JP6269087B2 - Optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

Description

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

デジタル複写機およびレーザプリンタ等のいわゆる電子写真方式の画像形成装置は、印刷用紙等の記録媒体にトナー像を転写し、所定の条件で加熱および加圧することにより、トナー像を記録媒体に定着させて画像を形成するものである。このような画像形成装置において、高画質な画像形成を行うためには、トナー像を定着する際の加熱量および圧力等の条件（以下、定着条件という）を適切に設定する必要があり、定着条件を記録媒体の種類に応じて個別に設定する必要がある。これは、記録媒体に画像形成される画像の品質が、記録媒体の材質、厚さ、湿度、平滑性および塗工状態等により大きく影響されるためである。   A so-called electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine and a laser printer transfers a toner image onto a recording medium such as printing paper, and fixes the toner image on the recording medium by heating and pressing under predetermined conditions. To form an image. In such an image forming apparatus, in order to form a high-quality image, it is necessary to appropriately set conditions such as heating amount and pressure (hereinafter referred to as fixing conditions) when fixing the toner image. It is necessary to individually set conditions according to the type of recording medium. This is because the quality of an image formed on a recording medium is greatly influenced by the material, thickness, humidity, smoothness, coating state, and the like of the recording medium.

例えば、平滑性に関して、定着条件によっては、記録媒体における凹凸の状態により、凹部におけるトナーの定着率が低くなり、高画質な画像を得ることができない。すなわち、画像形成される記録媒体の平滑性に応じた定着条件のもとで定着を行なわないと、色むら等が生じて高画質な画像を得ることができない。   For example, regarding the smoothness, depending on the fixing conditions, the toner fixing rate in the recesses is lowered due to the uneven state on the recording medium, and a high-quality image cannot be obtained. That is, unless fixing is performed under fixing conditions according to the smoothness of the recording medium on which an image is formed, color unevenness occurs and a high-quality image cannot be obtained.

一方、近年の画像形成装置の進歩および表現方法の多様化に伴い、記録媒体となる印刷用紙は多種にわたり、さらに、各記録媒体の種類においても、坪量または厚さ等の違いにより多岐にわたる銘柄が存在する。このため、高画質な画像を形成するためには、記録媒体の種類および銘柄等に応じて、詳細な定着条件を設定する必要がある。   On the other hand, with the recent progress of image forming apparatuses and diversification of expression methods, there are a wide variety of printing papers that serve as recording media. Furthermore, there are various brands depending on the basis weight or thickness of each type of recording medium. Exists. Therefore, in order to form a high-quality image, it is necessary to set detailed fixing conditions according to the type and brand of the recording medium.

ところで、画像形成装置において、画像形成装置における定着条件の設定をユーザ自ら設定する場合、記録媒体の種類等の知識が必要となる。また、ユーザ自らが定着条件を設定する場合、印刷操作等を行う際に、煩わしさを感じたり、また、定着条件を誤って設定すると、所望の高画質な画像を得ることはできない。このため、画像形成装置において、記録媒体の種類を自動で識別することのできる記録媒体の識別センサ、および、このような識別センサが搭載され、自動で記録媒体の種類を識別して画像形成することができる画像形成装置が求められている。   By the way, in the image forming apparatus, when the user himself / herself sets the fixing conditions in the image forming apparatus, knowledge of the type of the recording medium is required. Also, when the user himself sets the fixing conditions, he / she feels troublesome when performing a printing operation or the like, and if the fixing conditions are set incorrectly, a desired high-quality image cannot be obtained. Therefore, in the image forming apparatus, a recording medium identification sensor capable of automatically identifying the type of the recording medium, and such an identification sensor are mounted, and the type of the recording medium is automatically identified to form an image. There is a need for an image forming apparatus that can perform such an operation.

以上のような、記録媒体の種類を自動で判定する画像形成装置として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から発せられた光を識別対象となる記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光の光量により記録媒体の表面粗さ等を検出する画像形成装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載された画像形成装置は、記録媒体の表面に照射した光の正反射方向における反射光の光量を検出し、検出された光量に基づいて、記録媒体の表面粗さ等を検出することにより記録媒体を識別し、記録媒体に対応した最適な定着温度により、記録媒体にトナー像を転写し画像を定着させている。   As an image forming apparatus for automatically determining the type of a recording medium as described above, light emitted from a light source such as a light emitting diode (LED) is irradiated onto the recording medium to be identified, and the recording medium is An image forming apparatus that detects the surface roughness of a recording medium based on the amount of reflected light is proposed (Patent Document 1). The image forming apparatus described in Patent Literature 1 detects the amount of reflected light in the regular reflection direction of light irradiated on the surface of the recording medium, and detects the surface roughness of the recording medium based on the detected amount of light. Thus, the recording medium is identified, and the toner image is transferred to the recording medium and fixed at the optimum fixing temperature corresponding to the recording medium.

しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置においては、画像形成装置内における記録媒体の搬送方向に対して直角な方向のばたつきにより、検出される反射光の光量が変化することを考慮した設計となっておらず、記録媒体の表面粗さ等の誤検出が発生するという問題点がある。   However, the image forming apparatus described in Patent Document 1 is designed in consideration of a change in the amount of detected reflected light due to flapping in a direction perpendicular to the recording medium conveyance direction in the image forming apparatus. However, there is a problem that erroneous detection of the surface roughness of the recording medium occurs.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被照射体の表面粗さの誤検出を抑制する光学センサおよび画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical sensor and an image forming apparatus that suppress erroneous detection of the surface roughness of an object to be irradiated.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被照射体に対して入射光を照射する発光部と、前記入射光が前記被照射体で反射した反射光を受光して、前記反射光の光量を検出する検出部と、前記入射光の光路上に配置され、前記入射光の光束を絞る第１開口部材と、前記入射光の光路上に配置され、前記第１開口部材を通過した前記入射光の光束を絞る第２開口部材と、前記反射光の光路上に配置され、前記反射光を前記検出部に導く光学系と、を備え、前記検出部の検出面の面積は、前記反射光が前記検出面で形成するスポットの面積よりも大きいことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention receives a light emitting unit that irradiates incident light with incident light, and receives reflected light reflected by the irradiated object with the incident light. A detection unit that detects the amount of the reflected light; a first opening member that is disposed on the optical path of the incident light and that restricts a light flux of the incident light; and is disposed on the optical path of the incident light, and the first opening A second opening member that narrows the luminous flux of the incident light that has passed through the member, and an optical system that is disposed on the optical path of the reflected light and guides the reflected light to the detection unit, and includes a detection surface of the detection unit. The area is characterized in that the reflected light is larger than an area of a spot formed on the detection surface .

本発明によれば、被照射体の表面粗さの誤検出を抑制することができる。   According to the present invention, erroneous detection of the surface roughness of the irradiated object can be suppressed.

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of the image forming apparatus according to the present embodiment. 図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサおよび定着部のブロック構成図である。FIG. 2 is a block configuration diagram of the optical sensor and the fixing unit of the image forming apparatus according to the present embodiment. 図３は、本実施の形態に係る光学センサの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of the optical sensor according to the present embodiment. 図４は、印刷用紙にばたつきが生じた場合の光線のシフト量について説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a light beam shift amount when the printing paper flutters. 図５は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準である場合の光線について説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is standard. 図６は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも小さい場合の光線について説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is smaller than the standard time. 図７は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも大きい場合の光線について説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is larger than the standard time. 図８は、本実施の形態の変形例１に係る光学センサの構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of an optical sensor according to the first modification of the present embodiment. 図９は、本実施の形態の変形例２に係る光学センサの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an optical sensor according to the second modification of the present embodiment.

