JP2006317531A - 光学検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外形寸法の大型化が抑制でき、空間的に制約の多い画像形成装置内でも適正な箇所にレイアウトが可能であり、光学特性への悪影響の問題も解消することができる構成の光学検知装置を提供する。
【解決手段】本発明は、検知対象に形成されたパターン像を検知する光学検知装置において、少なくとも基板７６と、該基板上に実装される発光素子７１と受光素子７４と遮光部材７５，７７からなる光センサ７０を備え、前記検知対象の表面を検知するように少なくとも１つの光センサ７０が前記基板７６上に配置されており、該基板上の光センサ回路構成部品７８ａ，７８ｂ，７８ｃの一部が前記遮光部材７５，７７に格納されたことを特徴とするので、光学検知装置の外形寸法の大型化が抑制でき、空間的に制約の多い画像形成装置内でも適正な箇所にレイアウトが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置の像担持体や中間転写体あるいは転写材搬送体などの検知対象に形成されたパターン像を検知する光学検知装置、及び、その光学検知装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、安定した画像濃度を得るために、像担持体（感光体）や中間転写体の表面に濃度検知用のトナーパターン像を作成し、そのトナーパターン像の濃度を光センサを用いた光学検知装置により検出するものがある（例えば特許文献１，２）。この画像形成装置では、その光学検知装置による検出結果に基づき、潜像形成用の書込光強度、帯電バイアス、現像バイアス等を変更して現像ポテンシャルを調節したり、２成分現像方式の場合には現像器内のトナー濃度の目標値を調節したりするような画像濃度制御を行う。また、光学検知装置は、通常、発光手段からの光をパターン像に照射し、パターン像からの反射光を受光手段で検出して画像濃度を検出するものであり、発光素子と受光素子とを備えた反射型光学センサ等が一般的に用いられている。

また、カラー画像形成装置の一方式として、電子写真方式の画像プロセス部によって複数の像担持体（感光体）に形成した色の異なるトナー画像を無端ベルト状の搬送ベルト上を搬送される転写材上で重ね合わせてカラー画像を形成するようにした方式や、電子写真方式の画像プロセス部によって複数の像担持体（感光体）に形成した色の異なるトナー画像を無端ベルト状の中間転写体上で重ね合わせてカラー画像を形成し転写材に一括転写する方式などがある。このような方式のカラー画像形成装置には、代表的にはタンデム型と呼ばれる構造のものが普及している。タンデム型を代表とする上記方式のカラー画像形成装置では、その構造上、各色間の位置合わせ技術が重要な課題となっている。各色の位置ずれの成分としては、主に、スキュー、副走査方向のレジストずれ、副走査方向のピッチムラ、主走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差等がある。

このような各色の位置合わせについては従来から様々な提案がなされており、例えば転写媒体（転写紙等）上にカラー画像を形成するに際して、正確に各色の位置を合わせることができるカラー画像形成装置が提案されている（例えば特許文献３）。このカラー画像形成装置では、搬送ベルト上に形成された補正パターンの有無を検出する検知センサ（光センサ）からの出力値に基づく離散データに対し、当該補正パターンとみなされる周波数を超える周波数成分をカットするフィルタリング処理を行い、このフィルタリング処理された値に基づいて補正パターンを認識し、この補正パターンの形成位置の認識結果に基づいて被駆動体の駆動制御に際して加える補正値を算出する。これにより、検知センサからの出力値に重畳しているノイズを除去することができるので、転写媒体上にカラー画像を形成するに際しては、正確に各色の位置を合わせることができる。

ここで、上記のようなトナー濃度検知や、位置ずれ検知等に用いられる反射型センサとしては、種々の提案がなされており、例えば特許文献４に記載の反射型フォトセンサのように、発光素子、発振器、駆動回路と、受光部及び処理回路が、同一回路基板上に実装されることにより、一つのモジュールとして構成されているものがある。

また、特許文献５に記載の画像情報検出装置では、画像情報検知センサブロックに歪みを与えないで、常に正確な画像情報を検出することを目的として、発光素子と受光素子を同一ケース内に組み込んだ画像情報検知センサブロックを有し、該発光素子の光を被検出物に照射し、その反射光を前記受光素子で受光する画像情報検出装置において、前記被検出物に対する前記画像情報検知センサブロックの位置を調整する調整部材と前記画像情報検知センサブロックを、画像情報検出装置本体へ２箇所で取付け、且つそれぞれの取付けに対して少なくとも弾性を有する弾性部材と前記調整部材を介して締結部材により前記画像情報検出装置本体に取付けることを特徴としている。

