JP5943882B2 - トナー量検知センサー - Google Patents

Description

本発明は、トナー量検知センサーに関するものである。

プリンター、複合機などの画像形成装置に使用されるトナー検知センサーは、通常、反射型光学センサーであって、発光素子から、像担持体上のトナーに光を照射し、その反射光（正反射光および／または拡散反射光）を受光素子で受光し、受光素子の出力電圧に基づいてトナー量を検知している（例えば特許文献１参照）。

このようなセンサーには、発光素子および受光素子が基板上に表面実装されているものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−２７５１４３号公報 特開２００６−２０８２６６号公報

しかしながら、リフロー半田付けで発光素子および受光素子を基板上に表面実装する場合、リフロー半田付けでの加熱によって基板が反ってしまう。

通常、このようなトナー量検知センサーについて、画像形成装置などの装置への取り付け前に、センサー単体でセンサー特性の調整や検査が行われるが、ネジ止めなどでトナー量検知センサーを装置へ取り付けるため、反りの度合いが変わってしまい、取り付け後にも、センサー特性の調整や検査を再度実行する必要がある。このため、このようなトナー量検知センサーの調整や検査の工数が多くなっている。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、基板の反りの変化に起因するセンサー特性の変化が少ないトナー量検知センサーを得ることを目的とする。

本発明に係るトナー量検知センサーは、基板と、センサーカバーと、前記基板上に表面実装された発光素子と、前記基板上に表面実装された２つの受光素子と、２つの遮光壁と、２つの係止爪とを備える。前記２つの遮光壁の一方は、前記発光素子と前記受光素子の一方との間に位置し前記基板に接触するとともに、前記センサーカバーに接触するか前記センサーカバーから延びており、前記２つの遮光壁の他方は、前記２つの受光素子の間に位置し前記基板に接触するとともに、前記センサーカバーに接触するか前記センサーカバーから延びている。前記２つの受光素子のうち、前記２つの遮光壁の一方を介して前記発光素子に隣接している一方の受光素子は、拡散反射光を受光し、前記２つの受光素子のうち、前記２つの遮光壁の他方を介して前記一方の受光素子に隣接している他方の受光素子は、正反射光を受光する。そして、前記２つの係止爪は、前記２つの遮光壁と前記基板との接触位置を支点として、前記２つの遮光壁から見て前記発光素子および前記他方の受光素子より外側でそれぞれ前記基板を、圧接しつつ係止する。

本発明によれば、基板の反りの変化に起因するセンサー特性の変化が少ないトナー量検知センサーを得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーの構成を示す分解斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーによるトナー量の測定を説明する図である。 図４は、図１に示すトナー量検知センサーの出力特性の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態３に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態４に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーの構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。

図１および図２に示すトナー量検知センサーでは、略長方形の基板上１に発光素子１１および受光素子１２が表面実装されており、基板１にセンサーカバー２が装着される。センサーカバー２には、２つの孔が形成されており、集光レンズ３，４が孔に面するように固定されている。発光素子１１は、例えば発光ダイオードであり、受光素子１２は、例えばカラーセンサー素子である。集光レンズ３は、発光素子１１からの光を所定のトナー測定位置に集光し、集光レンズ４は、そのトナー測定位置からの反射光を受光素子１２に集光する。

センサーカバー２は、基板１と略同一形状の開口を有する枠形状とされ、開口に対向する面に上述の孔が形成されている。

発光素子１１と受光素子１２との間には、遮光壁２１が設けられている。遮光壁２１は、センサーカバー２とは別体としてもよいし、センサーカバー２と一体に成形するようにしてもよい。この実施の形態では、遮光壁２１は、センサーカバー２と一体に成形されている。遮光壁２１の先端は、基板１に接触している。

遮光壁２１をセンサーカバー２とは別体とする場合には、遮光壁２１はセンサーカバー２に接触するように配置される。

センサーカバー２の両端部には２つの係止爪２２が形成されている。２つの係止爪２２は、遮光壁２１と基板１との接触位置を支点として、遮光壁２１から見て発光素子１１および受光素子１２より外側でそれぞれ基板１を、圧接しつつ係止している。これにより、基板１の両端の反り量が変化しない。

２つの係止爪２２は、基板１の長手方向の両端辺でそれぞれ基板１を、圧接しつつ係止する。

また、発光素子１１および受光素子１２は、リフロー半田付けで基板１に表面実装される。

発光素子１１および受光素子１２をリフロー半田付けで基板１に表面実装すると、基板１が加熱され、発光素子１１および受光素子１２の実装面が凸形状に、その反対面が凹形状に反る。２つの係止爪２２は、この反りを矯正するように基板１に圧接し、基板１を係止する。

