JP2024030358A - 光センサ、および、その製造方法 - Google Patents

光センサ、および、その製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】開口に接着された光学フィルムを備えながら、歩留まりよく製造することのできるトナー量測定用の光センサを提供する。【解決手段】ハウジング２０内に、発光素子、第１受光素子および第２受光素子を有する。光センサは、発光素子からの光を、トナーが付着した対象物に照射し、対象物からの反射光を第１受光素子および第２受光素子で受光する。ハウジングには、発光素子から対象物に照射する光および反射光をそれぞれ通過させる２以上の開口が備えられている。ハウジングには、２以上の開口の周囲に凹部が設けられ、凹部内には、開口を覆うように光学フィルムが貼り付けられている。光学フィルムの端面は、上端が光学フィルムの中心寄りに位置するように傾斜し、かつ、光学フィルムの上面の縁であるリム部は、盛り上がった形状である。【選択図】図１

Description

本発明は、トナー量を検出する光センサに関する。
感光ドラムに形成した静電像にトナーを付着させた後、トナーを紙に転写して印刷を行うプリンタやコピー機等の印刷装置は、感光ドラムから紙に転写されるトナーの量が、印刷品質に影響する。そのため、感光ドラムに付着しているトナー、または、感光ドラムからトナーを受け取って紙まで運搬する転写ベルトに付着しているトナーの量を検出するために、特許文献１～４のようなトナー量測定センサが用いられる。
特許文献１のトナー量測定センサは、回路基板に発光素子と２つの受光素子を近接させて並べて配置された構成であり、発光素子から感光ドラムに光を照射し、感光ドラムおよび感光ドラム表面のトナーから反射光を２つの受光素子により受光する。発光素子と受光素子とを覆うように箱型のホルダが配置され、箱型のホルダには、発光素子と、２つの受光素子に対向する位置に、丸型と長方形の開口がそれぞれ備えている。これらの開口には、発光素子と２つの受光素子にそれぞれ対向するように３枚の四角形の偏光板が、偏光方向が交互に直交するように並べられて固定されている。
偏光板は、発光素子が出射した光を直線偏光にして感光ドラムおよびトナーに照射し、反射光は、それぞれ偏光方向が直交する偏光板を通過して２つの受光素子に到達する。これにより、２つの受光素子は、反射光のＰ偏光とＳ偏光をそれぞれ受光する。
感光ドラムからの反射光は、発光素子から照射された直線偏光をほぼ維持しているのに対し、トナーからの反射光は、散乱光であるため、発光素子から照射された直線偏光に直交する偏光成分を含む。よって、特許文献１のトナー量測定センサは、２つの受光素子が検出したＰ偏光とＳ偏光の比から、トナー量を検出することができる。
一方、特許文献２～４のトナー量測定センサは、特許文献１と同様に発光素子と２つの受光素子を回路基板に並べて配置した構成であるが、偏光板は用いず２つの導光路が設けられている。発光素子から照射された光のうち、転写ベルトにより正反射された光を第１の導光路により一方の受光素子に導いて受光させ、転写ベルトのトナーにより乱反射された光を第２の導光路により他方の受光素子に導いて受光させる。
第１および第２の導光路は、発光素子および受光素子を覆うように配置された箱型のハウジングの開口と、箱型の部材の内部に配置された分離部材とによって形成されている。
箱形のハウジングの開口は、特許文献２のセンサでは覆われておらず、特許文献３のセンサでは、粉塵を防ぐために、透明な保護カバーにより覆われている。特許文献４のセンサでは、レンズが形成されたカバー部材により覆われている。特許文献３の保護カバーおよび特許文献３のカバー部材はいずれも、発光素子と受光素子とを覆う箱型のハウジングの側面まで覆っている。
特開2006-208266号公報 特開2020-080437号公報 特開2018-179681号公報 特開2021-128147号公報
特許文献１のように、３枚の偏光板を用いたトナー量測定センサは、一つの偏光板のサイズが２～５ｍｍ角程度と小さく、偏光板を２～５ｍｍ角のサイズに切り出して、交互に直交するように３枚並べて固定するのが容易ではない。そのため、製造歩留まりを向上させるのが難しいという問題がある。特に、偏光板は、複数層から成るため、２～５ｍｍ角に切り出す際に、層間剥離や、端面にバリが生じやすい。端面にバリがあると、切り出した偏光板を、箱型のホルダの表面に接着する際に、バリのごみが接着面に巻き込まれたり、接着後に偏光板の表面の傷防止の保護フィルムを端から持ち上げて剥離する際に、保護フィルムの端が端面のバリに引っ掛かり、剥がすことができないことがある。また、センサの完成後に、偏光板の端面のバリが上面に突出していると、何かに引っかかって、偏光板が開口から剥がれ落ちることもある。
