JP4019262B2 - 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 - Google Patents
光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4019262B2 JP4019262B2 JP2002275212A JP2002275212A JP4019262B2 JP 4019262 B2 JP4019262 B2 JP 4019262B2 JP 2002275212 A JP2002275212 A JP 2002275212A JP 2002275212 A JP2002275212 A JP 2002275212A JP 4019262 B2 JP4019262 B2 JP 4019262B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- sheet
- measurement target
- target surface
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4735—Solid samples, e.g. paper, glass
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
- G03G2215/00025—Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
- G03G2215/00029—Image density detection
- G03G2215/00033—Image density detection on recording member
- G03G2215/00037—Toner image detection
- G03G2215/00042—Optical detection
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象面からの光学情報を検出する光検出装置に係り、特に、発光部からの光を導光部材を介して測定対象面に導き且つ測定対象面からの検出光を導光部材を介して受光部へと導く態様の光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光検出装置は、測定対象面に光を照射し、測定対象面からの光学情報を検出するようにしたものであり、各分野において広く利用されている。
例えば電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置にあっては、感光体や中間転写体などの像担持体上に濃度検知用トナーパッチを形成し、このトナーパッチのトナー量を光検出装置(ここではトナー量検出装置)にて検出することで画像濃度制御を行う方式が採用されている。
【0003】
ここで、一般的なトナー量検出装置について説明すると、以下の二つの方式がある。
第一の方式は、反射光検知方式と呼ばれるものであり、トナーの付着する感光体や中間転写体などの像担持体表面が平面度の高い鏡面構造を持つことを利用したものである。
すなわち、この反射光検知方式は、図19(a)に示すように、像担持体200表面に光源201からある一定の強さの光を照射し、その鏡面反射光を受光素子であるフォトダイオード202で受けその強度に応じた電圧に変換するものである(例えば特許文献1参照。)。
このとき、測定対象面であるトナー203が付着している部分では反射光が散乱し、その分、光量が低下するため、光量が低下した部位における出力電圧は低下する。
これにより、図19(b)に示すように、トナー量とセンサ出力電圧との関係が得られ、画像形成装置内でのトナー量検出が可能となる。
但し、この反射光検知方式は、像担持体表面がトナーで概略覆われると、反射光が得られなくなるため、その検知は不可能になる。従って、この反射光検知方式は、像担持体上のトナーが微量若しくは一層程度付着した領域において、トナー量検知が可能である。
【0004】
また、第二の方式は、散乱光検知方式と呼ばれるものであり、例えばカラートナーの場合に使用される。
すなわち、この散乱光検知方式は、例えば図20(a)に示すように、像担持体200上のカラートナー213に光源211からの光を照射すると、表面反射や内部反射によって散乱光が発生するという特性を利用し、鏡面反射光の受光部位以外の部位に受光素子であるフォトダイオード212を配設し、このフォトダイオード212にて前記散乱光をモニタするのである。
この方式の場合、図20(b)に示すように、トナー量が増えるにつれてフォトダイオード212の出力電圧は上がるように変化し、トナー量検出が可能である。
この散乱光検知方式は、像担持体200上に複数層のトナーが付着した場合も、下層トナーからの散乱光が表層トナーを透過して戻ってくる。このため、この散乱光検知方式は、反射光検知方式よりも多いトナー量に対してもその出力が得られるものである。
但し、散乱光検知方式は、散乱光が生じない黒トナーには適用できない。
【0005】
これら二方式のトナー量検出装置(光検出装置)は、光源、レンズ類、受光素子、ドライブ基板などより構成され、かつ、それらが一体構成で測定ポイント近傍に配されることが多い。
そのため、一般的に、トナー量検出装置は、測定ポイントより数mm〜十数mmの位置に、厚さ、幅が5mm〜15mmほどの大きさを以って配置される。
このとき、センサ(トナー量検出装置)サイズの制約の主要因は、光学系及び測定に関わる素子、回路が、測定位置近傍に配される必要性からきている。
照射光学系の要望から考えると、電源〜発光素子(光源)の間の距離を長く取ると、電磁ノイズが乗りやすくなり、照射光量安定性の保証が困難になる。
また、受光光学系の要望から考えると、受光素子が発生させる微弱な電流を出来るだけ近い位置で増幅し安定したアナログ信号とする必要がある。そのため、受光素子は測定位置近傍にてドライブ基板に直付けされることが多い。
更に、発光素子、受光素子がミリ単位の外形を持つため、結果としてセンサは上記のようなサイズとなる。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−175501号公報(従来の技術の欄、図1)
【特許文献2】
特開平7−177091号公報(実施例の欄、図1)
【特許文献3】
特開2002−98637号公報(発明の実施の形態の欄、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のトナー量検出装置(センサ)は測定ポイントの近傍に配設されるため、当然ながら、測定ポイントの近傍にはセンサの配設スペースを確保することが必要である。
ところが、近年においては、画像形成装置の小型化という要請から、画像形成装置内部では各種のサブユニットが高密度に配設される傾向にある。
例えば各色成分トナー像を形成するための作像ユニットを四つ配設した、所謂タンデム型作像エンジンなどが主流になりつつある。
このような装置の場合、測定対象位置近傍にはセンサを配置できるスペースが得られないことが多い。
このとき、本来検出すべきトナー量を検出できず、代用値から予想の上、プロセスコントロールを行うという手法を採用せざるを得ないのが実状である。
【0008】
これに対し、特許文献2には、トナー量検出装置等を含む画像形成装置の主要なデジタル信号の通信を、光ファイバを用いて行うことが示されている。
この方式を用いれば、信号の電磁ノイズによる影響は低減できる。
【0009】
このような先行技術を応用すれば、例えば特許文献3に示されるように、トナー量検出装置で扱われるアナログ光量を光ファイバを用いて伝播することが考えられる。
これは、例えば図21に示すように、光源221からの光を入射側光ファイバ222を用いて測定ポイントPに導き、測定ポイントPからの検出光を集光レンズ223を通じて出射側光ファイバ224に導き、この出射側光ファイバ224を用いてフォトダイオード等の受光素子225へと導くものである。
本態様によれば、光源221〜測定ポイントP、測定ポイントP〜受光素子225を離間配置することが理論上は可能となる。
また、測定ポイントP近傍には、光ファイバ222,224と集光レンズ223のみを配する構成となり、その分、センサ(トナー量検出装置)の大幅な小型化を図ることが可能となる。
よって、測定ポイントPの近傍の設置スペースが狭い場合であっても、センサを有効に配設することが可能になる。
【0010】
しかしながら、この種のトナー量検出装置にあっては、以下のような技術的課題が見られた。
先ず、上述したトナー量検出装置にあっては、スポット的な測定ポイントPからの検出光を集光しなければならないため、例えば測定ポイントPとなる測定対象面が劣化などすると、測定対象面の影響が直ちに検出精度に影響し易いばかりか、測定ポイントPからの検出光を出射側光ファイバ224へ確実に集光することが難しく、いずれにしても、検出精度の低下につながり易いという技術的課題がある。