図３は、本発明の実施の形態１に係るトナー量検知センサーによるトナー量の測定を説明する図である。

図１および図２に示すトナー量検知センサーは、弾性層を含む積層体である中間転写ベルト２０１上のトナー２０２のトナー量の検出に使用される。このトナー量検知センサーは、画像形成装置に取り付けられる前に、光軸などのセンサー特性が調整される。そして、調整後、例えば基板１またはセンサーカバー２を画像形成装置にネジ止めすることで、このトナー量検知センサーが画像形成装置に取り付けられる。画像形成装置に取り付けられた後、図３に示すように、発光素子１１からの光が集光レンズ３を介して、中間転写ベルト２０１の下地または中間転写ベルト２０１上のトナー２０２に入射し、その反射光が集光レンズ４を介して受光素子１２に入射する。

なお、この実施の形態では、正反射の反射光が集光レンズ４を介して受光素子１２に入射するように設計されている。

図４は、図１に示すトナー量検知センサーの出力特性の一例を示す図である。図４は、カラートナーおよびブラックトナーに対する出力特性の一例を示している。受光素子１２にカラーセンサー素子を使用する場合、受光素子１２から、ＲＧＢ各色の出力が得られる。ブラックトナーのトナー量を検出する場合には、ＲＧＢの出力の傾向は略同様であるので、いずれの色の出力を検出してもよい。一方、カラートナー（ブラックトナー以外のトナー）のトナー量を検出する場合には、ＲＧＢの出力の傾向が異なるため、最も感度の高い色の出力を使用することが好ましい。

以上のように、上記実施の形態１によれば、基板上１に発光素子１１および受光素子が表面実装されており、発光素子１１と受光素子１２との間に位置する遮光壁２１が、基板１に接触するとともに、センサーカバー２に接触するかセンサーカバー２から延びている。そして、センサーカバー２の両端部に形成された２つの係止爪２２が、遮光壁２１と基板１との接触位置を支点として、遮光壁２１から見て発光素子１１および受光素子１２より外側でそれぞれ基板１を、圧接しつつ係止している。

これにより、画像形成装置へのトナー量検知センサーの取り付けの前後の基板１の反りの変化、取り付け後の基板１の吸湿などによる基板１の反りの変化に起因するセンサー特性の変化が少なくなる。

実施の形態２．

実施の形態２に係るトナー量検知センサーは、拡散反射光を検出するためのものである。

図５は、本発明の実施の形態２に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。実施の形態２に係るトナー量検知センサーでは、実施の形態１と同様に基板上４１に発光素子５１および受光素子５２が表面実装されており、基板４１にセンサーカバー４２が装着される。センサーカバー４２には、２つの孔が形成されており、集光レンズ４３，４４が孔に面するように固定されている。

センサーカバー４２は、基板４１と略同一形状の開口を有する枠形状とされ、開口に対向する面に上述の孔が形成されている。

発光素子５１の両脇には遮光壁６１が設けられている。一方の遮光壁６１は、発光素子５１と受光素子５２との間に位置している。遮光壁６１は、センサーカバー４２とは別体としてもよいし、センサーカバー４２と一体に成形するようにしてもよい。この実施の形態では、遮光壁６１は、センサーカバー４２と一体に成形されている。遮光壁６１の先端は、基板４１に接触している。

遮光壁６１をセンサーカバー４２とは別体とする場合には、遮光壁６１はセンサーカバー４２に接触するように配置される。

センサーカバー４２の両端部には２つの係止爪６２が形成されている。２つの係止爪６２は、遮光壁６１と基板４１との接触位置を支点として、発光素子５１と受光素子５２との間に位置する遮光壁６１から見て発光素子５１および受光素子５２より外側でそれぞれ基板４１を、圧接しつつ係止している。これにより、基板４１の両端の反り量が変化しない。

２つの係止爪６２は、基板４１の長手方向の両端辺でそれぞれ基板４１を、圧接しつつ係止する。

実施の形態２では、発光素子５１からの光が、中間転写ベルト２０１上のトナー２０２に略垂直に入射し、所定の反射角の拡散反射光が受光素子５２に入射するように光学系が設計されている。

実施の形態３．

実施の形態３に係るトナー量検知センサーは、拡散反射光を検出するためのものである。

図６は、本発明の実施の形態３に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。実施の形態３に係るトナー量検知センサーでは、実施の形態１と同様に基板上８１に発光素子９１および受光素子９２が表面実装されており、基板８１にセンサーカバー８２が装着される。センサーカバー８２には、２つの孔が形成されており、集光レンズ８３，８４が孔に面するように固定されている。

