JP6004812B2 - Optical detection apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、光学検知装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical detection device and an image forming apparatus.

現在、コンピュータネットワーク技術の進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及している。近年では、出力画像のカラー化の進展に伴い、カラープリンタの画質の安定性向上や、カラープリンタ相互間のカラー画質の均一化などの要求が高まっており、特に色の再現性や各色間の重ね合わせ精度が求められている。そこで、画像濃度、及び、カラーレジストレーションを最適に保つフィードバック制御を行う光学検知装置（トナー検知センサ）を用いることが一般的である。光学検知装置は、発光素子からの光を転写体上のテストパターン（トナー像）に照射し、テストパターンからの反射光又は転写体からの反射光を受光素子によって検知することで、テストパターンの濃度（トナー量）又は相対位置を検知する。照射光としては赤外光を用いる場合が多く、赤外光を用いた場合、トナーの着色材の種類によって反射特性が異なる。具体的には、赤外光を吸収する黒トナーと反射する色トナーでは同じトナー量でも得られる光学的な反射光の光量が異なるため、両者ともに精度良く行うための工夫が行われている。色トナー、黒トナーのどちらであっても精度良く検知するために例えば特許文献１には正反射光と散乱反射光（または拡散反射光）を検出するセンサを用いてトナー量（すなわち現像剤濃度）を検知する方法についての開示がある。発光源としてはＬＥＤ（発光ダイオード）を用い、測定対象物に照射する範囲を制限するための絞りを備えた構成が一般的である。さらには正反射光を受光するためのフォトダイオードもしくはフォトトランジスタ等の受光素子を１つ、散乱反射を受光するための受光素子を１つずつ有し、それぞれに入射する光を制限するための絞りを有している。また複数の偏光フィルタを用いて正反射光と散乱反射光を効率よく分離する方法も実用化されている。
ここで、ＬＥＤ、フォトトランジスタ、フォトダイオード等の光学素子は、固定方法の違いによって大別して２種類ある。一つは、樹脂モールド構造の中に半導体チップとリードフレームが設けられた樹脂モールドタイプの素子である。もう一つは、回路基板面に直接実装する表面実装タイプの素子である。センサ自体を小型かつ高性能にするために特許文献２には面実装タイプのチップ部品を使うものが開示されている。 Currently, printers as image output terminals are rapidly spreading due to advances in computer network technology. In recent years, with the progress of colorization of output images, there have been increasing demands for improving the stability of color printer image quality and making color image quality uniform between color printers. Superposition accuracy is required. Therefore, it is common to use an optical detection device (toner detection sensor) that performs feedback control that keeps image density and color registration optimal. The optical detection device irradiates the test pattern (toner image) on the transfer body with light from the light emitting element, and detects the reflected light from the test pattern or the reflected light from the transfer body with the light receiving element. Detect density (toner amount) or relative position. In many cases, infrared light is used as the irradiation light. When infrared light is used, the reflection characteristics differ depending on the type of toner colorant. Specifically, the black toner that absorbs infrared light and the color toner that reflects reflect different amounts of optically reflected light that can be obtained even with the same toner amount. In order to accurately detect both color toner and black toner, for example, Patent Document 1 discloses a toner amount (that is, developer concentration) using a sensor that detects regular reflection light and scattered reflection light (or diffuse reflection light). ) Is disclosed. As a light emitting source, an LED (light emitting diode) is generally used, and a configuration provided with a diaphragm for limiting a range irradiated on a measurement object is common. Furthermore, it has one light receiving element such as a photodiode or phototransistor for receiving specularly reflected light, and one light receiving element for receiving scattered reflection, and a diaphragm for limiting the light incident on each. have. A method for efficiently separating regular reflection light and scattered reflection light using a plurality of polarizing filters has been put into practical use.
Here, there are two types of optical elements such as LEDs, phototransistors, and photodiodes depending on the fixing method. One is a resin mold type element in which a semiconductor chip and a lead frame are provided in a resin mold structure. The other is a surface-mount type element that is directly mounted on the circuit board surface. In order to make the sensor itself small in size and high performance, Patent Document 2 discloses one using a surface mount type chip component.

特開平１０−２２１９０２号公報JP-A-10-221902 特開２００６−２０８２６６号公報JP 2006-208266 A

表面実装タイプの光学素子を用いた場合、リードフレームがないため、回路基板上に光学素子が直接実装され、必要とされる体積は大幅に少なくなりセンサの小型化が容易であるというメリットがある。しかしながら、特許文献２に示されるような表面実装タイプでは、偏光フィルタを複数配置しており、偏光フィルタを配置することによるコストアップや生産性が悪化するといった課題がある。加えて、レンズを用いた場合においても同様の課題が発生する。
図７〜図９を用いて、表面実装タイプの光学素子を用いた光学検知装置の課題について説明する。図７及び図８は、表面実装タイプの光学素子を用いた場合の概略構成図であり、図９（Ａ）、（Ｂ）は、図７及び図８の発光素子と受光素子の指向特性図を表している。図７及び図８において、３１は、発光素子であるところのチップ型ＬＥＤである。また
、３２は、ＬＥＤ３１から測定対象に光を照射し測定対象からの正反射光を受光するための第１受光素子である第１フォトトランジスタであり、３３は、同様に測定対象からの散乱反射光を受光するための第２受光素子である第２フォトトランジスタである。また、３７は、ＬＥＤ３１、第１フォトトランジスタ３２、第２フォトトランジスタ３３を実装している基板であり、３０は、ＬＥＤ３１、第１フォトトランジスタ３２、第２フォトトランジスタ３３を覆っているホルダ部材である。更に、ホルダ部材３０にはＬＥＤ３１からの光線を規制するための発光用導光路３９、第１フォトトランジスタ３２、第２フォトトランジスタ３３が受光する光線を規制するための第１受光用導光路４０、第２受光用導光路４１がそれぞれ形成されている。
図７において、ＬＥＤ３１から照射された光線は、発光用導光路３９により測定対象である中間転写ベルト１２ａに照射される。ＬＥＤからの照射光４６のうちＬＥＤ３１の左角と発光用導光路３９の右角３９ａを結ぶ光線４６ａは、中間転写ベルト１２ａにより正反射すると４７ａとなる。
また、ＬＥＤ３１やフォトトランジスタ３２、３３は、回路基板３７に実装する時に位置ばらつきが発生することがわかっているので、ホルダ部材３０と相対的に位置ばらつきが発生する。光線４６ａのＬＥＤ３１とホルダ部材３０の公差ばらつき積上げ時の照射光は４６ａ１であり、光線４６ａ１の中間転写ベルト１２での正反射光は４７ａ１となる。
第２フォトトランジスタ３３は散乱反射のみを受光するための受光素子であるにも拘らず、正反射光４７を受光してしまうと測定対象にトナーのない状態である散乱反射光量が最小となる状態を検知できない。そのため、検知精度を向上するためには、第２フォトトランジスタ３３には正反射光が確実に侵入しないようにすることが必要不可欠である。また、第２フォトトランジスタ３３に正反射光が直接照射されないまでも、第２受光用導光路４１の側面に正反射光４７が照射されたとすると、正反射光４７（４７ａ、４７ａ１）が第２受光用導光路４１の側面で更に２次反射することとなる。これにより、正反射光４７が２次的に第２フォトトランジスタ３３に照射される懸念がある。
そこで、確実に第２フォトトランジスタ３３に正反射光が侵入しないようにするために第２受光用導光路４１の受光角度であるΘＤを大きく設定することが考えられる。第２受光用導光路４１の受光角度を大きく設定した状態を図８に示すが、第２受光用導光路４１の受光角度ΘＤが大きくなると第２受光用導光路４１内部には正反射光４７が侵入しないことがわかる。しかしながら、図９（Ｂ）に示すように、フォトトランジスタ３２、３３の受光感度は受光面の垂線方向（０°）から約３０°の範囲が最も良好である。したがって、第２フォトトランジスタ３３の受光角度ΘＤを大きくすると、フォトトランジスタ３２、３３の受光感度が著しく低下するという課題が発生する。 When a surface mount type optical element is used, there is no lead frame, so the optical element is mounted directly on the circuit board, and the required volume is greatly reduced and the sensor can be easily downsized. . However, in the surface mounting type as shown in Patent Document 2, a plurality of polarizing filters are arranged, and there are problems such as an increase in cost and productivity due to the arrangement of the polarizing filters. In addition, the same problem occurs when a lens is used.
The problem of the optical detection device using the surface mount type optical element will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are schematic configuration diagrams in the case of using a surface-mount type optical element, and FIGS. 9A and 9B are directional characteristic diagrams of the light-emitting element and the light-receiving element in FIGS. 7 and 8. Represents. 7 and 8, reference numeral 31 denotes a chip type LED which is a light emitting element. Reference numeral 32 denotes a first phototransistor that is a first light receiving element for irradiating light to the measurement target from the LED 31 and receiving specular reflection light from the measurement target, and 33 is also scattered and reflected from the measurement target. It is a second phototransistor that is a second light receiving element for receiving light. Reference numeral 37 denotes a substrate on which the LED 31, the first phototransistor 32, and the second phototransistor 33 are mounted. Reference numeral 30 denotes a holder member that covers the LED 31, the first phototransistor 32, and the second phototransistor 33. is there. Further, the holder member 30 has a light-emitting light guide 39 for restricting light from the LED 31, a first light-receiving light guide 40 for restricting light received by the first phototransistor 32 and the second phototransistor 33, Second light receiving light guides 41 are respectively formed.
In FIG. 7, the light beam irradiated from the LED 31 is irradiated to the intermediate transfer belt 12 a to be measured by the light guide 39 for light emission. A light ray 46a connecting the left corner of the LED 31 and the right corner 39a of the light guide 39 for light emission among the irradiation light 46 from the LED becomes 47a when regularly reflected by the intermediate transfer belt 12a.
Further, since it is known that the LED 31 and the phototransistors 32 and 33 have a positional variation when mounted on the circuit board 37, the positional variation occurs relative to the holder member 30. The irradiation light at the time of accumulation of tolerance variation between the LED 31 and the holder member 30 of the light ray 46a is 46a1, and the regular reflection light of the light ray 46a1 on the intermediate transfer belt 12 is 47a1.
Although the second phototransistor 33 is a light receiving element for receiving only scattered reflection, the amount of scattered reflected light, which is a state in which there is no toner in the measurement target, is minimized when the regular reflected light 47 is received. Cannot be detected. Therefore, in order to improve detection accuracy, it is indispensable to ensure that regular reflection light does not enter the second phototransistor 33. Further, even if the second phototransistor 33 is not directly irradiated with the specularly reflected light, if the specularly reflected light 47 is irradiated on the side surface of the second light receiving light guide 41, the specularly reflected light 47 (47a, 47a1) is second. Secondary reflection is further performed on the side surface of the light guide 41 for light reception. Thereby, there is a concern that the specularly reflected light 47 is secondarily applied to the second phototransistor 33.
Therefore, it is conceivable to set reliably large theta D is a light receiving angle of the second light-receiving light guide 41 for regular reflected light to the second photo transistor 33 is prevented from entering. A state where the light receiving angle was set to be larger in the second light receiving light guide 41 is shown in FIG. 8, the internal light receiving angle Θ when D is larger second light receiving light guide 41 of the second light receiving light guides 41 regularly reflected light It can be seen that 47 does not enter. However, as shown in FIG. 9B, the light receiving sensitivity of the phototransistors 32 and 33 is best in the range of about 30 ° from the perpendicular direction (0 °) of the light receiving surface. Therefore, by increasing the acceptance angle theta D of the second phototransistor 33, a problem that the light receiving sensitivity of the phototransistor 32, 33 is significantly decreased occurs.