【0011】
また、この種のトナー量検出装置は光ファイバを用いたものであるが、光ファイバは形状の変化などで透過率が変動し易く、そのためアナログ光量を安定的に伝播するのが困難である。
ここで、透過率の変動要因には、次のようなものが挙げられる。
・熱膨張、形状変化によるもの
・接合部の汚れによるもの
・経時的な透過率低下
【0012】
ところで、透過率変動の検出精度への影響について検討してみるに、今、図21に示すトナー量検出装置を用いて反射光検知方式にてモニタすることを想定すると、例えば図22に示すような結果が得られる。
このとき、例えば透過率が10%低下したと仮定すると、測定されるトナー量は、例えば本来0.075mg/cm2のものが、0.095mg/cm2と測定されてしまうことが理解される。
このような状況において、要求される測定精度が0.01 mg/cm2程度であるとすれば、この光量変動分だけで目標値の倍の変動量を発生させてしまい、検出精度を低下させることが確認される。
【0013】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、発光部と受光部との間に導光部材を用いた態様に対し、検出精度の低下を有効に防止するようにした光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図1(a)に示すように、測定対象面Mから反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、光を照射する発光部1と、光を感知する受光部2と、発光部1と受光部2との間に設けられ、発光部1からの光を測定対象面Mに導き且つ測定対象面Mからの検出光を受光部2に導く導光部材3とを備え、前記導光部材3が、測定対象面Mに対向する部位に、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面Mに対向して光学開口部4cが形成されたシート状光伝送媒体4を具備し、このシート状光伝送媒体4が2つのシートバスピースを隣接して設けた光シートバスからなり、一方のシートバスピースを発光部1からの光が入射される入射部4aとすると共に、他方のシートバスピースを受光部2へ光が出射される出射部4bとすることを特徴とするものである。
【0015】
このような技術的手段において、本件の光検出装置は、反射光若しくは散乱光のいずれをも検出対象とする。
そして、導光部材3は、発光部1からの光を測定対象面Mに照射し、測定対象面Mからの検出光を受光部2に導く部材であれば、光ファイバを始め広く含む。更に、シート状光伝送媒体4は、シート状で内部反射にて光伝送されるものであれば単層構造でもよいし、多層構造であってもよい。
更にまた、シート状光伝送媒体4は測定対象面Mに対向して光学開口部4cを有するものであるが、ここでいう光学開口部4cとは、測定対象面Mに対して所定の光を照射でき、しかも、測定対象面Mからの検出光を受け入れる機能を具備するものであれば適宜選定して差し支えない。
【0016】
また、図1(a)の態様にあっては、シート状光伝送媒体4は細長い光学開口部4cを有しているため、測定対象面Mを広く確保でき、また、測定対象面Mからの検出光を集光し易い。
更に、シート状光伝送媒体4は、狭い設置スペースでも設置が可能であるため、設置箇所の自由度が高い。
【0017】
また、本発明において、導光部材3としては、少なくともシート状光伝送媒体4を備えていればよいが、導光部材3の代表的態様としては、発光部1とシート状光伝送媒体4の入射部4aとの間で光伝送路を形成する入射側光伝送部材5と、シート状光伝送媒体4の出射部4bと受光部2との間に光伝送路を形成する出射側光伝送部材6とを備えたものが挙げられる。
本態様によれば、発光部1、受光部2とシート状光伝送媒体4との位置関係を離間設定することが可能になり、その分、レイアウトの自由度を高めることができる。
そして、入射側光伝送部材5、出射側光伝送部材6としては、屈曲可能な光ファイバなどが好ましい。
更に、シート状光伝送媒体4の別形態としては、上述したような光伝送部材5,6を使用しないものもある。
例えば、シート状光伝送媒体4に、発光部1からの光を導く入射側光伝送部と、受光部2への光を導く出射側光伝送部とを一体的に具備させるようにしても差し支えない。
【0018】
更にまた、シート状光伝送媒体4としては、単一部材構成であってもよいし、複数部材構成であってもよいが、本発明では、後者の態様のうち2つのシートバスピースを隣接して設けた光シートバスからなる態様が用いられる。
ここで、前者としては、シート状光伝送媒体4は、光学開口部4cとして、測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを有し、光照射部及び光検出部を同一部材に設定したものが挙げられる。
後者としては、シート状光伝送媒体4は、光学開口部4cとして、測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを有し、光照射部と光検出部とを別のシートバスピースに設定したものが挙げられる。
【0019】
また、本態様において、光検出装置を反射光検知方式として構成する場合には、シート状光伝送媒体4は、光学開口部4cとして、測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを有し、光検出部が測定対象面Mからの正反射光を入射可能とすればよい。
一方、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合には、シート状光伝送媒体4は、光学開口部4cとして、測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを有し、光検出部が測定対象面Mからの正反射光を入射不能とし且つ散乱光のみを入射可能とすればよい。
【0020】
このとき、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合において、光学開口部4cの好ましいレイアウト例としては、シート状光伝送媒体4は、測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを離間配置したものであればよい。
このように離間配置すれば、光検出部への正反射光の入射を不能にすることができる。
【0021】
更にまた、光検出装置を散乱光検知方式として構成する場合において、光学開口部4cの好ましい構成例としては、シート状光伝送媒体4は、測定対象面Mへの光照射部の周囲に遮光壁を備えるようにすればよい。
このように、遮光壁を設けることで、光検出部への正反射光の入射を不能にすることができる。
【0022】
また、シート状光伝送媒体4の光伝送方向のレイアウト例については、測定対象面Mに対向する光学開口部4cに対し略平行な部位に発光部1からの光の入射部、受光部2への光の出射部を設定するようにしてもよいし、測定対象面Mに対向する光学開口部4cに対し略直交する部位に発光部1からの光の入射部、受光部2への光の出射部を設定するようにしてもよい。
更に、シート状光伝送媒体4である光シートバスは内部で全反射を繰り返すものであるようにしてもよいし、入射側シートバスピースの幅寸法が出射側シートバスピースの幅寸法より大きく形成されているようにしてもよい。
【0023】
また、本発明に関連する参考発明は、図1(b)に示すように、測定対象面Mから反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、波長の異なる二種A,Bの光を夫々照射する発光部1と、波長の異なる二種A,Bの光を夫々感知する受光部2と、発光部1と受光部2との間に設けられる導光部材3とを備え、前記導光部材3には、発光部1からの二種A,Bの光のうち、一方の波長Aの光(図中実線で示す)のみが測定対象面Mに照射せしめられ且つ測定対象面Mからの検出光が他方の波長Bの光(図中点線で示す)と共に受光部2に導かれる光伝送路分離手段7を具備させたものである。
【0024】
本態様は、二波長ビーム方式に対応する光検出装置を明記したものであり、シート状光伝送媒体4を必ずしも必須ではない。
それゆえ、シート状光伝送媒体4を備えていない態様において、導光部材3の一部に光伝送路分離手段7を備えた態様をも含む。
本態様によれば、光伝送路分離手段7により、一方の波長光にて「測定対象面Mからの検出光+導光部材3の透孔率変動成分」を検出し、他方の波長光にて「導光部材3の透過率変動成分」を検出することができるため、両波長光データに基づいて、導光部材3の透過率変動成分をキャンセルすることによって、測定対象面Mからの検出光のみを検出可能とすることができる。
よって、導光部材3の透過率変動による検出精度の低下を有効に防止することができる。
【0025】
