JP2007114284A - 光学式検知装置、検出システム、画像形成装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音となるような稼動音を発生させることなく、かつ余分なコストを掛けることなく、誤検出の発生を抑制することができる光学式検知装置を提供する。
【解決手段】廃トナー容器１０１には、廃トナー満量検知部１１０が設けられている。この廃トナー満量検知部１１０は、廃トナー容器１０１の口部に取り付けられた光透過部１１３、発光部１１１および受光部１１２を有する。光透過部１１３は、超音波加振部１１４により、超音波領域の周波数で加振される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光手段、受光手段、および光透過部材を有する光学式検知装置、それを用いる検出システム、画像形成装置および検出方法に関する。

電子写真方式の複写機、レーザプリンタなどの画像形成装置のトナーの供給系または紙搬送系においては、高耐久性で非接触型の光学式検知装置が多く使用されている。この種の光学式検知装置は、ＬＥＤ、レーザ素子などの発光素子、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの受光素子、およびレンズ、ミラー、透過部材などの光学部材を有する。

電子写真方式の画像形成装置において、上記発光素子、受光素子、光学部材などは、非常に汚れ易いことは良く知られている。これは、微細粉体であるトナーを扱うこと、記録紙から発せられる紙粉があること、静電気を扱うための高電圧環境下にあり、静電的にトナー、紙粉をひきつけ易いことなどが理由である。そして、光学式検知装置の発光素子、受光素子、または光学部材が汚れると、誤検知を引き起こし易くなる。

ここで、電子写真方式の画像形成装置における廃トナー容器内の廃トナー満量を検知するための光学式検知構造について図１０を参照しながら説明する。図１０は従来の廃トナー容器内の廃トナー満量を検知するための光学式検知構造を示すブロック図である。

廃トナー容器１００１は、図１０に示すように、流入路１００３を経て流入する廃トナー１００２を貯蔵する容器である。廃トナー容器１００１内の廃トナーの量が所定量に達したか否かは、光学式検知装置１０１０により検知される。

この光学検知装置１０１０は、ＬＥＤなどからなる発光部１０１１と、発光部１０１１が発する光を受光するフォトダイオードなどからなる受光部１０１２と、光透過部１０１３とを有する。光透過部１０１３は、廃トナー容器１００１の口部に取り付けられ、廃トナー１００２を受け入れ可能な円筒形状を有する。発光部１０１１と受光部１０１２は、互いに、光透過部１０１３を挟んでその直径方向へ対向するように配置されている。受光部１０１２は、発光部１０１１から発せられて光透過部１０１３を透過した光を受光し、その受光量に応じた信号を出力する。

例えば廃トナー容器１００１内の廃トナー１００２の量が光透過部１０１３内まで達すると、図１０（ｂ）に示すように、発光部１０１１から光透過部１０１３を経て受光部１０１２へ至る光路が光透過部１０１３内の廃トナー１００２により遮断される。その結果、受光部１０１２から出力される信号は、受光量「０」に対応する信号になり、廃トナー容器１００１内の廃トナー１００２の量が所定量に達したことが検出される。

廃トナー容器１００１内の廃トナー１００２の量が所定量に達していない場合において、ユーザが廃トナー容器１００１を叩くと、図１０（ｃ）に示すように、廃トナー容器１００１内で廃トナー１００２が舞い上がることがある。また、廃トナーの流入速度が速い場合においても、同じように、廃トナー容器１００１内で廃トナー１００２が舞い上がることがある。その結果、この舞い上がった廃トナー１００２が光透過部１０１３内面に付着することがある。このように廃トナー１００２が光透過部１０１３内面に付着すると、この付着した廃トナー１００２により、発光部１０１１から光透過部１０１３を経て受光部１０１２へ至る光路は遮断される。その結果、受光部１０１２から出力される信号が受光量「０」に対応する信号になる。そして、この受光部１０１２からの信号に基づいて、廃トナー容器１００１内の廃トナー１００２の量が所定量に達したと検出される。しかし、実際には、廃トナー容器１００１内の廃トナー１００２の量が所定量に達していないので、この検出は誤検出となる。

このような廃トナー量の光学式検出方法に対して、誤検出の発生を抑制するための方法として、様々な誤検出抑制方法が提案されている。例えば外部の発光素子から廃トナー容器に設けられた透明板を経て廃トナー容器内の反射面へ至り、この反射面から上記透明板を経て外部の受光素子へ至る検出光路が形成されている検出方式がある。この検出方式に対しては、廃トナー容器内に羽根を設け、この羽根を回転させることによって上記透明板および反射面を清掃する誤検知抑制方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、発光手段と受光手段との間に設けられた攪拌部材を用いて廃トナー回収量を光学的に検出する方式の場合においては、受光手段の受光信号を補正することにより、受光手段に廃トナーが付着したことによる影響を小さくするための方法が採用されている（例えば特許文献２，３参照）。

また、トナーなどの紛体の挙動を制御するために、超音波を用いることはよく知られている。
特開平１０−１４３０３８号公報 特開平１１−８４８４８号公報 特開平１１−３３８３２５号公報