本発明の目的は、検知精度の向上を図ることができる光学検知装置及び画像形成装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical detection device and an image forming apparatus capable of improving detection accuracy.

上記目的を達成するために本発明に係る光学検知装置は、
測定対象面に光を照射するための発光素子と、
前記発光素子が発した光のうち前記測定対象面で正反射した正反射光を受光するための第１受光素子と、
前記発光素子が発した光のうち前記測定対象面で散乱反射した散乱反射光を受光するための第２受光素子と、
前記発光素子、前記第１受光素子及び前記第２受光素子がそれぞれ実装される基板と、前記発光素子が発する光を規制して前記測定対象面へ照射させる発光用導光路と、前記正反射光のうち前記第１受光素子側に反射した正反射光を規制して前記第１受光素子に入射させるための第１受光用導光路と、前記散乱反射光のうち前記第２受光素子側に反射した散乱反射光を規制して前記第２受光素子に入射させるための第２受光用導光路と、を有し、前記基板に取り付けられるホルダ部材と、
を備える光学検知装置であって、
前記測定対象面の法線方向に関して、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁が、前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁よりも前記測定対象面から離れた位置にあり、
前記発光用導光路と前記第２受光用導光路とが並ぶ方向に関して、前記発光用導光路の
開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁から、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁までの距離は、前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁から、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁と前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁との間の部分において前記測定対象面で一度正反射した正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光が到達する位置までの距離より長く、
前記ホルダ部材は、前記法線方向に関して、前記間の部分が、前記正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光を、前記第２受光用導光路内に侵入させない方向に反射させる形状であることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
トナー像を形成する画像形成部と、
上記光学検知装置と、
を備え、前記光学検知装置によって前記トナー像を検知することを特徴とする画像形成装置。 In order to achieve the above object, an optical detection device according to the present invention includes:
A light emitting element for irradiating light onto the surface to be measured;
A first light receiving element for receiving specularly reflected light that is specularly reflected by the measurement target surface among the light emitted from the light emitting element;
A second light receiving element for receiving the scattered reflected light scattered and reflected by the measurement target surface among the light emitted from the light emitting element;
A substrate on which the light emitting element, the first light receiving element, and the second light receiving element are respectively mounted, a light guide for light emission that regulates light emitted from the light emitting element and irradiates the measurement target surface, and the specularly reflected light Of the first light-receiving element for restricting the specularly reflected light reflected on the first light-receiving element side to be incident on the first light-receiving element, and reflecting the scattered reflected light on the second light-receiving element side A second light receiving light guide for restricting the scattered reflected light to be incident on the second light receiving element, and a holder member attached to the substrate,
An optical detection device comprising:
With respect to the normal direction of the measurement target surface, an edge of the opening of the second light receiving light guide near the light emitting light guide is connected to the second light receiving light guide of the opening of the light emitting light guide. At a position farther away from the surface to be measured than the edge on the near side,
With respect to the direction in which the light guide for light emission and the second light guide for light reception are aligned , the light guide for light emission
The distance from the edge of the opening near the second light receiving light guide to the edge of the opening of the second light receiving light guide near the light emitting light guide is the opening of the light emitting light guide From the edge on the side close to the second light receiving light guide, the edge on the side near the light emitting light guide of the opening of the second light receiving light guide and the second of the opening of the light emitting light guide Longer than the distance to the position where the specularly reflected light reflected on the second light receiving element side out of the specularly reflected light once specularly reflected on the measurement target surface in the portion between the edge near the light receiving light guide path ,
In the normal direction, the holder member is arranged in a direction in which the portion between the specularly reflected light reflected from the specularly reflected light to the second light receiving element side does not enter the second light receiving light guide. It is a shape to reflect .
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention includes:
An image forming unit for forming a toner image;
The optical detection device;
An image forming apparatus, wherein the toner image is detected by the optical detection device.

以上説明したように、本発明によれば検知精度の向上を図ることができる。   As described above, according to the present invention, detection accuracy can be improved.

本発明の実施例に係る画像形成装置の全体構成を示す縦断面図1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例１に係るトナー検知センサの概略断面図1 is a schematic cross-sectional view of a toner detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例１に係るトナー検知センサの斜視図1 is a perspective view of a toner detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. トナー検知センサの回路構成Circuit configuration of toner detection sensor トナー検知センサの画像形成装置における配置を説明する斜視図The perspective view explaining arrangement | positioning in the image forming apparatus of a toner detection sensor 本発明の実施例１に係るトナー検知センサの概略断面図1 is a schematic cross-sectional view of a toner detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例１に係るトナー検知センサの概略断面図1 is a schematic cross-sectional view of a toner detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 比較例１のトナー検知センサの概略断面図Schematic sectional view of the toner detection sensor of Comparative Example 1 比較例１のトナー検知センサの概略断面図Schematic sectional view of the toner detection sensor of Comparative Example 1 比較例２のトナー検知センサの概略断面図Schematic sectional view of the toner detection sensor of Comparative Example 2 ＬＥＤ及びフォトトランジスタの指向特性図Directional characteristic diagram of LED and phototransistor 本発明の実施例２に係るトナー検知センサの概略断面図Schematic sectional view of a toner detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例２に係るトナー検知センサの概略断面図Schematic sectional view of a toner detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例２に係るトナー検知センサの斜視図FIG. 6 is a perspective view of a toner detection sensor according to a second embodiment of the invention.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. That is, it is not intended to limit the scope of the present invention to the following embodiments.

［画像形成装置の全体構成］
図１を参照し、画像形成装置の全体構成について概要説明する。図１は、本発明の実施例に係るトナー検知センサを備える画像形成装置の一態様であるカラーレーザープリンタ１００の全体構成を示す縦断面図である。なお、本発明のトナー検知センサを適用可能な画像形成装置としては、カラーレーザープリンタの他、トナー検知センサを有する複写機やファクシミリ等が挙げられる。 [Entire configuration of image forming apparatus]
The overall configuration of the image forming apparatus will be outlined with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a color laser printer 100 which is an aspect of an image forming apparatus including a toner detection sensor according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus to which the toner detection sensor of the present invention can be applied includes a color laser printer, a copying machine having a toner detection sensor, a facsimile machine, and the like.

カラーレーザープリンタ１００は、４個の感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）を備えている。それぞれの感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電手段（帯電ローラ）２、露光手段３、現像手段（現像ユニット）４、転写手段（一次転写ローラ）２６、クリーニング手段（クリーナユニット）５等が配設されている。帯電手段
２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）は、感光体ドラム１表面を均一に帯電する。露光手段３は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。現像ユニット４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）は、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する。転写手段２６（２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ）は、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写材（中間転写ベルトユニット）１２に転写させる。クリーナユニット５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）は、ドラムクリーニングブレード８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）と、廃トナー容器とを有しており、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写後トナーを除去する。これらの構成により画像形成手段が構成されている。 The color laser printer 100 includes four photosensitive drums 1 (1Y, 1M, 1C, 1K). Around each of the photosensitive drums 1, the charging unit (charging roller) 2, the exposure unit 3, the developing unit (developing unit) 4, the transfer unit (primary transfer roller) 26, and the cleaning unit (cleaner) are sequentially arranged in the rotation direction. Unit) 5 etc. are arranged. The charging means 2 (2Y, 2M, 2C, 2K) uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1. The exposure unit 3 irradiates a laser beam based on the image information to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. The developing unit 4 (4Y, 4M, 4C, 4K) causes toner to adhere to the electrostatic latent image to be visualized as a toner image. The transfer means 26 (26Y, 26M, 26C, 26K) transfers the toner image on the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer material (intermediate transfer belt unit) 12. The cleaner unit 5 (5Y, 5M, 5C, 5K) has a drum cleaning blade 8 (8Y, 8M, 8C, 8K) and a waste toner container, and remains on the surface of the photosensitive drum 1 after transfer. The toner is removed after transfer. The image forming means is configured by these configurations.

本実施例では、感光体ドラム１、帯電手段２、現像ユニット４及びクリーナユニット５は、一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）としてカラーレーザープリンタ１００に着脱可能に構成されている。これら４個のプロセスカートリッジ７（７Ｙ〜７Ｋ）は、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。   In this embodiment, the photosensitive drum 1, the charging unit 2, the developing unit 4 and the cleaner unit 5 are integrally formed as a cartridge, and can be attached to and detached from the color laser printer 100 as a process cartridge 7 (7Y, 7M, 7C, 7K). It is configured. These four process cartridges 7 (7Y to 7K) have the same structure, but form images with toners of different colors, that is, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK). Is different.

像担持体としての感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋは、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋは、その両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達することにより、図１の矢印に示す時計回り方向に回転駆動される。帯電手段２Ｙ〜２Ｋは、ローラ状に形成された導電性ローラで、このローラを感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ表面に当接させるとともに、不図示の電源によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるものである。露光手段３は、プロセスカートリッジ７Ｙ〜７Ｋの鉛直下方に配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに対して行う。現像ユニット４は、感光体表面に隣接し、不図示の駆動部により回転駆動される現像ローラ２４（２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ）、現像剤塗布ローラ２５（２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ）、それぞれ対応する色のトナーを収納したトナー容器を有している。現像ローラ２４Ｙ〜２４Ｋは、図示しない現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより現像を行う。   The photoconductive drums 1Y to 1K as image carriers are configured by applying an organic photoconductive layer (OPC) to the outer peripheral surface of an aluminum cylinder. The photosensitive drums 1Y to 1K are rotatably supported at both ends by flanges, and by transmitting a driving force from a driving motor (not shown) to one end, a clockwise direction indicated by an arrow in FIG. Is driven to rotate. The charging means 2Y to 2K are conductive rollers formed in a roller shape. The roller is brought into contact with the surface of the photosensitive drums 1Y to 1K, and a charging bias voltage is applied by a power source (not shown) to thereby apply the photosensitive member. The surface of the drum 1 is uniformly charged. The exposure unit 3 is arranged vertically below the process cartridges 7Y to 7K, and performs exposure based on the image signal to the photosensitive drums 1Y to 1K. The developing unit 4 is adjacent to the surface of the photosensitive member and is driven to rotate by a driving unit (not shown), a developing roller 24 (24Y, 24M, 24C, 24K), a developer application roller 25 (25Y, 25M, 25C, 25K), Each has a toner container containing a corresponding color toner. The developing rollers 24Y to 24K perform development by applying a developing bias voltage from a developing bias power source (not shown).

