JP5761390B2 - Reflective optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

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Description

この発明は、反射型光学センサおよび画像形成装置に関する。   The present invention relates to a reflective optical sensor and an image forming apparatus.

トナーによって画像を形成する画像形成装置としては、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ装置、マルチファンクションプリンタ(MFP)等が広く知られている。
このような画像形成装置では、一般に、潜像担持体である「感光性を有するドラム」の表面に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーにより可視化する現像を行って「トナー画像」を得ている。
As an image forming apparatus that forms an image with toner, a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile machine, a multifunction printer (MFP), and the like are widely known.
In such an image forming apparatus, generally, an electrostatic latent image is formed on the surface of a “photosensitive drum” that is a latent image carrier, and development is performed to visualize the electrostatic latent image with toner. I have an image.

トナー画像を得るための現像方式には、トナーとキャリアを含む2成分系の現像剤を用いる2成分現像方式や、トナーのみで構成された現像剤を用いるモノトナー現像方式等、種々の方式が知られている。   There are various development methods for obtaining a toner image, such as a two-component development method using a two-component developer containing toner and a carrier, and a mono-toner development method using a developer composed only of toner. Are known.

現像方式の如何に拘わらず、良好なトナー画像を得るためには「静電潜像の現像に供されるトナー量」が適正でなければならない。静電潜像に十分な量のトナーが供給されないと、画像形成装置から出力される画像(出力画像)は「濃度の不十分な画像」となってしまう。一方、静電潜像に供給されるトナー量が過剰であると、出力画像における濃度分布が「高濃度側」に偏り、見づらい画像となってしまう。
静電潜像の現像に供されるトナー量の適否を見るために、静電潜像を形成する潜像担持体や「潜像担持体上のトナー画像を転写紙等のシート状記録媒体に転写する転写ベルト」に、トナー濃度検出用のパターン(トナーパターン)を形成し、このトナーパターンに検出用光を照射し、反射光の光量変化により、トナー濃度の適否を判定することが広く行なわれている(特許文献1〜5等)。
Regardless of the development method, in order to obtain a good toner image, the “toner amount to be used for developing the electrostatic latent image” must be appropriate. If a sufficient amount of toner is not supplied to the electrostatic latent image, the image (output image) output from the image forming apparatus becomes an “image with insufficient density”. On the other hand, if the amount of toner supplied to the electrostatic latent image is excessive, the density distribution in the output image is biased toward the “high density side”, resulting in an image that is difficult to see.
In order to check the suitability of the amount of toner used for developing an electrostatic latent image, a latent image carrier that forms an electrostatic latent image or a “toner image on a latent image carrier on a sheet-like recording medium such as transfer paper” It is widely practiced to form a toner density detection pattern (toner pattern) on the transfer belt to be transferred, irradiate the toner pattern with detection light, and determine the suitability of the toner density by changing the amount of reflected light. (Patent Documents 1 to 5 etc.).

上記「トナー濃度」は、トナー画像としてのトナーパターンの「画像濃度」である。
トナーパターンは、潜像担持体の帯電電位や、露光量、現像バイアス等の作像条件を基準化した「基準作像条件」で形成され、検出光により照射されたときの反射光の強度はトナー濃度に対応的に変化するので、反射光の光量を検出することにより、基準作像条件下でのトナー濃度の高低を知ることができる。
トナー濃度が高い(低い)ことは、静電潜像に供給されるトナー量が多い(少ない)ことを意味するので、検出されるトナー濃度に応じて「現像部へのトナー補給を制御」したり、作像条件を調整したりして適正なトナー画像を得ることが可能である。
The “toner density” is the “image density” of a toner pattern as a toner image.
The toner pattern is formed under “reference image forming conditions” based on image forming conditions such as the charging potential of the latent image carrier, exposure amount, and developing bias. The intensity of reflected light when irradiated with detection light is Since it changes corresponding to the toner density, it is possible to know the level of toner density under the standard image forming conditions by detecting the amount of reflected light.
A high (low) toner density means that the amount of toner supplied to the electrostatic latent image is large (small), so “control toner replenishment to the development unit” according to the detected toner density. It is possible to obtain an appropriate toner image by adjusting image forming conditions.

出願人は先に、トナーパターンのトナー濃度を検出する新規な「反射型光学センサ」を提案した(特許文献6)。   The applicant has previously proposed a new “reflective optical sensor” that detects the toner density of a toner pattern (Patent Document 6).

この発明は、「より高精度」な検出ができる反射型光学センサの実現を課題とする。 This invention makes it a subject to implement | achieve the reflection type optical sensor which can perform a "higher precision" detection .

この発明の「反射型光学センサ」は、支持部材上のトナーパターンのトナー濃度または位置を検知する反射型光学センサであって、第1の方向に一列に配列したN(≧3)個の発光部を有する照明系と、前記第1の方向と平行な1方向に配列したN個の受光部を有する受光系と、前記第1の方向と平行な1方向にN個の照射用マイクロレンズを有する照明用光学系と、前記第1の方向と平行な1方向にN個の受光用マイクロレンズを有する受光用光学系と、を有し、前記照明系のN個の発光部の配列ピッチ、前記照明用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチ、前記受光系のN個の受光部の配列ピッチ、および前記受光用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチは同一であり、前記照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは同一の光学材料により形成され、前記照射用マイクロレンズは入射面に凸面を有する平凸形状、前記受光用マイクロレンズは射出面に凸面を有する平凸形状であり、前記各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸に平行で、この発光部軸に対して前記受光系側へ所定距離ずれ、前記各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸に対して平行で、前記受光部軸に対して、前記照明系側へ所定距離ずれており、前記受光用マイクロレンズのレンズ面積が前記照射用マイクロレンズのレンズ面積より大きく、前記受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径が、前記照射用マイクロレンズのレンズ
面曲率半径よりも小さく、前記受光用マイクロレンズのレンズ肉厚が、前記照射用マイクロレンズのレンズ肉厚よりも大きい。
The “reflective optical sensor” of the present invention is a reflective optical sensor for detecting the toner density or position of the toner pattern on the support member, and N (≧ 3) light emitting elements arranged in a line in the first direction. An illumination system having a light receiving portion, a light receiving system having N light receiving portions arranged in one direction parallel to the first direction, and N irradiation microlenses in one direction parallel to the first direction. An illumination optical system, and a light receiving optical system having N light receiving microlenses in one direction parallel to the first direction, and an arrangement pitch of the N light emitting units of the illumination system, The arrangement pitch of the N microlenses of the illumination optical system, the arrangement pitch of the N light receiving portions of the light receiving system, and the arrangement pitch of the N microlenses of the light receiving optical system are the same, and the irradiation use micro lens and the light-receiving micro lens is the same Of formed of an optical material, a plano-convex shape the irradiation microlens having a convex surface facing the incident surface, the light receiving microlens is a plano-convex shape having a convex surface on the exit surface, the optical axes of the illumination microlens It is parallel to the corresponding light emitting unit vertical light emitting portion axis as the light emitting portion of the center, shifted by a predetermined distance to the light receiving system side with respect to the light emitting portion axis, the optical axis of each light-receiving microlens lens area of the corresponding center of the light receiving portion that is parallel to the vertical light receiving unit axis as the light receiving portion, with respect to the light receiving portion axis and shifted by a predetermined distance to the illumination system side, the light receiving microlens There larger than the lens area of the irradiation microlens, a lens surface curvature radius of the light-receiving microlenses is smaller than the lens surface curvature radius of the irradiation microlens, lens of the light receiving microlens Thickness is greater than the lens thickness of the illumination microlens.

このように、この発明の反射型光学センサは「支持部材上のトナーパターンのトナー濃度または位置を検知する」ものであって、上記の如き構成上の特徴を有する。 As described above, the reflective optical sensor of the present invention “ detects the toner density or position of the toner pattern on the support member ” and has the above-described structural features.

支持部材の表面に検出用光を照射し、反射光を検出することにより、上記支持部材上のトナーパターンのトナー濃度または位置を検知する。 Irradiating the detection light to the surface of the support member, by detecting the reflected light, for detecting the toner density or position of the toner pattern on the support member.

この発明の反射型光学センサは、照明系と、受光系と、照射用マイクロレンズと、受光用マイクロレンズとを有する。 Reflective optical sensor of the invention includes an illumination system, and light receiving system, and irradiation microlens and a light receiving microlens.

「照明系」は、N(≧3)個の発光部を有してなり、上記各発光部から検出光を放射する。発光部としてはLEDを好適に用いることができ、従って、照明系として「LEDアレイ」を好適に用いることができる。 "Illumination system" will have N (≧ 3) pieces of light emitting unit emits the detection light from the respective light emitting portions. An LED can be preferably used as the light emitting unit, and therefore an “LED array” can be preferably used as the illumination system.

「受光系」は、N個の受光部を有してなる。受光部としては「フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ」を好適に用いることができ、従って、受光系として「フォトダイオードアレイやフォトトランジスタアレイ」を好適に用いることができる。 "Light-receiving system" will have an N-number of the light-receiving part. A “photodiode or phototransistor” can be preferably used as the light receiving portion, and therefore a “photodiode array or phototransistor array” can be preferably used as the light receiving system.

N個の「受光用マイクロレンズ」は、N個の受光部と平行な方向に配列される。N “light receiving microlenses” are arranged in a direction parallel to the N light receiving portions.

照明系の発光部の配列方向(上記1方向)、受光系の受光部の配列方向、照射用マイクロレンズの配列方向、受光用マイクロレンズの配列方向は互いに平行で、上記支持部材の移動方向に対して直交もしくは所定の角をなす。以下において、「支持部材」を単に「移動部材」とも称する。また、支持部材の移動する方向を「副方向」と称することもある。 Array direction of the light emitting portion of the illumination system (the first direction), the array direction of the light receiving portion of the light-receiving system, the arrangement direction of the irradiation microlens array direction of the light-receiving microlens parallel to each other, in the direction of movement of the support member Makes an orthogonal or predetermined angle with respect to it. Hereinafter, the “support member” is also simply referred to as “moving member”. In addition, the direction in which the support member moves may be referred to as a “sub-direction”.

発光部から放射された光束が、照射用マイクロレンズを介して移動部材に検出用光として照射され、移動部材による反射光が受光用マイクロレンズを介して受光部に入射するように、照明系、受光系、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの位置関係が定められている。 The illumination system, such that the light beam emitted from the light emitting unit is irradiated as detection light to the moving member through the irradiation microlens, and the reflected light from the moving member is incident on the light receiving unit through the light receiving microlens. The positional relationship among the light receiving system, the irradiation microlens, and the light receiving microlens is determined.

照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは同一の光学材料により形成され、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズ共に「平凸形状」である。
発光部・受光部、照射用マイクロレンズ・受光用マイクロレンズの配列ピッチは、0.1mm〜1.0mm程度の範囲が好適である。
The irradiation microlens and the light receiving microlens are formed of the same optical material, and both the irradiation microlens and the light receiving microlens have a “plano-convex shape”.
The arrangement pitch of the light emitting part / light receiving part, irradiation microlens / light receiving microlens is preferably in the range of about 0.1 mm to 1.0 mm.

各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の中心を通り、該発光部(の表面)に垂直な発光部軸に平行で、この発光部軸に対して「受光系側」へずらされている。
各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の中心を通り、該受光部(の表面)に垂直な受光部軸に対して平行で、上記受光部軸に対して、上記照明系に「近づく側もしくは遠ざかる側」にずらされている。
The optical axes of the illumination microlens passes through the center of the corresponding light emitting portion, parallel to the vertical light emitting portion axis to the light emitting portion (surface), shifted with respect to the light emitting portion axis to the "receiving system side" Has been.
The optical axis of each light-receiving microlens passes through the center of the corresponding light-receiving unit, is parallel to the light-receiving unit axis perpendicular to (the surface of) the light-receiving unit, and to the illumination system with respect to the light-receiving unit axis It has been shifted to the “coming or moving side”.

照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとは、同一の光学材料により構成されている。
これら照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは、何れも平凸形状である。
「平凸形状」における凸レンズ面は、照射用マイクロレンズでは入射側の面であり、受光用マイクロレンズでは射出側の面である。
レンズ面積、レンズ面曲率半径、レンズ肉厚は何れも、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで異なる。
「レンズ面積」は、受光用マイクロレンズの方が照射用マイクロレンズよりも大きい。
The irradiation microlens and the light receiving microlens are made of the same optical material.
Both the irradiation microlens and the light receiving microlens have a plano-convex shape.
The convex lens surface in the “plano-convex shape” is an incident-side surface in the irradiation microlens, and an exit-side surface in the light-receiving microlens.
The lens area, lens surface radius of curvature, and lens thickness are all different between the irradiation microlens and the light receiving microlens.
The “lens area” is larger for the light receiving microlens than for the irradiation microlens.

上記「凸レンズ面」の曲率半径は、照射用マイクロレンズの方が、受光用マイクロレンズよりも小さい。
「レンズ肉厚」は、受光用マイクロレンズの方が照射用マイクロレンズよりも大きい。
また、各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸に平行で、この発光部軸に対して上記受光系側へずれている。
以上の構成を反射型光学センサの基本構成とする。
The radius of curvature of the “convex lens surface” is smaller in the irradiation microlens than in the light receiving microlens.
The “lens thickness” is larger for the light-receiving microlens than for the irradiation microlens.
The optical axis of each irradiation microlens is parallel to the light emitting unit axis that passes through the center of the corresponding light emitting unit and is perpendicular to the light emitting unit, and is shifted to the light receiving system side with respect to the light emitting unit axis.
The above configuration is the basic configuration of the reflective optical sensor.

請求項1記載の反射型光学センサは、上記「基本構成」において、各受光用マイクロレンズの光軸が受光部軸に対して「照明系側」へずれている点を特徴とする。 The reflective optical sensor according to claim 1 is characterized in that, in the “basic configuration”, the optical axis of each light receiving microlens is shifted to the “ illumination system side ” with respect to the light receiving unit axis.

請求項2記載の反射型光学センサは、上記「基本構成」において、各受光用マイクロレンズの光軸が受光部軸に対して「照明系から遠ざかる側」へずれている点を特徴とする。 Reflective optical sensor according to claim 2, characterized in that the Oite to the "basic structure", the optical axis of each light-receiving micro lenses are shifted to the "side away from the illumination system" to the light receiving portion axis And

請求項1または2に記載の反射型光学センサは、照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイの少なくとも一方は、表面側と裏面側の少なくとも一方の所定の領域に、遮光膜が形成されていることが好ましい(請求項3)。 The reflective optical sensor according to claim 1 or 2 , wherein at least one of the irradiation microlens array and the light receiving microlens array has a light shielding film formed in a predetermined region of at least one of the front side and the back side. ( Claim 3 ).

請求項1〜3の何れか1項に記載の反射型光学センサでは、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズが「一体として形成されている」ことが好ましい(請求項4)。
この場合、照射用光学系における所定の側からi(1≦i≦N)番目の照射用マイクロレンズと、受光用光学系における上記所定の側からi(1≦i≦N)番目の受光用マイクロレンズとが「副方向において相互に接して長円状もしくは長方形形状の複合レンズ面」をなし、この複合レンズ面が、複合レンズ面の幅方向に、「発光部の配列ピッチと同一ピッチ」で接触しあっている構造であることができる(請求項5)。
この場合複合レンズ面の「長円状もしくは長方形形状の」の長手方向は、照射用マイクロレンズとこれに対応する受光用マイクロレンズの配列方向、即ち「副方向」である。
In the reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 3, it is preferable that the irradiation microlens and the light receiving microlens are “integrally formed” (claim 4).
In this case, the i (1 ≦ i ≦ N) -th irradiation microlens from the predetermined side in the irradiation optical system and the i (1 ≦ i ≦ N) -th light reception from the predetermined side in the light-receiving optical system . The microlens forms an “oval or rectangular compound lens surface in contact with each other in the sub-direction”, and this compound lens surface is “same pitch as the arrangement pitch of the light emitting portions” in the width direction of the compound lens surface. The structure can be in contact with each other (claim 5).
In this case, the “oval or rectangular” longitudinal direction of the compound lens surface is the arrangement direction of the irradiation microlenses and the corresponding light-receiving microlenses, that is, the “sub-direction”.

請求項1〜5に記載の反射型光学センサは何れも、「支持部材表面が検出用光で照射されたときの各受光部の受光量」である第1の基準受光量と、「支持部材上のトナーパターンが検出用光で照射されたときの各受光部の受光量」である第2の基準受光量とを参照し、第2の基準受光量を「拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離」する「処理手段」を備えていることもできるThe reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 5 includes a first reference received light amount that is “the received light amount of each light receiving portion when the surface of the support member is irradiated with detection light”, and “the support member With reference to the second reference light reception amount, which is the light reception amount of each light receiving portion when the upper toner pattern is irradiated with the detection light, the second reference light reception amount is set to “the amount of light received by diffuse reflected light and the positive light reception amount. “Processing means” that separates into “the amount of light received by reflected light” can also be provided.

そして、「処理手段」において、拡散反射光による受光量:D(拡)を正反射光による受光量:D(正)で除した値:D(拡)/D(正)を求める演算を行うこともできるThen, in the “processing means”, an operation is performed to obtain a value: D (expanded) / D (positive) obtained by dividing the received light amount by diffuse reflected light: D (expanded) by the received light amount by regular reflected light: D (positive). You can also

請求項1〜5の何れか1項に記載の反射型光学センサは、N個の発光部が、配列方向にm組に分割され、各組は略等数の発光部を有し、各組の発光部を、配列順に同期して点滅させる「照射制御装置」を有することができる(請求項6)。 The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the N light emitting units are divided into m sets in the arrangement direction, and each set has a substantially equal number of light emitting units. It is possible to have an “irradiation control device” that causes the light emitting units to blink in synchronization with each other in the order of arrangement ( claim 6 ).

請求項1〜6の何れか1項に記載の反射型光学センサは、発光部、受光部、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの個数:Nが、
7≦N≦31
の範囲内の奇数であることが好ましい(請求項7)。
Nの値を「奇数」とするのは、配列数:Nに「中央」があるので、この中央の位置を占める発光部等を、トナーパターンの「主方向の中央」に対応させ得るからである。
The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the number N of the light emitting unit, the light receiving unit, the irradiation microlens, and the light receiving microlens is N,
7 ≦ N ≦ 31
It is preferable that the number is an odd number within the range ( Claim 7 ).
The reason why the value of N is “odd” is that the number of arrays: N has “center”, and the light-emitting portion occupying this center position can correspond to the “center in the main direction” of the toner pattern. is there.

この発明の画像形成装置は、潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像装置と、転写装置とを有するものであって、静電潜像形成手段が帯電手段と光走査装置を有し、上記請求項1〜7の何れか1項に記載の反射型光学センサを有する(請求項8)。 The image forming apparatus according to the present invention includes a latent image carrier, an electrostatic latent image forming unit, a developing device, and a transfer device. The electrostatic latent image forming unit includes a charging unit and an optical scanning device. It has a reflection type optical sensor given in any 1 paragraph of the above-mentioned claims 1-7 ( claim 8 ).

「潜像担持体」は、ドラム状もしくはベルト状に形成された光導電性の感光体である。   The “latent image carrier” is a photoconductive photosensitive member formed in a drum shape or a belt shape.

「静電潜像形成手段」は、潜像担持体に帯電と露光とを行なって静電潜像を形成する。   The “electrostatic latent image forming means” forms an electrostatic latent image by charging and exposing the latent image carrier.

「現像装置」は、静電潜像を現像してトナー画像として可視化する。
「転写装置」は、トナー画像を転写ベルトによりシート状記録媒体に転写する。転写ベルトは、前述の直接転写ベルトであることも、中間転写ベルトであることもできる。
The “developing device” develops the electrostatic latent image and visualizes it as a toner image.
The “transfer device” transfers the toner image to a sheet-like recording medium using a transfer belt. The transfer belt can be the direct transfer belt described above or an intermediate transfer belt.

