケース４３と重なるように、ケース４３とは反対側から基板５０に取り付けられる。カバー４４は、レンズ４２がケース４３から抜け出すことを阻止すると共に、ケース４３内（つまりＩＤセンサー４０内）に異物（トナーや紙粉等）が侵入することを防止する蓋としての役割を果たす。

−ＩＤセンサーの基板への取付方法−
上述したようにケース４３は、複数のピン５５を備えている。これらのピン５５は、ケース４３を溶着固定するための金属製のピン（ボス）である。複数のピン５５は、ケース４３を基板５０に直接的に溶着固定するための複数の基板用ピン５５ａと、ケース４３をカバー４４に直接的に溶着固定するための複数のカバー用ピン５５ｂとを含む。本実施形態では、基板用ピン５５ａが２本設けられ、カバー用ピン５５ｂが３本設けられている。

ＩＤセンサー４０を基板５０に取り付ける際は、図６に示すように、全てのピン５５ａ，５５ｂを基板５０の貫通孔５０ａに挿通させて、ケース４３を基板５０の前面に当接させた第１挿通状態にする。図６は、第１挿通状態において基板５０を背面側から見た斜視図である。３本のカバー用ピン５５ｂは、互いを線で繋ぐと逆三角形をなすように配置されている。２本の基板用ピン５５ａは、同じ高さに配置され、前述の逆三角形の内側に位置している。第１挿通状態では、基板５０の背面からの突出長が、基板用ピン５５ａよりもカバー用ピン５５ｂの方が大きい。

本実施形態では、第１挿通状態で２本の基板用ピン５５ａの先端部が溶着用のヒータによって溶かされる。溶けた基板用ピン５５ａの先端部は、基板５０に付着して固まる。これにより、各基板用ピン５５ａが基板５０に溶着固定された状態になる。ケース４３は基板５０に直接的に溶着固定された第１固定状態となる。ケース４３は、２箇所（２本の基板用ピン５５ａ）で基板５０に直接的に溶着固定される。なお、溶着を行う際、各基板用ピン５５ａが貫通孔５０ａの孔面の上端又は下端に当たるように、ケース４３を上側又は下側に寄せてもよい。

続いて、図７に示すように、３本のカバー用ピン５５ｂをカバー４４の貫通孔４４ｃに挿通させて、カバー４４を基板５０の背面に当接させた第２挿通状態にする。図７は、第２挿通状態において基板５０を背面側から見た斜視図である。第２挿通状態では、３本のカバー用ピン５５ｂはカバー４４から突出し、カバー４４が隙間なくケース４３及びレンズ４２に当接している。そして、第２挿通状態で３本のカバー用ピン５５ｂの先端部が溶着用のヒータによって溶かされる。溶けたカバー用ピン５５ｂの先端部は、カバー４４に付着して固まる。これにより、各カバー用ピン５５ｂがカバー４４に溶着された状態になる。ケース４３はカバー４４に直接的に溶着固定された第２固定状態となる。ケース４３は、３箇所（３本のカバー用ピン５５ｂ）でカバー４４に直接的に溶着固定される。なお、この溶着を行う際、カバー４４を上側又は下側に寄せてもよい。

以上により、ＩＤセンサー４０が基板５０に取り付けられる。本実施形態によれば、ケース４３が基板５０に直接的に溶着固定されているため、基板５０に対してケース４３の位置が変動することを防止でき、センサー本体４１とレンズ４２との位置関係の変化も防止することができる。従って、ＩＤセンサー４０の検知精度へ悪影響を及ぼしていた前述の位置関係の変化を防止できるため、ＩＤセンサー４０の検知精度を向上させることができる。

なお、ＩＤセンサー４０では、発光部４５や受光部４６，４７に性能のばらつきがある。そのため、ＩＤセンサー４０を基板５０に取り付けた後に、発光部４５を実際に発光させて各受光部４６，４７の受光感度を確認しながら、発光部４５の光量や各受光部４６，４７の受光感度についての調整を行う。

また、本実施形態では、ケース４３とカバー４４とが３本のカバー用ピン５５ｂで直接的に溶着固定される。ここで、従来の画像形成装置では、図８に示すように、保持部材８４と蓋部材８５とが２本のピン８６で直接的に溶着固定されていた。そのため、蓋部材８５が保持部材８４や基板８１に対し傾きやすく、保持部材８４と蓋部材８５との間に隙間ができる虞があった。隙間ができると、隙間から異物が、センサー本体８２がある内部に侵入してしまう。それに対し、本実施形態では、ケース４３とカバー４４とが３本のカバー用ピン５５ｂで直接的に溶着固定されるため、カバー４４がケース４３に対して傾きにくい。そのため、異物が侵入する隙間ができることを抑制することができる。なお、３本のカバー用ピン５５ｂは同一直線上に配置されていないことが望ましい。

−基板の位置決め方法−
上述したように、基板５０は、ケーシング２５に一体化された板状の支持部材５１に固定される。ここで、ＩＤセンサー４０の検知精度を良くするためには、レンズ４２の上面が中間転写ベルト５と平行になるように（つまり、基板５０の上端面が中間転写ベルト５と平行になるように）、基板５０が固定されることが望ましい。本実施形態では、このような固定を実現するために、基板５０に一対の切り欠き６１と長穴６２とが形成されている。