上述の構成により，感光ドラム１Ｙ〜１Ｋは、帯電ローラ２Ｙ〜２Ｋによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット３によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット４Ｙ〜４Ｋによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのトナー像が形成される。   With the above-described configuration, the photosensitive drums 1Y to 1K are charged to a predetermined negative potential by the charging rollers 2Y to 2K, and then electrostatic latent images are formed by the scanner unit 3, respectively. This electrostatic latent image is reversely developed by the developing units 4Y to 4K, and negative toner is attached to form Y, M, C, and BK toner images, respectively.

中間転写ベルトユニット１２は、中間転写ベルト１２ａが駆動ローラ１２ｂ、テンションローラ１２ｄに張架されており、該テンションローラ１２ｄが矢印Ｅ方向に張力をかけている。また、各感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに対向して、中間転写ベルト１２ａの内側に一次転写ローラ２６Ｙ〜２６Ｋが配設されており、不図示のバイアス印加手段により転写バイアスを印加する構成となっている。各感光ドラム１Ｙ〜１Ｋがそれぞれ矢印方向に回転し、中間転写ベルト１２ａが矢印Ｆ方向に回転し、一次転写ローラ２６Ｙ〜２６Ｋに正極性のバイアスが印加される。これにより、感光ドラム１Ｙ〜１Ｋ上に形成されたトナー像は、感光ドラム１Ｙ上のトナー像から順次、中間転写ベルト１２ａ上に一次転写され、４色のトナー像が重なった状態で二次転写部１５まで搬送される。   In the intermediate transfer belt unit 12, an intermediate transfer belt 12a is stretched around a driving roller 12b and a tension roller 12d, and the tension roller 12d applies tension in the direction of arrow E. Further, primary transfer rollers 26Y to 26K are disposed inside the intermediate transfer belt 12a so as to face the photosensitive drums 1Y to 1K, and a transfer bias is applied by a bias applying unit (not shown). . Each of the photosensitive drums 1Y to 1K rotates in the direction of the arrow, the intermediate transfer belt 12a rotates in the direction of arrow F, and a positive bias is applied to the primary transfer rollers 26Y to 26K. As a result, the toner images formed on the photosensitive drums 1Y to 1K are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 12a sequentially from the toner images on the photosensitive drum 1Y, and the secondary transfer is performed with the four color toner images overlapped. It is conveyed to the part 15.

給送装置１３は、シート（転写材）Ｓを収納する給紙カセット１１内からシートＳを給紙する給紙ローラ９と、給紙されたシートＳを搬送する搬送ローラ対１０を有している。給紙カセット１１は、図１中本体手前方向へ引き抜くことができるよう構成されており、ユーザーは、給紙カセット１１を引き抜き、装置本体から取り外した後、シートＳをセットし装置本体へ挿入することでシート補給が完了する。給紙カセット１１に収納されたシ
ートＳは、給紙ローラ９に圧接され、分離パッド２３によって一枚ずつ分離され（摩擦片分離方式）搬送される。そして、給送装置１３から搬送されたシートＳはレジストローラ対１７によって二次転写部１５に搬送される。二次転写部１５に搬送されたシートＳは、二次転写ローラ１６により中間転写ベルト１２ａ上の４色のトナー像を二次転写される。 The feeding device 13 includes a paper feed roller 9 that feeds the sheet S from the paper feed cassette 11 that stores the sheet (transfer material) S, and a pair of transport rollers 10 that transport the fed sheet S. Yes. The paper feed cassette 11 is configured to be able to be pulled out toward the front side of the main body in FIG. 1. After the user pulls out the paper feed cassette 11 and removes it from the apparatus main body, the sheet S is set and inserted into the apparatus main body. This completes the sheet supply. The sheets S stored in the paper feed cassette 11 are pressed against the paper feed roller 9, separated one by one by the separation pad 23 (friction piece separation method), and conveyed. Then, the sheet S conveyed from the feeding device 13 is conveyed to the secondary transfer unit 15 by the registration roller pair 17. The sheet S conveyed to the secondary transfer unit 15 is secondarily transferred with the four color toner images on the intermediate transfer belt 12 a by the secondary transfer roller 16.

定着手段である定着部１４は、シートＳ上に形成した画像に熱及び圧力を加えて定着させるものである。１４ａは円筒状の定着ベルトであり、ヒータ等の発熱手段を接着したベルトガイド部材１４ｃにガイドされている。１４ｂは弾性加圧ローラであり、定着ベルト１４ａを挟みベルトガイド部材１４ｃと所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ１４ｂが不図示の駆動手段により回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト１４ａが回転し、不図示の内部ヒータにより定着ベルト１４ａは加熱される。定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成部から搬送された未定着トナー画像が形成されたシートＳが定着ニップ部Ｎの定着ベルト１４ａと加圧ローラ１４ｂとの間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入される。そして、シートＳは、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１４ａの外面に密着して定着ベルト１４ａと一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。   The fixing unit 14 serving as a fixing unit applies heat and pressure to the image formed on the sheet S and fixes the image. A cylindrical fixing belt 14a is guided by a belt guide member 14c to which heat generating means such as a heater is bonded. An elastic pressure roller 14b sandwiches the fixing belt 14a and forms a fixing nip portion N having a predetermined width with a predetermined pressure contact force with the belt guide member 14c. The pressure roller 14b is rotationally driven by a driving unit (not shown), and the cylindrical fixing belt 14a rotates accordingly, and the fixing belt 14a is heated by an internal heater (not shown). In a state where the fixing nip N rises to a predetermined temperature and is temperature-controlled, the sheet S on which the unfixed toner image conveyed from the image forming unit is formed is fixed to the fixing belt 14a and the pressure roller 14b of the fixing nip N. In between, the image surface is introduced upward, that is, facing the fixing belt surface. The sheet S is nipped and conveyed through the fixing nip N together with the fixing belt 14a with the image surface closely contacting the outer surface of the fixing belt 14a at the fixing nip N.

この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１４ａと一緒にシートＳが挟持搬送されていく過程において定着ベルト１４ａ内のヒータ熱で加熱されシートＳ上の未定着トナー画像が加熱定着される。定着されたシートＳは排紙ローラ対２０によって排紙トレイ２１に排出される。一方、トナー像転写後に、感光ドラム１表面に残ったトナーは、クリーニングブレード８によって除去され、除去されたトナーはクリーナユニット５内の廃トナー容器に回収される。また、シートＳへの二次転写後に中間転写ベルト１２ａ上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニング装置２２によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー搬送路（不図示）を通過し、装置奥面部に配置された廃トナー回収容器（不図示）に回収される。   In the process in which the sheet S is nipped and conveyed through the fixing nip N together with the fixing belt 14a, the unheated toner image on the sheet S is heated and fixed by heating with the heater heat in the fixing belt 14a. The fixed sheet S is discharged to the discharge tray 21 by the discharge roller pair 20. On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image is removed by the cleaning blade 8, and the removed toner is collected in a waste toner container in the cleaner unit 5. In addition, the toner remaining on the intermediate transfer belt 12a after the secondary transfer onto the sheet S is removed by the transfer belt cleaning device 22, and the removed toner passes through a waste toner conveyance path (not shown) and passes through the back of the device. It is collected in a waste toner collection container (not shown) disposed on the surface.

［画像形成装置のレジストレーション制御の一例］
次に画像形成装置のキャリブレーション（自動補正制御）について説明する。転写体上にテストパターンを形成して行うキャリブレーションは、レジストレーション制御と濃度制御の大きく分けて２種類がある。ここでは、レジストレーション制御について説明し、濃度制御については後述する。 [Example of registration control of image forming apparatus]
Next, calibration (automatic correction control) of the image forming apparatus will be described. There are two types of calibration performed by forming a test pattern on the transfer body, roughly divided into registration control and density control. Here, registration control will be described, and density control will be described later.

ＤＣコントローラは、走査速度が所定の値かつ露光光量が所定の値になるよう露光装置３の制御を行うと同時にタイミングを調整することで色ずれを補正することができる。例えば、多面鏡タイプの露光装置を持つ画像形成装置の場合、画像形成の際にはＤＣコントローラは露光装置からの書き出し基準パルスをカウントして画像先端信号を生成してインターフェースボードに送る。その信号に同期して露光データが１ライン（多面鏡の１面）ごとにインターフェースボードからＤＣコントローラを経由して露光装置に送られる。ＤＣコントローラへの画像先端信号を出すタイミングを画像形成ステーションごとに数ドット程度の時間分変化させることで、それぞれのラインの書き出しタイミングを数ドット程度の時間分変化させることができる。これにより、それぞれのラインの書き出しタイミングを数ドット変化させることができるため、主走査方向での書き出し位置の調整ができる。また、例えば１ライン分書き出しタイミングを遅らせると搬送方向側に画像全体を１ラインシフトできるので１ライン単位で副走査方向での書き出し位置調整も可能である。更に、画像形成ステーション間でスキャナの多面鏡であるポリゴンミラーの回転位相差を制御することで副走査方向に１ライン以下の位置合わせも可能となる。更に、露光データのオンオフの基準となるクロック周波数を変えると主走査倍率の補正を行うことができる。   The DC controller can correct the color misregistration by adjusting the timing at the same time as controlling the exposure apparatus 3 so that the scanning speed becomes a predetermined value and the exposure light quantity becomes a predetermined value. For example, in the case of an image forming apparatus having a polygon mirror type exposure apparatus, when forming an image, the DC controller counts the write reference pulse from the exposure apparatus to generate an image leading edge signal and sends it to the interface board. In synchronization with the signal, exposure data is sent from the interface board to the exposure apparatus via the DC controller for each line (one surface of the polygon mirror). By changing the timing for outputting the image leading edge signal to the DC controller for a time of about several dots for each image forming station, the writing timing of each line can be changed for the time of about several dots. As a result, the writing timing of each line can be changed by several dots, so that the writing position in the main scanning direction can be adjusted. For example, if the writing timing for one line is delayed, the entire image can be shifted by one line in the conveyance direction, so that the writing position can be adjusted in the sub-scanning direction in units of one line. Further, by controlling the rotational phase difference of the polygon mirror, which is a polygon mirror of the scanner, between the image forming stations, it is possible to align one line or less in the sub-scanning direction. Furthermore, the main scanning magnification can be corrected by changing the clock frequency that is the reference for turning on / off the exposure data.

このように各画像形成ステーション間の色ずれに関して、画像形成タイミングや基準クロックを調整することで、色ずれ量（レジストレーション）を補正することが可能である
。その際タイミングのずれ量や、基準クロックの変化量を決めるために、相対色ずれ量を計測して補正するレジストレーション制御を行う。 As described above, with respect to the color misregistration between the image forming stations, the color misregistration amount (registration) can be corrected by adjusting the image forming timing and the reference clock. At this time, registration control is performed to measure and correct the relative color misregistration amount in order to determine the timing misalignment amount and the reference clock change amount.

