JP6477581B2 - トナー量検知センサー、および画像形成装置 - Google Patents

トナー量検知センサー、および画像形成装置 Download PDF

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Description

この発明は、トナー量検知センサー、および画像形成装置に関するものである。
複合機等に代表される画像形成装置においては、画像読み取り部で原稿の画像を読み取った後、画像形成部に備えられる感光体に対して読み取った画像を基に光を照射し、感光体上に静電潜像を形成する。その後、形成した静電潜像の上に帯電したトナー等の現像剤を供給して可視画像とした後、給紙された用紙に転写して定着させ、装置外に排出する。
ここで、フルカラーの画像を形成することができる画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色を重ね合わせて、フルカラーの画像を形成するものがある。この場合、中間転写体としての転写ベルトに一旦各色のトナーを転写した後、用紙にフルカラーの画像を転写する。フルカラーの画像を形成するに際し、発色性や色の再現性を維持するために、所定のタイミングで補正を行う必要がある。補正に際しては、転写体上のトナー量を検知し、適正なトナー量となるよう、現像バイアス値の調整や、露光量の調整、露光のタイミング等の調整を行う。
ここで、トナー量を検知するセンサーに関する技術が、特開平10−281991号公報(特許文献1)、および特開2011−170165号公報(特許文献2)に開示されている。
特許文献1によると、物体表面に所定の入射角を有する測定光を投光器により照射し、この物体表面からの反射光を上記入射角と同じ角度の反射角で受光器により測定して光沢度を測定して成る光沢センサーが開示されている。特許文献1に開示の光沢センサーにおいて、前記投光器は単一波長を放射するものとされ且つ偏光装置が設けられて単一方向の偏光を有する光として物体表面に照射し、この物体表面からの反射光を、偏光ビームスプリッタを透過させることで、前記測定光と同一方向の偏光を有する反射光成分と、異なる方向を有する反射光成分とに分離し、各々の反射光成分を各々に対して設けられた受光手段により測定し、この二つの受光手段からの出力を演算することで光沢度を測定することを特徴としている。
特許文献2によると、回転可能に複数のローラー部材で張架された記録媒体搬送ベルトを備えた画像形成装置が開示されている。特許文献2に開示の画像形成装置では、少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサーと少なくとも一つ以上の正反射光/散乱光同時検出型光学センサーとが中間転写体に対向して設置され、かつ少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサーが上記記録媒体搬送ベルトまたは第二の像担持体に対向して設置されている。また、特許文献2に開示の画像形成装置は、ブラックのトナー付着量制御を上記記録媒体搬送ベルトまたは第二の像担持体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサーを用いて行い、ブラック以外のトナー付着量制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光/散乱光同時検出型光学センサーを用いて行う。さらに、特許文献2に開示の画像形成装置は、各色の位置合わせ制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光/散乱光同時検出型光学センサーと少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサーを用いて行うことを特徴としている。
特開平10−281991号公報 特開2011−170165号公報
トナー量検知センサーは、発光素子から発せられ、トナーや転写体の表面により反射された正反射光や拡散反射光といった反射光の光量から、トナー量を検知する。ここで、発光素子および受光素子は、同一の平面上に配置するように、基板の一方面側にそれぞれ取り付けられるようにして配置される場合がある。
しかし、基板が光を透過する材質で構成されている場合、基板内を通って、直接受光素子に発光素子からの光が入ってしまうおそれがある。このような状況では、受光素子によって受光された光の光量は、トナーや転写体の表面からの反射光のみならず、発光素子から基板内を通って直接入ってきた光の光量を含むこととなってしまう。そうすると、結果として検知されるトナー量の精度が低くなってしまうこととなる。すなわち、検知されるトナー量の精度を高くするためには、できるだけ反射光のみを受光素子に受光させる必要がある。このような場合に、上記した特許文献1および特許文献2に開示の技術では、対応することができない。
この発明の目的は、トナー量を精度よく検知することができるトナー量検知センサーを提供することである。
この発明の他の目的は、形成する画像の画質を向上することができる画像形成装置を提供することである。
この発明の一の局面においては、トナー量検知センサーは、転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知する。トナー量検知センサーは、発光素子と、受光素子と、トナー量算出部と、基板と、ケースハウジングとを備える。発光素子は、転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する。受光素子は、転写体の表面側から反射された反射光を受光する。トナー量算出部は、受光素子によって受光された反射光の光量からトナー量を算出する。基板には、発光素子と受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている。ケースハウジングは、基板に取り付けられ、発光素子および受光素子の上面側を覆う。基板には、発光素子が取り付けられている領域と受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられている。ケースハウジングには、基板への取り付け時にスリット内に至るまで延びるように配置されており、発光素子と受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられている。受光素子は、転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含む。転写体は、転写ベルトを含む。転写ベルトの材質は、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含む。転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われている。転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する所定の入射角度を角度A とし、転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略35°である。