「静電潜像形成手段」は、潜像担持体の周面を均一帯電させる「帯電手段」と、潜像担持体に帯電と光走査を行なって、画像情報に応じた静電潜像を形成する「光走査装置」とを有する。
「反射型光学センサ」は、潜像担持体または転写ベルトを移動部材として形成されたトナーパターンの「トナー濃度もしくは位置」、または、トナーパターンの「トナー濃度および位置」を検出するために用いられる。
The “electrostatic latent image forming means” includes a “charging means” for uniformly charging the peripheral surface of the latent image carrier, and charging and optical scanning of the latent image carrier to produce an electrostatic latent image corresponding to the image information. And an “optical scanning device” to be formed.
The “reflective optical sensor” is used to detect “toner density or position” of a toner pattern formed by using a latent image carrier or a transfer belt as a moving member , or “toner density and position” of the toner pattern. .

請求項8記載の画像形成装置は、複数の潜像担持体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像(「2色画像」や「フルカラー画像」を含む。)を形成するタンデム方式の画像形成装置であることができる(請求項9)。 The image forming apparatus according to claim 8 forms toner images of different colors on a plurality of latent image carriers, and superimposes the plurality of toner images to form a multicolor image (“two-color image” or “full-color image”). including.) may be a tandem type image forming apparatus for forming a (claim 9).

以上のように、この発明によれば、新規な反射型光学センナおよび画像形成装置を実現できる。この発明の反射型光学センサは、照明系、受光系、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの位置関係が上記の如く適正化され、かつ、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとの光学特性が好適化されることにより、受光部の受光する光量を有効に増大させて、「より精度の良い検出」を行うことができる。 As described above, according to the present invention, a novel reflective optical senner and image forming apparatus can be realized. In the reflective optical sensor of the present invention, the positional relationship among the illumination system, the light receiving system, the irradiation microlens, and the light receiving microlens is optimized as described above, and the optical characteristics of the irradiation microlens and the light receiving microlens are as follows. By optimizing the above, it is possible to effectively increase the amount of light received by the light receiving unit and perform “more accurate detection”.

従って、この発明の反射型光学センサを用いる画像形成装置は、トナー画像の濃度制御や、カラートナー画像相互の重ね合わせ精度をより高性能に行なうことができ、良好な画像形成を実現できる。   Therefore, the image forming apparatus using the reflective optical sensor of the present invention can perform toner image density control and color toner image overlay accuracy with higher performance, and can realize good image formation.

画像形成装置としてのカラープリンタを説明するための図である。1 is a diagram for explaining a color printer as an image forming apparatus. FIG. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 光走査装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an optical scanning device. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 位置検出用のトナーパターンを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a toner pattern for position detection. 濃度検出用のトナーパターンを説明するための図である。It is a diagram for explaining a toner pattern for density detection. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor. 反射型光学センサによるトナーパターン検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the toner pattern detection by a reflection type optical sensor.

以下、実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments will be described.

図1は、画像形成装置の実施の1形態としてカラープリンタの概略構成を示している。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a color printer as an embodiment of an image forming apparatus.

カラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)のトナー画像を重ね合わせてフルカラー画像を形成する「タンデム方式の多色カラープリンタ」である。   The color printer 2000 is a “tandem multicolor printer” that forms a full color image by superimposing toner images of four colors (black, cyan, magenta, and yellow).

カラープリンタ2000は、光走査装置2010、4つの感光体ドラム2030a、2030b、2030c、2030d、4つのクリーニングユニット2031a、2031b、2031c、2031d、4つの帯電装置2032a、2032b、2032c、2032d、4つの現像ローラ2033a、2033b、2033c、2033d、4つのトナーカートリッジ2034a、2034b、2034c、2034d、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、反射型光学センサ2245及び、上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。   The color printer 2000 includes an optical scanning device 2010, four photosensitive drums 2030a, 2030b, 2030c, 2030d, four cleaning units 2031a, 2031b, 2031c, 2031d, four charging devices 2032a, 2032b, 2032c, 2032d, and four developing units. Rollers 2033a, 2033b, 2033c, 2033d, four toner cartridges 2034a, 2034b, 2034c, 2034d, transfer belt 2040, transfer roller 2042, fixing roller 2050, paper feed roller 2054, registration roller pair 2056, paper discharge roller 2058, paper feed A tray 2060, a paper discharge tray 2070, a communication control device 2080, a reflective optical sensor 2245, and a printer control device 2090 that comprehensively controls the above-described units are provided.

以下において、図1に示すように「XYZの3次元直交座標系」を想定し、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向(図1の図面に直交する方向)、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。   In the following, as shown in FIG. 1, an “XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system” is assumed, and the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction (direction orthogonal to the drawing of FIG. 1). The direction along the arrangement direction of the photosensitive drums will be described as the X-axis direction.

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

「潜像担持体」である感光体ドラム2030a〜2030dはいずれも、感光層として形成された表面が、光走査装置2010による光走査の「被走査面」となっている。感光体ドラム2030a〜2030dは、図示されない回転機構により、図1の面内で矢印方向(時計回り)に回転する。   In each of the photosensitive drums 2030a to 2030d that are “latent image carriers”, the surface formed as the photosensitive layer is a “scanned surface” of optical scanning by the optical scanning device 2010. The photosensitive drums 2030a to 2030d are rotated in the direction of the arrow (clockwise) in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

感光体ドラム2030aの回転方向に沿って、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、クリーニングユニット2031aが、感光体ドラム2030aを囲繞するように配置されている。   A charging device 2032a, a developing roller 2033a, and a cleaning unit 2031a are arranged along the rotation direction of the photosensitive drum 2030a so as to surround the photosensitive drum 2030a.

感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、ブラック画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030a, the charging device 2032a, the developing roller 2033a, the toner cartridge 2034a, and the cleaning unit 2031a constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “K station” for convenience) that forms a black image.

感光体ドラム2030bの回転方向に沿って、感光体ドラム2030bを囲繞するように配置された、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、クリーニングユニット2031bは、シアン画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。   The charging device 2032b, the developing roller 2033b, and the cleaning unit 2031b, which are arranged so as to surround the photosensitive drum 2030b along the rotation direction of the photosensitive drum 2030b, are an image forming station (hereinafter, for convenience, for forming a cyan image). (Also referred to as “C station”).

感光体ドラム2030cの回転方向に沿って、感光体ドラム2030cを囲繞するように配置された、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、クリーニングユニット2031cは、マゼンタ画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。   The charging device 2032c, the developing roller 2033c, and the cleaning unit 2031c, which are arranged so as to surround the photosensitive drum 2030c along the rotation direction of the photosensitive drum 2030c, are an image forming station that forms a magenta image (hereinafter, for convenience sake). (Also referred to as “M station”).

感光体ドラム2030dの回転方向に沿って、感光体ドラム2030dを囲繞するように配置された、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、クリーニングユニット2031dは、イエロー画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。   The charging device 2032d, the developing roller 2033d, and the cleaning unit 2031d, which are arranged so as to surround the photosensitive drum 2030d along the rotation direction of the photosensitive drum 2030d, are an image forming station (hereinafter, for convenience, for forming a yellow image). (Also referred to as “Y station”).

上記帯電装置2032a等は「帯電手段」を構成し、光走査装置2010とともに「静電潜像形成手段」を構成する。   The charging device 2032a and the like constitute “charging means” and, together with the optical scanning device 2010, constitute “electrostatic latent image forming means”.

帯電装置2032a〜2032dは、対応する感光体ドラム2030a〜2030dの表面をそれぞれ均一に帯電させる。   The charging devices 2032a to 2032d uniformly charge the surfaces of the corresponding photosensitive drums 2030a to 2030d, respectively.

光走査装置2010は、前記「上位装置」からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づき、各色画像情報毎に変調された光束により、対応する感光体ドラムの表面を、Y方向に光走査する。
これにより、各感光体ドラム表面の、光照射された部分で電位が減衰し、画像情報に対応した静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの側に移動する。
光走査装置2010の構成については後述する。
The optical scanning device 2010 responds by the light flux modulated for each color image information based on the multi-color image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the “higher level device”. The surface of the photosensitive drum to be scanned is optically scanned in the Y direction.
As a result, the potential is attenuated at the light-irradiated portion on the surface of each photosensitive drum, and an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed. The formed electrostatic latent image moves to the corresponding developing roller side as the photosensitive drum rotates.
The configuration of the optical scanning device 2010 will be described later.

トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納され、ブラックトナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納され、シアントナーは現像ローラ2033bに供給される。
トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納され、マゼンタトナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納され、イエロートナーは現像ローラ2033dに供給される。
The toner cartridge 2034a stores black toner, and the black toner is supplied to the developing roller 2033a. The toner cartridge 2034b stores cyan toner, and the cyan toner is supplied to the developing roller 2033b.
The toner cartridge 2034c stores magenta toner, and the magenta toner is supplied to the developing roller 2033c. Yellow toner is stored in the toner cartridge 2034d, and the yellow toner is supplied to the developing roller 2033d.

前記各現像ローラ2033a〜2033dは回転し、それぞれ対応するトナーカートリッジからの各色トナーが、その表面に薄く均一に塗布される。
各現像ローラの表面の塗布されたトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、表面の「電位減衰した部分」に付着して静電潜像をトナー画像として可視化する。
感光体ドラムごとに形成された「互いに色の異なるトナー画像」は、感光体ドラムの回転に伴って移動する。
Each of the developing rollers 2033a to 2033d rotates, and each color toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof.
When the applied toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, it adheres to the “potential attenuated portion” of the surface and visualizes the electrostatic latent image as a toner image.
The “toner images having different colors” formed for each photoconductor drum move as the photoconductor drum rotates.

転写ベルト2040は「中間転写ベルト」であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像は、感光体ドラム2030a〜2030dから所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、互いに重ね合わされてカラー画像を形成する。
この実施の形態においては、中間転写ベルトである転写ベルト2040が「トナーパターンを形成される支持部材」であり、転写ベルト2040上でトナー画像の移動する方向が「副方向」であり、副方向に直交する方向(Y軸方向)を「主方向」と呼ぶ。
The transfer belt 2040 is an “intermediate transfer belt”, and yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred from the photosensitive drums 2030a to 2030d onto the transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed on each other to form a color. Form an image.
In this embodiment, the transfer belt 2040 that is an intermediate transfer belt is a “support member on which a toner pattern is formed”, and the direction in which the toner image moves on the transfer belt 2040 is the “sub-direction”. A direction (Y-axis direction) orthogonal to the direction is called a “main direction”.

給紙トレイ2060に格納された「シート状記録媒体」としての記録紙は、給紙コロ2054により給紙トレイ2060から1枚ずつ給紙され、レジストローラ対2056に向けて搬送される。
レジストローラ対2056は、給紙トレイ2060から給紙された記録紙を挟持し、所定のタイミングで「転写ベルト2040と転写ローラ2042の間」に向けて送りこむ。転写ローラ2042は、記録紙表面にカラー画像を転写する。
カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラ2050から加えられる熱と圧力によりカラー画像を定着される。カラー画像を定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070上に排紙されて順次スタックされる。
The recording sheets as “sheet-like recording medium” stored in the sheet feeding tray 2060 are fed one by one from the sheet feeding tray 2060 by the sheet feeding roller 2054 and conveyed toward the registration roller pair 2056.
The registration roller pair 2056 pinches the recording paper fed from the paper feed tray 2060 and feeds it toward “between the transfer belt 2040 and the transfer roller 2042” at a predetermined timing. The transfer roller 2042 transfers a color image to the recording paper surface.
The recording sheet on which the color image is transferred is fixed with the color image by heat and pressure applied from the fixing roller 2050. The recording paper on which the color image has been fixed is discharged onto a discharge tray 2070 via a discharge roller 2058 and sequentially stacked.

感光体ドラム2030a〜2030dの表面の「転写残りの残留トナー」が、各感光体ドラムに対応するクリーニングユニット2031a〜2031dにより除去されると、各感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。   When the “transfer residual toner” on the surfaces of the photosensitive drums 2030a to 2030d is removed by the cleaning units 2031a to 2031d corresponding to the photosensitive drums, the surfaces of the photosensitive drums are again transferred to the corresponding charging devices. Return to the opposite position.

反射型光学センサを用いる光学センサ装置2245は、転写ベルト2040の「−X」側(図1で左側)に配置されている。光学センサ装置2245については後述する。   An optical sensor device 2245 using a reflective optical sensor is arranged on the “−X” side (left side in FIG. 1) of the transfer belt 2040. The optical sensor device 2245 will be described later.

次に、光走査装置2010の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 2010 will be described.

光走査装置の実施の1形態としての光走査装置2010は、図2〜図5に示すように、4つの光源2200a、2200b、2200c、2200d、4つのカップリングレンズ2201a、2201b、2201c、2201d、4つの開口板2202a、2202b、2202c、2202d、4つのシリンドリカルレンズ2204a、2204b、2204c、2204d、ポリゴンミラー2104、4つのfθレンズ2105a、2105b、2105c、2105d、8つの折返しミラー2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d、4つのトロイダルレンズ2107a、2107b、2107c、2107d、4つの光検知センサ2205a、2205b、2205c、2205d、4つの光検知用ミラー2207a、2207b、2207c、2207d、図示されない走査制御装置などを備えている。
これらは、図5に示すように、光学ハウジング2300(図2〜図4では図示していない。)の所定位置に組み付けられている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the optical scanning device 2010 as one embodiment of the optical scanning device includes four light sources 2200a, 2200b, 2200c, 2200d, four coupling lenses 2201a, 2201b, 2201c, 2201d, 4 aperture plates 2202a, 2202b, 2202c, 2202d, 4 cylindrical lenses 2204a, 2204b, 2204c, 2204d, polygon mirror 2104, 4 fθ lenses 2105a, 2105b, 2105c, 2105d, 8 folding mirrors 2106a, 2106b, 2106c, 2106d, 2108a, 2108b, 2108c, 2108d, 4 toroidal lenses 2107a, 2107b, 2107c, 2107d, 4 light detection sensors 2205a, 2205b, 2205c 2205d, 4 one light detection mirror 2207A, and includes 2207b, 2207c, 2207d, etc. (not shown) scanning control unit.
As shown in FIG. 5, these are assembled at predetermined positions of an optical housing 2300 (not shown in FIGS. 2 to 4).

以下、便宜上、光走査の主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と言う。   Hereinafter, for convenience, a direction corresponding to the main scanning direction of the optical scanning is referred to as a “main scanning corresponding direction”, and a direction corresponding to the sub scanning direction is referred to as a “sub scanning corresponding direction”.

カップリングレンズ2201a及びカップリングレンズ2201bの、光軸に沿った方向を「w1方向」、光源2200a及び光源2200bからポリゴンミラー2104に至る光路上での主走査対応方向を「m1方向」とする。   The direction along the optical axis of the coupling lens 2201a and the coupling lens 2201b is referred to as “w1 direction”, and the main scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200a and the light source 2200b to the polygon mirror 2104 is referred to as “m1 direction”.

カップリングレンズ2201c及びカップリングレンズ2201dの、光軸に沿った方向を「w2方向」、光源2200c及び光源2200dからポリゴンミラー2104に至る光路上での主走査対応方向を「m2方向」とする。なお、光源2200a及び光源2200bからポリゴンミラー2104に至る光路上での副走査対応方向、光源2200c及び光源2200dからポリゴンミラー2104に至る光路上での副走査対応方向は、いずれもZ軸方向と同方向である。   The direction along the optical axis of the coupling lens 2201c and the coupling lens 2201d is “w2 direction”, and the main scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200c and the light source 2200d to the polygon mirror 2104 is “m2 direction”. The sub-scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200a and the light source 2200b to the polygon mirror 2104 and the sub-scanning corresponding direction on the optical path from the light source 2200c and the light source 2200d to the polygon mirror 2104 are both the same as the Z-axis direction. Direction.

光源2200bと光源2200cは、X軸方向に関して離れた位置に配置され、光源2200aは光源2200bの「−Z」側に配置されている(図3参照)。また、光源2200dは光源2200cの「−Z」側に配置されている(図4参照)。   The light source 2200b and the light source 2200c are disposed at positions separated from each other in the X-axis direction, and the light source 2200a is disposed on the “−Z” side of the light source 2200b (see FIG. 3). The light source 2200d is disposed on the “−Z” side of the light source 2200c (see FIG. 4).

カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201a is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200a, and makes the light beam a substantially parallel light beam. The coupling lens 2201b is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200b, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

カップリングレンズ2201cは、光源2200cから射出した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ2201dは、光源2200dから射出した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201c is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200c, and makes the light beam a substantially parallel light beam. The coupling lens 2201d is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200d, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

開口板2202aは、開口部を有し、カップリングレンズ2201aを介した光束を整形する。開口板2202bは、開口部を有し、カップリングレンズ2201bを介した光束を整形する。   The aperture plate 2202a has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201a. The aperture plate 2202b has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201b.

開口板2202cは、開口部を有し、カップリングレンズ2201cを介した光束を整形する。開口板2202dは、開口部を有し、カップリングレンズ2201dを介した光束を整形する。   The aperture plate 2202c has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201c. The aperture plate 2202d has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201d.

シリンドリカルレンズ2204aは、開口板2202aの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍に「副走査対応方向」に関して結像する。シリンドリカルレンズ2204bは、開口板2202bの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍に「副走査対応方向」に関して結像する。   The cylindrical lens 2204 a forms an image of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate 2202 a in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the “sub-scanning corresponding direction”. The cylindrical lens 2204 b forms an image of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate 2202 b in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the “sub-scanning corresponding direction”.

シリンドリカルレンズ2204cは、開口板2202cの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍に「副走査対応方向」に関して結像する。シリンドリカルレンズ2204dは、開口板2202dの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍に「副走査対応方向」に関して結像する。   The cylindrical lens 2204 c forms an image of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate 2202 c in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the “sub-scanning corresponding direction”. The cylindrical lens 2204d forms an image of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate 2202d in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the “sub-scanning corresponding direction”.

ポリゴンミラー2104は、偏向反射面を4面持つ4面鏡を2段構造として有し、1段目(下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束をそれぞれ偏向し、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束及びシリンドリカルレンズ2204cからの光束をそれぞれ偏向するように配置されている。なお、1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、互いに位相が45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。   The polygon mirror 2104 has a four-stage mirror having four deflecting reflecting surfaces as a two-stage structure, and the first-stage (lower) four-face mirror deflects the light beam from the cylindrical lens 2204a and the light beam from the cylindrical lens 2204d, respectively. The second stage (upper stage) four-sided mirror is arranged so as to deflect the light beam from the cylindrical lens 2204b and the light beam from the cylindrical lens 2204c, respectively. Note that the first-stage tetrahedral mirror and the second-stage tetrahedral mirror rotate with a phase shift of 45 °, and writing scanning is alternately performed in the first and second stages.

シリンドリカルレンズ2204a、2204bからの光束はポリゴンミラー2104の「−X」側において偏向され、シリンドリカルレンズ2204c、2204dからの光束はポリゴンミラー2104の「+X」側において偏向される。   The light beams from the cylindrical lenses 2204 a and 2204 b are deflected on the “−X” side of the polygon mirror 2104, and the light beams from the cylindrical lenses 2204 c and 2204 d are deflected on the “+ X” side of the polygon mirror 2104.

fθレンズ2105a〜2105dはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム2030a〜2030dの表面(被走査面)上で光スポットが主走査方向に等速で移動するような光学特性を有する非円弧面形状を有している。   Each of the fθ lenses 2105a to 2105d has optical characteristics such that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the surface (scanned surface) of the corresponding photosensitive drum 2030a to 2030d as the polygon mirror 2104 rotates. It has a non-circular arc surface shape.

fθレンズ2105a、2105bはポリゴンミラー2104の「−X」側に配置され、fθレンズ2105c、2105dはポリゴンミラー2104の「+X」側に配置されている。   The fθ lenses 2105 a and 2105 b are arranged on the “−X” side of the polygon mirror 2104, and the fθ lenses 2105 c and 2105 d are arranged on the “+ X” side of the polygon mirror 2104.