レジストレーション制御は、中間転写ベルト１２ａ上に少なくとも２列の各色ごとに色ずれ検出用のパターン（トナー像）を形成する。そして、中間転写ベルト１２ａ下流部の両サイドに設けられた少なくとも２個の光センサ（図５のトナー検知センサ２７はローラに対向して奥行き方向に２個配置されている。）でそれぞれ各列の各色パターンの位置（センサ通過時の時間）を検出する。これにより、各色間の主走査方向と副走査方向の相対的な色ずれ量や主走査方向の倍率、相対的な傾きを計算する。その結果に応じて、各色の相対的な色ずれ量が小さくなるように出力する画像の色ずれ補正を行う。   In the registration control, a color misregistration detection pattern (toner image) is formed for each color in at least two rows on the intermediate transfer belt 12a. Each row is provided by at least two photosensors (two toner detection sensors 27 in FIG. 5 are arranged in the depth direction facing the roller) provided on both sides of the downstream portion of the intermediate transfer belt 12a. The position of each color pattern (time during sensor passage) is detected. Thus, the relative color misregistration amount between each color in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the magnification in the main scanning direction, and the relative inclination are calculated. According to the result, color misregistration correction is performed on the output image so that the relative color misregistration amount of each color is reduced.

（実施例１）
図２を参照して、本発明の実施例１に係るトナー検知センサ（光学検知装置）を説明する。図２は、本発明の実施例１に係るトナー検知センサの概略断面図である。ホルダ部材であるハウジング３０には、発光用導光路（発光用の絞り）３９と、第１受光用導光路４０と、第２受光用導光路４１が設けられている。発光用導光路（発光用の絞り）３９は、発光素子であるＬＥＤ３１から出る光を導く（絞る）ための筒状の孔である。第１受光用導光路４０は、正反射光を受光するための第１受光素子（第１フォトトランジスタ）３２に入射する光を導くための筒状の孔である。第２受光用導光路４１は、散乱反射光（又は拡散反射光）を受光するための第２受光素子（第２フォトトランジスタ）３３に入射する光を導くための筒状の孔である。ＬＥＤ３１から発せられた光が測定対象物である転写体１２に照射されずに基板内を伝わって受光素子に届く外乱光（迷光）は、計測誤差となるため好ましくない。この迷光を防ぐためにハウジング３０は遮光性に優れた材料（例えば黒色の樹脂材料など）でできている。さらに、回路基板３７にはスリット孔３８が設けられ、ハウジング３０に設けられた突起状の壁がスリット孔３８に挿入されるようになっている。このハウジングの構成により、各導光路間にはお互いの光が漏れないように、すなわち、直接的な光の授受がないようになっている。 Example 1
With reference to FIG. 2, the toner detection sensor (optical detection apparatus) according to the first embodiment of the invention will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the toner detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. The housing 30 which is a holder member is provided with a light guide for light emission (a stop for light emission) 39, a first light guide for light reception 40, and a second light guide for light reception 41. The light-emitting light guide path (light-emitting diaphragm) 39 is a cylindrical hole for guiding (squeezing) light emitted from the LED 31 that is a light-emitting element. The first light receiving light guide 40 is a cylindrical hole for guiding light incident on the first light receiving element (first phototransistor) 32 for receiving specularly reflected light. The second light receiving light guide 41 is a cylindrical hole for guiding light incident on the second light receiving element (second phototransistor) 33 for receiving scattered reflected light (or diffuse reflected light). The disturbance light (stray light) that reaches the light receiving element through the substrate without the light emitted from the LED 31 irradiating the transfer body 12 as the measurement object is not preferable. In order to prevent this stray light, the housing 30 is made of a material excellent in light shielding properties (for example, a black resin material). Further, the circuit board 37 is provided with a slit hole 38, and a protruding wall provided in the housing 30 is inserted into the slit hole 38. With this housing structure, light is not leaked between the light guide paths, that is, there is no direct light exchange.

ＬＥＤ３１から出射された光は、概ね発光側の光軸３４の方向を進み、正反射計測用の受光素子である第１受光素子３２に到達して検知される。すなわち、ＬＥＤ３１の発光面の重心点と発光用導光路３９の重心点を結ぶ直線を、発光側（ＬＥＤ３１から発光用導光路３９を介して中間転写ベルト１２ａに照射される光束）の光軸（又は中心光線）（図２の３４）と定義することができる。同様に、正反射の第１受光素子３２の受光部の重心点と第１受光用導光路４０の重心点を結ぶ線を、正反射受光の光軸（図２の３５）と定義することができる。また、散乱反射の第２受光素子３３の受光部の重心点と第２受光用導光路４１の重心点を結ぶ線を、散乱反射受光の光軸（図２の３６）と定義することができる。すなわち、発光用導光路３９、第１受光用導光路４０、第２受光用導光路４１は、各孔の中心線が、ＬＥＤ３１の発光面、第１受光素子３２の受光部、第２受光素子３３の受光部の重心点をそれぞれ通るように設計される。また、発光用導光路３９、第１受光用導光路４０、第２受光用導光路４１の各中心線は、中間転写ベルト１２ａの表面（測定対象面）に対して略垂直な同一の仮想平面上を延び、かつ測定対象面と仮想平面との交線上で互いに交わる。また、測定対象面上の発光用導光路３９、第１受光用導光路４０、第２受光用導光路４１の各中心線の交点からの垂線は、仮想平面において、ＬＥＤ３１と第１受光素子３２の間（それぞれの重心点から等距離）を通る。この仮想平面は、図２、図６等の断面に対応する。   The light emitted from the LED 31 generally travels in the direction of the optical axis 34 on the light emission side, reaches the first light receiving element 32 that is a light receiving element for specular reflection measurement, and is detected. That is, the straight line connecting the center of gravity of the light emitting surface of the LED 31 and the center of gravity of the light guide 39 for light emission is the optical axis of the light emission side (the light beam irradiated to the intermediate transfer belt 12a from the LED 31 via the light guide 39 for light emission). Or central ray) (34 in FIG. 2). Similarly, a line connecting the center of gravity of the light receiving portion of the first light receiving element 32 of regular reflection and the center of gravity of the first light receiving light guide 40 may be defined as the optical axis of regular reflection light reception (35 in FIG. 2). it can. Further, a line connecting the center of gravity of the light receiving portion of the second light receiving element 33 for scattering reflection and the center of gravity of the second light receiving light guide 41 can be defined as the optical axis (36 in FIG. 2) for light reception by scattering reflection. . That is, in the light guide 39 for light emission, the first light guide 40 for light reception, and the second light guide 41 for light reception, the center line of each hole is the light emitting surface of the LED 31, the light receiving part of the first light receiving element 32, the second light receiving element. It is designed to pass through the center of gravity of the 33 light receiving parts. The center lines of the light emitting light guide 39, the first light receiving light guide 40, and the second light receiving light guide 41 are the same virtual plane substantially perpendicular to the surface (measurement target surface) of the intermediate transfer belt 12a. It extends above and intersects with each other on the line of intersection between the surface to be measured and the virtual plane. In addition, the perpendicular from the intersection of the center lines of the light emitting light guide 39, the first light receiving light guide 40, and the second light receiving light guide 41 on the measurement target surface is the LED 31 and the first light receiving element 32 in the virtual plane. (Equal distance from each center of gravity). This virtual plane corresponds to the cross section of FIGS.

また、ＬＥＤ３１、第１受光素子３２、第２受光素子３３は、表面実装タイプの素子であり、受光素子３２、３３は、フォトダイオード、または、フォトトランジスタ等を用い、発光側の波長に対して感度がある光学素子を用いることができる。ＬＥＤ３１、第１受光素子３２、第２受光素子３３は、第１受光素子３２、第２受光素子３３がＬＥＤ３１の
両側に配される配置で、回路基板３７の表面に実装されて導通が取られ固定されている。回路基板３７には一般的な紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等を好適に用いることができる。表面実装タイプの素子は、素子を基板表面（実装面）上に載置した状態で半田付けを行うことで実装されるものである。このため、図２に示すように、ＬＥＤ３１、第１受光素子３２、第２受光素子３３は、回路基板３７に実装された状態において、それぞれ実装面に当接し、それぞれの光軸３１ａ、３２ａ、３３ａが実装面に対し直交又は略直交する方向となるように実装される。また、表面実装では、半田の表面張力によって実装面に当接せず浮いた状態で各素子が実装される場合があるが、この場合もそれぞれの光軸３１ａ、３２ａ、３３ａが実装面に対し直交又は略直交する方向となる。 In addition, the LED 31, the first light receiving element 32, and the second light receiving element 33 are surface-mount type elements, and the light receiving elements 32 and 33 use photodiodes or phototransistors or the like, and have a wavelength on the light emitting side. A sensitive optical element can be used. The LED 31, the first light receiving element 32, and the second light receiving element 33 are arranged on both sides of the LED 31 with the first light receiving element 32 and the second light receiving element 33 being mounted on the surface of the circuit board 37 to be electrically connected. It is fixed. As the circuit board 37, a general paper phenol board, glass epoxy board, or the like can be suitably used. A surface-mount type element is mounted by soldering in a state where the element is placed on a substrate surface (mounting surface). For this reason, as shown in FIG. 2, the LED 31, the first light receiving element 32, and the second light receiving element 33 are in contact with the mounting surface when mounted on the circuit board 37, and the optical axes 31 a, 32 a, It is mounted so that 33a is in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the mounting surface. In surface mounting, each element may be mounted in a floating state without contacting the mounting surface due to the surface tension of the solder. In this case as well, the respective optical axes 31a, 32a, 33a are in contact with the mounting surface. The direction is orthogonal or substantially orthogonal.

図３に実施例１のトナー検知センサの斜視図を示した。図３（Ａ）はハウジング３０を回路基板３７に固定する前の状態を表しており、図３（Ｂ）はハウジング３０が回路基板３７に固定された状態を表している。ハウジング３０は、下面に設けられた位置決め突起４４が回路基板３７に設けられた位置決め孔４３（４３ａ、４３ｂ）に嵌め込まれることで回路基板３７に対して位置決め固定される。また、前述したとおり、ハウジング３０から不図示の壁が立っており、ハウジング３０が回路基板３７に固定される際はスリット孔３８にハウジング３０の壁が挿入され、光学素子間の迷光を防ぐ役割を担う。また、ハウジング３０及び回路基板３７には両者を貫通する締結用孔４２が開けられており、画像形成装置のステー等にビスによって、位置決め、共締めして固定される。   FIG. 3 is a perspective view of the toner detection sensor according to the first exemplary embodiment. 3A shows a state before the housing 30 is fixed to the circuit board 37, and FIG. 3B shows a state where the housing 30 is fixed to the circuit board 37. The housing 30 is positioned and fixed with respect to the circuit board 37 by positioning the positioning protrusions 44 provided on the lower surface into the positioning holes 43 (43 a and 43 b) provided in the circuit board 37. As described above, a wall (not shown) stands from the housing 30, and when the housing 30 is fixed to the circuit board 37, the wall of the housing 30 is inserted into the slit hole 38 to prevent stray light between the optical elements. Take on. The housing 30 and the circuit board 37 are provided with fastening holes 42 penetrating the housing 30 and the circuit board 37. The fastening holes 42 are fixed to the stay of the image forming apparatus by screws and positioned together.

