特開 2023-173236 光学式センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173236

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】光学式センサ

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20231130BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20231130BHJP

   G01N 21/47 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

G03G15/00 303

H01L31/12 E

G01N21/47 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085354

(22)【出願日】2022-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116034

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 啓輔

(74)【代理人】

【識別番号】100144624

【弁理士】

【氏名又は名称】稲垣 達也

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 幹夫

【テーマコード（参考）】

2G059

2H270

5F889

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB09

2G059BB10

2G059DD12

2G059DD13

2G059EE02

2G059GG02

2G059KK01

2G059LL02

2G059NN06

2H270LA18

2H270LD03

2H270LD15

5F889BA05

5F889BB02

5F889BB06

5F889BC02

5F889BC11

5F889BC15

5F889BC16

5F889BC23

5F889BC24

5F889BC25

5F889CA03

5F889CA06

5F889DA17

5F889EA01

5F889EA08

(57)【要約】

【課題】光学式センサの受光素子が受光する光が貫通孔を通るときに、光量が減ってしまうことを抑制する。
【解決手段】光学式センサ１００は、表面にトナーからなるパッチが形成されるベルトに対向して配置され、基板１１０と、発光素子１２０と、受光素子（第１受光素子１３０および第２受光素子１４０）とを備える。基板１１０は、表面１１０Ａと、裏面１１０Ｂと、貫通孔（第１孔１１１および第２孔１１２）とを有する。発光素子１２０は、基板１１０に固定され、光を出射する。受光素子は、基板１１０の裏面１１０Ｂに固定されている。受光素子は、発光素子１２０で出射されパッチＰで反射され、貫通孔（第１孔１１１および第２孔１１２）の少なくとも一部を通った光を受光する。貫通孔（第１孔１１１および第２孔１１２）は、受光素子が固定された位置から発光素子１２０が固定された位置に向けて延びている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面にトナーからなるパッチが形成されるベルトに対向して配置される光学式センサであって、
前記ベルトに対向する表面と、前記表面の反対側の裏面と、前記表面および前記裏面を貫通する貫通孔と、を有する板状の基板と、
前記基板に固定され、光を出射する発光素子と、
前記基板の前記裏面に固定された受光素子であって、前記発光素子で出射され前記パッチで反射され、前記貫通孔の少なくとも一部を通った光を受光する受光素子と、を備え、
前記貫通孔は、前記受光素子が固定された位置から前記発光素子が固定された位置に向けて前記基板の面に沿って延びていることを特徴とする光学式センサ。

【請求項2】

前記受光素子は、前記パッチで反射された光の正反射成分を受光する第１受光素子と、前記パッチで反射された光の拡散反射成分を受光する第２受光素子と、を含み、
前記貫通孔は、前記第１受光素子に対応する第１孔と、前記第２受光素子に対応する第２孔と、を含み、
前記第１孔は、前記第１受光素子が固定された位置から前記発光素子が固定された位置に向けて延び、
前記第２孔は、前記第２受光素子が固定された位置から前記発光素子が固定された位置に向けて延びていることを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【請求項3】

前記基板を保持するホルダをさらに備え、
前記ホルダは、
前記発光素子から出射される光が通る発光用孔と、
前記パッチで反射された前記発光素子の光を前記第１受光素子に導くための第１受光用孔と、
前記パッチで拡散された前記発光素子の光を前記第２受光素子に導くための第２受光用孔と、を有することを特徴とする請求項２に記載の光学式センサ。

【請求項4】

前記ホルダは、
前記発光素子と前記第１受光素子の間に位置する第１遮光壁と、
前記発光素子と前記第２受光素子の間に位置する第２遮光壁と、を有し、
前記第１遮光壁は、前記発光素子と対向する対向面に溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式センサ。

【請求項5】

前記溝は、前記発光素子の光軸に沿う向きに延びていることを特徴とする請求項４に記載の光学式センサ。

【請求項6】

前記第１孔は、前記パッチで反射された光の正反射成分が通る第１部分と、前記第１部分と交差する方向に延びる第２部分と、を有し、
前記第２孔は、前記パッチで反射された光の拡散反射成分が通る第３部分と、前記第３部分と交差する方向に延びる第４部分と、を有し、
前記第１遮光壁は、前記第２部分に入る第１脚部を有し、
前記第２遮光壁は、前記第４部分に入る第２脚部を有することを特徴とする請求項４に記載の光学式センサ。

【請求項7】

前記発光素子は、前記基板の前記裏面に位置し、
前記基板は、前記表面および前記裏面を貫通する第３孔であって、前記発光素子が出射した光が通過する第３孔を有することを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルトに対向して配置される光学式センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、画像形成されたトナーの位置と濃度を測定するため、表面にトナーからなるパッチが形成されるベルトに対向して配置される光学式センサが知られている（特許文献１参照）。この光学式センサは、発光素子と２つの受光素子を有する。発光素子と２つの受光素子は、基板にはんだ付けされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１９５０６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光学式センサの厚さ方向の寸法を小さくするために、受光素子を基板の裏面に配置することが考えられる。この場合、基板には、受光する光が通過するための貫通孔を設ける必要がある。しかしながら、受光素子が受光する光が貫通孔を通過するときに、貫通孔の縁で光が遮られて、光量が減ってしまうという問題点があった。

