JP2020027198A - 画像形成装置、光学センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト5に形成された検出用画像を検出する光学センサ7を備える。光学センサ7は、第1LED701、第1PD711、第2PD712、第2LED702、及び遮光壁202a、202b、202cを備える。第1PD711は、第1LED701と第2PD712との間に位置する。第2PD712は、第1PD711と第2LED702との間に位置する。遮光壁202aは、第1LED701と第1PD711との間に設けられる。遮光壁202bは、第1PD711と第2PD712との間に設けらる。遮光壁202cは、第2PD712と第2LED702との間に設けらる。【選択図】図2

Description

本発明は、検出用画像へ光を照射する発光素子と検出用画像からの反射光を受光する受光素子とを有する光学センサ、及び当該光学センサを備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を、それぞれ、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経てシートに形成する。この画像の濃度は、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動してしまう。そこで、画像形成装置は、シートと異なる像担持体に検出用画像を形成し、画像形成装置が有する光学センサによって像担持体上の検出用画像を検出し、検出結果に基づいて画像形成条件を調整する。
また、画像形成装置は、異なる色の画像を重ねて混色の画像を形成する。そのため、イエローの画像、マゼンタの画像、シアンの画像、及びブラックの画像の画像形成位置が異なってしまうと、混色の画像の色味が所望の色味とならない。これは色ずれと呼ばれている。色ずれも、前述の画像の濃度と同様に、画像形成装置の温度や湿度、画像形成装置の印刷枚数、及び画像形成装置の稼働時間によって変動することが知られている。そこで、画像形成装置は、カラー画像の色味が変化してしまう前に、色ずれを検知するための異なる色の検出用画像を像担持体に形成し、光学センサによって検出用画像を検出し、各色の画像形成位置を前記検知された色ずれに基づいて調整する。
画像形成装置が有する光学センサは、発光部と、像担持体上の検出用画像からの反射光を受光する受光部とを備える。光学センサが検出用画像を検出する方式には、検出用画像からの正反射光を用いる正反射光方式と、検出用画像からの乱反射を用いる乱反射光方式(拡散反射光方式)と、がある。例えば特許文献1に記載の光学センサは、1つの発光素子と2つの受光素子とが基板に取り付けられ、当該基板がケースに取り付けられている。この光学センサは、ケースに遮光壁が形成されており、基板がケースに取り付けられた状態において基板上の発光素子と受光素子との間に遮光壁が位置する。この遮光壁は、発光素子から出射された光が、受光素子に直接受光されることを防止している。
特開2005−91252号公報
しかしながら、光学センサの温度が上昇することによって遮光壁と基板に隙間ができてしまう可能性がある。例えば、発光素子を複数備える光学センサは、各発光素子に挟まれた領域の温度が他の領域の温度よりも上昇しやすい。2つの発光素子に挟まれた位置に受光素子を有する光学センサにおいては、この受光素子の周囲の遮光壁や基板が熱膨張しやすい。これは、発光素子が発光することによって生じた熱が、2つの発光素子に挟まれた受光素子の周囲に集中してしまうことが原因である。
2つの発光素子に挟まれた受光素子の周囲が熱膨張した場合には、発光素子と受光素子との間に設けられた遮光壁と基板とに隙間ができてしまう。そして、この隙間から漏れ出た光が受光素子により受光されてしまうと、光学センサは検出用画像からの反射光を高精度に検出できなかった。
そこで、本発明は、複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出することが目的である。
上記課題を解決するための画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、前記センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第1受光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、前記第2受光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第1発光素子と前記第1受光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1受光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2受光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するための他の画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、前記センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第1発光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、前記第2発光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第1受光素子と前記第1発光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1発光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2発光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するための光学センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第1受光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、前記第2受光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第1発光素子と前記第1受光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1受光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2受光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するための他の光学センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、前記第1発光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、前記第2発光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、前記遮光壁は、前記第1受光素子と前記第1発光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1発光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2発光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする。
本発明によれば、複数の発光素子を備えるセンサにおいて検出用画像からの反射光を高精度に検出できる。
画像形成装置の概略断面図。 光学センサの要部断面図。 (a)、(b)は、砲弾型素子を有する光学センサの要部断面図。 (a)、(b)は、LEDの説明図。 第1LED及び第1PDの周辺拡大図。 各素子を異なる順で配置した光学センサの説明図。 コントローラの構成例示図。 第1パターン画像の説明図。 読取レベルの例示図。 (a)、(b)は、第2パターン画像の説明図。 読取レベルの例示図。 読取レベルの例示図。 (a)、(b)は、画像濃度検出用の測定用画像の説明図。 読取レベルの例示図。 読取レベルの例示図。 色ずれ量の検出処理を表すフローチャート。 画像濃度検出処理を表すフローチャート。 実装精度が低下した場合の光学センサの説明図。 実装精度を向上させた光学センサの説明図。 光学センサの要部断面図。
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
(全体構成)
