(57)【要約】【課題】現像剤収容部に生じる振動を精度良く検出する。【解決手段】像担持体に光を照射して像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備え、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記露光手段から発せられた光を受光する、前記カートリッジに備えられる受光手段と、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、を有する。【選択図】    図２
2022000682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に光を照射して前記像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備え、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記露光手段から発せられた光を受光する、前記カートリッジに備えられる受光手段と、
前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記受光手段を、前記露光手段が光を走査する走査方向において、画像を形成する画像形成領域の外側の非画像形成領域に設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記受光手段を、前記現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合される部材に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記受光手段を、前記カートリッジの駆動入力側に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体に光を照射して前記像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備え、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記露光手段から発せられた光を反射する、前記カートリッジに備えられる反射部材と、
前記反射部材から反射された光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記反射部材を、前記露光手段が光を走査する走査方向において、画像を形成する画像形成領域の外側の非画像形成領域に設けたことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記受光手段を、前記露光手段が光を走査する走査方向において、画像を形成する画像形成領域の外側の非画像形成領域に設け、前記反射部材と同じ側に設けたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記受光手段は、前記露光手段に一体的に構成されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記反射部材を、前記現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合される部材に設けたことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記反射部材を、前記カートリッジの駆動入力側に配置したことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像剤収容部は、前記像担持体に供給する現像剤を収容する第１の現像剤収容部であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像剤収容部は、前記像担持体から回収された現像剤を収容する第２の現像剤収容部であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記カートリッジの振動に応じた前記現像剤収容部に収容された現像剤の収容量を記憶するための記憶手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記検知手段は、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知し、検知した前記カートリッジの振動から前記現像剤収容部に収容された現像剤の収容量を検知することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合された部材に設けられ、光を受光する受光手段と、を有するカートリッジであって、
像担持体に光を照射して前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、を有する画像形成装置に着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１６】
現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合された部材に設けられ、光を反射する反射部材と、を有するカートリッジであって、
像担持体に光を照射して前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段から照射され前記反射部材で反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、を有する画像形成装置に着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１７】
画像形成装置に設けた露光手段から光を発する第１の工程と、
前記露光手段から発せられた光を前記画像形成装置に着脱可能に装着されたカートリッジに設けた受光手段によって受光する第２の工程と、を経て、
前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知することを特徴とするカートリッジの振動検知方法。
【請求項１８】
画像形成装置に設けた露光手段から光を発する第１の工程と、
前記露光手段から発せられた光を前記画像形成装置に着脱可能に装着されたカートリッジに設けた反射部材によって反射する第２の工程と、
前記反射部材から反射された光を前記画像形成装置に設けた受光手段によって受光する第３の工程と、を経て、
前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知することを特徴とするカートリッジの振動検知方法。
【請求項１９】
現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
像担持体に光を照射して前記像担持体を露光するための露光手段と、
前記カートリッジに設けられ、前記露光手段から発せられた前記光を入射した方向に反射する再帰反射の性質を有する反射部材と、
前記反射部材によって反射された前記光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
前記露光手段は、前記光を発する発光源を有し、
前記発光源は、第１の方向と前記第１の方向とは反対の第２の方向に前記光を照射する発光素子と、前記第２の方向に照射された前記光を検知する内部受光手段と、を有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記発光源が有する前記内部受光手段は、前記反射部材によって反射された前記光を受光する受光手段を兼ねることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記反射部材は、前記露光手段が前記光を走査する走査方向において、前記像担持体に画像を形成する画像形成領域の外側の非画像形成領域に設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記露光手段に設けられ、前記露光手段が走査する前記光の走査開始タイミングの基準となる信号を出力するべく、所定位置で、走査する前記光を検知する走査光検知部材を有し、
前記検知手段は、前記走査光検知部材で前記光を検知したタイミングと前記受光手段で前記反射部材からの前記光を検知したタイミングとの時間差の変化から前記カートリッジの振動を検知することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
画像形成装置の装置本体から駆動力を受ける駆動入力部を有し、
前記カートリッジは、前記駆動入力部から前記カートリッジの内部の回転体に駆動力を伝達するための駆動伝達部を有し、
前記駆動伝達部の少なくとも一つはハスバ歯車であることを特徴とする請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２５】
前記回転体は、前記像担持体又は前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体であることを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。
【請求項２６】
前記反射部材は、周囲の空気の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明体であり、
前記反射部材は、少なくとも１つの内面に、光を入射した方向に反射する再帰反射形状を有することを特徴とする請求項１９乃至２５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２７】
前記反射部材は、前記露光手段から発せられた光が入射する第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、を有し、
前記第二の面の内面に前記再帰反射形状を有することを特徴とする請求項２６に記載の画像形成装置。
【請求項２８】
前記反射部材の周囲に、前記第一の面にて入射した方向ではない方向に反射された反射光および前記第二の面にて透過された透過光を遮蔽するための遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項２７に記載の画像形成装置。
【請求項２９】
前記遮蔽部材は、前記第一の面の方向を除き、前記反射部材の周囲を覆う遮蔽壁で構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の画像形成装置。
【請求項３０】
前記遮蔽部材は、前記第一の面の方向に、一部に貫通穴を有するスリット部材を設けたことを特徴とする請求項２９に記載の画像形成装置。
【請求項３１】
前記反射部材の前記再帰反射形状は、３つの平面を互いに直角に配置した形状の集合体であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の画像形成装置。
【請求項３２】
前記反射部材の前記再帰反射形状は、内角が直角の２つの平面で形成されるＶ字形の集合体であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の画像形成装置。
【請求項３３】
前記反射部材の前記再帰反射形状は、内角が直角の四面体の集合体であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の画像形成装置。
【請求項３４】
前記反射部材の前記再帰反射形状は、反射層に球を並べた形状であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の画像形成装置。
【請求項３５】
前記カートリッジは、前記反射部材を前記カートリッジに対して前記光の走査方向に相対的に移動可能に支持するための支持部を有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
【請求項３６】
前記支持部は、前記反射部材を前記光の走査方向に空間を有する状態で係合するガイド部であり、
前記反射部材は、前記光の走査方向において前記ガイド部の幅より前記空間の分だけ小さく、前記ガイド部によって前記カートリッジに対して前記光の走査方向に相対的に移動可能であることを特徴とする請求項３５に記載の画像形成装置。
【請求項３７】
前記反射部材は、前記光の走査方向において前記ガイド部の幅より前記空間の分だけ小さい支持部材によって支持され、
前記反射部材は、前記支持部材を介して前記ガイド部に係合されていることを特徴とする請求項３６に記載の画像形成装置。
【請求項３８】
前記支持部は、前記反射部材と前記カートリッジとを接続するための接続部材であり、
前記接続部材はバネ性を有し、
前記接続部材は、前記反射部材を前記カートリッジに対して前記光の走査方向に移動可能に支持していることを特徴とする請求項３５に記載の画像形成装置。
【請求項３９】
前記接続部材は前記カートリッジの枠体に一体的に成形されていることを特徴とする請求項３８に記載の画像形成装置。
【請求項４０】
前記支持部は、前記反射部材と前記カートリッジとを接続するための第一の接続部材及び第二の接続部材であり、
前記第一の接続部材はバネ性を有し、前記第二の接続部材は粘性を有し、
前記第一の接続部材及び前記第二の接続部材は、前記反射部材を前記カートリッジに対して前記光の走査方向に移動可能に支持していることを特徴とする請求項３５に記載の画像形成装置。
【請求項４１】
前記反射部材は支持部材によって支持され、
前記反射部材は前記支持部材を介して前記接続部材に接続されていることを特徴とする請求項３８又は３９に記載の画像形成装置。
【請求項４２】
画像形成装置に対して着脱可能であり、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジと、
像担持体に光を照射して前記像担持体を露光するための露光手段と、
前記カートリッジに設けられ、前記露光手段から発せられた前記光を反射する反射部材と、
前記反射部材と前記露光手段の間に設けられ、前記反射部材によって反射された前記光を分離する光線分離手段と、
前記光線分離手段によって分離された前記光を受光する受光手段と、
前記露光手段に設けられ、前記露光手段が走査する前記光の走査開始タイミングの基準となる信号を出力するべく、所定位置で、走査する前記光を検知する走査光検知部材と、
前記走査光検知部材で前記光を検知したタイミングと前記受光手段で前記反射部材からの前記光を検知したタイミングとの時間差の変化から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４３】
前記光線分離手段は、前記光の一部を透過し、一部を反射するハーフミラーであることを特徴とする請求項４２に記載の画像形成装置。
【請求項４４】
前記光線分離手段は入射光を２つの光に分割する偏光ビームスプリッタであり、
前記露光手段により走査される光は直線偏光であり、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射部材との間に１／４λ波長板を設け、前記１／４λ波長板は直線偏光を円偏光に変えることを特徴とする請求項４２に記載の画像形成装置。
【請求項４５】
前記反射部材は、前記露光手段から発せられた前記光を入射した方向に反射する再帰反射の性質を有する再帰反射部材であり、
前記反射部材と前記光線分離手段の間に、前記反射部材の一部を覆って光を遮蔽する遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項４２乃至４４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項４６】
前記走査光検知部材は、前記反射部材によって反射された前記光を受光する受光手段を兼ねることを特徴とする請求項４２乃至４５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項４７】
画像形成装置に対して着脱可能であり、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジと、
像担持体に光を照射して前記像担持体を露光するための露光手段と、
前記カートリッジに設けられ、前記露光手段から発せられた前記光を反射する反射部材と、
前記反射部材によって反射された前記光を受光する受光手段と、
前記露光手段に設けられ、前記露光手段が走査する前記光の走査開始タイミングの基準となる信号を出力するべく、所定位置で、走査する前記光を検知する走査光検知部材と、
前記走査光検知部材で前記光を検知したタイミングと前記受光手段で前記反射部材からの前記光を検知したタイミングとの時間差の変化から前記カートリッジの振動を検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４８】
前記反射部材と前記受光手段の間に前記反射部材によって反射された前記光を前記受光手段に結像させる結像手段を有することを特徴とする請求項４７に記載の画像形成装置。
【請求項４９】
前記反射部材は、前記露光手段によって像担持体に光を走査する主走査方向と直交する副走査方向にのみ、前記露光手段から発せられた前記光を入射した方向に反射する再帰反射の性質を有する再帰反射部材であることを特徴とする請求項４７又は４８に記載の画像形成装置。
【請求項５０】
前記再帰反射部材は反射面に反射膜を有することを特徴とする請求項４９に記載の画像形成装置。
【請求項５１】
前記再帰反射部材は入射光が反射面を透過せず、全て反射する全反射条件を満足することを特徴とする請求項４９に記載の画像形成装置。
【請求項５２】
前記検知手段は、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知し、検知した前記カートリッジの振動から前記現像剤収容部に収容された現像剤の収容量を検知することを特徴とする請求項１９乃至５１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５３】
前記検知手段は、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知し、検知した前記カートリッジの振動を予め設定された基準値と比較し、前記基準値を超えている場合には、その振動を抑制する制御を実行することを特徴とする請求項１乃至１２、請求項１９乃至５１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置、画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジ、及びカートリッジの振動検知方法に関するものである。
【０００２】
ここで、画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、カートリッジは、画像形成に関わる回転体としての感光ドラムや現像ローラ等の要素をカートリッジとして一体化し、画像形成装置の装置本体へ着脱可能としたものである。画像形成装置の装置本体とは、画像形成装置のうち、カートリッジを除いた画像形成装置部分である。
【背景技術】
【０００４】
従来、画像形成装置において、現像装置内の現像剤は画像形成と共に消費されるため、現像剤収容部から現像装置へ現像剤の補充を行っている。そして、現像剤収容部の現像剤が無くなった場合は、新しい現像剤収容部に交換する必要がある。また、画像形成後に感光ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体に残留した現像剤をクリーニング手段で除去し、除去した現像剤を収容する現像剤収容部は同じく画像形成と共に収容量が増加する。そのため、現像剤収容部が回収した現像剤で満たされた場合は、回収した現像剤を廃棄するか新しい現像剤収容部に交換する必要がある。
【０００５】
現像剤収容部の現像剤が無くなって、画像形成に必要な現像剤が不足すると、画像不良が生じ、正常な画像形成が行えなくなる。また、除去した現像剤を収容する現像剤収容部においても、現像剤収容部が回収した現像剤で満たされた場合、感光ドラムに残留した現像剤のクリーニングが十分に行われず、画像不良が生じ、正常な画像形成が行えなくなる。
【０００６】
そのため、従来から現像剤の収容量を検知する検知手段を設け、検知した現像剤の収容量を使用者に知らせるようにしている。具体的には、特許文献１に開示されているように、現像剤収容部に接触型の加速度センサを設けている。特許文献１には、前記加速度センサにより現像剤収容部の振動を検出し、検出した振動の周波数成分の値に応じて現像剤収容部に収容されている現像剤の収容量を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１０６３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来例では、現像剤の収容量に応じた現像剤収容部の振動と、この現像剤収容部を装着した画像形成装置本体の振動とを総じて加速度として検出されてしまう。そのため、現像剤収容部の振動以外の振動ノイズ（画像形成装置本体の振動など）を検出していることから、前記振動ノイズが現像剤の収容量の検出精度を低下させ、特に現像剤収容部の現像剤の収容量が多い時の検出精度をより低下させる課題があった。
【０００９】
また、上記従来例では、現像剤収容部の振動を検出する加速度センサを、検知対象物である現像剤収容部に設けている。このように接触型の加速度センサでは、センサの自重の影響により測定誤差が生じやすく、特に現像剤収容部の現像剤の収容量が少ない時の検出精度をより低下させる課題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、現像剤収容部に生じる振動を精度良く検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体に光を照射して像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備え、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記露光手段から発せられた光を受光する、前記カートリッジに備えられる受光手段と、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知するための検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、像担持体に光を照射して像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備え、現像剤を収容する現像剤収容部を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記露光手段から発せられた光を反射する、前記カートリッジに備えられる反射部材と、前記反射部材から反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された受光値から前記カートリッジの振動を検知するための検知手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像剤収容部に生じる振動を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図２】実施例１に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図３】実施例１に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図４】実施例１に係るトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例１に係る受光センサに入射するレーザー光の説明図である。
【図６】実施例２に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図７】実施例２に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図８】実施例２に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図９】実施例２に係るトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例２に係る反射板の反射状態と受光センサに入射するレーザー光の説明図である。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）は実施例２に係るトナー量別の周波数成分の値の検出結果の一例を説明するための図である。