図5に示すように、fθレンズ2105aとfθレンズ2105bとはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105aは1段目の4面鏡に、fθレンズ2105bは2段目の4面鏡にそれぞれ対向している。fθレンズ2105cとfθレンズ2105dもZ軸方向に積層され、fθレンズ2105cは2段目の4面鏡に、fθレンズ2105dは1段目の4面鏡にそれぞれ対向している。   As shown in FIG. 5, the fθ lens 2105a and the fθ lens 2105b are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105a is opposed to the first-stage four-sided mirror, and the fθ lens 2105b is opposed to the second-stage four-sided mirror. doing. The fθ lens 2105c and the fθ lens 2105d are also laminated in the Z-axis direction. The fθ lens 2105c is opposed to the second-stage tetrahedral mirror, and the fθ lens 2105d is opposed to the first-stage tetrahedral mirror.

ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光束は、fθレンズ2105a、折返しミラー2106a、トロイダルレンズ2107a、及び折返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030aに照射され、光スポットを形成する。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向(Y方向)に移動して感光体ドラム2030a上を光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204a deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030a through the fθ lens 2105a, the folding mirror 2106a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirror 2108a, thereby forming a light spot. The light spot moves in the longitudinal direction (Y direction) of the photosensitive drum 2030a as the polygon mirror 2104 rotates, and optically scans the photosensitive drum 2030a.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030a, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030a is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030a.

ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204bからの光束は、fθレンズ2105b、折返しミラー2106b、トロイダルレンズ2107b、及び折返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bに照射され、光スポットを形成する。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030bの長手方向に移動して感光体ドラム2030b上を光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204b deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030b through the fθ lens 2105b, the folding mirror 2106b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirror 2108b, thereby forming a light spot. The light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030b as the polygon mirror 2104 rotates, and optically scans the photosensitive drum 2030b.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030b, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030b is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030b.

ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204cからの光束は、fθレンズ2105c、折り返しミラー2106c、トロイダルレンズ2107c、及び折返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cに照射され、光スポットを形成する。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cの長手方向に移動して感光体ドラム2030c上を光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204c deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated to the photosensitive drum 2030c through the fθ lens 2105c, the folding mirror 2106c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror 2108c, thereby forming a light spot. The light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030c as the polygon mirror 2104 rotates, and optically scans the photosensitive drum 2030c.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030c, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030c is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030c.

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204dからの光束は、fθレンズ2105d、折り返しミラー2106d、トロイダルレンズ2107d、及び折り返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dに照射され、光スポットを形成する。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030dの長手方向に移動して感光体ドラム2030d上を光走査する。
このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。
The light beam from the cylindrical lens 2204d deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030d through the fθ lens 2105d, the folding mirror 2106d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirror 2108d, thereby forming a light spot. . The light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030d as the polygon mirror 2104 rotates, and optically scans the photosensitive drum 2030d.
The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030d, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030d is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030d.

個々の感光体ドラムにおいて画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」あるいは「画像形成領域」と呼ばれているが、この明細書においては「有効画像領域」とも呼ぶ。   A scanning area in the main scanning direction in which image information is written on each photosensitive drum is called an “effective scanning area” or an “image forming area”, but is also called an “effective image area” in this specification.

上記各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致し、感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角が「感光体相互で等しく」なるように、それぞれ配置されている。   The folding mirrors are arranged so that the optical path lengths from the polygon mirror 2104 to the photosensitive drums coincide with each other, and the incident position and the incident angle of the light flux on the photosensitive drum are “equal to each other”. ing.

また「fθレンズとそれに対応するトロイダルレンズ」とにより、ポリゴンミラーの偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを「副走査対応方向に共役関係」とする面倒れ補正光学系が構成されている。   Further, the “fθ lens and the corresponding toroidal lens” constitute a surface tilt correction optical system in which the deflection point of the polygon mirror and the surface of the photosensitive drum corresponding thereto are “conjugated to the sub-scanning corresponding direction”. .

ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は「走査光学系」とも呼ばれる。
説明中の実施の形態では、fθレンズ2105aとトロイダルレンズ2107aと折り返しミラー(2106a、2108a)とにより「Kステーションの走査光学系」が、fθレンズ2105bとトロイダルレンズ2107bと折り返しミラー(2106b、2108b)とにより「Cステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。
同様に、fθレンズ2105cとトロイダルレンズ2107cと折り返しミラー(2106c、2108c)とにより「Mステーションの走査光学系」が、fθレンズ2105dとトロイダルレンズ2107dと折り返しミラー(2106d、2108d)とにより「Yステーションの走査光学系」がそれぞれ構成されている。
An optical system disposed on the optical path between the polygon mirror 2104 and each photosensitive drum is also referred to as a “scanning optical system”.
In the embodiment being described, the “scanning optical system of the K station” is formed by the fθ lens 2105a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirrors (2106a, 2108a), and the fθ lens 2105b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirrors (2106b, 2108b). The “C-station scanning optical system” is configured as described above.
Similarly, the “M station scanning optical system” is formed by the fθ lens 2105c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror (2106c, 2108c), and the “Y station” is formed by the fθ lens 2105d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirror (2106d, 2108d). The scanning optical system "is configured.

光検知センサ2205aには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Kステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207aを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the K station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205a via the light detection mirror 2207a.

光検知センサ2205bには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Cステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207bを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the C station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205b via the light detection mirror 2207b.

光検知センサ2205cには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Mステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207cを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the M station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205c via the light detection mirror 2207c.

光検知センサ2205dには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Yステーションの走査光学系を介した光束のうち「書き込み開始前の光束の一部」が、光検知用ミラー2207dを介して入射する。   Of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the Y station, “a part of the light beam before starting writing” enters the light detection sensor 2205d via the light detection mirror 2207d.

光検知センサ2205a〜2205dは、受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。   The light detection sensors 2205a to 2205d output signals (photoelectric conversion signals) corresponding to the amount of received light.

図示されない「走査制御装置」は、各光検知センサの出力信号に基づいて、対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを決定し、決定されたタイミングで光走査による画像書き込みを開始する。   A “scan control device” (not shown) determines the scanning start timing of the corresponding photosensitive drum based on the output signal of each light detection sensor, and starts image writing by optical scanning at the determined timing.

次に、光学センサ装置2245について説明する。   Next, the optical sensor device 2245 will be described.

光学センサ装置2245は、1例として図6に示されるように、Y方向に配列した4つの反射型光学センサ2245a、2245b、2245c、2245dを有している。   As shown in FIG. 6 as an example, the optical sensor device 2245 has four reflective optical sensors 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d arranged in the Y direction.

反射型光学センサ2245aは、転写ベルト2040の「+Y側端部近傍」に対向する位置に、反射型光学センサ2245dは、転写ベルト2040の「−Y側端部近傍」に対向する位置にそれぞれ配置されている。
反射型光学センサ2245bは、反射型光学センサ2245aの「−Y側」に、反射型光学センサ2245cは、反射型光学センサ2245dの「+Y側」に配置されている。
The reflective optical sensor 2245a is disposed at a position facing the “vicinity of the + Y side end” of the transfer belt 2040, and the reflective optical sensor 2245d is disposed at a position of the transfer belt 2040 facing the “near the −Y side end”. Has been.
The reflective optical sensor 2245b is disposed on the “−Y side” of the reflective optical sensor 2245a, and the reflective optical sensor 2245c is disposed on the “+ Y side” of the reflective optical sensor 2245d.

4個の反射型光学センサ2245a〜2245dは、Y軸方向に関して「ほぼ等間隔」となるように配置されている。   The four reflective optical sensors 2245a to 2245d are arranged so as to be “substantially equidistant” in the Y-axis direction.

図7に示すように、Y軸方向に関して、反射型光学センサ2245a、2245b、2245c、2245dの中心位置をそれぞれ、Y1、Y2、Y3、Y4とする。
反射型光学センサ2245aに、X方向において対向するトナーパターンを、トナーパターンPP1、TP1、反射型光学センサ2245bに対向するトナーパターンを、トナーパターンPP2とTP2とする。
As shown in FIG. 7, the center positions of the reflective optical sensors 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d in the Y-axis direction are Y1, Y2, Y3, and Y4, respectively.
The toner patterns facing the reflective optical sensor 2245a in the X direction are toner patterns PP1 and TP1, and the toner patterns facing the reflective optical sensor 2245b are toner patterns PP2 and TP2.

同様に、反射型光学センサ2245cに対向するトナーパターンを、トナーパターンPP3、TP3、反射型光学センサ2245dに対向するトナーパターンを、トナーパターンPP4、TP4とする。   Similarly, the toner patterns facing the reflective optical sensor 2245c are toner patterns PP3 and TP3, and the toner patterns facing the reflective optical sensor 2245d are toner patterns PP4 and TP4.

トナーパターンPP1、PP2、PP3及びPP4は「位置検出用パターン」であり、トナーパターンTP1、TP2、TP3及びTP4は「濃度検出用パターン」である。   The toner patterns PP1, PP2, PP3, and PP4 are “position detection patterns”, and the toner patterns TP1, TP2, TP3, and TP4 are “density detection patterns”.

位置検出用パターンPP1、PP2、PP3及びPP4は「同じ構成」であるので、以下において、位置検出用パターン相互を区別する必要がない場合は、位置検出用パターンPP1〜PP4を総称して「位置検出用パターンPP」ともいう。
位置検出用パターンPPは、図8に示されるように、主方向(Y方向)に平行な4本のライン状パターン(LPY1、LPM1、LPC1、LPK1)と、主方向に対して傾斜した4本のライン状パターン(LPY2、LPM2、LPC2、LPK2)とにより構成されている。
Since the position detection patterns PP1, PP2, PP3, and PP4 have the “same configuration”, in the following, the position detection patterns PP1 to PP4 are collectively referred to as “position” when it is not necessary to distinguish the position detection patterns from each other. It is also referred to as “detection pattern PP”.
As shown in FIG. 8, the position detection pattern PP includes four line patterns (LPY1, LPM1, LPC1, LPK1) parallel to the main direction (Y direction) and four lines inclined with respect to the main direction. Line pattern (LPY2, LPM2, LPC2, LPK2).

ライン状パターンLPY1とLPY2はペアをなし、イエロートナーで形成され、ライン状パターンLPM1とLPM2はペアをなし、マゼンタトナーで形成される。また、ライン状パターンLPC1とLPC2はペアをなし、シアントナーで形成され、ライン状パターンLPK1とLPK2はペアをなし、ブラックトナーで形成される。   The line patterns LPY1 and LPY2 are paired and formed with yellow toner, and the line patterns LPM1 and LPM2 are paired and formed with magenta toner. The line patterns LPC1 and LPC2 are paired and formed with cyan toner, and the line patterns LPK1 and LPK2 are paired and formed with black toner.

各「ライン状パターンのペア」は、転写ベルト2040の進行方向(副方向)に関して「ペアを成す2本のライン状パターン」が、所定の間隔をなすように、形成条件を設定されている。   The formation conditions are set so that “two line patterns forming a pair” form a predetermined interval with respect to the traveling direction (sub-direction) of the transfer belt 2040.

図7に示す濃度検出用パターンTP1、TP2、TP3、TP4は、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーでそれぞれ形成される。
以下では、濃度検出用パターン相互を区別する必要がない場合には、濃度検出用パターンTP1、TP2、TP3、TP4を総称して「濃度検出用パターンTP」ともいう。
The density detection patterns TP1, TP2, TP3, and TP4 shown in FIG. 7 are formed of yellow toner, magenta toner, cyan toner, and black toner, respectively.
Hereinafter, when there is no need to distinguish between the density detection patterns, the density detection patterns TP1, TP2, TP3, and TP4 are collectively referred to as “density detection patterns TP”.

濃度検出用パターンTPは、1例として図9に示すように、5つの四角形状のパターンp1〜p5(以下「矩形パターン」という)からなり、5個の矩形パターンp1〜p5は、転写ベルト2040の進行方向(副方向)に1列に並び、それぞれ、トナー濃度の階調が異なっている。
図9の例では、矩形パターンp1、p2、p3、p4、p5の順にトナー濃度が高くなって行く。すなわち、矩形パターンp1のトナー濃度が最も低く、矩形パターンp5のトナー濃度が最も高い。
As shown in FIG. 9 as an example, the density detection pattern TP includes five rectangular patterns p1 to p5 (hereinafter referred to as “rectangular patterns”), and the five rectangular patterns p1 to p5 include the transfer belt 2040. Are arranged in a row in the traveling direction (sub-direction), and the gradations of the toner density are different.
In the example of FIG. 9, the toner density increases in the order of the rectangular patterns p1, p2, p3, p4, and p5. That is, the rectangular pattern p1 has the lowest toner density, and the rectangular pattern p5 has the highest toner density.

各矩形パターンのY軸方向の長さをLp、転写ベルト2040の進行方向の長さをWpとする。説明中の例では「Lp=1.0mm」である。   The length of each rectangular pattern in the Y-axis direction is Lp, and the length of the transfer belt 2040 in the traveling direction is Wp. In the example in the description, “Lp = 1.0 mm”.

トナー濃度の階調は、光走査装置の光源から放射される光束のパワーや、光源に供給される駆動パルスにおけるデューティ比、現像バイアス等を調整することにより「矩形パターンとなる静電潜像へのトナー付着量を制御」することにより、あるいは、矩形パターンを網点で構成する場合には「網点の面積率」を変えることによっても変化させることができる。   The gradation of the toner density can be adjusted by adjusting the power of the light beam emitted from the light source of the optical scanning device, the duty ratio in the driving pulse supplied to the light source, the developing bias, etc. It can be changed by controlling the toner adhesion amount, or by changing the “halftone dot area ratio” when the rectangular pattern is composed of halftone dots.

以下、位置検出用パターンと濃度検出用パターンを区別する必要がない場合には、これらを総称して「トナーパターン」という。   Hereinafter, when there is no need to distinguish between the position detection pattern and the density detection pattern, these are collectively referred to as a “toner pattern”.

反射型光学センサを用いて、トナーパターンの「位置検出処理およびトナー濃度検出処理」が行われる際には、プリンタ制御装置2090から走査制御装置に位置検出用パターン及び濃度検出用パターンの形成が指示される。   When “position detection processing and toner density detection processing” of a toner pattern is performed using a reflective optical sensor, the printer control device 2090 instructs the scanning control device to form a position detection pattern and a density detection pattern. Is done.

即ち、走査制御装置は、Yステーション〜Kステーションを制御して、上記各トナーパターンの形成を制御する。   In other words, the scanning control device controls the formation of the toner patterns by controlling the Y station to the K station.

Yステーションの制御は、図10に示すように、感光体ドラム2030dにおける位置Y1、Y2、Y3及びY4に、ライン状パターンLPY1とLPY2が形成され、位置Y1に濃度検出用パターンTP1が形成されるように行なわれる。   As shown in FIG. 10, the Y station is controlled by forming line patterns LPY1 and LPY2 at positions Y1, Y2, Y3 and Y4 on the photosensitive drum 2030d, and forming a density detection pattern TP1 at position Y1. It is done as follows.

Mステーションの制御は、図11に示すように、感光体ドラム2030cにおける位置Y1、Y2、Y3及びY4に、ライン状パターンLPM1とLPM2が形成され、位置Y2に濃度検出用パターンTP2が形成されるように行なわれる。   As shown in FIG. 11, in the control of the M station, line patterns LPM1 and LPM2 are formed at positions Y1, Y2, Y3, and Y4 on the photosensitive drum 2030c, and a density detection pattern TP2 is formed at the position Y2. It is done as follows.

Cステーションの制御は、図12に示すように、感光体ドラム2030bにおける位置Y1、Y2、Y3及びY4に、ライン状パターンLPC1とLPC2が形成され、位置Y3に濃度検出用パターンTP3が形成されるように行なわれる。   As shown in FIG. 12, the control of the C station is such that line patterns LPC1 and LPC2 are formed at positions Y1, Y2, Y3 and Y4 on the photosensitive drum 2030b, and a density detection pattern TP3 is formed at position Y3. It is done as follows.

Kステーションの制御は、図13に示すように、感光体ドラム2030aにおける位置Y1、Y2、Y3及びY4に、ライン状パターンLPK1とLPK2が形成され、位置Y4に濃度検出用パターンTP4が形成されるように行われる。   As shown in FIG. 13, in the control of the K station, line patterns LPK1 and LPK2 are formed at positions Y1, Y2, Y3 and Y4 on the photosensitive drum 2030a, and a density detection pattern TP4 is formed at the position Y4. To be done.

このように各感光体ドラム状に形成されたトナーパターンは、所定のタイミングで転写ベルト2040に転写される。このようにして、転写ベルト2040におけるY方向の位置Y1、Y2、Y3及びY4に、それぞれ位置検出用パターンPPと濃度検出用パターンTPが形成される。この状態を図14に示す。   The toner pattern formed in the shape of each photosensitive drum in this way is transferred to the transfer belt 2040 at a predetermined timing. In this manner, the position detection pattern PP and the density detection pattern TP are formed at positions Y1, Y2, Y3, and Y4 in the Y direction on the transfer belt 2040, respectively. This state is shown in FIG.

光学センサ装置2245を構成する4つの反射型光学センサ2245a、2245b、2245c、2245dは、構成・構造とも同一のものであり、以下では、反射型光学センサ2245aを代表として、構成と構造について説明する。
反射型光学センサ2245aは、1例として図15に示すように、9個の発光部E1〜E9、9個の照射用マイクロレンズLE1〜LE9、9個の受光部D1〜D9、9個の受光用マイクロレンズLD1〜LD9と、図示されない「処理装置」を有している。
The four reflective optical sensors 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d constituting the optical sensor device 2245 have the same configuration and structure, and the configuration and structure will be described below with the reflective optical sensor 2245a as a representative. .
As an example, as shown in FIG. 15, the reflective optical sensor 2245a includes nine light emitting portions E1 to E9, nine irradiation microlenses LE1 to LE9, nine light receiving portions D1 to D9, and nine light receiving portions. Microlenses LD1 to LD9 and a “processing device” (not shown).

発光部・受光部の数は、請求項7記載のように「7〜31個程度の奇数」であることが好ましいが、図15以下の図に示す「9個の発光部・受光部の組み合わせ」は、好適なものの1つである。 The number of light emitting units / light receiving units is preferably “an odd number of about 7 to 31” as described in claim 7, but “9 combinations of 9 light emitting units / light receiving units” shown in FIG. "Is one of the preferred ones.

マイクロレンズLE1〜LE9は「照射用マイクロレンズ」でありマイクロレンズLD1〜LD9は「受光用マイクロレンズ」である。
以下においては、配列されたマイクロレンズLE1〜LE9を「照射用マイクロレンズアレイ」とも称し、配列されたマイクロレンズLD1〜LD9を「受光用マイクロレンズアレイ」とも称する。
The microlenses LE1 to LE9 are “irradiation microlenses”, and the microlenses LD1 to LD9 are “light receiving microlenses” .
In the following, the arranged microlenses LE1 to LE9 are also referred to as “irradiation microlens array”, and the arranged microlenses LD1 to LD9 are also referred to as “light receiving microlens array”.

図15(a)は反射型光学センサを主方向から見た様子、図15(b)は反射型光学センサを「発光部、受光部の配列方向に直交する方向から見た様子を示す。
図15(c)は、発光部E1〜E9から射出して、照射用マイクロレンズLE1〜LE9を介した検出用光S1〜S9が、転写ベルト2040を照射している様子を示し、同図(d)は、転写ベルト2040によって反射された検出用光S1〜S9が、受光用マイクロレンズLD1〜LD9を介して、受光部D1〜D9により受光される様子を示す。
図15(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9が、トナーパターンを照射している様子を示し、図15(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が、受光部D1〜D9で受光される様子をそれぞれ示す。
15A shows a state in which the reflective optical sensor is viewed from the main direction, and FIG. 15B shows a state in which the reflective optical sensor is viewed from the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting unit and the light receiving unit.
FIG. 15C shows a state in which the detection light beams S1 to S9 emitted from the light emitting units E1 to E9 and irradiated through the irradiation microlenses LE1 to LE9 irradiate the transfer belt 2040. d) shows how the detection light beams S1 to S9 reflected by the transfer belt 2040 are received by the light receiving portions D1 to D9 via the light receiving microlenses LD1 to LD9.
FIG. 15E shows a state in which the detection lights S1 to S9 from the light emitting units E1 to E9 irradiate the toner pattern, and FIG. 15F shows the detection light S1 reflected by the toner pattern. -S9 respectively show the manner in which light is received by the light receiving parts D1-D9.