【0005】

そこで、本発明は、光学式センサの受光素子が受光する光が貫通孔を通るときに、光量が減ってしまうことを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明に係る光学式センサは、表面にトナーからなるパッチが形成されるベルトに対向して配置され、板状の基板と、発光素子と、受光素子と、を備える。
基板は、ベルトに対向する表面と、表面の反対側の裏面と、表面および裏面を貫通する貫通孔と、を有する。発光素子は、基板に固定され、光を出射する。受光素子は、基板の裏面に固定されている。受光素子は、発光素子で出射されパッチで反射され、貫通孔の少なくとも一部を通った光を受光する。貫通孔は、受光素子が固定された位置から発光素子が固定された位置に向けて基板の面に沿って延びている。

【0007】

この構成によれば、基板の貫通孔が受光素子が固定された位置から発光素子が固定された位置に向けて延びていることで、受光素子が受光する光が貫通孔の縁で遮られにくくなる。このため、受光素子が受光する光が貫通孔を通るときに、光量が減ってしまうことを抑制できる。

【0008】

また、前記した光学式センサにおいて、受光素子は、パッチで反射された光の正反射成分を受光する第１受光素子と、パッチで反射された光の拡散反射成分を受光する第２受光素子と、を含み、貫通孔は、第１受光素子に対応する第１孔と、第２受光素子に対応する第２孔と、を含み、第１孔は、第１受光素子が固定された位置から発光素子が固定された位置に向けて延び、第２孔は、第２受光素子が固定された位置から発光素子が固定された位置に向けて延びている構成としてもよい。

【0009】

また、前記した光学式センサにおいて、基板を保持するホルダをさらに備え、ホルダは、発光素子から出射される光が通る発光用孔と、パッチで反射された発光素子の光の正反射成分を第１受光素子に導くための第１受光用孔と、パッチで拡散された発光素子の光の拡散反射成分を第２受光素子に導くための第２受光用孔と、を有する構成としてもよい。

【0010】

また、前記した光学式センサにおいて、ホルダは、発光素子と第１受光素子の間に位置する第１遮光壁と、発光素子と第２受光素子の間に位置する第２遮光壁と、を有し、第１遮光壁は、発光素子と対向する対向面に溝が形成されている構成としてもよい。

【0011】

この構成によれば、第１遮光壁によって発光素子から出射された光が第１受光素子に直接届くことを抑制でき、第２遮光壁によって発光素子から出射された光が第２受光素子に直接届くことを抑制できる。また、第１遮光壁の対向面に溝が形成されていることによって、第１遮蔽壁において反射した光が第２受光素子に到達することを抑制できる。このため、第２受光素子の読取精度が向上する。

【0012】

また、前記した光学式センサにおいて、対向面に形成された溝は、発光素子の光軸に沿う向きに延びている構成としてもよい。

【0013】

また、前記した光学式センサにおいて、第１孔はパッチで反射された光の正反射成分が通る第１部分と第１部分と交差する方向に延びる第２部分とを有し、第２孔はパッチで反射された光の拡散反射成分が通る第３部分と第３部分と交差する方向に延びる第４部分とを有し、第１遮光壁は第２部分に入る第１脚部を有し、第２遮光壁は第４部分に入る第２脚部を有する構成としてもよい。

【0014】

また、前記した光学式センサにおいて、発光素子は基板の裏面に位置し、基板は表面および裏面を貫通する第３孔であって、発光素子が出射した光が通過する第３孔を有する構成としてもよい。

【0015】

この構成によれば、発光素子と受光素子の両方が基板の裏側に位置するので、光学式センサの組み立てがしやすい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、光学式センサの受光素子が受光する光が貫通孔を通るときに、光量が減ってしまうことを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係るカラープリンタの断面図である。

【図2】ベルトユニットと光学式センサを示す斜視図である。

【図3】光学式センサの断面図である。

【図4】フレーム側から見た光学式センサの分解斜視図である。

【図5】図４とは反対側から見た光学式センサの分解斜視図である。

【図6】図３の拡大図であり、レンズ部材とホルダの接触部分を説明する図である。

【図7】図５におけるホルダの拡大図であり、対向面に形成された溝を説明する図である。

【図8】本実施形態における受光素子が受光する光の経路を示す図（ａ）と、従来の受光素子が受光する光の経路を示す図（ｂ）である。

【図9】発光素子から出射された光が対向面の溝に反射される作用を説明する図である。

【図10】対向面に溝が形成されていない場合の光の経路の一例を示す比較例の図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、本体筐体１０と、供給部２０と、画像形成部３０と、排出部９０とを備えている。

【0019】

供給部２０は、供給トレイ２１と、シート供給装置２２とを備えている。供給トレイ２１は、シートＳを収容するトレイである。シート供給装置２２は、供給トレイ２１内のシートＳを画像形成部３０に向けて搬送する。

【0020】

画像形成部３０は、４つのＬＥＤユニット４０と、４つのプロセスカートリッジ５０と、ベルトユニット７０と、定着装置８０とを備えている。

【0021】

ＬＥＤユニット４０は、複数のＬＥＤを有する。ＬＥＤユニット４０は、後述する感光ドラム５１を露光する。

【0022】

プロセスカートリッジ５０は、感光ドラム５１、帯電器５２、符号を省略して示す現像ローラ、トナー収容室などを備えている。プロセスカートリッジ５０は、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色のトナーが入った５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙの符号で示すものがシートＳの搬送方向において、下流側から上流側に向けて、５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙの順で並んで配置されている。