回路基板３７には、公知のリフロー法によってＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、３３が表面実装されている。光学素子に半導体のベアチップを使った場合には、回路基板３７へのＬＥＤチップ３１、フォトトランジスタチップ３２、３３のチップ実装形態は、次のような形態をとることができる。回路基板３７上にチップをダイボンディングした後、チップ表面側から回路基板上の配線パターンに金線又はアルミ線でボンディング接続する形態をとるか、又はチップ表面に接合用バンプを構成して、回路基板上にフリップチップ実装を行う形態でも良い。回路基板３７には光学素子以外にも不図示のチップ部品が実装されており、ＬＥＤの電流制御、フォトトランジスタの光電流を電圧に変換して増幅する機能を有する回路が設けられている。   An LED 31 and phototransistors 32 and 33 are surface-mounted on the circuit board 37 by a known reflow method. When a semiconductor bare chip is used as the optical element, the chip mounting form of the LED chip 31 and the phototransistor chips 32 and 33 on the circuit board 37 can take the following form. After die-bonding the chip on the circuit board 37, it is possible to form a bonding connection from the chip surface side to the wiring pattern on the circuit board with gold wires or aluminum wires, or to form bonding bumps on the chip surface, A form in which flip-chip mounting is performed on the substrate may be employed. In addition to the optical element, a chip component (not shown) is mounted on the circuit board 37, and a circuit having functions for controlling the current of the LED and converting the photocurrent of the phototransistor into a voltage and amplifying it is provided.

図４にトナー検知センサの回路構成の一例を示す。ＬＥＤ発光部（ＬＥＤ）とフォトセンサ受光部等（ＰＤ）からなるパターン検出部から構成される。ＬＥＤを測定対象である転写体に対して発光し、転写体からの反射光を受光素子ＰＤで受け取る。受光素子ＰＤからの検出電流は、ＩＶ変換回路によって電圧Ｖ１に変換され、図示しないＣＰＵのＡＤ変換ポートに入力され、アナログの電圧値がデジタルデータに変換されて演算に用いられる。また、発光素子のオン／オフ及び光量調整は、図示しないＣＰＵのＰＷＭ制御（図４のＩｎｐｕｔ）によって、ＬＥＤ駆動電流を可変させることにより行う。   FIG. 4 shows an example of the circuit configuration of the toner detection sensor. The pattern detection unit is composed of an LED light emitting unit (LED) and a photosensor light receiving unit or the like (PD). The LED emits light to the transfer body that is the measurement target, and the reflected light from the transfer body is received by the light receiving element PD. The detected current from the light receiving element PD is converted into a voltage V1 by an IV conversion circuit and input to an AD conversion port of a CPU (not shown), and an analog voltage value is converted into digital data and used for calculation. Further, on / off of the light emitting element and light amount adjustment are performed by varying the LED drive current by PWM control (Input in FIG. 4) of a CPU (not shown).

図５は、本発明の実施例に係るトナー検知センサの画像形成装置での配置を説明する斜視図である。駆動ローラ１２ｂに中間転写ベルト１２ａが巻き付いた部分にトナー検知センサ２７が対向している。トナー検知センサ２７は、円筒状の曲面に対向して配置され、発光及び受光の光軸は、円筒の回転軸中心と略交わるように構成されている。発光の光軸、受光の光軸がなす面（仮想平面）での断面図が前述の図２となる。   FIG. 5 is a perspective view illustrating the arrangement of the toner detection sensor according to the embodiment of the present invention in the image forming apparatus. The toner detection sensor 27 faces the portion where the intermediate transfer belt 12a is wound around the driving roller 12b. The toner detection sensor 27 is disposed so as to face a cylindrical curved surface, and the optical axis of light emission and reception is configured to substantially intersect the center of rotation of the cylinder. FIG. 2 is a sectional view taken along a plane (virtual plane) formed by the optical axis of light emission and the optical axis of light reception.

図５において、駆動ローラ１２ｂは図中の矢印Ｒの方向に回転され中間転写ベルト１２ａを回動している。中間転写ベルト１２ａ上にはテストパッチであるトナー像２８が形成され、図中の矢印Ｆの方向に移動する。トナー像２８は、キャリブレーション実行時にトナー検知センサ２７からの光が照射される照射スポット部を通過するように、中間転写ベルト１２ａ上に形成される。   In FIG. 5, the drive roller 12b is rotated in the direction of the arrow R in the figure to rotate the intermediate transfer belt 12a. A toner image 28 as a test patch is formed on the intermediate transfer belt 12a, and moves in the direction of arrow F in the drawing. The toner image 28 is formed on the intermediate transfer belt 12a so as to pass through an irradiation spot portion irradiated with light from the toner detection sensor 27 when calibration is executed.

次に、トナー検知センサでのテストパッチの濃度（現像剤濃度）の検知原理について説明する。発光素子から出射された光線は、下地となる中間転写ベルトの材質固有の屈折率と表面状態に応じて決まる反射率で反射され、受光素子で検知される。ここにテストパターン（トナー像）が形成されると、トナーがある部分の下地が隠され、下地からの正反射光量が減少する。黒トナーの場合には濃度パッチのトナー量の増加とともに正反射側の受光量は減少する。この減少比率を基にテストパッチの濃度を求める。トナーが色トナーの場合には、トナー量の増加とともに下地からの正反射光量は同等に減少するが、トナーからの散乱反射光は増加し、その和が正反射側の受光量となる。その中から正味の正反射光量を算出するために別途散乱反射光のみを計測する受光素子を配置し、散乱反射光量を差し引くことで正味の正反射光量を算出することができ、色トナーであってもテストパッチの濃度を計測することができる。   Next, the detection principle of the test patch density (developer density) by the toner detection sensor will be described. The light emitted from the light emitting element is reflected at a reflectance determined according to the refractive index and surface state specific to the material of the intermediate transfer belt serving as a base, and is detected by the light receiving element. When a test pattern (toner image) is formed here, the background of the portion where the toner exists is hidden, and the amount of specular reflection from the background decreases. In the case of black toner, the amount of received light on the regular reflection side decreases as the toner amount of the density patch increases. Based on this reduction ratio, the density of the test patch is obtained. When the toner is a color toner, the amount of specular reflection from the background decreases equally with an increase in the amount of toner, but the scattered reflected light from the toner increases, and the sum is the amount of received light on the specular reflection side. In order to calculate the net specular reflected light amount, a light receiving element that measures only the scattered reflected light is arranged separately, and the net specular reflected light amount can be calculated by subtracting the scattered reflected light amount. Even the density of the test patch can be measured.

測定対象面である中間転写ベルト１２ａの使用度合いによって下地の表面状態が変動することで反射光量も変動してしまうので、テストパターンの形成時の反射光量をテストパターンが無いときの反射光量で規格化することが望ましい。このような規格化を行うことで、発光素子の光量ばらつき、照射スポットの大きさのばらつき、受光素子の感度ばらつき、センサ汚れ等が多少あっても十分な検知精度を確保できる。   Since the amount of reflected light also fluctuates due to the surface state of the base fluctuating depending on the degree of use of the intermediate transfer belt 12a that is the measurement target surface, the amount of reflected light at the time of test pattern formation is standardized by the amount of reflected light when there is no test pattern. It is desirable to make it. By performing such normalization, sufficient detection accuracy can be ensured even if there is some variation in the light amount of the light emitting element, variation in the size of the irradiation spot, sensitivity variation in the light receiving element, sensor contamination, and the like.

次に、トナー検知センサの各種光軸や光線について説明する。図６（Ａ）は、本発明の実施例に係るトナー検知センサの各種光線を説明するための断面図であり、図２と同じ断面である。つまり、発光用導光路３９と第２受光用導光路４１とが並ぶ方向に直交し測定対象面である中間転写ベルト１２ａの表面に垂直な方向で見た図である。ＬＥＤ３１の照射光角度ΘＬと第１受光素子３２の受光角度ΘＳは１３°に、第２受光素子３３の受光角度ΘＤは３３．５°に設定されている。また、発光用導光路３９の縁３９ａと中間転写ベルト１２ａとの距離Ｌ１は３．５ｍｍ、第２受光用導光路４１の縁４１ａと中間転写ベルト１２ａとの距離Ｌ２は４．０ｍｍ、中間転写ベルト１２ａと回路基板３７の距離を９．４ｍｍに設定してある。ここで、３９ａは、ハウジング３０の発光用導光路３９の開口部の縁の中で第２受光用導光路４１に近い側の縁の一部であり、４１ａは、第２受光用導光路４１の開口部の縁の中で発光用導光路３９に近い側の縁の一部である。また、Ｌ１やＬ２は、ハウジング３０において発光用導光路３９等が開口する中間転写ベルト１２ａとの対向面と、中間転写ベルト１２ａとの対向方向（中間転写ベルト１２ａの表面の法線方向）に沿った距離である。 Next, various optical axes and light rays of the toner detection sensor will be described. FIG. 6A is a cross-sectional view for explaining various rays of the toner detection sensor according to the embodiment of the present invention, and is the same cross section as FIG. That is, it is a view as viewed in a direction perpendicular to the surface of the intermediate transfer belt 12a, which is a measurement target surface, orthogonal to the direction in which the light emitting light guide 39 and the second light receiving light guide 41 are arranged. The irradiation light angle Θ L of the LED 31 and the light receiving angle Θ S of the first light receiving element 32 are set to 13 °, and the light receiving angle Θ D of the second light receiving element 33 is set to 33.5 °. The distance L 1 between the edge 39a and the intermediate transfer belt 12a of the light emitting light guide 39 is 3.5 mm, the distance L 2 between the edge 41a and the intermediate transfer belt 12a of the second light-receiving light guide 41 is 4.0 mm, The distance between the intermediate transfer belt 12a and the circuit board 37 is set to 9.4 mm. Here, 39a is a part of the edge of the opening of the light emitting light guide 39 of the housing 30 on the side close to the second light receiving light guide 41, and 41a is the second light receiving light guide 41. This is a part of the edge on the side close to the light guide 39 for light emission in the edge of the opening. L 1 and L 2 are the facing direction of the intermediate transfer belt 12 a where the light guide 39 for light emission and the like are opened in the housing 30 and the facing direction of the intermediate transfer belt 12 a (the normal direction of the surface of the intermediate transfer belt 12 a). ).

図６に示すように、ＬＥＤ３１から照射された光は，発光用導光路３９で照射範囲を制限される。すなわち、ＬＥＤ３１の発光面の左角と導光路の右角３９ａを結ぶ線４６ａの中間転写ベルト１２ａとの交点である４８ａから、発光面の右角と導光路の左角を結ぶ線４６ｂの中間転写ベルト１２ａとの交点である４８ｂまでの範囲４８に照射される。   As shown in FIG. 6, the irradiation range of the light irradiated from the LED 31 is limited by the light guide 39 for light emission. That is, the intermediate transfer belt of line 46b connecting the right corner of the light emitting surface and the left corner of the light guide path from 48a which is the intersection of the line 46a connecting the left corner of the light emitting surface of the LED 31 and the right corner 39a of the light guide path to the intermediate transfer belt 12a. The region 48 is irradiated up to 48b, which is the intersection with 12a.

ＬＥＤ３１からの出射光４６は、中間転写ベルト１２ａ上で反射し、正反射光４７（出射光４６ａが正反射した光線を４７ａ、４６ｂが正反射した光線を４７ｂとする）となる。正反射光４７は、ハウジング３０上の４９の範囲に照射され、その一部（第１受光素子側に反射した正反射光の一部）が正反射計測用の受光素子である第１受光素子３２に取り込まれる。   The outgoing light 46 from the LED 31 is reflected on the intermediate transfer belt 12a, and becomes a regular reflection light 47 (the light beam that the outgoing light 46a is specularly reflected is 47a, and the light beam that is specularly reflected by 46b is 47b). The specularly reflected light 47 is applied to a range of 49 on the housing 30, and a part thereof (a part of the specularly reflected light reflected to the first light receiving element side) is a light receiving element for specular reflection measurement. 32.