9個の発光部E1〜E9は、Y方向(主方向)に1列等間隔に配置されている。各発光部としてはLEDを用いることができる。発光部E1〜E9の配列ピッチ(隣接する発光部の間隔)Leは、例えば0.4mmとすることができる。
照射用マイクロレンズLE1〜LE9は、発光部E1〜E9と1対1に対応し、図15(a)に示すように、各照射用レンズは、対応する発光部よりも受光部側へずれて配置され、発光部から射出された光束を転写ベルト2040の表面に向けて集光的に導く。
以下の説明において、発光部E1〜E9から射出し、照射用マイクロレンズLE1〜LE9で集光された光束は、図15(c)に示すように、各発光部に対応する照射用マイクロレンズのみを通過し、検出用光S1〜S9として転写ベルト2040を照射するものとする。
The nine light emitting portions E1 to E9 are arranged at equal intervals in one row in the Y direction (main direction). An LED can be used as each light emitting unit. The arrangement pitch (interval between adjacent light emitting portions) Le of the light emitting portions E1 to E9 can be set to 0.4 mm, for example.
The irradiation microlenses LE1 to LE9 correspond to the light emitting portions E1 to E9 on a one-to-one basis. As shown in FIG. 15A, each irradiation lens is shifted to the light receiving portion side from the corresponding light emitting portion. The light flux that is arranged and emitted from the light emitting portion is focused toward the surface of the transfer belt 2040.
In the following description, the light beams emitted from the light emitting units E1 to E9 and collected by the irradiation microlenses LE1 to LE9 are only irradiation microlenses corresponding to the respective light emitting units, as shown in FIG. And the transfer belt 2040 is irradiated as the detection light beams S1 to S9.

転写ベルト2040の表面は滑らかで、転写ベルト2040表面に照射された光の殆どは正反射する。受光部D1〜D9は、図15(d)に示すように、発光部E1〜E9からの検出用光が「トナーパターン以外の部分」を照射するとき、受光部D1〜D9が、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9の正反射光のみを受光するようになっている。
受光部D1〜D9の個々は、発光部E1〜E9に個別に対応している。
各受光部は、図15(a)に示すように「対応する発光部から射出され、転写ベルト2040の表面で正反射された光束」の光路上に配置されている。すなわち、9個の受光部D1〜D9の配列ピッチは、9個の発光部E1〜E9の配列ピッチと等しい。
The surface of the transfer belt 2040 is smooth, and most of the light irradiated on the surface of the transfer belt 2040 is regularly reflected. As shown in FIG. 15D, the light receiving parts D1 to D9, when the detection light from the light emitting parts E1 to E9 irradiates “parts other than the toner pattern”, the light receiving parts D1 to D9 are light emitting parts E1. Only the specularly reflected light of the detection lights S1 to S9 from .about.E9 is received.
Each of the light receiving parts D1 to D9 individually corresponds to the light emitting parts E1 to E9.
As shown in FIG. 15A, each light receiving portion is arranged on the optical path of “light beam emitted from the corresponding light emitting portion and regularly reflected on the surface of the transfer belt 2040”. That is, the arrangement pitch of the nine light receiving portions D1 to D9 is equal to the arrangement pitch of the nine light emitting portions E1 to E9.

照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイは一体化され、一体化によりこれらマイクロレンズアレイを「反射型光学センサに組み付ける際の作業性」を向上させている。また、一体化により、マイクロレンズアレイ間の配置精度を高めている。
各マイクロレンズのレンズ面は、フォトリソグラフィやナノインプリントなどの公知の加工法を用いてガラス基板や樹脂基板上に形成できる。
The irradiation microlens array and the light receiving microlens array are integrated, and the integration improves the “operability in assembling these microlens arrays to the reflective optical sensor”. Moreover, the integration accuracy between the microlens arrays is increased by integration.
The lens surface of each microlens can be formed on a glass substrate or a resin substrate using a known processing method such as photolithography or nanoimprint.

上記の如く、発光部の副方向の配列ピッチを0.4mmとすれば、隣接するビームスポットの中心間隔も0.4mmであり、各検出用光が転写ベルト2040の表面に形成する光スポットの大きさも直径で0.4mm程度とされる。
従来の検出用光による光スポットは、通常「直径で2〜3mm程度」であった。
As described above, if the arrangement pitch of the light emitting sections in the sub-direction is 0.4 mm, the center interval between adjacent beam spots is also 0.4 mm, and the light spots formed on the surface of the transfer belt 2040 by each detection light are as follows. The size is about 0.4 mm in diameter.
The light spot by the conventional detection light is usually “about 2 to 3 mm in diameter”.

各照射用マイクロレンズ及び各受光用マイクロレンズには、主方向及び副方向に関して集光機能を有する球面レンズや、主方向と副方向のパワーが異なるアナモフィックレンズなどを用いることができる。   As each irradiation microlens and each light receiving microlens, a spherical lens having a condensing function in the main direction and the sub direction, an anamorphic lens having different powers in the main direction and the sub direction, and the like can be used.

各受光部には、PD(フォトダイオード)を好適に用いることができ、各受光部は、受光量に応じた信号を出力する。
発光部E1〜E9を個別に特定する必要がない場合には、任意の発光部を発光部Eiと表示し、発光部Eiに対応する照射用マイクロレンズを照射用マイクロレンズLEi、発光部Eiから射出して照明用集光レンズLEiを通過した検出用光を検出用光Siと表示する。
A PD (photodiode) can be suitably used for each light receiving unit, and each light receiving unit outputs a signal corresponding to the amount of received light.
When it is not necessary to individually specify the light emitting units E1 to E9, an arbitrary light emitting unit is displayed as the light emitting unit Ei, and the irradiation microlens corresponding to the light emitting unit Ei is selected from the irradiation microlens LEi and the light emitting unit Ei. The detection light that has exited and passed through the illumination condenser lens LEi is displayed as detection light Si.

発光部Eiに対応する受光部を受光部Di、受光部Diに対応する受光用マイクロレンズを受光用マイクロレンズLDiと表示する。   The light receiving unit corresponding to the light emitting unit Ei is displayed as the light receiving unit Di, and the light receiving microlens corresponding to the light receiving unit Di is displayed as the light receiving microlens LDi.

図15に示す反射型光学センサに用いられている、照射用マイクロレンズアレイを構成する9個の照射用マイクロレンズLEi(i=1〜9)は、レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が「同一値」をとる。
同様に、受光用マイクロレンズアレイを構成する9個の受光用マイクロレンズLDi(i=1〜9)も、レンズ径、レンズ面曲率半径、レンズ厚が全て「同一値」をとる。
The nine irradiation microlenses LEi (i = 1 to 9) constituting the irradiation microlens array used in the reflective optical sensor shown in FIG. 15 have a lens diameter, a lens surface curvature radius, and a lens thickness. Takes the “same value”.
Similarly, the nine light receiving microlenses LDi (i = 1 to 9) constituting the light receiving microlens array all have the same value in terms of lens diameter, lens surface curvature radius, and lens thickness.

しかし、照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiは、互いに光学特性が異なる。   However, the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi have different optical characteristics.

図15(a)に示すように、照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズLDiは、支持部材である転写ベルト側の面が平面、逆側の面が凸面である「凸平レンズ」である。   As shown in FIG. 15A, the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi are “convex flat lenses” in which the surface on the side of the transfer belt, which is a support member, is a flat surface and the opposite surface is a convex surface. .

具体的な1例を示すと、照射用マイクロレンズLEiは、レンズ径:0.415mm、凸レンズ面曲率半径:0.430mm、レンズ厚:1.229mmである。受光用マイクロレンズLDiは、レンズ径:0.712mm、レンズ面曲率半径:0.380mm、レンズ厚:1.419mmである。
照射用マイクロレンズLEiの配列ピッチ(光軸間の距離)は0.4mm、受光用マイクロレンズLDiの配列ピッチ(光軸間の距離)も0.4mmである。
As a specific example, the irradiation microlens LEi has a lens diameter: 0.415 mm, a convex lens surface radius of curvature: 0.430 mm, and a lens thickness: 1.229 mm. The light receiving microlens LDi has a lens diameter: 0.712 mm, a lens surface radius of curvature: 0.380 mm, and a lens thickness: 1.419 mm.
The arrangement pitch (distance between the optical axes) of the irradiation microlenses LEi is 0.4 mm, and the arrangement pitch (distance between the optical axes) of the light-receiving microlenses LDi is also 0.4 mm.

照射用マイクロレンズLEiの光軸は、対応する発光部Eiからの光が転写ベルトに反射された反射光を受光部Diに導くために、対応する発光部Eiの中心を通り発光部Ei(の発光面)に垂直な発光部軸に対して平行に「受光系側に0.035mm」ずれ、受光用マイクロレンズLDiの光軸は、より多くの反射光を受光部Diに受光させるため、対応する受光部Diの中心を通り受光部に垂直な受光部軸に対して平行に「照射系側に0.020mm」ずれている。   The optical axis of the irradiating microlens LEi passes through the center of the corresponding light emitting unit Ei (in order to guide the reflected light reflected by the transfer belt from the corresponding light emitting unit Ei to the light receiving unit Di). Since the optical axis of the light receiving microlens LDi receives more reflected light in the light receiving part Di, the optical axis of the light receiving microlens LDi is shifted parallel to the light emitting part axis perpendicular to the light emitting surface). Is shifted by “0.020 mm toward the irradiation system” in parallel to the light receiving unit axis passing through the center of the light receiving unit Di.

照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズLDiの「副方向におけるレンズ間ピッチ(光軸間の距離)」は0.445mmである。発光部Eiと、それに対応する受光部Diの「副方向における間隔」は、0.500mmである。
発光部から照射用マイクロレンズまでの距離は0.800mm、照射用マイクロレンズアレイの裏面(平面)から支持部材である転写ベルト表面までの距離は5mmである。これらの距離は以下に示す全ての例(モデル)において当てはまる。
また、照射用マイクロレンズアレイ、受光用マイクロレンズアレイを構成する材質の屈折率は、以下の全ての例において「1.53」である。
The “inter-lens pitch (distance between optical axes)” in the sub-direction of the irradiation microlens LEi and the light-receiving microlens LDi is 0.445 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit Ei and the corresponding light receiving unit Di is 0.500 mm.
The distance from the light emitting portion to the irradiation microlens is 0.800 mm, and the distance from the back surface (plane) of the irradiation microlens array to the transfer belt surface as a support member is 5 mm. These distances apply in all examples (models) shown below.
The refractive index of the material constituting the irradiation microlens array and the light receiving microlens array is “1.53” in all the following examples.

このような仕様のマイクロレンズアレイ(照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイとを一体として組み合わせたものを言う。以下においても同様である。)を「モデルI」とする。   A microlens array having such a specification (referred to as an integrated combination of an irradiation microlens array and a light receiving microlens array, the same applies hereinafter) is referred to as “model I”.

モデルIにおいて、受光用マイクロレンズのレンズ径を照射用マイクロレンズのレンズ径よりも大きくすることにより、トナーパターンからの拡散反射光を「より多く受光」できるようにしている。
また、受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を「照射用マイクロレンズLEiに比べて小さく」することにより、受光用マイクロレンズ内部における全反射が増えるため、正反射光の受光量の低減が可能である。
In the model I, the lens diameter of the light receiving microlens is made larger than the lens diameter of the irradiation microlens, so that diffuse reflection light from the toner pattern can be “received more”.
In addition, by making the lens surface radius of curvature of the light receiving microlens LDi “smaller than that of the irradiation microlens LEi”, total reflection inside the light receiving microlens increases, so that the amount of specularly reflected light can be reduced. It is.

受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を小さくすることで、点灯させる発光部(例えば、配列方向中央の発光部E5)に対応する受光部D5に隣接する受光部D4とD6に対応して配置した受光用マイクロレンズLD4、LD6通過後の光線を、大きく屈折させることが可能となり、トナーパターンからの「拡散反射光」を、受光部D5から離れた受光部D1、D2、D8、D9等に到達させることでき、これら受光部D1、D2、D8、D9等での「拡散反射光の受光量」の増加も期待できる。   By reducing the lens surface curvature radius of the light receiving microlens LDi, the light receiving portions D4 and D6 adjacent to the light receiving portion D5 corresponding to the light emitting portion to be turned on (for example, the light emitting portion E5 at the center in the arrangement direction) are arranged. The light beams that have passed through the light receiving microlenses LD4 and LD6 can be greatly refracted, and the "diffuse reflected light" from the toner pattern is transmitted to the light receiving portions D1, D2, D8, D9, etc., away from the light receiving portion D5. An increase in “amount of received diffuse reflected light” at these light receiving portions D1, D2, D8, D9 and the like can also be expected.

個々の照射用マイクロレンズLEiも受光用マイクロレンズLDiも「凸平の球面レンズ」であり、照射用マイクロレンズLEiは、レンズの入射面(凸球面)が集光パワーを有しているが、射出面(平面)は集光パワーを有していない。受光用マイクロレンズLDiは、レンズの入射面(平面)は集光パワーを有していないが、射出面(凸球面)が集光パワーを有している。   Each of the irradiation microlens LEi and the light-receiving microlens LDi is a “convex spherical lens”, and the irradiation microlens LEi has a condensing power on the incident surface (convex spherical surface) of the lens. The exit surface (plane) does not have a condensing power. In the light-receiving microlens LDi, the incident surface (plane) of the lens does not have a condensing power, but the exit surface (convex spherical surface) has a condensing power.

以下、光学センサ装置2245を用いて行われる濃度検出処理について説明する。
説明の簡単のため、i=1〜9のうちの任意の発光部Eiが点灯し、点灯した発光部Eiからの検出用光Siが、転写ベルト2040によって正反射されたときの、9個の受光部Di(i=1〜9)の受光量の最大値を1に規格化する。
図16(a)は、発光部E1〜E9を個別に発光させたときの受光部D1〜D9の受光量を上記の如く規格化して示している。
なお、以下の説明における受光量は、図21に即して説明するものを除き、全てこの発明の反射型光学センサを用いた計算シミュレーション結果である。
Hereinafter, density detection processing performed using the optical sensor device 2245 will be described.
For simplicity of explanation, any light emitting part Ei of i = 1 to 9 is turned on, and the detection light Si from the lighted light emitting part Ei is regularly reflected by the transfer belt 2040. The maximum value of the amount of light received by the light receiving unit Di (i = 1 to 9) is normalized to 1.
FIG. 16A shows the normalized amounts of light received by the light receiving portions D1 to D9 when the light emitting portions E1 to E9 are individually emitted.
Note that the amounts of light received in the following description are all the results of a calculation simulation using the reflective optical sensor of the present invention except for those described with reference to FIG.

図7に示した例では、位置検出用パターンPPが、濃度検出用パターンTPよりも先に「検出用光の照射位置」に移動し、トナーパターンの位置検出処理がトナー濃度検出処理に先立って行われるが、濃度検出用パターンと位置検出用パターンの副方向における作成位置を逆にして、「位置検出用パターンPPより先」に濃度検出用パターンTPの検知を行なうようにしても良いことは言うまでも無い。
説明中の例では、9個の発光部E1〜E9の「配列中央」にある発光部E5の「主方向の中心位置」とトナーパターンの「主方向の中心位置」とが一致するように、転写ベルト2040上にトナーパターンが転写形成される。図16(b)はこの状態を示している。
In the example shown in FIG. 7, the position detection pattern PP moves to the “detection light irradiation position” before the density detection pattern TP, and the toner pattern position detection process precedes the toner density detection process. However, the density detection pattern TP may be detected “before the position detection pattern PP” by reversing the creation positions in the sub-direction of the density detection pattern and the position detection pattern. Needless to say.
In the example in the description, the “main position in the main direction” of the light emitting section E5 in the “array center” of the nine light emitting sections E1 to E9 and the “center position in the main direction” of the toner pattern match. A toner pattern is transferred and formed on the transfer belt 2040. FIG. 16B shows this state.

濃度検出用パターンPPの個々の矩形パターンの主方向の長さ:Lpは1.0mmであるので、矩形パターンは、図15(b)の状態(発光部E5の位置が矩形パターンの主方向の中心に位置する状態)では、図15(e)に示すように、3つの検出用光S4、S5、S6で照射される。   The length in the main direction of each rectangular pattern of the density detection pattern PP: Lp is 1.0 mm. Therefore, the rectangular pattern is in the state of FIG. 15B (the position of the light emitting portion E5 is the main direction of the rectangular pattern). In the center position), as shown in FIG. 15 (e), the light is irradiated with three detection lights S4, S5, and S6.

なお、発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯させ、そのときの各受光部の受光量に基づいて、トナーパターンの位置を確認することができる。このときの各受光部D1〜D9の受光量を図16(c)に示す。
発光部E4〜E6を個別に点灯させたときの各受光部D1〜D9の受光量が、他の6個の発光部E1〜E3、E7〜E8を個別に点灯させたときに比べて低い(最大受光量:1に達しない。)ことから、検出用光S4〜S6が照射される位置に、トナーパターンが確かに存在していることがわかる。
従って、トナー濃度検出には検出用光S4〜S6を用いればよいが、説明の簡単のために「発光部E5を点灯させたときの受光量分布」をトナー濃度検出に用いることとする。これは、これから示す全ての例に当てはまる。
The light emitting portions E1 to E9 are sequentially turned on and off, and the position of the toner pattern can be confirmed based on the amount of light received by each light receiving portion at that time. The amount of light received by each of the light receiving portions D1 to D9 at this time is shown in FIG.
The amount of light received by each of the light receiving parts D1 to D9 when the light emitting parts E4 to E6 are individually turned on is lower than when the other six light emitting parts E1 to E3 and E7 to E8 are individually turned on ( From this, it can be seen that the toner pattern certainly exists at the position where the detection light beams S4 to S6 are irradiated.
Accordingly, the detection light S4 to S6 may be used for toner density detection, but for the sake of simplicity of explanation, the “light reception amount distribution when the light emitting portion E5 is turned on” is used for toner density detection. This is true for all the examples shown below.

計算シミュレーションの条件として、発光部Eiから射出した光線は、図16(d)の左図に示すように、転写ベルト表面を照射する際には「正反射のみ」であるが、トナーパターンに照射された場合には、図16(d)の右図に示すように「均等拡散するだけでなく、正反射成分」も幾分か含んでいる。
計算シミュレーションの条件として「転写ベルトによる反射率」を100%とした。トナーパターンに照射された検出用光は、50%がトナーパターンを透過し、50%が反射されるものとした。
50%の反射のうち、拡散反射成分はその中の50%とし、残りを正反射成分とした。
As a condition for the calculation simulation, the light emitted from the light emitting portion Ei is “regular reflection only” when irradiating the transfer belt surface as shown in the left diagram of FIG. In this case, as shown in the right diagram of FIG. 16D, “not only the uniform diffusion but also the specular reflection component” is included.
As a condition for the calculation simulation, the “reflectance by the transfer belt” was set to 100%. It is assumed that 50% of the detection light irradiated on the toner pattern is transmitted through the toner pattern and 50% is reflected.
Of the 50% reflection, the diffuse reflection component was 50% of the reflection, and the rest was the regular reflection component.

1例として、図15(e)(f)で、反射型光学センサの前方に矩形パターンが移動してくるとき、プリンタ制御装置2090は発光部E4〜E6を「順次、繰り返して点灯」させる。   As an example, in FIGS. 15E and 15F, when the rectangular pattern moves in front of the reflective optical sensor, the printer control device 2090 “lights the light emitting units E4 to E6 repeatedly and repeatedly”.

検出用光S4〜S6は、図15(f)に例示するように、矩形パターンの表面で正反射するとともに拡散反射する。
以下、正反射した光を「正反射光」、拡散反射した光を「拡散反射光」ともいう。
As illustrated in FIG. 15F, the detection lights S4 to S6 are regularly reflected and diffusely reflected on the surface of the rectangular pattern.
Hereinafter, the regularly reflected light is also referred to as “regular reflected light”, and the diffusely reflected light is also referred to as “diffuse reflected light”.

