JP2018173458A - 粉体検知装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、筐体に粉体が存在することを適正に検知することが可能な粉体検知装置、および、そのような粉体検知装置を備える画像形成装置、を提供する。【解決手段】粉体検知装置５０は、粉体が配置される筐体５１と、発光部７２および受光部７３を有し、発光部７２および受光部７３の間に筐体５１が配置されるように設けられ、筐体５１に粉体が存在することを検知可能な光透過型センサ７１とを備える。筐体５１は、発光部７２からの光が入射する入射面５２と、受光部７３に向かう光が出射する出射面５３と、出射面５３に隣接して設けられる隣接面５４とを有する。隣接面５４は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸から離れるように延在し、出射面５３に接続される接続部を含む。【選択図】図４

Description

この発明は、粉体検知装置および画像形成装置に関する。

従来の粉体検知装置に関して、たとえば、特開２００５−３５２４０２号公報には、回収容器の満杯検知を高い信頼性で行なうことを目的とした、粉体収容装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された粉体収容装置は、受け入れた粉体が堆積する収容空間を備えた回収容器と、回収容器に設けられ、収容空間内に堆積した粉体が侵入する検知空間を形成する検知窓部と、検知空間に侵入した粉体を定期的に収容空間に掻き出す除去手段と、検知空間の内部に粉体が存在することを検知窓部を通して検知する検知手段とから構成されている。

また、特開２００９−１８６８３５号公報には、トナー容器内のトナー量を正確に検知することを目的とした検知装置が開示されている（特許文献２）。

特許文献２に開示された検知装置は、画像形成装置に着脱可能なトナー回収容器内のトナー量を検知する。検知装置は、発光部および受光部と、弾性体からなり、発光部から射出された光が、発光部と受光部とを結ぶ光路外へと漏れることを抑制する遮光部材とを有する。

特開２００５−３５２４０２号公報 特開２００９−１８６８３５号公報

上述の特許文献に開示されるように、光透過型センサを用いて、筐体内に粉体が存在することを検知する粉体検知装置が知られている。

このような粉体検知装置においては、光透過型センサの発光部から発せられた光の一部が、透明部材からなる筐体の肉厚部分を進行し、迷光となって光透過型センサの受光部に到達する場合がある。このような迷光が生じると、筐体内に粉体が存在することを適正に検知できないおそれが生じる。一方、誤検知を防ぐ手段は、簡易な構成で実現することが求められる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、簡易な構成により、筐体に粉体が存在することを適正に検知することが可能な粉体検知装置、および、そのような粉体検知装置を備える画像形成装置を提供することである。

この発明に従った粉体検知装置は、透明部材からなり、粉体が配置される筐体と、光を発する発光部と、発光部から発せられた光を受ける受光部とを有し、発光部および受光部の間に筐体が配置されるように設けられ、筐体に粉体が存在することを検知可能な光透過型センサとを備える。筐体は、発光部からの光が入射する入射面と、受光部に向かう光が出射する出射面と、出射面に隣接して設けられる隣接面とを有する。隣接面は、発光部および受光部を結ぶ光軸の軸方向において出射面に近づくほど、発光部および受光部を結ぶ光軸から離れるように延在し、出射面に接続される接続部を含む。

このように構成された粉体検知装置によれば、隣接面における筐体の肉厚部分を伝わる光は、接続部において、発光部および受光部を結ぶ光軸から離れるように進行するため、その光が受光部に向かうことを抑制できる。これにより、筐体に粉体が存在することを適正に検知することができる。また、このような誤検知を防ぐ機構は、筐体の形状自体によって実現されているため、粉体検知装置を簡易な構成とできる。

また好ましくは、隣接面は、出射面に対して９０°未満の角度をなして交わる。
このように構成された粉体検知装置によれば、隣接面における筐体の肉厚部分を伝わる光が、出射面における筐体の肉厚部分へと伝播し難くなる。これにより、筐体の肉厚部分を伝わる光が受光部に向かうことをより効果的に抑制できる。

また好ましくは、隣接面は、さらに入射面に隣接して設けられている。入射面の面積は、出射面の面積よりも小さい。

このように構成された粉体検知装置によれば、隣接面に、発光部および受光部を結ぶ光軸の軸方向において出射面に近づくほど、発光部および受光部を結ぶ光軸から離れるように延在する接続部を設け易くなる。