【図１２】実施例１、実施例２、比較例についてトナー量１０％時の出力電圧の振幅と平均値の関係を示す図である。
【図１３】実施例１、実施例２、比較例についてトナー量と出力電圧の振幅の関係を示す図である。
【図１４】実施例３に係るプロセスカートリッジの構成を示す模式断面図である。
【図１５】実施例４に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図１６】（ａ）は実施例４に係る露光装置及び受光センサの平面概略図、（ｂ）は実施例４に係る半導体レーザーの内部構造を示す断面概略図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は実施例４に係る再帰反射の説明図である。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は実施例４に係る再帰反射の説明図である。
【図１９】実施例４に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図２０】実施例４に係るトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【図２１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例４に係るモニタ電圧の波形説明図である。
【図２２】（ａ）、（ｂ）は実施例４に係る再帰反射部材とレーザー光の説明図である。
【図２３】（ａ）、（ｂ）は画像形成装置本体の駆動部とプロセスカートリッジとの駆動伝達説明図である。
【図２４】（ａ）、（ｂ）は実施例４に係るプロセスカートリッジ内部の駆動伝達を説明図である。
【図２５】（ａ）〜（ｄ）は実施例４に係るスリット部材の説明図である。
【図２６】（ａ）は実施例５に係る再帰反射部材の説明図、（ｂ）は実施例５に係る再帰反射形状と反射光路の説明図である。
【図２７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例５に係る全反射現象の説明図である。
【図２８】（ａ）、（ｂ）は実施例５に係る再帰反射部材の反射光路の説明図である。
【図２９】実施例５に係る再帰反射部材の反射光路の説明図である。
【図３０】実施例５に係る再帰反射部材の反射光路の説明図である。
【図３１】（ａ）、（ｂ）は実施例５に係る再帰反射部材の反射光路の説明図である。
【図３２】（ａ）、（ｂ）は実施例５に係る遮蔽部材の説明図である。
【図３３】（ａ）は実施例５に係るスリット部材の説明図、（ｂ）は実施例５に係る遮蔽部材の説明図である。
【図３４】（ａ）、（ｂ）は実施例５に係る遮蔽部材の説明図である。
【図３５】実施例５に係る別の遮蔽部材の形態説明図である。
【図３６】（ａ）、（ｂ）は実施例６に係る反射部材設置形態の説明図である。
【図３７】（ａ）は実施例７に係る反射部材設置形態の説明図、（ｂ）は実施例８に係る反射部材設置形態の説明図である。
【図３８】（ａ）は実施例９に係る反射部材設置形態の説明図、（ｂ）は実施例１０に係る反射部材設置形態の説明図である。
【図３９】実施例１１に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図４０】実施例１１に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図４１】実施例１に係る光線分離手段とその反射光の説明図である。
【図４２】実施例１１に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図４３】実施例１１に係るトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【図４４】実施例１１に係る露光装置及び受光センサの別形態の平面概略図である。
【図４５】実施例１２に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図４６】実施例１２に係る光線分離手段とその原理を説明する説明図である。
【図４７】実施例１２に係る露光装置及び受光センサの別形態の平面概略図である。
【図４８】実施例１３に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図４９】実施例１３に係る振動を検知する方法を説明する図である。
【図５０】実施例１４に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図５１】実施例１５に係る露光装置及び受光センサの平面概略図である。
【図５２】実施例１５に係る反射部材の概略図である。
【図５３】実施例１５に係る反射部材の反射光路の概略図である。
【図５４】実施例１７に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図５５】実施例１７に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図５６】実施例１７に係る異常振動の検知処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に示す図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
〔実施例１〕
図１を参照して、画像形成装置の全体構成を画像形成動作とともに説明する。図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の模式説明図である。
【００１７】
＜画像形成装置＞
画像形成装置が画像形成開始信号を入力すると、像担持体としての感光ドラム１３が図１の矢印方向に回転駆動される。
【００１８】
帯電部材としての帯電ローラ１５は、所定のタイミングで負電圧が印加され、感光ドラム１３の表面を一様に負帯電する。露光手段としての露光装置２は、帯電された感光ドラム１３に対して画像データに応じたレーザー光Ｌを照射（露光）することで、感光ドラム１３の表面に静電潜像を形成する。
【００１９】
現像手段としての現像装置は、感光ドラム１３の表面に形成された静電潜像に対して現像剤としてのトナーにより現像を行う。現像装置は、感光ドラム１３に対向して配設され、感光ドラム１３にトナーを供給するための現像剤担持体としての現像ローラ１４と、感光ドラム１３に供給するトナーを収容するためのトナー収容部１１とで構成される。さらに現像装置は、トナー収容部１１から現像ローラ１４にトナーを搬送・供給するためのトナー搬送部材１７や、現像ローラ１４に供給されたトナーを薄層に規制し、トナーに電荷を付与するための現像ブレード１６によって構成されている。
【００２０】
感光ドラム１３の表面に現像された現像剤像（トナー像）は、転写ローラ３とのニップ部に送られ、タイミングを合わせて搬送されてくる記録媒体Ｓに転写される。
【００２１】
そして、トナー像が転写された記録媒体Ｓは定着装置４に送られ、加熱、加圧されて、転写されたトナー像が記録媒体Ｓに定着される。
【００２２】
一方、記録媒体Ｓに転写されず感光ドラム１３の表面に残ったトナーは、感光ドラム１３に当接して感光ドラム１３をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９により除去され、廃トナー収容部１２内に収容される。その後、感光ドラム１３の表面は再び帯電ローラ１５により帯電され、上述の工程を繰り返す。
【００２３】
本実施例では、感光ドラム１３、帯電ローラ１５、クリーニングブレード１９、及び廃トナー収容部１２が、第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａとして一体化されている。また、現像ローラ１４、トナー収容部１１、トナー搬送部材１７、及び現像ブレード１６が、第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂとして一体化されている。ここでは、第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂは、感光ドラム１３の表面に形成された静電潜像に対して現像剤としてのトナーにより現像を行う現像装置（現像手段）である。そしてさらに、ドラムカートリッジ１Ａ、及び現像カートリッジ１Ｂは、プロセスカートリッジ１として一体化されている。すなわち、感光ドラム１３、帯電ローラ１５、クリーニングブレード１９、廃トナー収容部１２、現像ローラ１４、トナー収容部１１、トナー搬送部材１７、及び現像ブレード１６が、プロセスカートリッジ１として一体化されている。そしてプロセスカートリッジ１は、画像形成装置に対して着脱可能となっている。
【００２４】
＜露光装置＞
本実施例の露光装置２は、レーザービームスキャナ装置である。図２に示すように、露光装置２は、入力信号に対応した画像信号に応じて光源である半導体レーザー３１がレーザー光Ｌを発光し、そのレーザー光Ｌを高速回転しているポリゴンミラー３２で反射し、結像レンズ３３を通して感光ドラム１３に照射する。この時、ポリゴンミラー３２の回転によってレーザー光Ｌを感光ドラム１３に対して一方向である矢印Ｘ方向（主走査方向Ｘ）に走査することによって、感光ドラム１３の表面に静電潜像を形成し、所定の明部電位が形成される。
【００２５】
ここで露光装置２によるレーザー光の走査方向において、感光ドラム１３に現像剤像であるトナー像を形成する領域は画像形成領域Ｇであり、画像形成領域Ｇの外側の領域は非画像形成領域ＨＧである。すなわち、露光装置２は、感光ドラム１３にトナー像を形成する画像形成領域Ｇだけでなく、画像形成領域Ｇの外側の非画像形成領域ＨＧにもレーザー光を走査及び照射可能になっている。画像形成領域Ｇは、レーザー光Ｌ１からレーザー光Ｌ２の範囲内の領域である。一方、非画像形成領域ＨＧは、レーザー光Ｌ１からレーザー光Ｌ２の範囲の外側の領域である。
【００２６】
＜受光センサ＞
図１及び図２に示すように、プロセスカートリッジ１は、露光装置２から発せられたレーザー光Ｌを受光する受光手段である受光センサ３４を有している。受光手段である受光センサ３４は、プロセスカートリッジ１の枠体に一体的に設けられている。また、受光センサ３４は、露光装置２から感光ドラム１３に対するレーザー光Ｌの走査方向（主走査方向Ｘ）において非画像形成領域ＨＧに設けられている。したがって、露光装置２から非画像形成領域ＨＧに発せられたレーザー光Ｌは、プロセスカートリッジ１の枠体に設けた受光センサ３４に入射する。
【００２７】
本実施例の受光センサ３４は、レーザー光量を電気信号に変換して検知可能なものが好ましく、例えばフォトダイオードである。また本実施例の受光センサ３４は、受光面の大きさがφ１．０（ｍｍ）であり、画像形成装置あるいはプロセスカートリッジの小型化や低コスト化をする上で好ましい。そして、受光したレーザー光Ｌは電気信号に変換され、図３にて示される制御部１００に送られる。
【００２８】
＜制御部＞
図３に示すように、画像形成装置の装置本体には、制御部１００が設けられる。制御部１００は、受光センサ３４によって受光された受光値から出力電圧のｐ−ｐ（ピークトゥピーク）平均値をプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そして、その振動データからプロセスカートリッジ１の現像剤の収容量を検知する。制御部１００の中には、検知手段（制御手段）としてのＣＰＵ１０１と記憶手段としてのメモリ１０２が設けられている。更に制御部１００には、受光手段としての受光センサ３４と表示手段としての液晶パネル１０３が接続されている。また記憶手段としてのメモリ１０２は、プロセスカートリッジ１に設けても良い。
【００２９】
メモリ１０２内には、カートリッジの振動に応じた現像剤収容部の現像剤の収容量を検知するための基準となるデータとして、振動データ（出力電圧のｐ−ｐ平均値（Ｖ））と各振動データ別のトナー量（％）が予め記憶されている。そして、液晶パネル１０３は、ＣＰＵ１０１によってカートリッジの振動が検知され、そのカートリッジの振動から現像剤の収容量が検知された結果、その検知された現像剤の収容量を表示する。また液晶パネル１０３は、もし、カートリッジの交換が必要な場合（例えば、補給する現像剤が不足または無い場合、あるいは回収した現像剤が満杯な場合など）であると判断されると、カートリッジの交換を促すメッセージを表示する。
【００３０】
＜振動検知及び収容量検出処理＞
次に図４を用いて、受光センサによって受光された受光値に基づくカートリッジの振動データとメモリに記憶された振動データ別のトナー量（％）とを比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する流れについて説明する。すなわち、受光センサによって受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジの現像剤収容量を検知する流れについて説明する。図４は、カートリッジの振動検知及びトナー収容量検出の流れを示したフローチャートである。
【００３１】
なお、ここでは、現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおけるトナー収容部１１を例示している。すなわち、感光ドラム１３に供給するトナーを収容する第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１に受光センサ３４を設け、トナー収容部１１の現像剤収容量を検知する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおける廃トナー収容部１２であっても良い。すなわち、感光ドラム１３から回収された廃トナーを収容する第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２に受光センサ３４を設け、廃トナー収容部１２の現像剤収容量を検知する構成であってもよい。
【００３２】
まず、制御部が、画像形成装置における印刷要求（プリントジョブ）の有無を判断する（Ｓ１１）。ここで制御部は、印刷要求有りと判断した場合（Ｓ１１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１２に移行させる。一方、制御部は、印刷要求無しと判断した場合（Ｓ１１のＮｏ側）、印刷要求が有りとなるまでの間、処理をステップＳ１１で待機させる。なお、振動検知及び収容量検出処理は、画像形成装置本体における画像形成処理が予め設定された所定回数実行されるたびに実行されてもよい。また、複数枚の連続印刷などの実行中に予め設定された所定期間経過ごとに実行されてもよい。
【００３３】
次に、制御部はプロセスカートリッジ１の駆動を開始し（Ｓ１２）、露光装置２の半導体レーザー３１が発光して（Ｓ１３）、画像形成動作を開始する。それと同時に、露光装置２からレーザー光Ｌが発せられ、主走査方向（図２の矢印Ｘ方向）に走査される。このとき、レーザー光Ｌは、主走査方向における非画像形成領域ＨＧに光路を取るタイミングで、プロセスカートリッジ１のトナー収容部１１の枠体（または枠体に結合される部材）に設けられた受光センサ３４（図１参照）に入射する（Ｓ１４）。
【００３４】
続いて、受光センサ３４に入射したレーザー光Ｌは、受光センサ３４によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ１５）。
【００３５】
そして、制御部１００内のＣＰＵ１０１は電気信号を受け取り、その受信した電気信号から出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する（Ｓ１６）。あるいは受信した電気信号をフーリエ変換して、振動データに変換する。ここで、振動データとは、受光センサによって受光された検知信号（受光値）に基づくカートリッジの振動データであり、前述の電気信号から抽出された、カートリッジの現像剤収容量に対応する出力電圧のｐ−ｐ平均値である。
【００３６】
次にＣＰＵ１０１は、受光センサ３４によって受光された受光値から抽出された振動データ（出力電圧のｐ−ｐ平均値）を、メモリ１０２内に記憶されている振動データと比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する（Ｓ１７）。
【００３７】
このように本実施例では、画像形成装置に設けた露光装置２から光を発する第１の工程（Ｓ１３）、露光装置２から発せられた光をカートリッジに設けた受光センサ３４によって受光する第２の工程（Ｓ１４）を経る。そして、受光センサ３４によって受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジが有するトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量を検知（Ｓ１７）している。
【００３８】
本実施例において、現像剤収容量（すなわちトナー量（％））をプロセスカートリッジの使用前の状態からの割合（％）で検出する場合を例示（図１３参照）しているが、トナーの質量で検出してもよい。
【００３９】
なお、制御部１００において前述の処理により検出した現像剤収容量を前記制御部１００のメモリ１０２に記憶する。そして、前記制御部１００は、例えば前記現像剤収容量が予め設定された変化量に達した場合に、その旨を画像形成装置本体の液晶パネルに表示させて、ユーザーに補充や廃棄など、カートリッジの交換を促す。ユーザーへの告知の方法は、この限りではなく、画像形成装置が接続されているパーソナルコンピュータに接続されたモニタ上に表示してもよい。
【００４０】
＜レーザー光による現像剤収容部の振動の検出＞
図５は、図２に示す実施例１の構成でカートリッジの振動状態を検出する方法を説明する図であり、通常状態と振動状態での受光センサ３４に到達するレーザー光Ｌの位置を模式的に示したものである。ここで通常状態とは、カートリッジの振動がなく受光センサの受光位置の変化がない実線で示す状態である。また振動状態とは、カートリッジの振動があり受光センサの受光位置が変化した破線で示す状態である。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、通常状態における受光センサ３４の位置は実線で示す受光位置Ｃである。これに対して、振動状態では受光センサ３４が振動することによって、受光センサ３４の受光位置が変化して、例えば受光センサ３４’（破線で示す受光位置Ｄ）と受光センサ３４’’（一点鎖線で示す受光位置Ｅ）の間を往復するようになる。その結果、受光センサ３４に入射したレーザー光Ｌは、レーザー光Ｌ’とレーザー光Ｌ’’の間を往復する。そして、図５（ｂ）に示すように、受光センサ３４内に入射するレーザー光Ｌの光量が変化するため、受光センサ３４から出力される信号は、図５（ｃ）に示すような波形を持つ。
【００４２】
本実施例において、トナー収容量に応じて出力電圧の振幅は変化する。そのため、画像形成装置本体内のプロセスカートリッジの駆動開始から一定時間の振幅の平均値（出力電圧のｐ−ｐ平均値）をプロセスカートリッジの振動データ（振動振幅）として算出し、メモリに予め格納されている振幅（振動データ）と比較する。あるいはプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着して初めに検出されたレーザー光の出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジの振動データ（振動振幅）としてメモリに格納しておく。そして、前記プロセスカートリッジを使用する期間中、定期的にレーザー光の受光値から出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジの振動データ（振動振幅）として検出し、前記メモリに格納した振動データと比較し、トナー収容量を検出する。
【００４３】
また、図５（ｃ）に示すような波形をフーリエ変換することによって、受光センサ３４による検知信号に基づく信号強度を算出し、メモリに予め格納されている振動データと比較することで、トナー収容量を算出する。
【００４４】
（本実施例の効果）
ここで、比較例を用いて、実施例１の効果について説明する。
【００４５】
〔比較例〕
まず比較例について説明する。比較例においては、プロセスカートリッジに圧電素子による加速度センサを設け、その加速度センサでプロセスカートリッジの振動検知を行った。すなわち、本実施例は、固定された露光装置から発した光をカートリッジに設けた受光センサで受光する非接触式であるのに対し、比較例は、カートリッジに設けた加速度センサで振動検知を行う接触式となっている。
【００４６】
また、加速度センサで計測される振動の単位はｍ／ｓ２であるため、実施例と比較する上で、積分で速度、変位へ変換が必要となる。
【００４７】
図１２に実施例１とともに、比較例におけるトナー残量１０％時の各センサで検知された出力電圧のｐ−ｐ平均値（振動振幅）を３回分計測し、合算平均を示す。また表１に３回の振動振幅の相対標準偏差（振動計測のばらつき）を示す。図１２において、実施例１を実線で示し、比較例を破線で示す。
【００４８】
【表１】
2022000682.tif 000003
【００４９】
図１２に示した結果から、比較例のような接触式の加速度センサでは、トナー量が少ない状態のカートリッジの振動（出力電圧の振幅）の検知において、図１２に破線で示すように、特にばらつきが大きくなる傾向であった。さらに、表１に示した結果からも明らかなように、ばらつきの指標である出力電圧の平均値から算出した相対標準偏差が大きい比較例に比べて、実施例１においては小さく抑えることが可能となった。その理由としては、比較例ではカートリッジに設置した加速度センサの重量がトナー残量の少なくなったカートリッジ（トナー収容部）の重量に対し影響が大きくなることが挙げられる。また、露光装置からのレーザー光をカートリッジに設置した受光センサで受光する本実施例の非接触式は、画像形成装置の他の駆動部に起因する振動をキャンセルしながらカートリッジ（トナー収容部）そのものの振動を精度よく検知できることが挙げられる。さらに、比較例のような接触式の加速度センサで得られる振動振幅は、加速度であり、なおかつカートリッジ重量に起因しない振動や画像形成装置の他の駆動部に起因する振動のようなノイズ成分が含まれている場合がある。このような場合に、比較例のような接触式の加速度センサで得られる振動振幅（加速度）は、本実施例の受光出力電圧から得られる振動振幅と比較するために、積分することにより前述のノイズ成分を増幅してしまう恐れがある。そのため、加速度センサを用いる比較例よりも、受光センサを用いる本実施例の方が精度のよい検知結果が得られる。
【００５０】
トナー残量検知においては、特にトナー量０％から１０％付近の検知はユーザーにプロセスカートリッジの交換時期を知らせる上で、高い精度が望まれる。したがって、精度良くトナー残量検知を行う上では、比較例に比べて相対標準偏差が小さい（すなわちばらつきが小さい）実施例１の構成が好ましい。
【００５１】
すなわち本実施例では、画像形成装置に設けられた露光装置から発せられる光によって現像剤収容部の振動を検出する。これにより本実施例では、比較例（接触型の加速度センサ）のような現像剤収容部の振動検知におけるノイズ成分となりうる画像形成装置本体の振動をキャンセルすることができる。また、光（レーザー光）の光源は、露光装置において振動の影響を極力避けるよう配置されており、露光装置自体も制振構造となっているため、現像剤収容部の振動をより精度よく検出することができる。
【００５２】
以上のように、本実施例では、画像形成の原理上、画像形成装置本体の振動の影響を極力抑えるよう配置される露光装置から照射されるレーザー光を利用する。そして、画像形成の駆動中に現像剤収容部であるプロセスカートリッジに具備した受光センサによってレーザー光を受光する。その受光値から、ノイズ成分となりうる画像形成装置本体側の振動がキャンセルされた、現像剤収容部の微細な振動を検出する。そのため、現像剤収容部の振動に応じた現像剤収容量を高い精度で検出することができる。