本発明の目的は、開口に接着された光学フィルムを備えながら、歩留まりよく製造することのできるトナー量測定用の光センサを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によれば、ハウジングと、ハウジング内に配置された、発光素子、第１受光素子および第２受光素子とを有する光センサが提供される。光センサは、発光素子からの光を、トナーが付着した対象物に照射し、対象物からの反射光を第１受光素子および第２受光素子で受光する。ハウジングには、前記発光素子から前記対象物に照射する光および前記反射光をそれぞれ通過させる２以上の開口が備えられている。ハウジングには、２以上の開口の周囲に凹部が設けられ、凹部内には、開口を覆うように光学フィルムが貼り付けられている。光学フィルムの端面は、上端が光学フィルムの中心寄りに位置するように傾斜し、かつ、光学フィルムの上面の縁であるリム部は、盛り上がった形状である。
本発明によれば、ハウジングの開口に接着された光学フィルムの端面を、上端が内側（光学フィルムの中心寄り）に位置するように傾斜させ、かつ、上面の四辺の縁を盛り上がった形状にしたことにより、表面の保護フィルムが、盛り上がった上面の縁から容易に剥離でき、歩留まりよく光センサを製造することができる。
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、実施形態１の光センサ１の上面図、側面図およびＡ－Ａ断面図であり、（ｄ）は、使用時の状態を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、実施形態１の基板構造体１０の上面図、側面図（長辺）、側面図（短辺）および、Ｂ－Ｂ断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施形態１のハウジング２０の側面図および断面図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、実施形態１のハウジング２０にレンズと光学フィルムを搭載した状態の上面図、側面図、および、断面図である。 実施形態１の光学フィルムの端部の拡大断面図である。 実施形態１の光センサに接続される回路基板の機能ブロックである。 実施形態１の光センサの製造工程を示すフローである。 実施形態１の光センサの製造工程で用いるフィルムの断面構造を示す図である。 （ａ）実施形態１の光センサの製造工程のレーザーカット工程を示す説明図であり、（ｂ）切断後の光フィルムの形状を示す図である。 実施形態１の光センサの製造工程で切断された光フィルムの端部の断面図である。 実施形態１の光センサの製造工程において保護フィルムの剥離工程示す断面図である。 比較例１の光センサの光学フィルムの形状示す斜視図。
本発明の一実施形態のトナー量測定用の光センサについて以下に説明する。
本実施形態の光センサは、感光ドラムに形成した静電像にトナーを付着させた後、トナーを紙に転写して印刷を行うプリンタやコピー機等の印刷装置のトナー量の測定に使用される。光センサは、感光ドラム、または、感光ドラムからトナーを受け取って紙まで運搬する転写ベルトに対向するように配置される。光センサは、感光ドラム、または、感光ドラム、または、転写ベルトに対して光（例えば、赤色光）を照射し、反射光を２つの受光センサにより受光することにより、トナー量を測定する。以下、詳しく説明する。
＜実施形態１＞
本実施形態１のトナー量測定用の光センサ１の構成について図１～図５を用いて説明する。図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、光センサ１の上面図、側面図およびＡ－Ａ断面図であり、図１（ｄ）は、使用時の状態を説明する図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、基板構造体１０の上面図、側面図（長辺）、側面図（短辺）および、Ｂ－Ｂ断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、ハウジング２０の側面図および断面図である。図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、ハウジング２０にレンズと光学フィルムを搭載した状態の上面図、側面図、および、断面図である。図５は、光学フィルムの端部の拡大断面図である。
図１（ａ）～（ｃ）に示したように、トナー量測定用の光センサ１は、基板構造体１０の上面を覆うように、直方体の箱型のハウジング２０を搭載した構造である。
図１（ｃ）および図２（ａ）～（ｃ）に示すように、基板構造体１０は、リードフレーム１５上に、第１受光素子１２、第２受光素子１３、発光素子１１および第３受光素子１４が、この順に所定の間隔を空けて並べて搭載されている。
発光素子１１は、例えば、波長６００ｎｍ～９５０ｎｍの赤色～近赤外線のＬＥＤであり、第１受光素子１２、第２受光素子１３、および、第３受光素子１４は、例えば波長６００ｎｍ～９５０ｎｍの赤色～近赤外線を受光可能な半導体受光素子である。