また、二波長ビーム方式に対応する光検出装置の代表的態様としては、導光部材3は、測定対象面Mに対向する部位に配設され、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面Mに対向して光学開口部4cが形成されたシート状光伝送媒体4を有し、このシート状光伝送媒体4に前記光伝送路分離手段7を設け、この光伝送路分離手段7が、光学開口部4cを通じて発光部1からの一方の波長光(例えば波長Aの光)のみを測定対象面Mに照射し且つ測定対象面Mからの反射若しくは散乱光を取り込み、発光部1からの他方の波長光(例えば波長Bの光)を光学開口部4cから外部に対し非照射とするものである態様が挙げられる。
このように、シート状光伝送媒体4を使用することで、測定対象面Mを広く確保でき、しかも、測定対象面M近傍のスペースが狭くても設置可能になる点で好ましい。
【0026】
更に、図1(b)の態様において、導光部材3としては、発光部1からの二種A,Bの光をシート状光伝送媒体4の入射部4aに導く入射側光伝送部材5と、シート状光伝送媒体4の出射部4bから出射される二種A,Bの光を受光部2の対応する感知部位に夫々導く出射側光伝送部材6とを備えていてもよい。
本態様において、入射側光伝送部材5には、例えば発光部1の複数方向から照射される光が一方向に合成される光合成部材や、屈曲自在な光ファイバを含む。一方、出射側光伝送部材6には、例えば一方向の光が受光部2に向けて複数方向に分離される光分離部材や、光ファイバを含む。
【0027】
また、光伝送路分離手段7の代表的態様としては、シート状光伝送媒体4の光学開口部4cに波長依存性の高い反射処理を施し、この反射処理に対し透過可能な波長光と反射可能な波長光とを、発光部1から照射される二種A,Bの光として設定するようにしたものが挙げられる。
更に、シート状光伝送媒体4が複数構成である場合における、光伝送路分離手段7の代表的態様としては、シート状光伝送媒体4は、光学開口部4cとして測定対象面Mへの光照射部と測定対象面Mからの光検出部とを有し、光照射部と光検出部とを別部材に設定したものであり、光伝送路分離手段7は、シート状光伝送媒体4を構成する複数部材の接合面4dに、光学開口部4cで反射可能な波長光のみが透過せしめられ且つ光学開口部4cから透過可能な波長光が反射せしめられる反射処理を施すようにしたものが挙げられる。
【0028】
また、例えば図1(a)に示す光検出装置の好ましい使用方法としては、像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として図1(a)の光検出装置を用いるに際し、時間毎の受光部2出力をV(t)、色材が載っていない部分の受光部2出力V(t)の平均値をVmax、色材が付着して受光部2出力V(t)が飽和した状態の平均値をVminとしたときに、
S(t)={Vmax−V(t)}/{Vmax−Vmin}
による演算処理を行った情報S(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
ここで、前記演算式は、測定対象面Mの劣化等を補償する趣旨である。
【0029】
また、図1(b)に示す二波長ビーム方式の光検出装置の好ましい使用方法としては、測定対象面Mに照射される波長光(例えば波長Aの光)の時間毎の受光部2出力をVA(t)、測定対象面Mに照射されない波長光(例えば波長Bの光)の時間毎の受光部2出力をVB(t)としたときに、
S(t)=VA(t)/VB(t)
による除算処理を行った情報S(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
本使用方法において、「S(t)=VA(t)/VB(t)」による処理は、導光部材3の透過率変化をキャンセルし、測定対象面Mからの検出光変化のみを抽出することを意味する。
これにより、導光部材3の透過率変動を補償し、検出精度を高めることができる。
【0030】
更に、二波長ビーム方式の光検出装置の別の使用方法としては、像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として図1(b)に示す光検出装置を用いるに際し、測定対象面Mに照射される波長光(例えば波長Aの光)の時間毎の受光部2出力をVA(t)、色材が載っていない部分の受光部2出力VA(t)の平均値をVAmax、色材が付着して受光部2出力VA(t)が飽和した状態の平均値をVAmin、測定対象面Mに照射されない波長光(例えば波長Bの光)の時間毎の受光部2出力をVB(t)、受光部2出力VB(t)の初期設定値をVBiniとしたときに、
S(t)={VAmax−VA(t)}/ [{VAmax−VAmin}・VB(t)/VBini]
による演算処理を行った情報S(t)に基づいて光検出結果を判断するものが挙げられる。
本演算式は、導光部材3の透過率変化のキャンセルと、測定対象面Mの劣化の補正とを企図したものである。
【0031】
更に、本発明は、上述した光検出装置及びその使用方法に限られるものではなく、上述した光検出装置を組み込んだ画像形成装置そのものをも対象とする。
この場合、本発明は、像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として図1(a)に示す光検出装置を用いるようにすればよい。
例えば像担持体が感光体ドラムである態様では、シート状光伝送媒体4は、像担持体としての感光体ドラムの軸方向に沿った部位を広範囲に亘って測定可能な光シートバスである態様にしてもよい。
尚、本発明に関連する参考発明として、図1(b)に示す光検出装置を組み込んだ画像形成装置を構築することは可能である。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2(a)は本発明に係るトナー量検出装置(光検出装置)が組み込まれた画像形成装置の実施の形態1を示す。
本実施の形態において、画像形成装置は中間転写型のタンデムマシンであり、各色成分トナー像(本例ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像)が形成される四つの作像ユニット20(具体的には20a〜20d)を有し、この各作像ユニット20に対向する部位に中間転写ベルト30を配設したものである。
【0033】
本実施の形態において、作像ユニット20は、例えば電子写真方式を採用したものであり、所定方向に回転する感光体ドラム21を有し、この感光体ドラム21の周囲には、帯電ロール等の帯電装置22、静電潜像を書き込むためのレーザ走査装置などの露光装置23、各色成分トナーが収容され且つ感光体ドラム21上の静電潜像を可視像化する現像装置24、感光体ドラム21上のトナー像を中間転写ベルト30に転写させる一次転写ロール等の一次転写装置25、感光体ドラム21上の残留トナーが清掃されるクリーニング装置26などを配設するようにしたものである。
尚、本例では、露光装置23が各作像ユニット20において共用化されており、また、一次転写装置25は中間転写ベルト30の背面側に設けられている。
【0034】
また、本実施の形態において、中間転写ベルト30は例えば複数の張架ロール31,32に掛け渡され、例えば一方の張架ロール31を駆動ロールとして所定方向に循環回転するようになっている。
そして、中間転写ベルト30の最下流側に位置する作像ユニット20dの下流側には二次転写装置35が配設されている。
この二次転写装置35は、張架ロール32をバックアップロールとして二次転写ロール36を対向配置したものであり、例えば二次転写ロール36に所定の転写バイアスを印加すると共に張架ロール32を接地することで、中間転写ベルト30上のトナー像を記録材Sに静電転写するものである。
尚、符号34は中間転写ベルト30上の残留トナーを清掃するためのベルトクリーナである。
【0035】
更に、本実施の形態において、記録材搬送系は、下方から上方に向かう記録材搬送路を有し、図示外の記録材供給トレイから送出された記録材Sをレジストロール37にて位置決めした後、所定のタイミングで二次転写部位に記録材Sを搬送し、記録材S上に二次転写されたトナー像を定着装置38にて定着した後に、排出ロール39にて図示外の排出トレイへと記録材Sを排出するものである。
【0036】
特に、本実施の形態では、感光体ドラム21の一次転写部位の上流側で且つ現像部位の下流側には、図2(a)(b)に示すように、トナー量検出装置(光検出装置)50が対向配置されている。
このトナー量検出装置50の測定原理としては、反射光検知方式、散乱光検知方式の双方が適用可能であるが、本例では反射光検知方式の構成例を示す。
より具体的に説明すると、トナー量検出装置50は、図2(b)及び図3に示すように、異なる波長A,Bの光を夫々照射する一対の発光素子51(具体的には51a,51b)と、異なる波長A,Bの光を感知する一対の受光素子52(具体的には52a,52b)と、発光素子51と受光素子52との間に設けられ、発光素子51からの二種A,Bの光のうち、一方の波長光(A)を測定対象面Mに照射すると共に測定対象面Mからの検出光(本例では反射光)を受光素子52へと導き、他方の波長光(B)を測定対象面Mに非照射の状態で受光素子52へ導く導光部材53とを備えている。
