(57)【要約】【課題】受光素子の検出感度が低下しても、正確なトナー飛散量を検出するトナー飛散量検出装置を提供する。【解決手段】トナー飛散量に関係する光を受光する受光素子３を有する光検出手段４と、トナー飛散量を演算する飛散量演算手段８と、予め定めるトナー飛散量であると推測される基準状態下で、受光素子３の出力電圧を較正するための補正係数を算出する較正手段９とを含む。画像形成手段３０が予め定める基準状態に移行した場合、較正手段９が与えられた受光素子３の出力電圧の値に基づいて、予め設定されている関係式から出力電圧の値を較正するための補正係数を算出する。飛散量演算手段８は、補正係数に基づいて較正された出力電圧の値に基づいて、トナーの飛散量を演算する。飛散量演算手段８は、受光素子３の検出感度が低下したとしても、補正係数に基づいて受光素子の検出値を補正することによって、検出感度に係らず正確なトナー飛散量を演算することができる。【選択図】　　　図１
2004109908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート体にトナー像を形成するための画像形成手段によって、トナー像を形成するときに飛散するトナーの飛散量を検出するトナー飛散量検出装置であって、
トナー飛散量に関係する光を検出する受光素子を有する光検出手段と、
受光素子の検出値とトナーの飛散量との予め設定されている関係式に基づいて、受光素子による検出値からトナーの飛散量を演算する飛散量演算手段と、
予め定めるトナー飛散量であると推測される基準状態下における受光素子による検出値である基準状態検出値に基づいて、受光素子の検出値を較正するための補正値を算出する較正手段とを含むことを特徴とするトナー飛散量検出装置。
【請求項２】
周囲の環境が前記基準状態下にあるか否かを判定する環境判定手段と、
環境判定手段による判定結果に基づいて、基準状態下にあるとき、前記補正値を算出するように、光検出手段、飛散量演算手段および較正手段を制御する較正動作制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項３】
画像形成手段の動作状態を検出する画像形成動作検出手段をさらに含み、
環境判定手段は、画像形成動作検出手段による検出結果に基づいて、周囲の環境が前記基準状態下にあるか否かを判定することを特徴とする請求項２記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項４】
光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域を挟んで、受光素子に向けて光を出射する発光素子をさらに有し、
基準状態は、トナーの飛散量が予め定める設定量以下であると推測される状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項５】
光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域に光を出射する発光素子をさらに有し、受光素子は、発光素子から出射された光のトナーによる散乱光を検出し、
基準状態は、トナーの飛散量が０以外の予め定める設定量であると推測される状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項６】
光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域に光を出射する発光素子をさらに有し、受光素子は、発光素子から出射された光のトナーによる散乱光を検出し、
基準状態は、トナーの飛散量が０であると推測され、かつ発光素子から出射された光がトナーとは異なる物体によって反射または散乱されて受光素子に受光される迷光が存在する状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項７】
光検出手段が配置されかつ飛散するトナーの散乱が防止される検出手段配置領域と、検出手段配置領域に連なり、飛散するトナーが散乱しながら通過するトナー散乱領域とを形成する領域形成手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項８】
前記トナー散乱領域は、鉛直方向に沿って延びるように形成されることを特徴とする請求項７記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項９】
領域形成手段は、光検出手段が収納される筐体であって、上部に配置される上壁に上挿通孔が形成されるとともに、下部に配置される下壁に上挿通孔と同軸に下挿通孔が形成されて、上挿通孔から下挿通孔にわたってトナー散乱領域が形成され、上挿通孔に臨む内周面から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対して４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画面の外側に、検出手段配置領域が形成されることを特徴とする請求項７または８記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１０】
光検出手段にトナーが付着することを静電的に防止するトナー付着防止手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１１】
前記トナー付着防止手段は、光検出手段の表面をトナーに対して同極性に帯電させることを特徴とする請求項１０記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１２】
前記トナー付着防止手段は、光検出手段の周囲に交番電界を発生させることを特徴とする請求項１０記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１３】
光検出手段は、帯電防止処理が施されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１４】
光検出手段の表面部分は、導電性を有する材料を含んで形成されることを特徴とする請求項１３記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１５】
光検出手段の表面部分は、飛散するトナーが摩擦接触した場合に、トナーに対して同極性に帯電する材料を含んで形成されることを特徴とする請求項１３記載のトナー飛散量検出装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のトナー飛散量検出装置と、
シート体にトナー像を形成するための画像形成手段と、
トナー飛散量検出装置によって検出されたトナー飛散量に基づいて、画像形成手段を制御する画像形成動作制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成時に飛散するトナーの飛散量を光学的に検出する際に好適に用いられるトナー飛散量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置は、トナーによるトナー像を用紙に形成する。画像形成装置には、画像形成時に飛散するトナーの飛散量を光学的に検出するトナー飛散量検出装置を備えるものがある。画像形成装置は、トナー飛散量検出装置によって検出されたトナーの飛散量に基づいてトナーの帯電量を調整する。
【０００３】
従来の技術の電子写真装置は、粉塵濃度センサによって検出されたトナー飛散濃度を検出する。この画像形成装置は、検出されたトナー飛散濃度に基づいて、現像槽におけるトナー供給動作およびトナー撹拌動作を制御する（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
また他の従来の技術の画像形成装置は、パーティクルカウンタの検出レベルまたは反射板に付着するトナー量からトナーの飛散量を検出する。この画像形成装置は、検出したトナー飛散量に基づいて、トナーの帯電量を調整する。反射板に付着するトナー量からトナー飛散量を検出する場合には、トナー付着による反射板の汚れを光学センサによって検出し、反射板の汚れの変化率または初期値からの累積値に基づいてトナー飛散量を求めている。
【０００５】
従来の画像形成装置が備えるトナー飛散量検出装置は、発光素子によって光を出射し、発光素子からの光を受光した受光素子の出力値に基づいて、トナー飛散量を検出する（たとえば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−３２０２８７号公報
【特許文献２】
特開平８−３２８４３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述する従来のトナー飛散量検出装置は、トナーが飛散する雰囲気中で用いられる。長期間使用されることによって、トナー飛散量検出装置の発光素子および受光素子の表面にトナーが付着する。発光素子および受光素子にトナーが付着すると、発光素子の出射面および受光素子の受光面がトナーによって汚染される。
【０００８】
発光素子の出射面にトナーが付着すると、発光素子の発光量が低下する。また受光素子の受光面にトナーが付着すると、受光量に対する受光素子の出力値が低下する。このように長期間使用されるとトナー飛散量検出装置は、トナー飛散量に対する受光素子の検出値が低下する。言換えるとトナー飛散量検出装置は、検出感度が低下する。検出感度が低下した場合には、トナー飛散量検出装置によって検出したトナー飛散量と、実際のトナー飛散量とが異なってしまう。これによって画像形成装置は、画像形成手段を適切に制御することができず、形成する画像の品質が低下するという問題がある。
【０００９】
従来のトナー飛散量検出装置では、発光素子および受光素子にトナーが付着した場合には、付着したトナーを取り除く作業または、トナーが付着していない発光素子および受光素子に取替える作業が必要である。
【００１０】
したがって本発明の目的は、トナー飛散量を検出する検出感度が低下しても、正確なトナー飛散量を検出するトナー飛散量検出装置を提供することである。
【００１１】
また本発明の他の目的は、画像形成時に飛散するトナー飛散量を正確に測定して、形成する画像の品質を維持する画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート体にトナー像を形成するための画像形成手段によって、トナー像を形成するときに飛散するトナーの飛散量を検出するトナー飛散量検出装置であって、
トナー飛散量に関係する光を検出する受光素子を有する光検出手段と、
受光素子の検出値とトナーの飛散量との予め設定されている関係式に基づいて、受光素子による検出値からトナーの飛散量を演算する飛散量演算手段と、