【００５３】
〔実施例２〕
次に実施例２に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。
【００５４】
本実施例では、画像形成装置本体の振動ノイズの影響を抑えつつ、プロセスカートリッジそのものの振動をより顕著に検出することを特徴とする。そのために、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを、プロセスカートリッジ１に設けた反射板に当て、反射板により反射された光を露光装置２付近の画像形成装置本体、望ましくは露光装置２に設けた受光センサに受光させる構成となっている。
【００５５】
以下、本実施例の特徴部分について詳しく説明する。なお、プロセスカートリッジに反射板を配置し、露光装置に受光センサを配置した構成以外は、前述した実施例と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【００５６】
＜反射板＞
図６及び図７に示すように、本実施例では、プロセスカートリッジ１は、露光装置２から発せられたレーザー光Ｌを反射するための反射部材である反射板Ｒを有している。反射板Ｒは露光装置２の対向する側が鏡になっており、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射するようになっている。
【００５７】
また、反射板Ｒは、画像形成時にレーザー光が走査される露光面と同一平面上の非画像形成領域ＨＧに対応するように設けられている。反射板Ｒは、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、一方の側でもある、カートリッジの駆動入力側に設けられている。反射板Ｒを駆動入力側に配置することで、カートリッジの駆動ギア（不図示）と反射板Ｒとの距離が近くなる。そのため、駆動ギアで発生した振動が反射板Ｒに伝わりやすく、受光センサ３４に入射するレーザー光の変化をとらえやすくなり、カートリッジの振動検知の精度が向上する。
【００５８】
＜受光センサ＞
図６及び図７に示すように、画像形成装置は、反射部材である反射板Ｒで反射された反射光を受光する受光手段である受光センサ３４を有している。
【００５９】
本実施例の受光センサ３４は、露光装置２の側面に一体的に設けられている。また受光センサ３４は、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、反射板Ｒと同じ側に設けられている。したがって、露光装置２から非画像形成領域ＨＧに発せられたレーザー光Ｌは、プロセスカートリッジ１の枠体に設けた反射板Ｒから反射され、受光センサ３４に入射する。これにより、露光装置２から発せられたレーザー光Ｌに画像形成装置本体が発する振動をノイズとして含んでいる場合、露光装置２に設けた受光センサ３４が受光することで、画像形成装置本体が発する振動ノイズをキャンセルする効果がある。すなわち、プロセスカートリッジの固有振動の検出強度を高め、その結果、トナー収容量の検出精度を高めることにつながる。
【００６０】
本実施例の受光センサ３４は、レーザー光量を電気信号に変換して検知可能なものが好ましく、例えばフォトダイオードである。また本実施例の受光センサ３４は、受光面の大きさがφ１．０（ｍｍ）であり、画像形成装置あるいはプロセスカートリッジの小型化や低コスト化をする上で好ましい。そして、受光したレーザー光Ｌは電気信号に変換され、図８にて示される制御部１００に送られる。
【００６１】
なお、受光センサ３４を露光装置２に設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。受光センサ３４は、画像形成装置本体のいずれの部位に設けてもよいが、トナー収容部の振動を検出する上で、周囲の振動をノイズとして検出することをさけるために、露光装置の近傍に設けることが好ましく、露光装置に一体的に設けることがより好ましい。
【００６２】
＜制御部＞
図８に示すように、画像形成装置の装置本体には、制御部１００が設けられる。制御部１００は、受光センサ３４によって受光された受光値から出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そして、その振動データからプロセスカートリッジ１の現像剤の収容量を検知する。制御部１００の中には、検知手段（制御手段）としてのＣＰＵ１０１と記憶手段としてのメモリ１０２が設けられている。更に制御部１００には、受光手段としての受光センサ３４と表示手段としての液晶パネル１０３が接続されている。また記憶手段としてのメモリ１０２は、プロセスカートリッジ１に設けても良い。
【００６３】
メモリ１０２内には、カートリッジの振動に応じた現像剤収容部の現像剤の収容量を検知するための基準となるデータとして、振動データ（出力電圧のｐ−ｐ平均値（Ｖ））と各振動データ別のトナー量（％）が予め記憶されている。そして、液晶パネル１０３は、ＣＰＵ１０１によってカートリッジの振動が検知され、そのカートリッジの振動から現像剤の収容量が検知された結果、その検知された現像剤の収容量を表示する。また液晶パネル１０３は、もし、カートリッジの交換が必要な場合（例えば、補給する現像剤が不足または無い場合、あるいは回収した現像剤が満杯な場合など）であると判断されると、カートリッジの交換を促すメッセージを表示する。
【００６４】
＜振動検知及び収容量検出処理＞
次に図９を用いて、受光センサによって受光された受光値に基づくカートリッジの振動データとメモリに記憶された振動データ別のトナー量（％）を比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する流れについて説明する。すなわち、受光センサによって受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジの現像剤収容量を検知する流れについて説明する。図９は、カートリッジの振動検知及び収容量検出の流れを示したフローチャートである。
【００６５】
なお、ここでは、現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおけるトナー収容部１１を例示している。すなわち、感光ドラム１３に供給するトナーを収容する第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１に反射板Ｒを設け、露光装置２に受光センサ３４を設け、トナー収容部１１の現像剤収容量を検知する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおける廃トナー収容部１２であっても良い。すなわち、感光ドラム１３から回収された廃トナーを収容する第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２に反射板Ｒを設け、露光装置２に受光センサ３４を設け、廃トナー収容部１２の現像剤収容量を検知する構成であってもよい。
【００６６】
まず、制御部が、画像形成装置における印刷要求（プリントジョブ）の有無を判断する（Ｓ２１）。ここで制御部は、印刷要求有りと判断した場合（Ｓ２１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ２２に移行させる。一方、制御部は、印刷要求無しと判断した場合（Ｓ２１のＮｏ側）、印刷要求が有りとなるまでの間、処理をステップＳ２１で待機させる。なお、振動検知及び収容量検出処理は、画像形成装置本体における画像形成処理が予め設定された所定回数実行されるたびに実行されてもよい。また、複数枚の連続印刷などの実行中に予め設定された所定期間経過ごとに実行されてもよい。
【００６７】
次に、制御部はプロセスカートリッジ１の駆動を開始し（Ｓ２２）、露光装置２の半導体レーザー３１が発光して（Ｓ２３）、画像形成動作を開始する。それと同時に、露光装置２からレーザー光Ｌが発せられ、主走査方向（図７の矢印Ｘ方向）に走査される。このとき、レーザー光Ｌは、主走査方向における非画像形成領域ＨＧに光路を取るタイミングで、プロセスカートリッジ１のトナー収容部１１の枠体（または枠体に結合される部材）に設けられた反射板Ｒに反射される（Ｓ２４）。そして、反射板Ｒに反射された光は、露光装置２に設けられた受光センサ３４（図６参照）に入射する（Ｓ２５）。
【００６８】
続いて、受光センサ３４に入射したレーザー光Ｌは、受光センサ３４によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ２６）。
【００６９】
そして、制御部１００内のＣＰＵ１０１は電気信号を受け取り、その受信した電気信号から出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する（Ｓ２７）。あるいは受信した電気信号をフーリエ変換して、振動データに変換する。ここで、振動データとは、受光センサによって受光された検知信号（受光値）に基づくカートリッジの振動データであり、前述の電気信号から抽出された、カートリッジの現像剤収容量に対応する出力電圧のｐ−ｐ平均値である。
【００７０】
次にＣＰＵ１０１は、受光センサ３４によって受光された受光値から抽出された振動データ（出力電圧のｐ−ｐ平均値）を、メモリ１０２内に記憶されている振動データと比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する（Ｓ２８）。
【００７１】
このように本実施例では、画像形成装置に設けた露光装置２から光を発する第１の工程（Ｓ２３）、露光装置２から発せられた光をカートリッジに設けた反射板Ｒによって反射する第２の工程（Ｓ２４）を経る。その後、反射板Ｒから反射された光を受光センサ３４によって受光する第３の工程（Ｓ２５）を経る。そして、受光センサ３４によって受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジが有するトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量を検知（Ｓ２８）している。
【００７２】
なお、図１１は、実施例２におけるトナー収容量に対する振動状態のＦＦＴ解析結果である。図１１（ａ）はトナー収容量０％、図１１（ｂ）は２０％、図１１（ｃ）は４０％、図１１（ｄ）は６０％、図１１（ｅ）は８０％、図１１（ｆ）は１００％の前記ＦＦＴ解析結果である。いずれの結果においても、画像形成装置本体が発する２００Ｈｚ以上の高周波数帯の振動はほとんどない。プロセスカートリッジに直接入力される駆動により動作するギアならびに回動する現像ローラやトナー搬送部材などから発せられる５０Ｈｚ以下の低周波数帯の振動をより顕著に検出している。また、トナー収容量に応じて各ピーク強度が変化している様子を捉えることができる。
【００７３】
＜レーザー光による現像剤収容部の振動の検出＞
図１０は、図７に示す実施例２の構成でカートリッジの振動状態を検出する方法を説明する図であり、通常状態と振動状態での受光センサ３４に到達するレーザー光Ｌの位置を模式的に示したものである。ここで通常状態とは、カートリッジの振動がなく受光センサの受光位置の変化がない実線で示す状態である。また振動状態とは、カートリッジの振動があり受光センサの受光位置が変化した破線で示す状態である。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、通常状態における反射板Ｒの位置は実線で示す受光位置Ｃである。これに対して、振動状態では反射板Ｒが振動することによって、反射板Ｒの受光位置が変化して、例えば反射板Ｒ’（破線で示す受光位置Ｄ）と反射板Ｒ’’（一点鎖線で示す受光位置Ｅ）の間を往復するようになる。その結果、反射板Ｒを反射したレーザー光Ｌは、レーザー光Ｌ’とレーザー光Ｌ’’の間を往復する。そして、図１０（ｂ）に示すように、受光センサ３４内に入射するレーザー光Ｌの光量が変化するため、受光センサ３４から出力される信号は、図１０（ｃ）に示すような波形を持つ。
【００７５】
本実施例において、トナー収容量に応じて出力電圧の振幅は変化するため、画像形成装置本体内のプロセスカートリッジの駆動開始から一定時間の振幅の平均値（出力電圧のｐ−ｐ平均値）をプロセスカートリッジの振動データ（振動振幅）として算出する。そして、メモリに予め格納されている振幅（振動データ）と比較する。あるいはプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着して初めに検出されたレーザー光の出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）としてメモリに格納しておく。そして、前記プロセスカートリッジを使用する期間中、定期的にレーザー光の受光値から出力電圧のｐ−ｐ平均値をプロセスカートリッジの振動データ（振動振幅）として検出し、前記メモリに格納した振動データと比較し、トナー収容量を算出する。
【００７６】
また、図１０（ｃ）に示すような波形をフーリエ変換することによって、受光センサ３４による検知信号に基づく信号強度を算出し、メモリに予め格納されている振動データと比較することで、トナー収容量を算出する。
【００７７】
（本実施例の効果）
ここで、比較例を用いて、実施例２の効果について説明する。なお、比較例については、前述した実施例にて説明した比較例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７８】
図１２に実施例２とともに、比較例におけるトナー残量１０％時の各センサで検知された出力電圧のｐ−ｐ平均値（振動振幅）を３回分計測し、合算平均値を示す。図１２において、実施例２を一点鎖線で示し、比較例を破線で示す。
【００７９】
図１２に示した結果から、比較例のような接触式の加速度センサでは、トナー量が少ない状態のカートリッジの振動（出力電圧の振幅）の検知において、図１２に破線で示すように、特にばらつきが大きくなる傾向であった。露光装置からのレーザー光をカートリッジに設置した反射板で反射し露光装置に設置した受光センサで受光する本実施例の非接触式を用いる場合において、以下の理由が挙げられる。画像形成装置の他の駆動部に起因する振動をキャンセルしながらカートリッジ（トナー収容部）そのものの振動を精度よく検知できることである。特に、トナー残量が少ない程カートリッジの振動が小さくなるため、カートリッジ以外の画像形成装置の他の駆動部に起因する振動のノイズ成分は、振動からトナー量を検出する上で精度を低下させる。したがって、精度良くトナー残量検知を行う上では、比較例に比べて測定のばらつきが小さい実施例２の構成が好ましい。実施例２において、ばらつきを示す相対標準偏差は実施例１と同程度であった。
【００８０】
図１３に実施例１と実施例２のトナー量と各センサで検知された出力電圧の振幅の結果を示す。
【００８１】
実施例１、実施例２ともにレーザー光の検知により得られるカートリッジの振動の振幅からトナー量１００％から０％まで検出することができた。
【００８２】
図１３を見てもわかるように、実施例１に比べて、実施例２の方が出力電圧のｐ−ｐ平均値（振幅）が大きい。その理由については、以下のことが考えられる。実施例１の構成では、カートリッジに受光センサを設け、この受光センサによってレーザー光を受光する構成であった。これに対して、実施例２の構成では、カートリッジに反射板を設け、画像形成装置本体側の露光装置に受光センサを設けて、レーザー光をプロセスカートリッジの反射板によって反射する。そして、その反射されたレーザー光を装置本体側の受光センサによって受光する構成である。すなわち、実施例１の構成に比べて、実施例２の構成の方が、よりカートリッジの振動を大きく検知するように、光源から受光センサに至るまでのレーザー光の光路長が長くなるように構成されている。この構成のため、実施例１に比べて、実施例２の方が出力電圧のｐ−ｐ平均値（振幅）が大きいと考えられる。
【００８３】
したがって、本実施例の構成である画像形成装置に具備されたレーザー光による非接触方式での振動検知手段により、トナー収容部に収容されているトナーの収容量をトナー収容部に生じる振動に基づいて、連続的にトナー収容量を検出することができた。
【００８４】
このように、実施例２の構成によれば、接触式の比較例に比べて、現像剤収容部に収容されている現像剤の収容量を、現像剤収容部に生じる振動に基づいて、使用初期から末期まで精度良く検出することができる。
【００８５】
すなわち本実施例では、画像形成装置に設けられた露光装置から発せられる光によって現像剤収容部の振動を検出する。これにより本実施例では、比較例（接触型の加速度センサ）のような現像剤収容部の振動検知におけるノイズ成分となりうる前記画像形成装置本体の振動をキャンセルすることができる。また、光（レーザー光）の光源は、露光装置において振動の影響を極力避けるよう配置されており、露光装置自体も制振構造となっているため、現像剤収容部の振動をより精度よく検出することができる。
【００８６】
以上のように、本実施例では、画像形成の原理上、画像形成装置本体の振動の影響を極力抑えるよう配置される露光装置から照射されるレーザー光を利用する。そして、画像形成の駆動中に現像剤収容部であるプロセスカートリッジに設けた反射板にレーザー光を照射し、反射板に反射された光を露光装置に設けた受光センサにより受光する。その受光値から、ノイズ成分となりうる画像形成装置本体側の振動がキャンセルされた、現像剤収容部の微細な振動を検出する。そのため、現像剤収容部の振動に応じた現像剤収容量を高い精度で算出することができる。特に本実施例では、実施例１に比べても、画像形成装置本体の振動の影響をさらに排除し、現像剤収容部の振動を検出し、振動に応じた現像剤収容量の検出精度を高めることができる。
【００８７】
〔実施例３〕
前述した実施例では、感光ドラム１３や廃トナー収容部１２などを含む第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａと、現像ローラ１４やトナー収容部１１などを含む第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂを有する構成を示した。そして、画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして一体化した構成を例示した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、プロセスカートリッジを、図１４に示すような構成にすると、本発明においてより効果的な検出手段を発現することができる。
【００８８】
図１４に示すプロセスカートリッジ断面図は、図１にて示したプロセスカートリッジ１のトナー収容部の振動状態をより高精度に検出するためのより好ましい形態を説明する図である。図１４に示すプロセスカートリッジ１は、感光ドラム１３や廃トナー収容部１２を含む第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａと、現像装置に相当する第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂとを一体的に結合して構成されている。なお、前述した実施例におけるプロセスカートリッジを構成する部材と同一の機能を有する部材には同一符号を付している。
【００８９】
図１４に示すように、Ｐ部において、第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａの両端部の回動穴と、第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂの両端部の固定穴は、ユニット結合ピンで結合されている。これにより、第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａと第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂは回動可能に結合されている。また、第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａと第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂとの間に付勢バネＴが設けられている。この付勢バネＴにより、現像ローラ１４は、前記現像ローラ端部に具備したスペーサーコロ（不図示）を介して、感光ドラム１３に対して一定のクリアランスを保ちつつ押圧されている。
【００９０】
上述のように、第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａは、露光装置からレーザー光が走査する感光ドラム１３が含まれている。そのため、画像形成装置本体に位置決めされる位置決め部（不図示）を有し、この位置決め部が位置決めされることで、画像形成装置本体に対してぐらつきのないように装着されている。このような第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａに対し、結合ピンに吊られた状態で、かつ付勢バネＴで揺動可能な状態で配置される第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂは、トナー搬送部材１７の回転が振動源となる。実施例１で例示した構成のプロセスカートリッジに比べて、図１４に示すプロセスカートリッジは、一方の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａに対して他方の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂが揺動可能に保持された構成である。そのため、トナー搬送部材１７の回転周期に伴う振動をより顕著に受ける。その結果、トナー収容部１１の振動をより顕著に検知し、その検知された振動からトナー収容量を精度よく検出することができる。
【００９１】
また前述した実施例１では、図１に図示したプロセスカートリッジ１を構成するトナー収容部１１の枠体に受光センサ３４を設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１に図示したプロセスカートリッジ１を構成する廃トナー収容部１２の枠体に受光センサを設けた構成としても良い。また、図示していないが、画像形成装置本体に具備される転写ベルトのクリーニング手段に設置する廃トナー容器に受光センサを設け、その容器に収容される廃トナーの収容量を検知することも可能である。あるいは現像装置とは独立した補給用のトナーを貯蔵するトナーボトルなどのトナー収容器に受光センサを設け、その容器に収容されるトナーの収容量を検知することも可能である。
【００９２】
また前述した実施例２では、図６に図示したプロセスカートリッジ１を構成するトナー収容部１１の枠体に反射板Ｒを設け、露光装置２に受光センサ３４を設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図６に図示したプロセスカートリッジ１を構成する廃トナー収容部１２の枠体に反射板を設け、露光装置２に受光センサを設けた構成としても良い。また、図示していないが、画像形成装置本体に具備される転写ベルトのクリーニング手段に設置する廃トナー容器、あるいは現像装置とは独立した補給用のトナーを貯蔵するトナーボトルなどのトナー収容器に反射板を設けてもよい。その場合には、露光装置又は露光装置周辺の画像形成装置本体に受光センサを設け、その容器に収容されるトナーの収容量を検知することも可能である。
【００９３】