また好ましくは、筐体は、隣接面として、一対の側面を有する。筐体を、発光部および受光部を結ぶ光軸を含む平面により切断した場合に、入射面が上辺をなし、出射面が、上辺に平行であり、上辺よりも大きい長さを有する下辺をなし、一対の側面が上辺および下辺の間で延びる斜辺をなす台形形状となる切断面が存在する。

このように構成された粉体検知装置によれば、一対の側面における筐体の肉厚部分を伝わる光が、受光部に向かうことを抑制できる。

また好ましくは、筐体は、隣接面として、底面を有する。筐体を、発光部および受光部を結ぶ光軸を含む鉛直平面により切断した場合に、入射面および底面が、９０°よりも大きい角度で交わり、出射面および底面が、９０°未満の角度で交わる切断面が得られる。

このように構成された粉体検知装置によれば、底面における筐体の肉厚部分を伝わる光が、受光部に向かうことを抑制できる。

また好ましくは、底面には、上記切断面を進行する光を、発光部および受光部を結ぶ光軸の軸方向において出射面に近づくほど、上記切断面から遠ざかる方向に導く導光部が設けられる。

このように構成された粉体検知装置によれば、底面における筐体の肉厚部分を伝わる光が、受光部に向かうことをより効果的に抑制できる。

この発明に従った画像形成装置は、記録媒体への画像形成に用いられなかったトナーを回収するトナー回収容器と、トナー回収容器に回収されたトナーが規定量を超えたことを検出するための、上述のいずれかに記載の粉体検知装置とを備える。

このように構成された画像形成装置によれば、トナー回収容器のメンテナンス時期を適正に知ることができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、簡易な構成により、筐体に粉体が存在することを適正に検知することが可能な粉体検知装置、および、そのような粉体検知装置を備える画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における粉体検知装置を搭載した画像形成装置を示す断面図である。 図１中のトナー回収容器を示す斜視図である。 図１中のトナー回収容器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における粉体検知装置を示す斜視図である。 図４中のＶ−Ｖ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。 図４中のＶＩ−ＶＩ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。 第１比較例における粉体検知装置を示す斜視図である。 図７中の粉体検知装置における光の進行を示す図（光線追跡シミュレーション図）である。 第２比較例における粉体検知装置を示す斜視図である。 図５中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 粉体検知装置の第１変形例を示す断面図である。 粉体検知装置の第２変形例を示す斜視図である。 図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。 図４中の粉体検知装置において、底面側で生じる迷光の経路を示す図（光線追跡シミュレーション図）である。 粉体検知装置の第３変形例を示す斜視図である。 図１５中の矢印ＸＶＩに示す方向から見た筐体を示す図である。 図１５中の矢印ＸＶＩＩに示す方向から見た筐体を示す図である。 第１比較例、第２比較例、実施例１および実施例２における迷光率を示すグラフである。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における粉体検知装置を搭載した画像形成装置を示す断面図である。図１を参照して、まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。

画像形成装置１００は、電子写真方式によるカラープリンタである。画像形成装置１００は、いわゆるタンデム式であり、４色（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロー、Ｋ：ブラック）の画像を合成するように構成されている。

画像形成装置１００は、印刷ジョブを受け付けて、紙等の記録媒体に画像を形成する機能を有する。画像形成装置１００は、印刷部２と、給紙部１４と、ＣＰＵにより構成される制御部１８と、排紙部（排紙トレイ）２０と、トナー回収容器２５とを有する。

給紙部１４は、複数種類のサイズの用紙を一枚ずつ印刷部２に向けて供給するように構成されている。給紙部１４は、用紙トレイ１５と、給紙ローラ１６とを有する。用紙トレイ１５には、印刷前の用紙が複数枚重ね合わされて載置されている。なお、図１中では、用紙トレイ１５は１つしか記載されていないが、実際には、用紙のサイズに対応して複数の用紙トレイ１５が設けられている。給紙ローラ１６は、用紙トレイ１５に載置された用紙を一枚ずつ取り出す。

印刷部２は、給紙部１４から供給される用紙に画像を形成する画像形成手段として設けられている。印刷部２は、画像形成ステーション３３（３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ，３３Ｋ）と、露光制御部３と、１次転写ローラ８（８Ｃ，８Ｍ，８Ｙ，８Ｋ）と、転写ベルト１０と、駆動ローラ１１と、従動ローラ１２と、２次転写ローラ１３と、クリーニングブレード１７と、定着装置１９とを有する。

