JP4420029B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関する。

特許文献１に従来の画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、画像形成に伴って発生する廃トナーを被収容物として収容する収容部と、複数のセンサと、判定手段と、測定手段とを備えている。

収容部は、具体的には、画像形成装置の側面から見て扁平、かつ画像形成装置の横方向に延在する略箱状体であり、廃トナーを発生させる感光体や用紙を搬送する搬送機構等の下方に配置されている。

各センサは、収容部内に向けて検知動作を実施することにより、廃トナーが存在するか否かのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するものである。実施例では、センサの種類は明示されていないが、圧電式振動センサが一般的であると記載されている。また、各センサは、収容部の前記横方向の一方側から他方側に向けて、所定の位置関係で順次配置されている。実施例ではセンサは２個であり、１個目のセンサは収容部の一方側と他方側とのほぼ中間に配置され、２個目のセンサは収容部の一方側に配置されている。

判定手段は、各センサ毎に単独で実施する検知動作により出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、廃トナーが各センサの配置箇所に存在しているか否かを判定する判定ステップを有している。

測定手段は、判定手段の上記判定ステップの判定に基づき、廃トナーの量を測定するものである。

また、この画像形成装置は、回収手段も備えている。回収手段は、感光体の表面に残留したトナーを除去して収容部内の一方側に送り、さらに、収容部を特定方向に周期的に揺動させることにより、廃トナーを収容部内の一方側から他方側に移送するものである。

このような構成である従来の画像形成装置では、画像形成に伴って発生する廃トナーが収容部内の他方側から一方側に向けて徐々に堆積していく。そして、判定手段は上記判定ステップを随時実施し、測定手段は上記判定ステップの判定に基づいて廃トナーの量を測定する。

ここで、１個目のセンサがＯＮ信号を出力する一方、２個目のセンサがＯＮ信号を出力しない場合、判定手段は、上記判定ステップにおいて、１個目のセンサが配置された一方側と他方側とのほぼ中間に廃トナーが存在しているが、２個目のセンサが配置された一方側には廃トナーが存在していないと判定する。

その後、２個目のセンサがＯＮ信号を出力すれば、判定手段は、上記判定ステップにおいて、２個目のセンサが配置された一方側に廃トナーが存在していると判定する。

そして、測定手段は、上記判定ステップの判定に基づき、１個目のセンサ及び２個目のセンサの出力の時間差等も考慮して、収容部に収容された廃トナーの量を測定する。

こうして、この画像形成装置は、複数のセンサにより、収容部に収容される廃トナーの量を段階的に測定することが可能となっている。

特開平１１−３８８５０号公報

ところで、上記従来の画像形成装置は、複数のセンサについて単独で検知動作を実施し、各センサのＯＮ／ＯＦＦ信号の組合せに基づいて判定しているにすぎないことから、より精度良く測定することが困難であった。

例えば、この画像形成装置が上述した通り２個のセンサを備えている場合において、各センサの一方又は両方がＯＮ信号を出力したとしても、そのときの廃トナーの堆積状態（部分的な片寄り等）に応じて、測定手段の測定した量と、実際に収容部に収容されている廃トナーの量との間に、大きな食い違いが生じ易かった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、収容部に収容される被収容物の量をより精度良く測定可能な画像形成装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の画像形成装置は、量が増加又は減少する被収容物を収容する収容部と、投光部及び受光部からなり、該収容部内に向けて該投光部から投光された光を該受光部にて受光する検知動作の結果、該受光部が受ける受光量の変化に応じた検出値であって、該受光量の変化に応じて流れる電流値又は電圧差の絶対値を出力する複数のセンサと、各該センサ毎に単独で実施する該検知動作により出力されたそれぞれの該検出値が所定の閾値Ｖｇ１以下であるか否かを各センサ毎に判定する第１判定ステップと、該複数のセンサについて同時に実施する該検知動作により出力された該検出値の合成値であって、それぞれの受光部が受ける受光量の変化に応じて流れる合成した電流値又は電圧差の絶対値が所定の閾値Ｖｇ２以下であるか否かを判定する第２判定ステップとを有する判定手段と、該判定手段の該第１判定ステップ及び該第２判定ステップの判定に基づき、閾値Ｖｇ１及び閾値Ｖｇ２に対する該被収容物の相対的な量を測定する測定手段とを備え、
前記測定手段は、該第１判定ステップにおいて、それぞれの該検出値が所定の閾値Ｖｇ１以下である場合、該第２判定ステップにおいて、該検出値の合成値が所定の閾値Ｖｇ２以下であるときと、該検出値の合成値が所定の閾値Ｖｇ２以下でないときとで該被収容物の相対的な量を区別することを特徴とする（請求項１）。

このような構成である本発明の画像形成装置は、各センサ毎に単独で実施する第１判定ステップと、複数のセンサについて同時に実施する第２判定ステップとを判定手段が有していることから、各センサ毎に単独で実施するという１つの判定ステップのみからなる上記従来技術と比較して、より精度良く被収容物の量を測定することができる。特に、被収容物が一方のセンサに片寄るような場合でも、複数のセンサについて同時に実施する上記第２判定ステップにより、より精度良く判定できる。

「受光量の変化に応じた検出値」とは、非検知動作時の受光量を基準として、受光量の変化に応じて変化する値であり、具体例としては、非検知動作時（センサ投光部消灯時）の受光量を基準として、受光部が受光量の変化に応じて変化する電流値又は電圧差の絶対値とすることができる。この電流値又は電圧差の絶対値は、一般的に受光量の減少に応じて減少する。また、閾値Ｖｇ１、Ｖｇ２も、これに対応して正の値が設定される。このため、回路の構成や計測方法により、電流値や電圧差のプラスマイナスが反転しても、上記判定手段は成立することとなる。