尚、本例では、発光素子51(51a,51b)及び受光素子52(52a,52b)は何れも光の照射方向若しくは光の感知方向が略直交するように配置されている。
【0037】
そして、本実施の形態においては、導光部材53は、測定対象面Mに対向配置されるシート状光伝送媒体である光シートバス54と、この光シートバス54の入射部に連結される入射側光ファイバ55と、前記光シートバス54の出射部に連結される出射側光ファイバ56と、発光素子51(51a,51b)からの二種A,Bの光を入射側光ファイバ55に導く入射側ビームスプリッタ58と、出射側光ファイバ56からの二種A,Bの光を受光素子52(52a,52b)に分離する出射側ビームスプリッタ59とを備えている。
【0038】
ここで、入射側ビームスプリッタ58は、図4(a)に示すように、発光素子51(51a,51b)からの二種A,Bの光を例えば所定の透過率(又は反射率)で略45°傾斜した傾斜反射面581に導き、一方の波長光(A)をそのまま透過させ、他方の波長光(B)を反射させることで、同一方向に導くようにしたものである。
尚、各発光素子51(51a,51b)と入射側ビームスプリッタ58との間には集光用の集光レンズ511,512が設けられている。
また、出射側ビームスプリッタ59は、図4(c)に示すように、出射側光ファイバ56からの二種A,Bの光を例えば所定の透過率(反射率)で略45°傾斜した傾斜反射面591に導き、一方の波長光(A)をそのまま透過させて一方の受光素子52aに導き、他方の波長光(B)を反射させて他方の受光素子52bに導くようにしたものである。
【0039】
また、本実施の形態において、光シートバス54は、図4(b)に示すように、例えば厚さ0.1mm〜2.0mm程度の2つのシートバスピース61,62の一端面を隣接して接合したものであり、入射側シートバスピース61の入射部61aに入射側光ファイバ55が結合され、出射側シートバスピース62の出射部62bに出射側光ファイバ56が結合されている。
これらのシートバスピース61,62は、図4(b)及び図5に示すように、シート状に形成され、入力信号光を内部端面で全反射を繰り返しながら拡散伝播するものである。
【0040】
特に、本実施の形態では、シートバスピース61,62は、測定対象面Mに対向する端面に一方の波長光(A)のみが透過する光学開口部61c,62cを有し、光学開口部61cから測定対象面Mに光を照射し且つ測定対象面Mからの検出光(反射光)を前記光学開口部62cに受け入れるように設定されており、また、両者の接合面には他方の波長光(B)のみが透過する反射処理部64を有している。
ここで、光学開口部61c,62c及び反射処理部64は例えば波長依存コーティングを施すことにより構成される。
更に、シートバスピース61,62の他の端面及びシート面には全反射処理部65が施されている。
【0041】
次に、本実施の形態に係るトナー量検出装置の作動について説明する。
今、発光素子51(51a,51b)から波長の異なる二種A,Bの光が入射側ビームスプリッタ58にて入射側光ファイバ55に導かれ、光シートバス54へ伝送される。
このとき、光シートバス54のうち、入射側シートバスピース61に二波長A,Bの光が伝送されるが、このうち、一方の波長光(A)は光学開口部61cを通じて測定対象面Mに照射され、その測定対象面M上のトナーTからの反射光が出射側シートバスピース62の光学開口部62cに受け入れられる。
また、他方の波長光(B)は測定対象面Mに照射されずに、シートバスピース61,62の接合面に形成された反射処理部64を経て出射側シートバスピース62へと伝送される。
【0042】
この結果、出射側シートバスピース62には、測定対象面Mからの一方の波長光(A)である検出光(反射光)と、測定対象面Mに照射されない他方の波長光(B)とが共に伝送されることになり、両波長A,Bの光は出射側光ファイバ56に導かれる。
この後、出射側光ファイバ56を経た二波長A,Bの光は、出射側ビームスプリッタ59にて夫々の波長光(A,B)に再度分離された後、受光素子52(52a,52b)に夫々入射される。
【0043】
ここで、受光素子52(52a,52b)として例えばフォトダイオードを使用すると、このフォトダイオードは受光した光量をリニアに電圧変換する。
このとき、一方の波長光(A)にはトナー量の有無に応じた光量変動情報と光ファイバ55,56の透過率変動量の積が、他方の波長光(B)には光ファイバ55,56の透過率変動量が現れる。
このため、一方の波長光(A)を受光した受光素子52aの出力をVA(t)、他方の波長光(B)を受光した受光素子52bの出力をVB(t)とすれば、図6(a)(b)に示すような出力特性が得られる。
この状態において、以下の(1)式に示すような演算処理(除算処理)を行い、一方の波長光(A)の出力を他方の波長光(B)の出力で除算するようにすれば、光ファイバ55,56の透過率変動の影響を除去することができ、測定対象面Mのトナーに対応したセンサ出力値S(t)が得られる。
S(t)=VA(t)/VB(t) ……(1)
【0044】
尚、本実施の形態に係るトナー量検出装置の性能評価については後述した実施例に裏付けられる。
【0045】
また、本実施の形態においては、トナー量検出装置の測定ヘッド部に相当する光シートバス54と、発光素子51、受光素子52とは離間配置されるため、発光素子51、受光素子52に対する電気回路系は光シートバス54とは別の箇所に取り付けることが可能になり、測定対象面M近傍における設置スペースとしては、光シートバス54が設置できる程度の狭いスペースを確保するようにすればよい。
更に、光学系は安価な光ファイバ55,56、光シートバス54により簡単に構成されるので、上述したようなタンデムマシンにおいてもコストアップすることなく、本実施の形態を採用することが可能である。
更にまた、各色トナー量についての検出を各色毎にタイミングをずらして行えば、発光素子51、受光素子52、ドライブ基板などを兼用することができる。
従って、このような構成の場合には、発光素子51、受光素子52、ドライブ基板を一組のみとしてもよいし、あるいは、四つの作像ユニット20(20a〜20d)に対し、二組の発光素子51、受光素子52、ドライブ基板で処理するような構成でも構わない。
【0046】
◎実施の形態2
図7(a)(b)は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態2の概要を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置50の基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1と異なり、感光体ドラム21の軸方向に延びる長尺な光シートバス54を有したものである。
本実施の形態において、光シートバス54は二枚のシートバスピース61,62を厚さ方向に積層したものであり、測定対象面(感光体ドラム21面)に対向した部位に一方の波長光(A)のみが透過可能な光学開口部61c,62cを形成すると共に、両者の接合部には他方の波長光(B)のみが透過可能な反射処理部64を形成し、光学開口部61c,62cの反対側端部に入射側光ファイバ55、出射側光ファイバ56を結合したものである。
【0047】
本実施の形態によれば、長尺な光シートバス54を使用したので、感光体ドラム21の軸方向に沿った部位を広範囲に亘って測定対象面とすることが可能である。
このため、感光体ドラム21の一部が局部的に劣化したような状況が生じたとしても、測定対象面が広範囲に亘っているため、測定対象面からの検出光は平均化されることになり、測定対象面の局部的な劣化がトナー量検出装置の検出精度に大きく影響することはない。
【0048】
◎実施の形態3
図8(a)(b)は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態3の概要を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置50の基本的構成は実施の形態2と略同様に、感光体ドラム21の軸方向に延びる長尺な光シートバス54(二つのシートバスピース61,62を具備)を有しているが、実施の形態2と異なり、光シートバス54のうち、測定対象面に対向する光学開口部61c,62cに対し略直交する部位に入射側光ファイバ55、出射側光ファイバ56の結合部が決定されている。
尚、実施の形態2と同様な構成要素について実施の形態2と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【0049】
本実施の形態によれば、入射側光ファイバ55からの光は、光シートバス54の長手方向に沿って拡散照射されるので、光学開口部61c,62cに対し、より均一の光を照射することができる。