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る光学センサおよび画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば適用でき、例えば、電子写真方式の画像形成装置または複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等にも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうちの少なくとも２つの機能を有する装置である。   Hereinafter, embodiments of an optical sensor and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The image forming apparatus according to the present invention can be applied to any apparatus that forms an image by electrophotography, and can be applied to, for example, an electrophotographic image forming apparatus or a multifunction peripheral (MFP). Note that a multifunction peripheral is an apparatus having at least two functions of a printing function, a copying function, a scanner function, and a facsimile function.

また、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。   In addition, the present invention is not limited by the following embodiments, and constituent elements in the following embodiments are easily conceivable by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalent ranges. Is included. Furthermore, various omissions, substitutions, and changes of the components can be made without departing from the scope of the following embodiments.

（画像形成装置の要部の概略構成）
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。図１を参照しながら、本実施の形態に係る画像形成装置の要部構成について概説する。 (Schematic configuration of main part of image forming apparatus)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of the image forming apparatus according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the configuration of the main part of the image forming apparatus according to the present embodiment will be outlined.

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、画像形成に関わる要部として、光学センサ１と、画像形成部２と、搬送制御部３と、複数の搬送ローラ３１とを備えている。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an optical sensor 1, an image forming unit 2, a transport control unit 3, and a plurality of transport rollers 31 as main parts related to image formation. I have.

光学センサ１は、搬送ローラ３１により搬送される記録媒体としての印刷用紙４に光線を照射し、印刷用紙４からの光線の反射光を受光して、反射光の光量を検出する装置である。光学センサ１は、印刷用紙４の搬送経路において、画像形成部２の画像形成位置よりも、上流側に設置されている。光学センサ１は、検出した反射光の光量のデータを、後述する画像形成部２の定着部２２に送信する。   The optical sensor 1 is a device that irradiates a printing paper 4 as a recording medium conveyed by the conveyance roller 31 with light rays, receives reflected light of the light rays from the printing paper 4, and detects the amount of reflected light. The optical sensor 1 is installed on the upstream side of the image forming position of the image forming unit 2 in the conveyance path of the printing paper 4. The optical sensor 1 transmits the detected light amount data of the reflected light to the fixing unit 22 of the image forming unit 2 described later.

画像形成部２は、後述するように搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４に、トナー画像を転写して、転写された印刷用紙４に対応した圧力および熱を加え、印刷用紙４にトナー画像を定着させる。画像形成部２は、転写部２１と、定着部２２とを備えている。   As will be described later, the image forming unit 2 transfers the toner image to the printing paper 4 conveyed by the conveying roller 31, applies pressure and heat corresponding to the transferred printing paper 4, and applies the toner image to the printing paper 4. To fix. The image forming unit 2 includes a transfer unit 21 and a fixing unit 22.

転写部２１は、搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４にトナー画像を転写する。転写部２１は、例えば、図示しないＹ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｃ（Ｃｙａｎ）およびＢＫ（Ｂｌａｃｋ）それぞれに対応した４つの感光体ドラムと、中間転写ベルトとを備えている。転写部２１は、画像データに対応した静電潜像が形成された各感光体ドラムに対して、上述の各色のトナーにより可視像化させたトナー画像を形成させ、そのトナー画像を中間転写ベルトに転写する。そして、転写部２１は、中間転写ベルトに転写されたトナー画像を、搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４に転写する。   The transfer unit 21 transfers the toner image onto the printing paper 4 conveyed by the conveyance roller 31. The transfer unit 21 includes, for example, four photosensitive drums corresponding to Y (Yellow), M (Magenta), C (Cyan), and BK (Black) (not shown), and an intermediate transfer belt. The transfer unit 21 forms a toner image visualized with the toner of each color described above on each photosensitive drum on which an electrostatic latent image corresponding to the image data is formed, and intermediately transfers the toner image. Transfer to the belt. Then, the transfer unit 21 transfers the toner image transferred to the intermediate transfer belt onto the printing paper 4 conveyed by the conveyance roller 31.

定着部２２は、転写部２１によりトナー画像が転写された印刷用紙４に対して、印刷用紙４に対応した定着条件に基づく圧力および熱を加えることによって、印刷用紙４にトナー画像を定着させる。定着部２２については、図２において別途、後述する。   The fixing unit 22 fixes the toner image on the printing paper 4 by applying pressure and heat based on the fixing conditions corresponding to the printing paper 4 to the printing paper 4 on which the toner image is transferred by the transfer unit 21. The fixing unit 22 will be described later separately in FIG.

搬送制御部３は、搬送ローラ３１による印刷用紙４の搬送制御を行う装置である。搬送制御部３は、搬送ローラ３１によって、搬送経路上において光学センサ１による光線の照射位置から画像形成部２による画像形成位置へ向かう方向に、印刷用紙４を搬送させる。具体的には、搬送制御部３は、搬送ローラ３１を回転駆動させるローラ用モータ（図示せず）に対して、駆動電圧を印加することによりローラ用モータを駆動させ、搬送ローラ３１の回転に伴う印刷用紙４の搬送速度等の制御を実行する。   The conveyance control unit 3 is a device that performs conveyance control of the printing paper 4 by the conveyance roller 31. The conveyance control unit 3 causes the conveyance roller 31 to convey the printing paper 4 in the direction from the irradiation position of the light beam by the optical sensor 1 to the image formation position by the image forming unit 2 on the conveyance path. Specifically, the transport control unit 3 drives the roller motor by applying a driving voltage to a roller motor (not shown) that rotates the transport roller 31 to rotate the transport roller 31. The accompanying control of the conveyance speed of the printing paper 4 is executed.

搬送ローラ３１は、搬送制御部３による搬送制御により、印刷用紙４を搬送経路上において搬送させるローラである。   The conveyance roller 31 is a roller that conveys the printing paper 4 on the conveyance path by the conveyance control by the conveyance control unit 3.

なお、記録媒体である印刷用紙４として、例えば、普通紙、上質紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙等の塗工紙、または、紙の表面にエンボス加工を施した特殊紙等を用いることができる。また、記録媒体は、紙であることに限定されるものではなく、例えば、ＯＨＰ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート、合成樹脂フィルム、または金属薄膜等を記録媒体として用いることができる。   In addition, as the printing paper 4 which is a recording medium, for example, coated paper such as plain paper, high-quality paper, gloss coated paper, mat coated paper, art coated paper, or special paper whose surface is embossed Can be used. The recording medium is not limited to paper, and for example, an OHP (Overhead Projector) sheet, a synthetic resin film, a metal thin film, or the like can be used as the recording medium.

（光学センサおよび画像形成部のブロック構成）
図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサおよび定着部のブロック構成図である。図２を参照しながら、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサ１および定着部２２のブロック構成について概説する。 (Block configuration of optical sensor and image forming unit)
FIG. 2 is a block configuration diagram of the optical sensor and the fixing unit of the image forming apparatus according to the present embodiment. The block configuration of the optical sensor 1 and the fixing unit 22 of the image forming apparatus according to the present embodiment will be outlined with reference to FIG.