被収容物としては、画像形成装置の内部に収容され、その量が減少又は増加するものであれば、どのようなものでもかまわないが、例えば、未使用トナー、廃トナー、紙粉等である。

本発明の画像形成装置において、複数のセンサは、収容部の入口から同一距離に配置されていることが好ましい（請求項２）。

このような構成の画像形成装置であれば、収容部内で被収容物が片寄り易い場合であっても、本発明の効果を確実に享受することができる。

本発明の画像形成装置において、閾値Ｖｇ１と閾値Ｖｇ２とは、Ｖｇ１×ｎ＞Ｖｇ２、（ｎはセンサの個数、ｎ≧２）の関係にあることが好ましい（請求項３）。

この場合、この画像形成装置は、第１判定ステップにおいて、「収容部に被収容物がある程度堆積している状態」と判定してから、現実に、収容部に被収容物が一杯に堆積するまでの間で、第２判定ステップが「収容部に被収容物がかなり堆積している状態」又は「収容部に被収容物がある程度堆積しているが、まだ余裕がある状態」のどちらかであると判定することができる。このため、この画像形成装置は、効果的に被収容物の量を測定することができる。

本発明の画像形成装置において、閾値Ｖｇ１と閾値Ｖｇ２とは、Ｖｇ１＝Ｖｇ２の関係にあることが好ましい（請求項４）。

この場合、この画像形成装置は、第１判定ステップにおいて、「収容部に被収容物がある程度堆積している状態」と判定してから、現実に、収容部に被収容物が一杯に堆積するまでのほぼ中間で、第２判定ステップが「収容部に被収容物がかなり堆積している状態」又は「収容部に被収容物がある程度堆積しているが、まだ余裕がある状態」のどちらかであると判定することができる。このため、この画像形成装置は、より効果的に被収容物の量を測定することができる。

本発明の画像形成装置は、第１判定ステップにおいて、各センサ毎に出力された検出値がいずれも所定の閾値Ｖｇ１以下である場合に、第２判定ステップによる判定を行うものであり得る（請求項５）。

この場合、この画像形成装置は、第２判定ステップの実施が不必要な場合に、第２判定ステップを実施しないようにすることができるので、処理効率を向上させることができる。

本発明の画像形成装置において、複数のセンサにより出力された各検出値は、判定手段における１つのポートに入力され得る（請求項６）。

この場合、この画像形成装置は、判定手段のポートの数を低減することができるので、装置構成を簡素化することが可能となる。

本発明の画像形成装置において、前記一つのポートはコンパレータの一方の入力端子であり、コンパレータの他方の入力端子には閾値Ｖｇ１及び閾値Ｖｇ２が比較値として入力され得る（請求項７）。

この場合、この画像形成装置は、装置構成をより簡素化することが可能となり、製品コストの低廉化を図ることができる。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、実施例の画像形成装置としてのレーザプリンタ１は、複数色のトナーを用いて、被記録媒体としての用紙やＯＨＰシート等（以下、単に用紙という。）にカラー画像を形成するものである。このレーザプリンタ１は、図１に示すように、紙面上側を重力方向上方側として設置され、通常、紙面右側を前側として使用されるものであり、略箱状（直方体状）のハウジング３の内部に、制御部４０、フィーダ部２０、搬送機構３０、画像形成部１０、収容部１１０及び回収手段１００等を具備している。また、ハウジング３の上面側には、画像形成を終えてハウジング３から排出される用紙が載置される排紙トレイ５が設けられている。以下、レーザプリンタ１の各構成要素について、より詳しく説明する。

１．制御部
制御部４０は、外部の電子計算機等から伝送される画像形成用データに基づいて用紙に画像を形成するため、フィーダ部２０、搬送機構３０及び画像形成部１０等を制御するものである。また、制御部４０は、詳細は後述するが、画像形成に伴って発生する被収容物としての廃トナーを収容部１１０に収容するため、回収手段１００を制御するものである。さらに、制御部４０は、収容部１１０に収容される廃トナーの量を測定するため、詳細は後述するが、収容部１１０に付設される第１センサー１１１及び第２センサー１１２と、制御部４０に内蔵される判定手段と、同じく制御部４０に内蔵される測定手段とを備えている。

２．フィーダ部
フィーダ部２０は、図１に示すように、ハウジング３の最下部に収納された給紙トレイ２１、給紙トレイ２１の前端部上方に設けられて給紙トレイ２１に載置された用紙を画像形成部１０に給紙（搬送）する給紙ローラ２２、及び用紙に所定の搬送抵抗を与えることで給紙ローラ２２により給紙される用紙を１枚毎に分離する分離パッド２３等を有して構成されている。

そして、給紙トレイ２１から画像形成部１０を経由して、排紙トレイ５に至る用紙の搬送経路Ｐのうち、前方の略Ｕ字状に転向する部位には、略Ｕ字状に湾曲しながら画像形成部１０に搬送される用紙に搬送力を与える搬送ローラ２４、２５が配設されている。

また、搬送ローラ２４よりも搬送経路Ｐの下流側には、搬送ローラ２４により搬送されてくる用紙の先端に接触することでその用紙の斜行を補正した後、その用紙をさらに画像形成部１０へ向けて搬送するレジストローラ２６、２７が設けられている。

３．搬送機構
搬送機構３０は、下方の給紙トレイ２１と上方の画像形成部１０との間に配置された搬送ベルト３３、並びに画像形成部１０の後方に配置された排出シュート（図示せず。）及び排出ローラ９１等を有して構成されている。

搬送ベルト３３は、画像形成部１０の作動と連動して回転する駆動ローラ３１と、駆動ローラ３１と離隔した位置に回転可能に配設された従動ローラ３２との間に巻き付けられて循環可能とされている。