予め定めるトナー飛散量であると推測される基準状態下における受光素子による検出値である基準状態検出値に基づいて、受光素子の検出値を較正するための補正値を算出する較正手段とを含むことを特徴とするトナー飛散量検出装置である。
【００１３】
本発明に従えば、トナー飛散量に関係する光を受光した受光素子が、トナー飛散量を示す検出値を出力する。光検出手段は、受光素子が出力した検出値を飛散量演算手段に与える。飛散量演算手段は、予め設定されている関係式に基づいて、受光素子の検出値からトナーの飛散量を演算する。
【００１４】
トナー飛散量検出装置は、長期間使用されることによってトナー飛散量に対する受光素子の検出値、すなわち光検出手段の検出感度が低下する場合がある。予め定めるトナー飛散量に推定される基準状態下における受光素子の検出値である基準状態検出値の低下は、光検出手段の検出感度の低下によるものである。
【００１５】
また較正手段は、基準状態検出値の変化から、光検出手段の検出感度を知ることができる。較正手段は、基準状態検出値に基づいて、光検出手段の検出感度に応じて変化する受光素子の検出値を較正するための補正値を算出する。
【００１６】
画像形成手段が予め定める基準状態に移行した場合、光検出手段は、その時の受光素子の検出値である基準状態検出値を較正手段に与える。較正手段は与えられた基準状態検出値と、予め設定されている関係式とから検出値を較正するための補正値を算出する。較正手段は算出した補正値を飛散量演算手段に与える。飛散量演算手段は、補正値に基づいて受光素子の検出値を、予め設定される関係式に対応する値に較正し、較正した値に基づいてトナーの飛散量を演算する。
【００１７】
このように飛散量演算手段は、光検出手段の検出感度が変化したとしても、補正値に基づいて受光素子の検出値を較正することによって正確なトナー飛散量を演算することができる。
【００１８】
また本発明は、周囲の環境が前記基準状態下にあるか否かを判定する環境判定手段と、
環境判定手段による判定結果に基づいて、基準状態下にあるとき、前記補正値を算出するように、光検出手段、飛散量演算手段および較正手段を制御する較正動作制御手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、環境判定手段が基準状態下にあると判定すると、基準状態下にあることを較正動作制御手段に知らせる。較正動作制御手段は、画像形成手段の状態が基準状態であることを環境判定手段から知らされると、光検出手段、飛散量演算手段および較正手段を制御して受光素子の検出値を較正するための補正値を求める。
【００２０】
作業者が、画像形成手段の状態が基準状態であるか否かを判定することは、困難であり正確性に欠ける場合がある。環境判定手段が、画像形成手段の状態が基準状態であるか否かを判定することによって、作業者が基準状態であるか否かを判定する必要がなく、画像形成手段の状態を正確に判定することができる。これによって較正動作を正確に行うことができ較正の精度を向上することができる。また較正動作制御手段が光検出手段、飛散量演算手段および較正手段を制御して較正動作を行うことによって、作業者が各手段を操作する必要がなく利便性を向上することができる。
【００２１】
また本発明は、画像形成手段の動作状態を検出する画像形成動作検出手段をさらに含み、
環境判定手段は、画像形成動作検出手段による検出結果に基づいて、周囲の環境が前記基準状態下にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、画像形成動作検出手段によって画像形成動作を検出し、検出結果を環境判定手段に与える。環境判定手段は、画像形成動作検出手段から与えられる検出結果に基づいて、画像形成手段が基準状態下であるか否かを判定する。画像形成動作検出手段は、画像形成手段の動作を指示する制御信号を検出することによって実現することができる。この制御信号に基づいて画像形成装置の状態を判定することによって、長期間用いられても正しい検出結果を得ることができる。また制御信号を検出する場合には、制御信号を伝える電気回路によって実現することができ、容易かつ簡単に構成することができる。
【００２３】
たとえば画像形成動作検出手段が検出する制御信号は、トナーの飛散を発生させる画像形成手段の動作である。電子写真方式が採用される画像形成手段の場合には、たとえば画像形成停止動作、画像形成動作、感光体ドラムの前回転動作または後回転動作、トナー補給動作、トナー撹拌動作、冷却ファン回転または停止動作を指示する制御信号である。このような制御信号および制御信号が画像形成手段に与えられてからの時間経過に基づいて環境判定手段が、基準状態であるか否かを判定する。
【００２４】
また本発明は、光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域を挟んで、受光素子に向けて光を出射する発光素子をさらに有し、
基準状態は、トナーの飛散量が予め定める設定量以下であると推測される状態であることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、発光素子から出射した光は、トナー散乱領域に存在するトナーによって一部遮られる。受光素子は、トナーによって遮られた残りの光を受光する。トナー飛散量が多い場合には、トナーによって遮られて受光素子に入射する光の光量が小さくなり、受光素子の検出値は小さくなる。またトナー飛散量が少ない場合には、トナーによって遮られずに、受光素子に入射する光の光量が大きくなり、受光素子の検出値は大きくなる。このように受光素子が受光する光は、トナー飛散量に応じて光量が変化する。したがって受光素子の検出値を検出することでトナー飛散量を検出することができる。
【００２６】
ただしトナー飛散量が予め定める設定量を超える場合には、トナーによって光が遮られて受光素子に十分な光が到達せず、光検出手段の検出感度とトナー飛散量とに一定の関係が成り立たない場合がある。
【００２７】
本発明に従えば、トナー飛散量が予め定める設定量以下であると推定される状態で較正動作が行われ、受光素子の検出値を較正するための補正値を算出する。これによって受光素子の検出値とトナー飛散量とに一定の関係が成り立つ状態で、補正値を算出することができ、トナー飛散量を正確に検出することができる。
【００２８】
また本発明は、光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域に光を出射する発光素子をさらに有し、受光素子は、発光素子から出射された光のトナーによる散乱光を検出し、
基準状態は、トナーの飛散量が０以外の予め定める設定量であると推測される状態であることを特徴とする。
【００２９】
発光素子から出射した光は、トナー散乱領域に存在するトナーによって散乱される。受光素子は、トナーによって散乱した散乱光を受光する。トナー飛散量が多い場合には、トナーによって散乱されて受光素子に入射する光の光量が大きくなり、受光素子の検出値は大きくなる。またトナーの飛散量が少ない場合には、トナーによって散乱されて受光素子に入射する光の光量が小さくなり、受光素子の検出値は小さくなる。このように受光素子が受光する光は、トナー飛散量に応じて光量が変化する。したがって受光素子の検出値を検出することでトナー飛散量を検出することができる。
【００３０】
ただしトナーの飛散量が０の状態では、トナーによる散乱光が受光素子まで達せず、暗電流分の出力電圧しか出力しない場合がある。この状態では、光検出手段の検出感度とトナーの飛散量とに一定の関係が成り立たない場合がある。
【００３１】
本発明に従えば、トナーの飛散量が０でないと推定される状態で較正動作が行われ、補正値を算出する。これによって受光素子の検出値とトナーの飛散量とに一定の関連性が成り立つ状態で補正値を算出することができ、トナー飛散量を正確に検出することができる。
【００３２】
また本発明は、光検出手段は、トナー像を形成するときに飛散するトナーが散乱するトナー散乱領域に光を出射する発光素子をさらに有し、受光素子は、発光素子から出射された光のトナーによる散乱光を検出し、
基準状態は、トナーの飛散量が０であると推測され、かつ発光素子から出射された光がトナーとは異なる物体によって反射または散乱されて受光素子に受光される迷光が存在する状態であることを特徴とする。
【００３３】
発光素子から出射した光は、トナー散乱領域に存在するトナーによって散乱される。受光素子は、トナーによって散乱した散乱光を受光する。トナーの飛散量が多い場合には、トナーによって散乱されて受光素子に入射する光の光量が大きくなり、受光素子の光の検出値は大きくなる。またトナー飛散量が少ない場合には、トナーによって散乱されて受光素子に入射する光の光量が小さくなり、受光素子の検出値は小さくなる。このように受光素子が受光する光は、トナー飛散量に応じて光量が変化する。したがって受光素子の検出値を検出することでトナー飛散量を検出することができる。
【００３４】
ただし発光素子から出射された光がトナーとは異なる物体によって反射または散乱されて受光素子に受光される迷光が存在し、かつトナーの飛散量が０の状態では、受光素子は、迷光の光量を検出する。
【００３５】
本発明に従えば、トナーの飛散量が０であると推定される状態で較正動作が行われ、補正値を算出する。受光素子が迷光を検出したときの検出値の変化は、光検出手段の検出感度の変化に対応する。したがってトナー飛散量が０である場合の受光素子の検出値から、光検出手段の検出感度を求め、補正値を求めることができる。トナー飛散量が０である場合に較正動作を行うので、トナー飛散量の影響を受けることなく、補正値を算出することができる。これによってトナー飛散量を正確に検出することができる。
【００３６】
また本発明は、光検出手段が配置されかつ飛散するトナーの散乱が防止される検出手段配置領域と、検出手段配置領域に連なり、飛散するトナーが散乱しながら通過するトナー散乱領域とを形成する領域形成手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、飛散するトナーは、トナー散乱領域を通過する。検出手段配置領域に配置される光検出手段は、トナー散乱領域を通過するトナーの飛散量を検出する。トナーは、トナー散乱領域から検出手段配置領域に移動することが防止される。これによってトナーが光検出手段に向かって流れる流れを防止または緩和することができ、光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【００３８】
また本発明は、前記トナー散乱領域は、鉛直方向に沿って延びるように形成されることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、トナーは自重によってトナー散乱領域を通過し、トナー散乱領域に連なる検出手段配置領域に向かって移動することが防止される。したがって検出手段配置領域に配置される光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【００４０】