この発明の他の局面においては、画像形成装置は、トナーによる可視画像を形成し、転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーを備える画像形成部を含む。トナー量検知センサーは、転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知する。トナー量検知センサーは、発光素子と、受光素子と、トナー量算出部と、基板と、ケースハウジングとを備える。発光素子は、転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する。受光素子は、転写体の表面側から反射された反射光を受光する。トナー量算出部は、受光素子によって受光された反射光の光量からトナー量を算出する。基板には、発光素子と受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている。ケースハウジングは、基板に取り付けられ、発光素子および受光素子の上面側を覆う。基板には、発光素子が取り付けられている領域と受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられている。ケースハウジングには、基板への取り付け時にスリット内に至るまで延びるように配置されており、発光素子と受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられている。受光素子は、転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含む。転写体は、転写ベルトを含む。転写ベルトの材質は、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含む。転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われている。転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する所定の入射角度を角度A とし、転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略35°である。
このようなトナー量検知センサーによると、受光素子が転写体の表面側から反射された反射光を受光する際に、基板の内部を透過する発光素子からの光を遮光壁で遮光することができる。また、発光素子および受光素子の上部側は、ケースハウジングによって覆われている。そうすると、受光素子は、発光素子からの光や外部からの光の影響を受けることはない。したがって、受光素子は、転写体の表面側からの反射光を受光して、反射光の光量を正確に検知することができ、トナー量を精度よく検知することができる。
また、このような画像形成装置によると、トナー量を精度よく検知できるトナー量検知センサーを含むため、形成する画像の画質を向上することができる。
この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の外観を示す概略図である。 図1に示す複合機の構成を示すブロック図である。 画像形成部の概略的な構成を示す外観図である。 この発明の一実施形態に係るトナー量検知センサーの外観を示す概略斜視図である。 図4に示すトナー量検知センサーの構成を示す図である。 図4に示すトナー量検知センサーの一部を切断した断面図である。 入射された光に対しての転写ベルトの表面の反射率と反射角度との関係を示すグラフである。 ブラックのトナーによる可視画像のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサーの出力との関係を示すグラフである。 イエローのトナーによる可視画像のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサーの出力との関係を示すグラフである。
以下、この発明の実施の形態を説明する。まず、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の構成について説明する。図1は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の外観を示す概略図である。図2は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の構成を示すブロック図である。
図1および図2を参照して、複合機11は、制御部12と、操作部13と、画像読み取り部14と、用紙セット部19と、画像形成部15と、排出トレイ30と、ハードディスク16と、ファクシミリ通信部17と、ネットワーク25と接続するためのネットワークインターフェース部18とを備える。
制御部12は、複合機11全体の制御を行う。操作部13は、複合機11側から発信する情報やユーザーの入力内容を表示する表示画面21を含む。操作部13は、印刷部数や階調性等の画像形成の条件や電源のオンまたはオフをユーザーに入力させる。画像読み取り部14は、セットされた原稿を自動的に読み取り部へ搬送するADF(Auto Document Feeder)22を含む。画像読み取り部14は、原稿の画像データを読み取る。用紙セット部19は、手差しで用紙をセットする手差しトレイ28やサイズの異なる複数枚の用紙を収納可能な給紙カセット群29を含む。用紙セット部19は、画像形成部15に供給する用紙をセットする。画像形成部15は、読み取った画像データやネットワーク25を介して送信された画像データを基に画像を形成する。排出トレイ30は、画像形成部15により用紙に画像を形成した後に用紙が排出される。ハードディスク16は、送信された画像データや入力された画像形成条件等の格納を行う。ファクシミリ通信部17は、公衆回線24に接続されており、ファクシミリ送信やファクシミリ受信を行う。
なお、複合機11は、画像データの書き出しや読み出しを行うDRAM(Dynamic Random Access Memory)等を備えるが、これらについては、図示および説明を省略する。また、図2中の矢印は、制御信号や制御、画像に関するデータの流れを示している。なお、図1に示すように、この実施形態においては、給紙カセット群29は、3つの給紙カセット23a、23b、23cから構成されている。
複合機11は、画像読み取り部14により読み取られた原稿の画像データを用いて画像形成部15において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、複合機11は、ネットワークインターフェース部18を通じて、ネットワーク25に接続されたコンピューター26a、26b、26cから送信された画像データを用いて、画像形成部15において画像を形成して用紙に印刷することにより、プリンターとして作動する。すなわち、画像形成部15は、要求された画像を印刷する印刷部として作動する。また、複合機11は、ファクシミリ通信部17を通じて、公衆回線24から送信された画像データを用いて、DRAMを介して画像形成部15において画像を形成することにより、また、画像読み取り部14により読み取られた原稿の画像データを、ファクシミリ通信部17を通じて公衆回線24に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。複合機11は、画像処理に関し、複写機能、プリンター機能、ファクシミリ機能等、複数の機能を有する。さらに、各機能に対しても、詳細に設定可能な機能を有する。