特開平８−８２５９９号公報 特開平９−８９７６９号公報 特開２００３−９８７９１号公報 特開平９−３２１５９７号公報 特開２００５−３７５８５号公報

従来より、画像形成装置の像担持体や中間転写体あるいは転写材搬送体に形成されたトナーパターン像の検知手段として、前述したような反射型の光センサが用いられている。
この反射型の光センサを用いる場合の最近の課題としては、画像形成装置の小型化に伴い、センサを配置するスペースの制約が大きくなってきたことが上げられる。すなわち、画像形成装置が大型化しないよう、画像形成装置内部は、空きスペースがほとんどない状態で多くの部品が配置されている。
また、中間転写ベルト上のトナーパターン像を正確に検知する手段として、従来より複数の光センサを用いた光学検知装置（１つのプリント基板上に、複数の光センサを搭載した形状）を搭載することが行われている。これは検知精度の向上や、検知に要する時間の短縮を狙い、光センサの個数を増やしているのだが、光センサの個数を増やした分、センサ駆動回路も含めた光学検知装置の外形寸法が、従来の単体の光センサより大きくなってしまい、制御として適性と考えられる位置にレイアウトできないという問題が生じている。そこで、本発明者らは、外形寸法は従来どおりで、且つ、装置内の光センサの個数を増やした光学検知装置を実現する方法を考えなければならなかった。

１つのプリント基板上に複数の光センサが搭載されると、光センサの駆動回路が増える。しかし、光学検知装置を画像形成装置に固定するためのねじ穴や、信号を入出力するコネクタ部品の位置など、回路構成部品をレイアウトするプリント基板上のスペースにも制約は多い。光センサの個数が少ない場合には、プリント基板面上にて部品のレイアウトが可能であったが、プリント基板上にレイアウトを試みても、プリント基板の寸法が大きくなってしまうのは避けられなかった。
また、図６に示すように、２次転写ローラ５と対向する中間転写ベルト１１のローラ２１の近傍に光センサ７０を配置してパターン像の検知を行おうとした場合、２次転写後の転写媒体（転写紙）が搬送されていく過程において、光センサ７０のケース面で画像を擦ってしまう可能性があることが指摘されている。ただし、画像濃度制御などでは、できるだけ現像に近い上流側で検知した方が望ましいので、光センサの検知位置をずらすことよりも、光センサの紙搬送経路側のケース面を薄くするということが要求されている。

以上のように、複数の光センサを同一のプリント基板上に搭載した光学検知装置では、光学検知装置の外形寸法が大きくなるという問題があり、また、光センサの光路内に回路構成部品等の障害物があると、光学特性に悪影響を与えるという問題がある。さらに、プリント基板上にセンサ回路の配線パターンを這いまわさせると、クロストークが発生するという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、外形寸法の大型化が抑制でき、空間的に制約の多い画像形成装置内でも適正な箇所にレイアウトが可能であり、光学特性への悪影響の問題も解消することができる構成の光学検知装置を提供することを目的とし、さらには、その光学検知装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、検知対象に形成されたパターン像を検知する光学検知装置において、少なくとも基板と、該基板上に実装される発光素子と受光素子と遮光部材からなる光センサを備え、前記検知対象の表面を検知するように少なくとも１つの光センサが前記基板上に配置されており、該基板上の光センサ回路構成部品の一部が前記遮光部材に格納されたことを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の光学検知装置において、前記遮光部材に格納される回路構成部品は、前記発光素子及び受光素子の裏面側に配置されていることを特徴とする（請求項２）。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の光学検知装置において、前記受光素子の感度調整手段を有し、該感度調整手段は前記遮光部材に格納しないことを特徴とする（請求項３）。
また、本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか一つの手段の光学検知装置において、前記回路構成部品の格納スペースを有する遮光部材を備えたことを特徴とする（請求項４）。

本発明の第５の手段は、第１の手段の光学検知装置において、前記遮光部材は、前記基板と接する面に少なくとも１つ以上の突起を有することを特徴とする（請求項５）。
また、本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか一つの手段の光学検知装置において、前記検知対象は、画像形成装置の像担持体または中間転写体あるいは転写材搬送体であることを特徴とする（請求項６）。