各反射型光学センサの「処理装置(図示されず)」は、検出用光S5が矩形パターンを照射したときの受光部D1〜D9の出力信号に基づいて、各受光部Diの受光量を個別に求め、それぞれ検出受光量として「図示されないメモリ」に格納する。   The “processing device (not shown)” of each reflective optical sensor individually determines the amount of light received by each light receiving unit Di based on the output signals of the light receiving units D1 to D9 when the detection light S5 irradiates a rectangular pattern. And stored as “detected received light amount” in “memory not shown”.

図16(c)の中段中央の図は、検出用光S5が矩形パターンp5を照射したときの、各受光部Diの受光量を示している。この状態では、検出用光S5が転写ベルト2040の表面を照射したときに比べ、受光部D4〜D6が受光する正反射光が減少する一方、拡散反射光が受光部D4〜D6以外の受光部で受光されている。   The middle diagram in the middle of FIG. 16C shows the amount of light received by each light receiving unit Di when the detection light S5 irradiates the rectangular pattern p5. In this state, the regular reflection light received by the light receiving portions D4 to D6 is reduced compared to when the detection light S5 irradiates the surface of the transfer belt 2040, while the diffuse reflection light is received by light receiving portions other than the light receiving portions D4 to D6. Light is received at.

一般に「矩形パターンPiにおけるトナー濃度」が増加するにつれて、矩形パターンによる反射光のうち、正反射光は単調に減少し、拡散反射光は単調に増大する。   In general, as the “toner density in the rectangular pattern Pi” increases, the regular reflection light monotonously decreases and the diffuse reflection light monotonously increases among the reflected light from the rectangular pattern.

プリンタ制御装置2090(図1)は、図16(b)に示すように、検出用光S5が、矩形パターンTP1を照射したときの各受光部Diの受光量に基づいて「イエローのトナー濃度が適切であるか否か」を判断し、矩形パターンTP2を照射したときの各受光部Diの受光量に基づいて「マゼンタのトナー濃度の適否」を判断し、矩形パターンTP3を照射したときの各受光部Diの受光量に基づいて「シアンのトナー濃度の適否」を判断し、矩形パターンTP4を照射したときの各受光部Diの受光量に基づいて「ブラックのトナー濃度の適否」を判断する。   As shown in FIG. 16B, the printer controller 2090 (FIG. 1) determines that “the yellow toner density is based on the amount of light received by each light receiving portion Di when the detection light S5 irradiates the rectangular pattern TP1. It is determined whether or not “appropriate”, and “appropriate magenta toner density” is determined based on the amount of light received by each light receiving portion Di when the rectangular pattern TP2 is irradiated, and each when the rectangular pattern TP3 is irradiated “Appropriateness of cyan toner density” is determined based on the received light amount of the light receiving part Di, and “appropriateness of black toner density” is determined based on the received light quantity of each light receiving part Di when the rectangular pattern TP4 is irradiated. .

プリンタ制御装置2090が「トナー濃度が適切でない」と判断すると、同制御装置2090は、トナー濃度が適切となるように「対応するステーション」の現像処理系を制御する。   When the printer control device 2090 determines that “the toner density is not appropriate”, the control device 2090 controls the development processing system of the “corresponding station” so that the toner concentration is appropriate.

次に、各受光部Diの受光量を用いるトナー濃度検出について説明する。
図16(a)に示したように、検出用光の照射部分が「検出用光に対して正反射体である転写ベルト」の場合、発光部E5を点灯すると、転写ベルトによる正反射光は発光部E5に対応する受光部D5とそれに隣接する受光部D4、受光部D6でのみ受光される(受光部D3と受光部D7においても正反射光は僅かながら受光されているが、受光部D4〜D6の受光量に比べて無視できる程度であるので、受光部D3とD7における受光量は0とした)。
Next, toner density detection using the amount of light received by each light receiving portion Di will be described.
As shown in FIG. 16 (a), when the irradiated portion of the detection light is “a transfer belt that is a regular reflector with respect to the detection light”, when the light emitting portion E5 is turned on, the regular reflected light from the transfer belt is Light is received only by the light receiving unit D5 corresponding to the light emitting unit E5 and the light receiving unit D4 and the light receiving unit D6 adjacent to the light receiving unit D5. The amount of received light at the light receiving portions D3 and D7 is set to 0 because it is negligible compared to the amount of received light at D6.

検出用光がトナーパターンに照射されるときは、図16(c)に示すように、反射光は「全受光部D1〜D9」で受光される。
発光部E5が発光しているとき、受光部D1〜D3とD7〜D9における受光量が「拡散反射光によるもの」であることは容易にわかる。正反射光は、受光部D4〜D6でのみ受光されるからである。
受光部D4〜D6における受光量は、トナーパターンからの正反射光と拡散反射光の両方による受光量である。この3つの受光部D4〜D6における受光量を「正反射光による受光量と拡散反射光による受光量」とに正確に分けることは困難であるので、以下の2つの仮定を用いて、受光部D4〜D6における受光量を取り扱う。
When the detection light is applied to the toner pattern, as shown in FIG. 16C, the reflected light is received by “all light receiving portions D1 to D9”.
When the light emitting unit E5 emits light, it can be easily understood that the amount of light received by the light receiving units D1 to D3 and D7 to D9 is “due to diffuse reflected light”. This is because the specularly reflected light is received only by the light receiving portions D4 to D6.
The amount of light received by the light receiving portions D4 to D6 is the amount of light received by both regular reflection light and diffuse reflection light from the toner pattern. Since it is difficult to accurately divide the amount of light received by the three light receiving units D4 to D6 into “amount of light received by regular reflection light and a light reception amount by diffuse reflected light”, the light receiving unit is used by using the following two assumptions. The amount of received light in D4 to D6 is handled.

「第1の仮定」では、発光部E5を発光させたときの「受光部D4〜D6での受光量」のうち、受光部D5における受光量は、検出用光の照射される部分が転写ベルト表面であれトナーパターンであれ「全て正反射光」による受光量とする。
受光部D4と受光部D6における受光量は、トナーパターンによる、正反射光の受光量と、拡散反射光の受光量の両方が混在している。
第1の仮定による取り扱い(以下「第1の取り扱い」という。)では「2つの受光部D4、D6の受光量」はトナー濃度検出に用いない。即ち、この取り扱いでは、発光部E5からの検出用光がトナーパターンを照射する場合、受光部D1〜D3とD7〜D9における受光量が全て「拡散反射光による受光量」となる。
In the “first assumption”, among the “light receiving amounts at the light receiving portions D4 to D6” when the light emitting portion E5 is caused to emit light, the light receiving amount at the light receiving portion D5 is the portion where the detection light is irradiated. Regardless of the surface or toner pattern, the amount of light received is “all specularly reflected light”.
The amount of light received by the light receiving unit D4 and the light receiving unit D6 includes both the amount of received regular reflected light and the amount of diffuse reflected light due to the toner pattern.
In handling based on the first assumption (hereinafter referred to as “first handling”), “the amount of light received by the two light receiving portions D4 and D6” is not used for toner density detection. That is, in this handling, when the detection light from the light emitting unit E5 irradiates the toner pattern, the light receiving amounts in the light receiving units D1 to D3 and D7 to D9 are all “light received by diffuse reflected light”.

「第2の仮定」では、発光部E5を発光させたときの受光部D5の受光量は、検出用光が、転写ベルト表面を照射する場合も、トナーパターンを照射する場合も「全て正反射光による受光量」と仮定し、検出用光の照射部分が、転写ベルトであるときの受光量分布と、トナーパターンである時の受光量分布とを用い、受光部D4と受光部D6における受光量を「トナーパターンの正反射光による受光量と、トナーパターンの拡散反射光による受光量とに分割」する。   In the “second assumption”, the amount of light received by the light receiving unit D5 when the light emitting unit E5 emits light is “regular reflection all” regardless of whether the detection light irradiates the transfer belt surface or the toner pattern. Assuming that “the amount of light received by the light” is, the light receiving amount distribution when the irradiated portion of the detection light is a transfer belt and the light receiving amount distribution when it is a toner pattern, the light receiving portions D4 and D6 receive light. The amount is divided into “the amount of light received by the regular reflection light of the toner pattern and the amount of light received by the diffuse reflection light of the toner pattern”.

この第2の仮定による取り扱い(以下「第2の取り扱い」と言う。)は、第1の取り扱いに比べて「受光量の情報をより有効に利用」できる反面、第1の取り扱いに比べると複雑である。第2の取り扱いについては後述する。   Although the handling based on the second assumption (hereinafter referred to as “second handling”) can “use information on the amount of received light more effectively” than the first handling, it is more complicated than the first handling. It is. The second handling will be described later.

上記第1の取り扱いを、前述のマイクロレンズアレイのモデルIに適用して、トナーパターン(以下、トナーパターンp5の濃度のトナーパターンを指す。)を検知した際の各受光部D1〜D9の受光量を図16(e)に示す。
表中の「D_ALL」は、受光部D1〜D9の「受光量の和」を表し、表中の「正」は受光部D5の受光量、表中の「拡散」は、受光部D1〜D3と受光部D6〜D9の計6個の受光部の「受光量の和」を表している。なお、数値に付せられた「E−03」等は、当該数値に「10−3」を掛けることを意味する。以下においても同様である。
The first handling is applied to the above-mentioned model I of the microlens array, and the light receiving portions D1 to D9 receive the light when detecting the toner pattern (hereinafter, the toner pattern having the density of the toner pattern p5). The amount is shown in FIG.
“D_ALL” in the table represents “sum of received light amounts” of the light receiving units D1 to D9, “positive” in the table represents the received light amount of the light receiving unit D5, and “diffusion” in the table represents the light receiving units D1 to D3. And “sum of received light amounts” of a total of six light receiving parts, ie, the light receiving parts D6 to D9. Note that “E-03” or the like added to the numerical value means that the numerical value is multiplied by “10 −3 ”. The same applies to the following.

受光部D1〜D9の受光量は「検出用光による照射部が転写ベルトである場合」の受光部D5での受光量で規格化され、以下に示す他の例における受光量も同様に、検出用光による照射対象が転写ベルトである場合における各受光部の受光量を「モデルIのマイクロレンズアレイを用いた場合の受光部D5の受光量」で規格化した値を表す。   The amount of light received by the light receiving portions D1 to D9 is normalized by the amount of light received by the light receiving portion D5 when “the irradiation portion by the detection light is a transfer belt”, and the amount of light received in other examples shown below is similarly detected. This represents a value obtained by standardizing the amount of light received by each light receiving unit when the object to be irradiated with the light is a transfer belt by “the amount of light received by the light receiving unit D5 when using a model I microlens array”.

マイクロレンズアレイ(照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイを前述の如く組み合わせたもの)のモデルIに対する比較例として、マイクロレンズアレイのモデルの2例、即ち、基準モデルIと基準モデルIIを挙げる。   As a comparative example for the model I of the micro lens array (the combination of the irradiation micro lens array and the light receiving micro lens array as described above), two examples of the micro lens array model, that is, the reference model I and the reference model II are I will give you.

「基準モデルI」は、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚が全て同一であるマイクロレンズアレイのモデルである。即ち、基準モデルIでは、18個の同一のマイクロレンズにより、照射用マイクロレンズアレイおよび受光用マイクロレンズアレイが形成される。
「基準モデルII」は、受光用マイクロレンズのレンズ径とレンズ厚が、照射用マイクロレンズのレンズ径とレンズ厚よりも大きいが、レンズ面曲率半径は照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで同一値をとるマイクロレンズアレイのモデルである。
The “reference model I” is a model of a microlens array in which the lens surface curvature radius, lens diameter, and lens thickness of the irradiation microlens and the light receiving microlens are all the same. That is, in the reference model I, an irradiation microlens array and a light receiving microlens array are formed by 18 identical microlenses.
In the “reference model II”, the lens diameter and lens thickness of the light receiving microlens are larger than the lens diameter and lens thickness of the irradiation microlens, but the lens surface curvature radius is different between the irradiation microlens and the light receiving microlens. This is a model of a microlens array having the same value.

基準モデルIでは、上記の如く、各照射用マイクロレンズと各受光用マイクロレンズは同一形状である。具体的1例を挙げると、マイクロレンズのレンズ径は0.529mm、レンズ面曲率半径は0.430mm、レンズ厚は1.228mmである。
各照射用マイクロレンズの光軸は、発光部の検出用光を受光部に有効に導くために、対応する各発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸に対して平行に、受光系側に0.035mmずれ、各受光用マイクロレンズの光軸は、より多くの反射光を受光できるように、対応する各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸に対して平行に照射系側に0.020mmずれている。
副方向におけるマイクロレンズの配列ピッチ(照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの光軸間の距離)は0.445mmである。発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmで、モデルIと同じである。
In the reference model I, as described above, each irradiation microlens and each light receiving microlens have the same shape. As a specific example, the lens diameter of the microlens is 0.529 mm, the lens surface radius of curvature is 0.430 mm, and the lens thickness is 1.228 mm.
The optical axis of each irradiation microlens is parallel to the light emitting unit axis that passes through the center of each corresponding light emitting unit and is perpendicular to the light emitting unit in order to effectively guide the detection light of the light emitting unit to the light receiving unit. The optical axis of each light-receiving microlens passes through the center of each corresponding light-receiving unit and is perpendicular to the light-receiving unit axis so that more reflected light can be received. Is parallel to the irradiation system side by 0.020 mm.
The arrangement pitch of the micro lenses in the sub direction (the distance between the optical axes of the irradiation micro lens LEi and the light receiving micro lens LDi) is 0.445 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm, which is the same as that of the model I.

図17(a)は、基準モデルIを主方向から見た様子、図17(b)は基準モデルIを発光部・受光部の配列面に直交する方向から見た様子を示している。   17A shows a state in which the reference model I is viewed from the main direction, and FIG. 17B shows a state in which the reference model I is viewed from a direction orthogonal to the arrangement surface of the light emitting unit and the light receiving unit.

図17(c)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子を示し、図17(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
図17(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9がトナーパターンを照射している様子を示し、図17(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
FIG. 17C shows a state in which the detection lights S1 to S9 emitted from the light emitting portions E1 to E9 irradiate the transfer belt, and FIG. 17D shows the detection light reflected by the transfer belt. S1 to S9 are shown as being received by the light receiving portions D1 to D9.
FIG. 17E shows a state in which the detection lights S1 to S9 from the light emitting units E1 to E9 irradiate the toner pattern, and FIG. 17F shows the detection lights S1 to S1 reflected by the toner pattern. S9 shows a state in which the light receiving units D1 to D9 receive the light.

図17(g)は、上記第1の取り扱いを基準モデルIに適用して、転写ベルトとトナーパターンに検出用光を照射したときの受光部D1〜D9の受光量分布を示す。
図17(h)は、上記第1の取り扱いをモデルIと基準モデルIに適用して、転写ベルトとトナーパターンに検出用光を照射したときの受光量を示す。また、マイクロレンズアレイの裏面から転写ベルト表面までの距離は、両モデルとも5mmである。
FIG. 17G shows the received light amount distribution of the light receiving portions D1 to D9 when the first handling is applied to the reference model I and the transfer belt and the toner pattern are irradiated with the detection light.
FIG. 17H shows the amount of light received when the first handling is applied to the model I and the reference model I and the transfer belt and the toner pattern are irradiated with the detection light. The distance from the back surface of the microlens array to the transfer belt surface is 5 mm for both models.

図17(h)から明らかなように、マイクロレンズアレイのモデルIは、基準モデルIに比べ、トナーパターンからの「拡散反射光の受光量」が約80%増加している。これは、受光用マイクロレンズのレンズ径が大きくなった事と、受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径を照射用マイクロレンズよりも小さくしたことが要因として考えられる。
モデルIでは「拡散反射光の受光量」は増加するが、受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径が小さいことにより「受光用マイクロレンズのレンズ厚さ」が増加している。
As apparent from FIG. 17H, the model I of the microlens array has a “light reception amount of diffuse reflected light” from the toner pattern increased by about 80% compared to the reference model I. This can be attributed to the fact that the lens diameter of the light receiving microlens is increased and the radius of curvature of the lens surface of the light receiving microlens is smaller than that of the irradiation microlens.
In Model I, “the amount of diffuse reflected light received” increases, but “the lens thickness of the light receiving microlens” increases due to the small radius of curvature of the lens surface of the light receiving microlens.

受光用マイクロレンズと照射用マイクロレンズとの「レンズ厚の差分」は約0.190mmとなり、マイクロレンズアレイの加工が若干困難となる。   The “difference in lens thickness” between the light-receiving microlens and the irradiation microlens is about 0.190 mm, which makes it slightly difficult to process the microlens array.

「基準モデルII」では、各受光用マイクロレンズのレンズ径を0.671mm、レンズ面曲率半径を0.430mm、レンズ厚を1.319mmとした。
各照射用マイクロレンズのレンズ径は0.455mm、レンズ面曲率半径は0.430mm、レンズ厚は1.228mmとした。レンズ径は「基準モデルIに比べて一回り」小さい。
各照射用マイクロレンズの光軸は、発光部からの光を反射により受光部に導くために、対応する各発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸に対して平行に、受光系側に0.035mmずれ、各受光用マイクロレンズの光軸は、より多くの反射光を受光するために対応する各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸に対して平行に、照射系側に0.020mmずれている。
In “reference model II”, the lens diameter of each light-receiving microlens was 0.671 mm, the radius of curvature of the lens surface was 0.430 mm, and the lens thickness was 1.319 mm.
The lens diameter of each irradiation microlens was 0.455 mm, the lens surface radius of curvature was 0.430 mm, and the lens thickness was 1.228 mm. The lens diameter is small “one turn compared to the reference model I”.
The optical axis of each irradiating microlens passes through the center of each corresponding light emitting part and is parallel to the light emitting part axis perpendicular to the light emitting part in order to guide the light from the light emitting part to the light receiving part by reflection. The optical axis of each light receiving microlens is parallel to the light receiving unit axis that passes through the center of each corresponding light receiving unit to receive more reflected light and is perpendicular to the light receiving unit. Furthermore, it is shifted by 0.020 mm to the irradiation system side.

副方向におけるマイクロレンズの配列ピッチ(照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの光軸間の距離)は0.445mmである。発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmで、モデルIと同じである。   The arrangement pitch of the micro lenses in the sub direction (the distance between the optical axes of the irradiation micro lens LEi and the light receiving micro lens LDi) is 0.445 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm, which is the same as that of the model I.

発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmである。   The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm.

図18(a)は基準モデルIIを主方向から見た様子、図18(b)は基準モデルIIを「発光部・受光部の配列面に直交する方向」から見た様子を示し、図18(c)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子を示している。
図18(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子、図18(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9がトナーパターンを照射している様子、図18(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子をそれぞれ示している。
18A shows the reference model II viewed from the main direction, and FIG. 18B shows the reference model II viewed from the “direction perpendicular to the arrangement surface of the light emitting unit / light receiving unit”. (C) has shown the mode that detection light S1-S9 inject | emitted from light emission part E1-E9 has irradiated the transfer belt.
FIG. 18D shows a state in which the detection lights S1 to S9 reflected by the transfer belt are received by the light receiving parts D1 to D9, and FIG. 18E shows the detection light S1 from the light emitting parts E1 to E9. To S9 irradiate the toner pattern, and FIG. 18F shows how the detection light beams S1 to S9 reflected by the toner pattern are received by the light receiving portions D1 to D9.

図18(g)は、上記第1の取り扱いを基準モデルIIに適用して、検出用光を転写ベルトとトナーパターンに照射したときの受光部D1〜D9の受光量分布を示す。
図18(h)は、上記第1の取り扱いをモデルIと基準モデルIIとに適用して、検出用光を転写ベルトとトナーパターンに照射したときの受光部D1〜D9の受光量を示す。
FIG. 18G shows the received light amount distribution of the light receiving portions D1 to D9 when the first handling is applied to the reference model II and the transfer belt and the toner pattern are irradiated with the detection light.
FIG. 18H shows the received light amounts of the light receiving portions D1 to D9 when the first handling is applied to the model I and the reference model II and the transfer belt and the toner pattern are irradiated with the detection light.

