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JP2011185988A - Reflective optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

Reflective optical sensor and image forming apparatus Download PDF

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JP2011185988A
JP2011185988A JP2010048059A JP2010048059A JP2011185988A JP 2011185988 A JP2011185988 A JP 2011185988A JP 2010048059 A JP2010048059 A JP 2010048059A JP 2010048059 A JP2010048059 A JP 2010048059A JP 2011185988 A JP2011185988 A JP 2011185988A
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秀昌 鈴木
Koji Masuda
浩二 増田
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflective optical sensor capable of more accurately detecting toner density and a position of a toner pattern. <P>SOLUTION: The reflective optical sensor includes: an illumination system in which light emitting parts E1 to E9 are arrayed; a light receiving system in which light receiving parts D1 to D9 are arrayed; an irradiation microlens array in which irradiation microlenses LE1 to LE9 are arrayed in the same pitch as the pitch of the light emitting parts and the light receiving parts; and a light receiving microlens array in which light receiving microlenses LD1 to LD9 are arrayed in the same pitch as the pitch of the light emitting parts and the light receiving parts. The irradiation microlens and the light receiving microlens both have plano-convex shape, and are different in all of radius of curvature of a lens surface, lens area and lens thickness. The illumination system is constituted so that an axis of the light emitting part passing through the center of each light emitting part and perpendicular to the light emitting part is tilted to a surface of a supporting member so as to go toward the light receiving system in a sub-direction, and the light receiving system is constituted so that an axis of the light receiving part passing through the center of each light receiving part and perpendicular to the light receiving part is tilted to the surface of the supporting member so as to go toward the illumination system in the sub-direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

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

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

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

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

上記「トナー濃度」は、トナー画像としてのトナーパターンの「画像濃度」である。   The “toner density” is the “image density” of a toner pattern as a toner image.

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

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

この発明は、トナーパターンのトナー濃度や位置を「より高精度」に検出できる反射型光学センサの実現を課題とする。   An object of the present invention is to realize a reflective optical sensor that can detect the toner density and position of a toner pattern with higher accuracy.

この発明の「反射型光学センサ」は、所定の副方向へ移動する支持部材の表面に形成されたトナーパターンの「トナー濃度もしくは位置」、またはトナーパターンの「トナー濃度および位置」を検出するために用いられる反射型光学センサである。
「支持部材」は、トナーパターンを形成される部材であり、具体的には潜像担持体、あるいは転写ベルトである。
「潜像担持体」は光導電性の感光体(ドラム状あるいはベルト状である。)であって、その表面の帯電と露光とにより静電潜像を形成される。
「転写ベルト」は、潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより可視像化したトナー画像を、転写紙等の「シート状記録媒体」に転写するベルトであり、シート状記録媒体を搬送しつつ潜像担持体上のトナー画像を直接にシート状記録媒体に転写させる「直接転写ベルト」であることもできるし、潜像担持体上のトナー画像を転写され、転写されたトナー画像をシート状記録媒体に再転写する「中間転写ベルト」であることもできる。
The “reflective optical sensor” of the present invention detects the “toner concentration or position” of the toner pattern formed on the surface of the support member moving in the predetermined sub-direction, or the “toner concentration and position” of the toner pattern. It is a reflection type optical sensor used for.
The “support member” is a member on which a toner pattern is formed, specifically a latent image carrier or a transfer belt.
The “latent image carrier” is a photoconductive photoreceptor (drum or belt), and an electrostatic latent image is formed by charging and exposing the surface.
The “transfer belt” is a belt for transferring a toner image obtained by visualizing an electrostatic latent image formed on a latent image carrier with toner onto a “sheet-like recording medium” such as transfer paper. It can be a “direct transfer belt” that directly transfers the toner image on the latent image carrier to the sheet-like recording medium while conveying the medium, or the toner image on the latent image carrier is transferred and transferred. It can also be an “intermediate transfer belt” for retransferring a toner image to a sheet-like recording medium.

潜像担持体の静電潜像形成面の移動する方向、あるいは転写ベルトのベルト面が移動する方向が「副方向」である。潜像担持体に対して光走査を行なう露光方式では、光走査の主走査方向に直交する副走査方向が上記「副方向」に相当する。   The direction in which the electrostatic latent image forming surface of the latent image carrier moves or the direction in which the belt surface of the transfer belt moves is the “sub-direction”. In the exposure method in which the latent image carrier is optically scanned, the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction of the optical scanning corresponds to the “sub-direction”.

「トナーパターン」は、支持部材に先ず、静電潜像パターンとして形成され、ついで現像によりトナー画像化されてトナーパターンとなる。反射型光学センサによる検出は、トナーパターンが潜像担持体に形成された状態、もしくは転写ベルト上に転写された状態で行なわれる。   The “toner pattern” is first formed on the support member as an electrostatic latent image pattern, and then developed into a toner image to form a toner pattern. Detection by the reflective optical sensor is performed in a state where the toner pattern is formed on the latent image carrier or is transferred onto the transfer belt.

請求項1の反射型光学センサは、照明系と、受光系と、照射用マイクロレンズアレイと、受光用マイクロレンズアレイとを有する。   The reflective optical sensor according to claim 1 includes an illumination system, a light receiving system, an irradiation microlens array, and a light receiving microlens array.

「照明系」は、N(≧3)個の発光部を1方向に等間隔に配列一体化してなり、上記各発光部から検出光を放射する。発光部としてはLEDを好適に用いることができ、従って、照明系として「LEDアレイ」を好適に用いることができる。   The “illumination system” includes N (≧ 3) light emitting units arranged and integrated at equal intervals in one direction, and radiates detection light from each of the light emitting units. An LED can be preferably used as the light emitting unit, and therefore an “LED array” can be preferably used as the illumination system.

「受光系」は、N個の受光部を、発光部の配列ピッチと同ピッチで、1方向に配列一体化してなる。受光部としては「フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ」を好適に用いることができ、従って、受光系として「フォトダイオードアレイやフォトトランジスタアレイ」を好適に用いることができる。   The “light receiving system” is formed by integrating N light receiving portions in one direction at the same pitch as the light emitting portion arrangement pitch. A “photodiode or phototransistor” can be preferably used as the light receiving portion, and therefore a “photodiode array or phototransistor array” can be preferably used as the light receiving system.

「照射用マイクロレンズアレイ」は、同一形状で「同一の正のパワー」を持つN個の照射用マイクロレンズを、N個の発光部と同一ピッチで1方向にアレイ配列し一体化してなる。
「受光用マイクロレンズアレイ」は、同一形状で「同一の正のパワー」を持つN個の受光用マイクロレンズを、N個の受光部と同一ピッチで1方向にアレイ配列し一体化してなる。
The “irradiation microlens array” is formed by integrally arraying N irradiation microlenses having the same shape and “the same positive power” in one direction at the same pitch as the N light emitting units.
The “light-receiving microlens array” is formed by integrally arranging N light-receiving microlenses having the same shape and “the same positive power” in one direction at the same pitch as the N light-receiving portions.

照明系の発光部の配列方向(上記1方向)、受光系の受光部の配列方向、照射用マイクロレンズアレイのマイクロレンズ配列方向、受光用マイクロレンズアレイのマイクロレンズ配列方向は互いに平行で、上記副方向に対して直交もしくは所定の角をなす。   The arrangement direction of the light emitting part of the illumination system (one direction described above), the arrangement direction of the light receiving part of the light receiving system, the micro lens arrangement direction of the irradiation microlens array, and the microlens arrangement direction of the light receiving microlens array are parallel to each other. It is orthogonal to the sub direction or makes a predetermined angle.

発光部から放射された光束が、照射用マイクロレンズを介して支持部材に検出用光として照射され、支持部材による反射光が、受光用マイクロレンズを介して受光部に入射するように「照明系、受光系、照射用マイクロレンズアレイ、受光用マイクロレンズアレイの位置関係」が定められている。   The illumination system is configured so that the light beam emitted from the light emitting unit is irradiated as detection light to the support member via the irradiation microlens, and the reflected light from the support member enters the light receiving unit via the light receiving microlens. The positional relationship among the light receiving system, the irradiation microlens array, and the light receiving microlens array is defined.

照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイは、同一の光学材料により形成され、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズ共に「平凸形状」である。
照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは互いに、レンズ面曲率半径、レンズ面積、レンズ厚のいずれもが異なる。
The irradiation microlens array and the light receiving microlens array are formed of the same optical material, and both the irradiation microlens and the light receiving microlens are “plano-convex”.
The irradiation microlens and the light receiving microlens are different from each other in lens surface curvature radius, lens area, and lens thickness.

照明系は、各発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸が、支持部材表面に対して、副方向において「受光系に向かう」ように傾いており、受光系は、各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸が、支持部材表面に対して、副方向において「照明系に向かう」ように傾いている。   The illumination system is inclined such that the light emitting unit axis passing through the center of each light emitting unit and perpendicular to the light emitting unit is “toward the light receiving system” in the sub direction with respect to the support member surface. The light receiving portion axis passing through the center of the portion and perpendicular to the light receiving portion is inclined so as to “go to the illumination system” in the sub direction with respect to the support member surface.

各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の発光部軸に平行であり、各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の受光部軸に平行である。
従って、上記発光部軸・受光部軸は、副方向において、支持部材に向かって「互いに近づく」ように傾いている。
The optical axis of each irradiation microlens is parallel to the light emitting unit axis of the corresponding light emitting unit, and the optical axis of each light receiving microlens is parallel to the light receiving unit axis of the corresponding light receiving unit.
Accordingly, the light emitting unit axis and the light receiving unit axis are inclined so as to “approach each other” toward the support member in the sub direction.

請求項1記載の反射型光学センサは、レンズ面曲率半径、レンズ面積、レンズ厚のいずれに於いても、受光用マイクロレンズが照射用マイクロレンズに比して大きいことができる(請求項2)。   In the reflection type optical sensor according to the first aspect, the light receiving microlens can be larger than the irradiation microlens in any of the lens surface radius of curvature, the lens area, and the lens thickness. .

請求項1または2記載の反射型光学センサの各照射用マイクロレンズは、副方向において「対応する発光部よりも受光部側へずれて配置」されることができる(請求項3)。   Each of the irradiation microlenses of the reflective optical sensor according to claim 1 or 2 can be “displaced to the light receiving part side relative to the corresponding light emitting part” in the sub direction (claim 3).