このような構成である搬送機構３０は、搬送ベルト３３が用紙を載せた状態で回転することにより、フィーダ部２０から搬送されてきた用紙を４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃを有する画像形成部１０に順次搬送する。そして、画像形成部１０にて画像形成を終えた用紙を排出シュート及び排出ローラ９１により、搬送経路Ｐに沿って搬送し、排出部７から排紙トレイ５に排出させるようになっている。

４．画像形成部
画像形成部１０は、図１に示すように、スキャナ部６０、プロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ及び定着器ユニット８０等を有して構成されている。

４．１．スキャナ部
スキャナ部６０は、ハウジング３内の上部に配設され、レーザ光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ及び反射鏡等を有して構成されている。

そして、レーザ光源から発光されるレーザビームは、ポリゴンミラーで偏向されて、ｆθレンズを通過した後、反射鏡によって光路が折り返され、さらに、反射鏡によって光路が下方に屈曲されることにより、４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃそれぞれに設けられた感光体７１の表面上に照射され、静電潜像が形成されるようになっている。

４．２．プロセスカートリッジ
４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃはトナーの色が異なるのみで、その他は同一であるので、以下、プロセスカートリッジ７０Ｃを例にその構造を説明する。

プロセスカートリッジ７０Ｃは、周知の感光体７１、帯電器７２及びトナーカートリッジ７４等を収納するケーシング７５等を有して構成されている。

また、搬送ベルト３３を挟んで感光体７１と反対側には、転写ローラ７３が回転可能に配置されている。転写ローラ７３は、用紙が感光体７１近傍を通過する際に、感光体７１の表面に付着したトナーを用紙に転写させるものである。

トナーカートリッジ７４は、トナーが収容されたトナー収容室７４Ａ、トナーを現像ローラ７４Ｃに供給する供給ローラ７４Ｂ及び現像ローラ７４Ｃ等を有して構成されている。そして、トナー収容室７４Ａに収容されているトナーは、供給ローラ７４Ｂの回転によって現像ローラ７４Ｃ側に供給され、さらに、現像ローラ７４Ｃ側に供給されたトナーは、現像ローラ７４Ｃの表面に担持されるとともに、層厚規制ブレード７４Ｄにより担持されたトナーの厚みが所定の厚みにて均一となるよう調整された後、感光体７１の表面に供給されるようになっている。

４．３．定着ユニット
定着ユニット８０は、感光体７１より搬送経路Ｐの下流側に配設され、周知の加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２等を有して構成されている。

定着ユニット８０は、加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２により用紙に転写されたトナーを加熱溶融させて定着させるようになっている。

４．４．画像形成作動の概略
このような構成である画像形成部１０においては、以下のようにして用紙に画像が形成される。すなわち、画像形成が開始されると、制御部４０は、フィーダ部２０、搬送機構３０を制御して用紙を画像形成部１０に搬送するともに、画像形成用データに基づいて画像形成部１０のスキャナー部６０、プロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ等を制御する。このため、感光体７１の表面は、その回転に伴って、帯電器７２により一様に正帯電された後、スキャナ部６０から照射されるレーザビームにより露光され、その結果、感光体７１の表面に画像形成用データに対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ７４Ｃの回転により、現像ローラ７４Ｃ上に担持され、かつ、正帯電されているトナーが、感光体７１に対向して接触するときに、感光体７１の表面上に形成されている静電潜像に供給される。これにより、感光体７１の静電潜像は可視像化され、感光体７１の表面には反転現像によるトナー像が担持される。

その後、感光体７１の表面上に担持されたトナー像は、転写ローラ７３に印加される転写バイアスによって用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は定着ユニット８０に搬送されて加熱され、トナー像として転写されたトナーが用紙に定着して、画像形成が完了する。

５．収容部
収容部１１０は、いわゆる廃トナーボックスであり、図１に示すように、ハウジング３内において、下方の給紙トレイ２１と上方の搬送機構３０との間に形成された上下方向に薄い空間に配置されている。このため、収容部１１０は、側面から見て扁平、かつレーザプリンタ１の横方向（図１における紙面手前から奥側に向かう方向）に延在する略箱状体とされている。また、収容部１１０は、ハウジング３内に設けられたフレーム部材（図示しない）に着脱可能に固定されており、収容部１１０内に廃トナーが一杯に堆積すれば、収容部１１０を取り外して、メンテナンス作業を実施することが可能となっている。

収容部１１０の上面には、図２に拡大して示すように、搬送ベルト３３の幅と略同一の幅に開口された入口１１０ａが形成されている。そして、搬送ベルト３０の表面に付着した廃トナーは、後述する回収手段１００により入口１１０ａから収容部１１０内に送られ、収容部１１０内の前方から後方に向けて徐々に堆積するようになっている。

６．回収手段
回収手段１００は、図２に示すように、クリーニングローラ１０１、掻き取りローラ１０２、剥離ブレード１０３、楕円ロータ１０５、リードバルブ１０６等により構成されている。

クリーニングローラ１０１は、外表面側に樹脂製スポンジ層が形成された中実円柱であり、入口１１０ａ内の前方に配設され、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２と平行な枢軸１０１ａによって回転可能に軸支されている。

そして、クリーニングローラ１０１は、搬送ベルト３３の循環方向Ｄ１とは逆向きの回転方向Ｄ２に回転駆動されつつ、搬送ベルト３３に下方から接触するように構成されている。このため、クリーニングローラ１０１は、搬送ベルト３３の表面に付着したトナーを擦り落とすように自己の表面に付着させて、搬送ベルト３３から除去することが可能となっている。

掻き取りローラ１０２は金属製の中実円柱であり、入口１１０ａ内において、クリーニングローラ１０１より後方に位置し、枢軸１０１ａと平行な枢軸１０２ａによって回転可能に軸支されている。