図２に示すように、光学センサ１は、発光部１１と、検出部１２とを備えている。また、定着部２２は、定着温度決定部２２１と、加熱部２２２とを備えている。なお、図２においては、説明を簡潔にするため、便宜上、転写部２１の図示を省略している。   As shown in FIG. 2, the optical sensor 1 includes a light emitting unit 11 and a detection unit 12. The fixing unit 22 includes a fixing temperature determining unit 221 and a heating unit 222. In FIG. 2, the transfer unit 21 is not shown for the sake of convenience in order to simplify the description.

発光部１１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光線を照射する装置である。発光部１１は、図２に示すように、搬送経路上で搬送される印刷用紙４に向かって、印刷用紙４の紙面に対して入射角θ１となるように光線である入射光５を照射する。なお、光源である発光部１１はＬＥＤであることに限定されるものではなく、レーザ光源、白熱電球等の光源であってもよいが、照射する光量が安定している光源が望ましい。また、後述するように発光部１１から発した光線は、アパーチャによって制御されるので、ある程度の指向角を有する光源であっても適用可能である。   The light emitting unit 11 is a device that irradiates light such as an LED (Light Emitting Diode). As shown in FIG. 2, the light emitting unit 11 irradiates incident light 5, which is a light beam, toward the printing paper 4 conveyed on the conveyance path so as to have an incident angle θ <b> 1 with respect to the surface of the printing paper 4. . The light emitting unit 11 that is a light source is not limited to being an LED, and may be a light source such as a laser light source or an incandescent bulb, but a light source that emits a stable amount of light is desirable. Further, as will be described later, since the light emitted from the light emitting unit 11 is controlled by the aperture, it is applicable even to a light source having a certain directivity angle.

また、発光部１１が照射する光線としては、可視光線に限定されるものではなく、例えば、赤外線等のように波長の異なる電磁波であってもよい。本実施の形態においては、発光部１１が照射する電磁波を「光線」と称するものとし、発光部１１としては、ＬＥＤを例として説明する。   In addition, the light emitted by the light emitting unit 11 is not limited to visible light, and may be electromagnetic waves having different wavelengths such as infrared rays. In the present embodiment, the electromagnetic wave irradiated by the light emitting unit 11 is referred to as “light beam”, and the light emitting unit 11 will be described using an LED as an example.

検出部１２は、例えば、フォトトランジスタによって実現される。検出部１２は、発光部１１から照射された光線が印刷用紙４の反射点Ａにおいて、印刷用紙４の紙面に対して反射角θ２で反射された反射光６を受光し、反射光６の光量を検出する装置である。検出部１２は、定着部２２の定着温度決定部２２１に通信可能に接続されており、検出した反射光６の光量のデータを、定着温度決定部２２１に送信する。ここで、上述の入射角θ１および反射角θ２は、等しいものとする。   The detection unit 12 is realized by, for example, a phototransistor. The detection unit 12 receives the reflected light 6 reflected by the reflection angle θ <b> 2 with respect to the paper surface of the printing paper 4 at the reflection point A of the printing paper 4 at the reflection point A of the printing paper 4. Is a device for detecting The detection unit 12 is communicably connected to the fixing temperature determination unit 221 of the fixing unit 22, and transmits the detected light amount data of the reflected light 6 to the fixing temperature determination unit 221. Here, it is assumed that the incident angle θ1 and the reflection angle θ2 are equal.

定着温度決定部２２１は、検出部１２から反射光６の光量のデータを受信し、その光量に基づいて印刷用紙４の表面粗さを検出する。定着温度決定部２２１は、検出した表面粗さに基づいて、定着条件を決定する。具体的には、定着温度決定部２２１は、定着条件として、画像形成された印刷用紙４に対して加える温度（定着温度）を決定し、定着温度情報を加熱部２２２に送る。   The fixing temperature determination unit 221 receives the light amount data of the reflected light 6 from the detection unit 12 and detects the surface roughness of the printing paper 4 based on the light amount. The fixing temperature determination unit 221 determines fixing conditions based on the detected surface roughness. Specifically, the fixing temperature determination unit 221 determines a temperature (fixing temperature) to be applied to the printing paper 4 on which an image is formed as a fixing condition, and sends the fixing temperature information to the heating unit 222.

加熱部２２２は、ヒータを備えており、定着温度決定部２２１から受け取った定着温度情報に基づいて、ヒータにより画像形成された印刷用紙４に対し定着温度となるように加熱して、トナー画像を定着させる。   The heating unit 222 includes a heater, and based on the fixing temperature information received from the fixing temperature determination unit 221, the heating unit 222 heats the printing paper 4 on which the image is formed to a fixing temperature, thereby converting the toner image. Let it settle.

以上のように、定着温度決定部２２１により印刷用紙４の表面粗さが検出され、表面粗さに応じた定着温度が決定されることにより、表面状態に適した定着温度によってトナー画像を定着させることができ、印刷される画像の高品質化を図ることができる。   As described above, the surface temperature of the printing paper 4 is detected by the fixing temperature determination unit 221 and the fixing temperature corresponding to the surface roughness is determined, so that the toner image is fixed at the fixing temperature suitable for the surface state. The quality of the printed image can be improved.

（光学センサの詳細構成）
図３は、本実施の形態に係る光学センサの構成図である。図３を参照しながら、光学センサ１の構成の詳細について説明する。 (Detailed configuration of optical sensor)
FIG. 3 is a configuration diagram of the optical sensor according to the present embodiment. Details of the configuration of the optical sensor 1 will be described with reference to FIG.

図３に示すように、光学センサ１は、センサ筐体１０と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３（第１開口部材）と、アパーチャ１４（第２開口部材）と、レンズ１５（光学系）と、アパーチャ１６（第３開口部材）とを備えている。発光部１１および検出部１２の機能は、上述の通りである。図３に示すように、印刷用紙４の紙面上において入射光５が入射角θ１で入射し、反射光６が反射角θ２で反射する反射点Ａを通り、かつ、印刷用紙４の紙面に垂直な線を軸Ｘとする。光学センサ１は、印刷用紙４とギャップｇを隔てて対面する状態で設置されている。具体的には、光学センサ１のセンサ筐体１０の下面が、印刷用紙４とギャップｇを隔てて対面している。印刷用紙４は、図３に示す矢印方向に搬送されるものとする。   As shown in FIG. 3, the optical sensor 1 includes a sensor housing 10, a light emitting unit 11, a detection unit 12, an aperture 13 (first opening member), an aperture 14 (second opening member), and a lens 15. (Optical system) and an aperture 16 (third opening member). The functions of the light emitting unit 11 and the detecting unit 12 are as described above. As shown in FIG. 3, the incident light 5 is incident on the paper surface of the printing paper 4 at an incident angle θ1, and the reflected light 6 passes through the reflection point A reflected by the reflection angle θ2 and is perpendicular to the paper surface of the printing paper 4. A straight line is the axis X. The optical sensor 1 is installed so as to face the printing paper 4 with a gap g therebetween. Specifically, the lower surface of the sensor housing 10 of the optical sensor 1 faces the printing paper 4 with a gap g therebetween. It is assumed that the printing paper 4 is conveyed in the arrow direction shown in FIG.