しかしながら、検出光路上にある透明板および反射面を回転する羽根によって清掃する方法の場合、羽根、それを駆動するモータ、モータドライバなどが必要であり、コストが余分に掛かる。また、廃トナーにさらされる羽根およびその関連部品には、不具合が発生し易く、これらに対するメンテナンスの頻度が高くなる。さらに、清掃時の羽根の稼動音が大きく、ひいてはこれが騒音となることがある。

また、受光手段の受光信号の補正により受光手段に廃トナーが付着したことによる影響を小さくするための方法は、受光手段が致命的に汚された場合に対応することができない。

また、上記の問題は廃トナーだけでなく、用紙の有無やトナーパッチの濃度を検知する光学式のセンサでの紙紛汚れやトナー汚れに関しても同様である。

本発明の目的は、騒音となるような稼動音を発生させることなく、かつ余分なコストを掛けることなく、誤検出の発生を抑制することができる光学式検知装置、検出システム、画像形成装置および検出方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、発光手段と、受光手段と、前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材と、少なくとも前記光透過部材に振動を与える加振手段とを有することを特徴とする光学式検知装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、発光手段、受光手段、および前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材を有する光学式検知装置を用いる検出システムであって、前記光透過部材に振動を与える加振手段と、前記受光手段の出力に基づいて前記光路を横切る物体に関する情報を検出する検出処理を行う検出処理手段とを備え、前記検出処理手段は、前記検出処理を行う際に、必要に応じて前記加振手段を駆動することを特徴とする検出システムを提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、上記検出システムを有することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、発光手段、受光手段、および前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材を有する光学式検知装置を用いる検出方法であって、前記光透過部材に振動を与える加振手段を駆動することにより、前記光透過部材に振動を与える加振工程と、前記受光手段の出力に基づいて前記光路を横切る物体に関する情報を検出する検出工程とを有することを特徴とする検出方法を提供する。

本発明によれば、騒音となるような稼動音を発生させることなく、かつ余分なコストを掛けることなく、誤検出の発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光学式検知装置を有する廃トナー容器の構成を示すブロック図である。

本実施の形態においては、廃トナー容器に設けられた光学式検知装置について説明する。この廃トナー容器は、電子写真方式の画像形成装置に設けられている感光ドラムからクリーナにより掻き落とされたトナーを収容する容器である。

廃トナー容器１０１には、図１に示すように、流入路１０３を経て流入する廃トナー１０２が収容される。この廃トナー１０２は、クリーナにより感光ドラム上から掻き落とされたトナーである。廃トナー容器１０１には、廃トナー量が所定量に達したか否かを検知するための廃トナー満量検知部１１０が設けられている。

この廃トナー満量検知部１１０は、廃トナー容器１０１の口部に取り付けられた光透過部１１３と、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）からなる発光部１１１と、例えばフォトダイオードからなる受光部１１２とを有する。

光透過部１１３は、両端に開口し、廃トナー容器１０１の口部と同軸上に伸びる円筒状の光透過部材からなる。光透過部１１３の両端部は、それぞれ、弾性体例えばゴムなどからなる弾性支持部材１１５により支持されている。光透過部１１３は、超音波加振部１１４により振動が加えられる（加振）。超音波加振部１１４は、光透過部１１３を外面に取り付けられた圧電素子（図示せず）を有する。この圧電素子には、所定周波数の交流電圧が印加され、所定周波数で励振される。この圧電素子により生じた振動は、光透過部１１３に伝達され、光透過部１１３は、超音波領域の周波数で加振される。この光透過部１１３が加振された際の振動は、弾性支持部材１１５により減衰されて廃トナー容器１０１または装置機体へ伝達されることになる。

発光部１１１と受光部１１２は、光透過部１１３を挟んでその直径方向へ対向するように配置されている。発光部１１１は光を発し、当該光は、光透過部１１３を通過して受光部１１２に向けて進む。受光部１１２は、光透過部１１３を通過した光を受光すると、その受光量に応じた信号を出力する。

受光部１１２から出力された信号は、画像形成装置を制御するための制御部１１６へ入力される。制御部１１６は、ＣＰＵ１１７およびメモリ１１８などから構成される。ＣＰＵ１１７は、メモリ１１８に格納されているプログラムに従って画像形成装置全体の制御、および廃トナー検出処理を含む複数の個別処理を行う。この廃トナー検出処理は、受光部１１２の出力信号に基づいて、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したか否かを検出する処理である。この廃トナー検出処理においては、発光部１１２の駆動が制御され、また必要に応じて超音波加振部１１４を駆動するための制御が行われる。

この廃トナー検出処理について図２および図３を参照しながら説明する。図２は図１の制御部１１６による廃トナー検出処理の手順を示すフローチャートである。図３（ａ）は図１の廃トナー容器内の廃トナーの量が所定量に達した状態を示す図、図３（ｂ）は図１の光透過部に廃トナーが付着した状態を示す図である。