そして、掻き取りローラ１０２は、トナーが帯びている電荷と反対の電荷（本実施例では、負電荷）が印加された状態で、クリーニングローラ１０１の表面に接触しながら、回転方向Ｄ３に回転するように構成されている。このため、掻き取りローラ１０２は、クリーニングローラ１０１の表面に付着したトナーを電気的に吸着して、掻き取りローラ１０２の表面に転写させることが可能となっている。

剥離ブレード１０３は、後端側が入口１１０ａの後方に固定され、前端側が掻き取りローラ１０２の表面に撓みつつ当接するように配置されている。このため、剥離ブレード１０３は、掻き取りローラ１０２の表面に付着したトナーを剥離させて、下方に落下させることが可能となっている。

楕円ロータ１０５は、中実楕円柱であり、入口１１０ａ内において、掻き取りローラ１０２及び剥離ブレード１０３の下方に位置し、枢軸１０１ａ、１０２ａと平行な枢軸１０５ａによって回転可能に軸支されている。そして、楕円ロータ１０５は、掻き取りローラ１０２の回転に従動して、回転方向Ｄ４に回転するように構成されている。また、楕円ロータ１０５は、収容部１１０の垂直壁面１１０ｂ、収容部１１０の底面及びリードバルブ１０６により囲まれている。

リードバルブ１０６は、楕円ロータ１０５に撓みつつ当接するように配置されている。

この回収手段１００では、搬送ベルト３３に付着したトナーがクリーニングローラ１０１を経由して掻き取りローラ１０２に移る。次に、剥離ブレード１０３が掻き取りローラ１０２の表面に付着する廃トナーを剥離させて、収容部１１０内に掻き落とすと、楕円ロータ１０５が廃トナーを収容部１１０の後方に送る。この際、リードバルブ１０６も楕円ロータ１０５の回転に伴って周期的に前後方向に撓んで、楕円ロータ１０５とともに廃トナーを収容部１１０の後方に送る。こうして、回収手段１００は、収容部１１０の入口１１０ａから収容部１１０内に廃トナーを送り、収容部１１０内の前方から後方に向けて徐々に廃トナーを堆積させることが可能となっている。

このような構成である実施例のレーザプリンタ１では、画像形成に伴って発生する廃トナーが収容部１１０内に堆積して一杯になれば、収容部１１０をハウジング３から取り外して、廃トナーを廃棄する等のメンテナンス作業を実施する必要がある。このため、このレーザプリンタ１において、制御部４０は、収容部１１０に収容される廃トナーの量を測定するため、第１センサー１１１及び第２センサー１１２と、判定手段と、測定手段とを備えている。

以下、図２〜図７を参照しつつ、第１、２センサー１１１、１１２と、判定手段と、測定手段とを説明する。予め説明しておくが、図６のグラフにおいて、横軸は、後述する第１、２センサ用凹部１１０ｅ、１１０ｆの検出窓１１０ｇ、１１０ｈが堆積した廃トナーにより遮蔽される率（以下、「検出窓遮蔽率」という。）であり、縦軸は、図４に示す電気回路の接続点Ｐ１の電圧である。

また、図６のグラフにおいて、実線Ｌ１は、第１センサ１１１単独の検知動作又は第２センサ１１２単独の検知動作の際の接続点Ｐ１の電圧を示している。破線Ｍ１は、廃トナーが第１センサ１１１及び第２センサ１１２のどちらかの側に片寄ることなく、均等に収容部１１０内の前方から後方に向けて堆積していくという条件下において、第１、２センサ１１１、１１２同時の検知動作の際の接続点Ｐ１の電圧を示している。一点鎖線Ｎ１は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｐ２の電圧を示している。二点鎖線Ｏは、第１、２センサ１１１、１１２の非検知動作時及び検出窓遮蔽率が１００％のときの接続点Ｐ１の電圧を示している。

さらに、図７に示すグラフは、上記図６のグラフについて、第１、２センサ１１１、１１２の非検知動作時及び検出窓遮蔽率１００％のときの接続点Ｐ１の電圧（二点鎖線Ｏで示す）を基準（０Ｖ）にして、そこからの差分（変化量）を絶対値で表したグラフである、そして、実線Ｌ１に対応する実線Ｌ２は、後述する検出値Ｃ１、Ｃ２を示し、破線Ｍ１に対応する破線Ｍ２は、後述する合成値Ｃ３を示している。また、一点鎖線Ｎ１に対応する一点鎖線Ｎ２は、後述する閾値Ｖｇ１、Ｖｇ２を示している。

７．第１センサ及び第２センサ
第１センサ１１１及び第２センサ１１２はそれぞれ、図２及び図３に示すように、収容部１１０の後端側下方の２箇所に形成された第１センサ用凹部１１０ｅ及び第２センサ用凹部１１０ｆに付設されている。

そして、図３に示すように、第１センサ用凹部１１０ｅ及び第２センサ用凹部１１０ｆは、横方向（図３における左右方向）で、収容部１１０の中央から等距離に位置している。このため、第１センサ１１１及び第２センサ１１２は、収容部１１０の入口１１０ａから同一距離に配置されている。

図２〜図４に示すように、第１センサ１１１は、投光部Ａと受光部１１１ａとからなる。投光部Ａは発光ダイオードであり、受光部１１１ａはフォトトランジスタである。そして、第１センサ用凹部１１０ｅに設けられた透光性材料からなる検出窓１１０ｇを介して、収容部１１０内に向けて投光部Ａから投光された光を受光部１１１ａにて受光する検知動作の結果、受光部１１１ａに流れる電流の変化によってコレクタ電位が変化する。