センサ筐体１０は、光学センサ１の外形をなす箱型の部材であり、発光部１１から照射された光線が下面以外の面から外部へ漏れないようにし、かつ、内部に収納される部品を保護する機能を担う。発光部１１、検出部１２、アパーチャ１３、１４および１６、ならびにレンズ１５は、センサ筐体１０の内部に収納されている。   The sensor housing 10 is a box-shaped member that forms the outer shape of the optical sensor 1. The sensor housing 10 prevents the light emitted from the light emitting unit 11 from leaking to the outside from a surface other than the lower surface, and is a component housed inside. It bears the function to protect. The light emitting unit 11, the detection unit 12, the apertures 13, 14 and 16, and the lens 15 are housed inside the sensor housing 10.

アパーチャ１３、１４は、発光部１１から照射される入射光５の光路および光束を制御し、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにする部材である。具体的には、まず、アパーチャ１３によって、発光部１１から照射された入射光５の光束を絞り込み、さらにアパーチャ１４によって、アパーチャ１３を通過した光線の光束を絞り込むことにより、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにしている。   The apertures 13 and 14 are members that control the optical path and light flux of the incident light 5 emitted from the light emitting unit 11 so that the optical axis of the reflected light 6 is close to the optical axis of the lens 15. Specifically, first, the aperture 13 narrows down the light beam of the incident light 5 emitted from the light emitting unit 11, and the aperture 14 narrows down the light beam of the light beam that has passed through the aperture 13, whereby the optical axis of the reflected light 6. Is close to parallel to the optical axis of the lens 15.

レンズ１５は、入射する反射光６を、検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬの位置に配置された検出部１２に集光させる光学部品である。   The lens 15 is an optical component that focuses incident reflected light 6 on the detection unit 12 whose detection surface is disposed at the position of the rear focal length BFL of the lens 15.

アパーチャ１６は、レンズ１５を通過した反射光６の光路および光束を制御する部材である。アパーチャ１６は、レンズ１５に入射した反射光６のうち、レンズ１５の光軸と平行でない光束が検出部１２に入射することを抑制する。これによって、レンズ１５の光軸と平行でない光束が検出部１２に入射することによる誤検出を抑制することができる。   The aperture 16 is a member that controls the optical path and light flux of the reflected light 6 that has passed through the lens 15. The aperture 16 prevents the light beam that is not parallel to the optical axis of the lens 15 out of the reflected light 6 that has entered the lens 15 from entering the detection unit 12. Thereby, it is possible to suppress erroneous detection due to a light beam not parallel to the optical axis of the lens 15 entering the detection unit 12.

（光線のシフト量について）
図４は、印刷用紙にばたつきが生じた場合の光線のシフト量について説明する図である。図４を参照しながら、印刷用紙４のばたつきが生じた場合、すなわち、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれている紙面の位置が、紙面の垂直方向に変位した場合における反射光６のシフト量について説明する。なお、図４においては、発光部１１から照射された光の理論軌跡について説明する便宜上、センサ筐体１０、アパーチャ１３、１４および１６の図示を省略し、レンズ１５は設置されていないものとして説明する。 (About the amount of light shift)
FIG. 4 is a diagram for explaining a light beam shift amount when the printing paper flutters. Referring to FIG. 4, when the printing paper 4 flutters, that is, when the position of the paper surface on which the printing paper 4 is normally placed on the transport path is displaced in the vertical direction of the paper surface, reflection is performed. The shift amount of the light 6 will be described. In FIG. 4, for convenience of explaining the theoretical trajectory of the light emitted from the light emitting unit 11, the sensor housing 10, the apertures 13, 14, and 16 are omitted and the lens 15 is not installed. To do.

まず、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（印刷用紙４のばたつきが生じていない状態）で置かれた場合であって、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇ（図３参照）を隔てて対面している場合において、発光部１１から照射された光線の軌跡について説明する。発光部１１から照射された光線（入射光５）は、印刷用紙４に向かって入射角θ１で反射点Ａに入射する。反射点Ａに入射した入射光５は、反射点Ａで印刷用紙４の紙面に対して反射角θ２で反射する。反射した光である反射光６は、検出部１２の検出面上の集光点Ｂに集光する。上述したように、入射角θ１と反射角θ２とは等しく、これを角度θとする。   First, it is a case where the printing paper 4 is placed on the transport path in a normal state (a state where the printing paper 4 does not flutter), and the gap g between the optical sensor 1 and the printing paper 4 (see FIG. 3). The locus of the light beam emitted from the light emitting unit 11 when facing each other will be described. A light beam (incident light 5) emitted from the light emitting unit 11 enters the reflection point A toward the printing paper 4 at an incident angle θ1. The incident light 5 incident on the reflection point A is reflected at the reflection point A with respect to the paper surface of the printing paper 4 at a reflection angle θ2. The reflected light 6 that is the reflected light is collected at a condensing point B on the detection surface of the detection unit 12. As described above, the incident angle θ1 and the reflection angle θ2 are equal, and this is the angle θ.

次に、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合において、発光部１１から照射された光線の軌跡について説明する。図４は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた位置（ギャップｇ）から、紙面視下方向に変位量Δｇだけ変位した場合を示している。この場合、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合、印刷用紙４と区別するため便宜上印刷用紙４ａと称するものとする。   Next, the locus of light rays emitted from the light emitting unit 11 when the printing paper 4 flutters and the printing paper 4 is displaced by a displacement amount Δg in the direction perpendicular to the paper surface will be described. FIG. 4 shows a case where the printing paper 4 is displaced by a displacement amount Δg in the downward direction as viewed from the paper surface from the position (gap g) where the printing paper 4 is placed in the normal state on the transport path. In this case, when the printing paper 4 is displaced by a displacement amount Δg in the direction perpendicular to the paper surface, the printing paper 4a is referred to as a printing paper 4a for convenience in order to distinguish it from the printing paper 4.

発光部１１から照射された光線（入射光５）は、印刷用紙４ａに向かって入射角θ１で、印刷用紙４ａ上の反射点Ａａに入射する。反射点Ａａに入射した入射光５は、反射点Ａａで印刷用紙４ａの紙面に対して反射角θ２で反射する。反射した光である反射光６ａは、集光点Ｂからシフト量ｐだけずれた、検出部１２の検出面の延長面上の集光点Ｂａに集光する。すなわち、印刷用紙４にばたつきが生じて、印刷用紙４の紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合、反射光の検出部１２の検出面上またはその延長面上の集光点は、集光点Ｂから集光点Ｂａだけシフトすることになる。集光点Ｂから集光点Ｂａへのシフト量ｐは、θ１＝θ２＝θとすると、下記の式（１）によって算出される。   The light beam (incident light 5) emitted from the light emitting unit 11 is incident on the reflection point Aa on the printing paper 4a at an incident angle θ1 toward the printing paper 4a. The incident light 5 incident on the reflection point Aa is reflected at the reflection angle A2 with respect to the paper surface of the printing paper 4a at the reflection point Aa. The reflected light 6a, which is the reflected light, is condensed at the condensing point Ba on the extended surface of the detection surface of the detecting unit 12 that is shifted from the condensing point B by the shift amount p. That is, when the printing paper 4 flutters and is displaced by a displacement amount Δg in the direction perpendicular to the paper surface of the printing paper 4, the condensing point on the detection surface of the reflected light detection unit 12 or on the extended surface thereof is collected. The condensing point Ba is shifted from the light spot B. The shift amount p from the condensing point B to the condensing point Ba is calculated by the following equation (1), assuming that θ1 = θ2 = θ.