廃トナー検出処理は、画像形成プロセスの開始タイミングに同期して開始される。画像形成プロセスにおいては、感光ドラム上に残留するトナーが、上記クリーナにより感光ドラム上から掻き落とされる。この掻き落とされたトナーは、廃トナーとして、流入路１０３を介して廃トナー容器１０１へ送られる。

廃トナー検出処理においては、図２に示すように、まず制御部１１６は、受光部１１２の出力信号を入力する（ステップＳ２０１）。ここで、発光部１１１は、制御部１１６により、既に駆動され、光を発している状態にある。そして、制御部１１６は、入力された受光部１１２の出力信号に基づいて、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、所定量とは、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が光透過部１１３内まで達し、発光部１１１から光透過部１１３を経て受光部１０２へ至る光路を遮断するに足る量である。すなわち、受光部１１２の出力信号が所定光量以下の受光量に対応する値を示す信号であるとき、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したと判定されることになる。

上記ステップＳ２０２において廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したと判定されると、制御部１１６は、超音波加振部１１４を駆動し、光透過部１１３を所定時間（例えば１秒〜数秒程度）加振する（ステップＳ２０３）。次いで、制御部１１６は、再び、受光部１１２の出力信号を入力する（ステップＳ２０４）。そして、制御部１１６は、入力された受光部１１２の出力信号に基づいて、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達しているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

上記ステップＳ２０５において廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していると判定されると、制御部１１６は、廃トナー容器１０１内に空き容量がないと判断する。すなわち、制御部１１６は、廃トナー容器１０１内の空き容量の有無を示すフラグに、空き容量無を示す値例えば「１」を設定する（ステップＳ２０６）。そして、制御部１１６は、本処理を抜ける。

上記ステップＳ２０２またはステップＳ２０５において廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していないと判定されると、制御部１１６は、廃トナー容器１０１内に空き容量があると判断する。すなわち、制御部１１６は、上記フラグに空き容量有を示す値例えば「０」を設定する（ステップＳ２０７）。そして、制御部１１６は、本処理を抜ける。

制御部１１６は、上記フラグの値を監視しており、上記フラグの値「１」であるとき、廃トナー容器１０１内に空き容量がない場合に対応する処理を行う。例えば、制御部１１６は、廃トナー容器１０１内に空き容量がない旨を示す警告情報を操作部（図示せず）に表示し、また画像形成プロセスを停止するなどの処理を行う。

次に、廃トナー検出処理の具体例について説明する。

例えば廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が光透過部１１３内まで達する所定量になると、図３（ａ）に示すように、発光部１１１から光透過部１１３を経て受光部１１２へ至る光路が光透過部１１３内の廃トナー１０２により遮断される。その結果、受光部１１２の出力信号は、所定光量以下の受光量に対応する値を示す信号になる。これにより、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したことが検出される。

廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していない場合において、廃トナー容器１０１が外部からの振動を受けて振動されるとまたは廃トナー１０２の流入速度が速いと、廃トナー容器１０１内で廃トナー１０２が舞い上がることがある。廃トナー１０２が舞い上がると、例えば図３（ｂ）に示すように、舞い上がった廃トナー１０２は、光透過部１１３内面に付着することがある。そして、この光透過部１１３内面に付着した廃トナー１０２が、発光部１１１から光透過部１１３を経て受光部１１２へ至る光路を遮断することがある。上記光路が遮断されると、受光部１１２の出力信号が所定光量以下の受光量に対応する値を示す信号になる。その結果、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したと検出されることになる。しかし、実際には、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達しておらず、上記検出は誤検出となる。

このような場合に対応するために、本実施の形態においては、上述したように、まず、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したか否かの検出が行われる。これは、光透過部１１３内面に廃トナー１０２が付着している可能性を検出するために行われる。ここで、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していると検出された場合、超音波加振部１１４により、光透過部１１３が加振される。これにより、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していない場合においては、光透過部１１３内面に付着している廃トナー１０２が光透過部１１３内面から取り除かれることになる。そして、再び、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達しているか否かの検出が行われる。この検出を行う際には、光透過部１１３内面に付着した廃トナー１０２は、超音波振動により既に取り除かれている。よって、光透過部１１３内面に付着した廃トナー１０２による、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達していると誤って検出することを未然に防止することができる。

また、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したことが検出された場合のみに、光透過部１１３が加振されるので、超音波加振部１１４の動作回数を極力少なくすることができる。

また、光透過部１１３を円筒状部材から構成することによって、光透過部１１３内面に廃トナー１０２が付着し難く、超音波加振部１１４を動作させる回数をさらに減らすことができる。

また、光透過部１１３を加振する周波数は、超音波領域の周波数であるので、光透過部１１３の加振に伴い発生する音は、騒音とならない。

本実施の形態においては、最初に、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したことが検出された場合のみに、光透過部１１３を加振するようにしているが、これに限定されることはない。

例えば、最初に超音波加振部１１４を駆動して光透過部１１３を加振し、その後に、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達したか否かを検出するようにしてもよい。