画像形成ステーション３３（３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ，３３Ｋ）は、感光体ドラム４（４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｋ）と、帯電器５（５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋ）と、露光装置６（６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ）と、現像装置７（７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ，７Ｋ）と、クリーナー９（９Ｃ，９Ｍ，９Ｙ，９Ｋ）とを有する。

感光体ドラム４の周面は、帯電器５により帯電される。露光装置６は、露光制御部３の制御により、感光体ドラム４の周面に対してレーザを照射する。これにより、感光体ドラム４の周面には、静電潜像が形成される。この静電潜像が形成された感光体ドラム４に対して、現像装置７の現像ローラがトナーを供給することにより、感光体ドラム４の周面にトナー画像が形成される。

トナー画像は、１次転写ローラ８により、駆動ローラ１１と従動ローラ１２との間に張り渡された転写ベルト１０に１次転写される。転写ベルト１０にトナー画像が転写された後に、感光体ドラム４の周面に残存した残トナーは、クリーナー９により回収される。

１次転写されたトナー画像は、転写ベルト１０が駆動させられることにより、２次転写ローラ１３まで搬送される。トナー像は、２次転写ローラ１３により、給紙部１４から搬送されてきた用紙に２次転写される。用紙にトナー画像が転写された後に、転写ベルト１０上に残存した残トナーは、クリーニングブレード１７により回収される。

クリーナー９およびクリーニングブレード１７により回収された残トナーは、図示されない搬送機構により、トナー回収容器２５に搬送される。トナー回収容器２５は、搬送されてきた残トナーを廃トナーとして回収する。

トナー画像が転写された用紙は、定着装置１９に搬送される。定着装置１９は、用紙に対して加熱処理および加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙に定着させる定着手段として機能する。排紙トレイ２０には、印刷済みの用紙が載置される。

図２は、図１中のトナー回収容器を示す斜視図である。図３は、図１中のトナー回収容器を示す断面図である。

なお、図１から図３中には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が示されている。Ｘ軸およびＺ軸は、水平方向に平行な軸である。Ｘ軸は、画像形成装置１００の幅方向（左右方向）に延び、Ｚ軸は、画像形成装置１００の奥行方向に延びている。Ｙ軸は、鉛直方向に平行な軸である。図３中には、Ｘ−Ｙ平面により切断された場合のトナー回収容器２５の断面が示されている。

図１から図３を参照して、トナー回収容器２５は、廃トナーを回収するための容器である。トナー回収容器２５は、画像形成装置１００に対して着脱可能に設けられている。トナー回収容器２５は、全体として、Ｘ軸方向が長手方向となるバー形状を有する。なお、図１中では、表示の便宜上、トナー回収容器２５が用紙トレイ１５に隣り合う位置に示されているが、実際には、トナー回収容器２５は、画像形成ステーション３３の機械正面側において、Ｘ軸方向に横たわって設けられている。

トナー回収容器２５は、本体部２７と、シャッター２９と、ギア３４と、搬送スクリュー３６とを有する。

本体部２７は、樹脂製の筐体からなる。本体部２７は、Ｘ軸方向が長手方向となる細長形状の筐体からなる。本体部２７は、内部空間３１を形成している。本体部２７は、クリーナー９およびクリーニングブレード１７から搬送されてくる残トナーを廃トナーとして内部空間３１に収容している。

本体部２７には、廃トナーの投入口としての開口部２８が設けられている。開口部２８は、内部空間３１と、本体部２７の外側の空間との間を連通させるように設けられている。開口部２８は、Ｘ軸方向における一方端に位置する本体部２７の上面に設けられている。シャッター２９は、開口部２８を開閉可能なように本体部２７に取り付けられている。シャッター２９は、図２中の矢印４１に示す方向にスライド可能に設けられている。トナー回収容器２５が画像形成装置１００に装着された状態において、シャッター２９は、開口部２８を開状態とし、トナー回収容器２５が画像形成装置１００から取り外された状態において、シャッター２９は、開口部２８を閉状態とする。