この発明の一実施形態に係る複合機11を含む画像形成システム27は、上記した構成の複合機11と、ネットワーク25を介して複合機11に接続される複数のコンピューター26a、26b、26cとを備える。この実施形態においては、複数のコンピューター26a〜26cについては、3台示している。各コンピューター26a〜26cはそれぞれ、複合機11に対して、ネットワーク25を介して印刷要求を行って印刷をすることができる。複合機11とコンピューター26a〜26cとは、LAN(Local Area Network)ケーブル等を用いて有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよく、ネットワーク25内には、他の複合機やサーバーが接続されている構成でもよい。
次に、複合機11に備えられる画像形成部15の構成について、さらに詳細に説明する。図3は、この発明の一実施形態に係る複合機11の概略的な構成を示す断面図である。なお、理解の容易の観点から、図3において、部材のハッチングを省略する。また、図3は、上下方向に延びる平面で複合機11を切断した場合の断面図である。
図3を参照して、画像形成部15は、それぞれ感光体31a、31b、31c、31dを含み、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各4色に対応する4つの作像ユニット32a、32b、32c、32dを含む作像器33と、画像読み取り部14によって読み取った画像を基に、4つの作像ユニット32a〜32dにそれぞれ露光するLSU(Laser Scanner Unit)34と、作像ユニット32a〜32dによって形成されたトナーによる可視画像を用紙に転写する前に一時的に転写される中間転写体としての転写ベルト35と、転写ベルト35上に残存したトナーをブレード等によって除去する転写ベルトクリーニングユニット37とを備える。LSU34については、一点鎖線で概略的に示している。転写ベルトクリーニングユニット37についても、概略的に示している。画像形成部15は、いわゆる4連タンデム形式の現像方式である。
転写ベルト35は、無端状であって、駆動ローラー36b、および従動ローラー36aによって一方方向に回転しながら、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の作像ユニット32a〜32dにより形成された可視画像を転写される。転写ベルト35の回転方向は、図3中の矢印Dで示される。なお、転写ベルト35の回転方向において、作像ユニット32a〜32dのうち、イエローの作像ユニット32aが最も上流側に配置されており、ブラックの作像ユニット32dが最も下流側に配置されている。また、転写ベルトクリーニングユニット37は、イエローの作像ユニット32aの上流側に配置されている。
転写ベルト35上に転写されたトナーによる可視画像は、搬送されてきた用紙に転写され、図示しない定着ユニットにより用紙に定着される。定着後、用紙は複合機11外、具体的には、排出トレイ30に排出される。トナーによる可視画像が用紙に転写された後、転写ベルト35上に残存したトナーは、転写ベルトクリーニングユニット37によって除去される。そして、次の画像形成が行われる。
複合機11は、ブラックの作像ユニット32dのみを用いたモノクロ印刷が可能である。また、複合機11は、イエローの作像ユニット32a、マゼンタの作像ユニット32b、およびシアンの作像ユニット32cの少なくともいずれか一つを用いたカラー印刷が可能である。
ここで、複合機11に備えられる制御部12は、例えば、印字枚数が所定の枚数に達したタイミング、具体的には、画像形成の枚数が1000枚毎のタイミングや、駆動時間が所定の時間に達したタイミング、さらには、環境変化があったタイミング、具体的には、温度や湿度が急激に変わったタイミングや複合機11を構成するユニットの一部を交換するタイミングで、作像ユニット32a〜32dによって転写ベルト35上に形成される可視画像の濃度や位置、ひいては色ずれを補正する。画像形成部15は、例えば、定期的なメンテナンスを行う際に、トナーによる可視画像を補正するためのパッチ画像を転写ベルト35上に形成する。そして、このパッチ画像を用いて転写ベルト35に付着させるトナー量やLSU34によるレーザー光を照射するタイミング、強度等を変更して、トナーの濃度や色ずれ等を調整し、補正を行う。なお、形成されたパッチ画像については、用紙に転写されることはなく、転写ベルトクリーニングユニット37によって、転写ベルト35の表面38から除去される。
このような補正に際しては、転写ベルト35上に形成されたパッチ画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーが用いられる。すなわち、画像形成部15は、転写ベルト35上に転写されたトナーによる可視画像のトナー量を測定するトナー量検知センサー41を備える。
次に、この発明の一実施形態に係るトナー量検知センサー41の構成について、説明する。図4は、この発明の一実施形態に係るトナー量検知センサー41の外観を示す概略斜視図である。図5は、図4に示すトナー量検知センサー41の構成を示す図である。図6は、図4に示すトナー量検知センサー41の一部を切断した断面図である。図3においては、トナー量検知センサー41は、二点鎖線で概略的に示している。なお、図4においては、理解の容易の観点から、後述するケースハウジングの図示を省略している。また、図5においては、理解の容易の観点から、後述するケースハウジングおよび基板の図示を省略している。
図1〜図6を参照して、トナー量検知センサー41は、ブラックの作像ユニット32dの下流側に配置されている。トナー量検知センサー41は、発光素子42と、第一の受光素子43と、第二の受光素子44と、トナー量算出部45と、基板61と、ケースハウジング66とを備える。発光素子42は、転写ベルト35側に光を照射する。第一の受光素子43は、転写ベルト35の表面38側から反射された正反射光に相当する光を受光する。第二の受光素子44は、第一の受光素子43と別途設けられている。第二の受光素子44は、転写ベルト35の表面38側から反射された拡散反射光を受光する。トナー量算出部45は、第一の受光素子43によって受光した正反射光に相当する光の光量および第二の受光素子44によって受光した拡散反射光の光量からトナー量を算出する。なお、発光素子42の一例として、具体的には、赤外光を照射する赤外発光ダイオードが採用される。また、第一の受光素子43、および第二の受光素子44の一例として、具体的には、赤外受光素子が採用される。
発光素子42は、転写ベルト35の表面38またはトナーによる可視画像39に向かって、図5中の矢印Eで示す左斜め上方向に赤外光といった光46aを照射する。光46aの照射に際し、図5に示す入射角度Aで光46aを照射する。この角度Aは、図5において一点鎖線で示す転写ベルト35の表面38に垂直な方向に延びる平面48と光46aの照射方向とのなす角度である。この実施形態において、角度Aは、平面48に対して発光素子42を配置させる角度でもある。