本発明の第７の手段は、像担持体と、該像担持体に画像を形成する手段と、複数のローラによって懸架された無端ベルト状の中間転写体あるいは転写材搬送体を備え、前記像担持体または中間転写体あるいは転写材搬送体に形成されたパターン像を検知する検知手段を備えた画像形成装置において、前記検知手段として、第１〜第６のいずれか一つの手段の光学検知装置を有することを特徴とする（請求項７）。
また、本発明の第８の手段は、第７の手段の画像形成装置において、前記像担持体を中間転写体あるいは転写材搬送体に沿って複数備え、複数の像担持体に形成した色の異なる画像を、前記中間転写体、あるいは前記転写材搬送体に担持された転写材に重ね合わせて転写して、多色またはフルカラー画像を形成する構成であり、前記光学検知装置は、前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体のローラ近傍のベルト表面を検知するように配置され、前記複数の像担持体から前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体に転写されたパターン像を複数の光センサで検知して転写画像の位置ずれ、あるいは画像濃度の少なくとも一方を検知することを特徴とする（請求項８）。

複数の光センサを同一の基板上に搭載すると、光学検知装置の外形寸法が大きくなるという問題があるが、本発明では、検知対象の表面を検知するように少なくとも１つの光センサが基板上に配置されており、該基板上の光センサ回路構成部品の一部が遮光部材に格納されたことにより、光学検知装置の外形寸法の大型化が抑制できるので、空間的に制約の多い画像形成装置内でも適正な箇所にレイアウトが可能となる。
また、光センサの光路内に障害物があると光学特性に悪影響を与えるという問題があり、基板上に配線パターンを這いまわせると、クロストークが発生するという問題があるが、本発明の光学検知装置では、前記遮光部材に格納される回路構成部品は、発光素子及び受光素子の裏面側に配置されていることにより、光センサの光路を妨げることがなく、また、配線パターンも裏面側に形成されるので、クロストークを発生させることがなく、光学検知装置の性能を維持することができる。

本発明の光学検知装置では、光センサ組付け後に感度調整等を行うことができなくなることを避けるため、受光素子の感度調整手段は遮光部材に格納しないことにより、任意に光センサの感度調整を行うことができる。
また、本発明の光学検知装置では、前記回路構成部品の格納スペースを有する遮光部材を備えたことにより、基板の裏面側も可能な限り薄くすることが可能となるので、スペースの制約が小さくなる。

なお、回路構成部品を遮光部材に内包することで、遮光部材と基板との接合面が減り、嵌合力が弱くなり、遮光部材と基板との間に隙間ができてクロストークが発生するということが懸念されるが、本発明では、遮光部材は、基板と接する面に少なくとも１つ以上の突起を有することにより、この突起を基板に設けた溝や穴に嵌合することにより、遮光部材と基板との嵌合力が強くなり、隙間の発生等を防止してクロストークの発生を抑えることができる。

本発明の画像形成装置では、像担持体または中間転写体あるいは転写材搬送体に形成されたパターン像を検知する検知手段として、上記の構成及び効果を有する光学検知装置を用いたので、空間的に制約の多い画像形成装置内でも適正な箇所に光学検知装置をレイアウトすることができる。
また、本発明の画像形成装置では、像担持体を中間転写体あるいは転写材搬送体に沿って複数備え、複数の像担持体に形成した色の異なる画像を、前記中間転写体、あるいは前記転写材搬送体に担持された転写材に重ね合わせて転写して、多色またはフルカラー画像を形成する構成とした場合に、前記光学検知装置は、前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体のローラ近傍のベルト表面を検知するように配置され、前記複数の像担持体から前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体に転写されたパターン像を複数の光センサで検知して転写画像の位置ずれ、あるいは画像濃度の少なくとも一方を検知するので、検知精度の向上や、検知に要する時間の短縮を図ることができ、さらには位置ずれ検出と画像濃度検出を同時に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る画像形成装置の一例として、電子写真方式のカラープリンタ（以下、単にプリンタと言う）の一実施形態について説明する。このプリンタは、イエロー（以下、Ｙと記す）、シアン（以下、Ｃと記す）、マゼンタ（以下、Ｍと記す）、ブラック（以下、ＢＫと記す）の４色に対応する画像形成部を備え、各色の画像形成部で形成した各色のトナー画像を無端ベルト状の中間転写体１１に重ね合わせて転写した後、転写材（例えば転写紙）２に一括して転写してカラー画像を形成するものである。なお、この実施例では、各色の画像形成部をプロセスカートリッジで構成して、４つのプロセスカートリッジをタンデムに配置し、４つのプロセスカートリッジの上部に中間転写装置１０を配置して、給紙は縦搬送とすることにより、ファーストプリント時間の短縮を図ることができるようにしたものである。