ｐ＝Δｇ×（ｓｉｎ２θ／ｓｉｎθ） ・・・式（１）   p = Δg × (sin 2θ / sin θ) (1)

印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇ（図３参照）を隔てて対面している場合、上述のように、反射光６は、検出部１２の検出面上の集光点Ｂに集光する。このとき、検出部１２における反射光６による光強度分布は、図４に示すように、集光点Ｂに対応する点１０２ａをピークとする正規分布状の光強度分布１０１となる。すなわち、検出部１２上が検出する光量の分布は、検出部１２の中央近傍である集光点Ｂで光強度が最も高く（点１０２ａ）、検出部１２の周縁に向かうほど光強度が小さく、例えば、点１０２ｂ、１０２ｃで示される光強度となる。   When the printing paper 4 is placed in a normal state on the conveyance path, that is, when the optical sensor 1 and the printing paper 4 face each other with a gap g (see FIG. 3), reflection is performed as described above. The light 6 is condensed at a condensing point B on the detection surface of the detection unit 12. At this time, the light intensity distribution by the reflected light 6 in the detection unit 12 becomes a light intensity distribution 101 having a normal distribution having a peak at a point 102a corresponding to the condensing point B, as shown in FIG. That is, the light intensity distribution detected on the detection unit 12 has the highest light intensity at the condensing point B in the vicinity of the center of the detection unit 12 (point 102a), and the light intensity decreases toward the periphery of the detection unit 12, For example, the light intensity is indicated by points 102b and 102c.

また、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合において、上述のように、印刷用紙４ａから反射した反射光６ａは、検出部１２の検出面の延長面上の集光点Ｂａに集光する。このとき、反射光６ａによる光強度分布は、図４に示すように、集光点Ｂａにおいてピークを有する正規分布状の光強度分布１０１ａとなる。この光強度分布１０１ａにおける光強度は、図４に示すように、検出部１２の検出面から外れており、検出部１２によって反射光６ａの光量はほとんど検出されないことになる。そこで、本実施の形態においては、反射点Ａと検出部１２との間の光路上に、反射光６を検出部１２に集光させるレンズ１５を設置して、後述するギャップロバスト性を備えさせている。このギャップロバスト性について以下の図５〜７を参照しながら説明する。   Further, when the printing paper 4 flutters and the printing paper 4 is displaced by the displacement amount Δg in the direction perpendicular to the paper surface, the reflected light 6a reflected from the printing paper 4a is detected by the detection surface of the detection unit 12 as described above. The light is condensed at a light condensing point Ba on the extended surface. At this time, the light intensity distribution by the reflected light 6a becomes a normally distributed light intensity distribution 101a having a peak at the condensing point Ba, as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the light intensity in the light intensity distribution 101 a is out of the detection surface of the detection unit 12, and the light amount of the reflected light 6 a is hardly detected by the detection unit 12. Therefore, in the present embodiment, a lens 15 for condensing the reflected light 6 on the detection unit 12 is installed on the optical path between the reflection point A and the detection unit 12 to provide gap robustness described later. ing. The gap robustness will be described with reference to FIGS.

なお、図４においては、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた位置、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇを隔てて対面している位置から、紙面視下方向に変位量Δｇだけ変位した場合を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、紙面視上方向に変位した場合においても、シフト量ｐの導出方法は上述の方法と同様であり、検出部１２によって反射光の光量がほとんど検出されない問題を有する。   In FIG. 4, from the position where the printing paper 4 is placed in the normal state on the transport path, that is, from the position where the optical sensor 1 and the printing paper 4 face each other with the gap g therebetween, Although the case where it is displaced by the displacement amount Δg in the direction is shown, it is not limited to this. That is, even in the case of displacement in the top view, the method for deriving the shift amount p is the same as that described above, and there is a problem that the amount of reflected light is hardly detected by the detection unit 12.

（ギャップロバスト性について）
図５は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準である場合の光線について説明する図である。図６は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも小さい場合の光線について説明する図である。図７は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも大きい場合の光線について説明する図である。図５〜７を参照しながら、本実施の形態に係る光学センサ１が有するギャップロバスト性について説明する。なお、図５〜７は、発光部１１から照射する光の光路を簡潔に表現するため、反射点（反射点Ａ、Ａｂ、Ａｃ）において、便宜上、光路を屈折させずに表現している。したがって、図５〜７において、光学センサ１の内部に反射点および印刷用紙４が存在しているわけではないことを付言しておく。 (About gap robustness)
FIG. 5 is a diagram for explaining light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is standard. FIG. 6 is a diagram for explaining light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is smaller than the standard time. FIG. 7 is a diagram illustrating light rays when the gap between the optical sensor and the printing paper is larger than the standard time. The gap robustness of the optical sensor 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7 express the optical path of the light emitted from the light emitting unit 11 in a simple manner without refracting the optical path at the reflection points (reflection points A, Ab, and Ac) for the sake of convenience. Therefore, in FIGS. 5 to 7, it is added that the reflection point and the printing paper 4 do not exist inside the optical sensor 1.

まず、図５を参照しながら、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（印刷用紙４のばたつきが生じていない状態）で置かれた場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、ある指向角を有する光線であり、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４の反射点Ａに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａで反射した反射光６のうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１とし、レンズ１５を透過した光を反射光６２とする。反射点Ａで反射した反射光６１は、レンズ１５の略中央部に入射するのでレンズ１５によってほとんど屈折されることなく透過して、反射光６２となる。レンズ１５を透過した反射光６２は、検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬの位置に配置された検出部１２に集光される。ここで、反射光６２の検出部１２上の検出面上におけるスポットサイズ（スポットの面積）をｄとし、検出部１２の検出面サイズ（検出面の面積）をｅとする。図５の場合、ｄ＜ｅとなり、反射光６２は、検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。   First, referring to FIG. 5, the optical path of light emitted from the light emitting unit 11 when the printing paper 4 is placed in a normal state on the transport path (a state in which the printing paper 4 does not flutter). explain. A light beam 51 emitted from the light emitting unit 11 that is an LED is a light beam having a certain directivity angle, and a part of the light beams (incident light 5, light beam 52, and light beam 53) are extracted by the aperture 13. The incident light 5 that is substantially parallel to the optical axis of the lens 15 is extracted from the light beam that has passed through the aperture 13 by the aperture 14. Incident light 5 that has passed through the aperture 14 enters the reflection point A of the printing paper 4 at an incident angle θ1 and is reflected at a reflection angle θ2. Here, out of the reflected light 6 reflected at the reflection point A, light before entering the lens 15 is referred to as reflected light 61, and light transmitted through the lens 15 is referred to as reflected light 62. Since the reflected light 61 reflected by the reflection point A is incident on the substantially central portion of the lens 15, the reflected light 61 passes through the lens 15 with almost no refraction, and becomes reflected light 62. The reflected light 62 transmitted through the lens 15 is condensed on the detection unit 12 whose detection surface is disposed at the rear focal distance BFL of the lens 15. Here, the spot size (spot area) of the reflected light 62 on the detection surface on the detection unit 12 is defined as d, and the detection surface size (detection surface area) of the detection unit 12 is defined as e. In the case of FIG. 5, d <e, and the reflected light 62 is condensed on the detection surface of the detection unit 12, so that the detection unit 12 can detect the amount of reflected light with high accuracy.