図1は、本実施形態の画像形成装置100の概略断面図である。画像形成装置100は、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、現像器16a〜16d、中間転写ベルト5、ベルト支持ローラ3、転写ローラ4、及び定着器17を備える。以下の説明においては、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、及び現像器16a〜16dを、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成する画像形成部10と称す。中間転写ベルト5は、駆動ローラやベルト支持ローラ3を含む複数のローラに掛け回されている。中間転写ベルト5には画像形成部10により形成されたトナー像が転写される。中間転写ベルト5はトナー像を担持して搬送する像担持体として機能する。また、中間転写ベルト5はトナー像が転写される中間転写体としても機能する。転写ローラ4は、中間転写ベルト5に対してベルト支持ローラ3の反対側に配置されている。転写ローラ4が中間転写ベルト5を押圧することによって形成されるニップ部Nは転写部と呼ばれる。シートは搬送ローラにより転写部へと搬送される。転写ローラ4は、転写部において中間転写ベルト5上のトナー像をシートに転写する。なお、符号末尾の「a」は、イエローの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「b」は、シアンの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「c」は、マゼンタの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「d」は、ブラックの画像を形成するための構成を表す。
感光ドラム1a、1b、1c、1dは矢印A方向へ回転する。感光ドラム1a、1b、1c、1dはその表面に感光層を有する。感光ドラム1a、1b、1c、1dは感光体として機能する。帯電器2a、2b、2c、2dは感光ドラム1a、1b、1c、1dを帯電する。露光器15a、15b、15c、15dは、帯電器2a、2b、2c、2dにより帯電された感光ドラム1a、1b、1c、1dを露光する。露光器15a、15b、15c、15dから出射されたレーザ光が感光ドラム1a、1b、1c、1dを走査することによって、感光ドラム1a、1b、1c、1dの表面に静電潜像が形成される。現像器16a、16b、16c、16dは、静電潜像をトナー(現像剤)により現像して、感光ドラム1a、1b、1c、1dに各色のトナー像を形成する。中間転写ベルト5の駆動ローラが回転することによって中間転写ベルト5は矢印B方向へ回転する。感光ドラム1a、1b、1c、1dに形成された各色のトナー像は、像担持体である中間転写ベルト5に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト5には、フルカラーのトナー像6が形成される。
中間転写ベルト5が回転することで、トナー像6は転写部に搬送される。トナー像6は、転写部を通過する際にシートに転写される。トナー像6が転写されたシートは、搬送ベルト12により定着器17へ搬送される。定着器17はヒータ171を備え、ヒータ171がトナー像6を加熱することで、トナー像6をシートに定着させる。その後、シートは、画像形成装置100のトレイ(不図示)へ排出される。以上により、画像形成装置100による画像形成処理が終了する。
また、中間転写ベルト5の搬送方向(B方向)で感光ドラム1dの下流側には光学センサ7が配置されている。光学センサ7は、中間転写ベルト5に形成された色ずれ検出用のパターン画像や画像濃度検出用のテスト画像を検出する。テスト画像の検出結果は画像濃度補正に用いられる。パターン画像の検出結果は色ずれ補正に用いられる。なお、以下では、パターン画像とテスト画像を区別しない場合、パターン画像及びテスト画像を「検出用画像」と称す。
各感光ドラム1a〜1dから中間転写ベルト5に転写された各色のトナー像の位置(転写位置)は、露光器15a〜15dの温度によって変動することが知られている。転写位置のズレは、フルカラーの画像の色合いや色調を変化させてしまう。転写位置のズレは色ずれと呼ばれる。そこで、画像形成装置100は、色ずれを検知するためのパターン画像を光学センサ7によって検出し、当該検出された色ずれを補正する。
また、画像形成装置100により形成されるべき画像の濃度は、環境条件(温湿度)の変化や、印刷枚数の増加が原因で変動してしまう。そのため、画像形成装置100は、テスト画像を光学センサ7によって検出して、画像形成条件をテスト画像の検出結果に基づいて制御する画像濃度補正を実行する。ここで、画像形成条件は、例えば、露光器15a〜15dが出射するレーザ光の強度、現像器16a〜16dに印加される現像バイアス、帯電器2a〜2dに印加される帯電バイアス、転写ローラ4に印加される転写バイアスを含む。画像形成装置100は、画像濃度を補正するために、複数の画像形成条件を制御してもよく、或いは、特定の画像形成条件のみを制御してもよい。
(光学センサ)
図2は、光学センサ7の要部断面図である。光学センサ7は、2つの発光素子と2つの受光素子とを備える。光学センサ7は、発光素子として、第1LED(Light Emitting Diode)701及び第2LED702を備える。光学センサ7は、受光素子として、第1PD(Photodiode)711及び第2PD712を備える。第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、同一の基板201の所定面(取り付け面)にダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着される。第1LED701及び第2LED702からの照射光の光軸は基板201の所定面(取り付け面)に直交する。さらに、第1PD711及び第2PD712に受光される反射光の光軸も基板201の所定面(取り付け面)に直交する。
光学センサ7は、基板201の所定面(取り付け面)に第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712が取り付けられているので、リフロー工程を1度行えば基板201に前述の複数の素子を取り付けることができる。従って、光学センサ7の製造コストは、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712を基板201の両面に分けて取り付けた光学センサの製造コストよりも安い。なお、基板201は、例えばプリント基板(PCB:Printed Circuit Board)であるが、これに限定されない。第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、不図示の電源回路や検出回路等に、例えば基板201を介して電気的に接続されている。
光学センサ7は、図2に示すように、第1LED701、第1PD711、第2PD712、及び第2LED702が基板201に並んで配置されている。つまり、第1LED701と第2LED702との間に、第1PD711及び第2PD712が位置する。さらに、光学センサ7は、遮光壁202a、202b、202cが形成されたハウジング203を備える。
続いて各素子の配置について説明する。第1LED701と第1PD711との位置関係は、第1LED701が発光した場合に第1PD711が測定対象からの正反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第1LED701から出射された光の入射角は、第1PD711に受光される反射光の反射角と等しい。第1LED701からの光の入射角は例えば7°であり、第1PD711の反射角は例えば7°とする。なお、測定対象とは中間転写ベルト5又は中間転写ベルト5上の検出用画像である。
さらに、第1PD711と第2LED702との位置関係は、第2LED702が発光した場合に第1PD711が測定対象からの乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第2LED702から出射された光の入射角は、第1PD711に受光される反射光の反射角と異なる。第2LED702からの光の入射角は例えば30°であり、第1PD711の反射角は例えば7°とする。そして、第2LED702と第2PD712との位置関係は、第2LED702が発光した場合に第2PD712が測定対象からの他の乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第2LED702から出射された光の入射角は、第2PD712に受光される反射光の反射角と異なる。さらに、第1PD711に受光される反射光の反射角も、第2PD712に受光される反射光の反射角と異なる。第2LED702からの光の入射角は例えば30°であり、第2PD712の反射角は例えば−7°とする。
ここで、第2LED702が発光する場合、測定対象からの正反射光は第1PD711及び第2PD712のいずれにも受光されない。つまり、光学センサ7は、第2LED702からの光が測定対象によって反射しても測定対象からの正反射光が第1PD711及び第2PD712に受光されないように、第2LED702と第1PD711と第2PD712との位置関係が決まっている。