【0023】

ベルトユニット７０は、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、ベルトの一例としての搬送ベルト７３と、４つの転写ローラ７４とを備えている。

【0024】

駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、搬送ベルト７３を回転させるローラである。駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、搬送ベルト７３の内周面に接触する。

【0025】

搬送ベルト７３は、各感光ドラム５１の間でシートＳを搬送するベルトである。搬送ベルト７３の外周面は、各感光ドラム５１と接触している。転写ローラ７４は、感光ドラム５１との間で搬送ベルト７３を挟んでいる。

【0026】

定着装置８０は、加熱ローラ８１と、加圧ローラ８２とを備えている。加熱ローラ８１は、ハロゲンヒータ８１Ａを内部に備える。加圧ローラ８２は、加熱ローラ８１との間でシートＳを挟む。

【0027】

画像形成部３０では、まず、感光ドラム５１の表面が、帯電器５２により帯電された後、ＬＥＤユニット４０で露光される。これにより、感光ドラム５１上に静電潜像が形成される。その後、静電潜像に現像ローラからトナーが供給されることで、感光ドラム５１上にトナー像が形成される。

【0028】

次に、搬送ベルト７３上に供給されたシートＳが感光ドラム５１と転写ローラ７４との間を通過することで、感光ドラム５１上に形成されたトナー像がシートＳ上に転写される。そして、シートＳが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過することで、シートＳ上に転写されたトナー像が熱定着される。

【0029】

排出部９０は、定着装置８０から排出されたシートＳを本体筐体１０の外に向けて搬送するように構成されている。排出部９０は、搬送ローラ９１と、排出ローラ９２とを備えている。定着装置８０から排出されたシートＳは、搬送ローラ９１により排出ローラ９２に搬送され、排出ローラ９２によって排出トレイ１１に排出される。

【0030】

図１および図２に示すように、画像形成部３０は、光学式センサ１００と、レジセンサＲＳとをさらに備えている。光学式センサ１００およびレジセンサＲＳは、搬送ベルト７３の駆動ローラ７１側の端部に対向して配置されている。

【0031】

レジセンサＲＳは、搬送ベルト７３の表面に対向して配置されている。レジセンサＲＳは、搬送ベルト７３の表面に形成されたパッチＰの位置を検出するセンサである。ここで、パッチＰは、トナーの色ずれや濃度の補正などを行うためのテスト用のトナー像である。パッチＰは、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色に対応したパッチＰＫ，ＰＣ，ＰＭ，ＰＹとして搬送ベルト７３に形成される。パッチＰは、トナーの色ずれや濃度の補正などを行う際に、各感光ドラム５１から搬送ベルト７３に転写される。レジセンサＲＳは、図示せぬ発光素子と受光素子をそれぞれ１つずつ有する。

【0032】

図３に示すように、光学式センサ１００は、レーザプリンタ１の本体筐体１０の一部であるフレームＦに取り付け可能である。光学式センサ１００は、搬送ベルト７３の表面に対向して配置されている。光学式センサ１００は、搬送ベルト７３の表面に形成されたパッチＰの位置および濃度を検出するセンサである。具体的には、レーザプリンタ１の制御部（図示省略）は、パッチＰの位置および濃度を検出する場合、搬送ベルト７３の表面にパッチＰを形成する（図２参照）。光学式センサ１００は、搬送ベルト７３の表面の「パッチＰがある部分」の反射光に含まれる正反射成分と拡散反射成分の明るさと、「パッチＰが無い部分」の反射光に含まれる正反射成分と拡散反射成分の明るさを検知する。制御部は、光学式センサ１００の検知結果に基づいて、パッチＰの位置および濃度を求める。

【0033】

光学式センサ１００は、基板１１０と、発光素子１２０と、第１受光素子１３０と、第２受光素子１４０と、レンズ部材１５０と、ホルダ１６０と、基板押え１７０と、を備えている。第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、受光素子の一例である。
なお、以下の説明では、基板１１０の長手方向を「第１方向」といい、基板１１０の短手方向を「第２方向」という。第２方向は、第１方向と交差する方向であり、本実施形態では、第２方向は、第１方向と直交している。また、第１方向および第２方向に直交する方向を「第３方向」という。第３方向は、基板１１０の厚み方向である。

【0034】

図４および図５に示すように、基板１１０は、第１方向に長い長方形の板状である。基板１１０は、表面１１０Ａと、裏面１１０Ｂとを有する。表面１１０Ａは、パッチＰに対向する面である（図３参照）。裏面１１０Ｂは、表面１１０Ａの反対側の面である。

【0035】

基板１１０は、第３方向において、ホルダ１６０と基板押え１７０との間に位置する。基板１１０の表面１１０Ａは、ホルダ１６０と接触し、基板１１０の裏面１１０Ｂは、基板押え１７０と接触している。

【0036】

発光素子１２０は、光を出射する機能を有する。発光素子１２０は、例えばＬＥＤである。発光素子１２０は、裏面１１０Ｂに固定されている。詳しくは、発光素子１２０は、はんだ付けによって裏面１１０Ｂに接合されており、一部が、後述する第３孔１１３に入り込んでいる。