請求項1〜3の任意の1に記載の反射型光学センサは、照射用マイクロレンズアレイにおける所定の側からi(1≦i≦N)番目の照射用マイクロレンズと、受光用マイクロレンズアレイにおける上記所定の側からi(1≦i≦N)番目の受光用マイクロレンズとが、それぞれ「副方向において長円状もしくは矩形形状のレンズ面」をなし、これら長円状もしくは矩形状のレンズ面が、その幅方向(レンズ面光軸に直交する平面において発光部の配列方向に平行な方向)において、発光部の配列ピッチと同一ピッチで接触しあっていることができる(請求項4)。   The reflection-type optical sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the i (1 ≦ i ≦ N) -th irradiation microlens from a predetermined side in the irradiation microlens array and the light-receiving microlens array The i (1 ≦ i ≦ N) th light-receiving microlens from the predetermined side forms an “oval or rectangular lens surface in the sub direction”, respectively, and these oval or rectangular lens surfaces However, in the width direction (the direction parallel to the arrangement direction of the light emitting parts in the plane orthogonal to the lens surface optical axis), they can be in contact with each other at the same pitch as the arrangement pitch of the light emitting parts.

請求項1〜4の任意の1に記載の反射型光学センサは「支持部材表面が検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第1の基準受光量」と、「支持部材上のトナーパターンが検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第2の基準受光量」とを参照し、第2の基準受光量を「拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離する処理手段」を備えることができる(請求項5)。   The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein "a first reference light reception amount that is a light reception amount of each light receiving portion when the support member surface is irradiated with detection light" and "support The second reference received light amount is referred to as “the received light amount by the diffuse reflected light” with reference to the “second reference received light amount that is the received light amount of each light receiving portion when the toner pattern on the member is irradiated with the detection light”. A processing means for separating the received light amount by the regular reflection light ”can be provided.

この場合において、処理手段において「拡散反射光による受光量:D(拡)を正反射光による受光量:D(正)で除した値:D(拡)/D(正)を求める演算」を行うことが好ましい(請求項6)。   In this case, in the processing means, “a value obtained by dividing the amount of received light by diffuse reflected light: D (expanded) by the amount of received light by regular reflected light: D (positive): D (expanded) / D (positive)” is calculated. It is preferable to do this (claim 6).

請求項1〜6の任意の1に記載の反射型光学センサは、N個の発光部が、配列方向にm組に分割され、各組は略等数の発光部を有し、「各組の発光部を、配列順に同期して点滅させる照射制御装置」を有することができる(請求項7)。   The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the N light emitting units are divided into m sets in the arrangement direction, and each set has a substantially equal number of light emitting units. The light emission section can be flashed in synchronization with the arrangement order.

請求項1〜7の任意1の1に記載の反射型光学センサは、発光部、受光部、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの個数:Nが、
7≦N≦31
の範囲内の奇数であることが好ましい(請求項8)。
The reflection type optical sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the number of light emitting units, light receiving units, irradiation microlenses, and light receiving microlenses: N is
7 ≦ N ≦ 31
It is preferable that the number is an odd number within the range (Claim 8).

Nの値を「奇数」とするのは、配列数:Nに「中央」があるので、この中央の位置を占める発光部等を、トナーパターンの「主方向の中央」に対応させ得るからである。   The reason why the value of N is “odd” is that the number of arrays: N has “center”, and the light-emitting portion occupying this center position can correspond to the “center in the main direction” of the toner pattern. is there.

この発明の画像形成装置は、潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像装置と、転写装置とを有するものであって、静電潜像形成手段が帯電手段と光走査装置を有し、上記請求項1〜8の任意の1に記載の反射型光学センサを有する(請求項9)。   The image forming apparatus according to the present invention includes a latent image carrier, an electrostatic latent image forming unit, a developing device, and a transfer device. The electrostatic latent image forming unit includes a charging unit and an optical scanning device. And having the reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 8 (claim 9).

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

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

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

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

請求項9記載の画像形成装置は、複数の潜像担持体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像(「2色画像」や「フルカラー画像」を含む。)を形成するタンデム方式の画像形成装置であることができる(請求項10)。   The image forming apparatus according to claim 9 forms toner images of different colors on a plurality of latent image carriers, and superimposes the plurality of toner images to form a multicolor image (“two-color image” or “full-color image”). A tandem type image forming apparatus.

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

特に、発光素子の発光部軸と照射用マイクロレンズの光軸が平行で、発光部軸・受光部軸の傾きが支持部材表面へ向かって狭まるようになっているので、発光部の放射する光束の「光強度の強い光束部分」を検出用光に利用でき、トナーパターン検出における光利用効率を良好に高めることができる。   In particular, the light emitting unit axis of the light emitting element and the optical axis of the irradiation microlens are parallel, and the inclination of the light emitting unit axis and the light receiving unit axis is narrowed toward the surface of the support member. The “light beam portion with high light intensity” can be used as detection light, and the light use efficiency in toner pattern detection can be improved satisfactorily.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図7に示す濃度検出用パターンTP1はイエロートナーで形成され、濃度検出用パターンTP2はマゼンタトナーで形成される。また、濃度検出用パターンTP3はシアントナーで形成され、濃度検出用パターンTP4はブラックトナーで形成される。
以下では、濃度検出用パターン相互を区別する必要がない場合には、これらを総称して「濃度検出用パターンTP」ともいう。
The density detection pattern TP1 shown in FIG. 7 is formed with yellow toner, and the density detection pattern TP2 is formed with magenta toner. The density detection pattern TP3 is formed of cyan toner, and the density detection pattern TP4 is formed of black toner.
Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the density detection patterns, these are collectively referred to as “density detection pattern TP”.

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

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

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

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

反射型光学センサを用いて、トナーパターンの「位置検出処理およびトナー濃度検出処理」が行われる際には、プリンタ制御装置2090(図1参照)から、図示されない走査制御装置に位置検出用パターン及び濃度検出用パターンの形成が指示される。   When the “position detection process and toner density detection process” of the toner pattern is performed using the reflective optical sensor, the position detection pattern and the position detection pattern are transferred from the printer control device 2090 (see FIG. 1) to the scan control device (not shown). The formation of the density detection pattern is instructed.

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

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

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

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

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

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

光学センサ装置2245を構成する4つの反射型光学センサ2245a、2245b、2245c、2245dは、構成・構造とも同一のものであり、以下では、反射型光学センサ2245aを代表として、構成と構造について説明する。
反射型光学センサ2245aは、一例として図15に示されたように、9個の発光部E1〜E9、9個の照射用マイクロレンズLE1〜LE9、9個の受光部D1〜D9、9個の受光用マイクロレンズLD1〜LD9、及び、図示されない処理手段としての「処理装置」を有している。
The four reflective optical sensors 2245a, 2245b, 2245c, and 2245d constituting the optical sensor device 2245 have the same configuration and structure, and the configuration and structure will be described below with the reflective optical sensor 2245a as a representative. .
As shown in FIG. 15 as an example, the reflective optical sensor 2245a includes nine light emitting portions E1 to E9, nine irradiation microlenses LE1 to LE9, nine light receiving portions D1 to D9, and nine light receiving portions D1 to D9. It has light receiving microlenses LD1 to LD9 and a “processing device” as processing means (not shown).

発光部・受光部の数は、請求項8記載のように7〜31個程度の奇数であることが好ましいが、図15以下の図に示す「9個の発光部・受光部の組み合わせ」は、好適なものの1つである。   It is preferable that the number of light emitting units / light receiving units is an odd number of about 7 to 31 as described in claim 8, but the “combination of nine light emitting units / light receiving units” shown in FIG. , One of the preferred ones.

照射用マイクロレンズLE1〜LE9は「照射用マイクロレンズアレイ」を構成し、受光用マイクロレンズLD1〜LD9は「受光用マイクロレンズ」を構成する。照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの材質は同一であり、屈折率は1.53である。以下の説明する各種のマイクロレンズアレイにおいても同様である。   The irradiation microlenses LE1 to LE9 constitute an “irradiation microlens array”, and the light receiving microlenses LD1 to LD9 constitute a “light receiving microlens”. The materials of the irradiation microlens and the light receiving microlens are the same, and the refractive index is 1.53. The same applies to various microlens arrays described below.

図15(a)は反射型光学センサを主方向(検出単位の配列方向)から見た様子、図15(b)は反射型光学センサを「発光部、受光部の配列方向に直交する方向」から見た様子を示す。なお、図15(b)における符号「DP1」は、上の説明におけるトナー濃度検出用のトナーパターンTP1を示している。以下の図面においても同様である。
図15(c)は、発光部E1〜E9から射出して、照射用マイクロレンズLE1〜LE9を介した検出用光S1〜S9が、転写ベルト2040を照射している様子を示し、同図(d)は、転写ベルト2040によって反射された検出用光S1〜S9が、受光用マイクロレンズLD1〜LD9を介して、受光部D1〜D9により受光される様子を示す。
図15(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9が、トナーパターンを照射している様子を示し、図15(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が、受光部D1〜D9で受光される様子をそれぞれ示す。
FIG. 15A shows the reflective optical sensor viewed from the main direction (the arrangement direction of the detection units), and FIG. 15B shows the reflective optical sensor in the “direction perpendicular to the arrangement direction of the light emitting unit and the light receiving unit”. The state seen from. Note that the symbol “DP1” in FIG. 15B indicates the toner pattern TP1 for toner density detection in the above description. The same applies to the following drawings.
FIG. 15C shows a state in which the detection light beams S1 to S9 emitted from the light emitting units E1 to E9 and irradiated through the irradiation microlenses LE1 to LE9 irradiate the transfer belt 2040. d) shows how the detection light beams S1 to S9 reflected by the transfer belt 2040 are received by the light receiving portions D1 to D9 via the light receiving microlenses LD1 to LD9.
FIG. 15E shows a state in which the detection lights S1 to S9 from the light emitting units E1 to E9 irradiate the toner pattern, and FIG. 15F shows the detection light S1 reflected by the toner pattern. -S9 respectively show the manner in which light is received by the light receiving parts D1-D9.

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

図15(a)に示すように、発光部E1〜E9の各「発光部軸」は、支持部材である転写ベルト2040の表面に対して「副方向(図の左右方向)において、受光系をなす受光部D1〜D9に向かうように傾いて」おり、照射用マイクロレンズLE1〜LE9の光軸は、発光部軸と平行で、略、発光部軸と合致している。   As shown in FIG. 15A, each “light emitting part axis” of the light emitting parts E1 to E9 is “with respect to the surface of the transfer belt 2040 that is a support member” in the “sub-direction (left-right direction in the figure)”. The optical axes of the irradiation microlenses LE1 to LE9 are parallel to the light emitting unit axis and substantially coincide with the light emitting unit axis.