図18(h)から明らかなように、モデルIは「比較例としての基準モデルII」に比べて拡散反射光の受光量が約5%増加している。これは、転写ベルトからの正反射光の、受光部D5による受光量が減少し、トナーパターンからの拡散反射光の受光部D1〜D3、D7〜D9での受光量が増加していることが要因となっている。   As is clear from FIG. 18 (h), the amount of diffusely reflected light received in model I is increased by about 5% compared to “reference model II as a comparative example”. This is because the amount of regular reflection light from the transfer belt received by the light receiving portion D5 decreases, and the amount of diffuse reflection light from the toner pattern received by the light receiving portions D1 to D3 and D7 to D9 increases. It is a factor.

次に、照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイの組み合わせについてのモデルIIを説明する。   Next, a model II for a combination of an irradiation microlens array and a light receiving microlens array will be described.

モデルIIでは、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚が全て異なり、且つ、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚の何れにおいても、受光用マイクロレンズが「照射用マイクロレンズのもの」よりも大きな値をとる。   In the model II, the lens surface curvature radius, the lens diameter, and the lens thickness are all different between the irradiation microlens and the light receiving microlens, and the light receiving microlens has the same lens surface curvature radius, lens diameter, and lens thickness. The lens has a larger value than that of the “irradiation microlens”.

副方向におけるマイクロレンズの配列ピッチ(照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの光軸間の距離)は0.445mmである。発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmで、モデルIと同じである。   The arrangement pitch of the micro lenses in the sub direction (the distance between the optical axes of the irradiation micro lens LEi and the light receiving micro lens LDi) is 0.445 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm, which is the same as that of the model I.

モデルIIでも勿論、照射用マイクロレンズアレイを構成する全ての照射用マイクロレンズは、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚が同一である。受光用マイクロレンズアレイを構成する全ての受光用マイクロレンズでも、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚は同一である。   Of course, in model II, all the irradiation microlenses constituting the irradiation microlens array have the same lens surface curvature radius, lens diameter, and lens thickness. The lens surface curvature radius, lens diameter, and lens thickness are the same in all the light receiving microlenses constituting the light receiving microlens array.

モデルIIのマイクロレンズアレイでは、モデルIに比して「照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの全体としての大きさ(照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズのレンズ径の和)」をモデルIの場合と略同じとし、レンズ径の配分比率だけを変化させた。
また、拡散反射光の受光量だけでなく、マイクロレンズアレイ取り付け時の公差に相当する「副方向におけるレンズの「副方向シフトずれ(理想位置から±0.020mmのずれを仮定)」についても検証する。
「副方向シフトずれ」は、マイクロレンズアレイ全体が、主方向と副方向で形成される2次元平面内で、副方向にずれる量を指す。
In the model II microlens array, as compared with the model I, “the overall size of the irradiation microlens and the light receiving microlens (the sum of the lens diameters of the irradiation microlens and the light receiving microlens”) is model I. It was almost the same as the case of, and only the distribution ratio of the lens diameter was changed.
In addition to the amount of diffusely reflected light received, the “sub-direction shift deviation of the lens in the sub-direction (assuming a deviation of ± 0.020 mm from the ideal position)” corresponding to the tolerance when the microlens array is mounted is also verified. To do.
“Sub-direction shift deviation” refers to an amount by which the entire microlens array is displaced in the sub-direction within a two-dimensional plane formed by the main direction and the sub-direction.

モデルIIは、発光部から照射した検出用光を有効的に受光部に導光させるために、モデルIに比べて照射用マイクロレンズのレンズ径を大きくし、受光用マイクロレンズのレンズ径をモデルIに比べて小さくする構成とした。その結果、照射用マイクロレンズのレンズ径は0.455mm、受光用マイクロレンズのレンズ径は0.700mmとなった。   In Model II, in order to effectively guide the detection light emitted from the light emitting unit to the light receiving unit, the lens diameter of the irradiation microlens is made larger than that of Model I, and the lens diameter of the light receiving microlens is modeled. The configuration is smaller than I. As a result, the lens diameter of the irradiation microlens was 0.455 mm, and the lens diameter of the light receiving microlens was 0.700 mm.

転写ベルト上に照射される検出用光のビーム径が0.500mm以下となるように、照射用マイクロレンズのレンズ面曲率半径を0.470mmとした。また、マイクロレンズアレイの加工性を考慮して、受光用マイクロレンズのレンズ厚が、照射用マイクロレンズのレンズ厚と同程度となるようにし、さらに、受光部をなす受光面内の感度ムラの影響を考慮し、受光部の広範囲を反射光が照射するように、受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径を、モデルIおよび基準モデルIIに比して大きくする条件のもとで、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径を適正化して、この条件下で拡散反射光の受光量が最大となるようにした。
マイクロレンズアレイ取り付け時に「副走査シフトずれ」が生じた場合、理想状態から副方向の「正または負の方向」に絶対値で同じ量だけマイクロレンズがずれたときの「受光部出力の低下分」が等しくなるように、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの副方向における間隔も適正化した。
このようにして、モデルIIにおいて、受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径は0.750mm、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの副方向における間隔は0.480mmとなった。また、照射用マイクロレンズのレンズ厚は1.189mm、受光用マイクロレンズのレンズ厚は1.216mmである。
The radius of curvature of the lens surface of the micro lens for irradiation was set to 0.470 mm so that the beam diameter of the detection light irradiated on the transfer belt was 0.500 mm or less. In consideration of the processability of the microlens array, the lens thickness of the light receiving microlens is set to be approximately the same as the lens thickness of the irradiation microlens, and the sensitivity unevenness in the light receiving surface forming the light receiving portion is further reduced. Considering the influence, the irradiation micro lens is used under the condition that the lens surface radius of curvature of the light receiving microlens is larger than that of the model I and the reference model II so that the reflected light irradiates a wide range of the light receiving portion. The lens surface curvature radius of the lens and the light-receiving microlens is optimized so that the amount of diffusely reflected light received is maximized under these conditions.
If a “sub-scan shift shift” occurs when the microlens array is attached, the amount of decrease in the light receiving unit output when the microlens is shifted by the same amount in absolute value from the ideal state to the “positive or negative direction” in the sub direction. The distance between the irradiation microlens and the light receiving microlens in the sub direction is also optimized.
Thus, in the model II, the radius of curvature of the lens surface of the light receiving microlens was 0.750 mm, and the distance between the irradiation microlens and the light receiving microlens in the sub direction was 0.480 mm. The lens thickness of the irradiation microlens is 1.189 mm, and the lens thickness of the light receiving microlens is 1.216 mm.

なお、発光部とこれに対応する受光部の間の「副方向における間隔」は、0.500mmである。   The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm.

モデルIIのマイクロレンズアレイは、上記の如く設定された理想状態では、各照射用マイクロレンズの光軸は、発光部からの検出用光の反射光を良好に受光部に導くために、対応する各発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸に平行に、受光系側に0.035mmずらされ、各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸に対して平行に「照射系側から遠ざかる方向」に0.015mmずらされている。   In the ideal state set as described above, in the model II microlens array, the optical axis of each irradiation microlens corresponds to guide the reflected light of the detection light from the light emitting part to the light receiving part well. The optical axis of each light-receiving microlens passes through the center of each corresponding light-receiving part, and is shifted by 0.035 mm toward the light-receiving system side in parallel to the light-emitting part axis perpendicular to the light-emitting part. It is shifted by 0.015 mm in the “direction away from the irradiation system side” parallel to the light receiving part axis perpendicular to the light receiving part.

図19(a)はモデルIIを主方向から見た様子、図19(b)はモデルIIを「発光部・受光部の配列方向に直交する方向」から見た様子、図19(c)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子を示している。
図19(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子、図19(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9がトナーパターンを照射している様子を示している。
図19(f)は、転写ベルトとトナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
FIG. 19A shows the model II viewed from the main direction, FIG. 19B shows the model II viewed from the “direction perpendicular to the arrangement direction of the light emitting and light receiving units”, and FIG. The detection light beams S1 to S9 from the light emitting units E1 to E9 irradiate the transfer belt.
FIG. 19D shows the detection light S1 to S9 reflected by the transfer belt received by the light receiving parts D1 to D9, and FIG. 19E shows the detection light S1 from the light emitting parts E1 to E9. S9 show how the toner pattern is irradiated.
FIG. 19F shows a state in which the detection light beams S1 to S9 reflected by the transfer belt and the toner pattern are received by the light receiving portions D1 to D9.

図19(g)は、モデルIIのマイクロレンズアレイを用いて「転写ベルトとトナーパターン」を検知したときの受光量分布を示す。図19(h)は、モデルIIとモデルIのマイクロレンズアレイを用いて「転写ベルトとトナーパターン」の検知を行なったときの受光量を示す。
モデルIIを用いた場合、拡散反射光の受光量は、モデルIを用いた場合に比べて10%程度少なくなっている。
FIG. 19G shows the received light amount distribution when the “transfer belt and toner pattern” is detected using the model II microlens array. FIG. 19H shows the amount of received light when the “transfer belt and toner pattern” is detected using the model II and model I microlens arrays.
When Model II is used, the amount of diffusely reflected light received is about 10% less than that when Model I is used.

図19(i)には、モデルI、モデルII、基準モデルI、基準モデルIIを用いて転写ベルトを検知する際に「副方向シフトずれが起こらない場合(理想状態と呼ぶ。)」と、副方向シフトずれ(図19(i)において「Yシフトずれ」と表示している。)が±0.020mm起こった場合の「D_ALLの変化」を示す。
「D_ALL」は、受光部D1〜D9の「受光量の和」を表し、表中の「正」は受光部D5の受光量、表中の「拡散」は、受光部D1〜D3と受光部D6〜D9の計6個の受光部の「受光量の和」を表している。
FIG. 19 (i) shows a case where “the sub-direction shift deviation does not occur (referred to as an ideal state)” when detecting the transfer belt using the model I, the model II, the reference model I, and the reference model II. “D_ALL change” is shown when the sub-direction shift deviation (shown as “Y shift deviation” in FIG. 19I) occurs ± 0.020 mm.
“D_ALL” represents “sum of received light amounts” of the light receiving units D1 to D9, “positive” in the table represents the received light amount of the light receiving unit D5, and “diffusion” in the table represents the light receiving units D1 to D3 and the light receiving unit. This represents the “sum of received light amounts” of a total of six light receiving portions D6 to D9.

「D_ALL」は、各モデルについて「理想状態での値」を1に規格化している。
この結果から、モデルI、基準モデルI、基準もデルIIでは、照明系・受光系・マイクロレンズアレイの全体が、副方向の負方向に「Y=−0.02mm」ずれた場合と、正方向に「Y=0.02mm」ずれた場合とで、相対受光量は、正方向にずれたときのほうが「より大きく」減少するが、モデルIIの場合においては、減少の程度が「副方向のずれ」の正・負の方向に対して略対称的であり、このことから、モデルIIを用いることにより、副方向シフトの影響を、他のモデルのマイクロレンズアレイを用いる場合よりも有効に軽減できることが分かる。
“D_ALL” standardizes “value in ideal state” to 1 for each model.
From this result, in the model I, the reference model I, and the reference is also the Dell II, the illumination system, the light receiving system, and the entire microlens array are shifted in the negative direction of the sub direction by “Y = −0.02 mm”. The relative received light amount decreases “larger” when shifted in the positive direction when “Y = 0.02 mm” is shifted in the direction. However, in the case of Model II, the degree of decrease is “sub-direction”. It is substantially symmetrical with respect to the positive and negative directions of the “shift”, and therefore, using Model II makes the effect of sub-direction shift more effective than using other models of microlens arrays. It can be seen that it can be reduced.

即ち、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚が全て異なり、受光用マイクロレンズにおけるレンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚の全てが「照射用マイクロレンズのものよりも大きな値」を取り、各受光用マイクロレンズの光軸を、対応する各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸に対して、照射系から遠ざかる方向にずれるように配置することにより、拡散反射光の受光量が増大し、且つ「副方向シフトずれ」の影響の小さいマイクロレンズアレイを実現できる。   That is, the lens surface curvature radius, the lens diameter, and the lens thickness are all different between the irradiation microlens and the light receiving microlens, and all of the lens surface curvature radius, the lens diameter, and the lens thickness in the light receiving microlens are “irradiation microlens”. The optical axis of each light receiving microlens is shifted in the direction away from the irradiation system with respect to the light receiving unit axis passing through the center of each corresponding light receiving unit and perpendicular to the light receiving unit. By arranging in this way, it is possible to realize a microlens array in which the amount of diffusely reflected light received is increased and the influence of “sub-direction shift shift” is small.

以下、前述の「第2の取り扱い」をモデルI、モデルII、基準モデルI、基準モデルIIに対して適用する場合を説明する。   Hereinafter, a case where the above-described “second handling” is applied to the model I, the model II, the reference model I, and the reference model II will be described.

説明上の例として、第2の取り扱いをモデルIに適用する場合を考える。   As an illustrative example, consider the case where the second treatment is applied to model I.

第1の取り扱いでは、検出用光がトナーパターンを照射する場合、受光部D5における受光量は全て正反射光による受光量と見なし、トナーパターンからの「正反射光による受光量」と「拡散反射光による受光量」とが混在した状態となっている受光部D4と受光部D6の受光量は、トナー濃度検出には用いない。
受光部D4と受光部D6における受光量を、正確にトナーパターンによる「正反射光による受光量」と「拡散反射光による受光量」とに分けることは困難であるため、第2の取り扱いの適用の場合は、第1の取り扱いの場合と同様、点灯する発光部E5に対応する受光部D5は、検出用光が転写パターンを照射するかトナーパターンを照射するかに拘わらず「正反射光」であるとする。
In the first handling, when the detection light irradiates the toner pattern, the amount of light received by the light receiving unit D5 is regarded as the amount of light received by the regular reflection light, and the “light reception amount by the regular reflection light” and the “diffuse reflection” from the toner pattern. The amounts of light received by the light receiving unit D4 and the light receiving unit D6 in a state where “the amount of light received by light” is mixed are not used for toner density detection.
Since it is difficult to accurately divide the amount of light received by the light receiving unit D4 and the light receiving unit D6 into “amount of received light by regular reflected light” and “amount of received light by diffusely reflected light” based on the toner pattern, application of the second handling In this case, as in the case of the first handling, the light receiving unit D5 corresponding to the light emitting unit E5 to be lit is “regular reflection light” regardless of whether the detection light irradiates the transfer pattern or the toner pattern. Suppose that

従って、トナーパターンからの反射光の場合、受光部D1〜D3、D7〜D9における受光量は全て拡散反射光の受光量である。これ以外の3個の受光部D4〜D6における受光量を「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量」とに分離するが、点灯する発光部E5に対応する受光部D5の受光量を「正反射光の受光量」とするのであるから、受光部D4、D6の受光量を「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分離」すればよい。
転写ベルトからの反射光の場合、受光部D4の受光量をA0、受光部D5の受光量をB0、受光部D6の受光量をC0とし、トナーパターンからの反射光の場合には、受光部D4の受光量をA1、受光部D5の受光量をB1、受光部D6の受光量をC1とする。
検出用光の照射対象が転写ベルトからトナーパターンに変わっても「正反射光の各受光部における配分比率」は変化しないので、トナーパターンからの反射光の場合、受光部D4の受光量のうち、A0をB0で除した値にB1を乗じた「B1・A0/B0」が正反射光の受光量となり、「A1−(B1・A0/B0)」が拡散反射光の受光量となる。
同様に、受光部D6の受光量:C0をB0で除した値にB1を乗じた「B1・C0/B0」が正反射光の受光量となり「C1−(B1・C0/B0)」が拡散反射光の受光量となる。
Therefore, in the case of the reflected light from the toner pattern, the received light amounts in the light receiving portions D1 to D3 and D7 to D9 are all the received light amounts of diffuse reflected light. The other three light receiving portions D4 to D6 separate the received light amount into “the amount of regular reflected light and the amount of diffuse reflected light”, but the amount of light received by the light receiving portion D5 corresponding to the light emitting portion E5 that is lit. Is defined as “the amount of received light of regular reflection light”, and therefore, the light reception amount of the light receiving portions D4 and D6 may be “separated into the amount of light reception of regular reflection light and the amount of light reception of diffuse reflection light”.
In the case of reflected light from the transfer belt, the light receiving amount of the light receiving unit D4 is A0, the light receiving amount of the light receiving unit D5 is B0, the light receiving amount of the light receiving unit D6 is C0, and in the case of reflected light from the toner pattern, the light receiving unit The received light amount of D4 is A1, the received light amount of the light receiving unit D5 is B1, and the received light amount of the light receiving unit D6 is C1.
Even if the object to be irradiated with the detection light is changed from the transfer belt to the toner pattern, the “distribution ratio of the regular reflection light in each light receiving unit” does not change. Therefore, in the case of the reflected light from the toner pattern, Then, “B1 · A0 / B0” obtained by multiplying the value obtained by dividing A0 by B0 by B1 is the amount of received regular reflected light, and “A1− (B1 · A0 / B0)” is the amount of diffusely reflected light received.
Similarly, “B1 · C0 / B0” obtained by multiplying B1 by the amount of light received by the light receiving unit D6: C0 divided by B0 is the amount of specularly reflected light and “C1− (B1 · C0 / B0)” is diffused. This is the amount of reflected light received.

このように、第2の取り扱いによれば、受光部D4とD6の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに分離できる。
モデルII、基準モデルI、基準モデルIIについても、上記と同様にして「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量との分離」を行なうことができるが、ここでは、分離の結果とモデルIとの比較を示す。
As described above, according to the second handling, the received light amount of the light receiving portions D4 and D6 can be separated into the received light amount of the regular reflection light and the received light amount of the diffuse reflection light.
The model II, the reference model I, and the reference model II can also perform “separation between the amount of regular reflection light and the amount of diffuse reflection light” in the same manner as described above. A comparison with Model I is shown.

図20(a)に、第2の取り扱いをモデルIに適用して「トナー濃度を検知」したときのトナーパターンによる反射光の受光量を、トナーパターンの「正反射光による受光量と拡散反射光による受光量」とに分離した結果を示す。
図20(b)には、第2の取り扱いをモデルIIに適用して「トナー濃度を検知」したときのトナーパターンによる反射光の受光量を、トナーパターンの「正反射光による受光量と拡散反射光による受光量」とに分離した結果を示す。
In FIG. 20A, the amount of light reflected by the toner pattern when the second handling is applied to Model I and “toner density is detected” is expressed as “the amount of light received by the regular reflection light and the diffuse reflection of the toner pattern”. The result of separation is shown in “Amount of light received by light”.
In FIG. 20B, the amount of light reflected by the toner pattern when the second handling is applied to the model II and “toner density is detected” is expressed as “the amount of light received by the regular reflection light and the diffusion amount”. The result of separation is shown in “Amount of received light by reflected light”.

図20(c)には、第2の取り扱いを基準モデルIに適用して「トナー濃度を検知」したときのトナーパターンによる反射光の受光量を、トナーパターンの「正反射光による受光量と拡散反射光による受光量」とに分離した結果を示す。   FIG. 20C shows the amount of light reflected by the toner pattern when the second handling is applied to the reference model I and “detects the toner density”. The result of separation is shown in “Amount of received light by diffuse reflected light”.

図20(d)には、第2の方法と基準モデルIIに適用して「トナー濃度を検知」したときのトナーパターンによる反射光の受光量を、トナーパターンの「正反射光による受光量と拡散反射光による受光量」とに分離した結果を示す。   FIG. 20D shows the received light amount of the reflected light from the toner pattern when applied to the second method and the reference model II and “detects the toner density”. The result of separation is shown in “Amount of received light by diffuse reflected light”.