次に、図６を参照しながら、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向で光学センサ１に向かう方向に変位した場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップが小さくなった場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（ギャップｇを隔てた状態）よりもギャップが小さい状態において、印刷用紙４の反射点Ａｂに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａｂで反射した反射光６ｂのうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１ｂとし、レンズ１５を透過した光を反射光６２ｂとする。反射点Ａｂで反射した反射光６１ｂの光路は、上述の反射光６１の光路よりも、光学センサ１に近づく方向にシフトするので、反射光６１ｂは、レンズ１５の図６の紙面視上側の部分に入射する。反射光６１ｂは、レンズ１５の中央部からずれた部分に入射するが、検出部１２に近づくように屈折する。さらに、検出部１２の検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬに位置しているので、レンズ１５の屈折作用によって、検出部１２の検出面の所定の点（後側焦点）に導かれる。このように、図６の場合も、ｄ＜ｅとなり、反射光６２ｂは、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。   Next, with reference to FIG. 6, when the printing paper 4 flutters and the printing paper 4 is displaced in the direction toward the optical sensor 1 in the direction perpendicular to the paper surface, that is, the optical sensor 1 and the printing paper 4 have a gap. The optical path of the light emitted from the light emitting unit 11 when becomes small will be described. A part of the light beam 51 (incident light 5, light beam 52, and light beam 53) is extracted by the aperture 13 from the light emitting unit 11 that is an LED. The incident light 5 that is substantially parallel to the optical axis of the lens 15 is extracted from the light beam that has passed through the aperture 13 by the aperture 14. Incident light 5 that has passed through the aperture 14 has an incident angle θ1 with respect to the reflection point Ab of the printing paper 4 when the printing paper 4 has a smaller gap on the transport path than the normal state (the gap g is separated). And is reflected at a reflection angle θ2. Here, of the reflected light 6b reflected at the reflection point Ab, the light before entering the lens 15 is referred to as reflected light 61b, and the light transmitted through the lens 15 is referred to as reflected light 62b. Since the optical path of the reflected light 61b reflected at the reflection point Ab is shifted in a direction closer to the optical sensor 1 than the optical path of the reflected light 61 described above, the reflected light 61b is a portion of the lens 15 on the upper side in FIG. Is incident on. The reflected light 61 b is incident on a portion shifted from the central portion of the lens 15, but is refracted so as to approach the detection unit 12. Furthermore, since the detection surface of the detection unit 12 is located at the rear focal length BFL of the lens 15, the lens 15 is guided to a predetermined point (rear focus) on the detection surface of the detection unit 12 by the refraction action of the lens 15. Thus, also in the case of FIG. 6, since d <e, the reflected light 62b is collected on the detection surface of the detection unit 12 by the lens 15, and thus the detection unit 12 detects the amount of reflected light with high accuracy. be able to.

次に、図７を参照しながら、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向で光学センサ１から離れる方向に変位した場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップが大きくなった場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（ギャップｇを隔てた状態）よりもギャップが大きい状態において、印刷用紙４の反射点Ａｃに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａｂで反射した反射光６ｃのうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１ｃとし、レンズ１５を透過した光を反射光６２ｃとする。反射点Ａｂで反射した反射光６１ｃの光路は、上述の反射光６１の光路よりも、光学センサ１から離れる方向にシフトするので、反射光６１ｃは、レンズ１５の図７の紙面視下側の部分に入射する。反射光６１ｃは、レンズ１５の中央部からずれた部分に入射するが、検出部１２に近づくように屈折する。さらに、検出部１２の検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬに位置しているので、レンズ１５の屈折作用によって、検出部１２の検出面の所定の点（後側焦点）に導かれる。このように、図７の場合も、ｄ＜ｅとなり、反射光６２ｃは、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。   Next, referring to FIG. 7, when the printing paper 4 flutters and the printing paper 4 is displaced in a direction away from the optical sensor 1 in the direction perpendicular to the paper surface, that is, the optical sensor 1 and the printing paper 4 are not in the gap. The optical path of the light emitted from the light emitting unit 11 in the case where becomes larger will be described. A part of the light beam 51 (incident light 5, light beam 52, and light beam 53) is extracted by the aperture 13 from the light emitting unit 11 that is an LED. The incident light 5 that is substantially parallel to the optical axis of the lens 15 is extracted from the light beam that has passed through the aperture 13 by the aperture 14. Incident light 5 that has passed through the aperture 14 has an incident angle θ1 with respect to the reflection point Ac of the printing paper 4 when the printing paper 4 has a larger gap on the transport path than in a normal state (a state where the gap g is separated). And is reflected at a reflection angle θ2. Here, of the reflected light 6c reflected at the reflection point Ab, the light before entering the lens 15 is referred to as reflected light 61c, and the light transmitted through the lens 15 is referred to as reflected light 62c. Since the optical path of the reflected light 61c reflected at the reflection point Ab is shifted in a direction away from the optical sensor 1 with respect to the optical path of the reflected light 61, the reflected light 61c is on the lower side of the lens 15 as viewed in FIG. Incident part. The reflected light 61 c is incident on a portion shifted from the central portion of the lens 15, but is refracted so as to approach the detection unit 12. Furthermore, since the detection surface of the detection unit 12 is located at the rear focal length BFL of the lens 15, the lens 15 is guided to a predetermined point (rear focus) on the detection surface of the detection unit 12 by the refraction action of the lens 15. As described above, in the case of FIG. 7 as well, d <e, and the reflected light 62c is collected on the detection surface of the detection unit 12 by the lens 15, so that the detection unit 12 detects the amount of reflected light with high accuracy. be able to.

以上のように、アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる反射光６を生成する入射光５が取り出され、反射点と検出部１２との間の光路上に、反射光６を検出部１２に上述のように導く位置にレンズ１５を設置することによって、印刷用紙４にばたつきが生じても、印刷用紙４上で反射した反射光は、検出部１２の検出面上に集光されることになる。このように、光学センサ１と印刷用紙４とのギャップの変動に対する変動対応性能をギャップロバスト性と称するものとする。ｄ＜ｅを満たし、ギャップロバスト性が確保されている限り、印刷用紙４からの反射光は、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。したがって、検出部１２が精度よく反射光の光量を検出できるので、定着温度決定部２２１は、記録媒体である印刷用紙４の表面粗さを精度よく検出し、表面粗さの誤検出を抑制することができる。   As described above, the light beam that has passed through the aperture 13 is further extracted by the aperture 14 with the incident light 5 that generates the reflected light 6 that is substantially parallel to the optical axis of the lens 15. By installing the lens 15 at the position where the reflected light 6 is guided to the detection unit 12 as described above on the optical path between them, even if the printing paper 4 flutters, the reflected light reflected on the printing paper 4 is The light is condensed on the detection surface of the detection unit 12. As described above, the performance corresponding to the variation in the gap between the optical sensor 1 and the printing paper 4 is referred to as gap robustness. As long as d <e is satisfied and the gap robustness is ensured, the reflected light from the printing paper 4 is condensed on the detection surface of the detection unit 12 by the lens 15. Can be detected with high accuracy. Accordingly, since the detection unit 12 can accurately detect the amount of reflected light, the fixing temperature determination unit 221 accurately detects the surface roughness of the printing paper 4 that is a recording medium, and suppresses erroneous detection of the surface roughness. be able to.