本体部２７には、開口部２８を含む複数の投入口から廃トナーが投入される。搬送スクリュー３６は、内部空間３１にて廃トナーを搬送する搬送手段として設けられている。搬送スクリュー３６は、その構成部位として、軸部３７と、羽根部３８とを有する。軸部３７は、内部空間３１においてＸ軸方向に軸状に延びている。軸部３７は、その軸状に延びる両端にて本体部２７に回転可能に支持されている。羽根部３８は、軸部３７の外周上でＸ軸方向に沿って螺旋状に延びている。ギア３４は、本体部２７の外側の空間で軸部３７の一端に接続されている。

トナー回収容器２５が画像形成装置１００に装着された状態において、画像形成装置１００に設けられたモーターなどの駆動手段（不図示）から、ギア３４に回転運動が伝達される。搬送スクリュー３６は、駆動手段からの回転運動を受けて、軸部３７を中心に回転する。これにより、搬送スクリュー３６は、廃トナーをＸ軸方向に搬送して、廃トナーが内部空間３１において偏ることを防ぐ。

続いて、この発明の実施の形態１における粉体検知装置５０の構造について説明する。図４は、この発明の実施の形態１における粉体検知装置を示す斜視図である。

図２から図４を参照して、画像形成装置１００は、粉体検知装置５０をさらに有する。粉体検知装置５０は、ユーザに対してトナー回収容器２５のメンテナンス時期（交換時期）を知らせることを目的に、内部空間３１に回収された廃トナーが規定量に達したことを検出するための装置である。

粉体検知装置５０は、筐体５１と、光透過型センサ７１と、センサ支持部６１とを有する。

筐体５１は、透明部材からなる。筐体５１は、光が透過可能な透明部材からなる。筐体５１は、有底の筐体形状を有する。筐体５１は、開口部５１ｍを有する。開口部５１ｍは、筐体５１の上端にて開口している。

筐体５１は、トナー回収容器２５（より具体的には、本体部２７）に取り付けられている。筐体５１は、その底部が本体部２７の外側の空間に位置し、開口部５１ｍが内部空間３１に位置するように設けられている。開口部５１ｍは、内部空間３１に回収可能な廃トナーの量に合わせて、内部空間３１における所定高さに位置している。

光透過型センサ７１は、発光部７２と、受光部７３とを有する。発光部７２および受光部７３は、対向配置されている。発光部７２は、光源を有し、光を発する。受光部７３は、光電変換素子を含み、発光部７２から発せられた光を受けて、電子信号に変換する。光透過型センサ７１は、受光部７３における受光量に基づいて、発光部７２および受光部７３の間の透過／遮光状態を検知する。

センサ支持部６１は、トナー回収容器２５が装着される画像形成装置１００の容器受け部（不図示）側に取り付けられている。センサ支持部６１は、発光部７２および受光部７３を支持している。

筐体５１は、発光部７２および受光部７３の間に配置されている。筐体５１は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光（図４中の矢印１１１に示す光）の光軸上に配置されている。発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸は、筐体５１の底部に対して鉛直上方向に隣り合った位置で、筐体５１に交わっている。発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸は、鉛直方向において、開口部５１ｍよりも筐体５１の底部に近い位置で、筐体５１に交わっている。

内部空間３１に回収された廃トナーが規定量に達していない時、発光部７２から発せられた光は、透明部材からなる筐体５１を透過して受光部７３に到達する。

一方、内部空間３１に回収された廃トナーが一定の量を超えると、搬送スクリュー３６によって搬送された廃トナーが、開口部５１ｍを通じて筐体５１の内部に流れ込む。このとき、発光部７２から受光部７３に向かう光の進行が、筐体５１内に流れ込んだ廃トナーによって遮られる。すなわち、廃トナーは、発光部７２から受光部７３に向かう光の遮光部材として機能する。光透過型センサ７１は、受光部７３に入射する光量が減少したことを受けて、内部空間３１に回収された廃トナーが規定量に達したことを検知する。

図５は、図４中のＶ−Ｖ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。図４から図６を参照して、筐体５１は、入射面５２と、出射面５３と、隣接面５４とを有する。入射面５２、出射面５３および隣接面５４は、筐体５１の外側の空間に配置されている。

入射面５２は、発光部７２と対向して配置されている。入射面５２には、発光部７２から発せられた光が入射する。出射面５３は、受光部７３と対向して配置されている。受光部７３に向かう光は、出射面５３から出射する。