図20(e)には、上記モデルI、モデルII、基準モデルI、基準モデルIIに第2の取り扱いを適用したときの各受光部の受光量をまとめた結果を示す。
図20(f)には、これら4モデルを用いる各場合について「副走査シフトずれ」が生じていない理想状態と、副走査シフトずれ(図20(f)において「Yシフトずれ」と表示している。)が、「Y=±0.02mm」生じた場合につき、図19図(i)に倣って示す。
図20から明らかなように、モデルIIでは「トナーパターンによる拡散反射光の受光量」に関してはモデルIと同程度であり、且つ、モデルI、基準モデルI、基準モデルIIに比べて、「副走査シフトずれ」に対して強い構成となっている。
FIG. 20 (e) shows the results of summing the received light amounts of the respective light receiving portions when the second handling is applied to the model I, model II, reference model I, and reference model II.
In FIG. 20F, an ideal state where no “sub-scanning shift deviation” occurs in each case using these four models and a sub-scanning shift deviation (“Y shift deviation” in FIG. 20F) are displayed. )) Occurs in the same manner as FIG. 19 (i) in the case where “Y = ± 0.02 mm” occurs.
As is apparent from FIG. 20, in Model II, “the amount of diffusely reflected light received by the toner pattern” is approximately the same as that of Model I, and “Sub-Voltage” is higher than that of Model I, Reference Model I, and Reference Model II. The structure is strong against “scan shift deviation”.

ここで、モデルIIを代表例として「トナー濃度の異なるトナーパターン」による各受光部の受光量から、どのようにトナー濃度を定量化するかを説明する。   Here, how to quantify the toner density from the amount of light received by each light receiving part by the “toner patterns having different toner densities” will be described using model II as a representative example.

モデルIIを用いた反射型光学センサで、転写ベルトと「異なる濃度のトナーパターンp1〜p5」とを検知するとき、各受光部の受光量が図21(a)のようになるものとする。なお、図21に示す受光量はシミュレーション結果ではなく概算値である。
第2の取り扱いによりトナーパターンp1、p2、p3、p4、p5による反射光の受光量を、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を、図21(b)、(c)、(d)、(e)、(f)に順次示す。
When the reflection type optical sensor using Model II detects the transfer belt and “toner patterns p1 to p5 having different densities”, it is assumed that the amount of light received by each light receiving unit is as shown in FIG. Note that the received light amount shown in FIG. 21 is an approximate value, not a simulation result.
The results of dividing the amount of light reflected by the toner patterns p1, p2, p3, p4, and p5 into the amount of regular reflected light and the amount of diffuse reflected light by the second handling are shown in FIGS. c), (d), (e), and (f).

これらの図において、正反射光の受光量の合計値をD(正)、拡散反射光の受光量の合計値をD(拡)とする。
図21(g−1)に、トナーパターンp1〜p5を検知したときのD(正)の変化を示す。図示のように、トナー濃度が高くなるにつれてD(正)は減少する。これは、トナー濃度が高いほどトナーが多く付着しているため、正反射する光が減少するためであり、トナー濃度とD(正)は1対1対応している。換言すれば、D(正)の計測により、計測されたD(正)に対応するトナー濃度が求められる。
In these drawings, the total value of the received light amount of the regular reflected light is D (positive), and the total value of the received light amount of the diffuse reflected light is D (expanded).
FIG. 21G-1 shows a change in D (positive) when the toner patterns p1 to p5 are detected. As shown in the figure, D (positive) decreases as the toner density increases. This is because the higher the toner concentration, the more toner is attached, and the amount of specularly reflected light decreases. The toner concentration and D (positive) have a one-to-one correspondence. In other words, the toner density corresponding to the measured D (positive) is obtained by measuring D (positive).

図21(g−2)に、トナーパターンp1〜p5を検知したときのD(拡)の変化を示す。D(拡)は、トナーパターンp1〜p4を検知した際は、トナー濃度が高くなるにつれて増加しているが、トナーパターンp5を検知した際に減少に転じている。
直感的に考えると、D(拡)は「矩形状トナーパターンを構成するトナーの濃度が高くなるに従い、付着トナーが多くなるのであり、拡散反射光の増加により増大する」ように思われるが、図21(g−2)ではそのようになっていない。
これは、検知出力結果を差し引き演算していることに起因している。
FIG. 21G-2 shows a change in D (expansion) when the toner patterns p1 to p5 are detected. D (expansion) increases as the toner density increases when toner patterns p1 to p4 are detected, but starts to decrease when toner pattern p5 is detected.
Intuitively, it seems that D (expanded) is “as the density of the toner constituting the rectangular toner pattern increases, the amount of adhering toner increases and increases due to an increase in diffuse reflected light” In FIG. 21 (g-2), this is not the case.
This is because the detection output result is subtracted.

図21(g−3)に、D(拡)/D(正)を演算により求めた結果を示す。
図21(g−3)に示された縦軸:D(拡)/D(正)の値は、矩形状トナーパターンをなすトナーの濃度が、矩形状トナーパターンp1〜p5の順に高くなるにつれて増加する「単調な関数」になっている。従って、この「D(拡)/D(正)」を計測すれば、各矩形状トナーパターン(図21(g−3)の横軸)に対応したトナー濃度が求められる。
FIG. 21 (g-3) shows the result of calculating D (expansion) / D (positive) by calculation.
The vertical axis shown in FIG. 21 (g-3): D (expanded) / D (positive) indicates that the density of the toner forming the rectangular toner pattern increases in the order of the rectangular toner patterns p1 to p5. It is an increasing “monotonic function”. Therefore, if this “D (expanded) / D (positive)” is measured, the toner density corresponding to each rectangular toner pattern (horizontal axis in FIG. 21 (g-3)) is obtained.

図21(g−4)には、図21(g−1)に示した「正反射光の受光量」を基準値(ここでは転写ベルト表面による正反射光の受光量)で規格化した「相対正反射率」を示す。 図21(g−5)には、図21(g−3)に示した「D(拡)/D(正)」を、基準値(ここでは最大濃度での拡散反射寄与分)で規格化した値を示す。   In FIG. 21 (g-4), “the amount of received regular reflection light” shown in FIG. 21 (g-1) is normalized by a reference value (here, the amount of received regular reflection light by the transfer belt surface). Relative specular reflectance "is shown. In FIG. 21 (g-5), “D (expansion) / D (positive)” shown in FIG. 21 (g-3) is normalized by a reference value (in this case, the diffuse reflection contribution at the maximum density). Value.

このように拡散反射寄与分の分割出力:D(拡)を正反射寄与分の分割出力:D(正)
で除した値:D(拡)/D(正)を用いて新たな値を求め、これからトナー濃度を求めて
も良い。
In this way, the divided output corresponding to the diffuse reflection: D (expansion) is divided into the divided output corresponding to the regular reflection: D (positive).
A new value may be obtained using the value divided by D: (expanded) / D (positive), and the toner density may be obtained from this value.

上記各種モデルについて上に説明したマイクロレンズアレイは、図15(a)等に示したように「照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイが、一体として形成された」ものであり、請求項7にかかる発明を特徴づけるものである。   The microlens array described above with respect to the above-mentioned various models is “the irradiation microlens array and the light receiving microlens array are integrally formed” as shown in FIG. The invention according to No. 7 is characterized.

図15(a)等では、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの配列方向である「主方向」から見た状態が示され、これらマイクロレンズの配列状態については上の説明で特に言及しなかった。   In FIG. 15A and the like, the state viewed from the “main direction” that is the arrangement direction of the irradiation microlens and the light receiving microlens is shown, and the arrangement state of these microlenses is not particularly mentioned in the above description. It was.

上に説明した各モデルとも、照射用マイクロレンズの主方向の配列ピッチは0.4mmであり、照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの光軸間の距離は0.5mmである。   In each model described above, the arrangement pitch of the irradiation microlenses in the main direction is 0.4 mm, and the distance between the optical axes of the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi is 0.5 mm.

これに対し、例えば「モデルI」においては、照射用マイクロレンズLEiは、レンズ径:0.415mmであり、受光用マイクロレンズLDiは、レンズ径:0.712mmである。   On the other hand, for example, in “Model I”, the irradiation microlens LEi has a lens diameter of 0.415 mm, and the light receiving microlens LDi has a lens diameter of 0.712 mm.

従って、照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズLDiを上記の「レンズ径を持つ円形のレンズ面」としたのでは、これらマイクロレンズを「主方向に配列ピッチ:0.4mmでアレイ配列」することはできない。   Accordingly, when the irradiation microlens LEi and the light-receiving microlens LDi are the above-mentioned “circular lens surface having a lens diameter”, these microlenses are “arrayed in the main direction with an array pitch of 0.4 mm”. It is not possible.

即ち、アレイ配列された照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズは「主方向のレンズ面幅」が0.4mmである。   In other words, the arrayed arrayed microlenses for irradiation and light reception have a “lens surface width in the main direction” of 0.4 mm.

従って、上に説明した各モデルのマイクロレンズアレイは、各マイクロレンズの光軸の方向から見た状態では、図21(h)の上部左図に示す如きものとなる。
即ち、互いに対応する「照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズと」は、副方向において相互に接して、副方向に長い「長円状の複合レンズ面」をなし、この複合レンズ面が、複合レンズ面の幅方向(主方向)に、発光部の配列ピッチ(説明中の例で0.4mm)と同一ピッチで接触しあっている(請求項5)。
Therefore, the microlens array of each model described above is as shown in the upper left diagram of FIG. 21H when viewed from the direction of the optical axis of each microlens.
That is, “irradiation microlens and light receiving microlens” corresponding to each other are in contact with each other in the sub direction to form an “ellipsoidal compound lens surface” that is long in the sub direction. the lens surface in the width direction (main direction), are each other in contact with the same pitch as the array pitch of the light emitting portion (0.4mm in the example in the description) (claim 5).

従って、上に説明した各モデルのマイクロレンズアレイは、各マイクロレンズの光軸の方向から見た状態では、図21(h)の上部左図に示す如きものとなる。
即ち、互いに対応する「照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズと」は、副方向において相互に接して、副方向に長い「長円状の複合レンズ面」をなし、この複合レンズ面が、複合レンズ面の幅方向(主方向)に、発光部の配列ピッチ(説明中の例で0.4mm)と同一ピッチで接触しあっている(請求項5)。
Therefore, the microlens array of each model described above is as shown in the upper left diagram of FIG. 21H when viewed from the direction of the optical axis of each microlens.
That is, “irradiation microlens and light receiving microlens” corresponding to each other are in contact with each other in the sub direction to form an “ellipsoidal compound lens surface” that is long in the sub direction. the lens surface in the width direction (main direction), are each other in contact with the same pitch as the array pitch of the light emitting portion (0.4mm in the example in the description) (claim 5).

図21(h)に示す実施の形態では、照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイを一体化した「マイクロレンズアレイ」の「裏面」側に、「遮光膜」を設けている(請求項3)。 In the embodiment shown in FIG. 21 (h), the "back" side of the integrated microlens array and the light-receiving microlens array irradiation "microlens array", it is provided with "shielding film" (claim 3 ).

任意の発光部を点灯させたとき、発光部からの光は該発光部に対応する照射用マイクロレンズのみではなく、該照射用マイクロレンズの周囲に配置された複数のマイクロレンズ(照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズ)を透過して、転写ベルトあるいはトナーパターンを照射する場合がある。
このような光は、検出用光に対して「フレア光(迷光)」となり、トナーパターンを照射すると、各受光部の受光量に変化を生じさせる。フレア光に起因する受光量の変化が、無視できる程度を超えるとトナーパターンの位置・トナー濃度の誤検知を生じる。
照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイの少なくとも一方の、表面もしくは裏面、または表面と裏面の所定の領域に遮光膜を設けることにより、フレア光の影響を軽減もしくは除去することができる。
When an arbitrary light emitting unit is turned on, the light from the light emitting unit is not only the irradiation microlens corresponding to the light emitting unit, but also a plurality of microlenses (irradiation microlens) arranged around the irradiation microlens. In some cases, the transfer belt or the toner pattern is irradiated through the light receiving microlens).
Such light becomes “flare light (stray light)” with respect to the detection light. When the toner pattern is irradiated, the amount of light received by each light receiving portion is changed. If the change in the amount of light received due to flare light exceeds a negligible level, erroneous detection of the toner pattern position and toner density occurs.
By providing a light-shielding film on the front surface or the back surface of at least one of the irradiation microlens array and the light receiving microlens array, or a predetermined region on the front and back surfaces, the influence of flare light can be reduced or eliminated.

図21(h)に示すように、遮光膜と「マイクロレンズの副方向の端部」との間隔:sを0.300mm以下にすれば、フレア光がトナーパターンを照射したときの拡散反射光の受光量は、検出用光がトナーパターンを照射したときの、各受光部の中の最大受光量に対して0.1%程度になるため、フレア光によるトナーパターンの「位置・トナー濃度」の検知への影響は無視できるようになる。
図21(h)は、マイクロレンズアレイの「裏面にのみ遮光膜を設けた」場合を示しているが、マイクロレンズアレイの表面側の所定の位置に遮光膜を設けることで、上述したような効果が得られるのであれば、マイクロレンズアレイの表面のみに遮光膜を設けてもよく、マイクロレンズアレイの表面と裏面の両面に遮光膜を設けても良いことは言うまでも無い。
図21(h)に示した例では、互いに対応する「照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズと」は、副方向において相互に接して、副方向に長い「長円状の複合レンズ面」をなし、この複合レンズ面が、複合レンズ面の幅方向(主方向)に、発光部の配列ピッチ(説明中の例で0.4mm)と同一ピッチで接触しあっているが、複合レンズ面はこのような「副方向に長い長円状」に限らず、図21(i)に示すように、「副方向を長手方向とする長方形形状(短冊形状)」としてもよい。遮光膜を設けても良いことは、図21(h)の場合と同様であり、遮光膜の設け方も、図21(h)の場合と同様である。
As shown in FIG. 21 (h), when the distance between the light shielding film and the “end portion in the sub-direction of the microlens” is set to 0.300 mm or less, the diffuse reflected light when the flare light irradiates the toner pattern. The amount of received light is about 0.1% with respect to the maximum amount of received light in each light receiving portion when the detection light irradiates the toner pattern, so the “position / toner density” of the toner pattern by flare light The impact on the detection will be negligible.
FIG. 21 (h) shows a case where “a light-shielding film is provided only on the back surface” of the microlens array. However, by providing a light-shielding film at a predetermined position on the surface side of the microlens array, as described above. It is needless to say that a light shielding film may be provided only on the front surface of the microlens array or a light shielding film may be provided on both the front and back surfaces of the microlens array as long as the effect can be obtained.
In the example shown in FIG. 21H, the “irradiation microlens and the light receiving microlens” corresponding to each other are in contact with each other in the sub direction and have a long “oval compound lens surface” in the sub direction. None, this compound lens surface is in contact with the width direction (main direction) of the compound lens surface at the same pitch as the arrangement pitch of the light emitting parts (0.4 mm in the example in the description). The present invention is not limited to such an “ellipse shape long in the sub direction”, but may be a “rectangular shape (strip shape) having the sub direction as a longitudinal direction” as shown in FIG. The light shielding film may be provided in the same manner as in FIG. 21H, and the light shielding film is provided in the same manner as in FIG.

図21(i)に示した例における「マイクロレンズのレンズ径」は、長方形形状の複合レンズ面を構成する照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズにおける「副方向における径」である。このような形状でも、当然にレンズ面積は受光用マイクロレンズの方が照射用マイクロレンズよりも大きい。   The “lens diameter of the microlens” in the example shown in FIG. 21 (i) is the “diameter in the sub-direction” of the irradiation microlens and the light receiving microlens forming the rectangular compound lens surface. Even in such a shape, naturally, the lens area of the light receiving microlens is larger than that of the irradiation microlens.

先に、図16に示す例に関連して「発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯させ、そのときの各受光部の受光量に基づいて、トナーパターンの位置を確認できる」ことを述べた。この場合、発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯するのにかかる時間が長いと、この時間の間にトナーパターンは副方向へ移動しているので、反射型光学センサとトナーパターンの位置関係が変化し、検出精度に影響することが考えられる。
このような場合、請求項6記載の発明のように、N個の発光部を「配列方向にm組に分割して、各組が略等数の発光部を有するようにし、各組の発光部を「配列順に同期して点滅」させる照射制御装置を有するようにすることができる。
First, in connection with the example shown in FIG. 16, it is stated that “the light emitting portions E1 to E9 are sequentially turned on and off, and the position of the toner pattern can be confirmed based on the amount of light received by each light receiving portion at that time”. It was. In this case, if the time taken to sequentially turn on / off the light emitting units E1 to E9 is long, the toner pattern moves in the sub-direction during this time, so the positional relationship between the reflective optical sensor and the toner pattern. May change and affect the detection accuracy.
In such a case, as in the invention described in claim 6 , N light-emitting portions are divided into “m sets in the arrangement direction so that each set has a substantially equal number of light-emitting portions. It is possible to have an irradiation control device that causes the parts to “blink in synchronization with the arrangement order”.

上に説明した各例のように、N=9の場合、これを配列方向に3組に分割し、各組に3個の発光部が配分されるようにできる。
即ち、発光部E1〜E3を第1組、発光部E4〜E6を第2組、発光部E7〜E9を第3組とする。
As in the examples described above, when N = 9, this can be divided into three sets in the arrangement direction, and three light emitting units can be distributed to each set.
That is, the light emitting units E1 to E3 are a first set, the light emitting units E4 to E6 are a second set, and the light emitting units E7 to E9 are a third set.

そして、第1〜第3組の各発光部を配列順に同期して点滅させる。
即ち「第1組の発光部E1と第2組の発光部E4と第3組の発光部E7」を同時に点滅させ、次に「第1組の発光部E2と第2組の発光部E5と第3組の発光部E8」を同時に点滅させ、続いて「第1組の発光部E3と第2組の発光部E6と第3組の発光部E9」を同時に点滅させる。
Then, the first to third sets of light emitting units are blinked in synchronization with the arrangement order.
That is, “the first set of light emitting units E1, the second set of light emitting units E4, and the third set of light emitting units E7” are blinked simultaneously, and then “the first set of light emitting units E2 and the second set of light emitting units E5 and The third set of light emitting units E8 "are simultaneously flashed, and then the" first set of light emitting units E3, the second set of light emitting units E6, and the third set of light emitting units E9 "are simultaneously flashed.

このようにすると、発光部E1〜E9を順次に点滅させる場合に比して、9個の発光部全てを点滅させる回数を3回に減らすことができ、この間のトナーパターンの変位量も小さいので、長方形のトナーパターンp1等の副方向の長さ:Wp(図9参照)を小さくでき、あるいはトナーパターンの移動速度が速くなっても検出を対応させ得る。   In this way, compared with the case where the light emitting portions E1 to E9 are sequentially blinked, the number of times all nine light emitting portions are blinked can be reduced to three times, and the amount of displacement of the toner pattern during this period is also small. Further, the length in the sub-direction of the rectangular toner pattern p1 or the like: Wp (see FIG. 9) can be reduced, or detection can be handled even when the moving speed of the toner pattern is increased.

次に、反射型光学センサを用いる「トナーパターンの位置検出処理」を説明する。
反射型光学センサとして前述のモデルIのマイクロレンズアレイを用いるものを例にとる。なお、説明の簡単のため、図22(a)に示すように、発光部Ei(i=1〜9)を点灯させ、検出用光Si(i=1〜9)が転写ベルト2040によって正反射されたときの受光部Di(i=1〜9)の受光量の最大値を1とする。
図22(b)に示すように、位置検出用パターンは、主方向に関して、発光部E5の中心位置とトナーパターンの中心位置とが一致するように転写ベルト2040上に転写されているものとする。
Next, “toner pattern position detection processing” using a reflective optical sensor will be described.
As an example, a reflection type optical sensor using the above-described model I microlens array is used. For simplicity of explanation, as shown in FIG. 22A, the light emitting section Ei (i = 1 to 9) is turned on, and the detection light Si (i = 1 to 9) is regularly reflected by the transfer belt 2040. The maximum value of the amount of light received by the light receiving unit Di (i = 1 to 9) is set to 1.
As shown in FIG. 22B, the position detection pattern is transferred onto the transfer belt 2040 so that the center position of the light emitting portion E5 and the center position of the toner pattern coincide with each other in the main direction. .