また、例えば上記廃トナー検出処理とは別のシーケンスによって超音波加振部１１４を駆動するようにしてもよい。この場合、例えば所定時間間隔毎に、所定回数のクリーニング（感光ドラム上の残留トナーの除去）が実行される毎に、またはビデオカウントの値が１００万画素を超える毎に、超音波加振部１１４を自動的に駆動するような制御が行われる。また、この場合は、廃トナー検出処理においては、廃トナー容器１０１内の廃トナー１０２の量が所定量に達しているか否かの検出を行う回数を、１回とすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図４〜図９を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る光学式検知装置を備える電子写真方式の画像形成装置の主要部構成を模式的に示す縦断面図である。図５は図４の濃度検知部５６５および色ずれ／位置検知部５７５がそれぞれ濃度検知用トナー像および位置検知用トナー像を検知する状態を模式的に示す図である。図６は図４の濃度検知部５６５の詳細な構造を示す図である。図７は濃度検知部５６５においてレンズに紛体が付着した場合の出力の変化を示す図である。図８は用紙検知部５８５の代替構成例を示す図である。図９は供給トナー残量検知処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態においては、光学式検出装置の検知対象として、トナー以外にも中間転写体に形成されたトナー画像（トナーパッチ）や用紙も含まれ、種々の光学式検知装置が設けられている画像形成装置を説明する。本実施形態の画像形成装置には、廃トナー満量検知部１１０以外にも後述する原稿用紙検知部５１５、用紙検知部５５５、用紙検知部５８５、用紙先端検知部５９５に光学式検知装置が設けられている。更に、供給トナー残量検知部５７０Ｙ，５７０Ｍ，５７０Ｃ，５７０Ｋ、濃度検知部５６５、色ずれ／位置検知部５７５、にも光学式検知装置が設けられている。

画像形成装置は、図４に示すように、原稿上の画像を読み取るためのリーダ部５１、リーダ部５１により読み取られた画像を用紙上に形成するプリンタ部５２、および制御部５３を備える。

リーダ部５１は、プラテンガラス（図示せず）上に載置された原稿上の画像を読み取るためのＣＩＳ（コンタクトインラインセンサ）５１１と、プラテンガラス上の原稿の有無を検知する原稿用紙検知部５１５とを有する。原稿用紙検知部５１５は、発光部５１６、受光部５１７、および支持板５２１を有する。支持板５２１のそれぞれの端部には、レンズ５１８，５１９が取り付けられている。レンズ５１８は、発光部５１７が発する光を、プラテンガラス上の所定位置へ集光させるためのレンズである。レンズ５１９は、発光部５１７から発せられ、プラテンガラスで反射された光を受光部５１７へ集光させるためのレンズである。また、支持板５２１には、圧電素子からなる加振部５２０が取り付けられている。支持板５２１は、加振部５２０により加振される。

プリンタ部５２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部５３０Ｙ，５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋを有する。イエローの画像形成部５３０Ｙは、感光ドラム５３０、帯電器５３１、レーザスキャナ５３２、現像器５３５、およびクリーナ５３６を有する。帯電器５３１は、感光ドラム５３０を所定電位に一様に帯電する。レーザスキャナ５３２は、イエローの画像データに応じたレーザビーム５３４を発光する。このレーザビーム５３４は、走査されながら、折り返しミラー５３３を経て感光ドラム５３０表面上へ照射される。これにより、感光ドラム５３０上には静電潜像が形成される。現像器５３５は、感光ドラム５３０に対してイエローのトナーを供給し、感光ドラム５３０上の静電潜像をイエローのトナー像として可視像化する。このトナー像は、中間転写ベルト５４０上に一次転写される。クリーナ５３６は、一次転写後の感光ドラム５３０上に残留するトナーを除去する。

ここで、現像器５３５には、イエローのトナー容器５３７Ｙからトナーが供給される。トナー容器５３７Ｙ内のトナーの残量は、供給トナー残量検知部５７０Ｙにより検知される。供給トナー残量検知部５７０Ｙは、トナー容器５３７Ｙの口部に取り付けられた光透過部５７３と、発光部５７１と、受光部５７２と、光透過部５７３を加振するための超音波加振部５７４とを有する。光透過部５７３は、トナー容器５３７Ｙの口部と同軸上に伸びる円筒状の光透過部材からなる。光透過部５７３の両端部は、それぞれ、弾性体例えばゴムなどからなる弾性支持部材５７５により支持されている。発光部５７１と受光部５７２は、互いに、光透過部５７３を挟んでその直径方向へ対向するように配置されている。受光部５７２は、発光部５７１から発せられて光透過部５７３を通過した光を受光し、その受光量に応じた信号を制御部５３へ出力する。

マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋは、イエロー画像形成部５３０Ｙの構成と同様の構成を有する。また、各画像形成部５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋには、画像形成部５３０Ｙと同様に、対応するトナー容器５３７Ｍ，５３７Ｃ，５３７Ｋから対応する色のトナーが供給される。それぞれのトナー容器５３７Ｍ，５３７Ｃ，５３７Ｋには、供給トナー残量検知部５７０Ｙと同様の供給トナー残量検知部５７０Ｍ，５７０Ｃ，５７０Ｋが設けられている。