また本発明は、領域形成手段は、光検出手段が収納される筐体であって、上部に配置される上壁に上挿通孔が形成されるとともに、下部に配置される下壁に上挿通孔と同軸に下挿通孔が形成されて、上挿通孔から下挿通孔にわたってトナー散乱領域が形成され、上挿通孔に臨む内周面から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対して４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画面の外側に、検出手段配置領域が形成されることを特徴とする。
【００４１】
本発明に従えば、上方からトナー散乱領域に入るトナーは、上挿通孔を通過し、下方に向かうにつれて挿通孔の軸線を中心として半径方向に広がりながら散乱して流れる。言換えると、鉛直方向に垂直な平面においてトナーが散乱する領域は、上挿通孔から下方に向かうにつれて挿通孔の軸線半径方向に広がる。上挿通孔に臨む内周面から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対して４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画面の外側に検出手段配置領域が形成されるので、トナーが筐体内で広がりながら下方に通過する場合であっても、光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【００４２】
挿通孔に臨む内周面から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対する傾斜角度が４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画面の内側では、散乱するトナー量が多い。したがって４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画画面の外側に光検出手段が配置されることによって、トナーが付着することをより確実に防止することができる。
【００４３】
また本発明は、光検出手段にトナーが付着することを静電的に防止するトナー付着防止手段をさらに含むことを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、トナー付着防止手段によってトナーが光検出手段に付着することを静電的に防止する。トナーが付着することを静電的に防止することによって、ワイパーなどの可動部材によってトナーを除去する場合に比べて、トナー付着を確実に防止することができる。また可動部分を必要としないので、トナー付着防止手段を小型化するとともにトナー付着防止手段の故障を低減することができる。
【００４５】
また本発明は、前記トナー付着防止手段は、光検出手段の表面をトナーに対して同極性に帯電させることを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、光検出手段の周囲をトナーと同極性に帯電させることによって、光検出手段に向かってトナーが移動したとしても、トナーは光検出手段に対して斥力が働く。これによって光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【００４７】
また本発明は、前記トナー付着防止手段は、光検出手段の周囲に交番電界を発生させることを特徴とする。
【００４８】
本発明に従えば、光検出手段の周囲に交番電界を発生させることによって、光検出手段の周囲に移動したトナーを電気的に加振する。これによって光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。また仮に光検出手段にトナーが付着したとしても、交番電界によってトナーを電気的に加振させてトナーを光検出手段から離脱させることができる。さらに除電作用によりトナーが光検出手段に静電吸着することを防止することができる。
【００４９】
また本発明は、光検出手段は、帯電防止処理が施されていることを特徴とする。
【００５０】
本発明に従えば、光検出手段の表面に帯電防止処理が施されているので、光検出手段の表面が帯電することが防止される。これによってトナーが光検出手段に静電吸着することを防止することができる。
【００５１】
また本発明は、光検出手段の表面部分は、導電性を有する材料を含んで形成されることを特徴とする。
【００５２】
本発明に従えば、光検出手段の表面部分に導電性を有する材料を含んで形成されることによって、光検出手段が帯電することを防止する。これによって光検出手段の表面に帯電したトナーが付着することを防止することができる。
【００５３】
また本発明は、光検出手段の表面部分は、飛散するトナーが摩擦接触した場合に、トナーに対して同極性に帯電する材料を含んで形成されることを特徴とする。
【００５４】
本発明に従えば、光検出手段にトナーが摩擦接触した場合に、光検出手段に電荷が蓄積され、トナーと同極性に帯電する。帯電した光検出手段に向かってトナーが移動したとしても、トナーは光検出手段に対して斥力が働く。これによって光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【００５５】
また本発明は、前記トナー飛散量検出装置と、
シート体にトナー像を形成するための画像形成手段と、
トナー飛散量検出装置によって検出されたトナー飛散量に基づいて、画像形成手段を制御する画像形成動作制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００５６】
本発明に従えば、トナー飛散量検出装置が、トナー像を形成するときに飛散するトナーの飛散量を検出し、検出結果を画像形成動作制御手段に与える。画像形成動作制御手段は、トナー飛散量検出装置から与えられた検出結果に基づいて、画像形成手段を制御する。画像形成手段は、画像形成動作制御手段に制御されて、トナー飛散量の変化に応じた動作を行う。
【００５７】
トナー飛散量検出装置が、光検出手段の検出感度に応じて受光素子の検出値を較正し、正確なトナーの飛散量を求めることができる。これによって画像形成装置は、光検出手段の検出感度が低下した場合であっても、トナー飛散量を正確に判断することができる。これによって形成する画像の品質を長期間維持することができる。さらに光検出手段の検出感度が低下しても、正しいトナー飛散量を検出することができるので、検出感度が低下する毎にトナー飛散量検出装置を取替える必要がなく、メンテナンス回数を減らすことができる。
【００５８】
たとえば画像形成装置が電子写真方式の場合、トナー飛散量に応じて、現像槽でトナーを撹拌する撹拌手段によってトナー帯電量を調整する。これによってトナーの飛散を防止し、ぶれの少ない画像を形成することができる。またトナー飛散を抑制することで、シート体および画像形成装置が汚染することを防止することができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるトナー飛散量検出装置１を示すブロック図である。トナーによってシート体に画像を形成する画像形成装置は、画像形成にあたって装置内でトナーが飛散する場合がある。画像形成装置は、トナー飛散量検出装置１を備え、トナー飛散量検出装置１は、画像形成装置内を飛散するトナーの飛散量を検出する。
【００６０】
トナー飛散量検出装置１は、画像形成装置内で飛散するトナー５の飛散量を光学的に検出する。トナー５の飛散量は、たとえば単位体積当たりの空間に飛散するトナー５の総重量で与えられ、その単位は、ｍｇ／ｍ３である。
【００６１】
トナー飛散量検出装置１は、トナー飛散量に関係する検出値を出力する光検出手段４と、光検出手段４を収容する筐体７と、光検出手段４から出力される検出値に基づいてトナー飛散量を演算する飛散量演算手段８と、光検出手段４の検出値を較正するための補正値を算出する較正手段９とを含んで構成される。
【００６２】
光検出手段４は、トナー５が散乱するトナー散乱領域６に向けて出射光Ｒ１を出射する発光素子２と、出射光Ｒ１のうちトナー５による散乱光Ｒ２を受光する受光素子３とを含む。発光素子２は、たとえば発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：略称　ＬＥＤ）によって実現される。発光素子２は、予め定められる光量の出射光Ｒ１をトナー散乱領域６に出射する。たとえば発光ダイオードの駆動電流は２０ｍＡである。
【００６３】
また受光素子３は、フォトトランジスタによって実現される。受光素子３は、出射光Ｒ１がトナー散乱領域６に照射されたときのトナー５による散乱光Ｒ２を受光する。受光素子３は、受光した散乱光Ｒ２の光量に対応する出力電圧を検出値として出力する。
【００６４】
散乱光Ｒ２は、トナー飛散量に応じて光量が変化する。すなわちトナー飛散量が多い場合には、トナー５による散乱光Ｒ２が大きくなり、受光素子３が受光する光量が大きくなる。またトナー飛散量が少ない場合には、トナー５による散乱光Ｒ２が小さくなり、受光素子３が受光する光量が小さくなる。したがって散乱光Ｒ２を受光する受光素子３の検出値から、光量とトナー飛散量を求めることができる。
【００６５】
発光素子２および受光素子３は、筐体７内に収容される。発光素子２は、出射光Ｒ１を予め定められる方向に出射する。また受光素子３は、予め定められる方向に出射する散乱光Ｒ２を受光する。出射光Ｒ１に沿って延びる第１直線と散乱光Ｒ２に沿って延びる第２直線とは、同じ仮想平面２１上に配置される。たとえばトナー飛散量検出装置１が画像形成装置に設けられた状態で仮想平面２１は、水平または略水平に延びる。また第１直線と第２直線との成す角度である素子相対角度Ｄ１は、予め定める角度に設定される。
【００６６】
たとえば素子相対角度Ｄ１は、４５度以上でかつ１５０度以下に形成され、本実施の形態では、１２０度に形成される。素子相対角度Ｄ１が４５度未満では、筐体７の内壁で反射した光が受光素子３に到達してＳ／Ｎが劣化するという問題がある。また素子相対角度Ｄ１が１５０度を超えると、受光素子３に到達する散乱光が減少してＳ／Ｎが劣化するという問題がある。
【００６７】
図２は筐体７を示す斜視図であり、図３は筐体７を示す平面図である。筐体７は、上壁１６と下壁１７と周壁１８とを有し、たとえば立方体形状に形成される。上壁１６および下壁１７は、板状に形成され、互いに平行に配置される。周壁１８は、短筒状に形成される。また周壁１８は、上壁１６によって一端部１８ａが塞がれ、下壁１７によって他端部１８ｂが塞がれる。トナー飛散量検出装置１が画像形成装置に設けられた状態で、上壁１６は上側に配置され、下壁１７は下側に配置される。