ドラムカートリッジ１Ａは、第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２を有する第１の枠体ユニットであり、現像カートリッジ１Ｂは、第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１を有する第２の枠体ユニットである。前述した実施例では、ドラムカートリッジ１Ａと、現像カートリッジ１Ｂが、プロセスカートリッジ１として一体化された構成を例示したが、これに限定されるものではない。各現像剤収容部を有するカートリッジが、画像形成装置に対して個別に着脱可能な構成であっても本発明は有効である。すなわち、各現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合される部材に受光センサを設けた構成としても良い。また各現像剤収容部の枠体又は前記枠体に結合される部材に反射板を設け、露光装置又は露光装置周辺の画像形成装置本体に受光センサを設けた構成としても良い。このようにして構成しても、各現像剤収容部のトナーまたは廃トナーの収容量を精度良く検知することができる。各現像剤収容部に受光センサ又は反射板を設ける場合、露光装置の光の走査方向において異なる位置とすれば良い。
【００９４】
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。例えば記録媒体担持体を使用し、該記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９５】
〔実施例４〕
次に実施例４に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【００９６】
＜全体概略＞
本実施例の特徴の全体概略について図１５、図１６（ａ）を用いて説明する。図１５は画像形成装置５００の概略断面図である。図１６（ａ）は露光装置２及びプロセスカートリッジ１の感光ドラム１３、再帰反射部材７１、走査光検知部材３５を示した概略図である。
【００９７】
本実施例では、図１５、図１６（ａ）に示すように、発光源である半導体レーザー３１内部のレーザー発光素子３１ａから照射されるレーザー光Ｌを、プロセスカートリッジ１に設けた再帰反射部材７１に当てる構成を有している。そして、再帰反射部材７１により反射された光を半導体レーザー３１内部の内部受光素子３１ｂに受光させる構成となっている。ここで再帰反射部材７１により反射された光を用いたプロセスカートリッジ１の振動から、前記プロセスカートリッジ１に収容されたトナーの収容量を検知するシステムとなっている。
【００９８】
＜半導体レーザー＞
図１６（ｂ）を用いて発光源である半導体レーザー３１について説明する。図１６（ｂ）は露光装置２が有する半導体レーザー３１の内部構造を示す断面概略図である。
【００９９】
露光手段である露光装置２は、光を発する発光源である半導体レーザー３１を有している。半導体レーザー３１は、発光素子であるレーザー発光素子３１ａと、内部受光手段である内部受光素子３１ｂと、を有している。レーザー発光素子３１ａは、ポリゴンミラー３２側の第１の方向（矢印Ｌ３方向）と、前記第１の方向とは反対の第２の方向（矢印Ｌ４方向）の２方向にレーザー光Ｌを発光する。内部受光素子３１ｂは、半導体レーザー３１内部においてレーザー発光素子３１ａの矢印Ｌ４方向に設けられており、前記第２の方向に照射されたレーザー光Ｌを検知する。そして、レーザー発光素子３１ａから矢印Ｌ３方向に照射されるレーザー光Ｌの光量は、同時に矢印Ｌ４方向に照射されるレーザー光Ｌを内部受光素子３１ｂで受光して出力するモニタ電流を不図示のレーザー駆動基盤で検出して制御される。
【０１００】
＜走査光検知部材＞
図１６（ａ）を用いて走査光検知部材３５について説明する。走査光検知部材３５は、露光装置２に設けられている。走査光検知部材３５は、ポリゴンミラー３２の回転によって走査されるレーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を出力するべく、所定位置に設けられている。走査光検知部材３５にレーザー光Ｌが入射されると、不図示の回路により画像データに基づくレーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を出力する。
【０１０１】
＜再帰反射部材＞
図１５、図１６（ａ）を用いて再帰反射部材７１について説明する。本実施例では、露光装置２の半導体レーザー３１から発せられたレーザー光Ｌを反射するための反射部材である再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１が有している。再帰反射部材７１は、詳細を後述する反射構造により、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射面に入射した方向と同じ方向に反射する再帰反射の性質を有する。本実施例のように、振動を検知する対象物（ここではプロセスカートリッジ）に再帰反射部材７１を用いることで、振動によって再帰反射部材７１の位置や角度が変化しても入射光と同じ方向に光を戻すことができる。
【０１０２】
再帰反射部材７１で反射されたレーザー光Ｌは、入射した方向と同じ方向に戻るため、同時に発光源である半導体レーザー３１に戻る。この時、戻ったレーザー光Ｌを半導体レーザー３１の内部受光素子３１ｂが受光することで、内部受光素子３１ｂが出力するモニタ電流が変化する。この内部受光素子３１ｂが出力するモニタ電流の変化から、前記再帰反射部材７１で反射されたレーザー光（戻り光）を内部受光素子３１ｂが受光したタイミングを検知できる。
【０１０３】
なお、このとき、半導体レーザー３１のレーザー発光素子３１ａから第１の方向に照射されるレーザー光Ｌの光量は一定である。したがって、レーザー発光素子３１ａから第２の方向に照射されるレーザー光Ｌも第１の方向に照射されるレーザー光Ｌの光量と同じである。そのため、レーザー発光素子３１ａから第２の方向に照射されたレーザー光Ｌを、内部受光素子３１ｂが受光して出力するモニタ電流は一定（図２１に示す電圧ａ）である。この状態の内部受光素子３１ｂに、再帰反射部材７１で反射されたレーザー光（戻り光）Ｌが入射した際に、出力されるモニタ電流が変化（図２１に示す電圧ｂ）する。これにより、内部受光素子３１ｂが前記再帰反射部材７１からの戻り光であるレーザー光Ｌを受光したタイミングを検知できる。なお、走査光検知部材３５の検知信号を図２１に点線（３５ａ）で示す。走査光検知部材３５は、レーザー光Ｌを受光したか否かのＯＮ／ＯＦＦのみであり、内部受光素子３１ｂによって検知される実線（３１ｂ１）のようにレーザー光Ｌの光量を検知しているわけではない。このため、図２１に示す縦軸の電圧は、走査光検知部材３５の検知信号には関係しない。詳細は後述するが、再帰反射部材７１からの反射光を内部受光素子３１ｂで受光したタイミングとの時間差を説明するために、走査光検知部材３５によるレーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を、図２１に図示している。
【０１０４】
ここでは、発光源である半導体レーザー３１が有する内部受光素子３１ｂが、再帰反射部材７１によって反射されたレーザー光Ｌを受光する受光手段を兼ねる構成を例示しているが、これに限定されるものではない。再帰反射部材７１によって反射されたレーザー光Ｌを受光する受光手段を別途独立して設けた構成としてもよい。
【０１０５】
また、再帰反射部材７１は、図１６（ａ）に示すように画像形成時にレーザー光Ｌが走査する画像形成領域Ｇの外側である非画像形成領域ＨＧに設けられている。再帰反射部材７１は、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、一方の側でもある、カートリッジの駆動入力側のトナー収容部１１（図１５参照）に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けられている。
【０１０６】
また再帰反射部材７１のレーザー光Ｌの入射面の手前にスリット部材８３をトナー収容部１１に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けている。スリット部材８３を設けることで再帰反射部材７１の振動方向に応じた検知構成とすることができる。詳細は後述の＜スリット部材＞の中で説明する。
【０１０７】
＜再帰反射部材の原理＞
ここで再帰反射部材７１の構成について図１７、図１８を用いて説明する。図１７（ａ）〜図１７（ｄ）はコーナーキューブタイプの再帰反射部材の説明図、図１８（ａ）、図１８（ｂ）は球状再帰反射部材の説明図である。
【０１０８】
再帰反射部材７１は、光を入射した方向に反射する再帰反射の性質を有する反射部材である。例えばコーナーキューブ１１０という形状を有するプリズムを利用したものが知られている。コーナーキューブ１１０とは、図１７（ａ）に示すように光を反射する３つの平面である３枚の平面板１１０ａをそれぞれ互いに直角（角１１０ｂが直角）に配置した形状のものである。コーナーキューブ１１０は、入射した入射光Ｌ６を３枚の平面板１１０ａに反射させて入射光Ｌ６と同じ方向に反射光Ｌ７を戻す性質を有する。
【０１０９】
また再帰反射の性質を有する反射部材は、コーナーキューブ形状のみならず、内角が直角の２つの平面１１２ａで形成されるＶ字形の集合体１１２（図１７（ｂ））でもよい。また、内角が直角の四面体である正四角錐の集合体１１３（図１７（ｃ））でも同様の再帰反射の性質を発現できる。ただし、内角が直角の平面の集合体１１２や正四角錐の集合体１１３では、３次元全方向には再帰反射はできない。そのため、３次元に振動するトナー収容部１１に設ける再帰反射部材としては、１つの面である反射面に３枚の平面板１１０ａをそれぞれ互いに直角に配置したコーナーキューブ１１０の集合体１１４（図１７（ｄ））が好ましい。再帰反射部材７１の母材は成形性を考慮して樹脂で成形されており、反射面１１０ａ及び反射面１１２ａには、アルミニウムや金などの金属で反射膜（蒸着膜等）が形成されている。
【０１１０】
また図１８（ｂ）に示すような球状の再帰反射部材は、反射層１１１ｂの上にガラスの小球１１１ａを並べた球状再帰反射部材（ガラスビーズタイプ）１１１などもある。この球状再帰反射部材１１１も、図１８（ａ）に示すように入射光Ｌ６がガラスの小球１１１ａ表面から内面への屈折、反射層１１１ｂでの反射、小球１１１ａ内面から表面での屈折により入射光Ｌ６を同じ方向に反射光Ｌ７として戻すことができる。なおガラスの小球１１１ａは透明な樹脂球でも代用可能である。
【０１１１】
＜制御部＞
図１９を用いて制御部について説明する。図１９は画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【０１１２】
図１９に示すように、画像形成装置５００の装置本体には制御部１００が設けられる。制御部１００は、再帰反射部材７１で反射して内部受光素子３１ｂによって受光したタイミングと走査光検知部材３５によって受光したタイミングとの時間差の変化からプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そして、その振動データからプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する。制御部１００の中には、検知手段（制御手段）としてのＣＰＵ１０１と記憶手段としてのメモリ１０２が設けられている。更に制御部１００には、受光手段としての内部受光素子３１ｂと走査光検知部材３５と表示手段としての液晶パネル１０３が接続されている。また記憶手段としてのメモリ１０２は、プロセスカートリッジ１に設けても良い。
【０１１３】
メモリ１０２内には、カートリッジの振動に応じたトナー収容部のトナーの収容量を検知するための基準となるデータが記憶されている。そのデータとしては、振動データ（内部受光素子３１ｂと走査光検知部材３５との出力のタイミング差や、タイミング差からフーリエ変換した信号強度）と各振動データ別のトナー量（％）などが挙げられる。そして、液晶パネル１０３は、ＣＰＵ１０１によってカートリッジの振動が検知され、そのカートリッジの振動からトナーの収容量が検知された結果、その検知されたトナーの収容量を表示する。また液晶パネル１０３は、もし、カートリッジの交換が必要な場合（例えば、補給するトナーが不足または無い場合、あるいは回収した廃トナーが満杯な場合など）であると判断されると、カートリッジの交換を促すメッセージを表示する。
【０１１４】
＜振動検知及び収容量検出処理＞
次に図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図２０を用いて、プロセスカートリッジ１の振動を検知し、そのプロセスカートリッジ１の振動からプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する流れについて説明する。走査光が走査光検知部材３５に入射したタイミングと再帰反射部材７１からの反射光が内部受光素子３１ｂに入射したタイミングとの時間差の変化に基づくプロセスカートリッジ１の振動データから検知する。図２０は、カートリッジの振動及びトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【０１１５】
なお、ここでは、現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおけるトナー収容部１１を例示している。すなわち、感光ドラム１３に供給するトナーを収容する第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に受光手段（内部受光素子３１ｂ）を設けている。そして、トナー収容部１１のトナーの収容量を検知する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおける廃トナー収容部１２であっても良い。すなわち、感光ドラム１３から回収された廃トナーを収容する第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に受光手段（内部受光素子３１ｂ）を設けてもよい。つまり、廃トナー収容部１２の廃トナーの収容量を検知する構成であってもよい。
【０１１６】
まず、制御部１００が、画像形成装置５００における印刷要求（プリントジョブ）の有無を判断する（Ｓ４１）。ここで制御部１００は、印刷要求有りと判断した場合（Ｓ４１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ４２に移行させる。一方、制御部１００は、印刷要求無しと判断した場合（Ｓ４１のＮｏ側）、印刷要求が有りとなるまでの間、処理をステップＳ４１で待機させる。なお、振動検知及び収容量検出処理は、画像形成装置５００の装置本体における画像形成処理が予め設定された所定回数実行されるたびに実行されてもよい。また、複数枚の連続印刷などの実行中に予め設定された所定期間経過ごとに実行されてもよい。
【０１１７】
次に、制御部１００はプロセスカートリッジ１の駆動を開始し（Ｓ４２）、露光装置２の半導体レーザー３１のレーザー発光素子３１ａが発光して（Ｓ４３）、画像形成動作を開始する。それと同時に、露光装置２の半導体レーザー３１のレーザー発光素子３１ａからレーザー光Ｌが発せられ、図１６（ａ）に示すように回転するポリゴンミラー３２によって主走査方向（図１６（ａ）の矢印Ｘ方向）に走査される。このとき、レーザー光Ｌは、まず露光装置２に設けられた走査光検知部材３５（図１６（ａ））に入射する（Ｓ４４）。走査光検知部材３５に入射したレーザー光Ｌは、走査光検知部材３５によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ４５）。
【０１１８】
一方、レーザー光Ｌが走査光検知部材３５に入射した後に、主走査方向における非画像形成領域ＨＧ（図１６（ａ））に光路を取るタイミングで、トナー収容部１１の枠体（または枠体に結合される部材）に設けられた再帰反射部材７１に反射される（Ｓ４６）。そして、再帰反射部材７１に反射された光は、露光装置２に設けられた内部受光素子３１ｂ（図１６（ａ）、図１６（ｂ））に入射する（Ｓ４７）。内部受光素子３１ｂに入射したレーザー光Ｌは、内部受光素子３１ｂによって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ４８）。
【０１１９】
そして、制御部１００内のＣＰＵ１０１は電気信号を受け取り、その受信した走査光検知部材３５と内部受光素子３１ｂの２つの電気信号（入射タイミング）の時間差の変化量をフーリエ変換する。その後、プロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する（Ｓ４９）。
【０１２０】
次にＣＰＵ１０１は、走査光検知部材３５と内部受光素子３１ｂの２つの電気信号の時間差の変化量を抽出された振動データを、メモリ１０２内に記憶されている振動データと比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する（Ｓ５０）。
【０１２１】
このように本実施例では、画像形成装置５００に設けた露光装置２のレーザー発光素子３１ａから光を発する第１の工程（Ｓ４３）を有する。その後、露光装置２のレーザー発光素子３１ａから発せられた光をカートリッジに設けた再帰反射部材７１によって反射する第２の工程（Ｓ４５）を有する。そして、走査光検知部材３５によって受光（Ｓ４４）及び再帰反射部材７１から反射された光を内部受光素子３１ｂによって受光する第３の工程（Ｓ４６）を有する。これらの工程を経て、受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジが有するトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量を検知（Ｓ４９）している。
【０１２２】
＜レーザー光によるトナー収容部の振動の検出＞
次に図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）、図２２（ａ）、図２２（ｂ）を用いてレーザー光Ｌによるトナー収容部１１の振動の検出について説明する。
【０１２３】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）は、走査光検知部材３５のＯＮ／ＯＦＦ信号と、再帰反射部材７１から反射された光を内部受光素子３１ｂの受光による検知したモニタ電圧の波形説明図である。図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）のグラフは横軸が時間で縦軸が電圧であり、点線の波形が走査光検知部材３５による波形３５ａで、実線の波形が内部受光素子３１ｂの波形３１ｂ１である。
【０１２４】
なお、前述したように、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に破線で示す走査光検知部材３５の検知信号は、レーザー光Ｌを受光したか否かのＯＮ／ＯＦＦ信号であり、内部受光素子３１ｂのようにレーザー光Ｌの光量を検知しているわけではない。このため、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示す縦軸の電圧は、走査光検知部材３５の検知信号には関係しない。また、走査光検知部材３５は、露光装置２に設けられているため、点線で示す走査光検知部材３５の波形３５ａは、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示すカートリッジの状態にかかわらず、同じである。
【０１２５】
図２１（ａ）はプロセスカートリッジ１が振動していない通常状態（図２２（ａ）の再帰反射部材７１ａの位置）におけるモニタ電圧である。図２１（ｂ）、図２１（ｃ）はプロセスカートリッジ１が振動している振動状態におけるモニタ電圧である。図２１（ｂ）は図２２（ｂ）の再帰反射部材７１ｂの位置におけるモニタ電圧であり、図２１（ｃ）は図２２（ｂ）の再帰反射部材７１ｃの位置におけるモニタ電圧である。
【０１２６】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）において、レーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を出力する走査光検知部材３５でレーザー光Ｌを検知したタイミングである走査開始タイミングをｔ１とする。再帰反射部材７１から戻った反射光を受光する内部受光素子３１ｂで前記反射光を検知したタイミングである受光開始タイミングをｔ２とする。前記走査開始タイミングｔ１と前記受光開始タイミングｔ２との時間差をΔｔとする。
【０１２７】
図２２（ａ）、図２２（ｂ）は、振動を検知する対象物であるプロセスカートリッジ１の通常状態（図２２（ａ））と振動状態（図２２（ｂ））での再帰反射部材７１に到達するレーザー光Ｌの位置を模式的に示したものである。ここで通常状態とは、プロセスカートリッジ１の振動がなく再帰反射部材７１の位置の変化がない状態である。また振動状態とは、プロセスカートリッジ１の振動があり再帰反射部材７１の位置が変化した状態である。
【０１２８】
まず図２１（ａ）、図２２（ａ）を用いてプロセスカートリッジ１の振動がない通常状態の説明をする。
【０１２９】
プロセスカートリッジ１に振動がない通常状態では、再帰反射部材７１の位置は図２２（ａ）に示す再帰反射部材７１ａの位置である。このとき、レーザー光Ｌが走査光検知部材３５に入射した走査開始タイミングｔ１と、再帰反射部材７１ａからの反射光が内部受光素子３１ｂに入射した受光開始タイミングｔ２との時間差Δｔは図２１（ａ）に示す時間差Δ走査開始タイミングｔ１である。そして、レーザー光Ｌが走査光検知部材３５に入射してから再帰反射部材７１に反射するまでの間隔をΔＬとすると、通常状態の間隔ΔＬは図２２（ａ）に示す間隔ΔＬ１である。
【０１３０】
この通常状態に対して、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）、図２２（ｂ）を用いてプロセスカートリッジ１の振動がある振動状態の説明をする。
【０１３１】
図２２（ｂ）に示すように、振動状態における再帰反射部材７１の位置は、プロセスカートリッジ１が振動することによって、再帰反射部材７１ｂの位置と再帰反射部材７１ｃの位置との間を往復するようになる。このため、レーザー光Ｌは通常状態のレーザー光Ｌｔ２ａを挟んでレーザー光Ｌｔ２ｂとレーザー光Ｌｔ２ｃの間を往復する。
【０１３２】
またレーザー光Ｌが走査光検知部材３５に入射してから再帰反射部材７１に反射するまでの間隔ΔＬは、通常状態の間隔ΔＬ１を挟んで間隔ΔＬ２と間隔ΔＬ３の間で変化する。なお、レーザー光Ｌの再帰反射部材７１に反射する時と、内部受光素子３１ｂで受光する時は同時である。そのため、間隔ΔＬはレーザー光Ｌの、走査光検知部材３５の走査開始タイミングｔ１から内部受光素子３１ｂの受光開始タイミングｔ２までの間隔（時間差Δｔ）でもある。したがって、図２２（ｂ）に示すように間隔ΔＬが変化する時、時間差Δｔが時間差Δｔ２（図２１（ｂ））と時間差Δｔ３（図２１（ｃ））との間で変化する。
【０１３３】
本実施例においても、実施例１から実施例３で説明したように、トナー収容量に応じてプロセスカートリッジ１の振動の大きさが変化する。よって振動の大きさの変化に伴い変化する時間差Δｔを検出することでトナー収容量を算出できる。またこの時間差Δｔをフーリエ解析し、重量変化に応じて顕著に表れる特定周波数の信号強度を算出し、メモリ１０２に予め格納されている振動データと比較することで、トナー収容量を算出することができる。
【０１３４】
＜スリット部材＞
ここでスリット部材８３の構成と振動の検知の関係について図１５、図１６（ａ）、図２１、図２２、図２５を用いて説明する。図２５（ａ）〜図２５（ｄ）は再帰反射部材７１の入射面方向から見た振動状態を説明する図であり、Ｘはレーザー光Ｌの走査方向（主走査方向）、Ｙは主走査方向Ｘに直交する副走査方向である。
【０１３５】
スリット部材８３は、図１５、図１６（ａ）に示すように再帰反射部材７１のレーザー光Ｌの入射面の手前に設けられ、トナー収容部１１の枠体に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けられている。遮蔽部材であるスリット部材８３は、再帰反射部材７１の一部を覆ってレーザー光Ｌを遮蔽している。スリット部材８３を設けることによって、精度良く受光開始タイミングｔ２を検知することが出来る。なお、検知精度が高い状態を担保することが出来ればスリット部材８３を設けなくてもよい。
【０１３６】