具体的には、図６のグラフの実線Ｌ１で示すように、検出窓遮蔽率（検出窓１１０ｇが堆積した廃トナーによって遮蔽される率）が０〜１００％まで変化する場合において、第１センサ１１１単独の検知動作が行われると、受光部１１１ａのコレクタ電位（図４に示す接続点Ｐ１の電圧）は、受光量の減少に応じて増大する。ここで、第１、２センサ１１１、１１２の非検知動作時に対し、投光部Ａを駆動させて受光部１１１ａが受ける受光量の変化に応じて第１センサが出力する検出値Ｃ１は、受光部１１１ａに流れる電流の変化によって生じたコレクタ電位変化量の絶対値である。このため、検出値Ｃ１は、図７のグラフの実線Ｌ２で示すように、受光部１１１ａが受ける受光量の減少に応じて減少する。

第２センサ１１２は、第１センサ１１１と同様に、投光部Ｂと受光部１１２ａとからなる。投光部Ｂは発光ダイオードであり、受光部１１２ａはフォトトランジスタである。そして、第２センサ用凹部１１０ｆに設けられた透光性材料からなる検出窓１１０ｈを介して、収容部１１０内に向けて投光部Ｂから投光された光を受光部１１２ａにて受光する検知動作の結果、受光部１１２ａに流れる電流の変化によってコレクタ電位が変化する。

具体的には、図６のグラフの実線Ｌ１で示すように、検出窓遮蔽率（検出窓１１０ｈが堆積した廃トナーによって遮蔽される率）が０〜１００％まで変化する場合において、第２センサ１１２単独の検知動作が行われると、受光部１１２ａのコレクタ電位（図４に示す接続点Ｐ１の電圧）は、受光量の減少に応じて増大する。ここで、第１センサ１１２の非検知動作時に対し、投光部Ｂを駆動させて受光部１１２ａが受ける受光量の変化に応じて第２センサが出力する検出値Ｃ２は、受光部１１２ａに流れる電流の変化によって生じたコレクタ電位変化量の絶対値である。このため、検出値Ｃ２は、図７のグラフの実線Ｌ２で示すように、受光部１１２ａが受ける受光量の減少に応じて減少する。

８．判定手段
判定手段は、制御部４０に内蔵されており、図４に示すように、第１センサ１１１の投光部ＡをＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路１２１と、第２センサ１１２の投光部ＢをＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路１２２と、コンパレータ回路１２３とを有して構成されている。

コンパレータ回路１２３は、制御部４０内のＣＰＵ入力ポート４０ａに出力端子が接続される１つのオペアンプ１２３ａを有している。オペアンプ１２３ａの非反転入力端子は、受光部１１１ａのコレクタ端子と、受光部１１２ａのコレクタ端子との接続点Ｐ１に、抵抗Ｒ４を介して接続されている。また、接続点Ｐ１には、他端が給電側に接続される抵抗Ｒ１の一端が接続されている。このため、検出窓遮蔽率（検出窓１１０ｇ、１００ｈが堆積した廃トナーによって遮蔽される率）が０〜１００％まで変化する場合において、第１、２センサ１１１、１１２について同時に検知動作を実施すれば、受光部１１１ａに流れる電流と受光部１１２ａに流れる電流の合成電流が抵抗Ｒ１を流れる。そして、図６のグラフの破線Ｍ１で示すように、この合成電流に対応して接続点Ｐ１の電圧が変化する。ここで、第１、２センサ１１１、１１２の検出値の合成値Ｃ３は、第１、２センサ１１１、１１２の非検知動作時に対し、投光部Ａ、Ｂを駆動させて受光部１１１ａ、１１２ａに流れる電流の変化によって生じた接続点Ｐ１の電圧変化量の絶対値である。このため、合成値Ｃ３は、図７のグラフの破線Ｍ２で示すように、受光部１１１ａ、１１２ａが受ける受光量の減少に応じて減少する。

オペアンプ１２３ａの反転入力端子は、他端が給電側に接続される抵抗Ｒ２の一端と、他端がアース側に接続される抵抗Ｒ３の一端との接続点Ｐ２に接続されている。ここで、接続点Ｐ２の電圧は、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値が調整されることにより、約１．７３Ｖに設定されている（図６の一点鎖線Ｎ１で示す）。このため、接続点Ｐ１の電圧が接続点Ｐ２の電圧より大きければ、オペアンプ１２３ａの出力端子から最大電圧値がＣＰＵ入力ポート４０ａに出力される。他方、接続点Ｐ１の電圧が接続点Ｐ２の電圧より小さければ、オペアンプ１２３ａの出力端子から最小電圧値がＣＰＵ入力ポート４０ａに出力される。

上記接続点Ｐ２の電圧（約１．７３Ｖ）は、第１センサ１１１の検出値Ｃ１及び第２センサ１１２の検出値Ｃ２に対する閾値Ｖｇ１（比較値、図７の一点鎖線Ｎ２で示す）、及び合成値Ｃ３に対する閾値Ｖｇ２（比較値、図７の一点鎖線Ｎ２で示す）に対応するものである（Ｖｇ１＝Ｖｇ２＝約１．５７Ｖ）。以下、コンパレータ回路１２３による接続点Ｐ１の電圧と接続点Ｐ２の電圧との比較を検出値Ｃ１、Ｃ２及び合成値Ｃ３と閾値Ｖｇ１、Ｖｇ２との比較に置き換えて説明する。

判定手段は、図５に示す廃トナー量測定ルーチン（ステップＳ１００〜ステップＳ１２０）の中の第１判定ステップ（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６）及び第２判定ステップ（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）も有している。第１判定ステップは、各第１、２センサ１１１、１１２毎に単独で実施する検知動作により出力された検出値Ｃ１、Ｃ２が閾値Ｖｇ１以下であるか否かを判定するものである。第２判定ステップは、第１、２センサについて同時に実施する検知動作により出力された検出値の合成値Ｃ３が閾値Ｖｇ２以下であるか否かを判定するものである。各ステップの詳細については、廃トナー量測定ルーチンを後述する際に説明する。