【００６８】
筐体７は、発光素子２および受光素子３を収容するための内部空間１３と、内部空間１３に連なる２つの挿通孔１４ａ，１４ｂが形成される。筐体７は、挿通孔１４ａ，１４ｂによって筐体外と筐体の内部空間１３とが連通する。
【００６９】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ切断面線で切断した断面図である。２つの挿通孔１４ａ，１４ｂは、互いに対向する位置に形成される。２つの挿通孔１４ａ，１４ｂのうち一方は、上壁１５を挿通する上挿通孔１４ａである。また他方は、下壁１６を挿通する下挿通孔１４ａである。各挿通孔１４ａ，１４ｂは、同軸および同径に形成される。トナー飛散量検出装置１が画像形成装置４０に設けられた状態で、各挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１は鉛直方向Ｘ１，Ｘ２に延びる。
【００７０】
筐体７は、上挿通孔１４ａから下挿通孔１４ｂに向かってトナー５が通過可能に形成され、上挿通孔１４ａから下挿通孔１４ｂにわたる領域がトナー散乱領域６となる。トナー散乱領域６の中心位置Ｐは、各挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１上でかつ、上壁１５と下壁１６との間の中間位置である。
【００７１】
筐体７は、発光素子２および受光素子３が配置される検出手段配置領域１９が形成される。検出手段配置領域１９は、トナー５の散乱が防止される領域である。検出手段配置領域１９は、上挿通孔１４ａに臨む上壁１５の内周面１８から、下方Ｘ２に向かうにつれて鉛直軸線Ｌ２に対して予め定められる傾斜角度Ｄ２で拡開する仮想区画面２０の外側に形成される。
【００７２】
たとえば傾斜角度Ｄ２は、３０度以上でかつ６０度以下に形成され、本実施の形態では、４５度に形成される。傾斜角度Ｄ２が３０度未満では、１点鎖線２１で示すＸ方向中央部で膨らんだトナー錯乱領域６に受光素子７が位置してしまうことによる受光面へのトナーの付着による検出感度劣化、及び、各挿通孔１４ａ，１４から入射される外光が受光素子３に迷光として到達してしまいＳ／Ｎが劣化するという問題がある。また傾斜角度Ｄ２が６０度を超えると、筐体７の体積が大きくなるという問題がある。
【００７３】
図５は、図４の一部を拡大して示す断面図である。図５には矢符によってトナー５の流れる方向を示す。上挿通孔１４ａから筐体内に侵入したトナー５は、自重によって下降し、トナー散乱領域６を通過して、下挿通孔１４ｂから筐体外に離脱する。言換えると、トナー５は、上方Ｘ１から下方Ｘ２に向かって流れ、筐体７を貫通する。
【００７４】
筐体７の内部空間１３に侵入したトナー５は、上挿通孔１４ａからトナー散乱領域６の中心位置Ｐに向かうにつれて挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１から半径方向Ｅ１，Ｅ２に広がる。またトナー５は、トナー散乱領域６の中央位置Ｐから下挿通孔１４ｂに向かうにつれて挿通孔の軸線Ｌ１に向かって半径方向に狭まる。
【００７５】
トナー５は、上挿通孔１４ａからトナー散乱領域６の中心位置Ｐに向かうにつれて挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１から半径方向Ｅ１，Ｅ２に広がったとしても、軸線Ｌ１から半径方向Ｅ１，Ｅ２に離れるほど流れが緩やかになる。また軸線Ｌ１に半径方向Ｅ１，Ｅ２に近接した部分を流れるトナー５の量に比べて、軸線Ｌ１から半径方向Ｅ１，Ｅ２に離反した部分を流れるトナー５の量は少なくなる。
【００７６】
したがって仮想区画面２０の外側まで到達するトナー５の流れは、緩やかであるとともにそのトナー量が少ない。これによってトナー散乱領域を通過するトナー５が、検出手段配置領域１９に流れることが防止される。
【００７７】
またトナー５は、筐体７を通過するので、筐体内にトナーが蓄積することを防止することができる。またかりにトナー５が筐体内に蓄積した場合には、下挿通孔１４ｂ付近の下壁部分１６ａにトナー５が蓄積する。仮想区画面２０は、下挿通孔１４ｂ付近の下壁部分１６ａから離れているので、トナー５内に蓄積したトナー５が仮想区画面２０の外側の領域まで移動することが防止される。
【００７８】
図１に示す飛散量演算手段８は、散乱光Ｒ２を受光した受光素子３から検出値として出力電圧が与えられる。飛散量演算手段８は、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係について予め設定される関係式に基づいて、受光素子３の出力電圧からトナー飛散量を演算する。
【００７９】
発光素子２の照射面２ａにトナー５が付着することによって、発光素子２から出射される出射光Ｒ１自体の光量が低下する。また受光素子３の受光面３ａにトナー５が付着することによって、散乱光Ｒ２に対する受光素子３の出力電圧が低下する。したがって発光素子２および受光素子３のいずれかにトナー５が付着することで、トナー飛散量に対する受光素子３の検出電圧が低下する。言換えると光検出手段４は、トナー飛散量に対する検出感度が低下する。
【００８０】
較正手段９は、受光素子３の出力電圧を、検出感度低下前の受光素子３の出力電圧の値として較正するための補正値を算出する。較正手段９は、算出した補正値を飛散量演算手段８に与える。飛散量演算手段８は、受光素子３から与えられる出力電圧を補正値によって較正した値に基づいて、トナー飛散量を演算する。
【００８１】
また図１に示すように、トナー飛散量検出装置１は、画像形成手段３０の動作状態を検出する画像形成動作検出手段１０と、画像形成動作検出手段１０による検出結果に基づいて周囲の環境が予め定められる基準状態下にあるか否かを判定する環境判定手段１１と、環境判定手段１１による判定結果に基づいて、基準状態下にあるとき、受光素子３の出力電圧の値を較正するための補正値を求めるために、光検出手段４、飛散量演算手段８および較正手段９を制御する較正動作制御手段１２とを備える。
【００８２】
画像形成動作検出手段１０は、トナー５の飛散状態に関係する動作を検出するとともにトナー５の飛散状態に関係する動作の開始時からの経過時間を検出する。たとえば画像形成手段３０に電子写真方式が採用される場合、感光体ドラムの回転動作、現像槽におけるトナー撹拌動作、現像槽へのトナー供給動作などの制御信号を検出する。画像形成動作検出手段１０は、検出結果を環境判定手段１１および飛散量演算手段に与える。
【００８３】
環境判定手段１１は、画像形成動作検出手段１０からの検出結果に基づいて、画像形成手段３０の動作状態を知り、トナー飛散量検出装置１の周囲の状態を推定する。環境判定手段１１は、周囲の状態が予め定めるトナー飛散量であると推定される基準状態であるか否かを判定し、基準状態であると判定すると、較正動作制御手段１２に基準状態であることを知らせる。
【００８４】
較正動作制御手段１２は、トナー飛散量検出装置１の較正動作を制御する。較正動作制御手段１２は、基準状態であることを示す信号が環境判定手段１１から与えられると、光検出手段４に指示を与える。環境判定手段１１から指示を与えられた光検出手段４は、基準状態下における受光素子３の検出値である基準状態検出値を出力し、較正手段９に与える。
【００８５】
また較正手段９は、予め設定される関係式に基づいて算出される基準状態における受光素子３の出力電圧と、実際に受光素子３によって出力された基準状態での出力電圧とに基づいて、実際に受光素子３によって出力された出力電圧の値を較正するための補正値を算出する。較正手段９は、算出した補正値を飛散量演算手段８に与える。飛散量演算手段８は、受光素子３の出力電圧と、予め定められる関係式と、較正手段９が算出した補正値とに基づいて正確なトナー飛散量を検出する。
【００８６】
図６は、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。図６には、予め定められる初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を実線Ａ１によって示す。初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量の関係は、既知の関係であり、予め求められている。検出感度が低下した状態における受光素子３の出力電圧とトナーの飛散量の関係を破線Ａ２によって示す。
【００８７】
トナー飛散量がゼロ以外の場合には、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とは、比例関係にある。初期状態では、トナー飛散量に関する変数をｘ（ｍｇ／ｍ３）とし、出力電圧に関する変数をｙ（Ｖ）とすると、トナー飛散量と出力電圧の関係には、次式の関係が成り立つ。
ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１
ただし、ｘ＝０のとき　ｙ＝ｂ１　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
【００８８】
上式において、ａ１は散乱光にかかわる定数，ｂ１は暗電流にかかわる定数であって、本実施の形態では、たとえばａ１＝０．３、ｂ１＝１である。トナー飛散量がゼロの場合には、受光素子３は、散乱光Ｒ２を受光することがなく、暗電流分の出力電圧ｂ１を出力する。
【００８９】
発光素子２または受光素子３の表面にトナー５が付着することによって、受光素子３が出力する出力電圧は、初期状態に比べて低下する。検出感度が低下した場合であっても、トナー飛散量がゼロ以外の場合には、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とは比例関係にある。検出感度が低下した場合におけるトナー飛散量と出力電圧との関係は、次式の関係が成り立つ。ただし（１）式と同じ変数ｘ，ｙおよび係数ａ１，ｂ１については、（１）式と同じ値を示す。また（１）式と同様にトナー飛散量がゼロの場合には、受光素子３には、暗電流分の出力電圧しか出力されない。
ｙ＝ａ１・ｘ・ｄ１＋ｂ１
ただし、０≦ｄ１≦１
ｘ＝０のとき　ｙ＝ｂ１・ｄ１　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
【００９０】
上式において、ｄ１で表わされる係数である感度係数ｄ１は、光検出手段４の検出感度（トナー付着を考慮した光の透過率）を示し、検出感度が低下するとともに感度係数ｄ１が低下する。たとえば感度係数ｄ１＝０．６となる場合を図６に示す。光検出手段４の検出感度が低下した場合、あるトナー飛散量における受光素子３の出力電圧は、そのトナー飛散量における初期状態の受光素子３の出力電圧に感度係数ｄ１を掛けた値となる。たとえばトナー飛散量が１００ｍｇ／ｍ３の場合において、初期状態の受光素子３の出力電圧Ｖ０が４Ｖである場合、感度係数ｄ１が０．６となる受光素子の出力電圧Ｖ１は、Ｖ０×ｄ１＝４×０．６＝２．４Ｖとなる。