また、表面実装タイプの光学素子とハウジングの導光路との相対的な位置精度は経験的に±０．４ｍｍ以内であることが知られている。したがって、ＬＥＤ３１が０．４ｍｍズレたときの光線を同様に点線４６ａ１、４６ｂ１、４６ａ２、４６ｂ２で表し、中間転写ベルト１２ａからの正反射光を同様に点線４７ａ１、４７ｂ１、４７ａ２、４７ｂ２で表す。   Further, it is known from experience that the relative positional accuracy between the surface mount type optical element and the light guide path of the housing is within ± 0.4 mm. Therefore, the light rays when the LED 31 is shifted by 0.4 mm are similarly represented by dotted lines 46a1, 46b1, 46a2, and 46b2, and the regular reflection light from the intermediate transfer belt 12a is similarly represented by dotted lines 47a1, 47b1, 47a2, and 47b2.

ここで、第２受光素子３３は、前述したように、散乱反射光のみを計測するための受光素子であるので、第２受光素子３３側に反射した正反射光４７ａは第２受光素子３３で検知されないようにする必要がある。そこで、確実に散乱反射受光用の導光路４１の内部に正反射光４７が侵入しないようにするためには正反射光４７ａ１も導光路４１の内部に確実に侵入しないようにしなければならず、それを実現するために本発明の実施例は次のような特徴を有している。   Here, as described above, since the second light receiving element 33 is a light receiving element for measuring only the scattered reflected light, the specularly reflected light 47a reflected to the second light receiving element 33 side is the second light receiving element 33. It is necessary to prevent it from being detected. Therefore, in order to ensure that the regular reflection light 47 does not enter the light guide 41 for scattering reflection light reception, the regular reflection light 47a1 must also be prevented from entering the light guide 41 reliably. In order to realize this, the embodiment of the present invention has the following features.

本実施例では、Ｌ１とＬ２を異なる長さに設定し、発光用導光路３９と第２受光用導光路４１の間にある第１の面４５を、正反射光４７ａが二次反射した光線５０が第２受光用導光路４１の内部に侵入しないような角度となるように設定してある。 In the present embodiment, L 1 and L 2 are set to different lengths, and the regular reflection light 47 a is secondarily reflected on the first surface 45 between the light-emitting light guide 39 and the second light-receiving light guide 41. The angle of the light beam 50 is set so as not to enter the second light receiving light guide 41.

より具体的には、第２受光用導光路４１の開口部の縁３９ａは、発光用導光路３９の開口部に対し、正反射光４７ａが到達する位置（正反射光４７ａの照射領域）よりも外側となるように構成されている。さらに、第２受光用導光路４１の開口部の縁４１ａは、発光用導光路３９の開口部の縁３９ａよりも低い位置、すなわち、中間転写ベルト１２ａとハウジング３０との対向方向（中間転写ベルト１２ａの表面の法線方向）において、発光用導光路３９の開口部よりも中間転写ベルト１２ａから離れた位置となるように構成されている。
また、ハウジング３０における第２受光用導光路４１の開口部と発光用導光路３９の開口部との間の部分は、正反射光４７ａを、第２受光用導光路内に侵入させない方向に反射させる形状に構成されている。
上記構成は、少なくとも図６等に示す仮想平面上でそのように構成されていればよい。 More specifically, the edge 39a of the opening of the second light receiving light guide 41 is from a position where the regular reflected light 47a reaches the opening of the light emitting light guide 39 (irradiation region of the regular reflected light 47a). Is also configured to be outside. Further, the edge 41a of the opening of the second light receiving light guide 41 is located at a position lower than the edge 39a of the opening of the light emitting light guide 39, that is, the facing direction of the intermediate transfer belt 12a and the housing 30 (intermediate transfer belt). In the normal direction of the surface of 12 a), it is configured to be positioned farther from the intermediate transfer belt 12 a than the opening of the light guide for light emission 39.
In addition, the portion of the housing 30 between the opening of the second light receiving light guide 41 and the opening of the light emitting light guide 39 reflects the specularly reflected light 47a in a direction that does not enter the second light receiving light guide. It is made into the shape to be made.
The said structure should just be comprised in that way on the virtual plane shown at least in FIG.

なお、仮に、発光用導光路３９の位置をＬＥＤ３１に近い位置に下げつつ、同様に測定面の範囲４８を照射できるようにしようとすると、発光用導光路３９の開口部の径を小さくする必要がある。この場合、測定面に照射する光束の光量がＬＥＤ３１の位置のバラつきの影響を受けやすくなり（敏感度が高くなる）、必要な光量を確保できない場合が発生する。このため、発光用導光路３９はＬＥＤ３１からある程度離れた位置に配置する必要がある。   If it is attempted to irradiate the range 48 of the measurement surface in the same manner while lowering the position of the light guide 39 for light emission to a position close to the LED 31, it is necessary to reduce the diameter of the opening of the light guide 39 for light emission. There is. In this case, the light quantity of the light beam applied to the measurement surface is likely to be affected by variations in the position of the LED 31 (sensitivity increases), and the necessary light quantity cannot be ensured. For this reason, it is necessary to arrange the light guide 39 for light emission at a position away from the LED 31 to some extent.

図６（Ｂ）は、ＬＥＤ３１が導光路と相対的に０．４ｍｍズレたときの光線４６ａ１のみを追跡した図である。図６（Ｂ）を見ると明らかなように、本特徴によって、正反射光４７は第２受光用導光路４１の内部に確実に侵入しないことを実現できている。本発明の効果は下記の比較例１、２との対比でより明確になる。   FIG. 6B is a diagram in which only the light ray 46a1 is tracked when the LED 31 is shifted by 0.4 mm relative to the light guide path. As is apparent from FIG. 6B, this feature makes it possible to realize that the regular reflection light 47 does not reliably enter the second light receiving light guide 41. The effect of the present invention becomes clearer in comparison with Comparative Examples 1 and 2 below.

（比較例１）
図７（図７（Ａ）、（Ｂ））に本発明の効果をより詳細に説明するための比較例１のトナー検知センサの断面図を示した。図７（Ａ）は、比較例１に係るトナー検知センサの概略断面図である。図７において、光学素子の配置と光軸の角度は、実施例１と全く同じである。構成が異なるのは、距離Ｌ１、Ｌ２を等しく設定している事である。 (Comparative Example 1)
FIG. 7 (FIGS. 7A and 7B) shows a cross-sectional view of the toner detection sensor of Comparative Example 1 for explaining the effects of the present invention in more detail. FIG. 7A is a schematic cross-sectional view of a toner detection sensor according to Comparative Example 1. In FIG. 7, the arrangement of the optical elements and the angle of the optical axis are the same as those in the first embodiment. The difference in configuration is that the distances L 1 and L 2 are set equal.

すなわち、比較例１では、ＬＥＤ３１の照射光角度ΘＬと第１受光素子３２の受光角度ΘＳが１３°、第２受光素子３３の受光角度ΘＤが３３．５°、中間転写ベルト１２から回路基板３７までの距離が９．４ｍｍに設定されている。この設定は実施例１と同じである。一方、Ｌ１、Ｌ２が同じ寸法の３．５ｍｍに設定されている点が実施例１と大きく異なる。 That is, in Comparative Example 1, the irradiation light angle Θ L of the LED 31 and the light receiving angle Θ S of the first light receiving element 32 are 13 °, the light receiving angle Θ D of the second light receiving element 33 is 33.5 °, and from the intermediate transfer belt 12 The distance to the circuit board 37 is set to 9.4 mm. This setting is the same as in the first embodiment. On the other hand, the point that L 1 and L 2 are set to the same size of 3.5 mm is greatly different from the first embodiment.

図７（Ｂ）に図７（Ａ）に示す光線のうち、ＬＥＤ３１が発光用導光路３９に対して相対的に０．４ｍｍズレて基板３７に実装されたときの光線４６ａ１のみを追跡した図を示す。図７（Ｂ）に示すとおり、距離Ｌ１、Ｌ２を３．５ｍｍと同じ寸法に設定すると、正
反射光４７ａ１が第２受光用導光路４１内部に侵入し、光線４７ａ１が二次反射した光線５０は第２受光素子３３に最終的に到達してしまう。これでは、本発明の目的である、正反射光４７を確実に第２受光素子３３が検知できないようにするという構成は達成できない。 FIG. 7B shows only the light ray 46a1 traced when the LED 31 is mounted on the substrate 37 with a shift of 0.4 mm relative to the light-emitting light guide 39 among the light rays shown in FIG. 7A. Indicates. As shown in FIG. 7B, when the distances L 1 and L 2 are set to the same dimension as 3.5 mm, the specularly reflected light 47a1 enters the second light receiving light guide 41 and the light ray 47a1 is secondarily reflected. The light beam 50 finally reaches the second light receiving element 33. In this case, the configuration that prevents the second light receiving element 33 from detecting the specularly reflected light 47, which is the object of the present invention, cannot be achieved.

（比較例２）
図８は、比較例２のトナー検知センサの断面図である。図８では、ＬＥＤ３１が発光用導光路３９に対して相対的に０．４ｍｍズレて基板３７に実装されたときの光線４６ａ１のみを図示している。 (Comparative Example 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the toner detection sensor of Comparative Example 2. In FIG. 8, only the light beam 46 a 1 when the LED 31 is mounted on the substrate 37 with a shift of 0.4 mm relative to the light-emitting light guide 39 is illustrated.

比較例２では、ＬＥＤ３１の照射光角度ΘＬと第１受光素子３２の受光角度ΘＳは１３°、第２受光素子３３の受光角度ΘＤは３８°に設定されている。また、中間転写ベルト１２から回路基板３７までの距離は９．４ｍｍに設定され、Ｌ１とＬ２は同じ寸法の３．５ｍｍに設定されている。すなわち、実施例１と大きく異なるのは第２受光素子３３の受光角度ΘＤが３３．５°から３８°と大きく設定したことが大きく異なるところである。 In Comparative Example 2, the irradiation light angle Θ L of the LED 31 and the light receiving angle Θ S of the first light receiving element 32 are set to 13 °, and the light receiving angle Θ D of the second light receiving element 33 is set to 38 °. The distance from the intermediate transfer belt 12 to the circuit board 37 is set to 9.4 mm, and L 1 and L 2 are set to 3.5 mm having the same dimensions. That is, the difference largely Example 1 is where different large that receiving angle theta D of the second light receiving element 33 is set large as 38 ° from 33.5 °.

図８に示すとおり、中間転写ベルト１２からの正反射光４７はハウジング３０の発光用導光路３９と第２受光用導光路４１の間に到達しており、正反射光が確実に第２受光素子３３が検知できないようにすることは達成できている。   As shown in FIG. 8, the specularly reflected light 47 from the intermediate transfer belt 12 reaches between the light emitting light guide 39 and the second light receiving light guide 41 of the housing 30, and the specularly reflected light is reliably received by the second light. It has been achieved that the element 33 cannot be detected.