第一の受光素子43は、転写ベルト35の表面38に垂直な方向に延びる平面48に対して発光素子42と反対側に設けられている。第一の受光素子43は、図5中の矢印Eで示す左斜め下方向に向かうトナーによる可視画像39からの正反射光に相当する光46bおよび転写ベルト35の表面38からの正反射光に相当する光46bのいずれか一方か、またはトナーによる可視画像39と転写ベルト35の表面38との双方からの正反射光に相当する光46bを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38を完全に覆っていれば、トナーによる可視画像39からの正反射光に相当する光46bのみを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38上に形成されていなければ、転写ベルト35の表面38からの正反射光に相当する光46bのみを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38を完全に覆っておらず、トナーによる可視画像39のトナー量が少なければ、トナーによる可視画像39と転写ベルト35の表面38との双方からの正反射光に相当する光46bを受光する。正反射光に相当する光46bの受光に際し、図5中に示す角度Aで正反射光に相当する光46bを受光する。この実施形態において、角度Aは、平面48に対して第一の受光素子43を配置させる角度である。なお、参考までに、角度Aで正反射した正反射光の方向を破線47で示す。
第二の受光素子44は、転写ベルト35の表面38に垂直な方向に延びる平面48に対して発光素子42と同じ側に設けられている。第二の受光素子44は、図5中の矢印Eで示す左斜め下方向に向かうトナーによる可視画像39からの拡散反射光46cおよび転写ベルト35の表面38からの拡散反射光46cのいずれか一方か、またはトナーによる可視画像39と転写ベルト35の表面38との双方からの拡散反射光46cを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38を完全に覆っていれば、トナーによる可視画像39からの拡散反射光46cのみを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38上に形成されていなければ、転写ベルト35の表面38からの拡散反射光46cのみを受光する。トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38を完全に覆っておらず、トナーによる可視画像39のトナー量が少なければ、トナーによる可視画像39と転写ベルト35の表面38との双方からの拡散反射光46cを受光する。拡散反射光46cの受光に際し、図5中に示す角度Aで拡散反射光46cを受光する。この実施形態において、角度Aは、平面48に対して第二の受光素子44を配置させる角度である。
発光素子42は、その表面38にトナーによる可視画像39が形成された転写ベルト35に対して、図5中の矢印Eで示す方向に光46aを照射する。光46aは、トナーによる可視画像39および転写ベルト35の表面38のいずれか一方か、またはトナーによる可視画像39と転写ベルト35の表面38との双方に当たって反射する。反射された反射光のうち、平面48に対して角度Aだけ傾けた角度で配置される第一の受光素子43によって、正反射光に相当する光46bを受光する。また、反射された反射光のうち、平面48に対して角度Aだけ傾けた角度で配置される第二の受光素子44によって、拡散反射光を受光する。第一の受光素子43、および第二の受光素子44は、受光した光の光量に応じた電流をそれぞれ出力する。トナー量算出部45は、第一の受光素子43、および第二の受光素子44によって出力された電流により、それぞれ電圧に変換する。そして、これらの電圧値に基づいてトナー量を算出する。このようにして、トナー量検知センサー41は、トナー量を検知する。
図7は、入射された光に対しての転写ベルト35の表面38の反射率と反射角度との関係を示すグラフである。図7中の中心51に位置する0%の目盛の位置が、光の照射位置を示す。図7においては、中心51を中心に、同心半円状に反射率25%、反射率50%、反射率75%、反射率100%の位置に目盛の線を引いている。また、実線52aで入射される光を示し、実線52bで正反射される光を示している。反射される面に対して垂直な方向に延びる面に相当する線は、実線53で示している。点線54で、ある反射角度の範囲内における転写ベルト35の表面38の反射率を示している。
図7を参照して、実線52aと実線53とのなす角度は、上記した角度Aに相当するものであり、30°としている。また、実線52bと実線53とのなす角度も、上記した角度Aに相当するものであり、30°としている。実線52bと点線54で交わる点は、入射光を正反射した際の反射率を示すものであり、約75%程度である。そして、反射角度が角度Aよりも大きくなるにつれ、反射率が徐々に上昇する。この場合、実線52cで示す反射角度が40°であった場合に反射率がほぼ100%となり、この反射角度が反射率の最大となる。その後、反射角度が大きくなるにつれ、反射率が徐々に下降し、実線52dで示す反射角度45°において、正反射した際の反射率と同等の約75%となる。したがって、角度Aと角度Aの関係においては、少なくとも、A<A<1.5Aの関係を有することにより、正反射の位置よりもより高い反射率で光を受光することができる。したがって、このような構成とすれば、トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38上に形成されていない場合に、転写ベルト35の表面38から反射される光量を多く受光することができる。また、トナーによる可視画像39が転写ベルト35の表面38を完全に覆っておらず、トナーによる可視画像39のトナー量が少ない場合にも、トナーの層を透過して転写ベルト35の表面38に当たって反射される光の光量を正確に検知することができる。したがって、トナー量を精度よく検知することができる。
これについては、以下のことが考えられる。すなわち、転写ベルト35の表面38には、トナーの転写効率の向上、転写ベルト35の表面38の保護等を理由として、何らかのコート剤が非常に薄く被覆されている。このコート剤の種類やコート層の厚み等により、入射光が屈折したり散乱したりする。この入射光の屈折や散乱の影響により、上記した傾向、すなわち、正反射よりも大きい角度で反射率が大きくなるという傾向が現れるものと考えられる。なお、コート剤の種類としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