まず、プリンタの基本的な構成例について説明する。図８は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、像担持体として４つの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫを備えている。なお、ここでは、ドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫは、それぞれ一次転写装置１０の無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと記す）１１に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動される。なお、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ周りの構成は全て同じであるため、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫを省略して１つの感光体ドラム周りの構成についてのみ説明する。

感光体ドラム２０の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段としての帯電装置３０、現像手段としての現像装置５０、トナー回収手段としてのドラムクリーニング装置４０の順に配置されている。帯電装置３０と現像装置５０との間には、潜像形成手段としての露光装置８から発せられる光束が感光体ドラム２０まで通過できるようにスペースが確保されている。

帯電装置３０は、帯電部材としての帯電ローラからなり、この帯電ローラ３０を感光体ドラム２０の表面に接触させ、その帯電ローラ３０に帯電バイアスを印加することで、感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。帯電ローラ３０に印加する帯電バイアスとしては、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた帯電バイアスや、直流バイアスのみの帯電バイアス等を利用することができる。また、本実施形態の帯電装置には、帯電ローラ３０の表面をクリーニングするクリーニングブラシが設けられている。このクリーニングブラシによって帯電ローラ３０の表面に付着したトナーを除去することにより、帯電ローラ３０に付着したトナーによって発生する帯電不良を防止している。

このようにして一様帯電した感光体ドラム２０の表面は、露光装置８によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置８は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体ドラム２０に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。
本実施形態の露光装置８は、例えば図７に示すように、半導体レーザとカップリングレンズを有する光源装置８１と、シリンドリカルレンズ８２と、光偏向器（回転多面鏡等）８３と、走査結像用レンズ８４とミラー８５，８７及び補正用レンズ８６からなる走査光学系などで構成されるレーザ走査方式の露光装置（レーザ書込装置）である。なお、図７では１系統の光学系のみしか図示していないが、実際には４つの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対応して４つの光源装置８１が設けられており、４つの光源装置８１からの４本のレーザ光を一つの光偏向器８３で振り分けて偏向走査し、４本のレーザ光を４つの走査光学系でそれぞれ対応する感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに集光して走査する方式である。また、このレーザ走査方式の他、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像手段（ロッドレンズアレイ、マイクロレンズアレイ等）からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

現像装置５０は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラが部分的に露出している。本実施形態で使用する現像装置５０では、例えばトナーと磁性キャリア（以下、キャリアと記す）とからなる二成分現像剤を使用しているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５０は、図８に示すトナー収容器としてのトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫは、それぞれが単体で交換できるように、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫだけを交換すればよい。

トナーボトル９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９ＢＫから各現像装置５０に補給されたトナーは、現像装置内の攪拌搬送スクリューによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ上に担持される。現像ローラには、図示しない電源から現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体ドラム２０上の静電潜像と現像ローラとの間では、現像ローラ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになり、これにより現像ローラ上のトナーは、感光体ドラム２０上の静電潜像に付着する。この付着によって感光体ドラム２０上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像で現像される。

１次転写装置１０の中間転写ベルト１１は、図８に示すように、３つの支持ローラ２１，２２，２３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１１上には、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上の各色のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、本実施形態では転写チリの発生が少ない転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫと接触する中間転写ベルト１１の部分の裏面に、それぞれ転写手段としての１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫを配置している。本実施形態では、各１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫにより押圧された中間転写ベルト１１の部分と各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫとによって、１次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上のトナー像を中間転写ベルト１１上に転写する際には、各１次転写ローラ１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫに転写バイアスが印加される。これにより、各１次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト１１上に静電的に付着し、重ね合わせて転写される。

上記支持ローラ２１に張架された中間転写ベルト１１の部分には、２次転写ローラ５が接触して配置されている。この中間転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間には２次転写ニップ部２４が形成され、この部分に、所定のタイミングで転写材としての転写紙２が送り込まれるようになっている。この転写紙２は、露光装置８の図中下側にある給紙カセット１内に収容されており、給紙ローラ３、レジストローラ対４等によって、２次転写ニップ部２４まで搬送される。そして、中間転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は、２次転写ニップ部２４において、転写紙上に一括して転写される。この２次転写時には、２次転写ローラ５に転写バイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１１上のトナー像が転写紙上に転写される。