発光部の具体例として上に例示したLEDを初め、一般に「発光部の発光強度分布」は発光部軸上で最も強くなるので、発光部E1〜E9と照射用レンズLE1〜LE9の位置・態位的な関係を上記の如くに定めることにより、発光部からの光を最も有効に支持部材表面へ照射させることができる。   In general, the “light emission intensity distribution of the light emitting part” is the strongest on the light emitting part axis, including the LEDs exemplified above as specific examples of the light emitting part. Therefore, the positions and states of the light emitting parts E1 to E9 and the irradiation lenses LE1 to LE9. By determining the positional relationship as described above, it is possible to irradiate the surface of the support member most effectively with the light from the light emitting portion.

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

受光部D1〜D9の受光部軸は、図15(a)に示す如く、支持部材である転写ベルト2040の表面に対して「副方向(図の左右方向)において、発光系をなす発光部E1〜E9に向かうように傾いて」おり、受光用マイクロレンズLD1〜LD9の光軸は、受光部軸と平行で、略、受光部軸と合致している。   As shown in FIG. 15A, the light-receiving part axis of the light-receiving parts D1 to D9 is “light-emitting part E1 that forms a light-emitting system in the sub-direction (left-right direction in the figure) with respect to the surface of the transfer belt 2040 that is a support member. The optical axis of the light receiving microlenses LD1 to LD9 is parallel to the light receiving part axis and substantially coincides with the light receiving part axis.

各マイクロレンズのレンズ面は、フォトリソグラフィやナノインプリントなどの公知の加工法を用いてガラス基板や樹脂基板上に形成できる。   The lens surface of each microlens can be formed on a glass substrate or a resin substrate using a known processing method such as photolithography or nanoimprint.

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

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

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

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

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

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

具体的な1例を示すと、照射用マイクロレンズLEiは、レンズ径:0.613mm、凸レンズ面曲率半径:0.430mm、レンズ厚:1.229mmである。受光用マイクロレンズLDiは、レンズ径:0.750mm、レンズ面曲率半径:0.380mm、レンズ厚:1.419mmである。両マイクロレンズアレイとも、材質の屈折率は上述のごとく1.53である。
照射用マイクロレンズLEiの配列ピッチ(光軸間の距離)は0.4mm、受光用マイクロレンズLDiの配列ピッチ(光軸間の距離)も0.4mmである。
As a specific example, the irradiation microlens LEi has a lens diameter: 0.613 mm, a convex lens surface radius of curvature: 0.430 mm, and a lens thickness: 1.229 mm. The light receiving microlens LDi has a lens diameter: 0.750 mm, a lens surface radius of curvature: 0.380 mm, and a lens thickness: 1.419 mm. Both microlens arrays have a refractive index of 1.53 as described above.
The arrangement pitch (distance between the optical axes) of the irradiation microlenses LEi is 0.4 mm, and the arrangement pitch (distance between the optical axes) of the light-receiving microlenses LDi is also 0.4 mm.

照射用マイクロレンズLEi、受光用マイクロレンズLDiの「副方向(図15(a)の左右方向)におけるレンズ間ピッチ(凸レンズ面中心間の距離)」は0.365mmである。
発光部Eiと、それに対応する受光部Diの「副方向における間隔」は0.500mmである。
また、発光部E1〜E9の発光部軸は、転写ベルト2040表面に直交する方向に対し、副方向において3度傾いており、受光部D1〜D9の受光部軸も、転写ベルト2040表面に直交する方向に対し、副方向において3度傾いている。
The “inter-lens pitch (distance between the centers of convex lens surfaces) in the sub-direction (left-right direction in FIG. 15A)” of the irradiation microlens LEi and the light-receiving microlens LDi is 0.365 mm.
The “interval in the sub direction” between the light emitting unit Ei and the corresponding light receiving unit Di is 0.500 mm.
Further, the light emitting unit axes of the light emitting units E1 to E9 are inclined by 3 degrees in the sub direction with respect to the direction orthogonal to the surface of the transfer belt 2040, and the light receiving unit axes of the light receiving units D1 to D9 are also orthogonal to the surface of the transfer belt 2040. It is inclined 3 degrees in the sub direction with respect to the direction of

発光部から照射用マイクロレンズまでの(発光部軸に沿う)距離は0.800mm、照射用マイクロレンズアレイの裏面(平面)から支持部材である転写ベルト表面までの距離は5mmである。これらの距離は以下に示す全ての例(モデル)において当てはまる。   The distance from the light emitting portion to the irradiation microlens (along the light emitting portion axis) is 0.800 mm, and the distance from the back surface (plane) of the irradiation microlens array to the transfer belt surface as a support member is 5 mm. These distances apply in all examples (models) shown below.

この仕様のマイクロレンズアレイ(照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイとを組み合わせたものを言う。以下においても同様である。)を「モデルI」と呼ぶ。
上記の如く、モデルIでは、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで、レンズ面積(レンズ径)、レンズ面曲率半径、レンズ厚がいずれも互いに異なり、レンズ径とレンズ厚は、受光用マイクロレンズLDiが大きいが、レンズ面曲率半径は、照射用マイクロレンズLEiが大きい。
A microlens array of this specification (referring to a combination of an irradiation microlens array and a light receiving microlens array; the same applies hereinafter) is referred to as “model I”.
As described above, in model I, the lens area (lens diameter), the lens surface radius of curvature, and the lens thickness are all different between the irradiation microlens and the light receiving microlens, and the lens diameter and the lens thickness are different from each other. Although the lens LDi is large, the lens surface radius of curvature is large for the irradiation microlens LEi.

受光用マイクロレンズのレンズ径を、照射用マイクロレンズのレンズ径よりも大きくすることにより、反射された検出用光、特にトナーパターンで拡散反射された反射光の受光量を増加させることができる。   By making the lens diameter of the light receiving microlens larger than the lens diameter of the irradiation microlens, it is possible to increase the amount of received detection light, particularly reflected light that is diffusely reflected by the toner pattern.

受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を「照射用マイクロレンズLEiに比べて小さく」することにより、点灯させる発光部、例えば、配列方向中央の発光部E5に対応する受光部D5に隣接する受光部D4とD6に対応して配置した受光用マイクロレンズLD4、LD6通過後の光線を、大きく屈折させることが可能となり、トナーパターンからの「拡散反射光」を、受光部D5から離れた受光部D1、D2、D8、D9等に到達させることでき、各受光部の受光量の増加も期待できる。   By making the lens surface radius of curvature of the light receiving microlens LDi “smaller than that of the irradiation microlens LEi”, the light receiving portion adjacent to the light receiving portion D5 corresponding to the light emitting portion to be turned on, for example, the light emitting portion E5 at the center in the arrangement direction. The light beams after passing through the light receiving microlenses LD4 and LD6 arranged corresponding to the portions D4 and D6 can be largely refracted, and the “diffuse reflected light” from the toner pattern is separated from the light receiving portion D5. D1, D2, D8, D9, etc. can be reached, and an increase in the amount of light received by each light receiving unit can also be expected.

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

以下、光学センサ装置2245を用いて行われる濃度検出処理について説明する。
説明の簡単のため、発光部Ei(i=1〜9)が個別に点灯し、検出用光Si(i=1〜9)が転写ベルト2040によって正反射されたときの受光部Di(i=1〜9)の受光量の最大値を1に規格化する。
図16(a)は、図5に即して説明した反射型光学センサの発光部E1〜E9を個別に発光させたときの受光部D1〜D9の受光量を上記の如く規格化して示している。
なお、以下の説明における受光量は実験値ではなく、濃度検出処理の説明上の参考値である。
Hereinafter, density detection processing performed using the optical sensor device 2245 will be described.
For simplicity of explanation, the light emitting portions Ei (i = 1 to 9) are individually turned on, and the light receiving portions Di (i = i = 9) when the detection light Si (i = 1 to 9) is regularly reflected by the transfer belt 2040. The maximum value of the received light amount of 1 to 9) is normalized to 1.
FIG. 16A shows the normalized amounts of light received by the light receiving portions D1 to D9 when the light emitting portions E1 to E9 of the reflective optical sensor described with reference to FIG. Yes.
The received light amount in the following description is not an experimental value but a reference value for explaining the density detection process.

図7に示した例では、位置検出用パターンPPのほうが濃度検出用パターンTPよりも先に「検出用光の照射位置」に移動し、トナーパターンの位置検出処理がトナー濃度検出処理に先立って行われるが、濃度検出用パターンと位置検出用パターンの副方向における作成位置を逆にして「位置検出用パターンPPより先」に濃度検出用パターンTPの検知を行なうようにしても良いことは言うまでも無い。
説明中の例では、9個の発光部E1〜E9の「配列中央」にある発光部E5の「主方向の中心位置」とトナーパターンの「主方向の中心位置」とが一致するように、転写ベルト2040上にトナーパターンが転写形成される。図16(b)はこの状態を示している。
In the example shown in FIG. 7, the position detection pattern PP moves to the “detection light irradiation position” before the density detection pattern TP, and the toner pattern position detection process precedes the toner density detection process. However, it is also possible to detect the density detection pattern TP “before the position detection pattern PP” by reversing the creation positions in the sub-direction of the density detection pattern and the position detection pattern. Not even.
In the example in the description, the “main position in the main direction” of the light emitting section E5 in the “array center” of the nine light emitting sections E1 to E9 and the “center position in the main direction” of the toner pattern match. A toner pattern is transferred and formed on the transfer belt 2040. FIG. 16B shows this state.

即ち、この例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーによる濃度検出用パターンTp1〜TP4が、副方向(図の上下方向)に1列に配列形成されている。   That is, in this example, the density detection patterns Tp1 to TP4 using the toners of yellow, magenta, cyan, and black are arranged in a line in the sub direction (vertical direction in the drawing).