したがって、例えば、角度Aを30°とした場合に、角度Aは、30°よりも大きく45°以下であるようにすればよい。こうすることにより、より高い正反射光の反射率を示す範囲で光を受光することができる。具体的には、角度Aを35°や40°とする。この角度Aについては、転写ベルト35の材質等によって上記範囲内、すなわち、30°よりも大きく45°以下の範囲内の任意の値が選択されるものである。例えば、転写ベルト35の材質をポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、およびポリカーボネート樹脂の群から選択される少なくともいずれか一つを含む樹脂製とした場合、角度Aを35°とするとよい。また、転写ベルト35の材質をウレタンゴム、およびヒドリンゴムの少なくともいずれか一つを含むゴム製とした場合、角度Aを40°とするとよい。
ここで、発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44は、基板61に取り付けられている。具体的には、発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44は、それぞれ間隔を開けて、基板61のうちの一方側の面となる同じ第一の面62aに取り付けられている。基板61は、薄板状で、略矩形状である。基板61の材質は、ガラスエポキシ樹脂製である。すなわち、基板61は、光を透過する程度に透明である。
基板61には、第一のスリット63a、および第二のスリット63bが設けられている。第一のスリット63aは、発光素子42が設けられている領域と第一の受光素子43が設けられている領域との間に設けられている。第二のスリット63bは、発光素子42が設けられている領域と第二の受光素子44が設けられている領域との間に設けられている。第一および第二のスリット63a、63bはそれぞれ、矩形状の基板61の長辺側に位置する一方側の端面64aから斜め方向に切り込みを入れるようにして設けられている。第一および第二のスリット63a、63bは、互いに異なる方向に傾斜するようにして設けられている。また、第一および第二のスリット63a、63bはそれぞれ、板厚方向に貫通するように設けられている。
ケースハウジング66は、基板61に取り付けられている。具体的には、ケースハウジング66は、発光素子42等が設けられた基板61の第一の面62a側に取り付けられている。
ケースハウジング66は、天板部67、一対の側壁68a、68b、第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bを含む。一対の側壁68a、68b、第一の遮光壁69a、第二の遮光壁69bはそれぞれ間隔を開けて、天板部67から垂直な方向に延びるように設けられている。ケースハウジング66は、基板61に取り付けられた際に、発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44の上面側を天板部67で覆うよう構成されている。第一の遮光壁69aおよび第二の遮光壁69bの方が、一対の側壁68a、68bよりも長くなるよう構成されている。
ケースハウジング66は、一体で成型されている。なお、ケースハウジング66の材質は、ポリカーボネート樹脂またはABS(Acrylonitrile−Butadiene−Styrene)樹脂製である。第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bを含むケースハウジング66は、光を透過しない材料で構成されている。
ケースハウジング66は、第一の遮光壁69aを第一のスリット63a、第二の遮光壁69bを第二のスリット63bに嵌合されるようにして基板61に取り付けられている。第一の遮光壁69aの端部65aおよび第二の遮光壁69bの端部65bがそれぞれ、基板61の第二の面62bに達するように嵌合されている。発光素子42は、第一の遮光壁69a、第二の遮光壁69b、天板部67、および基板61によって仕切られた空間70aに配置される。第一の受光素子43は、側壁68a、第一の遮光壁69a、天板部67、および基板61によって仕切られた空間70bに配置される。第二の受光素子44は、側壁68b、第二の遮光壁69b、天板部67、および基板61によって仕切られた空間70cに配置される。
このようなトナー量検知センサー41は、第一の受光素子43および第二の受光素子44が転写ベルト35の表面38側から反射された反射光を受光する際に、基板61の内部を透過する発光素子42からの光を第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bで遮光することができる。また、発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44の上部側は、ケースハウジング66によって覆われている。そうすると、第一の受光素子43および第二の受光素子44は、発光素子42からの光や外部からの光の影響を受けることはない。したがって、第一の受光素子43および第二の受光素子44は、転写ベルト35の表面38側からの反射光を受光して、正反射光に相当する光の光量および拡散反射光の光量をそれぞれ正確に検知することができ、トナー量を精度よく検知することができる。
この場合、第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bは、基板61の第二の面62bに達するまで延びるように設けられているため、より確実に基板61の内部を透過する発光素子42からの光を第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bで遮光することができる。
また、この場合、A<A<1.5Aの関係を有するため、より精度よくトナー量を検知することができる。
図8は、ブラックのトナーによる可視画像39のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサー41の出力とのおおよその関係を示すグラフである。図9は、イエローのトナーによる可視画像39のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサー41の出力とのおおよその関係を示すグラフである。シアンのトナーによる可視画像39のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサー41の出力とのおおよその関係、およびマゼンタのトナーによる可視画像39のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサー41の出力とのおおよその関係は、イエローのトナーによる可視画像39のトナー量を検知する場合のトナー量とトナー量検知センサーの出力とのおおよその関係と同等であるため、それらの説明を省略する。