基板201はハウジング203に取り付けられている。基板201がハウジング203に取り付けられた状態において、遮光壁202a、202b、202cが発光素子と受光素子との間に位置する。つまり、光学センサ7は、第1LED701と第1PD711との間に遮光壁202aが位置し、第1PD711と第2PD712との間に遮光壁202bが位置し、第2PD712と第2LED702との間に遮光壁202cが位置する。遮光壁202aは、第1LED701から出射された光が第1PD711及び第2PD712に直接受光されることを抑制する。遮光壁202cは、第2LED702から出射された光が第2PD712及び第1PD711に直接受光されることを抑制する。さらに、遮光壁202bは、第1PD711によって散乱した光が第2PD712に受光されることを抑制すると共に、第2PD712によって散乱した光が第1PD711に受光されることを抑制する。さらに、ハウジング203と遮光壁202a及び遮光壁202cは、第1LED701及び第2LED702から出射された光が効率的に中間転写ベルト5上に照射されるように、照射光をガイドする。遮光壁202a、202b、202cは、第1PD711及び第2PD712が中間転写ベルト5からの反射光を効率的に受光するためのガイドとして機能する。
光学センサ7は、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712が同一の基板201に実装されるため、各素子を中間転写ベルト5に対して略平行に取り付けることができる。これによって、光学センサ7は、例えばリードピン付きの砲弾型素子で構成される光学センサよりも、光軸のずれを抑制することができる。さらに、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着された素子であるので、砲弾型素子よりも素子間隔を狭くすることができる。そのため、光学センサ7の全体のサイズを小型化することができる。例えば、一般的な素子が3[mm]×2[mm]×1[mm]程度なのに対し、砲弾型素子はリードピンを除いた寸法でも5[mm]×10[mm]×5[mm]程度である。そのため、部品体積を大幅に小型化でき、光学センサ7自体も小型化できる。
ここで、比較例として砲弾型素子を有する光学センサについて説明する。図3(a)及び図3(b)は、砲弾型素子を有する光学センサの要部断面図である。図3(a)及び図3(b)に示す光学センサは、砲弾型素子である発光素子161、162と受光素子163、164との位置関係を図2に示す光学センサ7の素子の位置関係と同じにしている。つまり、図3(a)及び図3(b)に示す光学センサの入射角と反射角との関係は、図2に示す光学センサ7の入射角と反射角との関係と同じである。
砲弾型素子を有する光学センサを図3(b)に示すように光学センサ7(図2)と同じサイズまで小型化しようとしても、発光素子161、162や受光素子163、164が遮光壁167a、167b、167cにぶつかってしまう。そのため砲弾型素子を有する光学センサは、図3(a)のように、発光素子161、162や受光素子163、164が遮光壁167a、167b、167cとぶつからないように、各素子の間隔を広げなければならず、大型化せざるを得なかった。つまり、本実施形態の光学センサ7によれば、各素子がダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されているため、砲弾型素子を有する光学センサよりも素子間隔を狭めて小型化できる。
また、本実施形態の光学センサ7が有する各素子は、基板201に、第1LED701、第1PD711、第2PD712、第2LED702の順に配列される。つまり一つの受光素子が二つの発光素子に挟まれないように、複数の発光素子及び複数の受光素子が配列される。このように配列される理由について説明する。
図4は、本実施形態の発光素子(第1LED701、第2LED702)に用いられるLEDの説明図である。図4(a)に示すように、LED1700は、電極1701上に、Pクラッド層1702、発光層1703、及びNクラッド層1704が積層されたダブルヘテロ接合型の構成である。Nクラッド層1704の上には、電極1705、1706が設けられる。LED1700がダブルヘテロ接合型なので、発光層1703は、光を全方向に出力する。図4(b)は、LED1700の発光指向特性を例示する。ここで例示されるように、LED1700は、90°、−90°等の真横方向へも光を出力する。
図5は、光学センサ7の第1LED701及び第1PD711の周辺拡大図である。第1LED701と第1PD711との間には、第1LED701から出射された光が第1PD711に直接到達することを防止するための遮光壁202aが設けられる。しかしながら、例えば、第1LED701が発光し続けることによって基板201やハウジング203の温度が上昇した場合、ハウジング203に形成された遮光壁202aと基板201とに隙間ができる可能性がある。
第1PD711は、上記の通り、第1LED701が発光した場合に測定対象からの正反射光を受光するように配置される。遮光壁202aと基板201との間に間隙ができた場合、第1PD711は測定対象からの正反射光に加え、図5に示すように、隙間から漏れ出た迷光を受光する。この場合、第1PD711は測定対象からの正反射光を高精度に検出できない。つまり、第1PD711が遮光壁202aと基板201の隙間から漏れ出た迷光を受光することによって正確な色ずれ検出及び画像濃度検出が妨げられる。
また、第2PD712は、第2LED702が発光した場合に測定対象からの乱反射光を受光するように配置される。そして、第2LED702と第2PD712との間には、第2LED702から出射された光が第2PD712に直接到達することを防止するための遮光壁202cが設けられる。基板201やハウジング203の温度が上昇してハウジング203に形成された遮光壁202cと基板201との間に間隙ができた場合、第2PD712は測定対象からの乱反射光に加え、隙間から漏れ出た迷光を受光する。この場合、第2PD712は測定対象からの乱反射光を高精度に検出できない。つまり、第2PD712が遮光壁202cと基板201の隙間から漏れ出た迷光を受光することによって正確な色ずれ検出及び画像濃度検出が妨げられる。
ここで、図6は、遮光壁に隙間ができやすい光学センサ7´の比較例である。図6に示す光学センサ7´の各素子の配置は、光学センサ7(図2)の各素子の配置と異なる。図6に示す光学センサ7´は、基板201´に、第1LED701´、第1PD711´、第2LED702´、第2PD712´の順に各素子が配列される。さらに、図6に示す光学センサ7´は、第1LED701´と第1PD711´との間に遮光壁202a´を有し、第1PD711´と第2LED702´との間に遮光壁202b´を有し、第2LED702と第2PD712´との間に遮光壁202c´を有する。この配列の場合、第1LED701´が発光する場合だけでなく、第2LED702´が発光する場合にも、第1PD711´とその周囲の温度が上昇する。つまり、図2に示す光学センサ7よりも、光学センサ7´は、2つの熱源に相当する第1LED701と第2LED702との距離が短いので、これら熱源の間の領域の温度が上昇しやすい。そのため、基板201´と遮光壁202a´の間に間隙ができやすく、さらに基板201´と遮光壁202b´の間に間隙ができやすい。これによって、図6に示す光学センサ7´は、遮光壁202a´、202b´に迷光が漏れ出る隙間ができやすく、第1PD711´が高精度に検出用画像からの反射光を検出できない。
また、第1PD711´は、第1LED701´の発光時及び第2LED702´の発光時のいずれでも、遮光壁202a´、及び202b´の隙間から漏れ出る迷光の影響を受ける。そのため、図6に示す光学センサ7´は、第2LED702´が発光した場合においても第1PD711´が検出用画像からの反射光を高精度に検出できない。さらに、第2LED702´の周囲の温度が上昇した場合には遮光壁202b´及び遮光壁202c´の隙間から迷光が漏れ出る可能性がある。遮光壁202b´及び遮光壁202c´の隙間から迷光が漏れ出た場合には、第1PD711´及び第2PD712´の両方が検出用画像からの反射光を高精度に検出できない。