しかしながら、第２受光素子の受光角度を３８°と大きくしたことによって、フォトトランジスタの受光感度が低下するという問題が発生する。これについて詳しく述べる。   However, when the light receiving angle of the second light receiving element is increased to 38 °, there arises a problem that the light receiving sensitivity of the phototransistor is lowered. This will be described in detail.

図９（Ａ）は、実施例１と比較例１、２で使用するＬＥＤの指向特性図を、図９（Ｂ）は、同様に実施例１と比較例１、２で用いる受光素子としてのフォトトランジスタの指向特性図を示す。円周方向には指向角度（°）を、半径方向は相対強度（％）を示した。   FIG. 9A is a directional characteristic diagram of the LEDs used in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 9B is a light receiving element similarly used in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. A directional characteristic diagram of a phototransistor is shown. In the circumferential direction, the directivity angle (°) was shown, and in the radial direction, the relative intensity (%) was shown.

ＬＥＤ３１は、発光用導光路３９の発光角度がΘＬ＝１３°に設定されており、且つ、図９（Ａ）に示すように、ＬＥＤの指向特性は、３０°の範囲まで強い光量が照射されている。つまり、発光用導光路の発光角度ΘＬは、ＬＥＤの照射可能な指向角度の範囲内に設定されているので、発光素子の発光強度としては十分であることがわかる。同様に第１受光素子３２の第１受光用導光路４０の受光角度もΘＳ＝ΘＬ＝１３°に設定されており、且つ、図９（Ｂ）に示すようにフォトトランジスタの指向特性は３０°以下の範囲で９５％以上の受光感度を有している。つまり、第１受光用導光路の受光角度ΘＳもフォトトランジスタが受光可能な指向角度の範囲内に設定されているので、受光素子の受光強度としては十分であることがわかる。 In the LED 31, the light emission angle of the light guide 39 for light emission is set to Θ L = 13 °, and as shown in FIG. 9A, the directional characteristics of the LED are irradiated with a strong light amount up to a range of 30 °. Has been. That is, it can be seen that the light emission angle Θ L of the light guide for light emission is set within the range of the directivity angle that can be irradiated by the LED, and thus the light emission intensity of the light emitting element is sufficient. Similarly, the light receiving angle of the first light receiving light guide 40 of the first light receiving element 32 is also set to Θ S = Θ L = 13 °, and the directional characteristics of the phototransistor are as shown in FIG. 9B. It has a light receiving sensitivity of 95% or more within a range of 30 ° or less. That is, it can be seen that the light receiving angle Θ S of the first light receiving light guide is set within the range of the directivity angle at which the phototransistor can receive light, so that the light receiving intensity of the light receiving element is sufficient.

ところが、第２受光素子に着目すると、第２受光用導光路４１の受光角度ΘＤ＝３８°となっているので、図９（Ｂ）の指向特性図から読み取ると受光感度が８５％に減少している事が分かる。 However, paying attention to the second light receiving element, since the light receiving angle Θ D of the second light receiving light guide 41 is 38 °, the light receiving sensitivity is reduced to 85% when read from the directional characteristic diagram of FIG. 9B. You can see that

以上説明したとおり、実施例１は比較例１、２との対比で明確な優位性を有している。   As described above, Example 1 has a clear advantage in comparison with Comparative Examples 1 and 2.

＜本実施例の優れた点＞
本実施例では、Ｌ１によって、中間転写ベルト１２ａからの正反射光４７と中間転写ベルト１２ａ表面の垂線とのなす角度ΘＢを、第２受光用導光路４１の受光角度ΘＤよりも十分に小さい角度とすることを実現している。また、Ｌ１とＬ２を、
Ｌ１＜Ｌ２ …（式１）
となるように設定する。これにより、正反射光４７を第２受光用導光路４１の内部に侵入させないような距離の確保を可能としている。 <Excellent points of this embodiment>
In this embodiment, the L 1, an angle theta B of the perpendicular of the specular reflected light 47 and the intermediate transfer belt 12a surface from the intermediate transfer belt 12a, sufficiently than acceptance angle theta D of the second light-receiving light guide 41 A small angle is realized. Also, L 1 and L 2 are
L 1 <L 2 (Formula 1)
Set to be. This makes it possible to secure a distance that prevents the regular reflection light 47 from entering the second light receiving light guide 41.

そして、発光用導光路３９と第２受光用導光路４１の間にある第１の面４５を次のような傾斜面に構成している。すなわち、第１の面４５と第２受光素子３３の受光面の法線（第２受光素子３３の光軸）とのなす角度が、第２受光用導光路４１（の中心線）と第２受光素子３３の受光面の法線とのなす角度（ΘＤ）よりも大きくなるように設定している。つまり、第１の面４５は、縁４１ａから縁３９ａに向かうにしたがって第２受光用導光路４１の中心線から離れるように傾斜する傾斜面となっている。こうすることで、第２受光素子３３の受光感度の減少を抑制しつつ、第２受光素子３３に正反射光が照射されることを抑制することができるトナー検知センサを実現することができる。 And the 1st surface 45 between the light guide 39 for light emission and the light guide 41 for 2nd light reception is comprised in the following inclined surfaces. That is, the angle formed between the first surface 45 and the normal of the light receiving surface of the second light receiving element 33 (the optical axis of the second light receiving element 33) is the second light receiving light guide 41 (center line thereof) and the second. The angle is set to be larger than an angle (Θ D ) formed with the normal line of the light receiving surface of the light receiving element 33. That is, the first surface 45 is an inclined surface that inclines away from the center line of the second light receiving light guide 41 as it goes from the edge 41a to the edge 39a. By doing so, it is possible to realize a toner detection sensor that can suppress the second light receiving element 33 from being irradiated with the specularly reflected light while suppressing the decrease in the light receiving sensitivity of the second light receiving element 33.

また、実施例１では式１の関係を有するＬ１、Ｌ２について、発光用導光路３９の開口部の縁の全周をＬ１に、第２受光用導光路の開口部の縁の全周をＬ２となるように構成している。しかしながら、Ｌ１は、第２受光用導光路側（第２受光素子側）に照射される正反射光の範囲のみを規制するために設定されているので、少なくとも第２受光用導光路に近い側の縁の一部だけに設定されていれば良い。 In Example 1, for L 1 and L 2 having the relationship of Formula 1, the entire circumference of the edge of the opening of the light guide for light emission 39 is L 1 and the entire edge of the opening of the second light guide for light reception is L 1. It constitutes a peripheral such that L 2. However, L 1, which are set to regulate only the range of the regular reflection light irradiated to the second light-receiving light guide path side (the second light-receiving element side), at least close to the second light-receiving light guide It only needs to be set to a part of the side edge.

同様に、Ｌ２は、照射される正反射光が第２受光用導光路の内部に侵入しないように十分に距離を確保するために設定されているので、少なくとも発光用導光路に近い側の縁の一部だけに設定されていればよい。 Similarly, L 2 is set in order to ensure a sufficient distance so that the regularly reflected light to be irradiated does not enter the inside of the second light receiving light guide, so at least the side closer to the light emitting light guide It only needs to be set to a part of the edge.

また、実施例１では測定対象を中間転写方式の画像形成装置における中間転写ベルトとして説明したが、記録媒体に直接転写する画像形成装置における静電吸着ベルトが測定対象であっても本発明の効果を発揮することができる。   In the first exemplary embodiment, the measurement target is described as an intermediate transfer belt in an intermediate transfer type image forming apparatus. However, even if the electrostatic attraction belt in the image forming apparatus that directly transfers to a recording medium is the measurement target, the effect of the present invention is achieved. Can be demonstrated.

また、実施例１で使用した光学素子（発光素子、第１受光素子、第２受光素子）は各々の発光面、受光面の垂線が完全な平行となるように配置することが前提であるが、リフロー法による実装では実装される各素子は±７°程度角度がばらつくことが分かっている。本実施例１によれば、各素子の角度が±７°前後の範囲でばらついた場合を考慮して設計することにより、上記本発明の効果を発揮することができる。   In addition, the optical elements (light emitting element, first light receiving element, and second light receiving element) used in Example 1 are premised on the arrangement such that the light emitting surfaces and the perpendiculars of the light receiving surfaces are completely parallel. In the reflow method, it is known that the mounted elements vary in angle by about ± 7 °. According to the first embodiment, the effect of the present invention can be exhibited by designing in consideration of the case where the angle of each element varies within a range of about ± 7 °.

（実施例２）
次に本発明の実施例２に係るトナー検知センサについて説明する。図１０（図１０（Ａ）、図１０（Ｂ））にトナー検知センサの概略断面図を、図１１に斜視図を示した。図１０（Ａ）は第１の実施例と同様に、各種光線を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す光線のうち、ＬＥＤが導光路と相対的に０．４ｍｍズレたときの光線４６ａ１のみを図示した。実施例１と同じ符号を付したものは同じ機能を有するため説明を省略する。実施例１と大きく異なるのは、ハウジング３０の発光用導光路４０と第２受光用導光路４１の間に第１の面４５と第２の面５１、第３の面５２を有することである。 (Example 2)
Next, a toner detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 10 (FIGS. 10A and 10B) is a schematic sectional view of the toner detection sensor, and FIG. 11 is a perspective view. FIG. 10A shows various light beams as in the first embodiment, and FIG. 10B shows that among the light beams shown in FIG. 10A, the LED is shifted by 0.4 mm relative to the light guide. Only the light beam 46a1 is shown. Components having the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions, and thus description thereof is omitted. A significant difference from the first embodiment is that a first surface 45, a second surface 51, and a third surface 52 are provided between the light-emitting light guide 40 and the second light-receiving light guide 41 of the housing 30. .

下記の設定値は実施例１と同様となっている。
ΘＬ＝ΘＳ＝１３°
ΘＤ＝３３．５°
Ｌ１＝３．５ｍｍ
Ｌ２＝４．０ｍｍ
中間転写ベルト１２と回路基板３７の距離は９．４ｍｍとなっている。実施例１と同様に、表面実装タイプの光学素子とハウジングの導光路との相対的な位置精度は経験的に±０．４ｍｍ以内である。ＬＥＤ３１が導光路と相対的に０．４ｍｍズレたときの光線４６ａ１が第２受光用導光路４１に最も侵入しうる光線である。したがって、光線４６ａ１の正反射光４７ａ１が第２受光用導光路４１に侵入さえしなければ、第２受光素子３３が正反射光４７を計測することはない。 The following set values are the same as those in the first embodiment.
Θ L = Θ S = 13 °
Θ D = 33.5 °
L 1 = 3.5 mm
L 2 = 4.0 mm
The distance between the intermediate transfer belt 12 and the circuit board 37 is 9.4 mm. Similar to the first embodiment, the relative positional accuracy between the surface-mount type optical element and the light guide path of the housing is empirically within ± 0.4 mm. The light ray 46a1 when the LED 31 is shifted by 0.4 mm relative to the light guide is the light that can enter the second light receiving light guide 41 most. Therefore, the second light receiving element 33 does not measure the specularly reflected light 47 unless the specularly reflected light 47a1 of the light ray 46a1 enters the second light receiving light guide 41.