濃度検出用パターンPPの個々の矩形パターンの主方向の長さ:Lpは1.0mmで、検出用光のピッチは0.4mmであるので、矩形パターンは、図15(b)の状態(発光部E5の位置が矩形パターンの主方向の中心に位置する状態)では、図15(e)に示すように、3つの検出用光S4、S5、S6で照射される。   The length in the main direction of each rectangular pattern of the density detection pattern PP: Lp is 1.0 mm, and the pitch of the detection light is 0.4 mm. Therefore, the rectangular pattern is in the state shown in FIG. In a state where the position of the part E5 is located at the center of the main direction of the rectangular pattern), as shown in FIG. 15 (e), the light is irradiated with three detection lights S4, S5, and S6.

なお、発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯させ、そのときの各受光部の受光量に基づいて、トナーパターンの位置を確認することができる。このように、発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯させたときの各受光部D1〜D9の受光量が、図16(c)に示す如くになったものとする。
発光部E4〜E6を「個別に点灯」させたときの各受光部D1〜D9の受光量が、他の6個の発光部E1〜E3、E7〜E8を個別に点灯させたときに比べて低い(最大受光量:1に達しない。)ことから、検出用光S4〜S6が照射される位置に、トナーパターンが確かに存在していることがわかる。
従って、このような場合には、トナー濃度検出には検出用光S4〜S6を用いればよいが、説明の簡単のために「発光部E5を点灯させたときの受光量分布」をトナー濃度検出に用いることとする。これは、これから示す全ての例に当てはまる。
The light emitting portions E1 to E9 are sequentially turned on and off, and the position of the toner pattern can be confirmed based on the amount of light received by each light receiving portion at that time. As described above, it is assumed that the light receiving amounts of the light receiving portions D1 to D9 when the light emitting portions E1 to E9 are sequentially turned on / off are as shown in FIG.
The amount of light received by each of the light receiving parts D1 to D9 when the light emitting parts E4 to E6 are "lighted individually" is compared to when the other six light emitting parts E1 to E3 and E7 to E8 are individually lighted. Since it is low (the maximum amount of light received does not reach 1), it can be seen that the toner pattern certainly exists at the position where the detection light beams S4 to S6 are irradiated.
Therefore, in such a case, the detection light S4 to S6 may be used for toner density detection. However, for simplicity of explanation, the “light reception amount distribution when the light emitting portion E5 is turned on” is detected as the toner density detection. It will be used for. This is true for all the examples shown below.

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

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

各反射型光学センサの処理装置(図示されず)は、検出用光S5が矩形パターンを照射したときの受光部D1〜D9の出力信号に基づいて、各受光部Di(i=1〜9)の受光量を個別に求め、それぞれ検出受光量として図示されない「メモリ」に格納する。
該「メモリ」は処理装置に内蔵されている。
Each of the reflection type optical sensor processing devices (not shown) is based on the output signals of the light receiving parts D1 to D9 when the detection light S5 irradiates a rectangular pattern. Are respectively obtained and stored in a “memory” (not shown) as detected light reception amounts.
The “memory” is built in the processing device.

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

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

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

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

次に、各受光部Diの受光量を用いるトナー濃度検出について説明する。
図16(a)に示したように、検出用光の照射部分が「検出用光に対して正反射体である転写ベルト」の場合、発光部E5を点灯すると、転写ベルトによる正反射光は発光部E5に対応する受光部D5とそれに隣接する受光部D4、受光部D6でのみ受光される。
Next, toner density detection using the amount of light received by each light receiving portion Di will be described.
As shown in FIG. 16 (a), when the irradiated portion of the detection light is “a transfer belt that is a regular reflector with respect to the detection light”, when the light emitting portion E5 is turned on, the regular reflected light from the transfer belt is Light is received only by the light receiving part D5 corresponding to the light emitting part E5 and the light receiving part D4 and the light receiving part D6 adjacent thereto.

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

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

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

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

ここで、マイクロレンズアレイ(照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイを前述の如く組み合わせたもの)の「モデルIに対する比較例」として、マイクロレンズアレイのモデルの従来例として「基準モデルI」を説明する。   Here, as a “comparative example to model I” of a microlens array (a combination of an irradiation microlens array and a light-receiving microlens array as described above), “reference model I” is a conventional example of a microlens array model. Will be explained.

「基準モデルI」は、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの「レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚」が全て同一であるマイクロレンズアレイのモデルである。即ち、基準モデルIでは、照射用マイクロレンズアレイおよび受光用マイクロレンズアレイが、18個の同一のマイクロレンズで形成される。勿論、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの材質(前述の如く、屈折率:1.53である。)は同一である。
基準モデルIでは、上記の如く、各照射用マイクロレンズと各受光用マイクロレンズは同一形状である。具体的1例を挙げると、マイクロレンズのレンズ径は0.613mm、レンズ面曲率半径は0.430mm、レンズ厚は1.228mmである。
副方向におけるマイクロレンズの配列ピッチ(照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの中心部の距離)は0.385mmである。発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmである。発光部軸・受光部軸の副方向における傾きや、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの光軸の傾きについては、モデルIと同様である。
The “reference model I” is a model of a microlens array in which the “lens surface curvature radius, lens diameter, lens thickness” of the irradiation microlens and the light receiving microlens are all the same. That is, in the reference model I, the irradiation microlens array and the light receiving microlens array are formed of 18 identical microlenses. Of course, the materials of the irradiation microlens and the light receiving microlens (the refractive index is 1.53 as described above) are the same.
In the reference model I, as described above, each irradiation microlens and each light receiving microlens have the same shape. As a specific example, the micro lens has a lens diameter of 0.613 mm, a lens surface radius of curvature of 0.430 mm, and a lens thickness of 1.228 mm.
The arrangement pitch of the microlenses in the sub direction (the distance between the center of the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi) is 0.385 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm. The tilt in the sub-direction of the light emitting unit axis and the light receiving unit axis, and the tilt of the optical axis of the irradiation microlens and the light receiving microlens are the same as in Model I.

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

図17(c)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子を示し、図17(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
図17(e)は、発光部E1〜E9からの検出用光S1〜S9がトナーパターンを照射している様子を示し、図17(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。また、マイクロレンズアレイの裏面(光軸上の中心)から転写ベルト表面までの距離は5mmである。
FIG. 17C shows a state in which the detection lights S1 to S9 emitted from the light emitting portions E1 to E9 irradiate the transfer belt, and FIG. 17D shows the detection light reflected by the transfer belt. S1 to S9 are shown as being received by the light receiving portions D1 to D9.
FIG. 17E shows a state in which the detection lights S1 to S9 from the light emitting units E1 to E9 irradiate the toner pattern, and FIG. 17F shows the detection lights S1 to S1 reflected by the toner pattern. S9 shows a state in which the light receiving units D1 to D9 receive the light. The distance from the back surface (center on the optical axis) of the microlens array to the transfer belt surface is 5 mm.

基準モデルIを示す図17(a)と、モデルIを示す図15(a)を比較すると、モデルIのように、受光用マイクロレンズLD1〜LD9のレンズ面積(レンズ径)を基準モデルIのものよりも大きくすることにより「より多くの反射光」を受光部D1〜D9に導けることがわかる。
また、モデルIでは、受光用マイクロレンズLD1〜LD9のレンズ面曲率半径を基準モデルIのものよりも小さくすることにより、より多くの光線を受光部D1〜D9の「受光面中心付近」へ導けるようになっている。
モデルIの構成にすることにより「拡散反射光の受光量」は確実に増加するが、受光用マイクロレンズLD1〜LD9の「レンズ径を大きく、レンズ面曲率半径を小さく」したことにより、受光用マイクロレンズLD1〜LD9の厚さが増し、照射用マイクロレンズとのレンズ厚の差分は0.190mmとなった。
17A showing the reference model I and FIG. 15A showing the model I, the lens areas (lens diameters) of the light receiving microlenses LD1 to LD9 are compared with those of the reference model I as shown in the model I. It can be seen that “more reflected light” can be guided to the light receiving portions D1 to D9 by making the size larger than that.
Further, in the model I, by making the lens surface radius of curvature of the light receiving microlenses LD1 to LD9 smaller than that of the reference model I, more light beams can be guided to “near the center of the light receiving surface” of the light receiving portions D1 to D9. It is like that.
Although the “received amount of diffusely reflected light” is surely increased by adopting the configuration of the model I, the light receiving microlenses LD1 to LD9 “receive a large lens diameter and reduce the lens surface curvature radius”. The thickness of the microlenses LD1 to LD9 was increased, and the difference in lens thickness from the irradiation microlens was 0.190 mm.

次に、照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイの組み合わせによるマイクロレンズアレイの「モデルII」を説明する。   Next, a “model II” of a microlens array formed by a combination of an irradiation microlens array and a light receiving microlens array will be described.

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

副方向におけるマイクロレンズの配列ピッチ(照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの光軸間の距離)は0.375mmである。発光部と、それに対応する受光部の「副方向における間隔」は0.500mmで、モデルIと同じである。   The arrangement pitch of the micro lenses in the sub direction (the distance between the optical axes of the irradiation micro lens LEi and the light receiving micro lens LDi) is 0.375 mm. The “interval in the sub direction” between the light emitting unit and the corresponding light receiving unit is 0.500 mm, which is the same as that of the model I.

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

モデルIIでは、照射用マイクロレンズLEiのレンズ径は0.613mm、レンズ面曲率半径は0.430mm、レンズ厚は1.229mmである。受光用マイクロレンズLDiのレンズ径は0.750mm、レンズ面曲率半径は0.750mm、レンズ厚は1.200mmである。
即ち、モデルIIでは、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは、レンズ面曲率半径、レンズ径、レンズ厚が「全て異なる値」であり、レンズ面曲率半径、レンズ径について、受光用マイクロレンズが照射用マイクロレンズより大きな値となっている。
図18(a)は、モデルIIを、主方向から見た様子を、図18(b)はモデルIIを、発光部・受光部の配列方向に直交する方向から見た様子を示し、図18(c)は、発光部E1〜E9から射出した検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子、図18(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
図18(e)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9がトナーパターンを照射している様子を示し、図18(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を示している。
In Model II, the lens diameter of the irradiation microlens LEi is 0.613 mm, the lens surface radius of curvature is 0.430 mm, and the lens thickness is 1.229 mm. The light receiving microlens LDi has a lens diameter of 0.750 mm, a lens surface radius of curvature of 0.750 mm, and a lens thickness of 1.200 mm.
In other words, in the model II, the irradiation microlens and the light receiving microlens have the lens surface curvature radius, the lens diameter, and the lens thickness “all different values”, and the light receiving microlens has the lens surface curvature radius and the lens diameter. The value is larger than that of the irradiation microlens.
18A shows a state in which the model II is viewed from the main direction, and FIG. 18B shows a state in which the model II is viewed from the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting units and the light receiving units. FIG. 18C shows the detection light beams S1 to S9 emitted from the light emitting portions E1 to E9 irradiating the transfer belt. FIG. 18D shows the detection light beams S1 to S9 reflected by the transfer belt. A state in which light is received by the light receiving portions D1 to D9 is shown.
FIG. 18E shows a state in which the detection lights S1 to S9 emitted from the light emitting units E1 to E9 irradiate the toner pattern, and FIG. 18F shows the detection light reflected by the toner pattern. S1 to S9 are shown as being received by the light receiving portions D1 to D9.