入射面５２および出射面５３は、水平方向に面している。入射面５２および出射面５３は、平面から構成されている。入射面５２および出射面５３は、筐体５１の表裏に配置されている。入射面５２および出射面５３は、互いに平行に配置されている。入射面５２および出射面５３は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に直交している。入射面５２および出射面５３は、矩形形状の平面視を有する。入射面５２および出射面５３は、鉛直方向が長手方向となり、水平方向が短手方向となる矩形形状の平面視を有する。入射面５２の縦（鉛直方向）および横（水平方向）の長さは、それぞれ、出射面５３の縦および横の長さよりも小さい。入射面５２は、出射面５３よりも小さい面積を有する。

隣接面５４は、出射面５３に隣接して設けられている。隣接面５４は、出射面５３と交わって角部をなしている。隣接面５４および出射面５３がなす角部は、エッジ状であってもよいし、湾曲形状であってもよい。隣接面５４は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に沿って、入射面５２および出射面５３の間で延在している。

本実施の形態では、隣接面５４として、一対の側面５４Ｊと、底面５４Ｋとが設けられている。

側面５４Ｊは、水平方向に面している。側面５４Ｊは、平面から構成されている。一対の側面５４Ｊは、筐体５１の表裏に配置されている。一対の側面５４Ｊは、互いに非平行に配置されている。一対の側面５４Ｊは、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を挟んでその両側に配置されている。一対の側面５４Ｊは、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を挟んで対称に設けられている。

側面５４Ｊは、接続部５５を有する。接続部５５は、出射面５３に接続されている。すなわち、接続部５５は、側面５４Ｊのうちの出射面５３と交わる部分を含む。接続部５５は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在している。言い換えれば、接続部５５と、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１との間の距離は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において、出射面５３に近づくほど大きくなる。本実施の形態では、側面５４Ｊの全体が、接続部５５に対応する。

側面５４Ｊは、出射面５３に対して９０°未満の角度θ１をなして交わっている。筐体５１を、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を含む平面により切断した場合に、入射面５２が上辺をなし、出射面５３が、上辺に平行であり、上辺よりも大きい長さを有する下辺をなし、一対の側面５４Ｊが上辺および下辺の間で延びる斜辺をなす台形形状となる切断面が存在する。本実施の形態では、筐体５１を、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を含む水平面により切断した場合に、上記台形形状となる切断面が得られる。

底面５４Ｋは、鉛直下方向に面している。底面５４Ｋは、平面から構成されている。底面５４Ｋは、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を挟んで、開口部５１ｍの開口面とは反対側に配置されている。

底面５４Ｋは、接続部５６を有する。接続部５６は、出射面５３に接続されている。すなわち、接続部５６は、底面５４Ｋのうちの出射面５３と交わる部分を含む。接続部５６は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在している。言い換えれば、接続部５６と、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１との間の距離は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において、出射面５３に近づくほど大きくなる。本実施の形態では、底面５４Ｋの全体が、接続部５６に対応する。

底面５４Ｋは、出射面５３に対して９０°未満の角度θ２をなして交わっている。筐体５１を、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を含む鉛直平面により切断した場合に、入射面５２および底面５４Ｋが、９０°よりも大きい角度θ３で交わり、出射面５３および底面５４Ｋが、９０°未満の角度θ２で交わる切断面が得られる。

続いて、本実施の形態における粉体検知装置５０によって奏される作用効果について、比較例における課題を交えながら説明する。

図７は、第１比較例における粉体検知装置を示す斜視図である。図８は、図７中の粉体検知装置における光の進行を示す図（光線追跡シミュレーション図）である。

図７および図８を参照して、本比較例における粉体検知装置は、図４から図６中の筐体５１に替えて、筐体１５１を有する。筐体１５１では、一対の側面５４Ｊが、入射面５２および出射面５３の間において、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１と平行に延在している。一対の側面５４Ｊは、出射面５３と直角に交わっている。また、底面５４Ｋは、入射面５２および出射面５３の間において、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１と平行に延在している。底面５４Ｋは、出射面５３と直角に交わっている。

図８中に示すように、発光部７２から発せられた光の一部は、隣接面５４（一対の側面５４Ｊおよび底面５４Ｋ）における筐体１５１の肉厚部分に進入する。その光は、全反射等を繰り返しながら筐体１５１の肉厚部分を通過した後、迷光として受光部７３に到達する。この場合、筐体１５１内に廃トナーが存在したとしても、粉体検知装置は、筐体１５１内に廃トナーが存在しないと誤検知するおそれがある。