２次転写ニップ部２４の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置６が配置されている。この定着装置６は、ヒータを内蔵した加熱ローラと、圧力を加えるための加圧ローラとを備えている。２次転写ニップ部２４を通過した転写紙２は、定着装置６のローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙２に定着される。そして、定着後の転写紙２は、排紙ローラ７によって、装置上面の排紙トレイ１５上に排出される。

上記の各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの周りには、１次転写後にドラム表面に残留したトナーを除去し回収するためのトナー回収手段であるドラムクリーニング装置４０が設けられている。このドラムクリーニング装置４０は、感光体ドラム表面に付着した不要なトナーをファーブラシやクリーニングブレード等で回収する構成となっている。また、回収した不要トナーは、搬送手段（搬送スクリュ、搬送コイル、あるいは気流を利用した粉体搬送装置等）によってドラムクリーニング装置４０内から図示しない廃トナータンクまで搬送される。

また、中間転写ベルト１１の周りにも、２次転写後にベルト表面に残留したトナーを除去し回収するためのトナー回収手段であるベルトクリーニング装置１３が設けられている。このベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト１１の表面に付着した不要なトナーをファーブラシやクリーニングブレード等で回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１３内から図示しない搬送手段（搬送スクリュ、搬送コイル、あるいは気流を利用した粉体搬送装置等）により図示しない廃トナータンクまで搬送される。

図８に示したような構成のタンデム型のカラー画像形成装置においては、その構成上、各色間の位置合わせ技術が重要な課題となる。各色の位置ずれの成分としては、主にスキュー、副走査方向のレジストずれ、副走査方向のピッチムラ、主走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差などがある。そこで、本実施形態のカラー画像形成装置では、転写紙２に対して実際のカラー画像形成動作を行なうに先立ち、各色の位置ずれ補正を行なう。その補正を行う手段としては、例えば各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ上に各色のトナーパターン像を形成し、この各色のトナーパターン像を中間転写ベルト１１上に転写し、その転写されたトナーパターン像を光学検知装置（光センサ）７０で検知して、各色のパターン像の主・副走査方向のレジスト位置ずれやピッチ等を検出し、位置ずれ等の補正を行う。

トナーパターン像の検知の具体例としては、例えば図７に示すように、中間転写ベルト１１上の３箇所に各色の位置ずれ補正用のトナーパターン像ＴＰを形成し、これを３つの光センサ７０を有する光学検知装置で検出する。本実施形態では、３つの光センサ７０を中間転写ベルト１１における主走査方向の両端と中央に配置し、中間転写ベルト１１には、各々の光センサ７０の配置位置に対応させて各色のトナーパターン像ＴＰを形成する。このようなトナーパターン像ＴＰは、中間転写ベルト１１が転動移動し、光センサ７０を順に通過することによって検知される。そして、この検知情報に基いて制御部（図示せず）で各色のトナーパターン像ＴＰの主・副走査方向のレジスト位置ずれやピッチ等を検出し、補正値を演算して露光装置の８の光源駆動手段８８等を制御し、各感光体に対する潜像の書込タイミング等を補正して位置ずれを補正する。

このように、本実施形態では、中間転写ベルト１１上にレジスト位置ずれ等を検出するためのトナーパターン像ＴＰを形成し、このトナーパターン像を検出する光学検知装置として複数の光センサ７０を設けている。この光センサ７０は、例えば発光素子７１とレンズ７２と受光素子７３，７４などで構成され、中間転写ベルト１１を張架する複数のローラのうちの一つのローラの位置の近傍でベルト表面のトナーパターンＴＰを検知するように配置されている。また、図７ではレジスト位置ずれ検知用としたが、トナー濃度検知用の光センサを同様に設けることができる。

なお、以上の実施形態では、中間転写ベルトを用いたタンデム型のカラー画像形成装置（カラープリンタ）を例に上げたが、中間転写ベルトを用いずに、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫの画像を直接転写材に転写する構成としてもよい。そして、この場合には、例えば図７において、ベルト１１は転写材を担持搬送する転写材搬送ベルトとなる。また、転写材搬送ベルトとした場合にもレジスト位置ずれ等の検出方法は上記と同様であり、転写材搬送ベルト上にレジスト位置ずれや画像濃度を検出するためのトナーパターン像ＴＰを形成し、このトナーパターン像を光学検知装置の複数の光センサ７０で検知することになる。