遮光壁202a、202b、202cと基板201との間に隙間ができにくくするため、本実施形態の光学センサ7(図2)は、基板201に、第1LED701、第1PD711、第2PD712、第2LED702の順に各素子を配列する。つまり、光学センサ7(図2)は、光学センサ7のサイズを大型化することなく、図6に示した光学センサ7´よりも第1LED701から第2LED702までの距離を遠くできる。これによって、第1LED701及び第2LED702が発光しても、第1LED701と第2LED702との間の領域の温度が上昇しにくい。つまり、光学センサ7(図2)は、図6に示した光学センサ7´と比べて、遮光壁202cから第1LED701までの距離が長いので、第1LED701が発光しても遮光壁202cと基板201の間に隙間ができにくい。同様に、光学センサ7(図2)は、図6に示した光学センサ7´と比べて、遮光壁202aから第2LED702までの距離が長いので、第2LED702が発光しても遮光壁202aと基板201の間に隙間ができにくい。従って、光学センサ7によれば、光学センサ7の検出精度が低下する原因である迷光の発生を抑制できる。そして、光学センサ7によれば迷光の発生が抑制されるので、検出用画像からの反射光を高精度に検出できる。
(コントローラ)
図7は、画像形成装置100の動作を制御するためのコントローラの構成例示図である。コントローラ40は、CPU(Central Processing Unit)109、ROM(Read Only Memory)111、及び画像形成制御部101を備える。CPU109は、A/Dコンバータ110を含む。画像形成制御部101は、露光器制御部112、現像器制御部113、感光ドラム制御部114、及び中間転写ベルト駆動部115を備える。露光器制御部112は、露光器15a〜15dのレーザ光による走査を制御する。現像器制御部113は、現像器16a〜6dの現像動作を制御する。感光ドラム制御部114は、感光ドラム1a〜1dの回転を制御する。中間転写ベルト駆動部115は、中間転写ベルト5の回転を制御する。CPU109は、ROM111に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成装置100の動作を制御する。ROM111は、コンピュータプログラムの他に、後述する色ずれ検出用のパターン画像を形成するために用いるパターン画像データ、及び画像濃度検出用のテスト画像を形成するために用いるテスト画像データが格納されている。コントローラ40は、コンピュータプログラムの実行により実現される他に、ディスクリート品やワンチップの半導体製品により実現さてもよい。ワンチップの半導体製品には、例えばMPU(Micro-Processing Unit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、SOC(System-On-a-Chip)がある。
CPU109は、光学センサ7を制御して、第1LED701及び第2LED702を個別に発光(点灯)させる。
光学センサ7は、中間転写ベルト5又は中間転写ベルト5に形成された検出用画像からの反射光を第1PD711及び第2PD712で受光する。第1PD711及び第2PD712は、受光した反射光を電圧変換し、検出結果として電圧(アナログ信号)を出力する。CPU109は、第1PD711及び第2PD712から出力されたアナログ信号を、A/Dコンバータ110を介して取得する。CPU109はA/Dコンバータ110によってアナログ信号から変換されたデジタル信号を、不図示のメモリに記憶する。
CPU109は、画像形成制御部101により、露光器15a〜15d、現像器16a〜16d、及び感光ドラム1a〜1dを制御して、中間転写ベルト5上に検出用画像を形成させる。CPU109は、光学センサ7の第1LED701及び第2LED702を点灯させる。第1LED701及び第2LED702は、中間転写ベルト5の検出用画像が形成される面(表面)及び中間転写ベルト5に形成された検出用画像を照射する。第1PD711及び第2PD712は、中間転写ベルト5の表面及び中間転写ベルト5に形成された検出用画像からの反射光を受光して、該反射光に応じたアナログ信号を出力する。CPU109は、第1PD711及び第2PD712から出力されるアナログ信号に応じて色ずれ量や画像濃度を検出して、色ずれ補正や画像濃度補正を行う。
(パターン画像)
図8は、色ずれ検出用の第1パターン画像の説明図である。第1パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色(マゼンタ、シアン、ブラック)のカラーパターンとを含む。カラーパターンは、中間転写ベルト5の搬送方向に対して所定の角度(例えば45度)傾いて形成された画像である。色ずれ検出用のパターン画像は同色のパターン画像が2つ形成される。同色のパターン画像は、中間転写ベルト5の搬送方向に対して、それぞれ異なる向きに傾いて形成される。
第1パターン画像は、第1LED701から照射された光の正反射光を第1PD711が受光する場合に用いられる。例えば、中間転写ベルト5の表面からの反射光の光量が所定量以上である場合、第1パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。中間転写ベルト5の表面のグロス(光沢度)が低下していない場合、中間転写ベルト5の表面からの正反射光の光量が第1パターンからの正反射光の光量より多くなる。そのため、第1パターン画像が形成されていない領域(中間転写ベルト5の表面)からの反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値が第1パターン画像からの正反射光の受光結果に対応するアナログ信号の値よりも高くなる。
図9は、第1LED701と第1PD711とによって第1パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。カラーパターンからの反射光が受光されたときの第1PD711のアナログ信号の値は、中間転写ベルト5の表面からの反射光が受光されたときの第1PD711のアナログ信号の値よりも低い。
CPU109は、第1閾値に基づいてアナログ信号を、第1レベル又は第2レベルを示す二値の信号へ変換する。変換された信号はアナログ信号値(図9)と第1閾値との比較結果に相当する。このとき、CPU109は、第1LED701から出射された光の中間転写ベルト5の表面からの正反射光が第1PD711に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第1閾値を決定する。そして、CPU109は、第1パターン画像のうちのカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。
図10は、色ずれ検出用の第2パターン画像の説明図である。第2パターン画像は、基準色であるイエローのカラーパターンと、他の色(マゼンタ、シアン、ブラック)のカラーパターンとを含む。ただし、第2パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、マゼンタのカラーパターンに重ねて形成されている。第2パターン画像は、第2LED702から照射された光の乱反射光を第1PD711が受光する場合に用いられる。例えば、中間転写ベルト5からの反射光の光量が所定量以上でない場合、第2パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。言い換えれば、中間転写ベルト5からの反射光の光量が所定量未満ならば、第2パターン画像を使用して色ずれ量が検出される。
中間転写ベルト5が摩耗することによって中間転写ベルト5のグロスが低下した場合、中間転写ベルト5の表面からの正反射光の光量が少なくなる。図11は、中間転写ベルト5のグロスが低下した状態で、第1LED701と第1PD711とによって第1パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。中間転写ベルト5からの正反射光の光量が低下した場合、図11に示すように、各色のカラーパターンからの正反射光を受光したときのアナログ信号値と中間転写ベルト5からの正反射光を受光したときのアナログ信号値との差が減少してしまう。そのため、CPU109は二値の信号から高精度に色ずれを検出できない可能性がある。
そこで、中間転写ベルト5の表面からの正反射光の光量が低下した場合、画像形成装置100は第2パターン画像を用いて色ずれを検出する。画像形成装置100が第2パターン画像を用いて色ずれを検出する場合、光学センサ7は第2LED702を発光し、第1PD711が第2パターン画像からの乱反射光を受光する。図12は、第2LED702と第1PD711とによって第2パターン画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。