図９は、第２比較例における粉体検知装置を示す斜視図である。図９を参照して、本比較例における粉体検知装置は、第１比較例における筐体１５１に加えて、遮光部材８１を有する。

遮光部材８１は、遮光性を有する部材からなり、本比較例では、遮光性のマイラー（登録商標）が用いられている。遮光部材８１は、矢印１１１に示す発光部７２から受光部７３に向かう光の光路を避けて、筐体１５１の表面に貼り合わされている。

本比較例に示すように、迷光による誤検知に対する対策として、遮光部材８１を設ける方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、遮光部材８１の位置精度によっては、受光部７３への迷光の到達を十分に防ぐことができない。たとえば、画像形成装置１００に対するトナー回収容器２５の取り付け精度が悪い場合、発光部７２および受光部７３と、筐体１５１との相互の位置関係にずれが生じ、その結果、遮光部材８１を精度よく位置決めすることができなくなる。また、遮光部材８１が設けられることによって、粉体検知装置の部品点数が増大したり、組み立て性が低下したりするおそれも生じる。

図４から図６を参照して、これに対して、本実施の形態における粉体検知装置５０においては、一対の側面５４Ｊが、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在する接続部５５を有する。また、底面５４Ｋは、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在する接続部５６を有する。

このような構成により、一対の側面５４Ｊにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光は、接続部５５において、図５中の矢印１１２に示すように、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように進行するため、その光が受光部７３に到達し難くなる。また、底面５４Ｋにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光は、接続部５６において、図６中の矢印１１３に示すように、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように進行するため、その光が受光部７３に到達し難くなる。これにより、迷光の影響を受けることなく、筐体５１に粉体が存在することを適正に検知することができる。

また、このような誤検知を防ぐ機構は、筐体５１の形状によって実現されている。このため、遮光部材のずれや剥がれの影響を考慮することなく、安定して筐体５１内における粉体の存在を検知することができる。また、粉体検知装置５０の部品点数が増えたり、組み立て性が損なわれることを防止できる。

なお、本実施の形態では、入射面５２および出射面５３が、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に直交する構成について説明したが、これに限られず、入射面５２および出射面５３の少なくともいずれか一方が、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に斜めに交わる構成であってもよい。

図１０は、図５中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図１０を参照して、迷光が受光部７３に到達することを防ぐには、側面５４Ｊにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光を、出射面５３における筐体５１の肉厚部分に伝播させることなく外部に出射させた方が有利である。このような観点から、側面５４Ｊが、出射面５３に対して９０°未満の角度をなして交わる構成が好ましい。また同様に、底面５４Ｋが、出射面５３に対して９０°未満の角度をなして交わる構成が好ましい。

以上に説明した、この発明の実施の形態１における粉体検知装置５０および画像形成装置１００の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における粉体検知装置５０は、透明部材からなり、粉体が配置される筐体５１と、光を発する発光部７２と、発光部７２から発せられた光を受ける受光部７３とを有し、発光部７２および受光部７３の間に筐体５１が配置されるように設けられ、筐体５１に粉体が存在することを検知可能な光透過型センサ７１とを備える。筐体５１は、発光部７２からの光が入射する入射面５２と、受光部７３に向かう光が出射する出射面５３と、出射面５３に隣接して設けられる隣接面５４（一対の側面５４Ｊおよび底面５４Ｋ）とを有する。隣接面５４（一対の側面５４Ｊおよび底面５４Ｋ）は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在し、出射面５３に接続される接続部５５，５６を含む。

本実施の形態における画像形成装置１００は、記録媒体としての用紙への画像形成に用いられなかったトナーを回収するトナー回収容器２５と、トナー回収容器２５に回収されたトナーが規定量を超えたことを検出するための粉体検知装置５０とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１における粉体検知装置５０および画像形成装置１００によれば、簡易な構成により、筐体５１に粉体が存在することを適正に検知することができる。また、トナー回収容器２５のメンテナンス時期（交換時期）を適正に知ることができる。

なお、本発明における粉体検知装置は、廃トナーの検知に限られず、たとえば、砂糖、塩および穀物類などの粉体検知や、グラス原料およびプラスチック原料などの粉体検知にも適用可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、まず、実施の形態１において説明した粉体検知装置５０の各種変形例について説明する。