まず、従来の基板８１の位置決め方法について説明する。図９に示すように、基板８１には一方の側面近傍に横方向に延びる長穴９４が形成され、もう一方の側面近傍に丸穴９５が形成されている。支持部材５１に基板８１を固定する際は、作業者は、長穴９４と丸穴９５との各々にネジ（ビス）を挿通させた状態で、基板８１を下側に押して下寄せをして、ネジ止めをする。長穴９４の下端の高さと丸穴９５の下端の高さとは同じである。そのため、下寄せした状態でのネジ止めによって、基板８１は上端面が水平な状態で固定される。なお、従来は、丸穴９５にネジを入れることで、基板８１の横方向の移動が規制され、基板８１の横方向の位置決めがなされる。

しかし、このネジ止めは手作業である。そのため、ネジ止め後に下寄せができているか否かを確認できることが望ましい。ところが、従来は、長穴９４及び丸穴９５にネジが挿通された状態で、この確認を行うことができない。

それに対し、本実施形態では、図１０に示すように、上述したように。基板５０には、互いに対向する側面の各々から基板５０の上端面に平行に延びる一対の切り欠き６１が形成されている。一対の切り欠き６１の下端の高さは互いに同じである。支持部材５１に基板５０を固定する際は、作業者は、各切り欠き６１に円柱状のボス６３（突起）を挿通させた状態で、基板５０を下側に押して下寄せをし、一対の切り欠き６１によって上下方向の基板５０の移動を規制して、ネジ止めをする。これにより、基板５０は上端面が水平な状態で固定される。

ネジ止め後に下寄せができているか否かを確認する際は、シクネスゲージを用いる。本実施形態では、基板５０の側面側から切り欠き６１にシクネスゲージを入れて、下寄せができているか否かを確認することができる。切り欠き６１にシクネスゲージが入る場合は下寄せができておらず、ネジ止め作業をやり直す。

但し、従来の丸穴９５を切り欠き６１に変えると、基板５０の横方向の位置決めができなくなる。そのため、基板５０に、上下方向に延びる長穴６２が形成されている。長穴６２は、基板５０の下側の一方の角部近傍に形成されている。上述の下寄せは、長穴６２にもボス６３を挿通させた状態で行われ、長穴６２によって横方向の基板５０の移動を規制して、長穴６２もネジ止めされる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、基板用ピン５５ａの本数が２本であったが、これに限ったものではなく、３本以上でもよい。また、基板用ピン５５ａの配置も、上記実施形態に限ったものではなく、他の配置を採用してもよい。

上記実施形態では、カバー用ピン５５ｂの本数が３本であったが、これに限ったものではなく、２本でもよいし４本以上でもよい。また、カバー用ピン５５ｂの配置も、上記実施形態に限ったものではなく、他の配置を採用してもよい。

上記実施形態では、基板５０の位置決めに切り欠き６１及び長穴６２を用いたが、これに限ったものではなく、従来と同様に、長穴と丸穴とによって基板５０の位置決めをしてもよい。

以上説明したように、本発明は、複数の像担持体を用いてカラー画像を形成する画像形成装置に有用である。

１ 画像形成装置
５ 中間転写ベルト
１１ 感光体ドラム（像担持体）
４０ ＩＤセンサー
４１ センサー本体
４２ レンズ
４３ ケース（保持部材）
４４ カバー（蓋部材）
５０ 基板

Claims (3)

1. 回転駆動される複数の像担持体と、前記複数の像担持体各々に当接可能に回転駆動される中間転写ベルトとを備え、前記複数の像担持体各々の表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト上に転写し、前記中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に転写することによってカラー画像を形成する画像形成装置であって、
   前記中間転写ベルトに対面するように配置されたＩＤセンサーと、
   前記ＩＤセンサーが設けられた基板とを備え、
   前記ＩＤセンサーは、前記基板に一体化され、前記中間転写ベルトに向けて光を出射すると共に、前記中間転写ベルトで正反射した光と拡散反射した光とを個別に受光するセンサー本体と、前記センサー本体と前記中間転写ベルトとの間に配置され、前記センサー本体からの出射光と前記センサー本体への入射光とを制御するレンズと、前記レンズを保持する保持部材とを備え、
   前記保持部材は、前記基板に対して直接的に溶着固定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基板を挟んで前記保持部材の反対側に配置され、前記保持部材と共に前記センサー本体を内部に収容する箱体を形成する蓋部材をさらに備え、
   前記蓋部材は、前記保持部材に対して３箇所以上で直接的に溶着固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記基板が立てられた状態で固定される支持部材をさらに備え、
   前記基板は、互いに対向する側面の各々から横方向に延びる一対の切り欠きと、上下方向に延びる長穴とを有し、
   前記一対の切り欠き及び前記長穴の各々に挿通されたボスによって、前記基板は前記支持部材に固定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
   

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