図10(a)に示すように、第2パターン画像は、第1パターン画像とは異なる。具体的には、ブラックのカラーパターンがマゼンタのカラーパターンに重ねられている。乱反射光を用いてブラックのカラーパターンを検出する場合、第2LED702から照射した光がブラックトナーにより吸収される。そのため、ブラックのみのカラーパターンからの乱反射光量と中間転写ベルト5からの乱反射光量との差は極めて小さい。第2パターン画像のなかのブラックのカラーパターンは、ブラックトナーを用いて間隔を開けて形成されたパターンの隙間からマゼンタトナーを用いて形成されたパターンが露出している。これは複合パターンと呼ばれる。複合パターンの断面図を図10(b)に示す。複合パターンを含む第2パターン画像の検出結果を図12に示す。複合パターンからの乱反射光に対応するアナログ信号値は、複合パターンのなかのマゼンタトナーを用いて形成された領域からの乱反射光に対応した値である。ブラックトナーのパターンの間隔は予め決まっているので、CPU109は、マゼンタトナーを用いて形成された領域とイエロートナーを用いた基準のカラーパターンとの相対位置から、ブラックのカラーパターンの色ずれ量を求めることができる。
CPU109は、第2閾値に基づいてアナログ信号(図12)を、第1レベル又は第2レベルを示す二値の信号に変換する。変換された信号はアナログ信号値(図12)と第2閾値との比較結果に相当する。このとき、CPU109は、第2LED702から出射された光の中間転写ベルト5の表面からの乱反射光が第1PD711に受光されたときのアナログ信号の値に基づき第2閾値を決定する。そして、CPU109は、第2パターン画像のカラーパターンの色ずれを、前述の二値の信号に基づいて検知する。なお、複合パターンを用いた色ずれ補正は公知の技術であるので、ここでの詳細な説明は省略される。
本実施形態の画像形成装置100では、上記のパターン画像(第1パターン画像、第2パターン画像)を使用して画像の色ずれを検出する。CPU109は、各色のカラーパターンの位置を検出して、基準色(イエロー)のパターン画像に対する他の色のパターン画像の相対位置を算出する。CPU109は、算出した相対位置と目標相対位置との差に基づいて、各色の色ずれ量を決定する。CPU109は、例えば、決定した色ずれ量に基づいて露光器15a〜15dによる書き込みタイミングを制御することで、色ずれ補正を行う。また、CPU109は、例えば、画像形成部10により形成されるべき画像の色ずれが抑制されるように、検出された色ずれに基づいて画像データを補正してもよい。なお、基準色はイエローに限定されず、マゼンタ又はシアンとしてもよい。
(テスト画像)
図13は、画像濃度検出用のテスト画像の説明図である。図13(a)は、正反射光により検出される画像濃度検出用の第1テスト画像を例示する。図13(b)は、乱反射光により検出される画像濃度検出用の第2テスト画像を例示する。
第1テスト画像は、第1LED701から照射された光の正反射光を第1PD711が受光する場合に用いられる。第1テスト画像は、特にブラックの画像濃度の検出を行う際に用いられる。ブラックトナーは光を吸収するので、ブラックのテスト画像からの乱反射光は著しく少ない。そのため、ブラックトナーを用いて形成される画像の濃度が検出される場合、CPU109はブラックのテスト画像からの正反射光を検出する。第1テスト画像は、画像濃度が70%、50%、30%、10%の4つの階調パターンで構成される。画像形成部10は、テスト画像データの画像信号値に基づいて第1テスト画像を形成する。テスト画像データの画像信号値は予め決められている。
中間転写ベルト5上に形成された第1テスト画像は、光学センサ7により読み取られる。第1PD711から出力されるアナログ信号は、A/Dコンバータ110によりデジタル信号に変換される。CPU109は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。例えば、CPU109は、画像形成制御部101によって露光器15dから出射されるレーザ光の強度を制御することで、ブラックの画像濃度を調整する。
図14は、第1LED701と第1PD711とによって第1テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。第1テスト画像の最も高濃度である濃度70%の画像は、ブラックトナーにより光が吸収されることに加えて、トナー付着量が多いので正反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ7(第1PD711)から出力されるアナログ信号の値が低下する。第1テスト画像の最も低濃度である濃度10%の画像は、ブラックトナーによる光の吸収量が濃度70%の場合に比べて減少し、且つトナー付着量が減るので正反射光の光量が増加する。そのため、光学センサ7(第1PD711)から出力されるアナログ信号の値が増加する。
第2テスト画像は、第2LED702から照射された光の乱反射光を第2PD712が受光する場合に用いられる。第2テスト画像は、特にイエロー、マゼンタ、シアンのような有彩色の画像濃度の検出を行う際に用いられる。イエロー、マゼンタ、シアンは、乱反射光を用いて画像濃度が検出される。第2テスト画像は、濃度がそれぞれ70%、50%、30%、10%の4つの階調パターンで構成される。図10(b)はイエローのテスト画像を例示している。中間転写ベルト5には、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の第2テスト画像が形成される。
中間転写ベルト5上に形成された第2テスト画像は、光学センサ7により読み取られる。第2PD712から出力されるアナログ信号は、A/Dコンバータ110によりデジタル信号に変換される。CPU109は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。これによって、CPU109は、イエロー、マゼンタ、及びシアンの画像濃度を調整する。
図15は、第2LED702と第2PD712とによって第2テスト画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。ここではイエロー用の第2テスト画像のアナログ信号を例示する。第2テスト画像の最も高濃度である濃度70%の画像は、イエロートナーにより光が反射されることに加えて、トナー付着量が多いので乱反射光の光量が増加する。そのため光学センサ7(第2PD712)から出力されるアナログ信号の値が増加する。第2テスト画像の最も低濃度である濃度10%の画像は、イエロートナーからの反射光の光量が濃度70%の場合に比べて減少し、乱反射光の光量が減少する。そのため、光学センサ7(第2PD712)から出力されるアナログ信号の値が低下する。マゼンタやシアンの第2テスト画像のアナログ信号も同様の傾向となる。
(色ずれ補正)
図16は、本実施形態の色ずれ量の検出処理を表すフローチャートである。
CPU109は、まず、光学センサ7によって中間転写ベルト5の表面の反射光量を検出する(S1201)。CPU109は、第1LED701を発光させる。この時点で中間転写ベルト5には画像が形成されていないので、第1LED701からの光は、中間転写ベルト5の表面を照射する。第1PD711は、中間転写ベルト5の表面からの正反射光を受光して、正反射光の光量に応じたアナログ信号を出力する。CPU109は、第1PD711からアナログ信号を取得することで、中間転写ベルト5の表面の反射光量を検出する。
CPU109は、取得した中間転写ベルト5の表面の反射光量が所定量以上であるか否かを判定する(S1202)。CPU109は、この処理により中間転写ベルト5の表面のグロスが高いか否かを判定することになる。
中間転写ベルト5の表面の反射光量が所定量以上である場合(S1202:Y)、CPU109は、中間転写ベルト5の表面のグロスが低下していないと判定する。この場合、CPU109は、第1パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、CPU109は、画像形成制御部101にパターン画像データP1を転送し、画像形成制御部101を制御して、第1パターン画像を中間転写ベルト5に形成する(S1203)。CPU109は、第1LED701を発光させ、第1PD711によって第1パターン画像を読み取る(S1204)。ステップS1204において、CPU109は、第1PD711から出力されたアナログ信号を取得する。CPU109は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第1パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する(S1207)。CPU109は、算出した色ずれ量をメモリ(不図示)に格納する。CPU109は、画像形成装置100がシートに画像を形成する場合、メモリから色ずれ量を読み出し、画像データに基づき形成されるべき画像の画像形成位置を補正する。