これらの素子１１～１４が搭載されている領域を除き、リードフレーム１５は、樹脂成形体１６により覆われ、基板形状に成形されている。よって、樹脂成形体１６には、第１受光素子１２、第２受光素子１３、発光素子１１および第３受光素子１４が配置されている領域がそれぞれ第1～第４の凹部１６ａ～１６ｄになっている。なお、図２（ａ）では、リードフレーム１５の形状を示すため、樹脂成形体１６内のリードフレーム１５も実線で示している。
さらに詳しく説明すると、第１～３受光素子１２～１４は、上面に受光部を備え、下面に第１の電極型の下面接続パッドと、上面に第２の電極型の上面接続パッドを有している。各受光素子１２～１４の下面接続パッドは、第１、第２、第４の凹部１６ａ，１６ｂ，１６ｄ内のリードフレーム１５の素子載置部に導電性接着剤を介して接着されている。また、各受光素子１２～１４の上面接続パッドは、ボンディングワイヤにより、リードフレーム１５のワイヤ接続部と接続されている。
同様に、発光素子１１は、第３の凹部１６ｃの素子載置部に導電性接着材を介して接着されている。発光素子１１の上面接続パッドは、ボンディングワイヤにより、リードフレーム１５のワイヤ接続部と接続されている。
第１受光素子１２、第２受光素子１３、発光素子１１および第３受光素子１４にそれぞれ給電するための電極端子１７ａ～１７ｄが、樹脂成形体１６の側面から突出している。尚、電極端子１７ａ～１７ｄは、樹脂成形体１６から突出したリードフレーム１５の一部である。
ハウジング２０は、図１（ａ）～（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上面に、角を丸めた長方形の第１開口２１、第２開口２２および第３開口２３がこの順に並べて形成されている。第１開口２１と第２開口２２の間には、第１分離壁２５が配置され、第２開口２２と第３開口２３の間には、第２分離壁２６が配置されている。また、第１開口２１の外側には壁面２４が配置され、第３開口の外側には壁面２７が配置されている。ハウジング２０および第１、第２分離壁２５，２６および壁面２４，２７は、いずれも遮光性の材質で形成されている。
ハウジング２０を基板構造体１０に搭載し、ツメ嵌合等により固定すると、第１、第２分離壁２５，２６および壁面２４，２７の下端は、図１（ｃ）に示すように、それぞれ基板構造体１０の樹脂成形体１６も上面の一部に接する。これにより、第１受光素子１２の上方には、第1開口２１につながる第1空間６１が形成され、第２受光素子１３の上方には、第２開口２２につながる第２空間６２が形成され、発光素子１１の上方には、第３開口２３につながる第３空間６３が形成される。また、第４受光素子１４の上方には、第３空間６３に連続する隣接空間６４が形成される。ここで、第１空間６１と、第２空間と、第３空間及び第４空間と、は光学的に分離された空間である。
また、ハウジング２０の上面には、この後説明する第１～第３光学フィルム３１～３３を挿入して接着するための凹部２８が形成されている。凹部２８は、第１～第３光学フィルム３１～３３の形状に対応させた窪みである。具体的には、凹部２８は、第１光学フィルム３１の形状に対応する凹部２８ａ、第２光学フィルムの形状３２に対応する凹部２８ｂ、第３光学フィルム３３の形状に対応する凹部２８ｃの３つの領域を有している。
ハウジング２０の側面には、発光素子１１および第1～第３受光素子１２～１４の動作を制御する回路基板（不図示）に、ハウジング２０の側面に固定するための一対の嵌合ピン２９が備えられている。
図１（ｃ）、図４（ｃ）に示すように、ハウジング２０の第１開口２１、第２開口２２および第３開口２３にはそれぞれ、第１レンズ４１、第２レンズ４２および第３レンズ４３がそれぞれ装着される。第１レンズ４１、第２レンズ４２および第３レンズ４３は、いずれも上面が平面で、下面が凸形状の、例えば平凸レンズが用いられている。
第１レンズ４１、第２レンズ４２および第３レンズ４３は、隣り合うレンズが、縁の部分のみで相互に連結された形状であり、第１分離壁２５と第２分離壁２６へ嵌合する穴を有しつつ、一体化されている。また、第１レンズ４１、第２レンズ４２および第３レンズ４３は、一体成型により製造されており、光学的なばらつきが生じない構造である。
第１レンズ４１の上には、第１レンズ４１を覆うように第1光学フィルム３１が配置され、第２レンズ４２の上には、第２レンズ４２を覆うように第２光学フィルム３２が配置され、第３レンズ４３の上には、第３レンズ４３を覆うように第３光学フィルム３３が配置されている。
図５に示すように、第１～第３光学フィルム３１～３３は、ハウジング２０上面の凹部２８内に配置されている。第１～第３光学フィルム３１～３３は、上面は、ハウジング２０の上面よりも上には突出しないように、凹部２８の深さが設計されているが、必ずしも突出しないようにしなくてもよい。