ここで、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示すスリット部材８３ｂと、図２５（ｃ）、図２５（ｄ）に示すスリット部材８３ｃとの２種類のスリット部材８３を説明する。それぞれのスリット部材８３ｂ，８３ｃにはエッジ部８３ｂ１，８３ｃ１が設けられている。
【０１３７】
次にエッジ部８３ｂ１，８３ｃ１について説明する。レーザー光Ｌは、走査方向Ｘ（図２５の矢印Ｘ方向）に走査が進み、スリット部材８３ｂ，８３ｃの表面を進んだ後、エッジ部８３ｂ１，８３ｃ１を過ぎたところで、再帰反射部材７１に入射する。そして再帰反射部材７１にレーザー光Ｌが反射して内部受光素子３１ｂで受光開始タイミングｔ２（図２１）となる。つまり図２５（ａ）〜図２５（ｄ）に示すようにレーザー光Ｌとエッジ部８３ｂ１，８３ｃ１の交わる交点８３Ｌが内部受光素子３１ｂで受光開始タイミングｔ２（図２１）となる。
【０１３８】
次にスリット部材８３ｂ，８３ｃのエッジ部８３ｂ１，８３ｃ１の違いによる振動検出の違いを説明する。
【０１３９】
図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示すスリット部材８３ｂは、エッジ部８３ｂ１が主走査方向Ｘに対しては交差する方向であるが、副走査方向Ｙと同じ方向である。一方、図２５（ｃ）、図２５（ｄ）に示すスリット部材８３ｃは、エッジ部８３ｃ１が主走査方向Ｘに対しても副走査方向Ｙに対しても交差する角度をつけたものである。
【０１４０】
図２２（ｂ）に示すように、再帰反射部材７１の主走査方向Ｘへの振動は、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示すエッジ部８３ｂ１が副走査方向Ｙに延びた構成のスリット部材８３ｂで検出可能である。一方、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示すように、再帰反射部材７１の副走査方向Ｙへの振動は、振動方向がエッジ部８３ｂ１と同じ方向（副走査方向Ｙ）であるため、スリット部材８３ｂでは検出できない。これは内部受光素子３１ｂで受光開始タイミングとなる交点８３Ｌが、主走査方向Ｘにおいて同じとなるためである。
【０１４１】
そこで図２５（ｃ）、図２５（ｄ）に示すように、エッジ部８３ｃ１が主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙに対して角度を有すると、エッジ部８３ｂ１とレーザー光Ｌの交点８３Ｌが走査方向Ｘで変わるため、副走査方向Ｙの振動も検出可能となる。
【０１４２】
＜プロセスカートリッジの振動＞
図１４、図２３、図２４を用いてプロセスカートリッジの振動について説明する。図１４は実施例３のプロセスカートリッジの断面説明図である。図２３（ａ）、図２３（ｂ）は画像形成装置５００の装置本体の駆動部５とプロセスカートリッジ１との駆動伝達を説明する図である。図２４（ａ）、図２４（ｂ）はプロセスカートリッジ１の内部の駆動伝達を説明する図である。
【０１４３】
前述した実施例３では、図１４に示すように画像形成装置５００の装置本体に対してぐらつきのないように装着された第１の枠体ユニットであるドラムカートリッジ１Ａが示されている。それに対し、結合ピンＰに吊られた状態で、かつ付勢バネＴで揺動可能な状態で配置される第２の枠体ユニットである現像カートリッジ１Ｂは、揺動可能に保持された構成である。そのため、トナー搬送部材１７の回転周期に伴う振動をより顕著に受けることを例示したが、振動源はこれに限定されるものではない。
【０１４４】
振動源としては以下のものも考えられる。画像形成装置５００の装置本体に装着したプロセスカートリッジ１は、装置本体の駆動部５から駆動を受け取り、プロセスカートリッジ１内部の回転体を駆動する。具体的な構成として、例えば図２３（ａ）に示すように、装置本体の駆動部５がプロセスカートリッジ１の駆動入力部４５と係合し、駆動入力部４５と同軸上の回転体である感光ドラム１３を駆動する構成が挙げられる。ここで、駆動入力部４５は、装置本体の駆動部５と係合し、装置本体の駆動部５から駆動力を受けるものである。装置本体にプロセスカートリッジ１を装着した時、装置本体の駆動部５とプロセスカートリッジ１の駆動入力部４５及び感光ドラム１３の回転軸を完全に一致させることは公差等を考慮すると困難である。よって、装置本体の駆動部５とプロセスカートリッジ１の駆動入力部４５及び感光ドラム１３は僅かながらも回転軸ズレを有することとなる。このため、感光ドラム１３は周期的な変動をする振動源となる。なお図２３（ｂ）に示すように、装置本体の駆動部５がプロセスカートリッジ１の駆動入力部４５と係合し、駆動入力部４５と同軸上の回転体である現像ローラ１４を駆動する構成も同様である。また不図示のトナー供給ローラなど、プロセスカートリッジ１が有する他の回転体を、装置本体の駆動部５が駆動する場合なども同様である。
【０１４５】
また、図２４（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１内部において駆動入力部４５と駆動伝達部４６と現像ローラ１４が係合し、回転体である現像ローラ１４を駆動する構成が挙げられる。ここで、駆動伝達部４６は、駆動入力部４５からプロセスカートリッジ１の内部の回転体である現像ローラ１４に駆動力を伝達するためのものである。装置本体にプロセスカートリッジ１を装着した時、駆動伝達部４６と現像ローラ１４も公差等を考慮すると僅かながらも回転軸ズレを有する。このため、回転軸ズレを有する状態において駆動すると、駆動伝達部４６には弾性変形が発生する。弾性変形が発生すると、これに対抗して復元力が発生し、この繰り返しにより振動が発生する。さらに、駆動伝達部４６がハスバ歯車のような軸方向にも駆動力を伝達できるものである場合は、軸方向成分を有する振動が発生する。つまり、検知対象であるレーザー光Ｌの主走査方向Ｘの振動が確実に発生するため、駆動伝達部４６は軸方向にも駆動力を伝達できるものであることが望ましい。
【０１４６】
なお、振動が発生するのは、前述の図２３（ａ）、図２３（ｂ）に示すように感光ドラム１３や現像ローラ１４などの画像形成プロセス部材と同軸に駆動入力部４５を配置する構成に限定されるものではない。例えば図２４（ｂ）に示すように感光ドラム１３と現像ローラ１４などの画像形成プロセス部材の回転体と軸が異なる位置に駆動入力部４５を配置した構成であっても同様に振動は発生する。
【０１４７】
図１４に示すようにプロセスカートリッジ１は、揺動可能に保持された構成で、かつ付勢バネＴで揺動可能な状態であるため、現像ローラ１４の端部に具備したスペーサーコロ（不図示）の押圧力がトナー収容量の変化に応じて変化する。このスペーサーコロ（不図示）の押圧力の変化に伴い現像ローラ１４の回転に対する負荷も変動する。現像ローラ１４の回転負荷が変動すると、画像形成装置５００の装置本体の駆動部５からプロセスカートリッジ１の駆動入力部４５や駆動伝達部４６を介して現像ローラ１４を回転させる駆動系全体に負荷の変動が発生する。この負荷変動が前述の振動源の振動を変化させる（図２４）。
【０１４８】
そしてトナー収容量の変化に対して、顕著に関連のある駆動系の特定周波数の信号強度の変化情報をメモリ１０２内に格納して、前述のようにトナー収容量を算出することが可能である。
【０１４９】
以上のように、本実施例では、画像形成の原理上、以下のような構成を用いる。画像形成装置５００の装置本体の振動の影響を極力抑えるよう配置される露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを利用して、露光装置２内の走査光検知部材３５により受光する。そして、トナー収容部１１を有するプロセスカートリッジ１に設けた再帰反射部材７１に反射された光を露光装置２内の内部受光素子３１ｂにより受光する。さらに、その受光値をもとに、ノイズ成分となりうる画像形成装置５００の本体側の振動がキャンセルされた、トナー収容部１１の微細な振動を検出する。また重量変化に応じて顕著に表れる特定周波数の信号強度を算出できる。そのため、トナー収容部１１の振動に応じたトナー収容量を高い精度で算出することができる。また、通常、露光装置２に設けられている走査光検知部材３５と内部受光素子３１ｂを使うため、コストの増加も抑えたシンプルな構成でトナー収容部１１の振動に応じたトナー収容量を検出できる。
【０１５０】
なお、本実施例では、走査光検知部材３５によって受光したタイミングと再帰反射部材７１で反射して内部受光素子３１ｂによって受光したタイミングとの時間差の変化からプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そして、その振動データからプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する構成を例示したが、これに限定されるものではない。前述した実施例２のように、再帰反射部材７１で反射して内部受光素子３１ｂによって受光した受光値に基づいてプロセスカートリッジ１の振動データを抽出してもよい。つまり、その振動データからプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する構成としてもよい。
【０１５１】
〔実施例５〕
次に実施例５に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、プロセスカートリッジに配置した再帰反射部材の構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０１５２】
以下、本実施例における再帰反射部材７１について説明する。図２６（ａ）は、再帰反射部材７１の模式断面図である。再帰反射部材７１は、平行な２つの面を有する平板の一方の面に前述した再帰反射の性質を有する再帰反射形状を設けたものである。再帰反射部材７１の材質は、アクリル樹脂やポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明な樹脂を用いている。後述するが、再帰反射部材７１は、周囲の空気の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明体である。
【０１５３】
本実施例の再帰反射部材７１においては、レーザー光Ｌが入射する第一の面（入射面）７２と、前記第一の面７２とは反対側の第二の面７３と、を有する。再帰反射部材７１は、前記第二の面７３の内面７３ｂに、光を入射した方向に反射する再帰反射形状が形成されている。ここで、図２５に示す再帰反射部材７１の補足をすると、第一の面（入射面）７２の外側の面を外面７２ａ、第一の面７２の平板内部の側を内面７２ｂ、第二の面７３の外側の面を外面７３ａ、第二の面７３の平板内部の側を内面７３ｂと付した。つまり、再帰反射部材７１の少なくとも１つの内面である内面７３ｂに、再帰反射形状７１ｄが形成されている。
【０１５４】
図２６（ａ）に示す再帰反射部材７１の第二の面７３の内面７３ｂに形成された再帰反射形状７１ｄは以下のような構成を有する。図１７（ａ）に示す３つの平面である３枚の平面板１１０ａを互いに直角（角１１０ｂが直角）に配置したコーナーキューブ１１０という形状が多数並んだ集合体１１４で構成されている。
【０１５５】
前述した実施例４においては、図１７（ｄ）に示すように再帰反射部材７１の外側の面に再帰反射形状７１ｄであるコーナーキューブ１１０を多数並べた集合体１１４を設けた例を示した。本実施例では図２６（ａ）に示すように再帰反射部材７１の内面７３ｂに再帰反射形状７１ｄを設け、内面７３ｂで反射させることが特徴の１つである。
【０１５６】
なお、実際の再帰反射形状７１ｄを設けた内面７３ｂは、図２６（ｂ）に示すように、内角が９０°（直角）で交わる３平面で構成される三角錐形状（コーナーキューブ１１０）を多数並べた構成である。そのため、入射光Ｌ１２は３つの面の３つの反射点ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３の順で反射し、入射した方向に再帰する反射光Ｌ１３となる。つまり反射光路は３次元である。しかしながら、再帰反射の原理は、内角が９０°（直角）の２つの面での反射の場合と同じである。したがって、２次元の紙面で簡易的に説明を行うために、本実施例の図においては、点光源を用いた光線と、内角９０°の２つの面を用いて、以下、本実施例の再帰反射部材７１やレーザー光Ｌの光路について説明する。
【０１５７】
（全反射現象の説明）
ここでまず、図２７を用いて全反射現象について説明する。図２７に示す反射部材である樹脂７７は、周囲の空気７８の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明体である。一般的に屈折率の大きな物質（樹脂７７）から屈折率の小さな物質（空気７８）へ光が入射するとき、ある入射角を超えると透過せず全て反射する全反射と呼ばれる現象が起こる。樹脂７７の空気７８との境界面に対する垂直な法線ＮＶに対する光の角度を入射角θａ、屈折角θｂ、反射角θｃ、樹脂の屈折率ｎ１、空気の屈折率ｎ２としたとき、屈折率がｎ１＞ｎ２の関係の場合、以下のようになる。
【０１５８】
（１）まず図２７（ａ）に示すように、入射角θａ１で入射する入射光Ｌａが屈折角θｂ１で屈折する屈折光Ｌｂと、入射角θａ１と同じ角度の反射角θｃ１で反射する反射光Ｌｃに分かれる。
【０１５９】
（２）次に図２７（ｂ）に示すように、入射光Ｌａが前記入射各θａ１より大きい入射角θａ２で入射すると（θａ２＞θａ１）、屈折角θｂ２が９０°の屈折光Ｌｂと、入射角と同じ角度の反射角θｃ２で反射する反射光Ｌｃに分かれる。
【０１６０】
（３）次に図２７（ｃ）に示すように、入射光Ｌａが入射角θａ２を超える入射角θａ３で入射すると（θａ３＞θａ２）、屈折光はなく、樹脂７７内に反射する成分（入射角θａ３と同じ角度の反射角θｃ３で反射する反射光Ｌｃ）のみとなる。
【０１６１】
このように図２７（ｃ）に示す状態を全反射と呼ぶ。入射角θａ２を臨界角と呼び、臨界角はそれぞれの屈折率ｎ１，ｎ２から次の式を使って算出できる。
【０１６２】
sinθａ２＝ｎ２／ｎ１
【０１６３】
例えばアクリル樹脂の屈折率ｎ１が約１．５、空気の屈折率ｎ２が１．０の組み合わせにおいて臨界角θａ２は約４２°である。
【０１６４】
（本実施例の再帰反射状態の説明１  入射角０°の場合）
次に、本実施例の再帰反射部材７１におけるレーザー光Ｌの光路について図２８、図２９を用いて説明する。ここではアクリル樹脂で形成された再帰反射部材７１を例示して説明する。
【０１６５】
まず、入射光Ｌ１１が第一の面７２に対して入射角θ（θ＝０°）で入射した場合を図２８、図２９を用いて説明する。図２８（ａ）、図２８（ｂ）は、図２６（ａ）、図２６（ｂ）を用いて説明した再帰反射部材７１の説明図である。図２９は図２８（ｂ）に示す再帰反射部材７１の拡大模式図である。
【０１６６】
図２８、図２９に示す再帰反射部材７１の再帰反射形状（再帰反射面）７１ｄは、前述したように三角錐形状（コーナーキューブ形状）を有しているが、ここでは前述の通り、簡略化のため内角９０°の２つの面を用いて説明する。
【０１６７】
図２９に示すように、第一の面７２の外面７２ａに入射角０°で入射した入射光Ｌ１１は、入射光Ｌ１２として、第一の面７２の反対側の第二の面７３（図２６（ａ））に形成された再帰反射形状７１ｄのうちの１つの内面７３ｂ１へ到達する。
【０１６８】
内面７３ｂ１に対して入射角θで入射光Ｌ１２が入射すると、入射角θと同じ角度である反射角θで反射される反射光Ｌ１２′となる。次に内面７３ｂ２に対して入射角θで反射光Ｌ１２′が入射すると、入射角θと同じ角度である反射角θで反射される反射光Ｌ１３となる。このように入射光Ｌ１２の入射方向と正反対の方向に光（反射光Ｌ１３）を反射する。そして再び第一の面７２に到達した反射光Ｌ１３は、内面７２ｂを透過し、入射光Ｌ１１が入射してきた方向と正反対の方向に反射する反射光Ｌ１４となる。これが実施例４での説明同様、再帰反射している状態である。
【０１６９】
このとき、内面７３ｂ１，７３ｂ２においては、各内面に対する垂直な法線ＮＶに対し、レーザー光Ｌの入射角θがいずれもθ＝約４５°である。よって各内面での入射角θが臨界角４２°を超えており、全反射の条件で反射するため、第二の面７３の外面７３ａ側へ透過する光は無く、すべての光が反射する。
【０１７０】
反射部材（透明体）をなす樹脂の透明度によって樹脂内を透過する際の幾分の減光はあるものの、入射してきたほとんどの光を透過させることなく反射することができる。つまり、入射したレーザー光Ｌを、入射した方向へほとんど戻すことが可能となる。従って、レーザー発光素子３１ａから第一の方向（図１６（ｂ）に示す矢印Ｌ３方向）に照射されたレーザー光Ｌを再帰反射部材７１によって再帰反射して内部受光素子３１ｂへ戻すことが可能となる。なお、説明では点光源を用いたため、入射光Ｌ１１と反射光Ｌ１４は、位置にズレがあるように表記されるが、実際の光は光束であり、光束として入射した光は、出射された位置（光源）に戻っている。
【０１７１】
（本実施例の再帰反射状態の説明２  入射角０°以外の場合）
次に、入射光Ｌ１１が第一の面７２に対して入射角θ１（θ１≠０°）で入射した場合を図３０、図３１を用いて説明する。図３０は、図２６（ａ）、図２６（ｂ）を用いて説明した再帰反射部材７１の説明図である。図３１（ａ）、図３１（ｂ）は、図３０に示す再帰反射部材７１の拡大模式図である。
【０１７２】
図３１（ａ）に示すように、第一の面７２の外面７２ａに入射角θ１で入射した入射光Ｌ１１は、入射点において屈折角θ２で屈折した入射光Ｌ１２と、反射角θ２で反射する反射光Ｌ１７とに分かれる。ここでθ１＝１０°、θ２＝５°としたとき、入射光Ｌ１２は、内面７３ｂ１に対して入射角θ３＝５０°で入射するため、内面７３ｂ１において全反射する。全反射した反射光Ｌ１２′は、次に内面７３ｂ２に対して同じく入射角θ３＝５０°で入射するため、内面７３ｂ２においても全反射する。内面７３ｂ２で全反射した反射光Ｌ１３は、入射光Ｌ１２と同じ角度θ２で第一の面７２の内面７２ｂに入射し、屈折角θ１で反射光Ｌ１４となる。この場合も、入射角０°の場合と同様に、再帰反射が起こっており、レーザー発光素子３１ａから第一の方向（図１６（ｂ）に示す矢印Ｌ３方向）に照射されたレーザー光Ｌを再帰反射部材７１によって再帰反射して内部受光素子３１ｂへ戻すことができる。
【０１７３】
本実施例の再帰反射部材７１は、レーザー光Ｌが入射する第一の面（入射面）７２とは反対側の第二の面７３の内面７３ｂに、光を入射した方向に反射する再帰反射形状７１ｄを設けた構成である。そのため、前述のように第一の面である入射面に再帰反射形状を有する場合（図１７、図１８）に必要である反射膜加工が不要となり、コストダウンが図られた再帰反射部材７１の提供が可能となる。
【０１７４】
（内面反射の課題１）
ここで、入射角θ１＝１０°の場合（θ１≠０°の場合）、前述したように反射光Ｌ１７が存在する。反射光Ｌ１７は、内部受光素子３１ｂに戻したい反射光Ｌ１４とは異なる方向に光が進むことになる。この反射光Ｌ１７が、直接感光ドラム１３か、画像形成装置内いずれかの部品に反射して、間接的に感光ドラム１３へ到達すると、意図しない潜像を形成してしまうことになる。意図しない潜像によりトナーが現像されることによって、記録媒体に不良画像を形成してしまう可能性がある。
【０１７５】
（内面反射の課題２）
さらに、入射角θ１がもっと大きくなると、例えばθ１＝３０°の場合、再帰反射部材７１内での光路は、図３１（ｂ）に示すように、θ１＝３０°、θ２＝２５°、θ３＝２０°、θ４＝１５°、θ５＝７５°となる。この場合においても、反射光Ｌ１４は入射光Ｌ１１と同じ角度で戻るので、再帰反射が起こっており、レーザー発光素子３１ａから第一の方向（図１６（ｂ）に示す矢印Ｌ３方向）に照射されたレーザー光Ｌを内部受光素子３１ｂへ戻すことができている。
【０１７６】
ここで、内面７３ｂ２に着目すると、入射光Ｌ１２の内面７３ｂ２への入射角θ３が２０°となり、臨界角４２°より小さい。そのため、内面７３ｂ２では全反射は起きない。従って入射光Ｌ１２は、内面７３ｂ２において、反射光Ｌ１２′と透過光Ｌ１８とに分かれる。
【０１７７】
反射光Ｌ１２′は、内面７３ｂ１に入射角７５°（θ５）で入射するため、ここでは全反射が起こり、透過光は存在しない。内面７３ｂ１で全反射した反射光Ｌ１３は、第一の面７２の内面７２ｂに入射し、屈折角θ１で出射され、反射光Ｌ１４として再帰反射され、光を内部受光素子３１ｂに戻すことができる。
【０１７８】
一方、透過光Ｌ１８は、第二の面７３の内面から外面へ透過して外側へ（図３１（ｂ）の右側へ）進むことになる。再帰反射部材７１は、実施例４の図１６（ａ）に示した再帰反射部材７１と同じ配置とするため、再帰反射部材７１の後方（第二の面７３の外面７３ａ方向）には感光ドラム１３が存在する。ここで透過光Ｌ１８が存在すると、この透過光Ｌ１８が感光ドラム１３に到達することによって、意図しない潜像が感光ドラム１３に形成されてしまう可能性がある。なお、図３１（ａ）に示すようにθ１＝１０°の場合と同様、反射光Ｌ１７も存在する。
【０１７９】
以上のように入射角θ１が大きいときは、反射光Ｌ１７と透過光Ｌ１８の両方による、意図しない潜像によりトナーが現像されることによって、記録媒体に不良画像を形成してしまう可能性がある。
【０１８０】
（課題のまとめ）
以上説明したように、再帰反射部材７１を内面反射にて用いる際の課題において、再帰反射部材７１に入射する光の入射角が０°の場合は、ほぼすべての光が再帰反射される。そのため、反射面の汚れなどの異常状態を除けば、画像形成や光検知に対して不具合を起こす可能性は非常に低い。
【０１８１】
しかしながら、画像形成装置５００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１に設けられた再帰反射部材７１に入射する光の入射角が０°になるよう設置するのは寸法公差や温度変化などで困難である。また、画像形成プロセスにおいて、現像ローラ１４などを回転するために伝達される駆動などによってトナー収容部１１は振動する。従ってトナー収容部１１に取り付けられた再帰反射部材７１も振動する。そしてその振動方向は三次元的であり、入射角が０°に保たれ続けることは実質的にはない。
【０１８２】
つまり、本実施例においては、画像形成動作中に、再帰反射部材７１に入射する光の入射角は変化し続けるため、反射光Ｌ１７や透過光Ｌ１８は発生する場合がある。すなわち、予定外の潜像が形成され画像不良が発生する可能性がある。
【０１８３】
（内面反射の課題の解決手段）
以上の課題を解決すべく、本実施例では、第一の面７２の外面７２ａで発生する、本来不要な反射光Ｌ１７、及び透過光Ｌ１８を遮蔽するための遮蔽部材７９を、再帰反射部材７１の周囲に設けた。ここで、反射光Ｌ１７は第一の面７２にて入射した方向ではない方向に反射された反射光であり、透過光Ｌ１８は第二の面７３にて透過された透過光である。図３２（ａ）、図３２（ｂ）を用いて遮蔽部材７９について具体的に説明する。図３２（ａ）は、再帰反射部材７１を取り付けたトナー収容部１１を、感光ドラム１３の中心軸方向に見た断面模式図である。また、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）の断面線Ａ−Ａに示すトナー収容部１１の断面図である。図３２（ａ）において、再帰反射部材７１の周囲とは、矢印＋Ｙ、−Ｙ、＋Ｚの方向である。図３２（ｂ）において、再帰反射部材７１の周囲とは、矢印＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｚの方向である。遮蔽部材７９は、光を遮蔽する効果を有する材質であればよい。
【０１８４】
ここで、Ｘは前述したようにレーザー光Ｌの主走査方向であり、感光ドラム１３の回転軸線方向と略一致する方向であり、矢印＋Ｘを右方向、矢印−Ｘを左方向とする。Ｙは前記主走査方向Ｘに直交する副走査方向であり、鉛直方向と略一致する方向であり、矢印＋Ｙを上方向、矢印−Ｙを下方向とする。Ｚは前記主走査方向Ｘ及び前記副走査方向Ｙに直交する方向であり、矢印＋Ｚを後方向、矢印−Ｚを前方向とする。
【０１８５】