【００９１】
したがってトナー飛散量を推定可能な基準状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖａ０を、感度低下状態での受光素子３の出力電圧Ｖａ１で割った値Ｖａ０／Ｖａ１を補正係数ｅ１として求め、この補正係数ｅ１を受光素子３の出力電圧ｙに掛けた値ｅ１ｙを較正後の出力電圧の値として、（１）式の出力電圧ｙの値に代入することによって、検出感度の低下を補正し、正しいトナー飛散量ｘを求めることができる。また補正係数ｅ１は、感度係数ｄ１の逆数である。
【００９２】
環境判定手段１１は、周囲に飛散するトナー飛散量が１００ｍｇ／ｍ３となる状態を基準状態とする。たとえば基準状態であるときの初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖａ０が４Ｖであり、基準状態と推定されるときの感度低下状態の受光素子３の出力電圧Ｖａ１が２．４Ｖであった場合には、Ｖａ０／Ｖａ１＝４／２．４＝１．６７を補正係数ｅ１とする。
【００９３】
補正係数ｅ１を求め、補正係数ｅ１を感度低下状態の受光素子３の出力電圧に掛けた値を初期状態の出力電圧の値として較正し、較正した値を初期状態の出力電圧とトナー飛散量の関係式に代入することによって、正確なトナー飛散量を求めることができる。
【００９４】
また基準状態以外の場合であっても、受光素子３の出力電圧に、算出された補正係数ｅ１を掛けた値を、初期状態の出力電圧の値として較正し、較正した値を初期状態の出力電圧とトナー飛散量の関係式に代入することによって、正確なトナー飛散量を求めることができる。これによって光検出手段４の検出感度が低下した場合であっても、正確なトナー飛散量を求めることができる。
【００９５】
画像形成動作検出手段１０は、画像形成手段３０の画像形成動作の開始および終了を環境判定手段１１に伝える。環境判定手段１１は、トナー飛散量が１００ｍｇ／ｍ３となる状態を推定する。環境判定手段１１は、少なくともトナー飛散量がゼロ以外の予め定める設定量である状態を推定する。たとえば環境判定手段１１は、画像形成装置の画像形成動作を予め定める期間休止した後に画像形成動作を再開したかどうかを判定することによって、基準状態を判定する。
【００９６】
たとえば電子写真方式を採用する画像形成手段３０の場合、画像形成装置の画像形成終了から１時間以上経過した後に、画像形成動作が再開されて再開時から５秒経過以後でかつ３０秒経過以前には、飛散したトナーの飛散量が１００ｍｇ／ｍ３となる。したがって画像形成装置の画像形成終了から１時間以上経過した後に画像形成が再開され、再開時から１０秒経過以後でかつ２０秒経過以前の状態を基準状態として判定する。環境判定手段１１は、画像形成動作検出手段１０が与えられる画像形成動作から、基準状態であると判断すると、較正動作制御手段１２に較正動作の開始を指示する。
【００９７】
たとえば電子写真方式を採用する画像形成手段３０では、感光体ドラムの回転動作と現像ローラの回転動作が開始および終了を判断することによって、画像形成動作の終了および開始したことを判断する。
【００９８】
基準状態として推定可能なトナー飛散量範囲は、たとえば５０ｍｇ／ｍ３を超えてかつ１００ｍｇ／ｍ３未満の範囲である。また推定可能な範囲よりトナー飛散量が多い場合は計測値がオーバーフローするとともに、汚染の進行が加速され所定寿命を確保困難になる。また、推定可能な範囲よりトナー飛散量が少ない場合にノイズなどになる影響で計測結果のＳ／Ｎが確保できないといった問題が生じる。
【００９９】
このように画像形成装置の状態が基準状態であることを判断すると、環境判定手段１１は、較正動作制御手段１２に較正動作の開始を指示する。
【０１００】
較正動作制御手段１２は、光検出手段４を制御する。具体的には、較正動作制御手段１２が光検出手段４を制御し、発光素子２によってトナー散乱領域６に向かって出射光Ｒ１を出射させる。また出射光Ｒ１のトナー５による散乱光Ｒ２を受光素子３によって受光させて、受光素子３の出力電圧を較正手段９に与える。
【０１０１】
また較正動作制御手段１２から較正動作の指示が与えられた較正手段９は、基準状態における、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖａ０を、受光素子３の出力電圧Ｖａ１で割り、Ｖａ０／Ｖａ１で示される補正係数ｅ１を算出する。較正手段９は、算出した補正係数ｅ１を飛散量演算手段８に与える。飛散量演算手段８は、較正手段９から与えられた補正係数ｅ１を記憶する。
【０１０２】
トナー飛散量を検出する場合、飛散量演算手段８は、トナー５による散乱光Ｒ２を受光した受光素子３から出力電圧が与えられる。飛散量演算手段８は、記憶する補正係数ｅ１を受光素子３の出力電圧に掛けて、補正後の出力電圧として算出する。飛散量演算手段８は、較正後の出力電圧を、初期状態の受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との予め定められる関係式に代入することによってトナー飛散量を検出する。このように受光素子３の出力電圧を較正することによって、初期状態での受光素子３の出力電圧およびトナー飛散量の関係式とに基づいて、実際のトナー飛散量を検出することができる。
【０１０３】
以上のように本発明のトナー飛散量検出装置１によれば、発光素子２によってトナー５に出射光Ｒ１を出射し、トナ５ーによる散乱光Ｒ２を受光素子３が受光する。受光素子３は、受光した散乱光Ｒ２の受光量に応じた出力電圧を出力し、出力した出力電圧を飛散量演算手段８に与える。飛散量演算手段８は、予め設定される初期状態での受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係式に基づいて、受光素子３から与えられた出力電圧からトナー飛散量を演算する。
【０１０４】
また較正手段９が、基準状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖａ０と、感度低下後の受光素子３の出力電圧Ｖａ１とから補正値である補正係数ｅ１を求め、補正係数ｅ１を飛散量演算手段８に記憶させる。飛散量演算手段８は、感度低下後の受光素子３の出力電圧Ｖに補正係数ｅ１を掛け算して出力電圧の値を較正し、較正した値を較正後の出力電圧として、予め設定される受光素子３の出力電圧とトナー飛散量の関係式に代入して、トナー飛散量を演算する。これによって光検出手段４の検出感度が低下した場合であっても、受光素子３の出力電圧を較正した値を用いてトナー飛散量を演算することができるので、正確なトナー飛散量を演算することができる。
【０１０５】
したがって発光素子２または受光素子３の各表面のいずれかにトナーが付着して検出感度が低下しても、正確なトナー飛散量を演算することができる。これによってトナー飛散量検出装置１を長期間使用しても、実際のトナー飛散量と求められるトナー飛散量とが同じにすることができる。また受光素子３および発光素子２に付着したトナー除去作業を頻繁に行う必要がなく、メンテナンスの手間を省くことができ、利便性を向上することができる。また検出感度が低下しても使用することができるので、トナー飛散量検出装置１の長寿命化を実現することができ、交換回数を減らすことができる。
【０１０６】
また環境判定手段１１が、周囲のトナー飛散量が予め定められる設定値となる基準状態であると判定すると、受光素子３の出力電圧を較正するための補正係数ｅ１を求める。これによって作業者が、画像形成手段を基準状態であるか否か判断する必要がない。また作業者が較正手段９に較正動作の開始を指示する必要がない。これによって利便性を向上することとができ、受光素子３の較正作業を確実に行うことができる。
【０１０７】
また環境判定手段１１が、少なくともトナー飛散量がゼロ以外の予め定める設定量であると推定する状態で、較正動作制御手段１２に較正動作の開始を指示する。トナー飛散量がゼロ以外の場合には、受光素子３はトナーによる散乱光Ｒ２を受光することができ、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とが比例関係にある状態で較正動作を行うことができる。またトナー飛散量がゼロの場合に、受光素子の出力電流が暗電流分しか出力されず、較正動作を行った場合には補正係数ｅ１を正確に求めることができない。
【０１０８】
したがってトナー飛散量がゼロ以外の予め定めるトナー量と推定される状態となる基準状態で較正動作を行うことによって、受光素子３の出力電圧とトナー５の飛散量とに一定の関連性が成り立つ状態で較正動作を行うことができ、受光素子３の較正を行うための補正係数ｅ１を正確に求めることができる。
【０１０９】
また画像形成手段３０が画像形成動作を予め定める時間以上休止した状態から、画像形成動作を再開し、再開時から予め定める時間経過した状態を、環境判定手段１１が基準状態と判定する。予め定める時間休止すると画像形成装置内のトナーは沈降し、トナー飛散量はほぼゼロとなる。このトナー飛散量がゼロとなった状態から画像形成再開後を基準状態とすることによって、休止前の画像形成数および再開後の画像形成数に係らず安定してトナー飛散量を推定することができる。
【０１１０】
また発光素子２および受光素子３は、筐体７の内部空間１３に配置され、筐体７によって覆われているので、発光素子２および受光素子３にトナー５が付着することを防止することができる。また飛散するトナー５は、筐体７に形成される上挿通孔１４ａから筐体７に侵入し、各挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１に沿って流れ、下挿通孔１４ｂから筐体７の外に脱出する。トナー５は、トナー散乱領域６を一方向に流れるので、トナー散乱領域６から離れた受光素子３および発光素子２に向かうトナー５の流れを緩和することができる。またトナー散乱領域６から離れた受光素子３および発光素子２に向かうトナー量を少なくすることができる。これによってトナー５が受光素子３および発光素子２に付着することを防止することができる。
【０１１１】
さらにトナー５は、自重によって上方から下方に流れ、トナー散乱領域６から水平方向に離れた受光素子３および発光素子２に向かって流れることが防止される。これによってトナー散乱領域６を流れるトナー５が受光素子３および発光素子２に付着することをさらに防止することができる。
【０１１２】