第１～第３光学フィルム３１～３３の最下層には、粘着層５４が備えられている。第1光学フィルム３１は、第1レンズ４１の上面と、第1レンズ４１のハウジング上面における長手方向の外側に位置する凹部２８の底面を覆い、粘着層５４により、第1レンズ４１の上面と凹部２８の底面とに接着されている。
第２光学フィルム３２は、第２レンズ４２の上面と、第２レンズ４２のハウジング上面における短手方向の外側に位置する凹部２８の底面を覆い、粘着層５４により、第２レンズ４２の上面と凹部２８の底面とに接着されている。
第３光学フィルム３３は、第３レンズ４３の上面と、第３レンズ４３のハウジング上面における長手方向の外側に位置する凹部２８の底面を覆い、粘着層５４により、第３レンズ４３の上面と凹部２８の底面とに接着されている。
このように、第１～第３光学フィルム３１～３３は、第１～第３レンズ４１～４３を覆うだけでなく、一体化している第１～第３レンズ４１～４３の両端を凹部２８の底面に固定する部材を兼用している。
第１～第３光学フィルム３１～３３は、偏光フィルムであり、その偏光方向は、図１（ａ）に示すように、隣り合うフィルムで互いに直交するように向けられている。すなわち、第１光学フィルム３１と第３光学フィルム３３の偏光方向は、同じであり、第２光学フィルム３２の偏光方向は、第１光学フィルム３１と第３光学フィルム３３の偏光方向に対して直交している。
なお、第１～第３光学フィルム３１～３３の偏光方向は、必ずしもカットした光学フィルムの長手方向または短手方向に揃っていなくてもよく、第１および第３光学フィルム３１および３３と、第２光学フィルム３２とが直交していればよい。
第１～第３光学フィルム３１～３３の偏光フィルムは、例えば波長６００ｎｍ～９５０ｎｍの赤色～近赤外線の領域を透過する特性を有するものを用いる。
また、図１（ａ）のように、第１および第３光学フィルム３１、３３は、ハウジング２０の長軸方向に長手方向が一致した長方形であり、第２光学フィルムは、ハウジング２０の短軸方向に長手方向が一致した長方形である。これは、第１～第３光学フィルム３１～３３の偏光方向をその外形から見分けられるようにするために、長方形の長手方向に偏光方向を一致させているためである。また、第１～第３光学フィルム３１～３３は、長手方向の長さが一致している。これにより、第１～第３光学フィルム３１～３３をフィルムから切り出す際に、無駄を生じさせることなく、切り出すことができる。
図５に示すように、第１～第３光学フィルム３１～３３は、下層側から、第１フィルム５１、第２フィルム５２および第３フィルム５３を積層した３層構造である。第１フィルム５１の底面に、粘着層５４が備えられている。
一例として、第２フィルム５２はコア層であり、PVA（polyvinyl alcohol）から成るフィルムにより構成されている。第1フィルム５１および第３フィルム５３は、偏光特性をもつTAC（Triacetylcellulose）から成るフィルムにより構成されている。粘着層５４は、例えば、アクリル系粘着材により形成されたゲル状である。第１～第３光学フィルム３１～３３の厚さ（第１～第３フィルム５１～５３と粘着層５４を合わせた厚さ）は、約２００μｍである。
ここで、本実施形態では、図５のように、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面を上端が下端よりも内側（第１～第３光学フィルム３１～３３の中心寄り）に位置するように傾斜させ、かつ、上面の四辺の縁（リム部と呼ぶ）５５が盛り上がった形状であり、かつ、リム部がぶつかり合う四隅は、リム部盛り上がりの倍程度に盛り上がった形状である。盛り上がったリム部５５は、断面が丸みをもった滑らかな形状である。
第１～第３光学フィルム３１～３３の端面の傾斜角は、１２°±５°の範囲であることが好ましい。
リム部５５の高さは、リム部５５ではない部分の第１～第３光学フィルム３１～３３の上面から５～１０μｍ程度であることが好ましい。
リム部のぶつかり合う四隅の角の高さはリム部の倍であり、１０～２０μｍ程度であることが好ましい。
また、リム部５５は、第１～第３光学フィルム３１～３３の上面の四辺全体に形成されていることが好ましい。
このように、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面を傾斜させ、かつ、上面の四辺のリム部５５を盛り上がった形状にしたことにより、縁の機械強度が向上する。特に、第１～第３光学フィルム３１～３３の四隅は、二辺のリム部が直角に交わるため、特に機械強度が向上する。
また、断面が丸みを持った滑らかな形状であるリム部５５は、組み立て時や使用時に、第１～第３光学フィルム３１～３３の端部が、何かに引っかかることを防止でき、光センサ１の光学フィルム３１～３３の製造時の歩留まりを向上させることができる。また、使用時に光学フィルム３１～３３の剥離や破損を防止できる。
特に、本実施形態では、リム部５５も含めて、第１～第３光学フィルム３１～３３の上面が、凹部２８の上端から突出しないように構成しているため、第１～第３光学フィルム３１～３３の端部が何かに引っかかることをさらに防止することができる。