モデルIIを示す図18(a)と基準モデルIを示す図17(a)とを比較すると、モデルIIでは、基準モデルIよりも、受光用マイクロレンズLDiの「レンズ面曲率半径を小さくした」ことにより、受光部Diに到達する「光線数の減少」を抑えつつ、受光部Diの広い受光範囲を光束が照射している。
受光部Diの広範囲に光束が照射するようにした理由は、受光部内の「感度ムラ」の影響を考慮してのことである。照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの「レンズ厚の差」も小さくなっているため、加工性も向上している。
Comparing FIG. 18A showing model II and FIG. 17A showing reference model I, in model II, “the lens surface radius of curvature” of light receiving microlens LDi is smaller than in reference model I. Thus, the light beam irradiates a wide light receiving range of the light receiving portion Di while suppressing “decrease in the number of light beams” reaching the light receiving portion Di.
The reason why the light beam is irradiated over a wide range of the light receiving part Di is that the influence of “sensitivity unevenness” in the light receiving part is taken into consideration. Since the “difference in lens thickness” between the irradiating microlens and the light receiving microlens is also reduced, the processability is also improved.

次に、検出用光の反射光を増加させることが可能なマイクロレンズアレイの第3のモデルとして「モデルIII」を説明する。   Next, “Model III” will be described as a third model of the microlens array capable of increasing the reflected light of the detection light.

モデルIIIでは、照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズとで、レンズの曲率半径、レンズ径、レンズ厚が「全て異なる値」をとり、且つ、レンズの曲率半径、レンズ径、レンズ厚について、受光用マイクロレンズが全ての項目で照射用マイクロレンズに比べて大きな値をとる。
その際、モデルIに比して「照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズの全体としての大きさ(照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズのレンズ径の和)」を略同じとし、レンズ径の配分比率だけを変化させた。
さらに、照射用マイクロレンズLEiを、モデルIの場合よりもさらに、受光系側にずらして配置することで、より多くの光線を受光部に導く構成とした。
照射用マイクロレンズLEiのレンズ径は0.550mmとし、受光用マイクロレンズのレンズ径は0.800mmとした。そして、支持媒体である転写ベルト表面上で、検出用光のビーム径が0.500mm以下となるように、照射用マイクロレンズLEiのレンズ面曲率半径を0.470mmとした。
照射用マイクロレンズLDiのレンズ厚は1.189mmである。
マイクロレンズアレイの加工性を考慮して「受光用マイクロレンズLDiのレンズ厚が、照射用マイクロレンズLEiのレンズ厚と同程度となる」ように、且つ、受光部Di内の感度ムラの影響を考慮して「受光部Diの広範囲を受光される光が照射する」ように、受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を、モデルIIと同程度にすることを条件に、受光用マイクロレンズLDiのレンズ面曲率半径を適正化した。
発光部軸・受光部軸・「照射用マイクロレンズ・受光用マイクロレンズの光軸の副方向における傾き」は、モデルIと同じである。
In Model III, the lens curvature radius, lens diameter, and lens thickness are “all different values” between the irradiation microlens and the light receiving microlens, and the lens curvature radius, lens diameter, and lens thickness are received. The microlens for use is larger than the microlens for irradiation in all items.
At that time, compared with the model I, “the overall size of the irradiation microlens and the light receiving microlens (the sum of the lens diameters of the irradiation microlens and the light receiving microlens”) is substantially the same, and the lens diameter Only the distribution ratio was changed.
Further, the irradiation microlens LEi is further shifted to the light receiving system side than in the case of the model I, so that more light beams are guided to the light receiving unit.
The lens diameter of the irradiation microlens LEi was 0.550 mm, and the lens diameter of the light receiving microlens was 0.800 mm. Then, the radius of curvature of the lens surface of the irradiation microlens LEi is set to 0.470 mm so that the beam diameter of the detection light is 0.500 mm or less on the surface of the transfer belt as the support medium.
The lens thickness of the irradiation microlens LDi is 1.189 mm.
Considering the processability of the microlens array, the influence of the sensitivity unevenness in the light receiving portion Di is set so that “the lens thickness of the light receiving microlens LDi is approximately the same as the lens thickness of the irradiation microlens LEi”. In consideration of the condition that the radius of curvature of the lens surface of the light receiving microlens LDi is approximately the same as that of the model II so that “the light received in a wide range of the light receiving portion Di is irradiated” in consideration. The lens surface radius of curvature was optimized.
The light emitting unit axis, the light receiving unit axis, and “the inclination in the sub-direction of the optical axis of the irradiation microlens and the light receiving microlens” are the same as those of the model I.

その結果、受光用マイクロレンズLDiの曲率半径は0.750mmとなり、照射用マイクロレンズLEiと受光用マイクロレンズLDiの「副方向における間隔(レンズ中心間の距離)」は0.335mmとなった。
受光用マイクロレンズLDiのレンズ厚は1.216mmとなり、照射用マイクロレンズLEiとの「レンズ厚の差」は0.027mmとなった。発光部LEiと、それに対応する受光部LDiの「副方向における間隔(中心間隔)」は、0.500mmである。
As a result, the radius of curvature of the light receiving microlens LDi was 0.750 mm, and the “interval in the sub-direction (distance between lens centers)” between the irradiation microlens LEi and the light receiving microlens LDi was 0.335 mm.
The lens thickness of the light-receiving microlens LDi was 1.216 mm, and the “lens thickness difference” from the irradiation microlens LEi was 0.027 mm. The “interval in the sub direction (center interval)” between the light emitting unit LEi and the corresponding light receiving unit LDi is 0.500 mm.

図19(a)はモデルIIIを主方向から見た様子、図19(b)はモデルIIIを、発光部・受光部の配列方向に直交する方向から見た様子、図19(c)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9が転写ベルトを照射している様子を示す。   FIG. 19A shows the model III viewed from the main direction, FIG. 19B shows the model III viewed from the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting and light receiving units, and FIG. A mode that detection light S1-S9 inject | emitted from the light emission parts E1-E9 has irradiated the transfer belt is shown.

図19(d)は、転写ベルトによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子を、図19(e)は、発光部E1〜E9から射出された検出用光S1〜S9がトナーパターンに照射している様子を、図19(f)は、トナーパターンによって反射された検出用光S1〜S9が各受光部D1〜D9で受光される様子をそれぞれ示している。
モデルIIIを示す図19(a)と、モデルIIを示す図18(a)を比較すると、モデルIIIでは、照射用マイクロレンズのレンズ径をモデルIIよりも小さくしているが、照射用マイクロレンズLEiを「より受光系側にシフト」することにより、受光用マイクロレンズLDiに到達する光線を増やし、受光用マイクロレンズLDiのレンズ径を大きくすることにより、受光部Diに導く光線を増やしている。
FIG. 19 (d) shows how the detection light beams S1 to S9 reflected by the transfer belt are received by the light receiving portions D1 to D9, and FIG. 19 (e) shows the detection light emitted from the light emitting portions E1 to E9. FIG. 19 (f) shows how the detection light beams S1 to S9 reflected by the toner pattern are received by the light receiving portions D1 to D9, respectively. ing.
Comparing FIG. 19A showing the model III and FIG. 18A showing the model II, in the model III, the lens diameter of the irradiation microlens is smaller than that of the model II. By shifting LEi “more toward the light receiving system”, the number of light rays reaching the light receiving microlens LDi is increased, and by increasing the lens diameter of the light receiving microlens LDi, the number of light beams guided to the light receiving portion Di is increased. .

このため、モデルIIIでは、反射された検出用光、特にトナーパターンからの拡散反射光が、モデルIIの場合よりも「より多く」受光部に到達している。   For this reason, in the model III, the reflected detection light, particularly the diffuse reflection light from the toner pattern, reaches the “light receiving portion” more than in the case of the model II.

次に、前記「第2の取り扱い」をモデルI、モデルII、モデルIII、基準モデルIに適用する場合を説明する。
先ず、モデルIに「第2の取り扱い」を適用した場合を説明する。
Next, a case where the “second handling” is applied to the model I, the model II, the model III, and the reference model I will be described.
First, the case where “second handling” is applied to the model I will be described.

上述の如く「第1の取り扱い」では、発光部E5からの検出用光が「トナーパターンを照射」する場合、受光部D5における受光量は「全て正反射光による受光量」と見なし、トナーパターンによる「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とが混在した状態」となっている受光部D4と受光部D6の受光量は、トナー濃度検出に用いない。
受光部D4と受光部D6における受光量を、トナーパターンの正反射光の受光量と拡散反射光の受光量とに「正確に分けること」は困難であるため、第2の取り扱いでも、第1の取り扱いの場合と同様、点灯させた発光部E5に対応する受光部D5における受光量は、検出用光が転写ベルト表面を照射する場合も、トナーパターンを照射する場合も「全て正反射光」の受光量であるとする。
As described above, in the “first handling”, when the detection light from the light emitting unit E5 “irradiates the toner pattern”, the amount of light received by the light receiving unit D5 is regarded as “the amount of light received by regular reflection light”, and the toner pattern. The received light amounts of the light receiving part D4 and the light receiving part D6 in which “the amount of received light of regular reflected light and the amount of received diffuse reflected light are mixed” are not used for toner density detection.
Since it is difficult to “accurately divide the amount of light received by the light receiving unit D4 and the light receiving unit D6 into the amount of regular reflection light and the amount of diffuse reflection light received from the toner pattern, As in the case of handling, the amount of light received by the light receiving portion D5 corresponding to the light emitting portion E5 that is lit is “all specularly reflected light” whether the detection light irradiates the transfer belt surface or the toner pattern. Is the amount of received light.