ところで、中間転写ベルト１１に対して複数の光センサ７０を配置する場合、位置合わせや組み付けの容易さから、１つのプリント基板上に複数の光センサを搭載して光学検知装置とすることが行われているが、１つのプリント基板上に複数の光センサが搭載されると、光センサの駆動回路が増える。このため、光学検知装置を画像形成装置に固定するためのねじ穴や、信号を入出力するコネクタ部品の位置など、回路構成部品をレイアウトするプリント基板上のスペースにも制約が多くなる。また、光センサの個数が少ない場合には、プリント基板面上にて部品のレイアウトが可能であったが、プリント基板上にレイアウトを試みても、プリント基板の寸法が大きくなってしまうのが避けられない。また、図８や図６に示すように、２次転写ローラ５に対向する中間転写ベルト１１のローラ２１の近傍に光センサ７０を配置してトナーパターン像の検知を行おうとした場合、２次転写後の転写紙２が搬送されていく過程において、光センサ７０のケース面で画像を擦ってしまう可能性がある。このため、光センサ７０の紙搬送経路側のケース面が薄いということが要求される。

なお、光センサ７０の表側（通紙側）は上記のように制約があるものの、センサ裏側には画像形成装置本体側と電気的接続を行うためのコネクタ等があり、裏側に若干拡大する分には問題が無い。そこで本発明者らは、このスペースを利用し、制約を満たす光学検知装置の構成を創案するに至った。

以下、プリント基板と、そのプリント基板の表面に実装される発光素子と受光素子とレンズ及び遮光部材によって構成される光センサを１以上有する光学検知装置を例に挙げて本発明の実施例を説明する。

従来は、１つのプリント基板上に少ない数（例えば図７のように３個）の光センサ７０を搭載した光学検知装置であったため、表面のみの部品実装領域にて十分であった。しかし、図４に示す例のように、１つのプリント基板７６上に７個の光センサ７０（４個はトナー濃度（トナー付着量）検知用の光センサ、３つはレジスト位置ずれ検知用の光センサ）を搭載した光学検知装置の場合には、基板表面側のみに全ての部品を実装することは無理がある。そこで、本実施例では、図３、図４に示すように、プリント基板７６のコネクタ７９等が設けられている基板裏面側の遮光部材（以下、下ケースと言う）７７の内部に回路構成部品７８ａ，７８ｂ，７８ｃを配置・実装する。すなわち、図３に示すように、下ケース７７の内部に回路構成部品７８ａ，７８ｂ，７８ｃが配置されるようにプリント基板７６上にレイアウトを行う。

なお、光学検知装置を画像形成装置本体に取り付けるブラケットなどは金属部品であるため、光センサを実装するプリント基板７６の裏面に回路構成部品を搭載することは絶縁性の問題が発生しかねないが、本実施例によれば、下ケース７７の材質にプラスチックやセラミックのような絶縁性のものを用いることにより、下ケース７７自体が絶縁体の役割を果たすため、絶縁の問題が回避されることも効果として得られる。また、部品の高さ分程度に裏側が厚くなっても、この裏側を前述の通紙側と反対側にすることにより、こちら側は通紙による制約も無いので問題はない。このようにすることにより、基板の大きさは拡大せず、逆に幅（短辺方向の長さ）を狭くすることも可能となった。

図１は本発明の光学検知装置に用いる光センサの一実施例を示す図であり、光センサ７０の発光素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））７１、受光素子（例えばフォトトランジスタ（ＰＴｒ））７３，７４、レンズ７２、遮光部材（上ケース）７５のレイアウトを平面的に示したものである。また、図２は、検知対象（例えば中間転写ベルト）１１に対する光センサ７０の発光素子（ＬＥＤ）７１、受光素子（ＰＴｒ）７３，７４、レンズ７２の配置を示したものである。図２に示すように、発光素子（ＬＥＤ）７１からの光はレンズ７２を通り、検知対象（中間転写ベルト）１１に照射され、検知対象１１によって反射され、正反射したものは正反射光受光素子（ＰＴｒ）７３へ、拡散反射したものは拡散反射光受光素子（ＰＴｒ）７４へとレンズ７２を通って集光される。