また、後述する製造時において、第１～第３光学フィルム３１～３３の上面の保護フィルムを剥がす際に、保護フィルムの縁が、リム部５５によって上方に持ち上げられているため、保護フィルムを容易にはがすことができる。これにより、製造歩留まりを向上させることができる。
また、粘着層５４の端面も含めて第１～第３光学フィルム３１～３３の端面が傾斜していることにより、粘着層５４の端面と凹部２８の側面との間に隙間がある。これにより周囲の温度が上昇し、第１～第３光学フィルム３１～３３に熱膨張が発生した場合であっても、粘着層５４の端面と凹部２８の側面との間に隙間を有することによって、熱膨張により第１～第３光学フィルム３１～３３が凹部２８内に納まりきれなくなって盛り上がることを防止でき、粘着性を維持することがきる。
また、リム部５５の盛り上がりは、上面の縁のみならず、第１フィルム５１，第２フィルム５２および第３フィルムの界面においても、形成されていることが好ましい。これにより、第１フィルム５１，第２フィルム５２および第３フィルム５３の接触面積が多くなり、層間剥離を防止することができる。また、機械強度がさらに向上する。
＜光センサ１の使用時の動作＞
上述してきた構成のトナー量測定用の光センサ１は、図１（ｄ）に示すように、検出対象物である印刷装置の感光ドラム、または、転写ベルト７１に、第１～第３光学フィルム３１～３３の上面が対向するように配置される。
嵌合ピン２９により、光センサ１に固定される回路基板には、図６に示すように、第１～３受信部８１～８３と、発光制御部８４と、通信部８６と、演算部８５が搭載されている。第１～３受信部８１～８３は、光センサ１の端子１７ａ，１７ｂ，１７ｄが接続され、発光制御部８４には、光センサ１の端子１７ｃが接続されている。また、通信部８６は、上位機器と接続されている。演算部８５は、光センサ１を制御する。
発光制御部８４は、電極端子１７ｃを介して発光素子１１に電流を供給し、発光させる。出射された光は、第３空間６３を通過して、第３開口２３の第３レンズ４３を通過して集光され、第３光学フィルム３３を通過することによって直線偏光のプローブ光になって感光体ドラムまたは転写ベルト７１に照射される。プローブ光は、パルス光であってもよいし、連続光（ＣＷ）であってもよい。
また、発光素子１１から出射された光の一部は、壁面２７で反射されて隣接空間６４に入り、第３受光素子１４によって受光される。第３受光素子１４の出力は、電極端子１７ｄを介して、第３受信部８３に受信される。第３受信部８３は、第３受光素子１４の出力から、発光素子１１の出射光量が所定の光量であるかどうかモニタする。所定の光量から外れている場合、発光制御部８４は、発光素子１１に供給する電流を調整する。
発光素子１１から感光体ドラムまたは転写ベルト７１に照射されたプローブ光のうち、感光体ドラムまたは転写ベルト７１で正反射されたプローブ光は、照射されたプローブ光と同じ偏光方向である。正反射された光は、第１光学フィルム３１を通過し、第１開口２１の第１レンズ４１により集光され、第１空間６１を通って第１受光素子１２により検出される。第１受光素子１２の出力は、電極端子１７ａを介して、第１受信部８１により受信される。
一方、感光体ドラムまたは転写ベルト７１上のトナーにより乱反射された光は、プローブ光の偏光方向に直交する偏光成分を含む。直交する偏光成分は、光学フィルム３２を通過し、第２開口２２の第２レンズ４２により集光され、第２空間６２を通って第２受光素子１３により検出される。第２受光素子１３の出力は、電極端子１７ｂを介して、第２受信部８２により受信される。
乱反射光の量は、感光体ドラムまたは転写ベルトの表面のトナーの量に応じて増減するため、回路基板内の演算部８５は、第１受光素子１２の出力と第２受光素子１３の出力の比を求めて、この比に基づいて感光体ドラムまたは転写ベルト７１上のトナーの量を求めることができる。
＜光センサ１の製造方法＞
本実施形態の光センサ１の製造方法について、図７のフローを用いて説明する。
（ステップＳ１）
まず、第１～第３光学フィルム３１～３３となるフィルム（偏光フィルム）を図８のように用意する。図８のフィルムは、図５で説明した第１～第３光学フィルム３１～３３と、その下の粘着層５４を含み、粘着層５４の下面に支持層９１が配置され、第３フィルム５３の上面に保護フィルム９２が備えられている。支持層９１は、透明なPET(ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。保護フィルム９２は、透明なPET（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが使われることが多い。
用意した上記偏光フィルムを、レーザーカット装置の定盤に載置する。
（ステップＳ２）
レーザカット装置により、図９（ａ）のように、集束させたレーザー光を照射しながら第１～第３光学フィルム３１～３３の形状に移動させることにより、保護フィルム９２から粘着層５４までを図９（ｂ）のようにレーザーカットし、第１～第３光学フィルム３１～３３を作製する。支持層９１は、半分程度の厚さまでカット（ハーフカット）し、保護フィルム９２から粘着層５４までを支持層９１から剥がしやすくする。
６００ｎｍ～９５０ｎｍの赤色～近赤外線の領域の光を透過する図８の光学フィルムに、それよりも波長の長いレーザーを照射すると、レーザー光の殆どがフィルムを透過するが、一部の光は、吸収される。この吸収光によりレーザー照射部のフィルムの材料は蒸発し、フィルムが切断される。
切断部のフィルムの材料は蒸発するが、端面は、融解（膨張）したまま冷却されるため、図９のようリム部（縁）５５が盛り上がり、盛り上がったリム部５５の断面は丸みをもった形状になる。
長方形にカットした第１～第３光学フィルム３１～３３の四隅は、融解（膨張）が２回発生するためリム部５５の盛り上がり量が最も大きくなる。
切断幅(蒸発部分の幅)、側面角度、盛り上がりの程度は、レーザーの波長、パワー、オンデューティ（Duty）、ビーム径、および加工機の送り速度を調整することによって調整する。
また、リム部５５の盛り上がりは、図１０に示したように、上面の縁のみならず、第１フィルム５１，第２フィルム５２および第３フィルムの界面においても、形成されるように上記条件を調整することが好ましい。
なお、レーザーの光量が強すぎると、保護フィルム９２が第３フィルム５３に溶着して、保護フィルム９２から剥がすことができなくなるため、レーザーパワーと発光時間（Duty）を調整して、溶着を防ぐ。
レーザーの照射条件の一例としては、以下の条件を用いることができる。
・波長：９．３μｍまたは１０．６μｍ
・スポット径：３００μｍ
・出力（Ｗ／ｃｍ２）：２００Ｗ
・加工機の送り速度（切断スピード）：一定
・冷却ステージは使用せず、バキュームで空冷
このように、レーザーカット加工により、用意したフィルム（原反）から、第１～第３光学フィルム３１～３３を切り出すことにより、切出されたフィルムの間隔を数十μmのレーザーカット幅まで狭めることができる。よって、原反より切出せる第１～第３光学フィルム３１～３３の個片数量が、ダイサーやスライサー等と比較して多くなり、生産効率が向上する。
また、レーザーで切断することによって、ダイサー等の刃で切断する場合と比較して、粘着層５４の端まで層厚が変化せず、粘着性を端面まで一様に保つことができる。
（ステップＳ３）
ステップS２で作成した第１～第３光学フィルム３１～３３に対して、端面が傾斜し、盛り上がったリム部５５が形成されているかどうか、また、外形寸法が設計値の範囲内かどうか、さらに、保護フィルム９２が第３フィルム５３の上面に溶着しておらず剥離可能であるかどうかを、検査する。
（ステップＳ４）
別途用意しておいたハウジング２０の開口２１，２２，２３に、予め一体成型により作成しておいた第１、第２および第３レンズ４１，４２，４３を装着しておく。
第１～第３光学フィルム３１～３３を支持層９１から剥がし、第１、第２および第３レンズ４１，４２，４３の上面に、粘着層５４の粘着性により貼付ける。
具体的には、第１の光学フィルム３１を、偏光方向をハウジング２０の長手方向に向けて、第１レンズ４１の上面と、凹部２８の底面とに跨るように貼り付ける。第２の光学フィルム３２をその偏光方向をハウジング２０の長手方向に直交する方向に向けて、第２レンズ４２の上面に貼り付ける。第３の光学フィルム３３をその偏光方向をハウジング２０の長方向に向けて、第３レンズ４３の上面と、凹部２８の底面とに跨るように貼り付ける。
ゴム板等の貼り付け治具を使用し、第１～第３光学フィルム３１～３３を第１、第２および第３レンズ４１，４２，４３およびハウジング２０に押し付け、貼り付けを確実にする。
（ステップＳ５）
ステップＳ４で第１～第３光学フィルム３１～３３を貼り付けた、ハウジング２０を、オートクレーブで、所定の温度及び圧力（一例としては60℃、5気圧）で、所定時間（例えば１時間）処理する。これにより、第１～第３光学フィルム３１～３３と、ハウジング２０およびレンズとの密着を高め、界面に含まれる気泡を抜く。
（ステップＳ６）
樹脂成形体１６付きのリードフレーム１５に、第1～第３の受光素子１２～１４および発光素子１１を実装した後、樹脂成形体の凹部１６ａ～１６ｄを透光性樹脂により封止し、基板構造体１０を作製しておく。
基板構造体１０上に、ハウジング２０を搭載し、ツメ嵌合等により固定する。
（ステップＳ７）
ハウジング２０の第１～第３光学フィルム３１～３３の上面に、粘着剤付きテープを貼り付けた後、粘着剤付きテープを剥がすことにより、第１～第３光学フィルム３１～３３の保護フィルム９２を３枚同時に剥がす。これにより、光センサ１が完成する。
このとき、本実施の形態では、図１１のように、第３のフィルム５３のリム部（縁）５５が盛り上がった形状であるため、保護フィルム９２を剥がすときにリム部５５が起点となることで剥がしやすくなり、歩留まりが上がる。