図1に示すプリンタ制御装置2090は、位置検出用パターンPPが反射型光学センサに近づくタイミングを計って、発光部E5を連続点灯させる。
発光部E5からの検出用光は、転写ベルト2040の回転につれて、ライン状パターンLPY1〜LPK2を順次照射する(図22(c)(A)参照)。
The printer control device 2090 shown in FIG. 1 measures the timing when the position detection pattern PP approaches the reflective optical sensor, and continuously turns on the light emitting unit E5.
The detection light from the light emitting unit E5 sequentially irradiates the line patterns LPY1 to LPK2 as the transfer belt 2040 rotates (see FIGS. 22C and 22A).

そして、プリンタ制御装置2090は、各受光部の出力信号を時間的に追跡し、検出用光が、ライン状パターンLPY1を照射してからライン状パターンLPM1を照射するまでの時間:Tym、ライン状パターンLPM1を照射してからライン状パターンLPC1を照射するまでの時間:Tmc、ライン状パターンLPC1を照射してからライン状パターンLPK1を照射するまでの時間:Tckを検出する(図22(c)(B)参照)。   Then, the printer control device 2090 traces the output signal of each light receiving unit in time, and the time from when the detection light irradiates the line pattern LPY1 to the line pattern LPM1: Tym, line shape Time from irradiation of the pattern LPM1 to irradiation of the line-shaped pattern LPC1: Tmc, time from irradiation of the line-shaped pattern LPC1 to irradiation of the line-shaped pattern LPK1: Tck is detected (FIG. 22C). (See (B)).

各受光部の出力信号は、増幅・反転され、所定の基準値と比較する比較回路を介している。   The output signal of each light receiving unit is amplified and inverted, and passes through a comparison circuit that compares with a predetermined reference value.

プリンタ制御装置2090は、時間:Tym、Tmc、Tckが略同じであれば「各色トナー画像相互の副方向に関する位置関係は適正である」と判断し、時間:Tym、Tmc、Tckが「略同じでない」場合には「各色トナー画像相互の副方向に関する位置関係にずれがある」と判断する。
プリンタ制御装置2090は、上記位置関係にずれがあると判断した場合には、時間;Tym、Tmc、Tck相互の時間差から上記位置関係のずれ量を求め、該ずれ量を走査制御装置に送る。走査制御装置は、入力された「ずれ量」を0とするように、対応するステーションにおける光走査開始のタイミングを調整する。
If the time: Tym, Tmc, and Tck are substantially the same, the printer control apparatus 2090 determines that “the positional relationship in the sub-direction between the color toner images is appropriate”, and the times: Tym, Tmc, and Tck are “substantially the same”. If not, it is determined that “there is a deviation in the positional relationship between the sub-directions of the respective color toner images”.
When the printer control apparatus 2090 determines that the positional relationship has a deviation, the printer controller 2090 obtains a deviation amount of the positional relationship from the time difference between Tym, Tmc, and Tck, and sends the deviation amount to the scanning control apparatus. The scanning control device adjusts the timing of the optical scanning start in the corresponding station so that the inputted “deviation amount” is zero.

プリンタ制御装置2090はまた、検出用光が、ライン状パターンLPY1を照射してからライン状パターンLPY2を照射するまでの時間:Ty、ライン状パターンLPM1を照射してからライン状パターンLPM2を照射するまでの時間:Tm、ライン状パターンLPC1を照射してからライン状パターンLPC2を照射するまでの時間:Tc、ライン状パターンLPK1を照射してからライン状パターンLPK2を照射するまでの時間:Tkを検出する(図22(c)の参照)。   The printer control device 2090 also irradiates the line pattern LPM2 after irradiating the line pattern LPM1 after the time when the detection light irradiates the line pattern LPY2 until the line pattern LPY2 is irradiated. Time until irradiation: Tm, time from irradiation of the line pattern LPC1 to irradiation of the line pattern LPC2: Tc, time from irradiation of the line pattern LPK1 to irradiation of the line pattern LPK2: Tk It detects (refer FIG.22 (c)).

そして、プリンタ制御装置2090は、時間:Ty、Tm、Tc、Tkを「これらの時間について予め定められている基準時間」と比較する。そして、時間:Ty、Tm、Tc、Tkがいずれも、これらに対する基準時間と同じであれば、プリンタ制御装置2090は「各色トナー画像相互の主方向に関する位置関係は適正である」と判断する。   Then, the printer control apparatus 2090 compares the times: Ty, Tm, Tc, and Tk with “a reference time predetermined for these times”. If all of the times: Ty, Tm, Tc, and Tk are the same as the reference times for these, the printer control device 2090 determines that “the positional relationship between the color toner images in the main direction is appropriate”.

プリンタ制御装置2090は、例えば、時間:Tyがその基準時間と異なっていれば、次の(1)式を用い、イエロートナー画像の「主方向に関する位置ずれ量:ΔS」を求める(図22(d)(A)及び図22(d)(B)参照)。
ΔS=V・ΔT・cotθ ……(1)
式(1)における「V」は転写ベルト2040の副方向への移動速度、「ΔT」は時間:Tyとその基準時間との差、「θ」はライン状パターンLPY2の主方向に対する傾斜角である。算出された位置ずれ量:ΔSは走査制御装置に入力される。
For example, if the time: Ty is different from the reference time, the printer control device 2090 obtains the “position shift amount in the main direction: ΔS” of the yellow toner image using the following equation (1) (FIG. 22 ( d) See (A) and FIGS. 22 (d) and 22 (B)).
ΔS = V · ΔT · cot θ (1)
In Expression (1), “V” is the moving speed of the transfer belt 2040 in the sub-direction, “ΔT” is the difference between time: Ty and its reference time, and “θ” is the inclination angle with respect to the main direction of the line pattern LPY2. is there. The calculated misregistration amount: ΔS is input to the scanning control device.

走査制御装置は「入力された位置ずれ量:ΔSが0となる」ように、Yステーションを調整する。プリンタ制御装置2090はまた、位置ずれ量:ΔSから「主方向に関するトナーパターンの中心位置」を求める。   The scanning control device adjusts the Y station so that “the input positional deviation amount: ΔS becomes 0”. The printer control device 2090 also obtains “the center position of the toner pattern in the main direction” from the positional deviation amount: ΔS.

上には、転写ベルト2040上のトナーパターンを検出する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、画像形成装置の形態によっては、感光体ドラムや中間転写ベルト上のトナーパターンを検出できることは言うまでも無い。   In the above description, the toner pattern on the transfer belt 2040 is detected. However, the present invention is not limited to this, and depending on the form of the image forming apparatus, the toner pattern on the photosensitive drum or the intermediate transfer belt is detected. Needless to say, you can.

画像形成装置として、複数の感光体ドラムを備えたカラープリンタ2000につき説明したが、これに限らず、例えば1つの感光体ドラムを備え、単色の画像を形成するプリンタにも適用できる。   As the image forming apparatus, the color printer 2000 including a plurality of photosensitive drums has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a printer that includes one photosensitive drum and forms a single color image.

また、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。   Further, it may be an image forming apparatus other than a printer, for example, a copier, a facsimile, or a multifunction machine in which these are integrated.

また、説明は省いたが、現像ローラによって前記潜像にトナーが付着後の感光体ドラム上におけるトナーパターンのトナー濃度および位置、あるいはトナー濃度または位置を検出する場合においても、この発明の反射型光学センサは適用可能である。   Although not described, the reflection type of the present invention is also used when the toner density and position of the toner pattern on the photosensitive drum after the toner adheres to the latent image by the developing roller or the toner density or position is detected. An optical sensor is applicable.

また、上には「表面が滑らかな転写ベルト(表面での反射が正反射のみ)」の場合を挙げたが、「表面が滑らかでない転写ベルト(表面での反射が拡散反射も含む)」についても上記考え方は適用できる。
すなわち、適宜の手段を用いて「正反射体による検知出力分布」を測定できれば、それ
を用いて「正反射寄与分と拡散反射寄与分に分割する」ことが可能である。
例えば、予め正反射体を用いて検知出力分布を測定しておき、測定された分布をメモリ
等に記憶しておくこともできるし、転写ベルトの一部に「表面が滑らかな部分」を形成し、この部分での正反射を検出することもできるし、可動式の正反射体を画像形成装置中に
備えて、必要なときにその正反射体を可動して検出することもできる。
In addition, the case of “transfer belt with smooth surface (regular reflection only on the surface)” was given above, but regarding “transfer belt with non-smooth surface (reflection on the surface includes diffuse reflection)” The above idea can also be applied.
That is, if the “detection output distribution by the regular reflector” can be measured by using an appropriate means, it can be “divided into a regular reflection contribution and a diffuse reflection contribution” by using it.
For example, the detection output distribution can be measured in advance using a regular reflector, and the measured distribution can be stored in a memory or the like, or a “surface with a smooth surface” can be formed on a part of the transfer belt. Further, regular reflection at this portion can be detected, or a movable regular reflector can be provided in the image forming apparatus, and the regular reflector can be moved and detected when necessary.

先に説明した「支持部材表面が検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第1の基準受光量と、支持部材上のトナーパターンが検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第2の基準受光量とを参照し、第2の基準受光量を、拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離する処理手段」や、請求項6の照射制御装置は、上に説明した実施の形態においては、プリンタ制御装置2090により実現されている。 As described above, “the first reference received light amount that is the amount of light received by each light receiving portion when the surface of the support member is irradiated with the detection light, and the case where the toner pattern on the support member is irradiated with the detection light. Referring to the second reference amount of light received is the amount of light received by the light receiving portion, the second reference amount of light received, the processing unit "or to separate to the amount of light received by the light receiving amount and the specular reflection light by the diffuse reflection light, wherein The irradiation control apparatus according to Item 6 is realized by the printer control apparatus 2090 in the embodiment described above.

特開平1− 35466号公報JP-A-1-35466 特開2004− 21164号公報JP 2004-21164 A 特開2002− 72612号公報JP 2002-72612 A 特開2004−309292号公報JP 2004-309292 A 特開2004−309293号公報JP 2004-309293 A 特開2009−258601号公報JP 2009-258601 A

Claims (9)

支持部材上のトナーパターンのトナー濃度または位置を検知する反射型光学センサであって、
第1の方向に一列に配列したN(≧3)個の発光部を有する照明系と、
前記第1の方向と平行な1方向に配列したN個の受光部を有する受光系と、
前記第1の方向と平行な1方向にN個の照射用マイクロレンズを有する照明用光学系と、
前記第1の方向と平行な1方向にN個の受光用マイクロレンズを有する受光用光学系と、を有し、
前記照明系のN個の発光部の配列ピッチ、前記照明用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチ、前記受光系のN個の受光部の配列ピッチ、および前記受光用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチは同一であり、
前記照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは同一の光学材料により形成され、前記照射用マイクロレンズは入射面に凸面を有する平凸形状、前記受光用マイクロレンズは射出面に凸面を有する平凸形状であり、
前記各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の中心を通り該発光部に垂直な
発光部軸に平行で、この発光部軸に対して前記受光系側へ所定距離ずれ、
前記各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の中心を通り該受光部に垂直な
受光部軸に対して平行で、前記受光部軸に対して、前記照明系側へ所定距離ずれており、
前記受光用マイクロレンズのレンズ面積が前記照射用マイクロレンズのレンズ面積より大きく、
前記受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径が、前記照射用マイクロレンズのレンズ
面曲率半径よりも小さく、
前記受光用マイクロレンズのレンズ肉厚が、前記照射用マイクロレンズのレンズ肉厚よりも大きいことを特徴とする反射型光学センサ。
A reflective optical sensor for detecting the toner concentration or position of a toner pattern on a support member,
An illumination system having N (≧ 3) light emitting units arranged in a line in a first direction;
A light receiving system having N light receiving portions arranged in one direction parallel to the first direction;
An illumination optical system having N irradiation microlenses in one direction parallel to the first direction;
A light receiving optical system having N light receiving microlenses in one direction parallel to the first direction,
Arrangement pitch of N light emitting parts of the illumination system, arrangement pitch of N microlenses of the illumination optical system, arrangement pitch of N light receiving parts of the light receiving system, and N pieces of the light receiving optical system The microlens array pitch is the same,
The illumination microlens and the light receiving microlens is formed of the same optical material, plano-convex the irradiation microlens having a convex surface facing the incident surface, a plano-convex shape the light-receiving microlens having a convex surface on the exit surface And
The optical axis of each illumination microlens is parallel to the corresponding light emitting unit central vertical light emitting portion axis as the light emitting portion of the predetermined distance deviation to the light receiving system side with respect to the light emitting unit shaft,
The optical axis of each light-receiving micro lens is parallel to the corresponding light receiving section perpendicular light receiving unit axis as the light receiving portion to the center of, with respect to the light receiving section shaft, a predetermined distance deviation to the illumination system side And
Lens area of the light-receiving micro lens is larger than the lens area of the irradiation microlens,
Lens surface radius of curvature of the light-receiving microlenses is smaller than the lens surface curvature radius of the illumination microlens,
Reflective optical sensor in which the lens thickness of the light-receiving microlenses, wherein the larger the lens thickness of the irradiated microlens.
支持部材上のトナーパターンのトナー濃度または位置を検知する反射型光学センサであって、
第1の方向に一列に配列したN(≧3)個の発光部を有する照明系と、
前記第1の方向と平行な1方向に配列したN個の受光部を有する受光系と、
前記第1の方向と平行な1方向にN個の照射用マイクロレンズを有する照明用光学系と、
前記第1の方向と平行な1方向にN個の受光用マイクロレンズを有する受光用光学系と、を有し、
前記照明系のN個の発光部の配列ピッチ、前記照明用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチ、前記受光系のN個の受光部の配列ピッチ、および前記受光用光学系のN個のマイクロレンズの配列ピッチは同一であり、
前記照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは同一の光学材料により形成され、照射用マイクロレンズは入射面に凸面を有する平凸形状、受光用マイクロレンズは射出面に凸面を有する平凸形状であり、
前記各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の中心を通り該発光部に垂直な
発光部軸に平行で、この発光部軸に対して前記受光系側へ所定距離ずれ、
前記各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の中心を通り該受光部に垂直な
受光部軸に対して平行で、前記受光部軸に対して、前記照明系から遠ざかる側にずれてお
り、
前記照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとは、レンズ面積、レンズ面曲率半
径、レンズ肉厚が、何れも互いに異なり、受光用マイクロレンズのレンズ面積が照射用マ
イクロレンズのレンズ面積より大きく、
前記受光用マイクロレンズのレンズ面曲率半径およびレンズ肉厚が何れも、照射用マイ
クロレンズのレンズ面曲率半径、レンズ肉厚よりも大きいことを特徴とする反射型光学セ
ンサ。
A reflective optical sensor for detecting the toner concentration or position of a toner pattern on a support member,
An illumination system having N (≧ 3) light emitting units arranged in a line in a first direction;
A light receiving system having N light receiving portions arranged in one direction parallel to the first direction;
An illumination optical system having N irradiation microlenses in one direction parallel to the first direction;
A light receiving optical system having N light receiving microlenses in one direction parallel to the first direction,
Arrangement pitch of N light emitting parts of the illumination system, arrangement pitch of N microlenses of the illumination optical system, arrangement pitch of N light receiving parts of the light receiving system, and N pieces of the light receiving optical system The microlens array pitch is the same,
The irradiation microlens and the light receiving microlens are formed of the same optical material, the irradiation microlens has a plano-convex shape having a convex surface on the incident surface, and the light receiving microlens has a plano-convex shape having a convex surface on the exit surface. ,
The optical axis of each illumination microlens is parallel to the corresponding light emitting unit central vertical light emitting portion axis as the light emitting portion of the predetermined distance deviation to the light receiving system side with respect to the light emitting unit shaft,
Optical axis of each light receiving microlens is parallel to the corresponding light receiving section perpendicular light receiving unit axis as the light receiving portion to the center of, with respect to the light receiving unit shaft, misalignment on the side away from the illumination system And
The irradiation microlens and the light receiving microlens are different from each other in lens area, lens surface radius of curvature, and lens thickness, and the lens area of the light receiving microlens is larger than the lens area of the irradiation microlens,
Reflective optical sensor, wherein the both lens surfaces of curvature radius and lens thickness of the light-receiving microlens, a lens surface curvature radius of the irradiation microlenses, larger than the lens thickness.
請求項1または2に記載の反射型光学センサにおいて、
照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの少なくとも一方は、表面側と裏面側の少なくとも一方の所定の領域に、遮光膜が形成されていることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 1 or 2,
At least one of the reflection type optical sensor, characterized in that at least one of the predetermined regions of the front and rear side, the light shielding film is formed of the irradiation microlens and the light receiving microlens.
請求項1〜3の何れか1項に記載の反射型光学センサにおいて、
照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとが、一体として形成されていることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 3,
A reflection-type optical sensor, wherein an irradiation microlens and a light-receiving microlens are integrally formed.
請求項4記載の反射型光学センサにおいて、
照射用光学系における所定の側からi(1≦i≦N)番目の照射用マイクロレンズと、受光用光学系における上記所定の側からi(1≦i≦N)番目の受光用マイクロレンズとが、副方向において相互に接して長円状もしくは長方形形状の複合レンズ面をなし、
この複合レンズ面が、複合レンズ面の幅方向に、発光部の配列ピッチと同一ピッチで接
触しあっていることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 4, wherein
An i (1 ≦ i ≦ N) -th irradiation microlens from a predetermined side in the irradiation optical system, and an i (1 ≦ i ≦ N) th light-receiving microlens from the predetermined side in the light-receiving optical system ; However, they form an oval or rectangular compound lens surface in contact with each other in the sub-direction,
A reflective optical sensor characterized in that the compound lens surface is in contact with the array lens surface at the same pitch in the width direction of the compound lens surface.
請求項1〜5の何れか1項に記載の反射型光学センサにおいて、
N個の発光部が、配列方向にm組に分割され、各組は略等数の発光部を有し、各組の発
光部を、配列順に同期して点滅させる照射制御装置を有することを特徴とする反射型光学
センサ。
In the reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 5,
N light emitting units are divided into m sets in the arrangement direction, each set has a substantially equal number of light emitting units, and has an irradiation control device that blinks each set of light emitting units in synchronization with the arrangement order. A reflective optical sensor.
請求項1〜6の何れか1項に記載の反射型光学センサにおいて、
発光部、受光部、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの個数:Nが、
7≦N≦31
の範囲内の奇数であることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 6,
Number of light emitting units, light receiving units, irradiation microlenses, light receiving microlenses: N
7 ≦ N ≦ 31
A reflection-type optical sensor characterized by being an odd number within the range.
潜像担持体と、
この静電潜像に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像してトナー画像として可視化する現像装置と、
前記トナー画像を転写ベルトによりシート状記録媒体に転写する転写装置と、
前記潜像担持体または転写ベルトを支持部材として形成されたトナーパターンのトナー濃度もしくは位置、または上記トナーパターンのトナー濃度および位置を検出するために用いられる反射型光学センサと、を有し、
上記静電潜像形成手段は、潜像担持体を均一帯電させる帯電手段と、均一帯電された潜
像担持体に光走査を行ない、画像情報に応じた静電潜像を形成する光走査装置とを有し、
上記反射型光学センサとして、請求項1〜7の何れか1項に記載の反射型光学センサを
有することを特徴とする画像形成装置。
A latent image carrier;
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image;
A developing device for visualizing a toner image by developing the electrostatic latent image,
A transfer device for transferring a sheet-like recording medium by the transfer belt the toner image,
A reflective optical sensor used to detect the toner density or position of the toner pattern formed using the latent image carrier or the transfer belt as a support member, or the toner density and position of the toner pattern;
The electrostatic latent image forming unit includes a charging unit that uniformly charges the latent image carrier, and an optical scanning device that performs optical scanning on the uniformly charged latent image carrier and forms an electrostatic latent image according to image information. And
An image forming apparatus comprising the reflective optical sensor according to claim 1 as the reflective optical sensor.
請求項8記載の画像形成装置において、
複数の潜像担持体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合
わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 8.
A tandem type image forming apparatus that forms toner images of different colors on a plurality of latent image carriers and forms a multicolor image by superimposing the plurality of toner images.
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