中間転写ベルト５４０には、各画像形成部５３０Ｙ，５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋにおいてそれぞれ形成されたトナー像が重ね合わされて転写され（一次転写）、中間転写ベルト５４０上には、フルカラートナー像が担持される。このフルカラートナー像は、二次転写部５４１において、給紙トレイ５５０から各搬送ローラ５５１を介して給紙された用紙上に転写される。フルカラートナー像が転写された用紙は、搬送ベルト５５２により定着装置５５３へ搬送される。定着装置５５３は、用紙上のフルカラートナー像を熱圧する。これにより、フルカラートナー像は、用紙上に定着される。そして、定着処理後の用紙は、排紙トレイ５５４上に排紙される。

上記画像形成部５３０Ｙのクリーナ５３６により感光ドラム５３０から掻き落とされたトナーすなわち廃トナーは、流路１９０を介して、廃トナー容器１０１へ送られ、収容される。廃トナー容器１０１には、上記第１の実施の形態で述べた廃トナー満量検知部１１０が取り付けられている。また、各画像形成部５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋから排出される廃トナーも、画像形成部５３０Ｙから排出される廃トナーと同様に、廃トナー容器１０１に送られ、収容される。

給紙トレイ５５０には、給紙５５０トレイ上の用紙Ｐの有無、および用紙Ｐの種類を検知するための用紙検知部５５５が設けられている。用紙検知部５５５は、発光部５５６、受光部５５７、および支持板５５５ａを有する。支持板５５５ａのそれぞれの端部には、レンズ５５８ａ，５５８ｂが取り付けられている。レンズ５５８ａは、発光部５５６が発する光を、給紙トレイ５５０に形成されている開口に向けて集光させるためのレンズである。レンズ５５８ｂは、発光部５５６から発せられ、上記開口を経て給紙トレイ５５０上にある用紙で反射された光を受光部５５７へ集光させるためのレンズである。また、支持板５５５ａには、圧電素子からなる加振部５５９が取り付けられている。支持板５５５ａは、加振部５５９により加振される。

搬送ローラ５５１間の搬送路上には、用紙先端を検知するための用紙先端検知部５９５が設けられている。用紙先端検知部５９５は、発光部５９６、受光部５９７、および支持板５９５ａを有する。支持板５９５ａのそれぞれの端部には、レンズ５９８ａ，５９８ｂが取り付けられている。レンズ５９８ａは、発光部５９６が発する光を、搬送ローラ５５１間に形成されている搬送路上の所定位置に集光させるためのレンズである。レンズ５９８ｂは、発光部５９６から発せられ、上記搬送路上にある用紙で反射された光を受光部５９７へ集光させるためのレンズである。また、支持板５９５ａには、圧電素子からなる加振部５９９が取り付けられている。支持板５９５ａは、加振部５９９により加振される。この用紙先端検知部５９５の検知信号は、用紙を二次転写部５４１へ搬送する搬送タミングを制御するための信号として用いられる。

中間転写ベルト５４０の上方には、濃度検知部５６５および２つの色ずれ／位置検知部５７５（図中には１つのみが示されている）が設けられている。濃度検知部５６５は、図５（ａ）に示すように、中間転写ベルト５４０上に転写された濃度検知用トナー像の濃度を検知するための検知部である。各色ずれ／位置検知部５７５は、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルト５４０上の対応する位置にそれぞれ転写された位置検知用トナー像の有無を検知するための検知部である。そして、各色ずれ／位置検知部５７５の検知結果は、トナー像の色ずれおよび位置の検出に用いられる。

濃度検知部５６５は、発光部５６６、受光部５６７、および支持板５６５ａを有する。支持板５６５ａのそれぞれの端部には、レンズ５６８ａ，５６８ｂが取り付けられている。レンズ５６８ａは、発光部５６６が発する光を、中間転写ベルト５４０上の所定位置に集光させるためのレンズである。レンズ５６８ｂは、発光部５６６から発せられ、中間転写ベルト５４０の上記所定位置で反射された光を受光部５６７へ集光させるためのレンズである。また、支持板５６５ａには、圧電素子からなる加振部５６９が取り付けられている。支持板５６５ａは、加振部５６９により加振される。

詳細には、図６に示すように、濃度検知部５６５は、少なくとも中間転写ベルト５４０に対向する開口が形成されている筐体５６５ｂを有する。筐体５６５ｂ内には、上述した発光部５６６、受光部５６７、および支持板５６５ａが収容されている。発光部５６６および受光部５６７は、筐体５６５ｂに支持され、支持板５６５ａは、複数の弾性支持部材（図示せず）を介して、筐体５６５ｂに支持されている。各弾性支持部材は、支持板５６５ａから筐体５６５ｂへ伝達される振動を減衰するように作用する。