【0037】

第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、裏面１１０Ｂに固定されている。詳しくは、第１受光素子１３０は、はんだ付けによって裏面１１０Ｂに接合されており、一部が、後述する第１孔１１１に入り込んでいる。同様に、第２受光素子１４０は、はんだ付けによって裏面１１０Ｂに接合されており、一部が、後述する第２孔１１２に入り込んでいる。
図３に示すように、各受光素子（第１受光素子１３０および第２受光素子１４０）は、発光素子１２０で出射されパッチＰで反射され、基板１１０に形成されている貫通孔（後述する第１孔１１１および第２孔１１２）の少なくとも一部を通った光を受光する。第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、例えば、発光素子１２０から出射される光の波長に対して感度があるフォトダイオードである。

【0038】

第１受光素子１３０は、パッチＰで反射された光の正反射成分が入射する位置、つまり発光素子１２０からパッチＰに照射された光のうち入射角と反射角が等しい光が入射する位置に配置される。このように配置されることで、第１受光素子１３０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を受光する。

【0039】

第２受光素子１４０は、パッチＰで反射された光の拡散反射成分が入射する位置、つまり発光素子１２０からパッチＰに照射された光のうち正反射成分ではない成分の光が入射する位置に配置される。これにより、第２受光素子１４０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を受光する。

【0040】

発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、第１方向に間隔を空けて並んでいる。第１方向において、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間隔は、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間隔よりも小さい。すなわち、第１受光素子１３０は、第２受光素子１４０よりも発光素子１２０の近くに位置する。

【0041】

また、基板１１０は、第１孔１１１と、第２孔１１２と、第３孔１１３と、第４孔１１４と、第５孔１１５と、を有する。第１孔１１１、第２孔１１２、第３孔１１３、第４孔１１４および第５孔１１５は、第１方向に間隔を空けて並んでいる。第１孔１１１および第２孔１１２は、表面１１０Ａおよび裏面１１０Ｂを貫通する貫通孔の一例である。

【0042】

第１孔１１１は、第１方向において、第３孔１１３と第４孔１１４の間に位置する。第１孔１１１は、第１受光素子１３０に対応する孔である。第１孔１１１は、Ｔ字形状を有しており、第１方向に延びる第１部分１１１Ａと、第２方向に延びる第２部分１１１Ｂとを有している。第１部分１１１Ａは、第１受光素子１３０が固定された位置から発光素子１２０が固定された位置に向けて基板１１０の面に沿って延びている。第１部分１１１Ａは、パッチＰで反射された光の正反射成分が通る部分である。第２部分１１１Ｂの中央部は、第１部分１１１Ａの端部と繋がっている。第２部分１１１Ｂは、後述する第１脚部Ｗ１１が入り込む部分である。

【0043】

第２孔１１２は、第１方向において、第３孔１１３と第５孔１１５の間に位置する。第２孔１１２は、第２受光素子１４０に対応する孔である。第２孔１１２は、Ｔ字形状を有しており、第１方向に延びる第３部分１１２Ａと、第２方向に延びる第４部分１１２Ｂとを有している。第３部分１１２Ａは、第２受光素子１４０が固定された位置から発光素子１２０が固定された位置に向けて基板１１０の面に沿って延びている。第３部分１１２Ａは、パッチで反射された光の拡散反射成分が通る部分である。第４部分１１２Ｂの中央部は、第３部分１１２Ａの端部と繋がっている。第４部分１１２Ｂは、後述する第２脚部Ｗ２１が入り込む部分である。

【0044】

第３孔１１３は、第１方向において、基板１１０の中央に位置する。第３孔１１３は、第１方向において、第１孔１１１と第２孔１１２の間に位置する。第３孔１１３は、発光素子１２０が出射した光が通過する孔である。

【0045】

第４孔１１４および第５孔１１５は、円形に形成され、基板１１０を位置決めする。具体的には、後述する第１位置決めボス１６６および第２位置決めボス１６７が入り込むことで基板１１０がホルダ１６０に対して第１方向および第２方向の位置決めがされる。第４孔１１４は、丸孔である。第５孔１１５は、第１方向に長い長孔である。

【0046】

レンズ部材１５０は、透明な樹脂からなる。レンズ部材１５０は、フレームＦと基板１１０の間に位置する。レンズ部材１５０は、フレームＦに対面する第１面１５０Ａと、基板１１０に対面する第２面１５０Ｂとを有する。また、レンズ部材１５０は、第１光学面１５１と、第２光学面１５２と、第３光学面１５３と、フレーム側光学面１５４と、突起１５５と、第３フック１５６と、第６孔１５７と、第７孔１５８とを有する（図４も参照）。第１光学面１５１、第２光学面１５２、第３光学面１５３およびフレーム側光学面１５４は、レンズ部材１５０の光学面の一例である。

【0047】

フレーム側光学面１５４は、第１面１５０Ａに形成された、平面形状の光学面である。フレーム側光学面１５４は、発光素子１２０から出射された光と、パッチＰに反射された光の正反射成分と、パッチＰに反射された光の拡散反射成分とが通過する。