【0050】
◎実施の形態4
図9は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態4を示す。
同図において、トナー量検出装置50は、実施の形態1と異なり、反射光検知方式と散乱光検知方式とを組み合わせた構成例であり、実施の形態1と異なる導光部材53(特には光シートバス54)を使用したものである。
本実施の形態において、導光部材53を構成する光シートバス54は、3枚のシートバスピース61〜63を一つの平面内に収めたものである。
【0051】
ここで、シートバスピース61は照射部としての光学開口部61cを有し、例えば厚さ・幅1mm、長さ10mmに設定される。
そして、シートバスピース61の両側端に一対のシートバスピース62,63が接合されており、シートバスピース62は正反射光検出部としての光学開口部62cを有し、また、シートバスピース63は散乱光検出部としての光学開口部63cを有している。
これらの光学開口部61c,62c,63cにはいずれも波長Aの光のみを透過する反射処理部が設けられ、各シートバスピース61〜63の接合部には波長Bの光のみが透過する反射処理部64が設けられている。
更に、シートバスピース61の入射部には入射側光ファイバ55が接続され、また、シートバスピース62,63の出射部には出射側光ファイバ56,57が夫々接続されている。
【0052】
更に、シートバスピース61,62の取付角度の組合せにより、測定対象面Mに照射された光は、シートバスピース62の光学開口部62cのみに正反射光が入射するようになっており、シートバスピース63の光学開口部63cには前記正反射光が入射されず、散乱光のみが入射されるようになっている。
特に、シートバスピース63はシートバスピース61よりも測定対象面M側にせり出して配置されており、このせり出し段部67が正反射光の入射が抑制される遮光壁として機能するようになっている。
【0053】
また、図示外の発光素子は実施の形態1と同様に二つ設けられており、図示外のビームスプリッタにて入射側光ファイバ55に導かれる。
また、図示外の受光素子は、各出射側光ファイバ56,57に対して夫々二つ設けられており、図示外のビームスプリッタにて二波長A,Bの異なる光を夫々感知するようになっている。
【0054】
従って、本実施の形態によれば、シートバスピース62からは測定対象面Mからの正反射光が検出されるため、反射光検知方式により、トナー量を検出することができる。
一方、測定対象面Mにカラートナーが付着したような場合には、そのトナーが指向性の低い散乱光を発生する。このとき、シートバスピース63から測定対象面Mからの散乱光が検出されるため、散乱光検知方式により、トナー量を検出することができる。
【0055】
◎実施の形態5
図10は本発明が適用されたトナー量検出装置の実施の形態5を示す。
同図において、トナー量検出装置50は、実施の形態1と異なり、散乱光検知方式を使用するようにしたものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。本実施の形態において、トナー量検出装置50は、実施の形態1と同様に、図示外の発光素子、図示外の受光素子、及び、導光部材53(光シートバス54、光ファイバ55,56,図示外のビームスプリッタ)を備えているが、実施の形態1と異なる光シートバス54を備えている。
【0056】
すなわち、本実施の形態において、光シートバス54は、二枚のシートバスピース61,62を平面上で端部を接合したものであるが、入射側シートバスピース61の幅寸法が出射側シートバスピース62の幅寸法より大きく形成されており、入射側シートバスピース61の光学開口部61cは出射側シートバスピース62から離間した部位に形成され、出射側シートバスピース62の測定対象面M側に対向した部位に光検出部としての光学開口部62cが形成される。
尚、光学開口部61c,62cは波長Aの光のみが透過するようになっており、シートバスピース61,62の接合部には波長Bの光のみが透過する反射処理部64が形成されている。
【0057】
従って、本実施の形態によれば、入射側シートバスピース61に導かれた波長Aの光は、光学開口部61cを通じて測定対象面Mに照射された後、測定対象面Mからの散乱光が出射側シートバスピース62側に取り込まれ、両シートバスピース61,62間の接合部(反射処理部64)を透過した波長Bの光と共に受光素子側へ伝送される。
この結果、受光素子の信号処理において、実施の形態1と略同様に処理するようにすれば、実施の形態1と同様に、光ファイバ55,56の透過率変動の影響を除去した状態で、散乱光に寄るトナー量を正確に検出することができる。
【0058】
◎実施の形態6
図11は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態6を示す。
同図において、トナー量検出装置50は、実施の形態5と同様に、散乱光検知方式を使用するものであるが、実施の形態5と異なり、光シートバス54の入射側シートバスピース61の幅寸法を出射側シートバスピース62の幅寸法より狭く設定し、入射側シートバスピース61の光学開口部61cから測定対象面Mへ向かって照射される光に指向性を与えるようにしたものである。
尚、実施の形態5と同様な構成要素については実施の形態5と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【0059】
本実施の形態によれば、入射側シートバスピース61に導かれた波長Aの光は、光学開口部61cを通じて測定対象面Mに照射される。
このとき、光学開口部61cからの照射光は指向性を有するため、測定対象面Mからの正反射光は出射側シートバスピース62の光学開口部62cには向かわず、測定対象面Mからの散乱光が出射側シートバスピース62側に取り込まれる。
また、両シートバスピース61,62間の接合部(反射処理部64)を透過した波長Bの光と共に図示外の受光素子側へ伝送される。
この結果、受光素子の信号処理において、実施の形態1と略同様に処理するようにすれば、実施の形態1と同様に、光ファイバ55,56の透過率変動の影響を除去した状態で、散乱光によるトナー量を正確に検出することができる。
【0060】
◎実施の形態7
図12は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態7を示す。
同図において、トナー量検出装置50は、実施の形態1と略同様に構成されるが、実施の形態1と異なり、入射側シートバスピース61の光学開口部61cを絞った状態で形成し、かつ、この光学開口部61cと測定対象面Mとの間には筒状の遮光壁70を設けたものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素について実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【0061】
従って、本実施の形態によれば、入射側シートバスピース61に導かれた波長Aの光は、光学開口部61c及び遮光壁70を通じて測定対象面Mに照射される。
このとき、測定対象面Mからの正反射光は遮光壁70で遮られるため、出射側シートバスピース61の光学開口部62cには入射されず、出射側シートバスピース62には測定対象面Mからの散乱光のみが取り込まれる。
このため、実施の形態5,6と同様に、散乱光検知方式によるトナー量検出を行うことができる。
【0062】
◎実施の形態8
図13(a)は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態8を示す。
同図において、トナー量検出装置は、実施の形態1〜7と異なり、光シートバス54を一つのシートバスピース61で構成し、かつ、一つの波長Aの光を使用するようにしたものである。
ここで、光シートバス54は、一つのシートバスピース61の一端側に光学開口部61cを有し、その他端側に入射側光ファイバ55及び出射側光ファイバ56を接続したものである。
尚、本例では、発光素子51は一つの波長Aの光を照射するものであり、受光素子52も一つの波長Aの光を感知するものである。
【0063】
本実施の形態において、発光素子51は一つの波長Aの光を照射し、入射側光ファイバ55を経て光シートバス54に光を伝送する。
すると、この光シートバス54内では光学開口部61cから光が測定対象面Mに照射され、そこからの反射光、散乱光が光シートバス54内に戻った後、光シートバス54内での反射光と重畳された後に出射側光ファイバ56を介して受光素子52へと伝送される。
このときの受光素子52の出力例を図13(b)に示す。
同図によれば、受光素子52で検出される光量成分は、大半が光シートバス54内で生じた反射光で、トナー有無情報成分はせいぜい10%程度に留まる。
【0064】
このため、この両者を以下の(2)式のように処理することにより、トナー量による変動のみの検出信号S(t)を抽出することができる。