なお、レンズ１５は、検出部１２の検出面上において反射光を完全に集光させる、すなわち、検出面上の一点に集光させる必要はなく、レンズ１５に入射した反射光が検出部１２に入射する範囲であれば、所定の球面収差を有していても問題はない。   The lens 15 completely collects the reflected light on the detection surface of the detection unit 12, that is, it is not necessary to collect the light at one point on the detection surface, and the reflected light incident on the lens 15 is applied to the detection unit 12. There is no problem even if it has a predetermined spherical aberration as long as it is in the incident range.

また、本実施の形態に係る光学センサ１は、発光部１１から反射点Ａまでの光路上にアパーチャ１３およびアパーチャ１４の２つのアパーチャを備えるものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、入射光の光束の絞り込み機能を高めて、さらに反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにするために、発光部１１から反射点Ａまでの光路上に、アパーチャを３つ以上配置するものとしてもよい。   In addition, the optical sensor 1 according to the present embodiment includes two apertures of the aperture 13 and the aperture 14 on the optical path from the light emitting unit 11 to the reflection point A, but is not limited to this. For example, on the optical path from the light emitting unit 11 to the reflection point A, in order to enhance the function of narrowing the luminous flux of incident light and to make the optical axis of the reflected light 6 closer to the optical axis of the lens 15, Three or more apertures may be arranged.

また、上述のように、発光部１１が光線を照射する対象は、記録媒体である印刷用紙４としているが、表面粗さを検出するために反射光を精度よく検出するという目的においては、必ずしも印刷用紙等の記録媒体であることに限定されない。すなわち、照射対象は、画像形成装置で使用される記録媒体に限定されるものではなく、光学センサ１が照射する光線によって広く表面粗さの検出対象となる被照射体であってもよい。   As described above, the light emitting unit 11 irradiates the light beam with the printing paper 4 as a recording medium. However, in order to detect the reflected light accurately in order to detect the surface roughness, it is not always necessary. It is not limited to a recording medium such as printing paper. In other words, the irradiation target is not limited to the recording medium used in the image forming apparatus, and may be an irradiation target that is a surface roughness detection target that is widely detected by the light emitted by the optical sensor 1.

（変形例１）
図８は、本実施の形態の変形例１に係る光学センサの構成図である。図８を参照しながら、本実施の形態の変形例１に係る光学センサ１ａについて説明する。なお、図８に示す光学センサ１ａについて、図３等に示す光学センサ１と相違する構成を中心に説明する。 (Modification 1)
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical sensor according to the first modification of the present embodiment. With reference to FIG. 8, an optical sensor 1a according to Modification 1 of the present embodiment will be described. Note that the optical sensor 1a shown in FIG. 8 will be described focusing on the configuration different from the optical sensor 1 shown in FIG.

図８に示すように、光学センサ１ａは、センサ筐体１０と、カバー部材１１ａ（固定部材）と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３、１４と、レンズ１５と、アパーチャ１６とを備えている。   As shown in FIG. 8, the optical sensor 1 a includes a sensor housing 10, a cover member 11 a (fixing member), a light emitting unit 11, a detection unit 12, apertures 13 and 14, a lens 15, and an aperture 16. It has.

カバー部材１１ａは、発光部１１の照射部分にアパーチャ１３を近接させるために、発光部１１を収納し、発光部１１の位置に対してアパーチャ１３を固定する部材である。光学センサ１ａが備えるその他の部材は、光学センサ１の対応する部材と同様である。   The cover member 11 a is a member that houses the light emitting unit 11 and fixes the aperture 13 to the position of the light emitting unit 11 in order to bring the aperture 13 close to the irradiated portion of the light emitting unit 11. Other members included in the optical sensor 1a are the same as the corresponding members of the optical sensor 1.

ＬＥＤである発光部１１は、上述のように、ある指向角を有する光源であり、放射特性を有する。しかし、カバー部材１１ａによりアパーチャ１３を発光部１１の照射部分に近接した位置で固定することによって、発光部１１の発光態様を点光源の発光態様に近づけることができる。これによって、発光部１１が本来有する放射特性の影響を抑制し、光強度分布を均一にすることができ、発光部１１が照射する光束のうち単一角度成分の光束を抽出することができる。   As described above, the light emitting unit 11 that is an LED is a light source having a certain directivity angle and has radiation characteristics. However, by fixing the aperture 13 at a position close to the irradiated portion of the light emitting unit 11 by the cover member 11a, the light emitting mode of the light emitting unit 11 can be brought close to the light emitting mode of the point light source. As a result, the influence of the radiation characteristics inherent to the light emitting unit 11 can be suppressed, the light intensity distribution can be made uniform, and a light beam having a single angle component can be extracted from the light beam emitted by the light emitting unit 11.

なお、アパーチャ１３を固定するカバー部材１１ａは、カバー形状であることに限定されるものではなく、発光部１１の位置に対してアパーチャ１３を固定し、発光部１１から照射する光の光束を制御するアパーチャ１３の機能を阻害しない部材であれば、どのような形状でもよい。   Note that the cover member 11 a that fixes the aperture 13 is not limited to the cover shape, and the aperture 13 is fixed to the position of the light emitting unit 11 to control the light flux emitted from the light emitting unit 11. Any shape may be used as long as it does not hinder the function of the aperture 13 to be performed.

（変形例２）
図９は、本実施の形態の変形例２に係る光学センサの構成図である。図９を参照しながら、本実施の形態の変形例２に係る光学センサ１ｂについて説明する。なお、図９に示す光学センサ１ｂについて、図３等に示す光学センサ１と相違する構成を中心に説明する。 (Modification 2)
FIG. 9 is a configuration diagram of an optical sensor according to the second modification of the present embodiment. With reference to FIG. 9, an optical sensor 1b according to a second modification of the present embodiment will be described. The optical sensor 1b shown in FIG. 9 will be described focusing on the configuration different from the optical sensor 1 shown in FIG.

図９に示すように、光学センサ１ｂは、センサ筐体１０と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３と、アパーチャ１４ａ（第２開口部材）と、レンズ１５と、アパーチャ１６とを備えている。   As illustrated in FIG. 9, the optical sensor 1 b includes a sensor housing 10, a light emitting unit 11, a detection unit 12, an aperture 13, an aperture 14 a (second opening member), a lens 15, and an aperture 16. I have.

アパーチャ１４ａは、アパーチャ１３によって絞り込まれた、発光部１１からの入射光を、さらに絞り込むことにより、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにする部材である。アパーチャ１４ａは、図９に示すように、センサ筐体１０の印刷用紙４側の内壁に設置されている。すなわち、アパーチャ１４ａは、光学センサ１ｂ内の設置許容範囲において、印刷用紙４に近い位置に設置されている。光学センサ１ｂが備えるその他の部材は、光学センサ１の対応する部材と同様である。   The aperture 14 a is a member that makes the optical axis of the reflected light 6 close to parallel to the optical axis of the lens 15 by further narrowing down the incident light from the light emitting unit 11 that has been narrowed down by the aperture 13. As shown in FIG. 9, the aperture 14 a is installed on the inner wall of the sensor housing 10 on the printing paper 4 side. That is, the aperture 14a is installed at a position close to the printing paper 4 in the installation allowable range in the optical sensor 1b. The other members included in the optical sensor 1b are the same as the corresponding members of the optical sensor 1.