図8および図9中、縦軸は、トナー量検知センサー41の出力値を示し、横軸は、トナー量を示す。縦軸については、紙面上側に向かう程、その数値は高くなっていき、横軸については、紙面右側に向かう程、その数値は高くなっていく。なお、図8中の上側の点線57aは、基板61にそのまま発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づいて出力される出力値であり、下側の点線57bが、基板61にそのまま発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44が取り付けられた場合の第二の受光素子44によって受光された光の光量に基づいて出力される出力値である。図8中の上側の実線56aは、図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づいて出力される出力値であり、下側の実線56bは、図4〜図6に示す構成の場合の第二の受光素子44によって受光された光の光量に基づいて出力される出力値である。図9中の上側の点線59aは、基板61にそのまま発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づいて出力される出力値であり、下側の点線59bが、基板61にそのまま発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44が取り付けられた場合の第二の受光素子44によって受光された光の光量に基づいて出力される出力値である。図9中の上側の実線58aは、図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づいて出力される出力値であり、下側の実線58bは、図4〜図6に示す構成の場合の第二の受光素子44によって受光された光の光量に基づいて出力される出力値である。
まず、図8を参照して、ブラックのトナーによる可視画像39の場合、トナー量が0に近く、非常に少ない場合、点線57aで示す基板61にそのまま発光素子42、第一の受光素子43、および第二の受光素子44が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値は、実線56aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値と比較して、大きな差はない。ここで、トナー量が増加するにつれ、点線57aで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値および実線56aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値はそれぞれ、徐々に減っていくが、減少する度合いが、実線56aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値の方が大きい。
なお、第二の受光素子44によって受光された光量に基づく出力値については、点線57aで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合と、実線56aで示す図4〜図6に示す構成の場合とで、トナー量に応じた変化はそれぞれ見られない。なお、点線57aで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合の第二の受光素子44によって受光された光量に基づく出力値は、実線56aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第二の受光素子44によって受光された光量に基づく出力値と比較して、その値が大きくなっている。
すなわち、実線56a、56bで示す図4〜図6に示す構成の場合には、転写ベルト35の表面38側からの反射光以外の光をほとんど受光せず、トナー量に応じたセンサー出力の幅広い感度が得られるものとなっている。したがって、トナーがない状態、すなわち、トナーによる可視画像39が形成されておらず、転写ベルト35の表面38を検知している状態から、転写ベルト35の表面38を覆う程度のトナー量を検知するまでの状態において、よりトナー量検知センサー41の出力値の幅を広く保って、精度の高いトナー量の検知を行うことができる。
次に、図9を参照して、イエローのトナーによる可視画像39の場合も同様に、トナー量が0に近く、非常に少ない場合、点線59aで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値は、実線58aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値と比較して、大きな差はない。ここで、トナー量が増加するにつれ、点線59aで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値および実線58aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値はそれぞれ、徐々に減っていくが、減少する度合いが、実線58aで示す図4〜図6に示す構成の場合の第一の受光素子43によって受光された光量に基づく出力値の方が大きい。
なお、トナー量が0に近く、非常に少ない場合、点線59bで示す基板61にそのまま発光素子42等が取り付けられた場合の第二の受光素子44によって受光された光量に基づく出力値は、実線58bで示す図4〜図6に示す構成の場合の第二の受光素子44によって受光された光量に基づく出力値と比較して、大きくなっている。そして、それぞれトナー量が増加するにつれ、出力値が大きくなっている。
すなわち、この場合も、実線58a、58bで示す図4〜図6に示す構成の場合には、転写ベルト35の表面38側からの反射光以外の光をほとんど受光せず、トナー量に応じたセンサー出力の幅広い感度が得られるものとなっている。したがって、トナーがない状態、すなわち、トナーによる可視画像39が形成されておらず、転写ベルト35の表面38を検知している状態から、転写ベルト35の表面38を覆う程度のトナー量を検知するまでの状態において、よりトナー量検知センサー41の出力値の幅を広く保って、精度の高いトナー量の検知を行うことができる。
以上より、このようなトナー量検知センサー41によれば、トナー量を精度よく検知することができる。
また、このような複合機11によれば、形成する画像の画質を向上することができる。
なお、上記の実施の形態においては、第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bを設け、それぞれで第一の受光素子43、および第二の受光素子44への発光素子42からの直接の入光を防止することとしたが、これに限らず、第一の遮光壁69aおよび第二の遮光壁69bの少なくともいずれか一方を設ける構成としてもよい。こうすることにより、発光素子42から直接入光することの弊害を防止して、トナー量を精度よく検知することができる。
また、上記の実施の形態においては、第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bは、それぞれ第一のスリット63a、および第二のスリット63bに嵌合することとしたが、これに限らず、第一の遮光壁69a、および第二の遮光壁69bは、それぞれ第一のスリット63a内、および第二のスリット63b内に配置される構成であってもよい。
なお、上記の実施の形態においては、第一のスリット63aおよび第二のスリット63bは、基板61を板厚方向に貫通するように設けることとしたが、これに限らず、第一のスリット63aおよび第二のスリット63bは、ケースハウジング66が取り付けられる面62aから溝状に凹んだ形状であってもよい。
また、上記の実施の形態において、発光素子42から所定の波長を有する偏光を照射し、反射される光のうちの所定の波長を有する偏光を分けて第一の受光素子43および第二の受光素子44によって受光し、これに基づいてトナー量を検知するよう構成してもよい。このような構成によれば、P波、S波といった偏光を用いてそれぞれの光量に基づいて、トナー量を検知することができる。