一方、中間転写ベルト5の表面の反射光量が所定量未満である場合(S1202:N)、CPU109は、中間転写ベルト5の表面のグロスが低下していると判定する。この場合、CPU109は、第2パターン画像を用いて色ずれ量の検出を行う。即ち、CPU109は、画像形成制御部101にパターン画像データP2を転送し、画像形成制御部101を制御して、第2パターン画像を中間転写ベルト5に形成する(S1205)。CPU109は、第2LED702を発光させ、第1PD711によって第2パターン画像を読み取る(S1206)。ステップS1206において、CPU109は、第1PD711から出力されたアナログ信号を取得する。そして、CPU109は、処理をステップS1207へ移行させる。CPU109は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の第2パターン画像の検出結果から色ずれ量を算出する(S1207)。ステップS1207の処理が完了すると、CPU109は色ずれ量の検出処理を終了させる。
このようにCPU109は、中間転写ベルト5のグロスの検出結果に応じた色ずれ検出用のパターン画像(第1パターン画像、第2パターン画像)を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより色ずれ量を取得する。そのため、CPU109は、正確な色ずれ量を検出して、正確な色ずれ補正を行うことができる。
(画像濃度補正)
図17は、本実施形態の画像濃度検出処理を表すフローチャートである。本実施形態では、ブラックの画像濃度検出後に有彩色の画像濃度検出を行う場合について説明するが、この順序は逆になってもよい。
CPU109は、画像形成制御部101にテスト画像データTKを転送し、画像形成制御部101を制御して、ブラックのテスト画像(第1テスト画像)を中間転写ベルト5に形成する(S1301)。CPU109は、第1LED701を発光させ、正反射光を受光した第1PD711からアナログ信号を取得して、ブラックのテスト画像を読み取る(S1302)。CPU109は、読み取ったブラックのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをA/Dコンバータ110でデジタル信号の値に変換する。CPU109は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する(S1303)。ステップS1303において、CPU109は、ブラック用の画像形成条件として、露光器15dのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ(不図示)に格納する。CPU109は、ブラックの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部10により形成されるべきブラックの画像の濃度を制御する。
ブラックの画像濃度の補正量の算出後にCPU109は、画像濃度検出処理をイエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して行ったか否かを判定する(S1304)。
全色に対する画像濃度検出を行っていない場合(S1304:N)、CPU109は、まず、イエローに対する画像濃度検出を行う。即ち、CPU109は、画像形成制御部101にテスト画像データTYを転送し、画像形成制御部101を制御して、イエローのテスト画像(第2テスト画像)を中間転写ベルト5に形成する(S1305)。CPU109は、第2LED702を発光させ、乱反射光を受光した第2PD712からアナログ信号を取得して、イエローのテスト画像を読み取る(S1306)。CPU109は、読み取ったイエローのテスト画像に対応するアナログ信号のレベルをA/Dコンバータ110でデジタル信号の値に変換する。CPU109は、このデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する(S1307)。ステップS1307において、CPU109は、イエロー用の画像形成条件として、露光器15aのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をメモリ(不図示)に格納する。CPU109は、イエローの画像が形成される場合、メモリから補正量を読み出し、画像形成部10により形成されるべきイエローの画像の濃度を制御する。
CPU109は、全色に対する画像濃度検出が終了するまで、S1305〜S1307の処理を繰り返し行う。CPU109は、イエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して画像濃度検出を行った場合(S1304:Y)、画像濃度検出処理を終了する。
このようにCPU109は、検出対象の色に応じた画像濃度検出用のテスト画像(第1テスト画像、第2テスト画像)を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより画像濃度を取得する。そのため、CPU109は、正確な画像濃度の補正量を検出して、正確な画像濃度補正を行うことができる。
以上のように本実施形態の画像形成装置100は、同一の基板201上に、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着されている複数の発光素子及び受光素子を設けた光学センサ7を備える。そのため、光学センサ7自体の大きさ及びコストを抑制できる。画像形成装置100は、光学センサ7を正反射光方式及び乱反射光方式の両方で用いる。また画像形成装置100は、正反射光方式において用いる検出用画像と乱反射光方式において用いる検出用画像とを別に用意する。
色ずれ量の検出処理では第1LED701、第2LED702、及び第1PD711を最適に組み合わせることで、画像形成装置100は、中間転写ベルト5の状態に適したパターン画像の検出を実現することができる。また、画像濃度検出処理では第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712を最適に組み合わせることで、画像形成装置100は、テスト画像の色に適したテスト画像の検出を実現することができる。
ここで、光学センサ7の検出能力を最大限に発揮するためには、各素子の位置関係を高精度で補償する必要がある。光学センサ7は第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712がダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている。そのために、正反射光方式に用いる第1LED701と第1PD711とは、精度良く位置決めされる。一方、他の素子間の位置決めは、ある程度余裕を持って行うことができる。そのため、光学センサ7の組み立て作業が従来よりも容易になる。
色ずれ量の検出処理においては、第1LED701又は第2LED702と、第1PD711とを組み合わせる。つまり、色ずれ量の検出処理では受光側に同一素子(第1PD711)が用いられる。受光素子(第1PD711)の位置が固定されているので、第1パターン画像と第2パターン画像を異なる受光素子によって検出する場合よりも色ずれ量の検出精度が向上する。
(光学センサの別の構成例1)
図2で説明した光学センサ7は、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712がそれぞれ個別のダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている部品である。この場合、各部品の実装精度が低下する可能性がある。図18は、各部品の実装精度が低下した場合の光学センサ7の説明図である。光学センサ7は、各部品の実装精度が低下すると、検出用画像の正確な検出ができなくなる。そのため、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712の実装精度を向上させることが好ましい。
図19は、光学センサ14の要部概略図である。光学センサ14は、発光素子として第1LED721及び第2LED722を備え、受光素子として第1PD731及び第2PD732を備える。第1LED721、第2LED722、第1PD731、及び第2PD732は、半導体素子として同一の半導体基板141上に形成される。半導体基板141において第1LED721、第2LED722、第1PD731、及び第2PD732が形成された面は加工面と称す。第1LED721及び第2LED722からの照射光の光軸は半導体基板141の加工面に直交する。さらに、第1PD731及び第2PD732により受光される反射光の光軸も半導体基板141の加工面に直交する。半導体基板141は、エポキシ樹脂を用いて基板201上に固定される。
基板201はハウジング203に取り付けられている。ハウジング203は、第1LED721及び第2LED722からの光が効率的に中間転写ベルト5上に照射されるように、照射光をガイドする導光路を有する。また、ハウジング203は、第1PD731及び第2PD732が中間転写ベルト5からの反射光を効率的に受光する受光するように、反射光をガイドする導光路を有する。
即ち、ハウジング203内に形成された導光路によって、第1LED721から出射された光は光軸(図中一点破線)の方向に進み、中間転写ベルト5上に照射される。中間転写ベルト5又は検出用画像からの正反射光は、光軸(図中一点破線)の方向に進み、第1PD731に到達する。