図１に示す遮光部材（上ケース）７５は、発光素子７１からの発光光が直接受光素子（ＰＴｒ）７３，７４へ入射することを避けるため、カーボンなどが含まれた有色の材料を用いて形成されており、発光素子７１と、その両側の受光素子７３，７４との間には遮光壁７５ｅが設けられている。また、遮光部材（上ケース）７５には絞り７５ａ，７５ｂ，７５ｃ用の穴などの光学的加工も施す必要があるため、樹脂成型などにより形成しやすい樹脂材料（例えばポリカーボネイトなど）が適している。

ここで、前述の図３は図１に示す光センサ７０のＢ−Ｂ’方向での断面図である。本実施例では、プリント基板７６に遮光部材（ケース）７５，７７を固定する方法の１つとして、プリント基板７６面を遮光部材（ケース）７５，７７で両面から挟みこむような構成を取っている。なお、光学素子（発光素子７１、レンズ７２、受光素子７３，７４）のある側のケース７５が上ケース、それとは反対側のケース７７が下ケースである。また、レンズ７２も上ケース７５と下ケース７７の嵌合によって保持されている。プリント基板７６には上ケース７５の位置決めボス７５ｄと、下ケース７７の突き出し（突起）７７ｂ，７７ｃを差し込む溝穴があり、上ケース７５と下ケース７７をプリント基板７６を挟んで嵌合することによってガタつくことなく固定されている。なお、図１、図３に示す光センサ７０の上ケース７５とレンズ７２及び下ケース７７の形状の一例を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。

ところで上記の上ケース７５と下ケース７７の嵌合が甘いと、発光素子（ＬＥＤ）７１からの光が反射を介せず直接受光素子（ＰＴｒ）７３，７４へ入射することがあり、これをクロストーク（洩れ光）という。クロストークが発生すると、センサの検知精度が下がるので、クロストークが無いことが望ましい。このクロストークはプリント基板８６上の配線パターン（銅箔等）の隙間を通じても発生することがわかっている。従って、光学素子の実装近辺はできるだけ、配線を這いまわさないようにしてある。

回路構成部品（電子部品）を遮光部材の上ケース７５内に格納することは可能であるが、（１）回路構成部品が光学系の障害物になる、（２）回路構成部品を配置することにより、プリント基板上の配線パターンの這いまわしが発生し、クロストークによるノイズが大きくなる、という２つの理由から、回路構成部品を上ケース７５内に格納することは問題となる。そこで、上記の２つの問題を回避するためには、図３に示したように、下ケース７７内に回路構成部品７８ａ〜７８ｃを格納することが適している。

なお、回路構成部品７８ａ〜７８ｃを格納することによって下ケース７７が若干厚くなっても、上ケース７５ほどの制約は無いが、小径ドラムなどの像担持体（感光体）を検知しようとする場合には、やはり下ケース７７の薄さも望まれる可能性がある。そうしたことも想定し、下ケース７７の厚みもできるだけ薄くなるよう、図３に示すように、部品サイズが収まる逃げ加工を下ケース７７に施した。すなわち、下ケース７７に１．０５ｍｍの深さの逃げを作ることにより、下ケース７７の厚みとしては、２．４ｍｍに収めることができる。

ただし、回路構成部品を格納することにより、プリント基板７６と下ケース７７の接合面が少なくなることから、固定を保持している嵌合力が弱くなることが考えられる。プリント基板７６との固定にはさほど影響はないのであるが（光学系の安定は比較的保たれる）、嵌合力が弱くなることによりケース７５，７７と基板７６との間に隙間が生じ、クロストークへの影響が大きくなる。すなわち、発光素子７１と受光素子７３，７４が同一平面上にあるため、その間の遮光壁７５ｅが少しでも浮いてしまうと、そこから光が洩れてクロストークが発生することになる。そこで、面では抑えつけられないが、点にて嵌合力を高めるため、本実施例では、下ケース７７の内部に少なくとも１個の嵌合用突起７７ａを設ける。なお、格納する部品数によって、突起７７ａの位置や個数は変わってくるが、少なくとも１個以上の嵌合用突起７７ａを設けることにより、下ケース７７とプリント基板７６の嵌合が強まり、これにより下ケース７７と上ケース７５の嵌合も強まり、上ケース７５とプリント基板７６の嵌合も強まるということから、隙間の発生を抑えることができ、クロストークの発生が抑えられるのである。