トナーパターンが検出用光により照射されるとき、受光部D1〜D3、D7〜D9における受光量は、第1の取り扱いと同様に「全て拡散反射光の受光量」である。   When the toner pattern is irradiated with the detection light, the amount of received light in the light receiving portions D1 to D3 and D7 to D9 is “the amount of received diffusely reflected light” as in the first handling.

残りの3個の受光部D4、D5、D6の受光量を「正反射光の受光量」と「拡散反射光の受光量」とに分離するが、点灯させた発光部E5に対応する受光部D5の受光量を「全て正反射光の受光量である」としているから、受光部D4、D6の受光量を「正反射光の受光量」と「拡散反射光の受光量」とに分離すればよい。   The remaining three light receiving portions D4, D5, and D6 are separated into "light amount of regular reflection light" and "light reception amount of diffuse reflection light", but the light reception portion corresponding to the light-emitting portion E5 that is lit. Since the received light amount of D5 is “all received light amount of specular reflected light”, the received light amount of the light receiving parts D4 and D6 is separated into “received light amount of regular reflected light” and “received light amount of diffuse reflected light”. That's fine.

転写ベルトを検出用光が照射するとき、受光部D4の受光量をA0、受光部D5の受光量をB0、受光部D6の受光量をC0とする。検出用光がトナーパターンを照射するとき、受光部D4の受光量をA1、受光部D5の受光量をB1、受光部D6の受光量をC1とする。
検出用光が照射する部分が「転写ベルトからトナーパターンに変わって」も、各受光部における「正反射光の受光量」の受光配分比率が変化しない。
即ち、受光部D4とD5とについてみると、これら両者が受光する「正反射光の受光量の比」は、検出用光が転写ベルトを照射しているときとトナーパターンを照射しているときとで変わらない。転写ベルトが照射されているとき「この受光量の比:A0/B0」は、正反射光の受光量の比であるから、検出用光の照射する部分がトナーパターンである場合、受光部D4の受光量:A0をB0で除した値にB1を乗じた「B1・A0/B0」が正反射光の受光量となり、「A1−(B1・A0/B0)」が拡散反射光の受光量となる。
When the transfer belt is irradiated with detection light, the received light amount of the light receiving unit D4 is A0, the received light amount of the light receiving unit D5 is B0, and the received light amount of the light receiving unit D6 is C0. When the detection light irradiates the toner pattern, the received light amount of the light receiving unit D4 is A1, the received light amount of the light receiving unit D5 is B1, and the received light amount of the light receiving unit D6 is C1.
Even if the portion irradiated with the detection light “changes from the transfer belt to the toner pattern”, the light receiving distribution ratio of “the amount of received regular reflection light” in each light receiving portion does not change.
That is, regarding the light receiving portions D4 and D5, the “ratio of the amount of received light of the specularly reflected light” received by both of them is when the detection light is radiating the transfer belt and the toner pattern. And it does not change. When the transfer belt is irradiated, “the ratio of the received light amount: A0 / B0” is the ratio of the received light amount of the specularly reflected light. Therefore, when the portion irradiated with the detection light is a toner pattern, the light receiving unit D4. Received light amount: “B1 · A0 / B0” obtained by multiplying A0 by B0 and B1 is the amount of regular reflected light, and “A1− (B1 · A0 / B0)” is the amount of diffusely reflected light received. It becomes.

同様に、トナーパターンが検出用光S5で照射されているとき、受光部D6の受光量:C0をB0で除した値にB1を乗じた「B1・C0/B0」が正反射光の受光量となり、「C1−(B1・C0/B0)」が拡散反射光の受光量となる。   Similarly, when the toner pattern is irradiated with the detection light S5, the amount of light received by the light receiving portion D6: “B1 · C0 / B0” obtained by multiplying B0 by the value obtained by dividing C0 by B0 is the amount of received regular reflection light. Thus, “C1− (B1 · C0 / B0)” is the amount of diffusely reflected light received.

このようにして、受光部D4とD6の受光量を「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量」とに分離できる。モデルII、モデルIII、基準モデルIについても、同様にして「正反射光の受光量と拡散反射光の受光量」とに分離できる。   In this way, the amount of light received by the light receiving portions D4 and D6 can be separated into “the amount of light received by regular reflection light and the amount of light received by diffuse reflection light”. The model II, the model III, and the reference model I can be similarly separated into “the amount of received light of regular reflected light and the amount of received light of diffuse reflected light”.

第2の取り扱いをモデルIに適用し、転写ベルトとトナーパターンp1〜p5を検知した際の「各受光部の受光量が、図20(a)に示す如くになった」ものとする。
図20に示す受光量は、前述した「説明のための参考値」である。
図20(b)に、第2の取り扱いにより、トナーパターンp1の検知において、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を示す。図20(c)に、第2の取り扱いにより、トナーパターンp2の検知において、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を示す。図20(d)は、第2の取り扱いにより、トナーパターンp3の検知において、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を示す。
図20(e)は、第2の取り扱いにより、トナーパターンp4の見地において、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を示す。図20(f)は、第2の取り扱いにより、トナーパターンp5の検知において、正反射光の受光量と拡散反射光の受光量に分けた結果を示す。
It is assumed that the second handling is applied to the model I and “the amount of light received by each light receiving portion is as shown in FIG. 20A” when the transfer belt and the toner patterns p1 to p5 are detected.
The received light amount shown in FIG. 20 is the above-mentioned “reference value for explanation”.
FIG. 20B shows a result of dividing the received light amount of regular reflected light and the received light amount of diffuse reflected light in the detection of the toner pattern p1 by the second handling. FIG. 20C shows the result of dividing the received light amount of regular reflected light and the received light amount of diffuse reflected light in the detection of the toner pattern p2 by the second handling. FIG. 20D shows a result of dividing the received light amount of regular reflected light and the received light amount of diffuse reflected light in the detection of the toner pattern p3 by the second handling.
FIG. 20E shows the result of dividing the received light amount of specularly reflected light and the received light amount of diffusely reflected light from the viewpoint of the toner pattern p4 by the second handling. FIG. 20F shows a result of dividing the received light amount of regular reflected light and the received light amount of diffuse reflected light in the detection of the toner pattern p5 by the second handling.

「正反射光の受光量の総和」をD(正)、「拡散反射光の受光量の総和」をD(拡)とする。
図20(g−1)に、トナーパターンp1〜p5を検知した際の上記「D(正)」の変化を示す。図示のように、トナー濃度(横軸)が高くなるにつれて、D(正)は減少している。
これは、トナー濃度が高いほどトナーが多く付着しているため、正反射する光が減少するためであり、トナー濃度と「D(正)」は1対1対応している。換言すれば、D(正)の計測により、計測されたD(正)に対応するトナー濃度を求めることができる。
“Total sum of received light amounts of specularly reflected light” is D (positive), and “total sum of received light amounts of diffusely reflected light” is D (expanded).
FIG. 20G-1 shows the change in “D (positive)” when the toner patterns p1 to p5 are detected. As shown, D (positive) decreases as the toner density (horizontal axis) increases.
This is because as the toner density is higher, the more toner is attached, the less regular reflection light is reduced. The toner density and “D (positive)” have a one-to-one correspondence. In other words, the toner density corresponding to the measured D (positive) can be obtained by measuring D (positive).

図20(g-2)に、トナーパターンp1〜p5を検知したときの、「D(拡)」の変化を示す。D(拡)は、トナーパターンp1〜p4までは単調に増加しているが、トナーパターンp4〜p5では減少に転じている。
直感的に考えると、D(拡)は「矩形パターンを構成するトナーの濃度が高くなるに従い、付着トナーが多くなって、拡散反射光の増加により増大する」ように思われるが、図20(h)ではそのようになっていない。これは、検知出力結果を差し引き演算していることに起因している。
FIG. 20G-2 shows a change in “D (expansion)” when the toner patterns p1 to p5 are detected. D (expansion) increases monotonously from toner patterns p1 to p4, but starts decreasing in toner patterns p4 to p5.
Intuitively, D (expansion) seems to be “as the density of the toner constituting the rectangular pattern increases, the amount of toner adhering increases and increases due to an increase in diffuse reflection light”. This is not the case with h). This is because the detection output result is subtracted.

図20(g-3)にD(拡)/D(正)を求めた結果を示す。
図20(g-3)の縦軸:D(拡)/D(正)は、矩形パターンをなすトナーの濃度が、矩形パターンp1〜P5の順に高くなるにつれて増加する「単調な関数」になっている。従って、この「D(拡)/D(正)」を計測すれば、各矩形パターン(図20(g-3)の横軸)に対応したトナー濃度が求められる。
FIG. 20 (g-3) shows the result of obtaining D (expanded) / D (positive).
The vertical axis D (expanded) / D (positive) in FIG. 20 (g-3) is a “monotonic function” that increases as the density of the toner forming the rectangular pattern increases in the order of the rectangular patterns p1 to P5. ing. Therefore, if this “D (expanded) / D (positive)” is measured, the toner density corresponding to each rectangular pattern (horizontal axis in FIG. 20 (g-3)) is obtained.

図20(g-4)には、図20(g-1)に示した正反射光の受光量を「基準値(ここでは転写ベルト表面の正反射光の受光量)」で規格化した「相対正反射率」を示す。
図20(g-5)には、図20(g-3)に示した「D(拡)/D(正)」を「基準値(ここでは最大濃度での拡散反射光寄与分)」で規格化した値を示す。
In FIG. 20 (g-4), the received light amount of the specularly reflected light shown in FIG. 20 (g-1) is normalized by “reference value (here, the received light amount of the specularly reflected light on the transfer belt surface)”. Relative specular reflectance "is shown.
In FIG. 20 (g-5), “D (expanded) / D (positive)” shown in FIG. 20 (g-3) is “reference value (diffuse reflected light contribution at maximum density)”. Indicates the normalized value.

このように、拡散反射光寄与分の分割出力:D(拡)を正反射光寄与分の分割出力:D(正)で除した値:D(拡)/D(正)を用いて新たな値を求め、これからトナー濃度を求めても良い。   As described above, a new value is obtained by using a value obtained by dividing the divided output of the diffuse reflected light contribution: D (expanded) by the divided output of the regular reflected light contribution: D (positive): D (expanded) / D (positive). The value may be obtained, and the toner density may be obtained from this value.

従って、図20に示したように、前述の「第2の取り扱い」によれば、モデルI〜モデルIIIと基準モデルIについて、各受光部D1〜D9の受光量を有効に用いてトナー濃度検出を行うことが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 20, according to the above-mentioned “second handling”, toner density detection is performed by effectively using the received light amounts of the light receiving portions D1 to D9 for the models I to III and the reference model I. Can be performed.