第2LED722から出射された光は、ハウジング203内の導光路によって光軸(図中一点破線)の方向に進み、中間転写ベルト5上に照射される。第1PD731及び第2PD732は、第2LED722から中間転写ベルト5上に照射された光の乱反射光を受光する。
このような光学センサ14は、半導体基板141に各素子が形成されるので、各素子の位置精度を高いレベルに補償できる。つまり、光学センサ14は、光軸中心点Pに各素子の光軸を容易に集中させることができる。これによって、検出用画像の検出精度が、ダイボンディング及びワイヤボンディングによって基板に接着されている素子で構成された光学センサ7よりもさらに向上する。
(光学センサの別の構成例2)
上記光学センサ7は、2つの発光素子の間に2つの受光素子が配置されるので、発光素子からの熱が原因で、発光素子と受光素子との間に位置する遮光壁と基板とに隙間ができることを抑制している。以下では、光学センサ7の変形例として、2つの受光素子の間に2つの発光素子が配置された光学センサ21について説明する。
また、本実施形態の光学センサ7はハウジング203に遮光壁202a、202b、202cが形成されている。しかしながら、遮光壁202a、202b、202cがハウジング203と別の部材である場合にも本発明は適用可能である。つまり、遮光壁202a、202b、202cがハウジング203と別体である場合においても、発光素子と他の発光素子との間に複数の受光素子を並べることで、遮光壁202a、202b、202cとハウジング203との間に隙間ができることを抑制できる。
図20は、光学センサ7とは異なる他の実施形態としての光学センサ21の要部断面図である。光学センサ21は、第1LED741、第2LED742、第1PD751、及び第2PD752と、これら複数の素子が取り付けられた基板204と、基板204が取り付けられたハウジング206とを有する。そして、光学センサ21は、第1PD751、第1LED741、第2LED742、及び第2PD752が基板204に並んで配置されている。つまり、光学センサ21は、第1PD751と第2PD752との間に第1LED741及び第2LED742が位置する。なお、第1LED741、第2LED742、第1PD751、及び第2PD752は基板204にダイボンディング及びワイヤボンディングによって接着された部品である。
光学センサ21のハウジング206には、遮光壁205a、205b、205cが形成されている。遮光壁205aは第1PD751と第1LED741の間に位置する。遮光壁205aは第1LED741から出射された光が第1PD751に直接受光されることを抑制する。遮光壁205bは第1LED741と第2LED742の間に位置する。遮光壁205a及び遮光壁205bは第1LED741から出射された光が効率的に中間転写ベルト5上に照射されるように、第1LED741の照射光をガイドする。遮光壁205cは第2LED742から出射された光が第2PD752に直接受光されることを抑制する。さらに、遮光壁205b及び遮光壁205cは第2LED742から出射された光が効率的に中間転写ベルト5上に照射されるように、第2LED742の照射光をガイドする。
続いて各素子の配置について説明する。第1LED741と第1PD751との位置関係は、第1LED741が発光した場合に第1PD751が測定対象からの正反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第1LED741から出射された光の入射角は、第1PD751に受光される反射光の反射角と等しい。第1LED741からの光の入射角は例えば7°であり、第1PD751の反射角は例えば7°とする。なお、測定対象とは中間転写ベルト5又は中間転写ベルト5上の検出用画像である。
さらに、第1PD751と第2LED742との位置関係は、第2LED742が発光した場合に第1PD751が測定対象からの乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第2LED742から出射された光の入射角は、第1PD751に受光される反射光の反射角と異なる。第2LED742からの光の入射角は例えば30°であり、第1PD751の反射角は例えば7°とする。そして、第2LED742と第2PD752との位置関係は、第2LED742が発光した場合に第2PD752が測定対象からの他の乱反射光を受光できるような位置関係である。つまり、第2LED742から出射された光の入射角は、第2PD752に受光される反射光の反射角と異なる。さらに、第1PD751に受光される反射光の反射角も、第2PD752に受光される反射光の反射角と異なる。第2LED742からの光の入射角は例えば30°であり、第2PD752の反射角は例えば−60°とする。
ここで、第2LED742が発光する場合、測定対象からの正反射光は第1PD751及び第2PD752のいずれにも受光されない。つまり、光学センサ7は、第2LED742からの光が測定対象によって反射しても測定対象からの正反射光が第1PD751及び第2PD752に受光されないように、第2LED742と第1PD751と第2PD752との位置関係が決まっている。
光学センサ21は、第1PD751と第2PD752との間に第1LED741及び第2LED742が配置されている。つまり、光学センサ21は、第1LED741に対して、第1PD751の反対側に第2LED742が位置している。そのため、第1LED741と第2LED742が発光しても、第1PD751や遮光壁205aの周囲の温度は上昇しにくい。従って、光学センサ21は、第2LED742が発光しても第1PD751と第1LED741の間に位置する遮光壁205aと基板204の間に隙間ができにくい。また、第2LED742に対して、第2PD752の反対側に第1LED741が位置している。そのため、第1LED741と第2LED742が発光しても、第2PD752や遮光壁205cの周囲の温度は上昇しにくい。従って、光学センサ21は、第1LED741が発光しても第2PD752と第2LED742の間に位置する遮光壁205cと基板204の間に隙間ができにくい。
よって、第1PD751と第2PD752との間に第1LED741と第2LED742が位置する光学センサ21は、第1LED741と第2LED742が発光しても遮光壁202aと基板204の間、又は遮光壁202cと基板204の間に隙間ができにくい。これによって、光学センサ21によれば、光学センサ21の検出精度が低下する原因である迷光の発生を抑制できる。
なお、第1LED741、第2LED742、第1PD751、及び第2PD752は基板204にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品である。しかしながら、これら複数の素子の実装精度を向上するため、光学センサ21は、これら複数の素子が、図19の光学センサ14のように、半導体素子として同一の半導体基板上に形成される構成としてもよい。この構成とする場合、第1LED741、第2LED742、第1PD751、及び第2PD752は、電源回路や検出回路に、例えば基板204を介して電気的に接続される。
このような光学センサ21は半導体基板に各素子が形成されるので、各素子を中間転写ベルト5の表面に対して略平行となるように容易に配置できる。この構成によれば、基板204にダイボンディング及びワイヤボンディングによって部品を取り付ける構成よりも、第1LED741、第2LED742、第1PD751、及び第2PD752の実装精度を向上することができる。
また、光学センサ7、14、21は、例えば、ハウジング203にレンズを有する構成としてもよい。レンズは発光素子から発せられた光を測定対象に集光したり、測定対象からの反射光を受光素子に集光する。この構成とすれば、反射光を効率的に検出することができる。

Claims (12)

  1. 画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、
    前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、
    前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、
    前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、
    前記センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
    前記第1受光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、
    前記第2受光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、