以上のように、発光部１１から反射点Ａまでの間の入射光５の光路において設置されたアパーチャ１３、１４ａのうち、アパーチャ１４ａを、印刷用紙４に近い位置に設置するものとしている。これによって、印刷用紙４の反射点Ａにおいて反射する反射光６の光軸を、さらにレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにすることができ、レンズ１５の光軸に平行でない光のレンズ１５への入射を抑制することができる。よって、検出部１２による反射光６の光量の検出においてノイズとなり得るレンズ１５の光軸に平行でない光による誤検出を抑制することができ、検出部１２は、反射光６の光量をさらに精度よく検出することができる。   As described above, of the apertures 13 and 14 a installed in the optical path of the incident light 5 between the light emitting unit 11 and the reflection point A, the aperture 14 a is installed at a position close to the printing paper 4. Thereby, the optical axis of the reflected light 6 reflected at the reflection point A of the printing paper 4 can be made closer to parallel with the optical axis of the lens 15, and the lens of light that is not parallel to the optical axis of the lens 15. 15 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress erroneous detection due to light that is not parallel to the optical axis of the lens 15 that may cause noise in the detection of the light amount of the reflected light 6 by the detection unit 12, and the detection unit 12 can further accurately control the light amount of the reflected light 6. Can be detected.

１、１ａ、１ｂ 光学センサ
２ 画像形成部
３ 搬送制御部
４、４ａ 印刷用紙
５ 入射光
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 反射光
１０ センサ筐体
１１ 発光部
１１ａ カバー部材
１２ 検出部
１３ アパーチャ
１４、１４ａ アパーチャ
１５ レンズ
１６ アパーチャ
２１ 転写部
２２ 定着部
３１ 搬送ローラ
５１〜５３ 光線
６１、６１ｂ、６１ｃ 反射光
６２、６２ｂ、６２ｃ 反射光
１０１、１０１ａ 光強度分布
１０２ａ〜１０２ｃ 点
２２１ 定着温度決定部
２２２ 加熱部
Ａ、Ａａ、Ａｂ、Ａｃ 反射点
Ｂ、Ｂａ 集光点
ＢＦＬ 後側焦点距離
ｄ スポットサイズ
ｅ 検出面サイズ
ｇ ギャップ
ｐ シフト量
Ｘ 軸
Δｇ 変位量
θ 角度
θ１ 入射角
θ２ 反射角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b Optical sensor 2 Image formation part 3 Conveyance control part 4, 4a Printing paper 5 Incident light 6, 6a, 6b, 6c Reflected light 10 Sensor housing | casing 11 Light emission part 11a Cover member 12 Detection part 13 Aperture 14, 14a Aperture 15 Lens 16 Aperture 21 Transfer unit 22 Fixing unit 31 Conveying roller 51-53 Light beams 61, 61b, 61c Reflected light 62, 62b, 62c Reflected light 101, 101a Light intensity distribution 102a-102c Point 221 Fixing temperature determining unit 222 Heating unit A, Aa, Ab, Ac Reflection point B, Ba Condensing point BFL Rear focal length d Spot size e Detection surface size g Gap p Shift amount X axis Δg Displacement amount θ angle θ1 Incident angle θ2 Reflection angle

特開２０１２−１９４４４５号公報JP 2012-194445 A

Claims (9)

被照射体に対して入射光を照射する発光部と、
前記入射光が前記被照射体で反射した反射光を受光して、前記反射光の光量を検出する検出部と、
前記入射光の光路上に配置され、前記入射光の光束を絞る第１開口部材と、
前記入射光の光路上に配置され、前記第１開口部材を通過した前記入射光の光束を絞る第２開口部材と、
前記反射光の光路上に配置され、前記反射光を前記検出部に導く光学系と、
を備え、
前記検出部の検出面の面積は、前記反射光が前記検出面で形成するスポットの面積よりも大きい光学センサ。 A light emitting unit for irradiating the irradiated object with incident light;
A detector that receives the reflected light reflected by the irradiated object and detects the amount of the reflected light;
A first opening member that is disposed on the optical path of the incident light and that narrows the luminous flux of the incident light;
A second opening member that is disposed on the optical path of the incident light and that narrows the luminous flux of the incident light that has passed through the first opening member;
An optical system disposed on an optical path of the reflected light and guiding the reflected light to the detection unit;
Equipped with a,
An optical sensor in which an area of a detection surface of the detection unit is larger than an area of a spot formed by the reflected light on the detection surface . 被照射体に対して入射光を照射する発光部と、A light emitting unit for irradiating the irradiated object with incident light;
前記入射光が前記被照射体で反射した反射光を受光して、前記反射光の光量を検出する検出部と、A detector that receives the reflected light reflected by the irradiated object and detects the amount of the reflected light;
前記入射光の光路上に配置され、前記入射光の光束を絞る第１開口部材と、A first opening member that is disposed on the optical path of the incident light and that narrows the luminous flux of the incident light;
前記入射光の光路上に配置され、前記第１開口部材を通過した前記入射光の光束を絞る第２開口部材と、A second opening member that is disposed on the optical path of the incident light and that narrows the luminous flux of the incident light that has passed through the first opening member;
前記反射光の光路上に配置され、前記反射光を前記検出部に導く光学系と、An optical system disposed on an optical path of the reflected light and guiding the reflected light to the detection unit;
を備え、With
前記検出部は、検出面が前記光学系の後側焦点距離の位置となるように配置された光学センサ。The detection unit is an optical sensor arranged such that a detection surface is positioned at a rear focal length of the optical system. 前記検出部の検出面の面積は、前記反射光が前記検出面で形成するスポットの面積よりも大きい請求項２に記載の光学センサ。 The optical sensor according to claim 2 , wherein an area of a detection surface of the detection unit is larger than an area of a spot formed by the reflected light on the detection surface. 前記光学系と前記検出部との間に配置され、前記光学系を通過した前記反射光の光束を絞る第３開口部材をさらに備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学センサ。 The optical sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a third opening member that is disposed between the optical system and the detection unit and restricts a light flux of the reflected light that has passed through the optical system. . 前記発光部の位置に対して前記第１開口部材を固定する固定部材をさらに備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学センサ。 The optical sensor according to any one of claims 1-4, further comprising a fixing member for fixing the first aperture member with respect to the position of the light emitting portion. 前記発光部、前記検出部、前記第１開口部材、前記第２開口部材および前記光学系を収納する筐体をさらに備え、
前記第２開口部材は、前記筐体を構成する壁のうち前記被照射体に対向する壁の内壁に設置された請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学センサ。 A housing that houses the light emitting unit, the detection unit, the first opening member, the second opening member, and the optical system;
The optical sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the second opening member is installed on an inner wall of a wall that faces the irradiated body among the walls constituting the housing. 前記発光部は、発光ダイオードである請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学センサ。   The optical sensor according to claim 1, wherein the light emitting unit is a light emitting diode. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサを備えた画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the optical sensor according to claim 1. 前記検出部により検出された前記光量に基づいて前記被照射体の表面粗さを検出し、検出した前記表面粗さに基づく定着条件によって前記被照射体に転写された画像を定着させる定着部をさらに備えた請求項８に記載の画像形成装置。   A fixing unit that detects a surface roughness of the irradiated object based on the light amount detected by the detecting unit and fixes an image transferred to the irradiated object under a fixing condition based on the detected surface roughness; The image forming apparatus according to claim 8, further comprising:

Images