【0048】

突起１５５は、第１面１５０Ａのフレーム側光学面１５４からフレームＦに向けて突出している。本実施形態では、突起１５５は、４つ設けられている。この４つの突起１５５は、フレーム側光学面１５４を囲むように配置されている。光学式センサ１００がフレームＦに取り付けられた状態において、突起１５５はフレームＦに接触し、フレーム側光学面１５４はフレームＦに接触しない。

【0049】

第２面１５０Ｂは、第１面１５０Ａとは反対側の面である。第２面１５０Ｂは、少なくとも一部が凸形状の光学面を有する面である。第２面１５０Ｂは、光学面として、第１光学面１５１、第２光学面１５２および第３光学面１５３を有する。第１光学面１５１、第２光学面１５２および第３光学面１５３は、凸形状を有する曲面状の光学面である。第２面１５０Ｂの光学面における曲率半径は、第１面１５０Ａの曲率半径より小さく、第２面１５０Ｂは、正のパワーを持つレンズを構成している。

【0050】

第１光学面１５１は、発光素子１２０から出射された光が通過する光学面である。第１光学面１５１は、発光素子１２０から出射された光を屈折させる。
第２光学面１５２は、パッチＰに反射された光の正反射成分が通過する光学面である。第２光学面１５２は、パッチＰで反射された光の正反射成分を屈折させる。
第３光学面１５３は、パッチＰに反射された光の拡散反射成分が通過する光学面である。第３光学面１５３は、パッチＰで反射された光の拡散反射成分を屈折させる。

【0051】

第３フック１５６は、第１方向の両端部にそれぞれ配置され、ホルダ１６０に係合する部分である。第３フック１５６は、先端がホルダ１６０に向けて延びており、第１方向に貫通するフック孔１５６Ａを有している。フック孔１５６Ａは、後述するホルダ爪１６８が係合する孔である。ホルダ爪１６８がフック孔１５６Ａに入り込むことで、レンズ部材１５０がホルダ１６０に係合し、レンズ部材１５０がホルダ１６０から外れないようになっている。

【0052】

第６孔１５７は、丸孔である。第７孔１５８は、第１方向に長い長孔である。第６孔１５７および第７孔１５８は、レンズ部材１５０を位置決めする。具体的には、第６孔１５７は後述する第１位置決めボス１６６が入り込む。第７孔１５８は後述する第２位置決めボス１６７が入り込む。これにより、レンズ部材１５０がホルダ１６０に対して第１方向および第２方向の位置決めがされる。

【0053】

ホルダ１６０は、基板１１０を保持する樹脂製の部材である。ホルダ１６０は、光学式センサ１００がフレームＦに取り付けられた状態において、フレームＦと基板１１０の間に位置する（図３参照）。ホルダ１６０は、発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０を覆うように、基板１１０の表面１１０Ａに取り付けられている。ホルダ１６０は、フレームＦと共にレンズ部材１５０を挟んだ状態で固定する。

【0054】

ホルダ１６０は、ホルダ本体部１６１と、位置決め突起１６１Ｔと、発光用孔１６２と、第１受光用孔１６３と、第２受光用孔１６４と、第１フック１６５と、第１位置決めボス１６６と、第２位置決めボス１６７と、ホルダ爪１６８と、第２フック係合部１６９と、第１遮光壁Ｗ１と、第２遮光壁Ｗ２と、を有する。

【0055】

位置決め突起１６１Ｔは、ホルダ本体部１６１からレンズ部材１５０に向けて突出している。位置決め突起１６１Ｔは、レンズ部材１５０がホルダ１６０に取り付けられた状態において、レンズ部材１５０の第２面１５０Ｂに接触する（図６参照）。位置決め突起１６１Ｔが第２面１５０Ｂに接触することで、レンズ部材１５０がホルダ１６０に対して第３方向の位置決めがされる。

【0056】

発光用孔１６２は、ホルダ本体部１６１の第１方向の中央に位置する。発光用孔１６２は、第３方向に貫通する貫通孔であり、円形に形成されている。発光用孔１６２は、発光素子１２０から出射される光が通る。

【0057】

第１受光用孔１６３および第２受光用孔１６４は、第３方向に貫通する貫通孔であり、発光用孔１６２と第１方向に間隔を空けて並んでいる。第１受光用孔１６３は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を第１受光素子１３０に導くための孔である。第２受光用孔１６４は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を第２受光素子１４０に導くための孔である。

【0058】

第１フック１６５は、ホルダ本体部１６１から突出してフレームＦに係合する部分である。第１フック１６５は、Ｌ字形状に形成され、ホルダ本体部１６１からフレームＦに向けて突出した後、先端が第１方向に延びている。本実施形態では、第１フック１６５は、２つ配置されており、第１方向に間隔を空けて並んでいる。２つの第１フック１６５の先端は、共に第１方向の同じ向きに延びている。

【0059】

図４、図５に示すように、第１位置決めボス１６６および第２位置決めボス１６７は、円柱形状を有し、第３方向に延びている。第１位置決めボス１６６および第２位置決めボス１６７は、ホルダ本体部１６１から第３方向の一方側と他方側の両方に突出している。第２位置決めボス１６７の基板１１０側の突出量は、第１位置決めボス１６６の突出量より大きい。第１位置決めボス１６６と第２位置決めボス１６７は、第１方向に間隔を空けて並んでいる。