また上挿通孔１４ａに臨む内周面１８から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対して４５度の傾斜角度Ｄ２で拡開する仮想区画面の外側に受光素子３および発光素子２が配置されるので、トナー５が筐体内で広がりながら下方に通過する場合であっても、受光素子３および発光素子２にトナー５が付着することを防止することができる。また筐体内にトナー５が蓄積しても受光素子３および発光素子２に蓄積したトナー５が受光素子３および発光素子２に付着することが防止される。
【０１１３】
このようにトナー散乱領域６を流れるトナー５が受光素子３および発光素子２に付着することを防止することができるので、光検出手段４の検出感度が著しく低下することを防止でき、光検出手段４の検出感度を較正可能範囲に保つことができる。これによってトナー飛散量検出装置１の寿命を延ばすことができる。
【０１１４】
また発光素子２がトナー散乱領域６に向けて出射光Ｒ１を出射するとともに、受光素子３がトナー散乱領域６に散乱するトナー５による散乱光Ｒ２を受光する。受光素子３は、トナー散乱領域６を流れるトナーによる散乱光Ｒ２を受光することによって、トナー散乱領域以外を飛散するトナーによって生じる散乱光Ｒ２の影響を受けることがない。これによって散乱光Ｒ２とトナー飛散量との関係が不安定になることを防ぎ、正確なトナー飛散量を求めることができる。
【０１１５】
また上述するトナー飛散量検出装置１の構成は発明の例示に過ぎず、上述する構成に限定されない。発明の範囲内においてトナー飛散量検出装置１の構成を変更することができる。
【０１１６】
図７は、迷光を受光素子３が受光する場合の受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。図１に示すトナー飛散量検出装置１は、トナー飛散量がゼロの状態において、受光素子３がトナー５による散乱光Ｒ２を受光せず、暗電流分の出力電圧しか出力しない構成としたが、トナー飛散量がゼロの状態において、発光素子２から出射された出射光Ｒ１の迷光を受光素子３が受光する構成であってもよい。迷光は、発光素子２から出射された出射光Ｒ１がトナーとは異なる物体、たとえば筐体内周面によって反射される光である。
【０１１７】
図７には、予め定められる初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を実線Ｂ１によって示す。トナー飛散量がゼロのときに、発光素子２から出射光Ｒ２が出射されると、受光素子３は迷光を受光する。受光素子３は、またトナー飛散量がゼロ以外の場合には、図６に示すグラフと同様の関係を示し、トナー飛散量がゼロの場合には、迷光の光量に対応する出力電圧を出力する。また検出感度が低下した状態における受光素子３の出力電圧とトナーの飛散量の関係を破線Ｂ２によって示す。
【０１１８】
初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量の関係は、予め求められており、既知の関係である。初期状態では、トナー飛散量の変数をｘ（ｍｇ／ｍ３）とし、出力電圧の変数をｙ（Ｖ）とすると、トナー飛散量と出力電圧の関係は、次式の関係が成り立つ。
ｙ＝ａ２・ｘ＋Ｃ２＋ｂ２　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
【０１１９】
上式において、ａ２は散乱光にかかわる定数、ｂ２は暗電流にかかわる定数、Ｃ２は迷光にかかわる定数であって、本実施の形態では、たとえばａ２＝０．３、ｂ２＝０．２、Ｃ２＝０．８である。
【０１２０】
検出感度が低下した場合であっても、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とは、比例関係にある。検出感度が低下した場合におけるトナー飛散量と出力電圧との関係は、次式の関係が成り立つ。ただし（３）式と同じ変数ｘ，ｙおよび係数ａ２，ｂ２、Ｃ２については、（３）式と同じ値を示す。
ｙ＝（ａ２・ｘ＋Ｃ２）ｄ２＋ｂ２
ただし、０≦ｄ２≦１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（４）
【０１２１】
（４）式において、ｄ２で表わされる係数である感度係数ｄ２は、光検出手段４にトナーが付着するほど低下する。たとえば感度係数ｄ２＝０．６となる場合を図７に示す。
【０１２２】
トナー飛散量がゼロの状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖｂ０を、感度低下状態での受光素子３の出力電圧Ｖｂ１で割った値Ｖｂ０／Ｖｂ１を補正係数ｅ２として求め、この補正係数ｅ２を受光素子３の出力電圧ｙに掛けた値ｅ２ｙを較正後の出力電圧として、（３）式に代入することによって、検出感度の低下を簡略的に補正したトナー飛散量ｘを求めることができる。また補正係数ｅ２は、感度係数ｄ２の逆数である。
【０１２３】
たとえばトナー飛散量がゼロ、すなわち０ｍｇ／ｍ３と推定される状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖｂ０が１Ｖであり、基準状態と推定されるときの感度低下状態の受光素子３の出力電圧Ｖｂ１が０．６Ｖであった場合、Ｖｂ０／Ｖｂ１＝１／０．６＝１．６７を補正係数ｅ２とする。
【０１２４】
このように補正係数ｅ２を感度低下状態の受光素子３の出力電圧Ｖｂ１に掛け算することによって、初期状態の出力電圧Ｖｂ０の値として補正することができる。この補正後の出力電圧Ｖｂ０を、初期状態の受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係式に代入することによって、基準状態以外であっても、検出感度の低下した受光素子３を用いて正確なトナー飛散量を求めることができる。
【０１２５】
画像形成が終了すると、トナー飛散量検出装置１の周囲を飛散するトナーは、自重によって沈降する。したがって画像形成動作から予め定める時間が経過すると、トナー飛散量がゼロになる。環境判定手段１１は、画像形成動作検出手段１０から画像形成動作が終了したことを示す信号を受けてから、６０秒以上経過すると飛散しているトナーが沈降し、トナー飛散量がゼロになった状態であると判断する。トナー飛散量がゼロになった状態であると判断すると、較正動作制御手段１２に較正動作を行うように指示する。
【０１２６】
たとえば電子写真方式を採用する画像形成手段３０では、感光体ドラムおよび現像ローラの回転の動作が停止したことを判断することによって、画像形成動作が終了したことを判断する。
【０１２７】
以上のような本発明の他の実施の形態であって、受光素子３が迷光を受光するトナー飛散量検出装置であっても、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同様にトナー５の飛散量を検出することができる。またトナー飛散がゼロの状態において、光検出手段４の較正を行うことによって、トナー飛散量に係らず、補正係数ｅ２を算出することができ、正確なトナー飛散量を検出することができる。
【０１２８】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置６０の一部を省略して示す断面図である。トナー飛散量検出装置６０は、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同様な構成を有し、同様の構成については、説明を省略するとともに同一の符号を付す。トナー飛散量検出装置６０は、発光素子２および受光素子３の周囲をトナーに対して同極性に帯電させるトナー付着防止手段６１をさらに含む。トナー付着防止手段６１は、２つのリング電極６２と、各リング電極６２に電圧を印加する電圧供給手段６３とを含んで構成される。２つのリング電極６２は、それぞれ受光素子３と発光素子２の周囲に配置される。電圧供給手段６３は、２つのリング電極６２に電圧を与える。たとえば電圧供給手段６３は、トナーが−２０μＣ／ｇに帯電している場合には、−６００Ｖをリング電極６２に印加する。これによって発光素子２および受光素子３の表面をトナー５に対して同極性に帯電させることができる。
【０１２９】
以上のようにトナー飛散量検出装置６０は、上述するトナー飛散量検出装置１と同様の構成を有するので同様の効果を得ることができる。またトナー飛散量検出装置６０は、トナー付着防止手段６１によって、発光素子２および受光素子３の表面をトナー５と同極性に帯電させる。これによって帯電したトナー５は、発光素子２および受光素子３に近づくと、発光素子２および受光素子３から遠ざかる方向に斥力が働く。これによって発光素子２および受光素子３へのトナー５の付着を防止することができる。
【０１３０】
発光素子２および受光素子３にトナー５が付着すること防止することによって、光検出手段４の検出感度が低下することを防止することができ、光検出手段４の検出感度を較正可能範囲内に保つことができる。またトナー付着手段６１が光検出手段４にトナー５が付着することを静電的に防止することによって、ワイパーなどの可動部材を用いることなく光検出手段４に付着したトナー５を除去することができる。これによってトナー付着防止手段６１を小型化することができるとともに、トナー付着防止手段６１の故障を低減することができる。
【０１３１】
図９は、本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置７０の一部を省略して示す断面図である。トナー飛散量検出装置７０は、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同様な構成を有し、同様の構成については、説明を省略するとともに同一の符号を付す。トナー飛散量検出装置７０は、発光素子２および受光素子３の周囲に交番電界を発生させるトナー付着防止手段７１をさらに含む。トナー付着防止手段７１は、２つのリング電極７２と、各リング電極７２に電圧を与える電圧供給手段７３とを含んで構成される。２つのリング電極７２は、それぞれの受光素子３と発光素子２の周囲に配意される。電圧供給手段７３は、２つのリング電極７２に交番電圧を与える。たとえば電圧供給手段７３は、トナーが−２０μＣ／ｇに帯電している場合には、＋１０００Ｖと−１０００Ｖとの電圧を１ｋＨｚの周波数で交互にリング電極７２に与える。
【０１３２】
以上のようにトナー飛散量検出装置７０は、上述するトナー飛散量検出装置１と同様の構成を有するので同様の効果を得ることができる。またトナー飛散量検出装置７０は、トナー付着防止手段７１によって、発光素子２および受光素子３の表面に交番電界を発生させる。これによって受光素子３および発光素子２にトナー５が付着することを防止することができる。また仮に受光素子３および発光素子２にトナー５が付着したとしても、交番電界によって付着したトナー５を電気的に加振させることができる。これによってトナー５を発光素子２および受光素子３から離脱させて、トナー５による光検出手段４の汚染を回復することができる。さらにＡＣ除電作用によって、トナー５が発光素子２および受光素子３に付着することを防止することができる。