ここで、時間毎の受光部出力をV(t)、トナーが載っていない部分の受光素子出力V(t)の平均値をVmax、トナーが付着して受光素子出力V(t)が飽和した状態の平均値をVminとしたときに、
S(t)={Vmax−V(t)}/{Vmax−Vmin} ……(2)
このような処理を行うに当たり、実際の測定時のプロセスは、測定対象面Mで、トナー量測定を行うプリプロセスとして、トナーがない状態、及び、十分高いトナー量のトナー画像を生成し、それぞれの値を測定する。
更に、VmaxとV(t)の差分を測定、VmaxとVminとの差分で正規化することにより、光ファイバ55,56の光量変動を打ち消すことができる。
【0065】
◎実施の形態9
図14(a)は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態9を示す。
同図において、トナー量検出装置50は、高トナー量のリファレンス用画像を作りたくない、という要請を満たすもので、実施の形態1〜7と異なり、光シートバス54を一つのシートバスピース61で構成し、しかも、異なる波長A,Bの光を使用するものである。
ここで、光シートバス54は、一つのシートバスピース61の一端側に一方の波長光(A)のみが透過する光学開口部61cを有し、その他端側に入射側光ファイバ55及び出射側光ファイバ56を接続したものである。
尚、本例では、発光素子51(51a,51b)、受光素子52(52a,52b)、ビームスプリッタ58,59は実施の形態1と同様である。
【0066】
従って、本実施の形態によれば、受光素子52(52a,52b)からの二波長A,Bの光は入射側ビームスプリッタ58を経て入射側光ファイバ55に伝送され、光シートバス54に導かれる。
すると、この光シートバス54内では、図14(a)(b)に示すように、光学開口部61cから光が測定対象面Mに照射され、そこからの反射光、散乱光が光シートバス54内に戻った後、光シートバス54内での反射光と重畳された後に出射側光ファイバ56を介して伝送され、しかる後、出射側ビームスプリッタ59にて夫々の波長A,Bの光に分離された後に受光素子52(52a,52b)へ入射される。
【0067】
波長Aの光には、トナー量の情報と光ファイバ55,56の透過率変動量の双方が、波長Bの光には、光ファイバ55,56の透過率変動量のみが、出力値として計測される。
但し、波長Aの光量は、大半が光シートバス54内で生じた反射光で、トナー有無情報成分はせいぜい10%程度に留まる。
この両者を以下の(3)式のように処理することにより、トナー量による変動のみの検出信号S(t)を抽出することができる。
【0068】
ここで、測定対象面Mに照射される波長光(A)の時間毎の受光素子出力をVA(t)、トナーが載っていない部分の受光素子出力VA(t)の平均値をVAmax、トナーが付着して受光素子出力VA(t)が飽和した状態の平均値をVAmin、測定対象面Mに照射されない波長光(B)の時間毎の受光部出力をVB(t)、受光素子出力VB(t)の初期設定値をVBiniとしたときに、
【0069】
◎実施の形態10
図15は本発明に係るトナー量検出装置の実施の形態10を示す説明図である。
同図において、トナー量検出装置は、実施の形態1〜9と同様に、発光素子51と、受光素子52と、これらの間に設けられる導光部材53とを備えているが、導光部材53が実施の形態1〜9と異なっている。
本実施の形態において、導光部材53は、例えば二枚のシートバスピース61,62が接合された光シートバス54を有し、各シートバスピース61,62の測定対象面に対向する部位に光学開口部61c,62cを形成する一方、シートバスピース61の一部に入射側光伝送部61eを一体的に形成すると共に、この入射側光伝送部61eの入口に発光素子51を配設し、また、前記、シートバスピース62の一部に出射側光伝送部62eを一体的に形成すると共に、この出射側光伝送部62eの出口に受光素子52を配設するようにしたものである。
【0070】
本実施の形態によれば、実施の形態1〜9に示すような光ファイバ55,56を使用する必要がなくなり、その分、装置構成を簡略化することができる。
【0071】
【実施例】
◎実施例
本実施例は、実施の形態1に係るトナー量検出装置をより具体化し、その検出精度を調べたものである。
図3において、受光素子52(52a,52b)としては、次の波長のレーザダイオードが用いられている。
・波長A 650nm 2mW
・波長B 970nm 2mW
ともに、入手性の容易な、低価格なレーザダイオードである。
これらの二波長光(A,B)は、それぞれ集光レンズ511,512(図4参照)で集光され、入射側ビームスプリッタ58にて二つの光路を一つに合成された後、入射側光ファイバ55に導かれる。
本例で用いた入射側ビームスプリッタ58は光源(発光素子51)波長に対して感度のあるものであればよく、一般的なものが使える。ここでは両波長A,Bに対して透過率50%となる、量産品を用いた。
一方、光ファイバ55はPCF(ポリカーボネートファイバ)製のもので、これも光源(発光素子51)波長をカバーできるものであれば構わない。
また、太さは0.5mmで、画像形成装置の中では配線上何ら支障のないものであるが、途中にコネクタ部が入り、透過率は80%±5%となった。尚、誤差分は熱変形などによる透過率の振れ量である。
【0072】
次に、光シートバス54の構成について述べる。
ここでは
・厚さ0.5mmのシートバスピース2枚(61,62)を接合。
・光ファイバ55,56に直結される構成。
・光シートバス54自体は両波長A,Bに対し略100%の透過率。
・測定対象側端面である光学開口部(61c,62c)に400−700nmを透過、780−970nmを反射するコーティングを施し、波長Aの光のみを透過させる。
・シートバスピース61,62接合面に760−1600nmを透過、550−650nmを反射するコーティングを施し、波長Bの光のみを透過させる。
・測定対象面Mからの反射光(波長A)は最大で10%、シートバスピース61,62接合面の透過光は50%。
【0073】
以上のような構成のトナー量検出装置の測定ヘッド部(光シートバス54部分)を測定対象面Mに対向配置した。設置方法は測定対象面Mに対して略垂直に取り付けられればよく、両面テープ接着など簡易な方法も使える。
光シートバス54より出射される光は再度出射側光ファイバ56に導かれる。
このとき、透過率は80%±5%である。
また、出射側光ファイバ56より導光された光を、波長依存コートした出射側ビームスプリッタ59で分光、波長A,Bの光量を受光素子52(52a,52b)であるフォトダイオードで検出する。このとき、出射側ビームスプリッタ59の透過率はともに50%である。
【0074】
以上のような構成を採用すると、
波長A(トナー有無情報有り) 0〜0.016mW ±13%
波長B(リファレンス用) 0.08mW ±13%
の出力が得られる。
光量変動(光ファイバ55,56の透過率変動)による誤差分は波長Bで除算することにより打ち消すことができ、十分に精度の高い測定(検出)に供することができる。
【0075】
図16に本実施例で得られた測定結果の具体例を示す。
この例では、イニシャルで、測定対象面M(感光体ドラム21)にトナーが付着していない状態のセンサ出力平均VAini及びVBiniが4Vになるようゲインを設定した。
それに対し、あるトナーを測定した結果、光ファイバ55,56の透過率変動により93.7%に出力減少が見られた。
これを補正した結果を図17に示す。
【0076】
また、本実施例に係るトナー量検出装置(センサ)50による、同トナーのトナー量とセンサ出力との関係を整理したのが図18である。
このとき、比較例(図19に示す方式を採用したトナー量検出装置)におけるトナー量とセンサ出力とを調べたところ、実施例と比較例とで略同じ結果が得られた。
このように、本実施例によれば、サイズ的にも厚さが1mmで構成でき、密な構成の画像形成装置内で十分に使用することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光検出装置によれば、発光部と受光部との間に導光部材を設け、この導光部材の測定対象面に対向する部位にシート状光伝送媒体を設け、このシート状光伝送媒体が2つのシートバスピースを隣接して設けた光シートバスからなり、一方のシートバスピースを発光部からの光が入射される入射部とすると共に、他方のシートバスピースに受光部へ光が出射される出射部とするようにしたので、測定対象面を広く確保することができ、しかも、測定対象面からの検出光を確実に集光することができる。
このため、スポット的な測定ポイントからの検出光を集光する従来の光検出装置に比べて、測定対象面の劣化や、検出光の集光不良による影響を少なくすることができ、検出精度の低下を有効に防止することができる。
【0079】
更に、本発明に係る光検出装置を使用するに際し、測定対象面自体の特性を考慮するようにすれば、測定対象面の劣化の影響を有効に防止でき、その分、検出精度をより良好に維持することができる。