ところで、カラートナーの付着量の検出に用いられる光センサ（例えば、図４の(2)，(3)，(5)，(6)の光センサ）では、正反射光受光素子７３と拡散反射光受光素子７４の感度（ゲイン）の調整を出荷時に行うのが一般的である。これは正反射光に対する拡散光の割合をある一定のレベルにするために行うのであるが、多くの場合は半固定抵抗や可変抵抗などの電子部品にて行われる（主に出力値の増幅率を可変にしてある）。また、半固定抵抗などでなくとも、増幅率を決定している抵抗などは、部品そのものを付け替えるなどで、感度の調整を行うことも可能である。

この感度調整は、基板上に光センサが組み上がり、光学系ができあがって、そのそれぞれの光学系に対して調整が行われるので、組み付け前に調整を行うことは不可能である。従って、これらの感度調整に関わる部品は、遮光部材（ケース）７５，７７内には格納せず、ケース７５，７７外部の基板上（基板裏面側）に配置する。このように感度調整部品をケース７５，７７に格納しないことにより、任意に光センサ７０の感度調整を行うことができるようになり、組み付け後の調整も容易な光学検知装置を実現することができる。

本発明の光学検知装置に用いる光センサの一実施例を示す図である。 検知対象に対する光センサの発光素子、受光素子、レンズの配置例を示す図である。 図１に示す光センサのＢ−Ｂ’方向での断面図である。 本発明の一実施例を示す光学検知装置の構成説明図である。 図１、図３に示す光センサの上ケースとレンズ及び下ケースの形状の一例を示す図である。 ２次転写位置の中間転写ベルトのローラの近傍に光センサを配置してパターン像の検知を行う場合の説明図である。 タンデム型の画像形成装置の露光装置の構成例と、パターン像検知用の光センサの配置・構成例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すカラープリンタの概略構成図である。

符号の説明

１：給紙装置
２：転写紙（転写材）
５：２次転写ローラ
６：定着装置
８：露光装置
１１：中間転写ベルト（中間転写体）
２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫ：感光体ドラム（像担持体）
３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０ＢＫ：帯電装置
４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０ＢＫ：ドラムクリーニング装置
５０Ｙ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０ＢＫ：現像装置
７０：光センサ（光学検知装置）
７１：発光素子
７２：レンズ
７３：正反射光受光素子
７４：拡散反射光受光素子
７５：上ケース（遮光部材）
７６：プリント基板
７７：下ケース（遮光部材）

Claims (8)

1. 検知対象に形成されたパターン像を検知する光学検知装置において、
   少なくとも基板と、該基板上に実装される発光素子と受光素子と遮光部材からなる光センサを備え、前記検知対象の表面を検知するように少なくとも１つの光センサが前記基板上に配置されており、該基板上の光センサ回路構成部品の一部が前記遮光部材に格納されたことを特徴とする光学検知装置。
2. 請求項１記載の光学検知装置において、
   前記遮光部材に格納される回路構成部品は、前記発光素子及び受光素子の裏面側に配置されていることを特徴とする光学検知装置。
3. 請求項１または２記載の光学検知装置において、
   前記受光素子の感度調整手段を有し、該感度調整手段は前記遮光部材に格納しないことを特徴とする光学検知装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の光学検知装置において、
   前記回路構成部品の格納スペースを有する遮光部材を備えたことを特徴とする光学検知装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学検知装置において、
   前記遮光部材は、前記基板と接する面に少なくとも１つ以上の突起を有することを特徴とする光学検知装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の光学検知装置において、
   前記検知対象は、画像形成装置の像担持体または中間転写体あるいは転写材搬送体であることを特徴とする光学検知装置。
7. 像担持体と、該像担持体に画像を形成する手段と、複数のローラによって懸架された無端ベルト状の中間転写体あるいは転写材搬送体を備え、前記像担持体または中間転写体あるいは転写材搬送体に形成されたパターン像を検知する検知手段を備えた画像形成装置において、
   前記検知手段として、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光学検知装置を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７記載の画像形成装置において、
   前記像担持体を中間転写体あるいは転写材搬送体に沿って複数備え、複数の像担持体に形成した色の異なる画像を、前記中間転写体、あるいは前記転写材搬送体に担持された転写材に重ね合わせて転写して、多色またはフルカラー画像を形成する構成であり、前記光学検知装置は、前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体のローラ近傍のベルト表面を検知するように配置され、前記複数の像担持体から前記中間転写体あるいは前記転写材搬送体に転写されたパターン像を複数の光センサで検知して転写画像の位置ずれ、あるいは画像濃度の少なくとも一方を検知することを特徴とする画像形成装置。
   

Images