先に、図16に示す例に関連して「発光部E1〜E9を順次に点灯・消灯させ、そのときの各受光部の受光量に基づいて、トナーパターンの位置を確認できる」ことを述べた。この場合、発光部E1〜E9を「順次に点灯・消灯するのにかかる時間」が長いと、この時間の間にトナーパターンは副方向へ移動しているので、反射型光学センサとトナーパターンの位置関係が変化し、検出精度に影響することが考えられる。
このような場合、請求項7記載の発明のように、N個の発光部を「配列方向にm組に分割して、各組が略等数の発光部を有するようにし、各組の発光部を「配列順に同期して点滅」させる照射制御装置を有するようにすることができる。
First, in connection with the example shown in FIG. 16, it is stated that “the light emitting portions E1 to E9 are sequentially turned on and off, and the position of the toner pattern can be confirmed based on the amount of light received by each light receiving portion at that time”. It was. In this case, if the “time taken to sequentially turn on / off the light emitting portions E1 to E9” is long, the toner pattern moves in the sub-direction during this time. It is conceivable that the positional relationship changes and affects the detection accuracy.
In such a case, as in the seventh aspect of the invention, the N light emitting portions are divided into “m sets in the arrangement direction so that each set has a substantially equal number of light emitting portions. It is possible to have an irradiation control device that causes the parts to “blink in synchronization with the arrangement order”.

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

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

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

上記各種モデルについて上に説明したマイクロレンズアレイは、図15(a)等に示したように「照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイが、別体として形成された」ものであるが、照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイとは相互に一体として形成しても良い。   The microlens array described above with respect to the above-mentioned various models is “the irradiation microlens array and the light receiving microlens array are formed as separate bodies” as shown in FIG. The irradiation microlens array and the light receiving microlens array may be formed integrally with each other.

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

上に説明した各モデルとも、照射用マイクロレンズの主方向の配列ピッチは0.4mmである。   In each model described above, the arrangement pitch in the main direction of the irradiation microlenses is 0.4 mm.

これに対し、例えば「モデルI」においては、照射用マイクロレンズLEiのレンズ径は0.613mm、受光用マイクロレンズLDiのレンズ径は0.750mmである。   On the other hand, for example, in “Model I”, the lens diameter of the irradiation microlens LEi is 0.613 mm, and the lens diameter of the light receiving microlens LDi is 0.750 mm.

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

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

従って、上に説明した各モデルのマイクロレンズアレイは、各マイクロレンズの光軸の方向から見た状態では、図22(a)に示す如きものとなる。
即ち、図22(a)の上の図に示す符号DMLAは「受光用マイクロレンズアレイ」であり、9個の受光用マイクロレンズLD1〜LD9が、主方向(図の左右方向)へ密接して形成されている。
Therefore, the microlens array of each model described above is as shown in FIG. 22A when viewed from the direction of the optical axis of each microlens.
That is, the symbol DMLA shown in the upper diagram of FIG. 22A is a “light-receiving microlens array”, and the nine light-receiving microlenses LD1 to LD9 are in close contact with each other in the main direction (left-right direction in the figure). Is formed.

図22(a)の下の図に示す符号EMLAは「照射用マイクロレンズアレイ」であり、9個の受光用マイクロレンズLE1〜LE9が、主方向(図の左右方向)へ密接して形成されている。   The symbol EMLA shown in the lower part of FIG. 22A is an “irradiation microlens array”, and nine light receiving microlenses LE1 to LE9 are formed in close contact with each other in the main direction (the left-right direction in the figure). ing.

照射用マイクロレンズLE1〜LE9の配列方向の幅、即ち、レンズ面幅が0.4mmであり、上の説明において、照射用マイクロレンズについて「レンズ径」として記載したものは、図22(a)下図において、副方向のレンズ面幅DLEを指す。   The width in the arrangement direction of the irradiation microlenses LE1 to LE9, that is, the lens surface width is 0.4 mm. In the above description, what is described as the “lens diameter” for the irradiation microlens is shown in FIG. In the figure below, the lens surface width DLE in the sub direction is indicated.

受光用マイクロレンズLD1〜LD9の配列方向の幅、即ち、レンズ面幅が0.4mmであり、上の説明において、受光用マイクロレンズについて「レンズ径」として記載したものは、図22上図において、副方向のレンズ面幅DLDを指す。   The width in the arrangement direction of the light receiving microlenses LD1 to LD9, that is, the lens surface width is 0.4 mm. In the above description, the “lens diameter” of the light receiving microlens is shown in the upper diagram of FIG. The lens surface width DLD in the sub direction.

図22(b)は、同図(a)の変形例であり、符号は、同図(a)と共通化している。この例では、照射用マイクロレンズアレイEMLAを構成する照射用マイクロレンズLE1〜LE9は矩形状であって、主方向(図の左右方向)密接して配置されている。また、受光用マイクオレンズアレイDMLAを構成する受光用マイクロレンズLD1〜LD9も矩形状であって、主方向(図の左右方向)密接して配置されている。   FIG.22 (b) is a modification of the figure (a), and the code | symbol is made common with the figure (a). In this example, the irradiation microlenses LE1 to LE9 constituting the irradiation microlens array EMLA have a rectangular shape and are closely arranged in the main direction (the left-right direction in the drawing). In addition, the light receiving microlenses LD1 to LD9 constituting the light receiving micro lens array DMLA are also rectangular, and are closely arranged in the main direction (left-right direction in the figure).

即ち、上に説明した照射用マイクロレンズアレイEMLAは、照射用マイクロレンズアレイにおける所定の側からi(1≦i≦9)番目の照射用マイクロレンズLEiと、受光用マイクロレンズアレイにおける上記所定の側からi(1≦i≦9)番目の受光用マイクロレンズLDiとが、それぞれ「副方向において長円状もしくは矩形状のレンズ面」をなし、これら長円状もしくは矩形状のレンズ面が、その幅方向(図22の横方向、主方向)に、発光部の配列ピッチと同一ピッチで接触しあっている(請求項7)。   That is, the irradiation microlens array EMLA described above includes the i (1 ≦ i ≦ 9) th irradiation microlens LEi from the predetermined side in the irradiation microlens array and the predetermined microlens array in the light receiving microlens array. The i (1 ≦ i ≦ 9) th light-receiving microlens LDi from the side forms an “oval or rectangular lens surface in the sub direction”, respectively, and these oval or rectangular lens surfaces are In the width direction (the horizontal direction and the main direction in FIG. 22), they are in contact with each other at the same pitch as the arrangement pitch of the light emitting portions.

次に、反射型光学センサを用いる「トナーパターンの位置検出処理」を説明する。
反射型光学センサとして前述のモデルIのマイクロレンズアレイを用いるものを例にとる。
図21(b)に示すように、位置検出用パターンは、主方向に関して、発光部E5の中心位置とトナーパターンの中心位置とが一致するように転写ベルト2040上に転写されているものとする。
Next, “toner pattern position detection processing” using a reflective optical sensor will be described.
As an example, a reflection type optical sensor using the above-described model I microlens array is used.
As shown in FIG. 21B, the position detection pattern is transferred onto the transfer belt 2040 so that the center position of the light emitting portion E5 and the center position of the toner pattern coincide with each other in the main direction. .

図1に示すプリンタ制御装置2090は、位置検出用パターンPPが反射型光学センサに近づくタイミングを計って、発光部E5を連続点灯させる。
発光部E5からの検出用光は、転写ベルト2040の回転につれて、ライン状パターンLPY1〜LPK2を順次照射する(図21(c)(A)参照)。
The printer control device 2090 shown in FIG. 1 measures the timing when the position detection pattern PP approaches the reflective optical sensor, and continuously turns on the light emitting unit E5.
The detection light from the light emitting portion E5 sequentially irradiates the line patterns LPY1 to LPK2 as the transfer belt 2040 rotates (see FIGS. 21C and 21A).

そして、プリンタ制御装置2090は、各受光部の出力信号を時間的に追跡し、検出用光が、ライン状パターンLPY1を照射してからライン状パターンLPM1を照射するまでの時間:Tym、ライン状パターンLPM1を照射してからライン状パターンLPC1を照射するまでの時間:Tmc、ライン状パターンLPC1を照射してからライン状パターンLPK1を照射するまでの時間:Tckを検出する(図21(c)(B)参照)。   Then, the printer control device 2090 traces the output signal of each light receiving unit in time, and the time from when the detection light irradiates the line pattern LPY1 to the line pattern LPM1: Tym, line shape Time from irradiation of the pattern LPM1 to irradiation of the line pattern LPC1: Tmc, time from irradiation of the line pattern LPC1 to irradiation of the line pattern LPK1: Tck is detected (FIG. 21C). (See (B)).

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

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

プリンタ制御装置2090はまた、検出用光が、ライン状パターンLPY1を照射してからライン状パターンLPY2を照射するまでの時間:Ty、ライン状パターンLPM1を照射してからライン状パターンLPM2を照射するまでの時間:Tm、ライン状パターンLPC1を照射してからライン状パターンLPC2を照射するまでの時間:Tc、ライン状パターンLPK1を照射してからライン状パターンLPK2を照射するまでの時間:Tkを検出する(図21(c)(B)参照)。   The printer control device 2090 also irradiates the line pattern LPM2 after irradiating the line pattern LPM1 after the time when the detection light irradiates the line pattern LPY2 until the line pattern LPY2 is irradiated. Time until irradiation: Tm, time from irradiation of the line pattern LPC1 to irradiation of the line pattern LPC2: Tc, time from irradiation of the line pattern LPK1 to irradiation of the line pattern LPK2: Tk It detects (refer FIG. 21 (c) (B)).

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

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

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

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

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

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

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

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

上に説明したところから明らかなように、請求項6に記載の「支持部材表面が検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第1の基準受光量と、支持部材上のトナーパターンが検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第2の基準受光量とを参照し、第2の基準受光量を、拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離する処理手段」や、請求項8の照射制御装置は、上に説明した実施の形態において、プリンタ制御装置2090により実現されている。   As is apparent from the above description, the first reference received light amount, which is the amount of light received by each light receiving unit when the surface of the support member is irradiated with detection light, With reference to the second reference light reception amount that is the light reception amount of each light receiving portion when the toner pattern is irradiated with the detection light, the second reference light reception amount is determined based on the diffused reflection light reception amount and the regular reflection light. In the embodiment described above, the printer control device 2090 realizes the “processing means for separating the received light amount by the processing means” and the irradiation control device of claim 8.