図１１は、粉体検知装置の第１変形例を示す断面図である。図１１は、実施の形態１における図５に対応する図である。

図１１を参照して、本変形例では、側面５４Ｊが、平行部５７と、傾斜部５８とを有する。平行部５７は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において入射面５２の側に配置され、傾斜部５８は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３の側に配置されている。平行部５７は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に平行に延在している。傾斜部５８は、出射面５３に接続されている。傾斜部５８は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在している。

本変形例では、傾斜部５８が、本発明における接続部に対応する。このような構成においても、一対の側面５４Ｊにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光は、傾斜部５８において、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように進行する。このため、実施の形態１と同様の効果が奏される。

図１２は、粉体検知装置の第２変形例を示す斜視図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上の矢視方向から見た粉体検知装置を示す断面図である。

図１２および図１３を参照して、本変形例では、側面５４Ｊが、全体として、筐体５１の内部に向けて凹む湾曲面から構成されている。側面５４Ｊは、第１湾曲部５９と、第２湾曲部６０とを有する。第１湾曲部５９は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において入射面５２の側に配置され、第２湾曲部６０は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３の側に配置されている。第１湾曲部５９および第２湾曲部６０の境界は、側面５４Ｊが有する凹形状の底部分である。

第１湾曲部５９は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において入射面５２から遠ざかるほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１に近づくように延在している。第２湾曲部６０は、出射面５３に接続されている。第２湾曲部６０は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように延在している。

本変形例では、第２湾曲部６０が、本発明における接続部に対応する。このような構成においても、一対の側面５４Ｊにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光は、第２湾曲部６０において、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１から離れるように進行する。このため、実施の形態１と同様の効果が奏される。

図１４は、図４中の粉体検知装置において、底面側で生じる迷光の経路を示す図（光線追跡シミュレーション図）である。図１５は、粉体検知装置の第３変形例を示す斜視図である。図１６は、図１５中の矢印ＸＶＩに示す方向から見た筐体を示す図である。図１７は、図１５中の矢印ＸＶＩＩに示す方向から見た筐体を示す図である。

図１４中に示される光線追跡シミュレーション図を参照すると、一対の側面５４Ｊを経由する迷光はほぼ無くなる一方で、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の直下において、底面５４Ｋを経由する迷光が少しだけ残ることが分かる。

図１５から図１７を参照して、本変形例では、底面５４Ｋが凹部８２を有する。凹部８２は、底面５４Ｋから筐体５１の内部に向けて凹む凹形状を有する。凹部８２は、底面５４Ｋおよび出射面５３の角部に設けられている。凹部８２は、底面５４Ｋを正面から見た場合に、底面５４Ｋの平面上に三角形状の開口面を形成し（図１６を参照のこと）、出射面５３を正面から見た場合に、出射面５３の平面上に三角形状の開口面を形成している（図１７を参照のこと）。

これにより、底面５４Ｋには、導光部としてのリブ状部８３が設けられている。リブ状部８３は、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１を含む鉛直平面１０２上から、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、鉛直平面１０２から離れる方向にリブ状に延びている。

リブ状部８３は、底面５４Ｋにおいて、鉛直平面１０２による筐体５１の切断面を進行する光（図１４中に示す迷光）を、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３に近づくほど、鉛直平面１０２による筐体５１の切断面から遠ざかる方向に導く導光部として設けられている。これにより、底面５４Ｋにおける筐体５１の肉厚部分を伝わる光が、受光部７３に向かうことをより効果的に抑制することができる。

なお、導光部として機能するリブ状部を、底面５４Ｋから筐体５１の外側に向けて突出する三角形状の凸部によって構成することも可能である。また、導光部として機構するリブ状部は、底面５４Ｋおよび出射面５３の角部に限られず、発光部７２および受光部７３を結ぶ光軸１０１の軸方向において出射面５３から離れた位置に設けられてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態２における粉体検知装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

続いて、第１比較例（図７および図８）、第２比較例（図９）、実施例１（実施の形態１、図４から図６）および実施例２（第３変形例、図１５から図１７）における迷光率を比較した光線追跡シミュレーションについて説明する。

なお、迷光率とは、筐体５１（１５１）に廃トナーが存在しない時の受光部７３への光の到達率を１００％とした場合に、筐体５１（１５１）に廃トナーが満杯とされた時の受光部７３への光の到達率である。