なお、上記の実施の形態においては、樹脂製の転写ベルト35の材質を、ポリイミド樹脂としたが、これに限らず、例えば、転写ベルト35の材質は、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちのいずれかであってもよい。また、ゴム製の転写ベルト35の材質として、ウレタンゴムを用いることとしたが、これに限らず、ヒドリンゴムであってもよい。すなわち、転写ベルト35の材質として、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタンゴム、およびヒドリンゴムのうちの少なくともいずれか一つを含む構成としてもよい。
また、上記の実施の形態においては、発光素子42の一例として赤外光を照射する赤外発光ダイオードを挙げ、第一の受光素子43、および第二の受光素子44の一例として、赤外受光素子が採用されることとしたが、これに限らず、可視光等、他の波長を有する光を照射する発光素子42、および他の波長を有する光を受光する第一の受光素子43、第二の受光素子44を用いることにしてもよい。
なお、上記の実施の形態において、角度Aについては、上記した角度以外の角度を選択することとしてもよい。また、上記の実施の形態においては、第一の受光素子43を取り付ける角度を角度Aとすることとしたが、これに限らず、第一の受光素子43を取り付ける角度Aについて、角度Aと同じとしてもよい。すなわち、正反射光に相当する光として、正反射光そのものを第一の受光素子43で受光することにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、転写体として、中間転写体である転写ベルト35を用いることとしたが、これに限らず、例えば、転写体が感光体等であっても、適用されるものである。
なお、上記の実施の形態においては、トナー量検知センサー41は、第一の受光素子43と第二の受光素子44とを含むこととしたが、これに限らず、いずれか一方の受光素子43、44のみを備える構成としてもよい。すなわち、いずれか一方の受光素子43、44により受光した反射光等を用いて、トナー量を検知するようにしてもよい。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明に係るトナー量検知センサー、および画像形成装置は、形成する画像の画質の向上が要求される場合に、特に有効に利用される。
11 複合機、12 制御部、13 操作部、14 画像読み取り部、15 画像形成部、16 ハードディスク、17 ファクシミリ通信部、18 ネットワークインターフェース部、19 用紙セット部、21 表示画面、22 ADF、23a,23b,23c 給紙カセット、24 公衆回線、25 ネットワーク、26a,26b,26c コンピューター、27 画像形成システム、28 手差しトレイ、29 給紙カセット群、30 排出トレイ、31a,31b,31c,31d 感光体、32a,32b,32c,32d 作像ユニット、33 作像器、34 LSU、35 転写ベルト、36a,36b 駆動ローラー、37 転写ベルトクリーニングユニット、38 表面、39 可視画像、41 トナー量検知センサー、42 発光素子、43,44 受光素子、45 トナー量算出部、46a,46b,46c 光、47,52a,52b,52c,52d,53,54,56a,56b,57a,57b,58a,58b,59a,59b 線、48 平面、51 中心、61 基板、62a,62b 面、63a,63b スリット、64a 端面、65a,65b 端部、66 ケースハウジング、67 天板部、68a,68b 側壁、69a,69b 遮光壁、70a,70b,70c 空間。

Claims (9)

  1. 転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーであって、
    前記転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する発光素子と、
    前記転写体の表面側から反射された反射光を受光する受光素子と、
    前記受光素子によって受光された前記反射光の光量から前記トナー量を算出するトナー量算出部と、
    前記発光素子と前記受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている基板と、
    前記基板に取り付けられ、前記発光素子および前記受光素子の上面側を覆うケースハウジングとを備え、
    前記基板には、前記発光素子が取り付けられている領域と前記受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられており、
    前記ケースハウジングには、前記基板への取り付け時に前記スリット内に至るまで延びるように配置されており、前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられており、
    前記受光素子は、前記転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、前記転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含み、
    前記転写体は、転写ベルトを含み、
    前記転写ベルトの材質は、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含み、
    前記転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われており、
    前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記所定の入射角度を角度A とし、前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略35°である、トナー量検知センサー。
  2. 転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーであって、
    前記転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する発光素子と、
    前記転写体の表面側から反射された正反射光を受光する受光素子と、
    前記受光素子によって受光された前記反射光の光量から前記トナー量を算出するトナー量算出部と、
    前記発光素子と前記受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている基板と、
    前記基板に取り付けられ、前記発光素子および前記受光素子の上面側を覆うケースハウジングとを備え、
    前記基板には、前記発光素子が取り付けられている領域と前記受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられており、