【0060】

第１位置決めボス１６６は、レンズ部材１５０の第６孔１５７、基板１１０の第４孔１１４および後述する第１位置決め溝１７３に入り込むことで、レンズ部材１５０、基板１１０、ホルダ１６０および基板押え１７０の第１方向および第２方向の位置決めをする。
第２位置決めボス１６７は、レンズ部材１５０の第７孔１５８、基板１１０の第５孔１１５および後述する基板押え１７０の第２位置決め溝１７４に入り込むことで、レンズ部材１５０、基板１１０、ホルダ１６０および基板押え１７０の第１方向および第２方向の位置決めをする。

【0061】

ホルダ爪１６８は、ホルダ本体部１６１に形成された爪である。ホルダ爪１６８は、２つ形成され、第１位置決めボス１６６と第２位置決めボス１６７の第１方向の外側に位置する。ホルダ爪１６８は、第１方向に突出しており、レンズ部材１５０のフック孔１５６Ａに入り込む。ホルダ爪１６８がフック孔１５６Ａに入り込んだ状態において、ホルダ爪１６８とフック孔１５６Ａの間には第３方向に隙間がある（図６参照）。この隙間があることで、ホルダ爪１６８およびフック１５６は、レンズ部材１５０とホルダ１６０の第３方向に位置決めに関係しない。

【0062】

第２フック係合部１６９は、ホルダ１６０の第１方向における両端部に配置されている。第２フック係合部１６９は、後述する基板押え１７０の第２フック１７２が係合する部分である。

【0063】

第１遮光壁Ｗ１は、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に位置する。第１遮光壁Ｗ１は、発光素子１２０から出射される光のうちホルダ１６０の発光用孔１６２を通る向き以外に出射される光が第１受光素子１３０に到達するのを遮る壁である。第１遮光壁Ｗ１は、第１方向において、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に位置する。第１遮光壁Ｗ１は、基板１１０の第１孔１１１に入る第１脚部Ｗ１１を有する。

【0064】

第１脚部Ｗ１１は、第１遮光壁Ｗ１のうち第１孔１１１に入る部分である。本実施形態では、第１脚部Ｗ１１は、第１孔１１１の第２部分１１１Ｂに嵌合している。

【0065】

第１遮光壁Ｗ１は、発光素子１２０と対向する対向面Ｗ１２に溝ＭＺが形成されている（図７も参照）。溝ＭＺは、第３方向から見てＶ字に形成された切り欠きである。溝ＭＺは、発光素子１２０の光軸に沿う向き、すなわち第３方向に延びている。

【0066】

第２遮光壁Ｗ２は、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に位置する。第２遮光壁Ｗ２は、発光素子１２０から出射される光のうちホルダ１６０の発光用孔１６２を通る向き以外に出射される光が第２受光素子１４０に到達するのを遮る壁である。第２遮光壁Ｗ２は、第１方向において、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に位置する。第２遮光壁Ｗ２は、基板１１０の第２孔１１２に入る第２脚部Ｗ２１を有する。

【0067】

第２脚部Ｗ２１は、第２遮光壁Ｗ２のうち第２孔１１２に入る部分である。本実施形態では、第２脚部Ｗ２１は、第２孔１１２の第４部分１１２Ｂに嵌合している。

【0068】

基板押え１７０は、ホルダ１６０と共に基板１１０を挟んだ状態で固定する部材である。基板押え１７０は、基板押え本体部１７１と、第２フック１７２と、第１位置決め溝１７３と、第２位置決め溝１７４と、第１弾性部１７５と、第２弾性部１７６とを有する。

【0069】

第２フック１７２は、基板押え本体部１７１から突出してホルダ１６０に係合するフックである。第２フック１７２は、基板押え１７０の第１方向における両端部にそれぞれ配置され、基板押え本体部１７１から第３方向に突出している。第２フック１７２は、ホルダ１６０の第２フック係合部１６９に係合する。両端の第２フック１７２がそれぞれ第２フック係合部１６９に係合することで、基板押え１７０がホルダ１６０に固定される。

【0070】

第１位置決め溝１７３および第２位置決め溝１７４は、基板押え本体部１７１に設けられた溝である。第１位置決め溝１７３は、ホルダ１６０の第１位置決めボス１６６が入り込む。第２位置決め溝１７４は、ホルダ１６０の第２位置決めボス１６７が入り込む。これにより、基板押え１７０は、ホルダ１６０に対して第１方向および第２方向の位置決めがされる。

【0071】

第１弾性部１７５および第２弾性部１７６は、基板押え１７０のうち他の部分に比べて細く、剛性が低い部分である。

【0072】

次に、図３～図５を参照して、光学式センサ１００の組み立て方法と、光学式センサ１００のフレームＦへの取り付け方法について説明する。

【0073】

図４に示すように、光学式センサ１００を組み立てる場合、まず、レンズ部材１５０をホルダ１６０に嵌める。このとき、レンズ部材の第６孔１５７にホルダ１６０の第１位置決めボス１６６を入れ、レンズ部材の第７孔１５８にホルダ１６０の第２位置決めボス１６７を入れる。そして、図３に示すように、ホルダ１６０のホルダ爪１６８をレンズ部材１５０のフック孔１５６Ａに係合させると、レンズ部材１５０がホルダ１６０から簡単に外れないようになる。この場合において、ホルダ爪１６８は、フック孔１５６Ａと係合するが、隙間があるため、レンズ部材１５０とホルダ１６０の間には押圧力が生じていない。