Ei 発光部
Di 受光部
LEi 照射用マイクロレンズ
LDi 受光用マイクロレンズ
TP1 トナー濃度検出用のトナーパターン
Ei light emitting part
Di light receiver
LEi Irradiation Microlens
LDi micro lens for light reception
TP1 Toner pattern for toner density detection

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

Claims (10)

所定の副方向へ移動する支持部材の表面に形成されたトナーパターンのトナー濃度もしくは位置、または上記トナーパターンのトナー濃度および位置を検出するために用いられる反射型光学センサであって、
N(≧3)個の発光部を1方向に等間隔に配列一体化してなり、上記各発光部から検出光を放射する照明系と、
N個の受光部を上記発光部の配列ピッチと同ピッチで1方向に配列一体化してなる受光系と、
同一形状で同一の正のパワーを持つN個の照射用マイクロレンズを、上記N個の発光部と同一ピッチで1方向にアレイ配列し一体化してなる照射用マイクロレンズアレイと、
同一形状で同一の正のパワーを持つN個の受光用マイクロレンズを、上記N個の受光部と同一ピッチで1方向にアレイ配列し一体化してなる受光用マイクロレンズアレイと、を有し、
上記照明系の発光部の配列方向、上記受光系の受光部の配列方向、照射用マイクロレンズアレイのマイクロレンズ配列方向、受光用マイクロレンズアレイのマイクロレンズ配列方向が互いに平行で、上記副方向に対して直交もしくは所定の角をなし、
発光部から放射された光束が、照射用マイクロレンズを介して支持部材に検出用光として照射され、上記支持部材による上記検出用光の反射光が、受光用マイクロレンズを介して受光部に入射するように、上記照明系、受光系、照射用マイクロレンズアレイ、受光用マイクロレンズアレイの位置関係が定められ、
上記照射用マイクロレンズアレイと受光用マイクロレンズアレイは同一の光学材料により形成され、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズ共に平凸形状であり、
照射用マイクロレンズと受光用マイクロレンズは互いに、レンズ面曲率半径、レンズ面積、レンズ厚のいずれもが異なり、
上記照明系は、各発光部の中心を通り該発光部に垂直な発光部軸が、上記支持部材表面に対して、副方向において、上記受光系に向かうように傾いており、
上記受光系は、各受光部の中心を通り該受光部に垂直な受光部軸が、上記支持部材表面に対して、副方向において、上記照明系に向かうように傾いており、
上記各照射用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の発光部軸に平行であり、
上記各受光用マイクロレンズの光軸は、対応する受光部の受光部軸に平行であることを特徴とする反射型光学センサ。
A reflective optical sensor used for detecting the toner density or position of a toner pattern formed on the surface of a support member moving in a predetermined sub-direction, or the toner density and position of the toner pattern,
An illumination system in which N (≧ 3) light emitting units are arranged and integrated at equal intervals in one direction, and radiates detection light from each of the light emitting units;
A light receiving system in which N light receiving portions are arranged and integrated in one direction at the same pitch as the light emitting portion;
An irradiation microlens array in which N irradiation microlenses having the same shape and the same positive power are arrayed and integrated in one direction at the same pitch as the N light emitting units,
A light receiving microlens array in which N light receiving microlenses having the same shape and the same positive power are arrayed and integrated in one direction at the same pitch as the N light receiving portions, and
The arrangement direction of the light emitting unit of the illumination system, the arrangement direction of the light receiving unit of the light receiving system, the micro lens arrangement direction of the irradiation micro lens array, and the micro lens arrangement direction of the light receiving micro lens array are parallel to each other and in the sub-direction. Perpendicular to or at a predetermined angle to
The light beam emitted from the light emitting unit is irradiated as detection light onto the support member through the irradiation microlens, and the reflected light of the detection light from the support member enters the light reception unit through the light receiving microlens. As described above, the positional relationship of the illumination system, the light receiving system, the irradiation microlens array, the light receiving microlens array is determined,
The irradiation microlens array and the light receiving microlens array are formed of the same optical material, and both the irradiation microlens and the light receiving microlens have a plano-convex shape,
The irradiation microlens and the light receiving microlens are different from each other in lens surface radius of curvature, lens area, and lens thickness.
The illumination system is inclined such that the light emitting unit axis passing through the center of each light emitting unit and perpendicular to the light emitting unit is directed toward the light receiving system in the sub direction with respect to the support member surface.
The light receiving system is inclined such that a light receiving unit axis that passes through the center of each light receiving unit and is perpendicular to the light receiving unit is directed toward the illumination system in the sub direction with respect to the support member surface.
The optical axis of each of the irradiation microlenses is parallel to the light emitting part axis of the corresponding light emitting part,
A reflection type optical sensor, wherein an optical axis of each of the light receiving microlenses is parallel to a light receiving unit axis of a corresponding light receiving unit.
請求項1記載の反射型光学センサにおいて、
受光用マイクロレンズは、レンズ面曲率半径、レンズ面積、レンズ厚のいずれに於いても、照射用マイクロレンズに比して大きいことを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 1,
A reflection-type optical sensor characterized in that the light-receiving microlens has a larger lens surface radius of curvature, lens area, and lens thickness than an irradiation microlens.
請求項1または2記載の反射型光学センサにおいて、
上記各照射用マイクロレンズは、副方向において、対応する発光部よりも受光部側へずれて配置されたことを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 1 or 2,
Each of the irradiation microlenses is disposed in the sub-direction so as to be shifted from the corresponding light emitting unit toward the light receiving unit.
請求項1〜3の任意の1に記載の反射型光学センサにおいて、
照射用マイクロレンズアレイにおける所定の側からi(1≦i≦N)番目の照射用マイクロレンズと、受光用マイクロレンズアレイにおける上記所定の側からi(1≦i≦N)番目の受光用マイクロレンズとが、それぞれ、副方向において長円状もしくは矩形状のレンズ面をなし、
これら長円状もしくは矩形状のレンズ面が、その幅方向に、発光部の配列ピッチと同一ピッチで接触しあっていることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 3,
The i (1 ≦ i ≦ N) -th irradiation microlens from a predetermined side in the irradiation microlens array and the i (1 ≦ i ≦ N) th light-receiving microlens from the predetermined side in the light-receiving microlens array. Each lens has an oval or rectangular lens surface in the sub-direction,
A reflective optical sensor characterized in that these oval or rectangular lens surfaces are in contact with each other at the same pitch as the arrangement pitch of the light emitting portions in the width direction.
請求項1〜4の任意の1に記載の反射型光学センサにおいて、
支持部材表面が検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第1の基準受光量と、上記支持部材上のトナーパターンが上記検出用光で照射されたときの各受光部の受光量である第2の基準受光量とを参照し、上記第2の基準受光量を、拡散反射光による受光量と正反射光による受光量とに分離する処理手段を備えることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 4,
A first reference received light amount that is a light receiving amount of each light receiving portion when the support member surface is irradiated with detection light, and each light receiving portion when the toner pattern on the support member is irradiated with the detection light. And a second reference received light amount that is a received light amount, and a processing means for separating the second reference received light amount into a received light amount by diffusely reflected light and a received light amount by regular reflected light. Reflective optical sensor.
請求項5記載の反射型光学センサにおいて、
拡散反射光による受光量:D(拡)を正反射光による受光量:D(正)で除した値:D(拡)/D(正)を求める演算を行うことを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to claim 5, wherein
Reflective optics characterized by performing a calculation to obtain a value: D (expanded) / D (positive) obtained by dividing a received light amount by diffusely reflected light: D (expanded) by a received light amount by regular reflected light: D (positive) Sensor.
請求項1〜6の任意の1に記載の反射型光学センサにおいて、
N個の発光部が、配列方向にm組に分割され、各組は略等数の発光部を有し、各組の発光部を、配列順に同期して点滅させる照射制御装置を有することを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 6,
N light emitting units are divided into m sets in the arrangement direction, each set has a substantially equal number of light emitting units, and has an irradiation control device that blinks each set of light emitting units in synchronization with the arrangement order. A reflective optical sensor.
請求項1〜6の任意の1に記載の反射型光学センサにおいて、
発光部、受光部、照射用マイクロレンズ、受光用マイクロレンズの個数:Nが、
7≦N≦31
の範囲内の奇数であることを特徴とする反射型光学センサ。
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 6,
Number of light emitting units, light receiving units, irradiation microlenses, light receiving microlenses: N
7 ≦ N ≦ 31
A reflection-type optical sensor characterized by being an odd number within the range.
潜像担持体と、
この静電潜像に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
上記静電潜像を現像してトナー画像として可視化する現像装置と、
上記トナー画像を転写ベルトによりシート状記録媒体に転写する転写装置と、
上記潜像担持体または転写ベルトを支持部材として形成されたトナーパターンのトナー濃度もしくは位置、または上記トナーパターンのトナー濃度および位置を検出するために用いられる反射型光学センサとを有し、
上記静電潜像形成手段は、潜像担持体を均一帯電させる帯電手段と、均一帯電された潜像担持体に光走査を行ない、画像情報に応じた静電潜像を形成する光走査装置とを有し、
上記反射型光学センサとして、請求項1〜8の任意の1に記載の反射型光学センサを有することを特徴とする画像形成装置。
A latent image carrier;
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image;
A developing device for developing the electrostatic latent image and visualizing it as a toner image;
A transfer device for transferring the toner image to a sheet-like recording medium by a transfer belt;
A reflective optical sensor used to detect the toner density or position of a toner pattern formed using the latent image carrier or transfer belt as a support member, or the toner density and position of the toner pattern;
The electrostatic latent image forming unit includes a charging unit that uniformly charges the latent image carrier, and an optical scanning device that performs optical scanning on the uniformly charged latent image carrier and forms an electrostatic latent image according to image information. And
An image forming apparatus comprising the reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 8 as the reflective optical sensor.
請求項9記載の画像形成装置において、
複数の潜像担持体に異なる色のトナー画像を形成し、これら複数のトナー画像を重ね合わせて多色画像を形成するタンデム方式の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 9.
A tandem type image forming apparatus that forms toner images of different colors on a plurality of latent image carriers and forms a multicolor image by superimposing the plurality of toner images.
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