特に、第３のフィルム５３の四隅のリム部５５は、四辺のリム部５５よりもさら高く盛り上がっているため、四隅を起点とすることにより、保護フィルム９２をさらに剥がしやすい。
また、本実施形態では、第１～第３光学フィルム３１～３３は、上面のフィルム（第３のフィルム５３）の端面が、下面のフィルム（粘着層５４）の端面よりも内側に位置するように傾斜しているため、粘着剤付きテープを保護フィルム９２に貼りやすく、保護フィルム９２を剥がしやすい。これにより、第１～第３光学フィルム３１～３３をハウジングから剥がす方向の力を与えにくく、第１～第３光学フィルム３１～３３がハウジングから剥がれにくいというメリットもある。
（ステップＳ８）
完成した光センサ１に対して、電気的検査、光学的検査、および、外観検査を実施する。
上述してきたように、ハウジング２０の開口に接着された第１～第３光学フィルム３１～３３の端面を上端が内側に位置するように傾斜させ、かつ、上面の四辺の縁を盛り上がった形状にしたことにより、表面の保護フィルムが、丸く盛り上がった上面の縁から容易に剥離でき、歩留まりよく光センサを製造することができる。
なお、本実施形態では、粘着層５４は、第１～第３光学フィルム３１～３３の底面全面に形成されているが、粘着層５４を、第１～第３光学フィルム３１～３３の外縁部のみに形成することもできる。
粘着層５４を外縁部のみに形成することにより、第１～第３光学フィルム３１～３３を、第１～第３レンズ４１～４３の上面に貼り付ける際に、第１～第３光学フィルム３１～３３と第１～第３レンズ４１～４３との間に、ゴミやほこり等が付着するのを防ぐことができる。よって、光センサ１の光学機能に不具合が生じるのを抑制できる点で好ましい。
また、本実施形態では、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面は、溶融面となっているため、光センサ１に搭載して使用している間、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面劣化を抑制できるという効果もある。
＜比較例＞
比較例として、ダイサーやスライサー等によって切断した第１～第３光学フィルム３１～３３の例を図１２に示す。
第１～第３光学フィルム３１～３３は、偏光フィルムであり、複数層から成るため、２～５ｍｍ角の第１～第３光学フィルム３１～３３に切り出す際に、層間剥離や、端面にバリが生じる。端面にバリがあると、切り出した第１～第３光学フィルム３１～３３を、ハウジング２０の凹部２８に接着する際に、バリのごみ１２１が接着面に巻き込まれ、光学的悪影響を及ぼす。
また、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面のバリが、ハウジング２０の上面よりも上方に突出していると、何かに引っかかって、第１～第３光学フィルム３１～３３が開口から剥がれ落ちることもある。
また、切断面をダイサーやスライサーによって押して切るため、図１２のように、保護フィルム９２の端部が押し潰されて、第３フィルム５３に押し付けられた形状になりやすい。保護フィルム９２の端部が押しつぶされている場合、保護フィルム９２を端から持ち上げて剥離する際に、保護フィルム９２の端が、第３フィルム５３の端面のバリに引っ掛かり、剥がすことができないことがある。
また、第１～第３光学フィルム３１～３３の端面のバリが、ハウジング２０の上面よりも上方に突出していると、何かに引っかかって、第１～第３光学フィルム３１～３３が開口から剥がれ落ちることもある。
＜実施形態２＞
実施形態１では、第１～第３光学フィルム３１～３３として偏光フィルムを用い、リム部５５が盛り上がった形状の第１～第３光学フィルム３１～３３を、ハウジング２０の開口に貼り付ける構成であったが、偏光フィルムを用いない公知の光センサに、リム部５５が持ち上がった光学フィルムを張り付ける構成にすることも可能である。
例えば、背景技術で説明した特許文献２～４のトナー量測定センサのように、正反射された光を第１の導光路により一方の受光素子に導いて受光させ、転写ベルトのトナーにより乱反射された光を第２の導光路により他方の受光素子に導いて受光させる構造の光センサのハウジングの開口に、実施形態１と同様に、端面が傾斜し、リム部５５が持ち上がった形状の光学フィルムを貼り付けてもよい。
これにより、光学フィルムの表面の保護フィルムが、盛り上がった上面のリム部から容易に剥離でき、歩留まりよく光センサを製造することができる。
この光学フィルムの切り出しは、実施形態１のステップS２と同様の工程で行うことができる。
光学フィルムとしては、例えば、シクロオレフィンポリマーを用いることができる。
なお、実施形態２の構成の場合、開口の数は、３つに限らず、２つのみあってもよい。開口が２つの場合、一方は、発光素子から出射された光を通過させ、他方は、転写ベルト等の対象物からの反射光を通過させ、ハウジングの内部で２つの経路にわけて、２つの受光素子に導く構成とする。