【0074】

次に、基板１１０をホルダ１６０と基板押え１７０で挟んだ状態で、基板押え１７０をホルダ１６０に組み付ける。このとき、基板押え１７０の第１位置決め溝１７３にホルダ１６０の第１位置決めボス１６６に入れ、基板押え１７０の第２位置決め溝１７４にホルダ１６０の第２位置決めボス１６７を入れる。そして、基板押え１７０の第２フック１７２がホルダ１６０の第２フック係合部１６９に係合させる。第２フック１７２が第２フック係合部１６９に係合すると、第１弾性部１７５および第２弾性部１７６が湾曲して撓む。これにより、第１弾性部１７５および第２弾性部１７６の弾性復元力によって、基板押え本体部１７１が基板１１０をホルダに向けて押圧する。すなわち、基板押え本体部１７１は、第２フック１７２がホルダ１６０に係合することで、基板１１０をホルダ１６０に向けて押圧する。

【0075】

次に、光学式センサ１００をフレームＦに取り付ける場合、第１フック１６５をフレームＦのフレーム孔ＦＨに入り込ませた後、第１フック１６５の先端が延びる方向に、光学式センサ１００全体をスライド移動させる。これにより、２つの第１フック１６５が共にフレームＦに係合して、光学式センサ１００がフレームＦから簡単には外れないようになる。

【0076】

第１フック１６５をフレームＦに係合させると、第１フック１６５が第３方向に広がるように撓む。第１フック１６５が撓むことで、第１フック１６５の弾性復元力によってホルダ本体部１６１がフレームＦに近づく方向に引っ張られる。これにより、ホルダ本体部１６１は、第１フック１６５がフレームＦに係合することで、レンズ部材１５０をフレームＦに向けて押圧する。

【0077】

以上、第１実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
図８（ｂ）に示すように、パッチを検出する光学式センサ１００Ｊの厚さ方向の寸法を小さくするために、受光素子１３０，１４０を基板１１０Ｊの裏面（図８（ｂ）における下側の面）に配置した場合、基板１１０Ｊには、受光する光が通過するための貫通孔１１１Ｊ，１１２Ｊを設ける必要がある。しかしながら、受光素子１３０，１４０が受光する光が貫通孔１１１Ｊ，１１２Ｊを通過するときに、貫通孔１１１Ｊ，１１２Ｊの縁で光が遮られて、光量が減ってしまう。
しかし、第１実施形態の光学式センサ１００によれば、図８（ａ）に示すように、基板１１０の貫通孔、すなわち第１孔１１１および第２孔１１２が第１受光素子１３０および第２受光素子１４０が固定された位置から発光素子１２０が固定された位置に向けて延びている。このため、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０が受光する光が第１孔１１１および第２孔１１２の縁で遮られにくくなっている。この結果、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０が受光する光が第１孔１１１および第２孔１１２を通るときに、光量が減ってしまうことを抑制できる。

【0078】

また、図９に示すように、光学式センサ１００のホルダ１６０は、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に位置する第１遮光壁Ｗ１と、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に位置する第２遮光壁Ｗ２とを有している。仮に、対向面Ｗ１２に溝ＭＺが形成されていない場合、図１０に示す比較例のように、発光素子１２０から出射された光が第１遮光壁Ｗ１の対向面Ｗ１２において反射し、第２受光素子１４０に到達する場合がある。
しかし、図９に示すように、光学式センサ１００のホルダ１６０は、対向面Ｗ１２に溝ＭＺが形成されているため、発光素子１２０から出射された光が溝ＭＺでパッチＰとは異なる方向に反射される。このため、発光素子１２０から出射された光が対向面Ｗ１２において反射し、第２受光素子１４０に直接届くことを抑制できる。この結果、第２受光素子１４０の読取精度が向上する。

【0079】

また、光学式センサ１００では、発光素子１２０は、基板１１０の裏面１１０Ｂに位置しているため、発光素子１２０と受光素子（第１受光素子１３０および第２受光素子１４０）の両方が基板１１０の裏側に位置する。このため、光学式センサ１００の組み立てがしやすい。

【0080】

また、光学式センサ１００のホルダ本体部１６１は、第１フック１６５がフレームＦに係合することで、レンズ部材１５０をフレームＦに向けて押圧する。詳しくは、ホルダ１６０をフレームＦに取り付けた場合に、第１フック１６５が第３方向に広がるように撓み、この撓みの復元力によってホルダ本体部１６１がフレームＦに向けて引っ張られるので、レンズ部材１５０がフレームＦに向けて押圧される。このように、レンズ部材１５０をフレームＦに押圧して固定することができるので、発光素子１２０、第１受光素子１３０、第２受光素子１４０およびレンズ部材１５０と、パッチＰとの距離の誤差を小さくすることができる。この結果、光学式センサ１００は、発光素子１２０、第１受光素子１３０、第２受光素子１４０およびレンズ部材１５０と、パッチＰとの距離の誤差を小さくすることができるので、パッチＰの位置や濃度などを測定するための精度が向上する。