センサーカバー８２は、基板８１と略同一形状の開口を有する枠形状とされ、開口に対向する面に上述の孔が形成されている。

発光素子９１の両脇には遮光壁１０１が設けられている。一方の遮光壁１０１は、発光素子９１と受光素子９２との間に位置している。遮光壁１０１は、センサーカバー８２とは別体としてもよいし、センサーカバー８２と一体に成形するようにしてもよい。この実施の形態では、遮光壁１０１は、センサーカバー８２と一体に成形されている。遮光壁１０１の先端は、基板８１に接触している。

遮光壁１０１をセンサーカバー８２とは別体とする場合には、遮光壁１０１はセンサーカバー８２に接触するように配置される。

センサーカバー８２の両端部には２つの係止爪１０２が形成されている。２つの係止爪１０２は、遮光壁１０１と基板８１との接触位置を支点として、発光素子９１と受光素子９２との間に位置する遮光壁１０１から見て発光素子９１および受光素子９２より外側でそれぞれ基板８１を、圧接しつつ係止している。これにより、基板８１の両端の反り量が変化しない。

２つの係止爪１０２は、基板８１の長手方向の両端辺でそれぞれ基板８１を、圧接しつつ係止する。

実施の形態３では、発光素子９１からの光が、所定の入射角で中間転写ベルト２０１上のトナー２０２に入射し、拡散反射光が略垂直に受光素子９２に入射するように光学系が設計されている。

実施の形態４．

実施の形態４に係るトナー量検知センサーは、正反射光および拡散反射光を検出するためのものである。

図７は、本発明の実施の形態４に係るトナー量検知センサーの構成を示す断面図である。

実施の形態４に係るトナー量検知センサーは、実施の形態３に係るトナー量検知センサーにおいて、さらに正反射光を検出するようにしたものである。

図７に示すように、実施の形態４では、基板８１に、さらに、正反射光を検出するための受光素子９３が表面実装されており、センサーカバー８２の別の孔に面して集光レンズ１０５が固定されている。受光素子９３は、受光素子９２と同様のものである。

一方の遮光壁１０１は、受光素子９２と受光素子９３との間に位置する。

２つの係止爪１０２は、２つの遮光壁１０１と基板８１との接触位置を支点として、２つの遮光壁１０１から見て発光素子９１および受光素子９３より外側でそれぞれ基板８１を、圧接しつつ係止する。

なお、実施の形態４に係るトナー量検知センサーのその他の構成については、実施の形態３のものと同様であるので、その説明を省略する。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態１〜４では、基板１，４１，８１の両端を係止爪２２，６２，１０２で係止しているが、その代わりに、基板１，４１，８１において、遮光壁２１，６１，１０１から見て発光素子１１，５１，９１および／または受光素子１２，５２，９２，９３より外側の位置に孔を形成し、その孔に係止爪を嵌め込むことで、基板１，４１，８１を係止するようにしてもよい。

また、上記実施の形態１〜４では、受光素子１２，５２，９２，９３としてカラーセンサー素子を使用しているが、受光素子１２，５２，９２，９３として他の光学センサーを使用するようにしてもよい。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１，４１，８１ 基板
２，４２，８２ センサーカバー
１１，５１，９１ 発光素子
１２，５２，９２，９３ 受光素子
２１，６１，１０１ 遮光壁
２２，６２，１０２ 係止爪

Claims (4)

1. 基板と、
   センサーカバーと、
   前記基板上に表面実装された発光素子と、
   前記基板上に表面実装された２つの受光素子と、
   ２つの遮光壁と、
   ２つの係止爪とを備え、
   前記２つの遮光壁の一方は、前記発光素子と前記受光素子の一方との間に位置し前記基板に接触するとともに、前記センサーカバーに接触するか前記センサーカバーから延びており、
   前記２つの遮光壁の他方は、前記２つの受光素子の間に位置し前記基板に接触するとともに、前記センサーカバーに接触するか前記センサーカバーから延びており、
   前記２つの受光素子のうち、前記２つの遮光壁の一方を介して前記発光素子に隣接している一方の受光素子は、拡散反射光を受光し、
   前記２つの受光素子のうち、前記２つの遮光壁の他方を介して前記一方の受光素子に隣接している他方の受光素子は、正反射光を受光し、
   前記２つの係止爪は、前記２つの遮光壁と前記基板との接触位置を支点として、前記２つの遮光壁から見て前記発光素子および前記他方の受光素子より外側でそれぞれ前記基板を、圧接しつつ係止すること、
   を特徴とするトナー量検知センサー。
2. 前記２つの係止爪は、前記基板の長手方向の両端辺でそれぞれ前記基板を、圧接しつつ係止することを特徴とする請求項１記載のトナー量検知センサー。
3. 前記発光素子および前記２つの受光素子は、リフロー半田付けで前記基板に表面実装されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトナー量検知センサー。
4. 前記２つの受光素子は、カラーセンサー素子であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のトナー量検知センサー。

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