上述してきた本実施形態の光センサの光学フィルムの切り出し方法（図７のステップＳ２）は、ＯＡ（Office Automation）業界向けＣＴＤセンサ（カラートナーデンシティセンサ）など、フィルム基材が高価でかつフィルム外形寸法が小面積な光センサに好適に使用できる。
１ 光センサ
１０ 基板構造体
１１ 発光素子
１２ 第１受光素子
１３ 第２受光素子
１４ 第３受光素子
１５ リードフレーム
１６ 樹脂成形体
１６ａ 凹部
１６ｂ 凹部
１６ｃ 凹部
１６ｄ 凹部
１７ａ 電極端子
１７ｂ 電極端子
１７ｃ 電極端子
１７ｄ 電極端子
２０ ハウジング
２１ 第１開口
２２ 第２開口
２３ 第３開口
２４ 壁面
２５ 第１分離壁
２６ 第２分離壁
２７ 壁面
２８ 凹部
２９ 嵌合ピン
３１ 第１光学フィルム
３２ 第２光学フィルム
３３ 第３光学フィルム
４１ 第１レンズ
４２ 第２レンズ
４３ 第３レンズ
５１ 第１フィルム
５２ 第２フィルム
５３ 第３フィルム
５４ 粘着層
５５ リム部
６１ 第１空間
６２ 第２空間
６３ 第３空間
６４ 隣接空間
７１ 感光体ドラムまたは転写ベルト
８１ 第１受信部
８２ 第２受信部
８３ 第３受信部
８４ 発光制御部
８５ 演算部
８６ 通信部
９１ 支持層
９２ 保護フィルム

Claims (7)

  1. ハウジングと、前記ハウジング内に配置された、発光素子、第１受光素子および第２受光素子とを有し、
    前記発光素子からの光を、トナーが付着した対象物に照射し、前記対象物からの反射光を前記第１受光素子および第２受光素子で受光し、
    前記ハウジングには、前記発光素子から前記対象物に照射する光および前記反射光をそれぞれ通過させる２以上の開口が備えられ、
    前記ハウジングには、前記２以上の開口の周囲に凹部が設けられ、
    前記凹部内には、前記開口を覆うように光学フィルムが貼り付けられており、
    前記光学フィルムの端面は、上端が前記光学フィルムの中心寄りに位置するように傾斜し、かつ、前記光学フィルムの上面の縁であるリム部は、盛り上がった形状であることを特徴とする光センサ。
  2. 請求項１に記載の光センサであって、前記開口は、前記反射光を前記第１受光素子に導く第１開口と、前記反射光を前記第２受光素子に導く第２開口と、前記発光素子から前記対象物へ照射する光を通過させる第３開口とを含み、
    前記第１開口、第２開口、および、第３開口は、この順で並べられて前記ハウジングに設けられており、
    前記第１開口、第２開口、および、第３開口には、それぞれ第１レンズ、第２レンズ、および、第３レンズが装着され、
    前記第１レンズ、第２レンズ、および、第３レンズは、縁部が連結されて、一体化されており、
    前記光学フィルムは、前記第１レンズ、第２レンズ、および、第３レンズの上面に貼り付けられ、前記第１開口、第２開口、および、第３開口を覆うとともに、前記第1レンズ、第２レンズ、および、第３レンズのうち両端に位置するレンズに貼り付けられた前記光学フィルムの一部は、前記ハウジングの前記凹部の底面にも貼り付けられ、前記光学フィルムは、一体化された前記第1レンズ、第２レンズ、および、第３レンズを前記ハウジングに固定する部材を兼用していることを特徴とする光センサ。
  3. 請求項２に記載の光センサであって、前記光学フィルムは、複数層構造の偏光フィルムであり、
    前記第１開口を覆っている光学フィルムの偏光方向は、前記第２開口を覆っている光学フィルムの偏光方向と交差していることを特徴とする光センサ。
  4. 請求項３に記載の光センサであって、前記光学フィルムは、前記第１レンズ、第２レンズ、および、第３レンズの上面にそれぞれ貼り付けられ、第１光学フィルム、第２光学フィルム、および、第３光学フィルムを含み、
    第１光学フィルム、第２光学フィルム、および、第３光学フィルムのうち、隣り合うものは、偏光方向が互いに直交していることを特徴とする光センサ。
  5. 請求項１に記載の光センサであって、前記光学フィルムは、上面が、前記リム部を含めて、前記ハウジングの上面から突出していないことを特徴とする光センサ。
  6. 請求項１に記載の光センサであって、前記光学フィルムは、複数層を積層した構造であり、前記上面の縁であるリム部が盛り上がった形状であるだけでなく、前記複数層の層間においても、各層の縁が盛り上がっていることを特徴とする光センサ。
  7. 請求項１に記載の光センサの製造方法であって、前記光学フィルムを、レーザーにより所定のサイズに切り出すステップを含み、
    前記ステップにおいて、前記光学フィルムの切り出される端面の縁が、膨張したまま冷却されて盛り上がり、盛り上がった形状の前記リム部を形成するように前記レーザーの少なくともパワーを設定することを特徴とする光センサの製造方法。
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