９．測定手段
測定手段は、図５に示すステップＳ１０７、ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５により構成されている。そして、測定手段は、判定手段の第１判定ステップ及び第２判定ステップの判定に基づき、廃トナーの量を「収容部１１０内に廃トナーがかなり堆積している状態。（以下、単に『フル』と呼ぶ）」、「収容部１１０内に廃トナーがある程度堆積しているが、まだ余裕がある状態。（以下、単に『ニアフル』と呼ぶ。）」、「収容部１１０内に廃トナーがあまり堆積していない状態。（以下、単に『ロー』と呼ぶ。）」の３段階で測定するものである。

１０．廃トナー量測定ルーチン
制御部４０は、収容部１１０に収容される廃トナーの量を測定するため、レーザプリンタ１の起動時や画像形成動作時等に、図５に示す廃トナー量測定ルーチンを随時実施する。以下、各ステップ毎に詳しく説明する。

まず、ステップＳ１００において、処理が開始される。

次に、ステップＳ１０１において、制御部４０からスイッチング回路１２１に、第１センサ１１１の投光部ＡのＯＮ信号が送られ、スイッチング回路１２１が投光部Ａを点灯させる。この結果、投光部Ａが第１センサ用凹部１１０ｅ内に向けて投光する。

次に、ステップＳ１０２において、投光部Ａから投光された光を受光部１１１ａが受光する検知動作を実施し、受光部１１１ａが受ける受光量の減少に応じて減少する検出値Ｃ１を第１センサ１１１が出力する。そして、この検出値Ｃ１がコンパレータ回路１２３のオペアンプ１２３ａの非反転入力端子に入力され、オペアンプ１２３ａの反転入力端子にて設定された閾値Ｖｇ１と比較される。そして、検出値Ｃ１と閾値Ｖｇ１との比較結果がオペアンプ１２３ａの出力端子からＣＰＵ入力ポート４０ａに伝えられる。

次に、ステップＳ１０３において、制御部４０からスイッチング回路１２１に、第１センサ１１１の投光部ＡのＯＦＦ信号が送られ、スイッチング回路１２１が投光部Ａを消灯させる。

次に、ステップＳ１０４において、制御部４０からスイッチング回路１２２に、第２センサ１１２の投光部ＢのＯＮ信号が送られ、スイッチング回路１２２が投光部Ｂを点灯させる。この結果、投光部Ｂが第２センサ用凹部１１０ｅ内に向けて投光する。

次に、ステップＳ１０５において、投光部Ｂから投光された光を受光部１１２ａが受光する検知動作を実施し、受光部１１２ａが受ける受光量の減少に応じて減少する検出値Ｃ２を第２センサ１１２が出力する。そして、この検出値Ｃ２がコンパレータ回路１２３のオペアンプ１２３ａの非反転入力端子に入力され、オペアンプ１２３ａの反転入力端子にて設定された閾値Ｖｇ１と比較される。そして、検出値Ｃ２と閾値Ｖｇ１との比較結果がオペアンプ１２３ａの出力端子からＣＰＵ入力ポート４０ａに伝えられる。

次に、ステップＳ１０６において、制御部４０からスイッチング回路１２２に、第２センサ１１２の投光部ＢのＯＦＦ信号が送られ、スイッチング回路１２２が投光部Ｂを消灯させる。

次に、ステップＳ１０７において、「検出値Ｃ１≦閾値Ｖｇ１、かつ検出値Ｃ２≦閾値Ｖｇ１」が「Ｙｅｓ」であると判断された場合、ステップＳ１０８に移行する。

そして、ステップＳ１０８において、制御部４０からスイッチング回路１２１、１２２に、第１、２センサ１１１、１１２の投光部Ａ、ＢのＯＮ信号が送られ、スイッチング回路１２１、１２２が投光部Ａ、Ｂを点灯させる。この結果、投光部Ａ、Ｂが第１センサ用凹部１１０ｅ及び第２センサ用凹部１１０ｆ内に向けて投光する。

次に、ステップＳ１０９において、投光部Ａから投光された光を受光部１１１ａが受光する検知動作と、投光部Ｂから投光された光を受光部１１２ａが受光する検知動作を同時に実施し、第１、２センサ１１１、１１２の検出値の合成値Ｃ３を第１、２センサ１１１、１１２が出力する。そして、この合成値Ｃ３がコンパレータ回路１２３のオペアンプ１２３ａの非反転入力端子に入力され、オペアンプ１２３ａの反転入力端子にて設定された閾値Ｖｇ２と比較される。そして、合成値Ｃ３と閾値Ｖｇ２との比較結果がオペアンプ１２３ａの出力端子からＣＰＵ入力ポート４０ａに伝えられる。

次に、ステップＳ１１０において、制御部４０からスイッチング回路１２１、１２２に、第１、２センサ１１１、１１２の投光部Ａ、ＢのＯＦＦ信号が送られ、スイッチング回路１２１、１２２が投光部Ａ、Ｂを消灯させる。

次に、ステップＳ１１１において、「検出値Ｃ３≦閾値Ｖｇ２」が「Ｙｅｓ」であると判断された場合、ステップＳ１１２に移行する。そして、ステップＳ１１２において、廃トナー量が「フル」であると判断し、ステップＳ１２０に移行して、処理を終了する。

他方、ステップＳ１１１において、「検出値Ｃ３≦閾値Ｖｇ２」が「Ｎｏ」であると判断された場合、ステップＳ１１４に移行する。そして、ステップＳ１１４において、廃トナー量が「ニアフル」であると判断し、ステップＳ１２０に移行して、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０７において、「検出値Ｃ１≦閾値Ｖｇ１、かつ検出値Ｃ２≦閾値Ｖｇ１」が「Ｎｏ」であると判断された場合、ステップＳ１１３に移行する。