図１０から明らかなように、正反射光４７ａ１は、第３の面５２によって正反射し、光線５０となり第２受光用導光路４１から遠ざかる方向に照射される。   As is clear from FIG. 10, the specularly reflected light 47 a 1 is specularly reflected by the third surface 52, becomes a light beam 50, and is irradiated in a direction away from the second light receiving light guide 41.

また、図１１に示すように、第２の面５１は、曲面状に構成されており、図１０の断面（仮想平面）に垂直な方向において曲線的に延びる（角度が変化する）面である。したがって、第３の面５２によって反射した光のうち、第２の面５１に向かって反射した光は、仮想平面に平行でない方向に反射され、この場合も、第２受光用導光路４１から遠ざかる方向に照射されることになる（図１１中の矢印を参照）。これにより、より効果的に第２受光用導光路４１への正反射光の侵入を抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 11, the second surface 51 is a curved surface, and is a surface that extends in a curve (the angle changes) in a direction perpendicular to the cross section (virtual plane) in FIG. 10. . Therefore, of the light reflected by the third surface 52, the light reflected toward the second surface 51 is reflected in a direction that is not parallel to the virtual plane, and in this case, it is also away from the second light receiving light guide 41. It is irradiated in the direction (see the arrow in FIG. 11). Thereby, the penetration | invasion of the regular reflection light to the 2nd light-receiving light guide 41 can be suppressed more effectively.

＜本実施例の優れた点＞
本実施例では、Ｌ１によって、中間転写ベルト１２ａからの正反射光４７と中間転写ベルト１２ａ表面の垂線とのなす角度ΘＢを、第２受光用導光路４１の受光角度ΘＤよりも十分に小さい角度とすることを実現している。また、Ｌ２をＬ１よりも大きい長さに設定することで、正反射光４７を第２受光用導光路４１の内部に侵入させないような距離の確保を可能としている。これらは実施例１と同様である。 <Excellent points of this embodiment>
In this embodiment, the L 1, an angle theta B of the perpendicular of the specular reflected light 47 and the intermediate transfer belt 12a surface from the intermediate transfer belt 12a, sufficiently than acceptance angle theta D of the second light-receiving light guide 41 A small angle is realized. Further, by setting L 2 to a length greater than L 1, it is possible to secure a distance that prevents regular reflection light 47 from entering the second light receiving light guide 41. These are the same as in the first embodiment.

そして、発光用導光路３９と第２受光用導光路４１の間に設けられた第３の面５２と第２受光素子３３の受光面の法線のなす角度を、第２受光用導光路４１と第２受光素子３３の受光面の法線のなす角度（ΘＤ）よりも大きい角度に設定している。これにより、２次反射光５０を第２受光用導光路４１から遠ざかるように構成しているのである。 The angle formed by the normal line between the third surface 52 provided between the light emitting light guide 39 and the second light receiving light guide 41 and the light receiving surface of the second light receiving element 33 is set as the second light receiving light guide 41. And an angle formed by the normal line of the light receiving surface of the second light receiving element 33 (Θ D ). Thus, the secondary reflected light 50 is configured to be away from the second light receiving light guide 41.

さらに、図１０の断面（仮想平面）及び断面に直交する面のそれぞれに対し傾斜する部分を有する第２の面５１を設けることにより、第３の面５２によって反射した光のうち、第２の面５１に向かって反射した光を、仮想平面に平行でない方向に反射することができる。これにより、さらに効果的に第２受光用導光路４１への正反射光の侵入を抑制することができる。   Furthermore, by providing the second surface 51 having a portion inclined with respect to each of the cross section (virtual plane) and the surface orthogonal to the cross section of FIG. 10, the second of the light reflected by the third surface 52 The light reflected toward the surface 51 can be reflected in a direction not parallel to the virtual plane. Thereby, it is possible to more effectively suppress the intrusion of regular reflection light into the second light receiving light guide 41.

このように、本発明の実施例２においても、第２受光素子３３の受光感度の減少を抑制しつつ、第２受光素子３３に正反射光が照射されることを抑制することができるトナー検知センサを実現することができる。   As described above, also in the second embodiment of the present invention, the toner detection capable of suppressing the second light receiving element 33 from being irradiated with the specularly reflected light while suppressing the decrease in the light receiving sensitivity of the second light receiving element 33. A sensor can be realized.

１２ａ…中間転写ベルト、３０…ハウジング、３１…ＬＥＤ、３２…第１受光素子、３３…第２受光素子、３４…発光側の光軸、３５…正反射光の光軸、３６…散乱反射光の光軸、３７…回路基板、３９…発光用導光路、４０…第１受光用導光路、４１…第２受光用導光路、４５…第１の面、４６…出射光、４７…正反射光、   12a ... intermediate transfer belt, 30 ... housing, 31 ... LED, 32 ... first light receiving element, 33 ... second light receiving element, 34 ... optical axis on the light emitting side, 35 ... optical axis of specularly reflected light, 36 ... scattered reflected light , 37... Circuit board, 39... Light emitting light guide, 40... First light receiving light guide, 41 .. second light receiving light guide, 45. light,

Claims (9)

測定対象面に光を照射するための発光素子と、
前記発光素子が発した光のうち前記測定対象面で正反射した正反射光を受光するための第１受光素子と、
前記発光素子が発した光のうち前記測定対象面で散乱反射した散乱反射光を受光するための第２受光素子と、
前記発光素子、前記第１受光素子及び前記第２受光素子がそれぞれ実装される基板と、前記発光素子が発する光を規制して前記測定対象面へ照射させる発光用導光路と、前記正反射光のうち前記第１受光素子側に反射した正反射光を規制して前記第１受光素子に入射させるための第１受光用導光路と、前記散乱反射光のうち前記第２受光素子側に反射した散乱反射光を規制して前記第２受光素子に入射させるための第２受光用導光路と、を有し、前記基板に取り付けられるホルダ部材と、
を備える光学検知装置であって、
前記測定対象面の法線方向に関して、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁が、前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁よりも前記測定対象面から離れた位置にあり、
前記発光用導光路と前記第２受光用導光路とが並ぶ方向に関して、前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁から、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁までの距離は、前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁から、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁と前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁との間の部分において前記測定対象面で一度正反射した正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光が到達する位置までの距離より長く、
前記ホルダ部材は、前記法線方向に関して、前記間の部分が、前記正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光を、前記第２受光用導光路内に侵入させない方向に反射させる形状であることを特徴とする光学検知装置。 A light emitting element for irradiating light onto the surface to be measured;
A first light receiving element for receiving specularly reflected light that is specularly reflected by the measurement target surface among the light emitted from the light emitting element;
A second light receiving element for receiving the scattered reflected light scattered and reflected by the measurement target surface among the light emitted from the light emitting element;
A substrate on which the light emitting element, the first light receiving element, and the second light receiving element are respectively mounted, a light guide for light emission that regulates light emitted from the light emitting element and irradiates the measurement target surface, and the specularly reflected light Of the first light-receiving element for restricting the specularly reflected light reflected on the first light-receiving element side to be incident on the first light-receiving element, and reflecting the scattered reflected light on the second light-receiving element side A second light receiving light guide for restricting the scattered reflected light to be incident on the second light receiving element, and a holder member attached to the substrate,
An optical detection device comprising:
With respect to the normal direction of the measurement target surface, an edge of the opening of the second light receiving light guide near the light emitting light guide is connected to the second light receiving light guide of the opening of the light emitting light guide. At a position farther away from the surface to be measured than the edge on the near side,
With respect to the direction in which the light guide for light emission and the second light guide for light reception are arranged, from the edge of the opening of the light guide for light emission closer to the second light guide for light reception , the second light guide for light reception The distance to the edge of the opening near the light guide for light emission is from the edge of the opening of the light guide for light emission near the second light guide for light reception to the opening of the second light guide for light reception. The specular reflection once reflected on the measurement target surface at a portion between the edge of the light emitting light guide near the light guide for light emission and the edge of the opening of the light emission light guide near the second light receiving light guide. specular reflection light reflected on the second light-receiving element side of the reflected light is greater than the distance to the position where it reaches,
In the normal direction, the holder member is arranged in a direction in which the portion between the specularly reflected light reflected from the specularly reflected light to the second light receiving element side does not enter the second light receiving light guide. An optical detection device characterized by having a reflecting shape . 前記部分は、前記正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光を、前記第２受光用導光路内に侵入させない方向に反射させる角度で傾斜した傾斜面を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学検知装置。 The portion includes an inclined surface that is inclined at an angle that reflects the specularly reflected light reflected from the specularly reflected light toward the second light receiving element in a direction that does not enter the second light receiving light guide. The optical detection device according to claim 1 . 前記傾斜面は、前記第２受光用導光路の開口部の前記発光用導光路に近い側の縁から前記発光用導光路の開口部の前記第２受光用導光路に近い側の縁に向かうにしたがって前記第２受光用導光路の中心線から離れるように傾斜することを特徴とする請求項２に記載の光学検知装置。 The inclined surface is directed from an edge of the opening of the second light receiving light guide near the light emitting light guide to an edge of the opening of the light emitting light guide near the second light receiving light guide. The optical detection device according to claim 2 , wherein the optical detection device is inclined so as to be separated from a center line of the second light receiving light guide. 前記傾斜面の角度は、前記正反射光のうち前記第２受光素子側に反射した正反射光を、前記第２受光用導光路から遠ざける方向に反射させる角度であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学検知装置。 The angle of the inclined surface is an angle that reflects the specularly reflected light reflected toward the second light receiving element in the specularly reflected light in a direction away from the second light receiving light guide. The optical detection apparatus according to 2 or 3 . 前記部分は、前記法線方向及び前記法線方向に直交する方向のそれぞれに対して傾斜する部分を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学検知装置。 It said part, the optical detecting apparatus according to any one of claims 2-4, characterized in that it comprises a portion that is inclined with respect to each of the direction perpendicular to the normal direction and the normal direction. 前記基板に実装された前記発光素子の光軸は、前記基板の実装面に対し直交又は略直交することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学検知装置。 An optical axis of the light emitting element mounted on the substrate, an optical sensing device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that perpendicular or substantially perpendicular to the mounting surface of the substrate. 前記基板に実装された前記第１受光素子及び前記第２受光素子の光軸は、前記基板の実装面に対し直交又は略直交することを特徴とする請求項６に記載の光学検知装置。 The optical detection apparatus according to claim 6 , wherein optical axes of the first light receiving element and the second light receiving element mounted on the substrate are orthogonal or substantially orthogonal to a mounting surface of the substrate. トナー像を形成する画像形成部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学検知装置と、
を備え、前記光学検知装置によって前記トナー像を検知することを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming a toner image;
The optical detection device according to any one of claims 1 to 7 ,
An image forming apparatus, wherein the toner image is detected by the optical detection device. 前記画像形成部は、測定対象面としてトナー像を担持するベルトを有し、
前記光学検知装置によって前記ベルトに担持された前記トナー像を検知することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。 The image forming unit has a belt carrying a toner image as a measurement target surface;
The image forming apparatus according to claim 8 , wherein the toner image carried on the belt is detected by the optical detection device.
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