【0081】

また、基板押え１７０の基板押え本体部１７１は、第２フック１７２がホルダ１６０の第２フック係合部１６９に係合することで、第１弾性部１７５および第２弾性部１７６が湾曲して撓み、この撓みの復元力で、基板押え本体部１７１が基板１１０をホルダ１６０に向けて押圧される。このように、基板１１０をホルダ１６０に押圧して固定することができるので、発光素子１２０、第１受光素子１３０、第２受光素子１４０およびレンズ部材１５０と、パッチＰとの距離の誤差を小さくすることができる。この結果、光学式センサ１００は、発光素子１２０、第１受光素子１３０、第２受光素子１４０およびレンズ部材１５０と、パッチＰとの距離の誤差を小さくすることができるので、パッチＰの位置や濃度などを測定するための精度が向上する。

【0082】

また、ホルダ１６０の位置決め突起１６１Ｔは、レンズ部材１５０がホルダ１６０に取り付けられた状態において、レンズ部材１５０に接触している。この位置決め突起１６１Ｔによって、レンズ部材１５０がホルダ１６０に対して位置決めされることで、レンズ部材１５０の位置が精度良く定まる。

【0083】

また、光学式センサ１００がフレームＦに取り付けられた状態において、レンズ部材１５０の突起１５５は、フレームＦに接触し、レンズ部材１５０のフレーム側光学面１５４は、フレームＦに接触しない。このため、突起１５５がフレームＦに接触することで、フレームＦとフレーム側光学面１５４の位置関係がずれてしまうことが抑制されると共に、フレーム側光学面１５４がフレームＦに接触しないので、フレーム側光学面１５４が傷つくことが抑制される。

【0084】

また、レンズ部材１５０は、ホルダ１６０に係合する第３フック１５６を有する。このため、レンズ部材１５０がホルダ１６０から外れにくい。

【0085】

また、レンズ部材１５０がホルダ１６０に取り付けられた状態において、フック孔１５６Ａとホルダ爪１６８の間には、基板１１０の厚み方向である第３方向に隙間がある。このため、ホルダ爪１６８がフック孔１５６Ａに入り込むことで、レンズ部材１５０がホルダ１６０から外れないようになるが、フック孔１５６Ａとホルダ爪１６８の間には第３方向に隙間があるので、レンズ部材１５０とホルダ１６０に位置決めの邪魔にならない。また、フック孔１５６Ａとホルダ爪１６８の係合によってレンズ部材１５０が撓むことを抑制できる。

【0086】

また、レンズ部材１５０は、フレームＦに対面する第１面１５０Ａと、基板１１０に対面する第２面１５０Ｂとを有しており、第１面１５０Ａに平面であるフレーム側光学面１５４が配置されている。このように、フレームＦ側の凸が少ないレンズ形状にすることで、光学式センサ１００をフレームＦに取り付けるときに、フレーム側光学面１５４に傷がつきにくい。

【0087】

また、レンズ部材１５０は、フレームＦに対面する第１面１５０Ａが基板１１０に対面する第２面１５０Ｂより曲率半径が大きい正のパワーを持つレンズである。このため、光学式センサ１００をフレームＦに取り付けるときレンズ部材１５０の光学面に傷がつきにくい。

【0088】

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。

【0089】

前記実施形態では、レンズ部材１５０の第１面１５０Ａに４つの突起１５５が設けられていたが、突起の数は特に限定されるものではない。例えば、突起の数は、１～３でもよく、５以上であっても構わない。

【0090】

前記第１実施形態では、発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０の、一部が、基板１１０の貫通孔１１３に入り込んでいる構成であったが、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０の全部が、貫通孔１１３に入り込んでいてもよく、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０の全部が、貫通孔１１３に入り込んでいない構成であってもよい。

【0091】

前記実施形態では、レンズ部材１５０が透明な樹脂からなる構成であったが、レンズ部材は、ガラスなど樹脂以外の素材で構成されていてもよい。

【0092】

前記実施形態では、ベルトの一例として、各感光ドラム５１の間でシートＳを搬送する搬送ベルト７３を例示したが、この構成に限定されない。例えば、ベルトは、各感光ドラムによって一次転写されたトナー像をシートに転写する二次転写する地点まで搬送する中間転写ベルトであってもよい。

【0093】

前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

【0094】

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

【符号の説明】

【0095】

１００ 光学式センサ
１１０ 基板
１１０Ａ 表面
１１０Ｂ 裏面
１１１ 第１孔
１１１Ａ 第１部分
１１１Ｂ 第２部分
１１２ 第２孔
１１２Ａ 第３部分
１１２Ｂ 第４部分
１２０ 発光素子
１３０ 第１受光素子
１４０ 第２受光素子
１５０ レンズ部材
１５０Ａ 第１面
１５０Ｂ 第２面
１５１ 第１光学面
１５２ 第２光学面
１５３ 第３光学面
１５４ フレーム側光学面
１５５ 突起
１５６ 第３フック
１６０ ホルダ
１６１ ホルダ本体部
１６２ 発光用孔
１６３ 第１受光用孔
１６４ 第２受光用孔
１６５ 第１フック
１６９ 第２フック係合部
１７２ 第２フック
Ｆ フレーム
ＭＺ 溝
Ｐ パッチ
Ｗ１ 第１遮光壁
Ｗ２ 第２遮光壁
Ｗ１１ 第１脚部
Ｗ２１ 第２脚部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】