濃度検知部５６５の出力（トナー像の濃度検知結果）としては、例えば図７に示すような出力が得られる。ここで、図７の横軸は、発光部５６６の駆動電流に対応する発光量を表し、縦軸は受光部５６７の出力電流に対応する受光量を表す。

図７中の曲線３０１は、レンズ５６８ａ，５６８ｂに全く付着汚れがない状態でサンプルを測定した結果を表す。曲線３０２は、レンズ５６８ａ，５６８ｂに所定量の紛体（例えば紙紛、トナー紛）を所定条件で付着させた状態でサンプルを測定した結果を表す。また、曲線３０３は、レンズ５６８ａ，５６８ｂに紛体が付着されている状態で支持板５６５ａを３０ｋＨｚで１秒間加振した後にサンプルを測定した結果を表す。曲線３０４は、レンズ５６８ａ，５６８ｂに紛体が付着されている状態で支持板５６５ａを３５ｋＨｚで１秒間加振した後にサンプルを測定した結果を表す。これにより、加振周波数を高くすれば、受光量が増すことが分かる。すなわち、レンズ５６８ａ，５６８ｂに付着した紛体の除去量が増すことが分かる。

色ずれ／位置検知部５７５は、発光部５７６、受光部５７７、および支持板５７５ａを有する。支持板５７５ａのそれぞれの端部には、レンズ５７８ａ，５７８ｂが取り付けられている。レンズ５７８ａは、発光部５７６が発する光を、中間転写ベルト５４０上の所定位置に集光させるためのレンズである。レンズ５７８ｂは、発光部５７６から発せられ、中間転写ベルト５４０の上記所定位置で反射された光を受光部５７７へ集光させるためのレンズである。また、支持板５７５ａには、圧電素子からなる加振部５７９が取り付けられている。支持板５７５ａは、加振部５７９により加振される。色ずれ／位置検知部５７５のレンズ５７８ａ，５７８ｂは、集光範囲を小さく絞るように設計されている。よって、測定誤差を小さくするために、位置測定中は、支持板５７５ａを加振しないように設定されている。

搬送ベルト５５２に対しては、搬送ベルト５５２上の用紙の有無を検知するための用紙検知部５８５が設けられている。用紙検知部５８５は、発光部５８６および受光部５８７を有する。発光部５８６と受光部５８７は、搬送ベルト５５２を挟んで互いに対向するように配置されている。発光部５８６の前方位置には、平面レンズ５８６ａが配置されており、受光部５８７の前方位置には、レンズ５８８が配置されている。レンズ５８８は、支持板５８８ａに支持されている。支持板５８８ａには、圧電素子からなる加振部５８９が取り付けられている。支持板５８８ａは、加振部５８９により加振される。このように、用紙検知部５８５は、直接透過光の有無のコントラストを検知することにより、用紙の有無を検知する。これは、反射型方式により搬送ベルト５５２における黒いトナー像と用紙無とを判別することが難しいためである。

また、用紙検知部５８５は、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような構成とすることもできる。例えば図８（ａ）に示すように、発光部５８６に前方に設けられた平面レンズ５８６ａに加振部５８９が取り付けられた構成としてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、受光部５８７がレンズ５８８を支持する支持板５８８ａに支持され、支持部材５８８ａに加振部５８９が取り付けられた構成としてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、発光部５８６が平面レンズ５８６ａに一体に支持され、平面レンズ５８６ａに加振部５８９が取り付けられた構成としてもよい。また、図８（ｄ）に示すように、発光部５８６、平面レンズ５８６ａ、受光部５８７およびレンズ５８８が同一の支持部材５８６ｂにより支持され、支持部材５８６ｂに加振部５８９が取り付けられた構成としてもよい。

制御部５３は、ＣＰＵおよびメモリ（図示せず）などから構成される。ＣＰＵは、上述した各検知部の出力信号（それぞれの受光部の出力信号）を監視しながら、メモリに格納されているプログラムに従って画像形成装置全体の制御、および複数の個別処理を行う。

具体的には、制御部５３は、供給トナー残量検知部５７０Ｙ，５７０Ｍ，５７０Ｃ，５７０Ｋの出力信号に基づいて各トナー容器５３７Ｙ，５３７Ｍ，５３７Ｃ，５３７Ｋに対する供給トナー無検出処理を行う。この供給トナー無検出処理の詳細については後述する。また、制御部５３は、廃トナー満量検知部１１０の出力信号に基づいて上記第１の実施の形態で述べた廃トナー満量検出処理を行う。

また、制御部５３は、原稿用紙検知部５１５、用紙検知部５５５、用紙先端検知部５９５、濃度検知部５６５、色ずれ／位置検知部５７５、用紙検知部５８５のそれぞれ出力信号に基づいて画像形成プロセスを制御する。ここで、原稿用紙検知部５１５、用紙検知部５５５、用紙先端検知部５９５、濃度検知部５６５、色ずれ／位置検知部５７５、用紙検知部５８５のそれぞれの発光部および加振部は、所定のタイミングで駆動されるように制御される。

次に、供給トナー無検出処理について図９を参照しながら説明する。

供給トナー無検出処理は、画像形成部５３０Ｙ，５３０Ｍ，５３０Ｃ，５３０Ｋ毎に設けられたトナー容器５３７Ｙ，５３７Ｍ，５３７Ｃ，５３７Ｋ内にトナーが無いことを検出するための処理である。それぞれのトナー容器５３７Ｙ，５３７Ｍ，５３７Ｃ，５３７Ｋに対する供給トナー無検出処理は、所定のタイミング例えば装置電源投入、画像形成開始などのタイミングで開始される。ここでは、画像形成部５３０Ｙのトナー容器５３７Ｙに対する供給トナー無検出処理を説明する。

画像形成部５３０Ｙのトナー容器５３７Ｙに対する供給トナー無検出処理が開始されると、図９に示すように、まず制御部５３は、光透過部５７３を加振するための所定条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ７０１）。ここで、上記所定条件としては、現在の時点が装置電源投入から所定時間（例えば０．５時間）経過しているという条件が設定されている。これは、装置電源投入から所定時間経過している場合、トナー容器５３７Ｙ内にはトナーが残存していないが、光透過部５７３の内面にはトナーが付着している可能性があることに基づいて設定された条件である。この光透過部５７３の内面に付着したトナーは、供給トナー無検知部５７０Ｙが供給トナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していると誤検出する原因になる。

上記ステップＳ７０１において所定条件が成立したと判定された場合、制御部５３は、超音波加振部５７４を駆動し、光透過部５７３を加振させる（ステップＳ７０２）。これにより、トナー容器５３７内にはトナーが残存していないが、光透過部５７３の内面にはトナーが付着している場合、光透過部５７３の内面に付着したトナーは、当該内面から除去される。

次いで、制御部５３は、受光部５７２の出力信号を入力する（ステップＳ７０３）。ここでは、既に発光部５７１は光を発している状態にある。そして、制御部５３は、入力された受光部５７２の出力信号に基づいて、トナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存しているか否かを判定する（ステップＳ７０４）。ここで、受光部５７２の出力信号が所定値未満の値を示す信号であれば、トナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していると判定される。これに対し、受光部５７２の出力信号が所定値以上の値を示す信号であれば、トナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していないと判定される。

上記ステップＳ７０４においてトナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していると判定されると、制御部５３は、トナー容器５３７Ｙ内のトナーの有無を示すためのフラグにトナー有を示す値例えば「１」を設定する（ステップＳ７０６）。そして、制御部５３は、本処理を抜ける。

これに対し、上記ステップＳ７０４においてトナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していないと判定されると、制御部５３は、上記フラグにトナー無を示す値例えば「０」を設定する（ステップＳ７０７）。そして、制御部５３は、本処理を抜ける。

制御部５３は、上記フラグの値を監視しており、このフラグの値に応じて処理を行う。上記フラグの値が「１」すなわちトナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存している場合、画像形成プロセスの実行が許可され、画像形成を行うことが可能である。これに対し、フラグの値が「０」すなわちトナー容器５３７Ｙ内にトナーが残存していない場合、画像形成プロセスの実行が禁止されるとともに、トナー容器５３７Ｙにトナーがない旨を示す警告情報が操作部（図示せず）に表示される。

ここでは、現在の時点が装置電源投入から所定時間（例えば０．５時間）経過している場合に光透過部５７３の加振を行う場合を説明したが、これに代わる光透過部５３７を加振するための他の条件を設定することも可能である。例えば、前回の加振から２時間経過している場合に加振を行うという条件を上記所定条件として設定することも可能である。また、カートリッジ交換後ビデオカウント値が１０万枚を超えた場合に加振を行うという条件、廃トナー容器１０１の空き容量無を検知した回数が２回以上である場合に加振を行うという条件などを上記所定条件として設定するようにしてもよい。

また、供給トナー無検出処理が開始されると、上記所定条件の成立の有無を判定することなく、光透過部５３７を加振するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、原稿用紙検知部５１５、用紙検知部５５５、用紙先端検知部５９５、濃度検知部５６５、色ずれ／位置検知部５７５、用紙検知部５８５のそれぞれの発光部または受光部のレンズが、それぞれ対応するタイミングで加振される。よって、各検知部の発光部または受光部のレンズに紙紛などが付着している場合、その紙紛などは除去される。その結果、各検知部の発光部または受光部のレンズへの紙紛などの付着に起因する原稿の有無、用紙の有無などに対する誤検出の発生を未然に防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光学式検知装置を有する廃トナー容器の構成を示すブロック図である。 図１の制御部１１６による廃トナー検出処理の手順を示すフローチャートである。 （ａ）は図１の廃トナー容器内の廃トナーの量が所定量に達した状態を示す図、（ｂ）は図１の光透過部に廃トナーが付着した状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光学式検知装置を備える電子写真方式の画像形成装置の主要部構成を模式的に示す縦断面図である。 図４の濃度検知部５６５および色ずれ／位置検知部５７５がそれぞれ濃度検知用トナー像および位置検知用トナー像を検知する状態を模式的に示す図である。 図４の濃度検知部５６５の詳細な構造を示す図である。 濃度検知部５６５においてレンズに紛体が付着した場合の出力の変化を示す図である。 用紙検知部５８５の代替構成例を示す図である。 供給トナー残量検知処理の手順を示すフローチャートである。 従来の廃トナー容器内の廃トナー満量を検知するための光学式検知構造を示すブロック図である。

符号の説明

５１ リーダ部
５２ プリンタ部
５３，１１６ 制御部
１０１ 廃トナー容器
１０２ 廃トナー
１１１，５１６，５５６，５６６，５７１，５７６，５８６，５９６ 発光部
１１２，５１７，５５７，５６７，５７２，５７７，５８７，５９７ 受光部
１１３，５７３ 光透過部
１１４，５７４ 超音波加振部
１１０ 廃トナー満量検知部
５１５ 原稿用紙検知部
５１８，５１９，５５５ａ，５５５ｂ，５６８ａ，５６８ｂ，５７８ａ，５７８ｂ，５８６ａ，５８８，５９８ａ，５９８ｂ レンズ
５２０，５５９，５６９，５７９，５８９，５９９ 加振部
５５５ 用紙検知部
５６５ 濃度検知部
５７０Ｙ，５７０Ｍ，５７０Ｃ，５７０Ｋ 供給トナー残量検知部
５７５ 色ずれ／位置検知部
５８５ 用紙検知部
５９５ 用紙先端検知部

Claims (14)

1. 発光手段と、
   受光手段と、
   前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材と、
   少なくとも前記光透過部材に振動を与える加振手段と
   を有することを特徴とする光学式検知装置。
2. 発光手段、受光手段、および前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材を有する光学式検知装置を用いる検出システムであって、
   前記光透過部材に振動を与える加振手段と、
   前記受光手段の出力に基づいて前記光路を横切る物体に関する情報を検出する検出処理を行う検出処理手段とを備え、
   前記検出処理手段は、前記検出処理を行う際に、必要に応じて前記加振手段を駆動することを特徴とする検出システム。
3. 前記検出処理手段は、前記加振手段を駆動した後に、前記検出処理を行うことを特徴とする請求項２記載の検出システム。
4. 前記検出処理手段は、前記加振手段を駆動する前に前記検出処理を行い、該検出処理の結果に基づいて前記加振手段を駆動する否かを判定し、該判定結果に基づいて前記加振手段を駆動し、該加振手段の駆動を停止した後に前記検出処理を行うことを特徴とする請求項２記載の検出システム。
5. 前記検出処理手段は、前記加振手段を駆動するための所定条件が成立したか否かを判定し、前記所定条件が成立すると、前記加振手段を駆動し、該加振手段の駆動を停止した後に前記検出処理を行うことを特徴とする請求項２記載の検出システム。
6. 前記光透過部材は、両端に開口する円筒形状の部材からなり、
   前記物体は、前記光透過部材内を通過する紛体であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の検出システム。
7. 前記光透過部材は、前記紛体を収容する容器の口部に取り付けられ、
   前記検出処理手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記容器内の前記紛体の量が所定量を超えたか否か、または前記容器内に前記紛体が残存しているか否かを検出することを特徴とする請求項６記載の検出システム。
8. 前記物体は、紛体を発生する用紙であり、
   前記光透過部材は、前記発光手段または前記受光手段の前方に配置されている光学レンズであり、
   前記検出処理手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記用紙の有無または位置を検出することを特徴とする請求項２記載の検出システム。
9. 前記物体は、紛体を発生する用紙であり、
   前記光透過部材は、前記発光手段または前記受光手段の前方に配置されている光学レンズであり、
   前記検出処理手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記用紙の表面性状または材質を検出することを特徴とする請求項２記載の検出システム。
10. 前記発光手段により発せられた光は前記用紙で反射され、その反射光が前記受光手段へ導かれることを特徴とする請求項８または９記載の検出システム。
11. 前記発光手段により発せられた光は前記用紙を透過し、その透過光が前記受光手段へ導かれることを特徴とする請求項８または９記載の検出システム。
12. 前記物体は、表面に紛体の溶融物が形成されている物体であり、
    前記発光手段により発せられた光は前記物体で反射され、その反射光が前記受光手段へ導かれ、
    前記検出処理手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記紛体の溶融物の密度または濃度を検出することを特徴とする請求項２記載の検出システム。
13. 請求項２ないし１２のいずれか１つの検出システムを有することを特徴とする画像形成装置。
14. 発光手段、受光手段、および前記発光手段が発する光を前記受光手段へ導くための光路上に配置されている光透過部材を有する光学式検知装置を用いる検出方法であって、
    前記光透過部材に振動を与える加振手段を駆動することにより、前記光透過部材に振動を与える加振工程と、
    前記受光手段の出力に基づいて前記光路を横切る物体に関する情報を検出する検出工程と
    を有することを特徴とする検出方法。

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