そして、ステップＳ１１３において、「検出値Ｃ１＞閾値Ｖｇ１、かつ検出値Ｃ２＞閾値Ｖｇ１」が「Ｙｅｓ」であると判断された場合、ステップＳ１１５に移行する。そして、ステップＳ１１５において、廃トナー量が「ロー」であると判断し、ステップＳ１２０に移行して、処理を終了する。

他方、ステップＳ１１３において、「検出値Ｃ１＞閾値Ｖｇ１、かつ検出値Ｃ２＞閾値Ｖｇ１」が「Ｎｏ」であると判断された場合、ステップＳ１１４に移行する。そして、ステップＳ１１４において、廃トナー量が「ニアフル」であると判断し、ステップＳ１２０に移行して、処理を終了する。

こうして、制御部４０は、収容部１１０内の廃トナー量を測定し、廃トナー量の測定結果を適宜ユーザに通知し、収容部１１０のメンテナンスを実施するよう通知する等の必要な処理を実施する。

ここで、図６及び図７のグラフに示すように、廃トナーが第１センサ１１１及び第２センサ１１２のどちらかの側に片寄ることなく、均等に収容部１１０内の前方から後方に向けて堆積していくという条件下において、上記廃トナー測定ルーチンがどのような処理を行うかを説明する。

図７のグラフにおいて、縦線Ｓ１より左側の領域では、ステップＳ１０７で「Ｎｏ」と判断され、ステップＳ１１３で「Ｙｅｓ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「ロー」であると判断される。また、縦線Ｓ２から右側の領域では、ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」と判断され、ステップＳ１１１で「Ｙｅｓ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「フル」であると判断される。さらに、縦線Ｓ１から縦線Ｓ２までの領域では、ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」と判断され、ステップＳ１１１で「Ｎｏ」と判断されるので、その結果、廃トナー量が「ニアフル」であると判断される。

ここで、仮に第２判定ステップ（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）及びステップＳ１１１がないとすれば、第１、２センサ１１１、１１２の検出窓遮蔽率が例えば８０％である場合、ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」と判断された後、廃トナー量が「フル」であると判断されてしまう。

これに対して、本実施例では、第２判定ステップ（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）及びステップＳ１１１があることにより、第１、２センサ１１１、１１２の検出窓遮蔽率が８０％である場合に、廃トナー量が「ニアフル」であると判断することができる。このため、本実施例では、「フル」と「ニアフル」とをより精度よく見分けることが可能となっている。

さらに、実施例のレーザプリンタ１における廃トナー量測定の試験例を図８、図９を参照しつつ説明する。

（試験例）
試験例では、レーザプリンタ１の画像形成に伴って発生する廃トナーが第２センサ１１２よりも第１センサ１１１側に片寄りながら、収容部１１０内の前方から後方に向けて堆積していくという条件設定をしている。このため、図８のグラフに示すように、レーザプリンタ１の画像形成の枚数（横軸に示す）が増加するにつれて、第１センサ１１１の検出窓遮蔽率（折れ線Ｘ１で示す）が第２センサ１１２の検出窓遮蔽率（折れ線Ｘ２で示す）より速く上昇していく。

この場合において、廃トナー測定ルーチンが随時実施されると、図９のグラフに示すように、検出値Ｃ１（実線Ｌ３で示す）、検出値Ｃ２（実線Ｌ４で示す）、合成値Ｃ３（破線Ｍ３で示す）が変化する。

図９のグラフにおいて、縦線Ｔ１より左側の領域では、ステップＳ１０７で「Ｎｏ」と判断され、ステップＳ１１３で「Ｙｅｓ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「ロー」であると判断される。また、縦線Ｔ１から縦線Ｔ２までの領域では、ステップＳ１０７で「Ｎｏ」と判断され、ステップＳ１１３で「Ｎｏ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「ニアフル」であると判断される。さらに、縦線Ｔ２から縦線Ｔ３までの領域では、ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」と判断され、ステップＳ１１１で「Ｎｏ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「ニアフル」であると判断される。そして、縦線Ｔ３から右側の領域では、ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」と判断され、ステップＳ１１１で「Ｙｅｓ」と判断されるので、その結果として、廃トナー量が「フル」であると判断される。

ここで、仮に第２判定ステップ（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）及びステップＳ１１１がないとすれば、画像形成枚数が縦線Ｔ２から縦線Ｔ３までの領域内にある場合、廃トナー量が「フル」であると判断してしまう。

これに対して、本実施例では、第２判定ステップ（ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０）及びステップＳ１１１があることにより、画像形成枚数が縦線Ｔ２から縦線Ｔ３までの領域内にある場合に、廃トナー量が「ニアフル」であると判断することができる。このため、本実施例では、「フル」と「ニアフル」とをより精度よく見分けることが可能となっている。

上述した通り、実施例のレーザプリンタ１は、第１判定ステップと、第２判定ステップとを判定手段が有していることから、１つの判定ステップのみからなる上記従来技術と比較して、より精度良く廃トナーの量を測定することができる。特に、廃トナーが第１、２センサ１１１、１１２のどちらかに片寄るような場合でも、上記第２判定ステップにより、より精度良く判定できる。

したがって、実施例のレーザプリンタ１は、収容部１１０に収容される廃トナーの量をより精度良く測定できる。

その結果、このレーザプリンタ１では、収容部１１０内に廃トナーが一杯になった場合に実施するメンテナンス作業の周期が不必要に短くなってしまう事態が生じ難い。

また、このレーザプリンタ１において、閾値Ｖｇ１と閾値Ｖｇ２とは、Ｖｇ１＝Ｖｇ２、（Ｖｇ１×ｎ＞Ｖｇ２、ｎ＝２）の関係にあることから、第１判定ステップにおいて、「収容部１１０に廃トナーがある程度堆積している状態」と判定してから、現実に収容部１１０に廃トナーが一杯に堆積するまでのほぼ中間で、第２判定ステップが「フル」又は「ニアフル」のどちらかであると判定することができる。このため、このレーザプリンタ１は、より効果的に廃トナーの量を測定することができる。