すなわち、図３２（ａ）、図３２（ｂ）に示すように、遮蔽部材７９は、再帰反射部材７１の入射面側となる矢印−Ｚ方向のみを開放し、再帰反射部材７１の入射面側を除く周囲全体を覆い、遮蔽している。具体的には、遮蔽部材７９は、５つの遮蔽壁７９ａ〜７９ｅで構成され、再帰反射部材７１の入射面側の面を除き、再帰反射部材７１の周囲を覆い、遮蔽している。遮蔽壁７９ａは再帰反射部材７１の矢印＋Ｙ側である上面側を覆い、遮蔽している。遮蔽壁７９ｂは再帰反射部材７１の矢印＋Ｚ側である後面側を覆い、遮蔽している。遮蔽壁７９ｃは再帰反射部材７１の矢印−Ｙ側である下面側を覆い、遮蔽している。遮蔽壁７９ｄは再帰反射部材７１の矢印＋Ｘ側である右面側を覆い、遮蔽している。遮蔽壁７９ｅは再帰反射部材７１の矢印−Ｘ側である左面側を覆い、遮蔽している。このように、再帰反射部材７１の周囲に、遮蔽壁７９ａ〜７９ｅで構成される遮蔽部材７９を設けることで、図３２（ｂ）に示すように第二の面７３の透過光Ｌ１８や、第一の面７２の反射光Ｌ１７が感光ドラム１３へ到達するのを防ぐことができる。本実施例においては、再帰反射部材７１は５ｍｍ四方の正方形で、厚み１ｍｍで構成するため、遮蔽部材７９は再帰反射部材７１を支持しつつ、その周囲を覆う大きさとすればよい。
【０１８６】
さらに、再帰反射部材７１の入射面側となる、図３２（ｂ）の矢印−Ｚ方向側に関しては、レーザー光Ｌを入射する空間を確保しながら、他の空間を遮蔽すればよい。
【０１８７】
本実施例では、一部に貫通穴８４ａを有したスリット部材８４を遮蔽部材７９として設けた例を図３３（ａ）〜図３５に示す。図３３（ａ）はスリット部材８４を矢印＋Ｚ方向に見たときの正面図である。図３３（ｂ）は図３２（ａ）に示す遮蔽部材７９にスリット部材８４を追加した模式図である。また、図３４（ａ）、図３４（ｂ）は図３３（ｂ）の断面線Ｂ−Ｂに示す断面図である。
【０１８８】
スリット部材８４を有する貫通穴８４ａの大きさは、貫通穴８４ａを通過するときのレーザー光Ｌのスポット径や、再帰反射部材７１の振動幅、寸法公差・取付け誤差を鑑みて、寸法設定すればよい。本実施例では縦３ｍｍ横３ｍｍの四角形の貫通穴８４ａとしたが、形状はこの限りではなく、円形や多角形でも構わないし、図２５（ｃ）、図２５（ｄ）に示すような形状としてもよい。
【０１８９】
これらの構成により、再帰反射部材７１の入射面側においても、図３４（ａ）に示すスリット部材８４の貫通穴８４ａ以外の範囲で、反射光Ｌ１７を遮蔽することが可能となる。また実施例４で説明したようなスリット部材８３（図２５）の機能を満たすべく、貫通穴８４ａにはエッジ部８４ｂを適宜形成すればよい。
【０１９０】
なお、反射光Ｌ１７は、入射光Ｌ１１と第一の面７２との角度から、反射角度を算出できる。そのため、図３４（ｂ）に示すように再帰反射部材７１の取付け角度θｓを調整して、反射光Ｌ１７が遮蔽部材７９内の壁、もしくは、貫通穴８４ａ以外のスリット部材８４内の壁に当たるような取付け角度θｓに設定するのが望ましい。ここで、再帰反射部材７１の取付け角度θｓとは、図３４（ｂ）に示すように入射光Ｌ１１と第一の面７２とのなす角度である。
【０１９１】
以上のように、本実施例では、再帰反射部材７１に入射する第一の面７２以外の各方向には完全に光を通さない遮蔽部材７９を設置する。そして、入射する第一の面７２側には貫通穴８４ａを有するスリット部材８４、またはエッジ部８４ｂが形成された貫通穴８４ａを有するスリット部材８４を設ける。これにより、透過光Ｌ１８と反射光Ｌ１７が感光ドラム１３への反射を防止することができ、予定外の潜像の形成、及び画像不良の発生を防止することができる。
【０１９２】
別の手段としては、再帰反射部材７１の第一の面７２に乱反射を抑制するコーティングを施すことで、潜像形成に影響ない光量に、反射光Ｌ１７の光量を落とす手段をとってもよい（不図示）。また別の手段としては、再帰反射部材７１の入射光Ｌ１１に対する第一の面７２の角度を、反射光Ｌ１７の反射先が潜像形成に影響のない方向に設定するものでもよい。
【０１９３】
これらの場合、前述の再帰反射部材７１を透過する光の遮蔽に対して、第二の面７３に光を通さない塗料を塗布する、もしくは、矢印＋Ｚ方向にのみ遮蔽部材７９を設ければよい。
【０１９４】
なお、遮蔽部材７９及びスリット部材８４は、トナー収容部１１の枠体と一体的に形成しても良い。または、図３５に示すように、トナー収容部１１とは別体で、再帰反射部材７１を支持する支持部材８１が遮蔽壁（７９ａ〜７９ｅ）とスリット部材８４を有し、支持部材８１がトナー収容部１１に取り付けられる構成でも良い。
【０１９５】
〔実施例６〕
次に実施例６に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、再帰反射部材をプロセスカートリッジに対して光の走査方向に相対的に移動可能に支持する構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０１９６】
以下、本実施例おける再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して移動可能に支持する構成について説明する。図３６（ａ）、図３６（ｂ）は、再帰反射部材７１及び再帰反射部材７１の支持部の模式断面図である。図３６（ａ）、図３６（ｂ）は、再帰反射部材７１を支持部材８１に一体的に取り付け、トナー収容部１１に設けたガイド部４１に係合させ、再帰反射部材７１に対してレーザー光Ｌを照射した状態を示した図である。
【０１９７】
本実施例では、再帰反射部材７１は支持部材８１に支持されている。支持部材８１は、トナー収容部１１に設けたガイド部４１により、光の走査方向（矢印Ｘ方向）に空間を有する状態で係合している。ガイド部４１は、再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して光の走査方向（矢印Ｘ方向）に相対的に移動可能に支持する支持部である。再帰反射部材７１を支持している支持部材８１は、光の走査方向においてガイド部４１の幅Ｗ１より前記空間の分だけ小さい幅Ｗ２である。このため、支持部材８１は、ガイド部４１によって前記空間の分だけ、プロセスカートリッジ１に対して前記光の走査方向に相対的に移動可能に保持されている。このように、再帰反射部材７１を取り付ける支持部材８１をガイド部４１によってトナー収容部１１に対して移動可能に保持することにより、再帰反射部材７１及び支持部材８１の移動可能範囲を広げたものである。つまり、駆動入力された際に発生するプロセスカートリッジ１の振動による再帰反射部材７１の変位量を、振動しているトナー収容部１１の変位量より大きくするものである。
【０１９８】
前述したように、レーザー光Ｌの主走査方向Ｘにおけるガイド部４１の幅Ｗ１と支持部材８１の幅Ｗ２は、Ｗ１＞Ｗ２の関係になっている。つまり、レーザー光Ｌの主走査方向Ｘにおいて、再帰反射部材７１はトナー収容部１１に対して相対的に移動可能に設けられている。この状態において、装置本体からプロセスカートリッジ１に駆動力が入力され、トナー収容部１１が振動をすると、再帰反射部材７１及び支持部材８１は慣性力により図３６（ａ）に示す状態から図３６（ｂ）に示す状態をとり得る。
【０１９９】
次に図３６（ａ）及び図３６（ｂ）で、トナー収容部１１に対して再帰反射部材７１及び支持部材８１が移動可能に設置されていることによる効果を示す。例えば、図３６（ａ）に示す位置に再帰反射部材７１があった場合、レーザー光Ｌ及びレーザー光Ｌ５１は反射可能であるが、レーザー光Ｌ５０は反射できない。これに対し、図３６（ｂ）に示す位置に再帰反射部材７１があった場合、レーザー光Ｌ及びレーザー光Ｌ５０は反射可能であるが、レーザー光Ｌ５１は反射できない。つまり、トナー収容部１１に対して再帰反射部材７１が図３６（ａ）に示す位置から図３６（ｂ）に示す位置まで移動可能であれば、レーザー光Ｌに加え、レーザー光Ｌ５０及びレーザー光Ｌ５１も反射できる。再帰反射部材７１及び支持部材８１をトナー収容部１１に対して移動可能に設置し、反射できるレーザー光の範囲が広がったことで、再帰反射部材７１がトナー収容部１１に固定されていた場合に検知できなかった極微細な振動や大きな振動も検知可能となる。例えば、極微細な振動とは図２１（ｂ）に示す時間差Δｔ２より短い時間差であり、大きな振動とは図２１（ｃ）に示す時間差Δｔ３より長い時間差である。このように検知可能な振動レンジが拡大するため、トナーの収容量の検知精度の向上が図れる。
【０２００】
なお、本実施例では再帰反射部材７１を支持部材８１に固定する構成を示したが、再帰反射部材７１が支持部としてのガイド部４１に直接係合する構成でもよく、同様の効果が得られる。
【０２０１】
〔実施例７〕
次に実施例７に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、再帰反射部材をプロセスカートリッジに対して光の走査方向に相対的に移動可能に支持する構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２０２】
以下、本実施例おける再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して移動可能に支持する構成について説明する。図３７（ａ）は、再帰反射部材７１及び再帰反射部材７１の支持部の模式断面図である。図３７（ａ）は、再帰反射部材７１を支持部材８１に一体的に取り付け、支持部材８１とトナー収容部１１の間にバネ性を有する接続部材８５（本実施例においてはコイルバネ）を設置し、再帰反射部材７１に対してレーザー光Ｌを照射した状態を示した図である。
【０２０３】
接続部材８５は、再帰反射部材７１とプロセスカートリッジ１とを接続するためのものであり、再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して前記光の走査方向に相対的に移動可能に支持するための支持部である。接続部材８５はバネ性を有している。そのため、レーザー光Ｌの主走査方向Ｘにおいて、再帰反射部材７１はトナー収容部１１に対して相対的に移動可能である。また、接続部材８５の反射部材側接続部８５ａは支持部材８１に固定され、枠体側接続部８５ｂはトナー収容部１１に固定されている。トナー収容部１１はプロセスカートリッジ１として画像形成装置本体に拘束されているが、支持部材８１は他部材に拘束されていないため、反射部材側接続部８５ａの方が枠体側接続部８５ｂより移動可能量が大きい。
【０２０４】
この状態においてプロセスカートリッジ１に駆動力が入力されトナー収容部１１が振動をすると、再帰反射部材７１及び支持部材８１は慣性力により移動する。枠体側接続部８５ｂはトナー収容部１１と同じ振幅で振動するのに対し、反射部材側接続部８５ａは、枠体側接続部８５ｂより大きい振幅で移動でき、例えば静止状態（図３７（ａ）に示す状態）を起点としトナー収容部１１に対して往復運動をする。
【０２０５】
トナー収容部１１の変位量より再帰反射部材７１の変位量の方が大きくでき、実施例６同様にレーザー光を反射できる範囲を広げることができる。更に、バネ性を有する接続部材８５で再帰反射部材７１を変位させているため、慣性力とバネの復元力により安定的に変位を繰り返せる。つまり、変位量とともに変位する頻度も増やせ、トナーの収容量の検知精度の向上が図れる。
【０２０６】
なお、本実施例では接続部材８５としてコイルバネを例示しているが、これに限定されるものではなく、線状や板状のバネ性部材であっても良い。また、本実施例では再帰反射部材７１を支持部材８１に固定し、支持部材８１を介して接続部材８５に接続する構成を示したが、再帰反射部材７１を接続部材８５と直接接続する構成でもよく、同様の効果が得られる。
【０２０７】
〔実施例８〕
次に実施例８に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、再帰反射部材をプロセスカートリッジに対して光の走査方向に相対的に移動可能に支持する構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２０８】
以下、本実施例おける再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して移動可能に支持する構成について説明する。図３７（ｂ）は、再帰反射部材７１及び再帰反射部材７１の支持部の模式断面図である。図３７（ｂ）は、再帰反射部材７１を支持部材８１に一体的に取り付け、接続部材８６をトナー収容部１１の枠体と一体的に成形し、再帰反射部材７１に対してレーザー光Ｌを照射した状態を示した図である。
【０２０９】
接続部材８６は、再帰反射部材７１とプロセスカートリッジ１とを接続するためのものであり、再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して前記光の走査方向に相対的に移動可能に支持するための支持部である。接続部材８６は、バネ性を有している。接続部材８６は、枠体側接続部８６ｂがプロセスカートリッジ１の枠体であるトナー収容部１１の枠体に一体的に成形されており、反射部材側接続部８６ａが自由端である。接続部材８６は、例えば直方体または円柱であり、一方の端部がトナー収容部１１と一体的に形成され、他方の端部は露出した形状である。そして、トナー収容部１１と接続された一方の端部（枠体側接続部８６ｂ）と相対する他方の端部（反射部材側接続部８６ａ）が、再帰反射部材７１を支持している支持部材８１と接続されている。
【０２１０】
接続部材８６は自由端を有するため、長さと厚みまたは径を調節することでバネ性を発揮することができ、実施例７で示した接続部材８５と同様の作用が可能である。
【０２１１】
この状態においてプロセスカートリッジ１に駆動力が入力されトナー収容部１１が振動をすると、実施例７と同様に、トナー収容部１１の変位量より再帰反射部材７１の変位量の方が大きくでき、実施例４で示した時間差Δｔを大きくできる。
【０２１２】
本実施例は、実施例７で示した構成に対して、接続部材８６をトナー収容部１１と一体的に成形しているため、部品点数の削減を図りつつ実施例７と同様の効果が得られる。また、本実施例では再帰反射部材７１を支持部材８１に固定し、支持部材８１を介して接続部材８５に接続する構成を示したが、再帰反射部材７１を接続部材８６と直接接続する構成でもよく、同様の効果が得られる。
【０２１３】
〔実施例９〕
次に実施例９に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、再帰反射部材をプロセスカートリッジに対して光の走査方向に相対的に移動可能に支持する構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２１４】
以下、本実施例おける再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して移動可能に支持する構成について説明する。図３８（ａ）は、再帰反射部材７１及び再帰反射部材７１の支持部の模式断面図である。実施例６で示した構成に対して、再帰反射部材を支持している支持部材８１とトナー収容部１１に設けたガイド部４１の間にバネ性を有する接続部材（コイルバネ）８７を設置し、再帰反射部材７１に対してレーザー光Ｌを照射した状態を示した図である。
【０２１５】
本実施例は、光の走査方向（矢印Ｘ方向）において、支持部材８１とガイド部４１との間の空間に、バネ性を有する接続部材８７（本実施例においてはコイルバネ）を設置している。本実施例の構成は、実施例６で示した構成に比べて、前記空間にバネ性を有する接続部材８７を配置しているため、実施例７と同様に、トナー収容部１１の変位量より再帰反射部材７１の変位量の方が大きくでき、さらに安定的に変位を繰り返すことができる。
【０２１６】
本実施例の構成は、実施例７で示した構成に対して、接続部材８７をトナー収容部１１に対して略平行に設置できるため、最外形が大きくなることを回避できる。
【０２１７】
〔実施例１０〕
次に実施例１０に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、再帰反射部材をプロセスカートリッジに対して光の走査方向に相対的に移動可能に支持する構成以外は、前述した実施例４と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２１８】
以下、本実施例おける再帰反射部材７１をプロセスカートリッジ１に対して移動可能に支持する構成について説明する。図３８（ｂ）は、再帰反射部材７１及び再帰反射部材７１の支持部の模式断面図である。図３８（ｂ）は、実施例７で示した構成に第二の接続部材として粘性保持部材８８を設置し、再帰反射部材７１に対してレーザー光Ｌを照射した状態を示した図である。
【０２１９】
本実施例では、再帰反射部材７１とプロセスカートリッジ１とを接続するための支持部材として、実施例７で示した接続部材８５に加えて、さらに粘性保持部材８８を有している。接続部材８５はバネ性を有する第一の支持部材であり、ここではコイルバネを用いている。粘性保持部材８８は粘性を有する粘性保持部材であり、ここではゴム部材を用いている。接続部材８５のバネ定数と粘性保持部材８８の粘性と再帰反射部材７１及び支持部材８１の質量を調節し、動吸振器として機能するように設定することが可能である。
【０２２０】
ここで動吸振器とは、主系を構成する構造体に副系となる構造体を追加することで、ある周波数において、主系の振動現象を副系に転移させることにより、主系の振動騒音を抑制するものである。
【０２２１】
例えば、主系を、トナー収容部１１を含むプロセスカートリッジ１、主系の振動をプロセスカートリッジ１が有する回転体に起因する振動とすると、抑制対象となる振動は回転体の回転周波数を有する。この周波数に対して、副系である再帰反射部材７１及び支持部材８１の質量と接続部材８５のバネ定数と粘性保持部材８２の粘性が動吸振器として作用するように設計する。質量は再帰反射部材７１及び支持部材８１の大きさや材質、バネ定数は接続部材８５の線形や長さ、粘性は粘性保持部材８２の材質で調整可能である。動吸振器として作用するように設計することで、トナー収容部１１の振動は抑制しつつ、その振動を肩代わりする形で再帰反射部材７１を変位させることができる。
【０２２２】
これにより、本実施例においても、実施例７と同様に、トナーの収容量の検知精度の向上が図れ、さらに画像形成時のトナー収容部１１の振動を抑制して画像品質の向上が図れる。
【０２２３】
〔実施例１１〕
次に実施例１１に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２２４】
本実施例に係る画像形成装置の概略構成について図３９、図４０を用いて説明する。図３９は画像形成装置５００の概略断面図である。図４０は露光装置２の光線分離手段である光線分離素子９０、受光手段である受光センサ３４、走査光検知部材３５、及びプロセスカートリッジ１の感光ドラム１３、再帰反射部材７１、スリット部材８３を示した概略図である。
【０２２５】
本実施例では、図３９、図４０に示すように、再帰反射部材７１と露光装置２の間に、光線分離素子９０が設けられている。光線分離素子９０は、再帰反射部材７１によって反射されたレーザー光Ｌを分離する光線分離手段である。
【０２２６】
発光源である半導体レーザー３１から照射されるレーザー光Ｌを、プロセスカートリッジ１に設けた再帰反射部材７１により反射し、露光装置２に設けた光線分離素子９０に当てる。そして、再帰反射部材７１により反射された光（レーザー光Ｌ）は、光線分離素子９０により一部が反射され、一部が透過される。すなわち、再帰反射部材７１により反射された光（レーザー光Ｌ）は、光線分離素子９０により反射光と透過光に分離される。そして、レーザー光Ｌのうち、光線分離素子９０により反射された分離光ＬＢを受光センサ３４に受光させる構成となっている。ここで再帰反射部材７１により反射され、光線分離素子９０により分離された光を用いたプロセスカートリッジ１の振動から、前記プロセスカートリッジ１に収容されたトナーの収容量を検知するシステムとなっている。なお、レーザー光Ｌのうち、光線分離素子９０により一部透過された分離光ＬＲ（図４１参照）が発生するが、光線分離素子９０は分離光ＬＲが画像形成領域Ｇに到達しない光学配置となっている。
【０２２７】
本実施例では、実施例４と同様に、プロセスカートリッジ１に再帰反射部材７１、スリット部材８３を設け、露光装置２に走査光検知部材３５を設けている。さらに本実施例では、実施例４とは異なり、露光装置２に後述する光線分離素子９０、受光手段である受光センサ３４を設けている。
【０２２８】
＜走査光検知部材＞
図４０を用いて走査光検知部材３５について説明する。走査光検知部材３５は、露光装置２に設けられている。走査光検知部材３５は、ポリゴンミラー３２の回転によって走査されるレーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を出力するべく、所定位置に設けられている。走査光検知部材３５にレーザー光Ｌが入射されると、不図示の回路により画像データに基づくレーザー光Ｌの走査開始タイミングの基準となる信号を出力する。
【０２２９】
＜再帰反射部材＞
図３９、図４０を用いて再帰反射部材７１について説明する。本実施例では、プロセスカートリッジ１は、露光装置２の半導体レーザー３１から発せられたレーザー光Ｌを反射するための反射部材である再帰反射部材７１を有している。再帰反射部材７１は、実施例４にて説明した反射構造により、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射面に入射した方向と同じ方向に反射する再帰反射の性質を有する。本実施例のように、振動を検知する対象物（ここではプロセスカートリッジ）に再帰反射部材７１を用いることで、振動によって再帰反射部材７１の位置や角度が変化しても入射光と同じ方向に光を戻すことができる。
【０２３０】
また、再帰反射部材７１は、図４０に示すように画像形成時にレーザー光Ｌが走査する画像形成領域Ｇの外側である非画像形成領域ＨＧに設けられている。再帰反射部材７１は、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、一方の側でもある、カートリッジの駆動入力側のトナー収容部１１（図３９参照）に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けられている。
【０２３１】
また、本実施例における再帰反射部材７１は、平行な２つの面を有する平板の一方の面に前述した再帰反射の性質を有する再帰反射形状を設けたものである。すなわち、本実施例における再帰反射部材７１の詳細については、実施例５において図２６〜図３１を用いて説明したものと同様であるため、ここではその説明を援用するものとし、省略する。
【０２３２】
なお、再帰反射部材７１に対する入射光Ｌ１１の入射角θ１が大きいときは、反射光Ｌ１７と透過光Ｌ１８の両方による、意図しない潜像により現像剤が現像されることによって、記録媒体に不良画像を形成してしまう可能性がある（図３１（ａ）、（ｂ）参照）。そのため、前述の入射角θ１は小さくする必要がある。あるいは、実施例５にて説明したように遮蔽部材を設けても良い。
【０２３３】
＜スリット部材＞
またスリット部材８３は、再帰反射部材７１のレーザー光Ｌの入射面の手前に設けられ、トナー収容部１１（図３９参照）の枠体に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けられている。スリット部材８３は、図２５（ａ）に示すように、再帰反射部材７１の入射面の一部を覆うように設けられている。このため、スリット部材８３は、再帰反射部材７１の入射面の一部に対してレーザー光Ｌを遮蔽している。スリット部材８３にはエッジ部８３ｂ１が設けられている。
【０２３４】
次にエッジ部８３ｂ１について説明する。レーザー光Ｌは、走査方向Ｘ（図２５の矢印Ｘ方向）に走査が進み、スリット部材８３ｂの表面を進んだ後、エッジ部８３ｂ１を過ぎたところで、再帰反射部材７１に入射する。
【０２３５】
プロセスカートリッジ１が有するトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量が変化すると、プロセスカートリッジ１の駆動ギア（不図示）にかかる負荷が変化する。負荷が変化すると、駆動するために必要とされる駆動力も変化する。その結果として駆動ギアの振動状態が変化する。この振動状態の変化を検知してトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量を推定する。
【０２３６】
再帰反射部材７１及びスリット部材８３は、図４０に示すように、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、一方の側でもある、カートリッジの駆動入力側に設けられている。スリット部材８３を駆動入力側に配置することで、カートリッジの駆動ギアとスリット部材８３との距離が近くなる。そのため、駆動ギアで発生した振動が伝わりやすく、後述する光線分離素子９０を介して受光センサ３４に入射するレーザー光Ｌの変化をとらえやすくなり、カートリッジの振動検知の精度が向上する。
【０２３７】
＜光線分離素子＞
再帰反射部材７１で反射されたレーザー光Ｌは、光線分離素子９０により分離される。本実施例では光線分離素子９０としてハーフミラー９１を用いている。ハーフミラー９１はレーザー光Ｌの一部を透過し、一部は反射する。そのため、図４１に示すように、ハーフミラー９１は、反射光（分離光ＬＢ）の他に、透過光（分離光ＬＲ）を発生させている。本実施例では光線分離素子９０（ハーフミラー９１）は、光線分離素子９０で発生した分離光ＬＲが画像形成領域Ｇに到達しない光学配置となっている。
【０２３８】
＜受光センサ＞
図４１に示すように、光線分離素子９０により分離された分離光ＬＢは、受光手段である受光センサ３４に入射する。走査光検知部材３５にレーザー光Ｌが入射してから受光センサ３４に分離光ＬＢが入射するまでの時間を計測する。ここで計測した時間からスリット部材８３の振動データを算出してスリット部材８３の振動状態を推定する。
【０２３９】
本実施例の受光センサ３４は、露光装置２の側面に一体的に設けられている。また受光センサ３４は、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、再帰反射部材７１と同じ側（すなわち一方の側である駆動入力側）に設けられている。したがって、露光装置２から非画像形成領域ＨＧに発せられたレーザー光Ｌは、プロセスカートリッジ１の枠体に設けた再帰反射部材７１から反射され、さらに光線分離素子９０に反射され、受光センサ３４に入射する。これにより、露光装置２から発せられたレーザー光Ｌに画像形成装置本体が発する振動をノイズとして含んでいる場合、露光装置２に設けた受光センサ３４が受光することで、画像形成装置本体が発する振動ノイズをキャンセルする効果がある。すなわち、プロセスカートリッジの固有振動の検出強度を高め、その結果、トナー収容量の検出精度を高めることにつながる。
【０２４０】
本実施例の受光センサ３４は、レーザー光量を電気信号に変換して検知可能なものが好ましく、例えばフォトダイオードである。また、本実施例の受光センサ３４は、受光面の大きさがφ１．０（ｍｍ）であり、画像形成装置あるいはプロセスカートリッジの小型化や低コスト化をする上で好ましい。そして、受光したレーザー光Ｌは電気信号に変換され、図４２にて示される制御部１００に送られる。
【０２４１】
なお、受光センサ３４を露光装置２に設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。受光センサ３４は、画像形成装置本体のいずれの部位に設けてもよいが、トナー収容部の振動を検出する上で、周囲の振動をノイズとして検出することを避けるために、露光装置２の近傍に設けることが好ましく、露光装置２に一体的に設けることがより好ましい。また受光センサ３４の前に、スリット部材を設けても良い。受光センサの前にもスリット部材を設けることによって、より精度良く受光タイミングを検知することが可能となる。
【０２４２】
＜制御部＞
図４２を用いて制御部１００について説明する。図４２は画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【０２４３】
図４２に示すように、画像形成装置５００の装置本体には制御部１００が設けられる。制御部１００は、再帰反射部材７１で反射して光線分離素子９０を介して受光センサ３４によって受光したタイミングと走査光検知部材３５によって受光したタイミングとの時間差の変化からプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そして、その振動データからプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する。制御部１００の中には、検知手段（制御手段）としてのＣＰＵ１０１と記憶手段としてのメモリ１０２が設けられている。更に制御部１００には、受光手段としての受光センサ３４と走査光検知部材３５と表示手段としての液晶パネル１０３が接続されている。また記憶手段としてのメモリ１０２は、プロセスカートリッジ１に設けても良い。
【０２４４】
メモリ１０２内には、カートリッジの振動に応じたトナー収容部のトナーの収容量を検知するための基準となるデータが記憶されている。そのデータとしては、振動データ（受光センサ３４と走査光検知部材３５との出力のタイミング差や、タイミング差からフーリエ変換した信号強度）と各振動データ別のトナー量（％）などが挙げられる。そして、液晶パネル１０３は、ＣＰＵ１０１によってカートリッジの振動が検知され、そのカートリッジの振動からトナーの収容量が検知された結果、その検知されたトナーの収容量を表示する。また、液晶パネル１０３は、もし、カートリッジの交換が必要な場合（例えば、補給するトナーが不足または無い場合、あるいは回収した廃トナーが満杯な場合など）であると判断されると、カートリッジの交換を促すメッセージを表示する。
【０２４５】
＜振動検知及び収容量検出処理＞
次に図４０、図４３を用いて、プロセスカートリッジ１の振動を検知し、そのプロセスカートリッジ１の振動からプロセスカートリッジ１のトナーの収容量を検知する流れについて説明する。走査光が走査光検知部材３５に入射したタイミングと再帰反射部材７１からの反射光が光線分離素子９０を介して受光センサ３４に入射したタイミングとの時間差の変化に基づくプロセスカートリッジ１の振動データから検知する。図４３は、カートリッジの振動及びトナー収容量の検知処理に関するフローチャートである。
【０２４６】
なお、ここでは、現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおけるトナー収容部１１を例示している。すなわち、感光ドラム１３に供給するトナーを収容する第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に光線分離素子９０及び受光手段（受光センサ３４）を設けている。そして、トナー収容部１１のトナーの収容量を検知する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。現像剤収容部として、プロセスカートリッジにおける廃トナー収容部１２であっても良い。すなわち、感光ドラム１３から回収された廃トナーを収容する第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に光線分離素子９０及び受光手段（受光センサ３４）を設けてもよい。つまり、廃トナー収容部１２の廃トナーの収容量を検知する構成であってもよい。
【０２４７】
まず、制御部１００が、画像形成装置５００における印刷要求（プリントジョブ）の有無を判断する（Ｓ６１）。ここで制御部１００は、印刷要求有りと判断した場合（Ｓ６１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ６２に移行させる。一方、制御部１００は、印刷要求無しと判断した場合（Ｓ６１のＮｏ側）、印刷要求が有りとなるまでの間、処理をステップＳ６１で待機させる。なお、振動検知及び収容量検出処理は、画像形成装置５００の装置本体における画像形成処理が予め設定された所定回数実行されるたびに実行されてもよい。また、複数枚の連続印刷などの実行中に予め設定された所定期間経過ごとに実行されてもよい。
【０２４８】
次に、制御部１００はプロセスカートリッジ１の駆動を開始し（Ｓ６２）、露光装置２の半導体レーザー３１が発光して（Ｓ６３）、画像形成動作を開始する。それと同時に、露光装置２の半導体レーザー３１からレーザー光Ｌが発せられ、図４０に示すように回転するポリゴンミラー３２によって主走査方向（図４０の矢印Ｘ方向）に走査される。このとき、レーザー光Ｌは、まず露光装置２に設けられた走査光検知部材３５（図４０）に入射する（Ｓ６４）。走査光検知部材３５に入射したレーザー光Ｌは、走査光検知部材３５によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ６５）。
【０２４９】
一方、レーザー光Ｌは、走査光検知部材３５に入射した後に、主走査方向における非画像形成領域ＨＧ（図４０）に光路を取るタイミングで、トナー収容部１１の枠体（または枠体に結合される部材）に設けられた再帰反射部材７１に反射される。そして、再帰反射部材７１に反射された光は、露光装置２に設けられた光線分離素子９０にて分離される。レーザー光Ｌのうち、光線分離素子９０により反射された分離光ＬＢ（図４１）は露光装置２に設けられた受光センサ３４（図４０、図４１）に入射する（Ｓ６６）。受光センサ３４に入射したレーザー光Ｌは、受光センサ３４によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ６７）。
【０２５０】
そして、制御部１００内のＣＰＵ１０１は電気信号を受け取る。ＣＰＵ１０１は、受信した走査光検知部材３５と受光センサ３４の２つの電気信号（入射タイミング）の時間差の変化量をフーリエ変換して、プロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する（Ｓ６８）。
【０２５１】
次にＣＰＵ１０１は、走査光検知部材３５と受光センサ３４の２つの電気信号の時間差の変化量を抽出された振動データを、メモリ１０２内に記憶されている振動データと比較し、カートリッジの現像剤収容量を検出する（Ｓ６９）。
【０２５２】
このように、本実施例では、画像形成装置５００に設けた露光装置２の半導体レーザー３１から光を発する第１の工程（Ｓ６３）を有する。その後、露光装置２の半導体レーザー３１から発せられた光をカートリッジに設けた再帰反射部材７１によって反射する第２の工程（Ｓ６６）を有する。そして、走査光検知部材３５によって受光（Ｓ６４）及び再帰反射部材７１から反射された光を、光線分離素子９０を介して受光センサ３４によって受光する第３の工程（Ｓ６８）を有する。これらの工程を経て、受光センサ３４によって受光された受光値からカートリッジの振動を検知し、そのカートリッジの振動からカートリッジが有するトナー収容部１１に収容されたトナーの収容量を検知（Ｓ６９）している。
【０２５３】
以上のように、本実施例では、画像形成の原理上、以下のような構成を用いる。画像形成装置５００の装置本体の振動の影響を極力抑えるよう配置される露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを利用して、露光装置２内の走査光検知部材３５により受光する。そして、トナー収容部１１を有するプロセスカートリッジ１に設けた再帰反射部材７１に反射された光を露光装置２内の光線分離素子９０を介して受光センサ３４により受光する。さらに、その受光値をもとに、ノイズ成分となりうる画像形成装置５００の本体側の振動がキャンセルされた、トナー収容部１１の微細な振動を検出する。また重量変化に応じて顕著に表れる特定周波数の信号強度を算出できる。そのため、トナー収容部１１の振動に応じたトナー収容量を高い精度で算出することができる。
【０２５４】
なお、本実施例では図４０に示すように受光手段である受光センサ３４を露光装置２に設け、露光装置２が有する走査光検知部材３５とは別に受光センサ３４を設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図４４に示すように、露光装置２が有する走査光検知部材３５を受光手段である受光センサとして兼用する構成としても良い。図４４は走査光検知部材３５が受光センサを兼用する場合の露光装置内の配置図である。また走査光検知部材３５の前に、スリット部材を設けても良い。それによって、より精度良く受光タイミングを検知することが可能となる。
【０２５５】
本構成のように光線分離素子９０を配置し、光線分離素子９０により分離された分離光ＬＢを走査光検知部材３５に入射させることで、受光素子を追加することなく、コストの増加も抑えたシンプルな構成でトナー収容部の振動に応じたトナー収容量を検知できる。
【０２５６】
〔実施例１２〕
次に、実施例１２に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２５７】
本実施例の特徴部分である画像形成装置における露光装置の概略構成について、図４５を用いて説明する。なお、露光装置を除く画像形成装置の構成、及びプロセスカートリッジ１に再帰反射部材７１、スリット部材８３を配置する構成は、前述した実施例と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２５８】
前述した実施例１１では光線分離素子９０としてハーフミラー９１を用いているのに対し、本実施例では光線分離素子９０として偏光ビームスプリッタ９２を用いている。図４５は露光装置２の光線分離素子９０として偏光ビームスプリッタ９２を用いた場合の光学配置を示している。
【０２５９】
図４６は光線分離を行うための光線の偏光状態を示す図である。図４６を用いて本実施例における光線分離方法について詳細に説明する。
【０２６０】
偏光ビームスプリッタ９２に入射するレーザー光Ｌｐはｐ偏光となっている。偏光ビームスプリッタ９２は、入射光を２つの光に分割する。ここでは偏光ビームスプリッタ９２は、電界の振動方向によって区別され、電界の振動方向が入射面に平行であるｐ偏光、電界の振動方向が入射面に垂直であるｓ偏光に分割される。偏光ビームスプリッタ９２はｐ偏光を透過するような偏光特性を付与されている。そのため、偏光ビームスプリッタ９２に入射したレーザー光Ｌｐは透過する。偏光ビームスプリッタ９２と再帰反射部材７１との間には１／４λ波長板９３が設けられている。露光装置２により走査される光は直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ９２を透過したレーザー光Ｌｐは１／４λ波長板９３により円偏光Ｌｃに変換されて再帰反射部材７１へ入射する。再帰反射部材７１で反射されたレーザー光Ｌｃは再度１／４λ波長板９３に入射し、今度はレーザー光Ｌｓとなる。レーザー光Ｌｓはｓ偏光となっており、偏光ビームスプリッタ９２で反射された後、受光センサ３４に入射する。受光センサ３４は、実施例１と同様の受光面の大きさがφ１．０（ｍｍ）のフォトダイオードを用いている。本実施例では光線分離素子９０として偏光ビームスプリッタ９２を用いており、余計な反射光や透過光が発生しない。そのため、光線分離素子の配置の自由度を上げることが可能となる。
【０２６１】
なお、受光センサ３４を露光装置２に設けた構成を例示したが、これに限定されるものではない。受光センサ３４は、画像形成装置本体のいずれの部位に設けてもよいが、トナー収容部の振動を検出する上で、周囲の振動をノイズとして検出することをさけるために、露光装置の近傍に設けることが好ましく、露光装置に一体的に設けることがより好ましい。
【０２６２】
また、実施例１１と同様に図４７に示すように、偏光ビームスプリッタ９２で分離したレーザー光Ｌｓを走査光検知部材３５に入射させることで受光素子を追加することなく反射ミラーの振動を検知することが可能となる。また受光センサ３４及び走査光検知部材３５の前に、スリット部材を設けても良い。それによって、より精度良く受光タイミングを検知することが可能となる。
【０２６３】
実施例１１、実施例１２ともにレーザー光を反射するための反射部材として再帰反射部材を用いているが、通常のガラス製や金属性の反射ミラーでも良い。
【０２６４】
〔実施例１３〕
次に実施例１３に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２６５】
前述した実施例１１、実施例１２においては、反射部材として、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌが入射してくる方向に反射するように構成した再帰反射部材７１を用いた。これに対し、実施例１３では、再帰反射部材７１ではなく、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌが入射してくる方向とは異なる方向に反射するように構成した反射部材７０を用いている。すなわち、本実施例では、受光センサ３４を露光装置２とは異なる位置に配置する。
【０２６６】
＜反射部材＞
図４８に示すように、本実施例では、プロセスカートリッジ１は、露光装置２の半導体レーザー３１から発せられたレーザー光Ｌを反射するための反射部材７０を有している。反射部材７０は、再帰反射の性質を有しない反射部材であり、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射面に入射した方向とは異なる方向に反射する。また、反射部材７０は、画像形成時にレーザー光Ｌが走査する画像形成領域Ｇの外側である非画像形成領域ＨＧに設けられている。
【０２６７】
プロセスカートリッジ１が有するトナー収容部に収容されたトナーの収容量が変化すると、プロセスカートリッジ１の駆動ギア（不図示）にかかる負荷が変化する。負荷が軽い場合は振動が小さく、負荷が大きい場合は振動が大きくなり、振動状態が変化する。この振動がプロセスカートリッジ１に伝わり、さらにプロセスカートリッジ１に設けられている反射部材７０に伝わる。このように駆動ギアにかかる負荷の変化による振動状態の変化を検知してトナー収容部に収容されたトナーの収容量を推定する。振動の検知方法については後述する。
【０２６８】
反射部材７０は、露光装置２の光の走査方向（主走査方向Ｘ）において、一方の側でもある、プロセスカートリッジ１の駆動入力側のトナー収容部に直接もしくは不図示の支持部材を介して設けられている。反射部材７０を駆動入力側に配置することで、プロセスカートリッジ１の駆動ギアと反射部材７０との距離が近くなる。そのため、駆動ギアで発生した振動が伝わりやすく、受光センサ３４に入射するレーザー光の変化をとらえやすくなり、プロセスカートリッジ１の振動検知の精度が向上する。
【０２６９】
＜受光センサ＞
図４８に示すように、反射部材７０により反射された反射光（レーザー光Ｌ）は受光手段である受光センサ３４に入射する。走査光検知部材３５にレーザー光Ｌが入射してから受光センサ３４に反射光が入射するまでの時間を計測する。ここで計測した時間から反射部材７０の振動データを算出して反射部材７０の振動状態を推定する。
【０２７０】
図４９は振動状態の検知方法を説明する図である。図４９（ａ）は反射部材７０が反射の時に振動している場合の光線（レーザー光）の反射状態を示している。反射部材７０が振動すると反射部材７０は位置が変化する。例えば、図４９（ａ）に示すように、反射部材７０は、振幅の両端で一方の位置７０Ａにある場合と他方の位置７０Ｂにある場合のように反射部材７０の位置が変化する。受光センサ３４へ入射するレーザー光Ｌは反射部材７０が一方の位置７０Ａにある場合のレーザー光ＬＡと他方の位置７０Ｂにある場合のレーザー光ＬＢのように変化する。
【０２７１】
図４９（ｂ）は走査光検知部材３５でレーザー光Ｌを検知してから受光センサ３４がレーザー光ＬＡ，ＬＢを検知するまでの時間を示す図である。走査光検知部材３５にレーザー光Ｌが入射すると走査光検知部材３５からの出力電圧は変化する。また、一方の位置７０Ａに位置が変化した反射部材７０からのレーザー光ＬＡが受光センサ３４に入射すると受光センサ３４からの出力電圧も変化する。もしくは、他方の位置７０Ｂに位置が変化した反射部材７０からのレーザー光ＬＢが受光センサ３４に入射すると受光センサ３４からの出力電圧も変化する。この出力変化から走査光検知部材３５や受光センサ３４にレーザー光が入射するタイミングを検知する。図４９（ｂ）において、走査光検知部材３５からの出力電圧をＰ３５、反射部材７０が一方の位置７０Ａにある場合の受光センサ３４からの出力電圧をＰ３４Ａ、反射部材７０が他方の位置７０Ｂにある場合の受光センサ３４からの出力電圧をＰ３４Ｂで示す。走査光検知部材３５でレーザー光を検知してから反射部材７０が一方の位置７０Ａにある場合に受光センサ３４がレーザー光を検知するまでの時間をΔｔ１とする。また走査光検知部材３５でレーザー光を検知してから反射部材７０が他方の位置７０Ｂにある場合に受光センサ３４がレーザー光を検知するまでの時間をΔｔ２とする。このようにカートリッジの振動により反射部材７０の位置が変化すると時間Δｔ１と時間Δｔ２の差分Δｔ２−Δｔ１も変化する。この時間変化を測定することで反射部材７０の振動の振幅を推定し、カートリッジのトナー収容量を推定する。
【０２７２】
以上のように反射部材７０の振動の振幅を推定することにより、本実施例においても、前述した実施例と同様に、ノイズ成分となりうる画像形成装置５００の本体側の振動がキャンセルされた、トナー収容部１１の微細な振動を検出できる。また重量変化に応じて顕著に表れる特定周波数の信号強度を算出できる。そのため、カートリッジのトナー収容部１１の振動に応じたトナー収容量を高い精度で算出することができる。
【０２７３】
〔実施例１４〕
次に実施例１４に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２７４】
本実施例の特徴部分である画像形成装置における露光装置の概略構成について図５０を用いて説明する。なお、露光装置を除く画像形成装置の構成、及びプロセスカートリッジ１に反射部材７０を配置する構成は、前述した実施例と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２７５】
前述した実施例１３では反射部材７０で反射されたレーザー光Ｌが直接受光センサ３４に入射しているのに対し、本実施例では反射部材７０で反射されたレーザー光Ｌが集光レンズ３６に入射した後に受光センサ３４に入射している。図５０は反射部材７０と受光センサ３４との間に集光レンズ３６を配置した場合の光学配置を示している。
【０２７６】
図５０に示すように、集光レンズ３６は、反射部材７０と受光センサ３４との間に設けられ、反射部材７０によって反射されたレーザー光を受光センサ３４に結像させる結像手段である。このように集光レンズ３６を用いることで、反射部材７０が所定の角度から傾いてレーザー光が副走査方向にずれて反射されたとしても、副走査方向にずれたレーザー光の進行方向を集光レンズ３６により補正して受光センサ３４に入射させることができる。また反射部材７０及び受光センサ３４の前に、スリット部材を設けても良い。それによって、より精度良く受光タイミングを検知することが可能となる。
【０２７７】
〔実施例１５〕
次に実施例１５に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２７８】
本実施例の特徴部分である画像形成装置における露光装置の概略構成について図５１を用いて説明する。なお、露光装置を除く画像形成装置の構成、及びプロセスカートリッジ１に反射部材７０を配置する構成は、前述した実施例と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２７９】
図５１は実施例１３で説明した反射部材７０を再帰反射部材７１に変更した場合の光学配置を示している。図５２は再帰反射部材７１の反射面の状態を説明するための副走査方向の断面図である。
【０２８０】
再帰反射部材７１は、レーザー光を主走査方向には再帰反射させず、副走査方向にのみ再帰反射させるような反射部を有している。すなわち、本実施例に係る反射部材としての再帰反射部材７１は、副走査方向にのみ、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射面に入射した方向と同じ方向に反射する再帰反射の性質を有する。したがって、本実施例に係る再帰反射部材７１は、図５１に示すように、主走査方向においては、実施例１３で説明した反射部材７０と同様に、露光装置２から照射されるレーザー光Ｌを反射面に入射した方向とは異なる方向に反射する。
【０２８１】
本実施例に係る反射部材としての再帰反射部材７１は、レーザー光Ｌが入射する第一の面（入射面）７４と、前記第一の面７４とは反対側の第二の面７５と、を有する。再帰反射部材７１は、前記第一の面７４に、副走査方向にのみレーザー光を再帰反射させる反射部が形成されている。再帰反射部材７１の反射部には、互いに隣接する反射面７４ｂ１と反射面７４ｂ２の内角が９０°になるような微小な反射面が形成されている。再帰反射部材７１の母材は成形性を考慮して樹脂で成形されており、反射面にはアルミニウムなどの金属で反射膜が形成されている。
【０２８２】
図５３は再帰反射部材７１でレーザー光が反射される状態を副走査方向の断面で示した図である。再帰反射部材７１の反射部において、隣接する反射面７４ｂ１と反射面７４ｂ２は、互いに内角が９０°となるように配置されている。レーザー光Ｌ１２は反射面７４ｂ２に入射角θ３で入射して入射角θ３と同じ反射角θ３で反射されたレーザー光Ｌ１２′となる。その後にレーザー光Ｌ１２′は反射面７４ｂ１へ入射角θ５で入射して入射角θ５と同じ反射角θ５で反射されたレーザー光Ｌ１３となる。図５３において、ＮＶは反射面に対する垂直な法線であり、この法線ＮＶに対する光の角度を入射角、反射角としている。
【０２８３】
ここで、隣接する反射面７４ｂ１と反射面７４ｂ２のなす角が９０°であるため、レーザー光Ｌ１２とレーザー光Ｌ１３は副走査方向において平行となる。一方、レーザー光は主走査方向においては、通常の反射ミラーと同様に入射角に応じて反射角が変化し受光センサ３４に入射する。
【０２８４】
以上のように、反射部材として、レーザー光を副走査方向にのみ再帰反射させる再帰反射部材を用いることにより、反射部材がレーザー光に対して副走査方向に傾いても、その傾きが再帰反射の発生する角度以下ならば受光センサに入射させることができる。なおかつ、本実施例においても、前述した実施例と同様に、ノイズ成分となりうる画像形成装置５００の本体側の振動がキャンセルされた、トナー収容部１１の微細な振動を検出できる。そのため、カートリッジのトナー収容部１１の振動に応じたトナー収容量を高い精度で算出することができる。
【０２８５】
〔実施例１６〕
次に実施例１６に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２８６】
本実施例の特徴部分である再帰反射部材について図２６（ａ）を用いて説明する。なお、再帰反射部材を除く、その他の構成は、前述した実施例と同様であるため、同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２８７】
前述した実施例１５では反射面に反射膜を形成してレーザー光を反射させる再帰反射部材７１を用いているのに対し、本実施例では反射面で全反射を利用して反射を行う再帰反射部材７１を用いている。すなわち、本実施例の再帰反射部材７１は、入射光が反射面を透過せず、全て反射する全反射条件を満足するものである。本実施例の再帰反射部材７１は副走査方向にのみレーザー光を再帰反射させる反射面を有している。再帰反射部材７１は、平行平板に前述の再帰反射性能を有する面を設けたものであり、材質はアクリル樹脂やポリスチレン樹脂、ポリカーボネード樹脂などの透明な樹脂を用いている。
【０２８８】
本実施例の再帰反射部材７１おいては、レーザー光が入射する入射面７２（以下、第一の面７２）とは反対側の第二の面７３の内面７３ｂに、副走査方向にのみレーザー光を再帰反射させる再帰反射形状を有する面が設けられている。ここで、入射面である第一の面７２の外側の面を外面７２ａ、第一の面７２の平板内部の側を内面７２ｂ、第二の面７３の外側の面を外面７３ａ、第二の面７３の平板内部の側を内面７３ｂと付した。つまり、第一の面７２とは反対側の第二の面７３の内面７３ｂに再帰反射形状が形成されている。再帰反射形状は互いに隣接する平面同士の内角が９０度となっている。本実施例では反射部材の内側の面に再帰反射形状を設け、内面で反射させることが特徴の１つである。
【０２８９】
このように再帰反射部材７１を配置することにより、再帰反射部材７１がレーザー光に対して副走査方向に傾いていても、その傾きが再帰反射の発生する角度以下ならば受光センサ３４にレーザー光（反射光）を入射させることができる。再帰反射部材は樹脂製であるため、一般的な射出成型などで作成するだけで良く、実施例１５で示した反射膜を樹脂部品に形成するよりもコストを抑えることができる。また再帰反射部材７１及び受光センサの前に、スリット部材を設けても良い。それによって、より精度良く受光タイミングを検知することが可能となる。
【０２９０】
〔実施例１７〕
次に実施例１７に係る画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジについて説明する。なお、前述した実施例と同等の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【０２９１】
これまでの実施例では、レーザー光Ｌを用いて、プロセスカートリッジ１の振動を検知して、その振動からプロセスカートリッジ１に収容されたトナーの収容量を検知するシステムについて説明した。
【０２９２】
本実施例ではレーザー光Ｌを用いて、画像形成装置５００やプロセスカートリッジ１の振動を検知し、その振動が異常振動であるかどうか、を判断する。そしてそれによって発生する横スジ画像（バンディング画像）の抑制や、プロセスカートリッジ１の交換を促すメッセージを液晶パネル１０３に表示する場合について説明する。なお本実施例では、プロセスカートリッジ１の振動を検知する構成として、実施例４で説明した図１６（ａ）、及び図１６（ｂ）と同じ構成を用いた。また再帰反射部材７１としては、実施例５で説明した図２６と同じものを用いた。
【０２９３】
まずは、図２３（ａ）と図２３（ｂ）、図２４（ａ）と図２４（ｂ）、図５４を用いて、プロセスカートリッジの異常振動について説明する。
【０２９４】
画像形成装置５００の装置本体に装着したプロセスカートリッジ１は、装置本体の駆動部５から駆動を受け取り、プロセスカートリッジ１内部の各回転体（感光ドラム１３、現像ローラ１４、及びトナー供給ローラ、等）を駆動する。具体的な構成としては前述した実施例で、図２３（ａ）と図２３（ｂ）、及び図２４（ａ）と図２４（ｂ）、を使って説明した。これらの構成では、回転軸の僅かなズレにより振動が発生する。また、画像形成装置５００やプロセスカートリッジ１は、各回転体を支持する軸受部も存在する。さらに、駆動伝達のための大小のギアも多く使われている。画像形成装置５００の長期間の使用に伴い、これら軸受部及びギアでは、繰り返しの摺擦による摩耗が発生する場合がある。この摩耗は、先に述べた回転軸の僅かなズレによる影響も要因のひとつである。この摩耗が進行すると、ギアや回転体の回転周期での振動が発生し、結果的に軸受部や、トナー収容部１２が異常振動する。
【０２９５】
また画像形成装置５００のプロセスカートリッジ１には、図５４に示すように、廃トナー収容部１２内に廃トナー搬送部材１９ａが備え付けられている。廃トナー搬送部材１９ａは、クリーニングブレード１９によって感光体ドラム１３上から除去されたトナーを、廃トナー収容部１２の奥側（紙面右側）へ搬送するための部材である。画像形成装置５００の使用に伴い、廃トナー収容部１２が廃トナーで一杯になってくると、廃トナー搬送部材１９ａの動きが鈍くなることがある。それによって廃トナー搬送部材１９ａを駆動するためのギアを回転させるために必要なトルクが高くなり、廃トナー搬送部材１９ａの駆動ギア（不図示）が歯飛びを起こして異音が発生し、振動が発生することがある。この場合には、廃トナー収容部１２が廃トナー搬送部材１９ａの回転周期で異常振動する。
【０２９６】
さらに画像形成装置５００のプロセスカートリッジ１には、図５４に示すように、トナー収容部１１内にトナー搬送部材１７が備え付けられている。画像形成装置５００の使用に伴い、トナー収容部１１のトナー残量が少なくなってくると、トナー搬送部材１７の回転の勢いが強くなる。そのため、トナー搬送部材１７の先端部がトナー収容部１１の内壁１１ａに勢いよく接触し、それがトナー搬送部材１７の回転周期の異音として発生することがある。この場合には、トナー収容部１１がトナー搬送部材１７の回転周期で異常振動する。
【０２９７】
ここで説明したように、プロセスカートリッジ１は様々な要因で異常振動が起こりうる。これらの異常振動は、各駆動ギアや各回転体の回転周期で発生する。このような異常振動が発生すると、出力される画像上に、これらの回転周期の横スジ状のムラ（画像上での濃淡差、バンディング画像）が、画像不良として発生しやすい。よって本実施例では、まずレーザー光Ｌを用いて検知した振動をフーリエ変換（各周波数に分解）して、各駆動ギア及び各回転体の周波数ごとの振動データ（振動振幅）を抽出する。そしてその抽出された振動振幅を、あらかじめ設定されている基準値と比較し、基準値を超えている場合には、制御部１００によって、その振動による影響を抑制するような制御が実行される。具体的には、露光装置２による静電潜像の変更、現像ローラ１４等にバイアスを印加するバイアス電源２０（後述）によるバイアスの変更、である。またプロセスカートリッジ１の交換を促す、ことも行う。
【０２９８】
＜制御部＞
図５５を用いて制御部について説明する。図５５は画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。
【０２９９】
図５５に示すように、画像形成装置５００の装置本体には制御部１００が設けられる。制御部１００は、再帰反射部材７１で反射して内部受光素子３１ｂによって受光したタイミングと走査光検知部材３５によって受光したタイミングとの時間差の変化からプロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する。そしてその振動を分析してプロセスカートリッジ１の振動が異常であるかどうかを判断する。制御部１００の中には、検知手段（制御手段）としてのＣＰＵ１０１と、記憶手段としてのメモリ１０２が設けられている。更に制御部１００には、受光手段としての内部受光素子３１ｂと、走査光検知部材３５と、表示手段としての液晶パネル１０３と、各回転体にバイアスを印加するバイアス電源２０と、露光装置２と、が接続されている。
【０３００】
またメモリ１０２内には、プロセスカートリッジ１の振動が異常であるかどうかを判断するための基準となるデータが記憶されている。そのデータとしては、振動データ（内部受光素子３１ｂと走査光検知部材３５との出力のタイミング差や、タイミング差からフーリエ変換した信号強度）の各周波数別（各駆動ギアや各回転体）の閾値Ｍ（振動振幅）が予め記憶されている。そしてＣＰＵ１０１によってプロセスカートリッジ１の振動が異常であると判断された場合に、バイアス電源２０及び露光装置２は、その振動による影響を抑制するような制御が実行される。具体的には、閾値を超えた振動振幅が検知された周波数で、振動による影響を相殺するような印加バイアス及び静電潜像の変更が行われる。またＣＰＵ１０１によってプロセスカートリッジ１の振動が異常であり、かつ、異音や破損が発生している可能性がある状態と判断された場合、カートリッジの交換が必要であると判断し、液晶パネル１０３にカートリッジの交換を促すメッセージを表示する。
【０３０１】
＜カートリッジの振動検知の流れ＞
次に図５６を用いて、内部受光素子３１ｂによって受光された受光値（プロセスカートリッジ１の振動データ）とメモリ１０２に記憶された基準値（閾値Ｍ）と比較し、プロセスカートリッジ１の振動状態を判断する流れについて説明する。走査光が走査光検知部材３５に入射したタイミングと再帰反射部材７１からの反射光が受光センサ３４に入射したタイミングとの時間差の変化に基づくプロセスカートリッジ１の振動データから検知する。図５６は、プロセスカートリッジ１の振動検知の流れを示したフローチャートである。
【０３０２】
本実施例では、感光ドラム１３に供給するトナーを収容する第１の現像剤収容部であるトナー収容部１１の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に受光手段（内部受光素子３１ｂ）を設けている。そして、トナー収容部１１の異常振動を検知する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。現像剤収容部として、プロセスカートリッジ１における廃トナー収容部１２であっても良い。すなわち、感光ドラム１３から回収された廃トナーを収容する第２の現像剤収容部である廃トナー収容部１２の枠体に再帰反射部材７１を設け、露光装置２に受光手段（内部受光素子３１ｂ）を設けてもよい。つまり、廃トナー収容部１２の異常振動を検知する構成であってもよい。
【０３０３】
まず、制御部１００が、画像形成装置５００における印刷要求（プリントジョブ）の有無を判断する（Ｓ８１）。ここで制御部１００は、印刷要求有りと判断した場合（Ｓ８１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ８２に移行させる。一方、制御部１００は、印刷要求無しと判断した場合（Ｓ８１のＮｏ側）、印刷要求が有りとなるまでの間、処理をステップＳ８１で待機させる。なお、異常振動検知処理は、画像形成装置５００の装置本体における画像形成処理が予め設定された所定回数実行されるたびに実行されてもよい。また、複数枚の連続印刷などの実行中に予め設定された所定期間経過ごとに実行されてもよい。
【０３０４】
次に、制御部１００はプロセスカートリッジ１の駆動を開始し（Ｓ８２）、露光装置２の半導体レーザー３１のレーザー発光素子３１ａが発光して（Ｓ８３）、画像形成動作を開始する。それと同時に、露光装置２の半導体レーザー３１のレーザー発光素子３１ａからレーザー光Ｌが発せられ、図１６（ａ）に示すように回転するポリゴンミラー３２によって主走査方向（図１６（ａ）の矢印Ｘ方向）に走査される。このとき、レーザー光Ｌは、まず露光装置２に設けられた走査光検知部材３５（図１６（ａ））に入射する（Ｓ８４）。走査光検知部材３５に入射したレーザー光Ｌは、走査光検知部材３５によって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ８５）。
【０３０５】
一方、レーザー光Ｌが走査光検知部材３５に入射した後に、主走査方向における非画像形成領域ＨＧ（図１６（ａ））に光路を取るタイミングで、トナー収容部１１の枠体（または枠体に結合される部材）に設けられた再帰反射部材７１に反射される（Ｓ８６）。そして、再帰反射部材７１に反射された光は、露光装置２に設けられた内部受光素子３１ｂ（図１６（ａ）、図１６（ｂ））に入射する（Ｓ８７）。内部受光素子３１ｂに入射したレーザー光Ｌは、内部受光素子３１ｂによって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１００に送信される（Ｓ８８）。
【０３０６】
そして、制御部１００内のＣＰＵ１０１は電気信号を受け取り、その受信した走査光検知部材３５と内部受光素子３１ｂの２つの電気信号（入射タイミング）の時間差の変化量をフーリエ変換する。そして、プロセスカートリッジ１の振動データ（振動振幅）として抽出する（Ｓ８９）。
【０３０７】
次にＣＰＵ１０１は、走査光検知部材３５と内部受光素子３１ｂの２つの電気信号の時間差の変化量を抽出された振動データを、各周波数ごとにメモリ１０２内に記憶されている基準値（閾値Ｍ１と閾値Ｍ２）と比較する（Ｓ９０）。比較した結果、カートリッジの振動が異常であるかどうかを判断する。ここで本実施例では、閾値Ｍ１＜閾値Ｍ２とした。
【０３０８】
振動データを閾値Ｍ１と比較して（Ｓ９１）、振動データが閾値Ｍ１を超えていたら（Ｓ９１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ９２に移行させる。振動データが閾値Ｍ１を超えていなかったら（Ｓ９１のＮｏ側）、処理を終了する。
【０３０９】
続けて振動データを閾値Ｍ２と比較して（Ｓ９２）、振動データが閾値Ｍ２を超えていたら（Ｓ９２のＹｅｓ側）、プロセスカートリッジ１の交換を促すメッセージを液晶パネル１０３に表示する。振動データが閾値Ｍ２を超えていなかったら（Ｓ９２のＮｏ側）、バイアス電源２０による各回転体への印加バイアス変更や、露光装置２による静電潜像の変更が行われる。
【０３１０】
このように本実施例では、画像形成装置５００に設けた露光装置２のレーザー発光素子３１ａから光を発する第１の工程（Ｓ８３）を有する。その後、露光装置２のレーザー発光素子３１ａから発せられた光をカートリッジに設けた再帰反射部材７１によって反射する第２の工程（Ｓ８６）を有する。そして、走査光検知部材３５によって受光（Ｓ８４）及び再帰反射部材７１から反射された光を内部受光素子３１ｂによって受光する第３の工程（Ｓ８７）を有する。
【０３１１】
これらの工程を経て、プロセスカートリッジ１の振動データを基準値（閾値Ｍ１と閾値Ｍ２）と比較することで、プロセスカートリッジ１に異常振動が発生しているか否か、を判断することが出来る。それにより、異常振動が発生していると判断された場合には、バイアス電源２０や露光装置２を動作させ、異常振動による影響を抑制するような制御を実行する。そうすることで、異常振動が起因となって発生する横スジ画像（バンディング画像）等の不良画像を抑制することが可能となる。またより大きな異常振動が発生していると判断された場合には、プロセスカートリッジ１の交換を促すメッセージを液晶パネル１０３に表示する。そうすることで、異音や破損が生じる可能性がある場合には、プロセスカートリッジ１の交換を促すことが可能となる。
【０３１２】
本実施例では、トナー収容部１１の枠体、及び廃トナー収容部１２の枠体に再帰反射部材７１を設けた場合について説明した。しかしながらこれに限定されるものでは無く、より異常振動を検知しやすい場所に、再帰反射部材７１を設置しても良い。例えば、各回転体（現像ローラ１４等）を支持する軸受部や、駆動ギアの側に設けても良い。
【０３１３】
本実施例では先述したように、プロセスカートリッジ１の振動を検知する構成として、実施例４で説明した図１６（ａ）、及び図１６（ｂ）と同じ構成を用いた。また再帰反射部材７１としては、実施例５で説明した図２６と同じものを用いた。しかしながらこれに限定されるものでは無い。実施例１のプロセスカートリッジ１に受光センサ３４を有する構成や、実施例２のプロセスカートリッジ１に反射板Ｒを有する構成でも良い。また例えば、実施例６〜１０で示した再帰反射部材７１の保持構成や、実施例１１〜１２の光線分離素子９０を用いた構成でも良い。つまり、実施例１〜１６で説明したいずれの構成でも本実施例の構成とすることが可能である。
【０３１４】
本実施例では、画像形成装置５００の制御部１００に搭載されたメモリ１０２を使用する場合について説明した。しかしながら図５５に示すように、プロセスカートリッジ１にメモリ１０４を設け、それを用いても構わない。
【０３１５】
本実施例では、プロセスカートリッジ１の交換を促すメッセージを画像形成装置５００に設けた液晶パネル１０３に表示する構成について説明した。しかしながらこれに限定されるものでは無く、例えば画像形成装置５００が接続されているパーソナルコンピュータに接続されたモニタ上に表示する構成でも良い。
【符号の説明】
【０３１６】
Ｇ …画像形成領域
ＨＧ …非画像形成領域
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ …レーザー光
Ｒ …反射板
Ｓ …記録媒体
Ｔ …付勢バネ
ｔ１ …走査開始タイミング
ｔ２ …受光開始タイミング
１ …プロセスカートリッジ
１Ａ …ドラムカートリッジ
１Ｂ …現像カートリッジ
２ …露光装置
３ …転写ローラ
４ …定着装置
５ …駆動部
１１ …トナー収容部
１１ａ…内壁
１２ …廃トナー収容部
１３ …感光ドラム
１４ …現像ローラ
１５ …帯電ローラ
１６ …現像ブレード
１７ …トナー搬送部材
１９ …クリーニングブレード
１９ａ…廃トナー搬送部材
２０…バイアス電源
３１ …半導体レーザー
３１ａ …レーザー発光素子
３１ｂ …内部受光素子
３２ …ポリゴンミラー
３３ …結像レンズ
３４ …受光センサ
３５ …走査光検知部材
３６ …集光レンズ
４５ …駆動入力部
４６ …駆動伝達部
７０ …反射部材
７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ …再帰反射部材
７１ｄ …再帰反射形状
７２，７４ …第一の面
７３，７５ …第二の面
７９ …遮蔽部材
７９ａ〜７９ｅ …遮蔽壁
８１ …支持部材
８３，８４ …スリット部材
８４ａ …貫通穴
８５，８６ …接続部材
８８ …粘性保持部材
１００ …制御部
１１０ …コーナーキューブ
１１１ …球状再帰反射部材
１１２，１１３，１１４ …集合体
【図１】
2022000682.tif 000004
【図２】
2022000682.tif 000005
【図３】
2022000682.tif 000006
【図４】
2022000682.tif 000007
【図５】
2022000682.tif 000008
【図６】
2022000682.tif 000009
【図７】
2022000682.tif 000010
【図８】
2022000682.tif 000011
【図９】
2022000682.tif 000012
【図１０】
2022000682.tif 000013
【図１１】
2022000682.tif 000014
【図１２】
2022000682.tif 000015
【図１３】
2022000682.tif 000016
【図１４】
2022000682.tif 000017
【図１５】
2022000682.tif 000018
【図１６】
2022000682.tif 000019
【図１７】
2022000682.tif 000020
【図１８】
2022000682.tif 000021
【図１９】
2022000682.tif 000022
【図２０】
2022000682.tif 000023
【図２１】
2022000682.tif 000024
【図２２】
2022000682.tif 000025
【図２３】
2022000682.tif 000026
【図２４】
2022000682.tif 000027
【図２５】
2022000682.tif 000028
【図２６】
2022000682.tif 000029
【図２７】
2022000682.tif 000030
【図２８】
2022000682.tif 000031
【図２９】
2022000682.tif 000032
【図３０】
2022000682.tif 000033
【図３１】
2022000682.tif 000034
【図３２】
2022000682.tif 000035
【図３３】
2022000682.tif 000036
【図３４】
2022000682.tif 000037
【図３５】
2022000682.tif 000038
【図３６】
2022000682.tif 000039
【図３７】
2022000682.tif 000040
【図３８】
2022000682.tif 000041
【図３９】
2022000682.tif 000042
【図４０】
2022000682.tif 000043
【図４１】
2022000682.tif 000044
【図４２】
2022000682.tif 000045
【図４３】
2022000682.tif 000046
【図４４】
2022000682.tif 000047
【図４５】
2022000682.tif 000048
【図４６】
2022000682.tif 000049
【図４７】
2022000682.tif 000050
【図４８】
2022000682.tif 000051
【図４９】
2022000682.tif 000052
【図５０】
2022000682.tif 000053
【図５１】
2022000682.tif 000054
【図５２】
2022000682.tif 000055
【図５３】
2022000682.tif 000056
【図５４】
2022000682.tif 000057
【図５５】
2022000682.tif 000058
【図５６】
2022000682.tif 000059