    前記遮光壁は、前記第1発光素子と前記第1受光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1受光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2受光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第1発光素子から前記検出用画像へ入射する光の入射角は、前記第2発光素子から前記検出用画像へ入射する光の入射角よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記第1受光素子は、前記第1発光素子から出射された光の正反射光を受光し、
    前記第1受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
    前記第2受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
    前記第2受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の正反射光が受光されないような位置に設けられることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子は前記基板の所定面にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 前記基板は、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子が形成された半導体基板を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  6. 画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段により形成された前記画像を担持する像担持体と、
    前記画像を前記像担持体からシートへ転写する転写部と、
    前記像担持体に形成された検出用画像からの反射光を検出するセンサと、
    前記画像形成手段によって前記検出用画像を形成し、前記センサによって前記検出用画像からの反射光を検出する制御手段と、を備え、
    前記センサは、第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有する基板と、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
    前記第1発光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、
    前記第2発光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、
    前記遮光壁は、前記第1受光素子と前記第1発光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1発光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2発光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする画像形成装置。
  7. 前記第1発光素子から前記検出用画像へ入射した光の入射角は、前記第2発光素子から前記検出用画像へ入射した光の入射角よりも小さいことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記第1受光素子は、前記第1発光素子から出射された光の正反射光を受光し、
    前記第1受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
    前記第2受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の乱反射光を受光し、
    前記第2受光素子は、前記第2発光素子から出射された光の正反射光が受光されないような位置に設けられることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子は前記基板の所定面にダイボンディング及びワイヤボンディングによって取り付けられた部品であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  10. 前記基板は、前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子が形成された半導体基板を有することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  11. 第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、
    前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子を有する基板と、
    前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
    前記第1受光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、
    前記第2受光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、
    前記遮光壁は、前記第1発光素子と前記第1受光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1受光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2受光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする光学センサ。
  12. 第1発光素子、第2発光素子、第1受光素子、及び第2受光素子を有し、検出用画像からの反射光を検出する光学センサであって、
    前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子を有する基板と、
    前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第1受光素子、及び前記第2受光素子のなかの隣り合う素子の間に設けられた遮光壁と、を備え、
    前記第1発光素子は、前記基板において前記第1受光素子と前記第2発光素子との間に位置し、
    前記第2発光素子は、前記基板において前記第1発光素子と前記第2受光素子との間に位置し、
    前記遮光壁は、前記第1受光素子と前記第1発光素子との間に設けられた第1遮光壁、前記第1発光素子と前記第2発光素子との間に設けられた第2遮光壁、及び前記第2発光素子と前記第2受光素子との間に設けられた第3遮光壁を含むことを特徴とする光学センサ。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07174714A (ja) * 1993-12-20 1995-07-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 布片欠陥検出装置
JP2009258601A (ja) * 2008-03-18 2009-11-05 Ricoh Co Ltd トナー濃度検出方法および反射型光学センサおよび反射型光学センサ装置および画像形成装置
JP2010211118A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Ricoh Co Ltd 画像検出装置および画像形成装置
JP2013191835A (ja) * 2012-02-13 2013-09-26 Canon Inc 光学センサ及び画像形成装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07174714A (ja) * 1993-12-20 1995-07-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 布片欠陥検出装置
JP2009258601A (ja) * 2008-03-18 2009-11-05 Ricoh Co Ltd トナー濃度検出方法および反射型光学センサおよび反射型光学センサ装置および画像形成装置
JP2010211118A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Ricoh Co Ltd 画像検出装置および画像形成装置
JP2013191835A (ja) * 2012-02-13 2013-09-26 Canon Inc 光学センサ及び画像形成装置

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