さらに、このレーザプリンタ１は、第１判定ステップにおいて、各第１、２センサ１１１、１１２毎に出力された検出値Ｃ１、Ｃ２が双方とも閾値Ｖｇ１以下である場合に、第２判定ステップによる判定を行うものであるので、第２判定ステップの実施が不必要な場合に、第２判定ステップを実施しないようにすることができ、処理効率を向上させることができる。

また、このレーザプリンタ１は、収容部１１０の入口１１０ａから収容部１１０内に廃トナーを送る回収手段１００を備えるものであるから、本発明の作用効果を確実に享受することができる。

さらに、このレーザプリンタ１において、第１、２センサ１１１、１１２は、収容部１１０の入口１１０ａから同一距離に配置されているので、収容部１１０内で廃トナーが片寄り易い場合であっても、本発明の効果を確実に享受することができる。

また、このレーザプリンタ１において、収容部１１０は、側面から見て扁平な略箱状体であることから、収容部１１０内で廃トナーが片寄り易いので、本発明の作用効果をより確実に享受することができる。

さらに、このレーザプリンタ１において、第１、２センサ１１１、１１２により出力された各検出値Ｃ１、Ｃ２は、１個のオペアンプ１２３ａの非反転入力端子に入力され、オペアンプ１２３ａの反転入力端子には、給電部から抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧で得られる閾値Ｖｇ１及び閾値Ｖｇ２が入力されている。このため、閾値Ｖｇ１及び閾値Ｖｇ２を別々に設定したり、変更したりする構成に比べ、装置構成をより簡素化することができ、製品コストの低廉化を図ることができる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は画像形成装置に利用可能である。

実施例の画像形成装置の概略断面図である。 実施例の画像形成装置に係り、収容部及び回収手段を示す部分拡大断面図である。 実施例の画像形成装置に係り、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 実施例の画像形成装置に係り、第１、２センサ及び判定手段を示す電気回路図である。 実施例の画像形成装置に係り、廃トナー測定ルーチンを示すフローチャートである。 実施例の画像形成装置に係り、第１、２センサの検出窓遮蔽率と接続点Ｐ１の電圧との関係を示すグラフである。 実施例の画像形成装置に係り、第１、２センサの検出窓遮蔽率と検出値Ｃ１、Ｃ２及び合成値Ｃ３との関係を示すグラフである。 実施例の画像形成装置に係り、試験例における画像形成枚数と第１、２センサの検出窓遮蔽率との関係を示すグラフである。 実施例の画像形成装置に係り、試験例における第１、２センサの検出窓遮蔽率と検出値Ｃ１、Ｃ２及び合成値Ｃ３との関係を示すグラフである。

１…画像形成装置（レーザプリンタ）
１００…回収手段
１１０…収容部
１１０ａ…収容部の入口
１１１、１１２…センサ（１１１…第１センサ、１１２…第２センサ）
１１１ａ、１１２ａ…受光部
１２３…コンパレータ回路
１２３ａ…オペアンプ
Ａ、Ｂ…投光部
Ｃ１、Ｃ２…検出値
Ｃ３…検出値の合成値
Ｖｇ１、Ｖｇ２…閾値
Ｓ１０１〜Ｓ１０６…第１判定ステップ
Ｓ１０８〜Ｓ１１０…第２判定ステップ

Claims (7)

1. 量が増加又は減少する被収容物を収容する収容部と、
   投光部及び受光部からなり、該収容部内に向けて該投光部から投光された光を該受光部にて受光する検知動作の結果、該受光部が受ける受光量の変化に応じた検出値であって、該受光量の変化に応じて流れる電流値又は電圧差の絶対値を出力する複数のセンサと、
   各該センサ毎に単独で実施する該検知動作により出力されたそれぞれの該検出値が所定の閾値Ｖｇ１以下であるか否かを各センサ毎に判定する第１判定ステップと、該複数のセンサについて同時に実施する該検知動作により出力された該検出値の合成値であって、それぞれの受光部が受ける受光量の変化に応じて流れる合成した電流値又は電圧差の絶対値が所定の閾値Ｖｇ２以下であるか否かを判定する第２判定ステップとを有する判定手段と、
   該判定手段の該第１判定ステップ及び該第２判定ステップの判定に基づき、閾値Ｖｇ１及び閾値Ｖｇ２に対する該被収容物の相対的な量を測定する測定手段とを備え、
   前記測定手段は、該第１判定ステップにおいて、それぞれの該検出値が所定の閾値Ｖｇ１以下である場合、該第２判定ステップにおいて、該検出値の合成値が所定の閾値Ｖｇ２以下であるときと、該検出値の合成値が所定の閾値Ｖｇ２以下でないときとで該被収容物の相対的な量を区別することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数のセンサは、前記収容部の入口から同一距離に配置されている請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記閾値Ｖｇ１と前記閾値Ｖｇ２とは、
   Ｖｇ１×ｎ＞Ｖｇ２、（ｎはセンサの個数、ｎ≧２）
   の関係にある請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記閾値Ｖｇ１と前記閾値Ｖｇ２とは、
   Ｖｇ１＝Ｖｇ２
   の関係にある請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第１判定ステップにおいて、各前記センサ毎に出力された前記検出値がいずれも所定の閾値Ｖｇ１以下である場合に、第２判定ステップによる判定を行う請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記複数のセンサにより出力された各前記検出値は、前記判定手段における１つのポートに入力される請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記一つのポートはコンパレータの一方の入力端子であり、該コンパレータの他方の入力端子には前記閾値Ｖｇ１及び前記閾値Ｖｇ２が比較値として入力される請求項６記載の画像形成装置。

Images