図１８は、第１比較例、第２比較例、実施例１および実施例２における迷光率を示すグラフである。

図１８を参照して、光線追跡シミュレーションの結果、図７および図８中の第１比較例における迷光率が最も大きい値となった。図９中に示す第２比較例では、遮光部材８１を設けることによって、比較例１と比較して半分程度の迷光率に低減した。

図４から図６中の実施例１では、遮光部材を用いることなく、第２比較例よりも低い迷光率を得ることができた。さらに、底面５４Ｋを経由する迷光に対して対策を施した図１５から図１７中の実施例２では、最も低い迷光率を得ることができた。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、光透過型センサを用いた粉体検知装置に適用される。

２ 印刷部、３ 露光制御部、４ 感光体ドラム、５ 帯電器、６ 露光装置、７ 現像装置、８ １次転写ローラ、９ クリーナー、１０ 転写ベルト、１１ 駆動ローラ、１２ 従動ローラ、１３ ２次転写ローラ、１４ 給紙部、１５ 用紙トレイ、１６ 給紙ローラ、１７ クリーニングブレード、１８ 制御部、１９ 定着装置、２０ 排紙トレイ、２５ トナー回収容器、２７ 本体部、２８，５１ｍ 開口部、２９ シャッター、３１ 内部空間、３３ 画像形成ステーション、３４ ギア、３６ 搬送スクリュー、３７ 軸部、３８ 羽根部、５０ 粉体検知装置、５１，１５１ 筐体、５２ 入射面、５３ 出射面、５４ 隣接面、５４Ｊ 側面、５４Ｋ 底面、５５，５６ 接続部、５７ 平行部、５８ 傾斜部、５９ 第１湾曲部、６０ 第２湾曲部、６１ センサ支持部、７１ 光透過型センサ、７２ 発光部、７３ 受光部、８１ 遮光部材、８２ 凹部、８３ リブ状部、１００ 画像形成装置、１０１ 光軸、１０２ 鉛直平面。

Claims (7)

1. 透明部材からなり、粉体が配置される筐体と、
   光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光を受ける受光部とを有し、前記発光部および前記受光部の間に前記筐体が配置されるように設けられ、前記筐体に粉体が存在することを検知可能な光透過型センサとを備え、
   前記筐体は、
   前記発光部からの光が入射する入射面と、
   前記受光部に向かう光が出射する出射面と、
   前記出射面に隣接して設けられる隣接面とを有し、
   前記隣接面は、前記発光部および前記受光部を結ぶ光軸の軸方向において前記出射面に近づくほど、前記発光部および前記受光部を結ぶ光軸から離れるように延在し、前記出射面に接続される接続部を含む、粉体検知装置。
2. 前記隣接面は、前記出射面に対して９０°未満の角度をなして交わる、請求項１に記載の粉体検知装置。
3. 前記隣接面は、さらに前記入射面に隣接して設けられており、
   前記入射面の面積は、前記出射面の面積よりも小さい、請求項１または２に記載の粉体検知装置。
4. 前記筐体は、前記隣接面として、一対の側面を有し、
   前記筐体を、前記発光部および前記受光部を結ぶ光軸を含む平面により切断した場合に、前記入射面が上辺をなし、前記出射面が、前記上辺に平行であり、前記上辺よりも大きい長さを有する下辺をなし、前記一対の側面が前記上辺および前記下辺の間で延びる斜辺をなす台形形状となる切断面が存在する、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉体検知装置。
5. 前記筐体は、前記隣接面として、底面を有し、
   前記筐体を、前記発光部および前記受光部を結ぶ光軸を含む鉛直平面により切断した場合に、前記入射面および前記底面が、９０°よりも大きい角度で交わり、前記出射面および前記底面が、９０°未満の角度で交わる切断面が得られる、請求項１から４のいずれか１項に記載の粉体検知装置。
6. 前記底面には、前記切断面を進行する光を、前記発光部および前記受光部を結ぶ光軸の軸方向において前記出射面に近づくほど、前記切断面から遠ざかる方向に導く導光部が設けられる、請求項５に記載の粉体検知装置。
7. 記録媒体への画像形成に用いられなかったトナーを回収するトナー回収容器と、
   前記トナー回収容器に回収されたトナーが規定量を超えたことを検出するための、請求項１から６のいずれか１項に記載の粉体検知装置とを備える、画像形成装置。

Images