【0080】
また、本発明に係る画像形成装置によれば、検出精度の高い光検出装置を使用することで、画像形成に伴う色材量を正確に検出することが可能になるため、高画質な画像形成を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明に係る光検出装置の概要を示す説明図、(b)は本発明に関連する参考発明に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図2】 (a)は本発明に係る光検出装置(センサ)の実施の形態1が組み込まれた画像形成装置の一例を示す説明図、(b)はその光検出装置の概要を示す説明図である。
【図3】 実施の形態1に係る光検出装置の詳細を示す説明図である。
【図4】 (a)は実施の形態1の発光部周辺を示す説明図、(b)は同光シートバス周辺を示す説明図、(c)は同受光部周辺を示す説明図である。
【図5】 本実施の形態で用いられる光シートバスの光伝送原理を示す模式図である。
【図6】 (a)はセンサ出力VA(t)の一例を示す説明図、(b)はセンサ出力VB(t)の一例を示す説明図である。
【図7】 (a)は実施の形態2に係る光検出装置の概要を示す説明図、(b)はその要部詳細図である。
【図8】 (a)は実施の形態3に係る光検出装置の概要を示す説明図、(b)はその要部詳細図である。
【図9】 実施の形態4に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図10】 実施の形態5に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図11】 実施の形態6に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図12】 実施の形態7に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図13】 (a)は実施の形態8に係る光検出装置の概要を示す説明図、(b)はそのセンサ出力VA(t)の一例を示す説明図である。
【図14】 (a)は実施の形態9に係る光検出装置の概要を示す説明図、(b)は本実施の形態で用いられる光シートバスを示す説明図である。
【図15】 実施の形態10に係る光検出装置の概要を示す説明図である。
【図16】 実施例のセンサ出力VA(t),VB(t)の一例を示す説明図である。
【図17】 実施例の補正後のセンサ出力S(t)の一例を示す説明図である。
【図18】 実施例及び比較例におけるトナー量に対するセンサ出力例を示す説明図である。
【図19】 (a)は反射光検知方式の概要を示す説明図、(b)はセンサ出力特性を示す説明図である。
【図20】 (a)は散乱光検知方式の概要を示す説明図、(b)はセンサ出力特性を示す説明図である。
【図21】 従来における光検出装置の概要を示す説明図である。
【図22】 図21に示す光検出装置のセンサ出力特性を示す説明図である。
【符号の説明】
1…発光部,2…受光部,3…導光部材,4…シート状光伝送媒体,4a…入射部,4b…出射部,4c…光学開口部,4d…接合面,5…入射側光伝送部材,6…出射側光伝送部材,7…光伝送路分離手段,M…測定対象面,A,B…二波長
Claims (14)
- 測定対象面から反射若しくは散乱する光を検出する光検出装置において、
光を照射する発光部と、
光を感知する受光部と、
発光部と受光部との間に設けられ、発光部からの光を測定対象面に導き且つ測定対象面からの検出光を受光部に導く導光部材とを備え、
前記導光部材は、測定対象面に対向する部位に、内部反射にて光伝送され且つ測定対象面に対向して光学開口部が形成されたシート状光伝送媒体を具備し、
このシート状光伝送媒体は2つのシートバスピースを隣接して設けた光シートバスからなり、一方のシートバスピースを発光部からの光が入射される入射部とすると共に、他方のシートバスピースを受光部へ光が出射される出射部とすることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
導光部材は、発光部とシート状光伝送媒体の入射部との間で光伝送路を形成する入射側光伝送部材と、シート状光伝送媒体の出射部と受光部との間に光伝送路を形成する出射側光伝送部材とを備えていることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、光学開口部として、測定対象面への光照射部と測定対象面からの光検出部とを有し、光照射部と光検出部とを別のシートバスピースに設定したものであることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、光学開口部として、測定対象面への光照射部と測定対象面からの光検出部とを有し、
光検出部が測定対象面からの正反射光を入射可能としたものであることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、光学開口部として、測定対象面への光照射部と測定対象面からの光検出部とを有し、
光検出部が測定対象面からの正反射光を入射不能とし且つ散乱光のみを入射可能としたものであることを特徴とする光検出装置。 - 請求項5記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、測定対象面への光照射部と測定対象面からの光検出部とを離間配置したものであることを特徴とする光検出装置。 - 請求項5記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、測定対象面への光照射部の周囲に遮光壁を備えていることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、発光部からの光を導く入射側光伝送部と、受光部へ光を導く出射側光伝送部とを一体的に備えていることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
シート状光伝送媒体は、測定対象面に対向する光学開口部に対し略直交する部位に発光部からの光の入射部、受光部への光の出射部を設定したことを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
光シートバスは内部で全反射を繰り返すものであることを特徴とする光検出装置。 - 請求項1記載の光検出装置において、
入射側シートバスピースの幅寸法が出射側シートバスピースの幅寸法より大きく形成されていることを特徴とする光検出装置。 - 像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、
像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として請求項1記載の光検出装置を用いるに際し、
時間毎の受光部出力をV(t)、色材が載っていない部分の受光部出力V(t)の平均値をVmax、色材が付着して受光部出力V(t)が飽和した状態の平均値をVminとしたときに、
S(t)={Vmax−V(t)}/{Vmax−Vmin}
による演算処理を行った情報S(t)に基づいて光検出結果を判断することを特徴とする光検出装置の使用方法。 - 像担持体上に色材による可視像を形成する画像形成装置において、
像担持体上の可視像の色材量を検出する装置として請求項1記載の光検出装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13記載の画像形成装置において、
シート状光伝送媒体は、像担持体としての感光体ドラムの軸方向に沿った部位を広範囲に亘って測定可能な光シートバスであることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002275212A JP4019262B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 |
US10/377,643 US7183534B2 (en) | 2002-09-20 | 2003-03-04 | Photodetector, method of using the same, and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002275212A JP4019262B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007160244A Division JP4702329B2 (ja) | 2007-06-18 | 2007-06-18 | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004109051A JP2004109051A (ja) | 2004-04-08 |