【０１３３】
これによって光検出手段４の検出感度が低下することを防止することができ、光検出手段４の検出感度を較正可能範囲内に保つことができる。また光検出手段４にトナー５が付着することを静電的に防止することによって、ワイパーなどの可動部材を用いることなく光検出手段４に付着したトナー５を除去することができる。これによってトナー付着防止手段７１を小型化することができるとともに、トナー飛散量検出装置７０の故障を低減することができる。
【０１３４】
図１０は、本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置８０の一部を省略して示す断面図である。トナー飛散量検出装置８０は、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同様な構成を有し、同様の構成については、説明を省略するとともに同一の符号を付す。トナー飛散量検出装置８０が備える発光素子２および受光素子３は、表面部分８１に帯電防止処理が施される。たとえば発光素子２および受光素子３の表面部分８１には、導電性を有する材料を含んで形成される。たとえば導電性を有する材料は、１０１１Ω以下のものが用いられる。たとえば導電性を有する材料は、４級アンモニウム塩など界面活性剤（イオン導電化剤）、透明ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極材料によって実現される。また表面部分８１は、導電性を有する導線８２によってアースされている。これによって発光素子２および受光素子３の表面が帯電することが防止される。
【０１３５】
以上のようにトナー飛散量検出装置８０は、上述するトナー飛散量検出装置１と同様の構成を有するので同様の効果を得ることができる。さらにトナー飛散量検出装置８０は、発光素子２および受光素子３が帯電することが防止されるので、トナー５が電気的に付着することを防止することができる。
【０１３６】
このように発光素子２および受光素子３にトナー５が付着すること防止できることによって、光検出手段４の検出感度が低下することを防止することができ、光検出手段４の検出感度を較正可能範囲内に保つことができる。またトナー付着手段７１が光検出手段４にトナー５が付着することを静電的に防止することによって、ワイパーなどの可動部材を用いることなく光検出手段４に付着したトナー５を除去することができる。これによってトナー飛散量検出装置８０の故障を低減することができる。
【０１３７】
また表面部分に飛散するトナー５が摩擦接触した場合に、トナー５に対して同極性に帯電する材料を含んで形成されてもよい。これによって帯電したトナー５は、発光素子２および受光素子３に近づいても、発光素子２および受光素子３が同極性に帯電されるので、発光素子２および受光素子３から遠ざかる斥力が働く。これによっても発光素子２および受光素子３にトナー５が付着すること防止できる。
【０１３８】
たとえばトナー５が、メインレジンのスチレンアクリル樹脂とワックス、カーボンブラック，帯電制御剤などから成る負帯電スチレントナーである場合、発光素子２および受光素子３の表面には、エポキシ樹脂によって発光素子２および受光素子３にレンズが形成される。表面にトナー５が摩擦接触すると、発光素子２および受光素子３はマイナスに帯電し、トナー５と同極性に帯電する。
【０１３９】
図１１は、本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置９０を示す断面図である。トナー飛散量検出装置９０は、光透過方式によって、トナー飛散量を検出し、他の構成については、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同様の構成を示す。同様の構成については、説明を省略し同一の符号を付す。
【０１４０】
発光素子２と受光素子３とは、トナー散乱領域６を挟んで配置される。発光素子２は、受光素子３に向けて出射光Ｒ１を出射する。受光素子３は、トナー散乱領域６を通過した出射光Ｒ３を受光する。受光素子３は、トナー散乱領域６を通過した出射光Ｒ３の光量を検出値として出力する。またトナー飛散量検出装置９０は、トナー５によって散乱した散乱光が受光素子３に入射することを防止するスリット９１を備える。
【０１４１】
発光素子２からの出射光Ｒ１は、トナー散乱領域６を通過するトナーによって遮られ、光量が低下する。したがってトナー散乱領域６のトナー飛散量が多い場合には、トナー散乱領域を通過した出射光Ｒ３が小さくなり、受光素子３が受光する光量が小さくなる。またトナー飛散量が少ない場合には、トナー散乱領域を通過した出射光Ｒ３が大きくなり、受光素子３が受光する光量が小さくなる。これによって受光素子３が受光する光量によってトナー散乱領域を散乱するトナー飛散量を求めることができる。またトナー５による散乱光Ｒ１がスリット９１によって遮られるので、受光素子３は、発光素子２からの出射光を受光することができる。
【０１４２】
発光素子２および受光素子３の相対的な配置位置は、予め設定される。具体的には、発光素子２の光軸および受光素子３の光軸が各々、トナー散乱領域６の中心位置Ｐを通過し、かつ同軸となるように仮想平面２１に配置される。また発光素子２から出射される出射光Ｒ１の光軸とトナー散乱領域を通過した出射光Ｒ３の光軸とがなす素子相対角度Ｄ３は、予め定める角度以内に設定される。
【０１４３】
たとえば互いの素子の光軸のなす立体角Ｄ３は、２０度以下に形成され、本実施の形態では、同軸に形成される。素子相対角度Ｄ３が２０度を超えると、照射光が有効にされずＳ／Ｎが劣化するという問題がある。
【０１４４】
またこの他の発光素子２および受光素子３と筐体７との配置関係は、図１に示すトナー飛散量検出装置１と同一である。すなわち発光素子２および受光素子３は、筐体７の内部空間１３に配置され、検出手段配置領域１９に配置される。また図１に示す各手段と同様の手段を備える。すなわちトナー飛散量検出装置８０は、飛散量演算手段８、較正手段９、画像形成動作手段１０、環境判定手段１１、較正動作制御手段１２を備える。
【０１４５】
図１２は、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。図１２には、予め定められる初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を実線Ｃ１によって示す。受光素子３の検出値は、たとえば出力電圧である。初期状態における受光素子３の出力電圧とトナー飛散量の関係は、予め求められており、既知の関係である。また検出感度が低下した状態における受光素子３の出力電圧とトナーの飛散量の関係を破線Ｃ２によって示す。
【０１４６】
受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とは、比例関係にある。初期状態では、トナー飛散量に関する変数をｘ（ｍｇ／ｍ３）とし、出力電圧に関する変数をｙ（Ｖ）とすると、トナー飛散量と出力電圧の関係は、次式の関係が成り立つ。
ｙ＝−ａ３・ｘ＋ｂ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（５）
【０１４７】
上式において、ａ３は透過光がトナーにより遮蔽されることにかかわる定数、ｂ３はトナーによる遮蔽がない状態での透過光と暗電流の和にかかわる定数であって、本実施の形態では、たとえばａ３＝０．００５、ｂ３＝５である。
【０１４８】
検出感度が低下した場合であっても、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とは、比例関係にある。検出感度が低下した場合におけるトナー飛散量と出力電圧との関係は、暗電流の影響は小さいので簡略式として次式を得る。ただし（５）式と同じ変数ｘ，ｙおよび係数ａ３，ｂ３については、（５）式と同じ値を示す。
ｙ＝（ａ３ｘ＋ｂ３）ｄ３　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
【０１４９】
上式において、ｄ３で表わされる係数である感度係数ｄ３は、光検出手段４にトナーが付着するほど低下する。たとえば感度係数ｄ３＝０．６となる場合を図１２に示す。この関係は、トナー飛散量がゼロの状態であっても成り立つ。トナーの飛散量がゼロの場合における受光素子３の出力電圧の変化は、光検出手段４の光量変動に連動した変化である。
【０１５０】
したがってトナー飛散量が予め定める量となる状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖｃ０を、感度低下状態での受光素子３の出力電圧Ｖｃ１で割った値Ｖｃ０／Ｖｃ１を補正係数ｅ３として求め、この補正係数ｅ３を受光素子３の出力電圧ｙに掛けた値ｅ３ｙを較正後の出力電圧として、（５）式に代入することによって、検出感度の低下を補正した正しいトナー飛散量ｘが求められる。また補正係数ｅ３は、感度係数ｄ３の逆数である。
【０１５１】
このような透過光方式によってトナー飛散量を検出する場合には、予め定めるトナー量を超える場合には、発光素子からの出射光Ｒ１がトナーによって散乱されて、受光素子３に出射光Ｒ３がほとんど達しない場合がある。したがって較正動作は、予め定めるトナー量よりも少ない状態で行われる。たとえばトナー飛散量がゼロ、すなわち０ｍｇ／ｍ３と推定される状態を基準状態に設定される。たとえば基準状態において、初期状態での受光素子３の出力電圧Ｖｃ０が５Ｖであり、トナー飛散量がゼロと推定される時の感度低下状態の受光素子３の出力電圧Ｖｅ１が３．０であった場合、Ｖｃ０／Ｖｃ１＝５／３＝１．６７を補正係数ｅ３とする。
【０１５２】
このように補正係数ｅ３を感度低下状態の受光素子３の出力電圧に積算することによって、初期状態の出力電圧の値として補正することができる。この補正後の出力電圧を、初期状態の受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係式に代入することによって、基準状態以外であっても、感度の低下した受光素子３を用いて正確なトナー飛散量を求めることができる。
【０１５３】
基準状態は、トナー飛散量が予め定める量、たとえば５ｍｇ／ｍ３以下と推定される状態である。トナー飛散量が５ｍｇ／ｍ３を超える場合には、トナー５によって発光素子２からの出射光Ｒ１が遮られて受光素子３まで十分な出射光が到達せず、受光素子３の出力電圧とトナー飛散量とに一定の関係が成り立たない場合がある。
【０１５４】
したがってトナー飛散量が５ｍｇ／ｍ３以下であると推定される状態で較正動作が行われ、受光素子３の出力電圧を較正するための補正係数を求めることによって、受光素子の基準状態検出値とトナー飛散量とに一定の関係が成り立つ状態で、補正係数を求めることができる。これによってトナー飛散量を正確に求めることができる。