    前記ケースハウジングには、前記基板への取り付け時に前記スリット内に至るまで延びるように配置されており、前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられており、
    前記受光素子は、前記転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、前記転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含み、
    前記転写体は、転写ベルトを含み、
    前記転写ベルトの材質は、ウレタンゴム、およびヒドリンゴムのうちの少なくともいずれか一つを含み、
    前記転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われており、
    前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記所定の入射角度を角度A とし、前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略40°である、トナー量検知センサー。
  3. 前記遮光壁は、前記発光素子と受光素子が設けられていない前記基板の第二の面に至るよう設けられている、請求項1または2に記載のトナー量検知センサー。
  4. 前記遮光壁は、前記スリットに嵌合している、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー量検知センサー。
  5. 前記スリットは、前記第一の受光素子が設けられている領域と前記発光素子が設けられている領域との間、および前記第二の受光素子が設けられている領域と前記発光素子が設けられている間の双方に設けられており、
    前記遮光壁は、それぞれの前記スリット内に至るまで延びるように配置されており、前記発光素子と前記第一の受光素子との間、および前記発光素子と前記第二の受光素子との間を遮光するよう設けられている、請求項1〜のいずれか1項に記載のトナー量検知センサー。
  6. 前記第二の受光素子は、前記発光素子を挟んで前記第一の受光素子と反対側に設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー量検知センサー。
  7. 前記基板は、ガラスエポキシ樹脂製であり、
    前記遮光壁は、ポリカーボネート樹脂またはABS(Acrylonitrile−Butadiene−Styrene)樹脂製である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー量検知センサー。
  8. トナーによる可視画像を形成し、転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーを備える画像形成部を含む画像形成装置であって、
    前記トナー量検知センサーは、
    前記転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する発光素子と、
    前記転写体の表面側から反射された反射光を受光する受光素子と、
    前記受光素子によって受光された前記反射光の光量から前記トナー量を算出するトナー量算出部と、
    前記発光素子と前記受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている基板と、
    前記基板に取り付けられ、前記発光素子および前記受光素子の上面側を覆うケースハウジングとを備え、
    前記基板には、前記発光素子が取り付けられている領域と前記受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられており、
    前記ケースハウジングには、前記基板への取り付け時に前記スリット内に至るまで延びるように配置されており、前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられており、
    前記受光素子は、前記転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、前記転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含み、
    前記転写体は、転写ベルトを含み、
    前記転写ベルトの材質は、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含み、
    前記転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われており、
    前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記所定の入射角度を角度A とし、前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略35°である、画像形成装置。
  9. トナーによる可視画像を形成し、転写体の表面上に形成されたトナーによる可視画像のトナー量を検知するトナー量検知センサーを備える画像形成部を含む画像形成装置であって、
    前記トナー量検知センサーは、
    前記転写体の表面側に向かって所定の入射角度で光を照射する発光素子と、
    前記転写体の表面側から反射された正反射光を受光する受光素子と、
    前記受光素子によって受光された前記反射光の光量から前記トナー量を算出するトナー量算出部と、
    前記発光素子と前記受光素子とが間隔を開けて同じ第一の面に取り付けられている基板と、
    前記基板に取り付けられ、前記発光素子および前記受光素子の上面側を覆うケースハウジングとを備え、
    前記基板には、前記発光素子が取り付けられている領域と前記受光素子が取り付けられている領域との間にスリットが設けられており、
    前記ケースハウジングには、前記基板への取り付け時に前記スリット内に至るまで延びるように配置されており、前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する遮光壁が設けられており、
    前記受光素子は、前記転写体の表面側からの正反射光を受光する第一の受光素子と、前記転写体の表面側からの拡散反射光を受光する第二の受光素子とを含み、
    前記転写体は、転写ベルトを含み、
    前記転写ベルトの材質は、ウレタンゴム、およびヒドリンゴムのうちの少なくともいずれか一つを含み、
    前記転写ベルトの表面は、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちの少なくともいずれか一つを含むコート剤で覆われており、
    前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記所定の入射角度を角度A とし、前記転写体の表面に垂直な方向に延びる平面に対する前記第一の受光素子の配置される角度を角度A とすると、A は略30°であり、A は略40°である、画像形成装置。
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