JP4019262B2 true JP4019262B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=31986977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002275212A Expired - Fee Related JP4019262B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7183534B2 (ja) |
JP (1) | JP4019262B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE525755T1 (de) * | 2001-10-12 | 2011-10-15 | Nichia Corp | Lichtemittierendes bauelement und verfahren zu seiner herstellung |
ITMI20040137U1 (it) * | 2004-03-31 | 2004-06-30 | Passoni Giovanni | Dispositivo agitatore per provette con azionamento senza contatto |
US8131192B2 (en) * | 2007-04-16 | 2012-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image forming apparatus for forming image on record medium |
US20090060542A1 (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Seiko Epson Corporation | Image Forming Apparatus and an Image Forming Method |
EP2350743A4 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-02 | Hewlett Packard Development Co | COLORIMETRIC CONTROL DEVICE |
EP4179294A1 (en) * | 2020-07-07 | 2023-05-17 | Gamma Scientific Inc. | Retroreflectometer for non-contact measurements of optical characteristics |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3842263A (en) * | 1973-02-01 | 1974-10-15 | Gen Electric | Molded opto-electronic transducer |
US4737369A (en) * | 1986-03-11 | 1988-04-12 | Ajinomoto General Foods, Inc. | Fat-containing powder product quickly dispersible in cold water and process for preparing the same |
US5218212A (en) * | 1989-11-24 | 1993-06-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Device for optically detecting a chemical change in fluid |
JPH06175501A (ja) | 1992-12-11 | 1994-06-24 | Canon Inc | 画像濃度制御装置および方法 |
JPH07177091A (ja) | 1993-12-21 | 1995-07-14 | Casio Electron Mfg Co Ltd | 信号伝達構造 |
US6583444B2 (en) * | 1997-02-18 | 2003-06-24 | Tessera, Inc. | Semiconductor packages having light-sensitive chips |
JP2002098637A (ja) | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Tokyoto Gesuido Service Kk | 濃度測定装置 |
-
2002
- 2002-09-20 JP JP2002275212A patent/JP4019262B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-04 US US10/377,643 patent/US7183534B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7183534B2 (en) | 2007-02-27 |
US20040056264A1 (en) | 2004-03-25 |
JP2004109051A (ja) | 2004-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7655936B2 (en) | Optical sensor and image forming apparatus that processes specular reflection light | |
JP4732482B2 (ja) | 光学センサ及び画像形成装置 | |
US9316942B2 (en) | Reflection detection apparatus and apparatus using the same | |
JP3722785B2 (ja) | 画質検出装置及び画像形成装置 | |
JP4019262B2 (ja) | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 | |
JP2002228956A (ja) | 光走査装置及び画像形成装置 | |
JP2002023458A (ja) | 印刷装置及びトナー濃度測定方法 | |
JP2014098930A (ja) | 記録材検出装置及び画像形成装置 | |
JP5212661B2 (ja) | 画像形成装置及びトナー濃度検出装置 | |
JP4702329B2 (ja) | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 | |
JP2004245689A (ja) | 光検出装置及びその使用方法並びに画像形成装置 | |
US10908544B2 (en) | Discriminating device and image forming apparatus | |
US20210239609A1 (en) | Water content sensor | |
US20070263683A1 (en) | Optical apparatus and image forming apparatus | |
JP6966862B2 (ja) | 水分検知装置及び画像形成装置 | |
JP7325493B2 (ja) | 記録材判定装置及び画像形成装置 | |
JP2002257626A (ja) | 光学測定装置および画像形成装置 | |
JP5532439B2 (ja) | 光学センサ及び画像形成装置 | |
JP2012058671A (ja) | ベルト蛇行抑制装置及びこれを備えた画像形成装置 | |
JP6136399B2 (ja) | 表面測定装置及び印刷装置 | |
JP5105976B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP6652295B2 (ja) | 測色装置及び画像形成装置 | |
JP2016114560A (ja) | 光学センサ及びこれを備えた画像形成装置 | |
JP5222528B2 (ja) | 光濃度センサ及び画像形成装置 | |
JP2005338342A (ja) | 画像形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050823 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070418 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070618 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070911 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |