JP7452283B2 - 紙粉検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙粉検知装置及び画像形成装置に関する。

ＭＦＰやＰＰにおける画像形成装置は、記録部材である用紙の紙種等により定着条件等が異なるため、紙種に応じた設定を行う必要があるが、従来は、ユーザー自身がパネル等を介して紙種設定を変更していた。また、近年では、センサーを用いて自動的に紙種を判別し、設定を変更する装置が用いられることがある。用いられるセンサーとしては、用紙に光を照射してその反射光量や透過光量から紙種と坪量を識別するものが知られている。例えば、特許文献１には、照射した光の反射光を検知して、搬送される用紙を検知する構成が開示されている。

一般に、透過光量と反射光量を正確に測定するために、光源やセンサーの経時変化に対応できるよう、製品の出荷後に光源の光量を校正する必要がある。反射光量を測定するときには、図１３に示すように、搬送路６１上に基準反射板１０３を配置するようにし、基準反射板１０３で反射された光をセンサー１０２で受光して光量を測定することで、光源１０１の光量を校正する。また、透過光量を測定するときには、図１４に示すように、搬送路６１上に設けられたウインドウ１０４を透過した光をセンサー１０２で受光して光量を測定することで、光源１０１の光量を校正する。

特開平１１－１９９０９９号公報

しかしながら、反射光量を測定するための光量校正時においては、基準反射板１０３などに紙粉が付着した場合に戻り光量が変化するため、校正精度が低下するという問題がある。また、透過光量を測定するための光量校正時においては、ウインドウ１０４に紙粉が付着した場合に透過光量が変化するため、校正精度が低下するという問題がある。
そこで、校正精度を確保するために、紙粉の付着量を光学的に測定して紙粉量を評価することで、紙粉を清掃するタイミングを判定する方法が考えられる。しかしながら、紙粉の付着位置により紙粉の検知感度が異なるため、紙粉付着量の定量評価が難しいという問題がある。

本発明は、紙粉の清掃タイミングを精度よく管理して、光量の校正精度を確保することが可能な紙粉検知装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
紙粉検知装置において、
用紙の搬送路の一方側に設けられ、前記搬送路の他方側に設けられた紙粉検知面に向けて光を出射する光源と、
前記紙粉検知面で反射又は透過された光を受光するセンサーと、
前記センサーにより受光された光の光量に基づいて前記紙粉検知面に付着する紙粉量を検知する紙粉検知部と、
を備え、
前記光源の出射面と前記センサーの受光面と前記紙粉検知面とは、平行となっており、
前記出射面と前記受光面とは、法線の方向における前記紙粉検知面までの距離が同一であり、
前記法線の方向における前記出射面から前記紙粉検知面までの距離をａ、前記出射面と平行な方向における前記光源と前記センサーとの間の距離の半分をｂとしたとき、０．９≦ｂ／ａ≦１．２を満たすことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の紙粉検知装置において、
前記搬送路の他方は、前記紙粉検知面が設けられた部分が、その他の部分よりも前記搬送路の一方から離れた位置に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の紙粉検知装置において、
１≦ｂ／ａ≦１．１７を満たし、
前記紙粉検知面は、前記用紙の搬送方向において、中心軸から所定距離内に収まっており、
前記所定距離は、下記式（１）及び０．５８ａのうちいずれか大きい方であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の紙粉検知装置において、
前記用紙の幅方向における前記紙粉検知面の中心軸から端部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ａ≦０．２２を満たすことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載の紙粉検知装置において、
前記搬送路を通過する用紙を検知する用紙検知部を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１～５のいずれか一項に記載の紙粉検知装置において、
前記光源は、ランバーシャン特性を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
画像形成装置において、
用紙に画像を形成する画像形成部と、
前記用紙を搬送する用紙搬送部と、
前記用紙搬送部を構成する前記用紙の搬送路に設けられた紙粉検知面に付着する紙粉量を検知する請求項１～６のいずれか一項に記載の紙粉検知装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、紙粉の清掃タイミングを精度よく管理して、光量の校正精度を確保することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 紙粉検知装置の概略構成を示す図である。 紙粉検知面上に付着する紙粉を検知する構成の一例を示す図である。 紙粉位置と紙粉検知感度との関係を示す図である。 紙粉位置が－ａからａまで分布するときの紙粉検知感度差の一例を示す図である。 紙粉位置ｘと各光源による照度との関係の一例を示す図である。 紙粉位置ｘとセンサー受光量との関係の一例を示す図である。 紙粉位置ｘによる紙粉検知感度の変化の一例を示す図である。 紙粉検知装置の斜視図である。 紙粉位置ｙによる紙粉検知感度の変化の一例を示す図である。 変形例１に係る紙粉検知装置の概略構成を示す図である。 用紙検知部として新たに光源及びセンサーを備えた変形例を示す図である。 従来技術に係る反射型の光量測定装置の概略構成を示す図である。 従来技術に係る透過型の光量測定装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施形態における画像形成装置１の構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、レーザープリンターやデジタル複写機等として用いられ、図１に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色ごとに設けられた複数のレーザー走査光学装置１０と、レーザー走査光学装置１０に対応して設けられた感光体ドラム等の感光体２０と、感光体２０を帯電させる帯電部２１と、光を照射された感光体２０に現像剤を供給することで静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部２２と、中間転写ベルト３０と、現像剤による像を用紙Ｐに転写する転写ローラー４０と、転写ローラー４０により転写された現像剤による像を用紙Ｐに定着する定着部５０と、用紙Ｐを搬送する用紙搬送部６０と、用紙搬送部６０を構成する用紙の搬送路６１（図２参照）に設けられた基準反射板（紙粉検知面）１０３（図２参照）に付着する紙粉量を検知する紙粉検知装置１００と、を備えて構成される。

画像形成装置１は、レーザー走査光学装置１０より照射されるレーザー光によって感光された感光体２０でトナー像を形成し、中間転写ベルト３０上に当該トナー像を転写させる。次に、画像形成装置１は、中間転写ベルト３０に転写されたトナー像を転写ローラー４０によって用紙Ｐに押圧して転写させ、定着部５０によって当該用紙Ｐを加熱及び加圧することで、トナー像を用紙Ｐ上に定着する。そして、画像形成装置１は、用紙Ｐを排紙ローラー等により搬送してトレイに排紙することで画像形成処理を行う。

紙粉検知装置１００は、図２に示すように、光源１０１と、センサー１０２と、基準反射板１０３と、ウインドウ１０４と、紙粉検知部１０５と、を備えて構成される。

光源１０１は、例えば、ＬＥＤであり、Ｚ方向（中心軸ＣＡ（光源１０１とセンサー１０２の中心を通り、基準反射板１０３に垂直な軸）の方向）を正面としたランバーシャン特性を有している。光源１０１は、搬送路６１の一方側（図中下方側）に設けられ、基準反射板１０３に向けて光を出射する。

センサー１０２は、搬送路６１の一方側（図中下方側）に設けられ、基準反射板１０３で反射された光を受光する。センサー１０２は、受光面が平面となるように形成されている。

基準反射板（紙粉検知面）１０３は、搬送路６１の他方側（図中上方側）に設けられ、光源１０１から出射された光を反射する。

光源１０１の出射面とセンサー１０２の受光面と基準反射板（紙粉検知面）１０３とは、平行となっている。出射面と受光面とは、法線の方向（出射面（又は受光面）と垂直な方向（ｚ方向））における基準反射板（紙粉検知面）１０３までの距離ａが同一である。

ウインドウ１０４は、透明な平板形状であり、光源１０１から出射されて基準反射板１０３に入射する光線及び基準反射板１０３により反射されてセンサー１０２に入射する光線を通過させる。ウインドウ１０４は、搬送路６１の一方側（図中下方側）に設けられた開口部に配置され、紙粉が光源１０１側に入らないようにしている。ウインドウ１０４が配置された開口部は、絞りとしての機能を有しており、用紙や基準反射板１０３を照射する範囲を制限する。

紙粉検知部１０５は、センサー１０２により受光された光の光量に基づいて基準反射板１０３に付着する紙粉量を検知する。紙粉検知部１０５は、基準反射板１０３に紙粉が付着したときに反射率が変化する原理を利用して、光源１０１の光量を一定としつつ、紙粉によるセンサー１０２受光量の変化を検出することで、付着した紙粉の量を光学的に検知する。

搬送路６１の他方（図中上方）は、基準反射板１０３が設けられた部分が、その他の部分よりも搬送路６１の一方（図中下方）から離れた位置（奥まった位置）に配置されている。したがって、基準反射板１０３には、紙粉が付着しやすくなっている。
また、ウインドウ１０４にも紙粉は付着するが、ウインドウ１０４は搬送路６１と同じ面上に配置されているため、付着した紙粉が、通紙された用紙により拭き取られる。したがって、ウインドウ１０４上の紙粉量は、基本的に少ない。
そのため、本実施形態では、基準反射板１０３上に付着する紙粉量を検知するようにしている。

図３（Ａ）に、実施形態において、紙粉検知面（基準反射板１０３）上に付着する紙粉Ｓを検知する構成（実施例：紙粉検知装置１００）の一例を示す。図３（Ｂ）に、紙粉検知面（基準反射板１０３）上に付着する紙粉Ｓを検知する他の構成（比較例：紙粉検知装置２００）の一例を示す。なお、比較例である紙粉検知装置２００では、実施例である紙粉検知装置１００と比べ、光源２０１及びセンサー２０２が中心軸ＣＡ側を向くように配置されている点が異なっている。

図４に、紙粉位置ｘと紙粉検知感度との関係を示す。図４（Ａ）はｂ／ａ＝０．９のときの一例であり、図４（Ｂ）はｂ／ａ＝１．０のときの一例であり、図４（Ｃ）はｂ／ａ＝１．１のときの一例であり、図４（Ｄ）はｂ／ａ＝１．２のときの一例である。ここで、ａはｚ方向における出射面（又は受光面）から基準反射板１０３までの距離であり、ｂは出射面（又は受光面）と平行な方向（ｘ方向：用紙搬送方向）における光源１０１とセンサー１０２との間の距離の半分である。
また、図５に、紙粉位置ｘが－ａからａまで分布するときの紙粉検知感度差（ＰＶ）の一例を示す。
なお、図４及び図５に示す例は、ウインドウ１０４上の紙粉を完全拡散とし、紙粉位置ｘが－ａからａまで変化したときの紙粉検知感度を示している。また、紙粉はいずれも基準反射板１０３上（ｚ＝０）にあるものとする。

紙粉位置ｘが－ａからａまで変化するときの紙粉検知感度差（ＰＶ）は、図５に示すように、いずれの場合も比較例に対して実施例の方が小さくなっている。そのため、紙粉検知部１０５が、センサー１０２の受光量に基づいて紙粉量を評価したときのバラつきも、比較例に対して実施例の方が小さくなる。その結果、紙粉を清掃するタイミングをより高い精度で管理し、標準化することができる。

本実施形態の構成（図３（Ａ）参照）では、光源１０１から出射して紙粉Ｓに当たった光は拡散して２次光源になり、この２次光源はセンサー１０２を照射する。光源１０１から出射してセンサー１０２に入射する光の光量（センサー１０２の受光量）は、光源１０１が紙粉Ｓを照らすときの照度と、２次光源がセンサー１０２を照らすときの照度と、を掛けた値となる。

図６に、紙粉位置ｘと各光源による照度との関係の一例を示す。また、図７に、紙粉位置ｘとセンサー１０２受光量との関係の一例を示す。なお、図６は、光源１０１をランバーシャン、紙粉Ｓによる光の拡散を完全拡散としたときの、光源１０１による紙粉Ｓ上での照度Ｌ１及び２次光源によるセンサー１０２上での照度Ｌ２であり、いずれも最大値を１に規格化している。図７に示すセンサー１０２受光量は、光源１０１による紙粉Ｓ上での照度Ｌ１と２次光源によるセンサー１０２上での照度Ｌ２とを掛けた値となる。

本実施形態の構成では、図７に示すように、センサー１０２の受光量が広い範囲で一様となっている。すなわち、紙粉位置による紙粉検知感度（紙粉付着によるセンサー１０２受光量変化）の差が小さくなっていることがわかる。

図８に、紙粉位置ｘによる紙粉検知感度の変化の一例を示す。なお、図８は、光源１０１をランバーシャン、紙粉Ｓによる光の拡散を完全拡散としたときの、紙粉位置ｘによる紙粉検知感度の変化を示している。図８に示すように、ｂ／ａを０から大きくしていくと、感度均一な範囲が広がるようになっている。ｂ／ａが１より大きくなると、感度が２コブになり均一な範囲が広がるため、より望ましい。

ここで、ｂ／ａ＝１のときに、紙粉検知感度の変化ＰＶを均一と見做せる５％よりも小さくするためには、図８に示すように、紙粉位置ｘが中心軸ＣＡ（光源１０１とセンサー１０２の中心を通り、基準反射板１０３に垂直な軸）から０．５８ａの距離よりも小さければ十分である。なお、ｂ／ａ＞１のときでも、紙粉位置ｘが中心軸ＣＡから０．５８ａの範囲において、紙粉検知感度の変化は５％よりも小さくなっている。
また、感度が２コブ（ｂ／ａ＞１）のときに、紙粉検知感度の変化をほぼ均一と見做すためには、図８に示すように、紙粉位置ｘを中心軸ＣＡから下記式（１）の距離の範囲とする必要がある。なお、この範囲で紙粉検知感度の変化ＰＶが５％以下となるのは、ｂ／ａ≦１．１７のときである。

したがって、１≦ｂ／ａ≦１．１７を満たすとともに、基準反射板１０３は、用紙の搬送方向（ｘ方向）において、中心軸ＣＡから所定距離内に収まっていることがより好ましい。なお、所定距離は、上記式（１）及び０．５８ａのうちいずれか大きい方である。

図９に、紙粉検知装置１００の斜視図を示す。また、図１０に、紙粉位置ｙによる紙粉検知感度の変化の一例を示す。なお、図１０は、紙粉位置がｘ＝０であって、紙粉位置がｙ方向（用紙の幅方向）にずれたときの紙粉検知感度の変化を示しており、中心軸ＣＡでｙ＝０となるように規格化したものである。図１０に示すように、紙粉がｙ方向にずれた位置にあるときの検知感度の変化は、ｘ方向にずれた位置にあるとき（図８参照）と比べて大きくなっている。そのため、基準反射板１０３のｙ方向長さを短くすることで、ｙ方向においても紙粉検知感度の変化を小さくすることができる。なお、紙粉位置がｘ＝０でないときも、紙粉検知感度の変化はほぼ同様である。

ここで、紙粉検知感度の変化を１０％以下とするためには、図１０に示すように、紙粉位置ｙが基準反射板１０３の中心軸ＣＡから０．２２ａ以下の距離の範囲とする必要がある。すなわち、ｙ方向における中心軸ＣＡから端部までの距離をｄ（図９参照）としたとき、ｄ／ａ≦０．２２を満たすこと必要がある。
したがって、ｄ／ａ≦０．２２を満たすことで、ｙ方向においても紙粉検知感度の変化を小さくする（１０％以下とする）ことができる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１の紙粉検知装置１００は、用紙Ｐの搬送路６１の一方側に設けられ、搬送路６１の他方側に設けられた紙粉検知面（基準反射板１０３）に向けて光を出射する光源１０１と、紙粉検知面で反射された光を受光するセンサー１０２と、センサー１０２により受光された光の光量に基づいて紙粉検知面に付着する紙粉量を検知する紙粉検知部１０５と、を備える。また、光源１０１の出射面とセンサー１０２の受光面と紙粉検知面とは、平行となっており、出射面と受光面とは、法線の方向における紙粉検知面までの距離が同一であり、法線の方向における出射面から紙粉検知面までの距離をａ、出射面と平行な方向における光源１０１とセンサー１０２との間の距離の半分をｂとしたとき、０．９≦ｂ／ａ≦１．２を満たす。
したがって、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、紙粉位置による紙粉検知感度（紙粉付着によるセンサー１０２受光量変化）の差が小さくなるため、センサー１０２受光量に基づいて紙粉量を評価したときのバラつきも小さくなり、紙粉の清掃タイミングを精度よく管理することができる。よって、光源１０１の光量の校正精度を確保することができる。

また、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、搬送路６１の他方は、紙粉検知面が設けられた部分が、その他の部分よりも搬送路６１の一方から離れた位置に配置されている。
したがって、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、紙粉検知面に紙粉が付着しやすい条件において、紙粉量を評価したときのバラつきを小さくすることができるので、より効果的に紙粉の清掃タイミングを管理することが可能となり、より効果的に光源１０１の光量の校正精度を確保することができる。

また、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、１≦ｂ／ａ≦１．１７を満たし、紙粉検知面は、用紙Ｐの搬送方向において、中心軸ＣＡから所定距離内に収まっており、所定距離は、上記式（１）及び０．５８ａのうちいずれか大きい方である。
したがって、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、用紙の搬送方向（ｘ方向）における紙粉検知感度の変化を５％以下とすることができるので、紙粉の清掃タイミングを精度よく管理することが可能となり、光源１０１の光量の校正精度を確保することができる。

また、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、用紙Ｐの幅方向における紙粉検知面の中心軸ＣＡから端部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ａ≦０．２２を満たす。
したがって、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、用紙の幅方向（ｙ方向）における紙粉検知感度の変化を１０％以下とすることができるので、紙粉の清掃タイミングを精度よく管理することが可能となり、光源１０１の光量の校正精度を確保することができる。

また、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、光源１０１は、ランバーシャン特性を有する。
したがって、本実施形態に係る紙粉検知装置１００によれば、紙粉検知面に十分な量の光を照射することができるので、紙粉検知面に付着した紙粉の量をより確実に検知することができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（変形例１）
例えば、上記実施形態では、基準反射板１０３により反射された光をセンサー１０２に入射させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、基準反射板１０３の代わりに、透明な平板形状のウインドウ（紙粉検知面）１０６を設けるようにし、ウインドウ１０６を透過した光をセンサー１０２Ａに入射させるようにしてもよい。すなわち、センサー１０２Ａは、搬送路６１の他方側（図中上方側）に設けられ、ウインドウ１０６を透過した光を受光する。また、紙粉検知部１０５Ａは、センサー１０２Ａにより受光された光の光量に基づいてウインドウ１０６に付着する紙粉量を検知する。紙粉検知部１０５Ａは、ウインドウ１０６に紙粉が付着したときに透過率が変化する原理を利用して、光源１０１の光量を一定としつつ、紙粉によるセンサー１０２Ａ受光量の変化を検出することで、付着した紙粉の量を光学的に検知する。

変形例１の紙粉検知装置１００Ａにおいて、光源１０１の出射面とセンサー１０２Ａの受光面とウインドウ（紙粉検知面）１０６とは、平行となっている。出射面と受光面とは、法線の方向（ｚ方向）におけるウインドウ（紙粉検知面）１０６までの距離ａが同一である。

搬送路６１の他方（図中上方）は、ウインドウ１０６が設けられた部分が、その他の部分よりも搬送路６１の一方（図中下方）から離れた位置（奥まった位置）に配置されている。したがって、ウインドウ１０６には、紙粉が付着しやすくなっている。
また、ウインドウ１０４にも紙粉は付着するが、ウインドウ１０４は搬送路６１と同じ面上に配置されているため、付着した紙粉が、通紙された用紙により拭き取られる。したがって、ウインドウ１０４上の紙粉量は、基本的に少ない。
そのため、変形例１では、ウインドウ１０６上に付着する紙粉量を検知するようにしている。

（その他の変形例）
また、実施形態の紙粉検知装置１００を、搬送路６１を通過する用紙Ｐを検知する用紙検知部として兼用させるようにしてもよい。また、図１２に示すように、用紙検知部として、新たに光源１０７及びセンサー１０８を備えるようにしてもよい。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 画像形成装置
１０ レーザー走査光学装置
２０ 感光体
２１ 帯電部
２２ 現像部
３０ 中間転写ベルト
４０ 転写ローラー
５０ 定着部
６０ 用紙搬送部
６１ 搬送路
１００、１００Ａ 紙粉検知装置
１０１ 光源
１０２、１０２Ａ センサー
１０３ 基準反射板（紙粉検知面）
１０４ ウインドウ
１０５、１０５Ａ 紙粉検知部
１０６ ウインドウ（紙粉検知面）
１０７ 光源（用紙検知部）
１０８ センサー（用紙検知部）
Ｐ 用紙
ＣＡ 中心軸
Ｓ 紙粉

Claims (7)

1. 用紙の搬送路の一方側に設けられ、前記搬送路の他方側に設けられた紙粉検知面に向けて光を出射する光源と、
   前記紙粉検知面で反射又は透過された光を受光するセンサーと、
   前記センサーにより受光された光の光量に基づいて前記紙粉検知面に付着する紙粉量を検知する紙粉検知部と、
   を備え、
   前記光源の出射面と前記センサーの受光面と前記紙粉検知面とは、平行となっており、
   前記出射面と前記受光面とは、法線の方向における前記紙粉検知面までの距離が同一であり、
   前記法線の方向における前記出射面から前記紙粉検知面までの距離をａ、前記出射面と平行な方向における前記光源と前記センサーとの間の距離の半分をｂとしたとき、０．９≦ｂ／ａ≦１．２を満たすことを特徴とする紙粉検知装置。
2. 前記搬送路の他方は、前記紙粉検知面が設けられた部分が、その他の部分よりも前記搬送路の一方から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紙粉検知装置。
3. １≦ｂ／ａ≦１．１７を満たし、
   前記紙粉検知面は、前記用紙の搬送方向において、中心軸から所定距離内に収まっており、
   前記所定距離は、下記式（１）及び０．５８ａのうちいずれか大きい方であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紙粉検知装置。
   

   
4. 前記用紙の幅方向における前記紙粉検知面の中心軸から端部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ａ≦０．２２を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の紙粉検知装置。
5. 前記搬送路を通過する用紙を検知する用紙検知部を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の紙粉検知装置。
6. 前記光源は、ランバーシャン特性を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の紙粉検知装置。
7. 用紙に画像を形成する画像形成部と、
   前記用紙を搬送する用紙搬送部と、
   前記用紙搬送部を構成する前記用紙の搬送路に設けられた紙粉検知面に付着する紙粉量を検知する請求項１～６のいずれか一項に記載の紙粉検知装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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