【０１５５】
以上のように本発明の他の実施の形態であって、透過光方式を採用してトナー飛散を検出するトナー量検出装置９０であっても、図１に示すトナー飛散量検出装置と同様にトナーの飛散量を検出することができる。またトナー飛散がゼロの状態において、光検出手段４の較正を行うことによって、トナー飛散量に係らず、正しい補正係数を求めることができる。
【０１５６】
図１３は、本発明の実施の形態のトナー飛散量検出装置を備える画像形成装置４０を簡略化して示す図である。画像形成装置４０は、シート体４１にトナー像を形成する装置であって、上述するトナー飛散量検出装置１，６０，７０，８０，９０のうちのいずれかと、シート体４１にトナー像を形成するための各手段から成る画像形成手段３０と、画像形成手段３０を制御する画像形成動作制御手段３１とを備える。画像形成装置４０は、帯電したトナー５をシート体４１に定着する。画像形成装置４０は、たとえば複写機として用いられる。
【０１５７】
画像形成装置４０は、たとえば電子写真方式が採用され、画像形成を行うための画像形成手段３０を備える。画像形成手段３０は、感光体ドラム４２、帯電器４３、露光装置４４、現像装置４５、転写器４７、剥離装置４８、クリーニングユニット４９、除電器５０が設けられる。帯電器４３、露光装置４４、現像装置４５、転写器４７、剥離装置４８、クリーニングユニット４９、除電器５０は、感光体ドラム４２を中心に、感光体ドラム４２の周方向に、感光体ドラム回転方向上流側から下流側に順に配置される。
【０１５８】
感光体ドラム４２は、円筒状に形成される。感光体ドラム４２の表面部分は、暗中において絶縁性を有し、光が照射された部分が導電性を有する材料によって形成される。感光体ドラム４２は、図示しない回転駆動手段によって軸線まわりに回転される。感光体ドラム４２は、コロナ放電によってその表面部分が帯電される。また帯電された部分に光が部分的に照射されることによって、光が照射された照射部分が導電性を有して照射部分の電荷が除去される。
【０１５９】
帯電器４３は、感光体ドラム２を帯電させる手段である。たとえば帯電器３は、コロナ放電によって感光体ドラム２の表面を均一に帯電する。露光装置４は、帯電された感光体ドラム４２に静電潜像を形成するための手段であって、静電潜像を形成するようにレーザを感光体ドラム表面に照射する。露光装置４４は、後述する画像形成動作制御手段３１から静電潜像を形成するための情報が与えられる。露光装置４４は、この情報に基づいて、感光体ドラム４２にレーザを照射する。
【０１６０】
現像装置４５は、トナー５を収容するトナー収容部５２と、予め定める濃度に保たれたトナー５を収容する現像槽５３と、トナー収容部５２のトナー５を撹拌する撹拌手段である撹拌棒５４と、現像槽５３内に設けられて感光体ドラム４２にトナー５を供給する円筒状の現像ローラ５６と、現像槽５３内に設けられ、現像ローラ５６に供給する供給ローラ５５とを含む。
【０１６１】
トナー収容部５２は、現像槽５３に補給用のトナー５を収容する収容槽となる。撹拌棒５４は、トナー収容部５２内に設けられ、図示しない駆動手段によって駆動されることによってトナー収容部５２に収容されるトナー５を撹拌する。また撹拌棒５４は、トナー５を撹拌することによって、撹拌したトナー同士を接触させて、互いのトナー５を帯電させる。これによってトナー５は、静電潜像の帯電部分と反対の極性に帯電される。
【０１６２】
さらに撹拌棒５４は、トナー収容部５２から現像槽５３にトナー５を供給する供給手段となる。撹拌棒５４が動作することによって、トナー収容部５２のトナーを掻出し、掻出したトナーを現像槽５３に供給する。撹拌棒５４は、後述する画像形成動作制御手段３１によって現像槽内のトナー濃度が予め定める値になるように、後述する画像形成動作制御手段３１によって制御される。
【０１６３】
供給ローラ５５および現像ローラ５６は、それぞれ軸線まわりに回転する。供給ローラ５５は、その外周面にトナーを付着させて、付着させたトナー５を現像ローラ５６に向かって搬送する。現像ローラ５６は、その外周面に供給ローラ５５に付着したトナー５を付着させる。現像ローラ５６は、感光体ドラム４２と対向し、感光体ドラム４２に付着したトナー５を供給する。現像ローラ５６が、帯電したトナー５を感光体ドラム４２に供給することによって、静電潜像の帯電部分にトナー５が付着し、感光体ドラム４２に形成される静電潜像が現像される。感光体ドラム４２は、トナー５を担持した状態で、トナー５を転写器４７に向かって搬送する。
【０１６４】
転写器４７は、感光体ドラム４２と協働してシート体４１を挟持し、感光体ドラム４２に付着したトナー５をシート体４１に転写する。この転写後のシート体４１と感光体ドラム４２との間には、吸引力が生じている。剥離装置４８は、ＡＣコロナ放電によって、シート体４１の電荷を感光体ドラム４２と同電位に低下させる。これによってシート体４１と感光体ドラム４２との間に働く吸引力が解消されて、シート体４１が感光体ドラム４２から剥離する。画像形成装置４０は、さらに図示しない定着手段を有する。定着手段は、感光体ドラム４２から剥離したシート体４１を加熱および加圧して、シート体４１にトナー５を定着する。
【０１６５】
クリーニングユニット４９は、剥離装置４８の感光体ドラム回転方向下流側に配置される。クリーニングユニット４９は、シート体４１にトナー５を転写した後の感光体ドラム４２に残留したトナー５を除去する。除電器５０は、感光体ドラム４２に光を照射し、感光体ドラム４２の残留電位を除去する。
【０１６６】
またこれらの各手段、すなわち感光体ドラム４２、帯電器４３、露光装置４４、現像装置４５、転写器４７、剥離装置４８、クリーニングユニット４９、除電気５０が設けられる。帯電器４３、露光装置４４、現像装置４５、転写器４７、剥離装置４８、クリーニングユニット４９、除電気５０の動作は、画像形成動作制御手段３１によって制御される。
【０１６７】
また画像形成装置４０は、上述するトナー飛散量検出装置１，６０，７０，８０，９０のいずれかを備える。画像形成装置４０は、たとえば感光体ドラム４２と現像装置４５との近傍付近にトナー飛散量検出装置１が設置される。具体的には、トナー飛散量検出装置１は、感光体ドラム４２の周方向に配置され、現像装置４５よりも感光体ドラム４２回転方向下流側に設けられる。トナー飛散量検出装置１は、２つの挿通孔１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１が鉛直方向に延びて配置される。また２つのそう通行１４ａ，１４ｂの軸線Ｌ１が感光体ドラム４２の周方向に沿って延びて位置される。
【０１６８】
トナー飛散量検出装置の画像形成動作手段１０は、画像形成動作制御手段３１が画像形成手段３０を構成する各手段４２〜５０に与える信号に基づいて、画像形成手段３０の動作状態を判定する。
【０１６９】
画像形成動作にあたって、感光体ドラム４２に付着したトナー５は、感光体ドラムまたはトナー自体の帯電量が低下していると、感光体ドラム４２から飛散する場合がある。またトナー５の帯電量が十分でないと、現像ローラ５６から感光体ドラム４２にトナー５が付着するときに、感光体ドラム４２から剥離する場合がある。この場合飛散したトナー５は、感光体ドラム４２の周方向で下方に向かって落下する。
【０１７０】
トナー飛散量検出装置が現像装置４５より下流側でかつ下方に設けられるので、感光体ドラム４２から飛散したトナー５および静電潜像現像時に剥離したトナー５は、トナー飛散量検出装置のトナー散乱領域を通過する。トナー散乱領域は、トナー散乱領域を通過するトナーの飛散量を検出し、検出結果を画像形成動作制御手段３１に与える。画像形成動作制御手段３１は、トナー飛散量検出装置からの検出結果を与えられ、トナー飛散量が多いことを判断すると、トナー５の帯電量が多くなるように現像装置４５を制御する。たとえば画像形成動作制御手段３１は、トナー５を撹拌する撹拌棒５４を制御し、トナー飛散量が大きいと撹拌量を増やす。
【０１７１】
また画像形成動作制御手段３１は、トナー飛散量が多いことを判断すると、感光体ドラムの帯電量が多くなるように感光体ドラム４２および帯電器４３を制御してもよい。
【０１７２】
たとえば、トナーの飛散量が規定値３０ｍｇ／ｍ３を超えた場合は、画像形成装置４０は、画像形成動作を禁止し、トナー帯電量を回復させる予備帯電動作に入る。
【０１７３】
トナーの帯電量を増加させるために、帯電器４３をＯＮし、且つ、露光装置４４はＯＦＦで感光体ドラム４２、撹拌棒５４、供給ローラ５５、現像ローラ５６を回転させ現像装置に予備帯電動作をさせる。
【０１７４】
帯電量が回復し、飛散量が所定値３０ｍｇ／ｍ３以下に回復すると予備帯電動作を終了して、正規の画像形成動作に復帰する。
【０１７５】
本実施の形態におけるトナーは、たとえばスチレンアクリル樹脂、ワックス、カーボンブラック、帯電制御剤などから成る。またトナーの平均粒径は、８μｍであり、トナーの比重は約１である。帯電時のトナーの帯電量は−２０μＣ／ｇである。
【０１７６】
以上のように画像形成装置４０は、トナー飛散量検出装置によってトナー飛散量を検出し、トナー飛散量に応じてトナー５の帯電量および感光体ドラム４２の帯電量を制御することによって、トナー５の帯電量および感光体ドラム４２の帯電量を最適に保つことができ、シート体４１に形成される画像の品質を向上することができる。特に複数枚のシート体４１に連続して画像形成が行われる場合であっても、トナー５の飛散が少なくなるようにトナー５の帯電量になるように制御することができ、形成される画像の品質が低下することを防止することができる。
【０１７７】
たとえばトナー５の帯電量を調整して、トナー５の飛散量が抑制された状態で感光体ドラム４２がトナー５を担持することによって、感光体ドラム４２に付着するトナー５がずれることを防止することができ、ぶれの少ない画像を形成することができる。またトナー飛散を抑制することで、シート体４１および画像形成装置４０が汚染することを防止することができる。
【０１７８】
画像形成装置４０には、上述するトナー飛散量検出装置１，６０，７０，８０，９０のいずれかが設けられることによって、トナー飛散量の検出感度が低下した場合であっても、検出感度を較正して使用することができる。これによって実際のトナー飛散量と演算されるトナー飛散量とが異なることが防止される。したがって画像形成装置４０は、画像形成動作を繰り返しても、トナー飛散量を正確に判断することができ、形成する画像の品質を長期間維持することができる。さらに検出感度が低下してもトナー飛散量を検出することができるので、検出感度が低下する毎にトナー飛散量検出装置を取替える必要がなく、メンテナンス回数を減らすことができる。またトナー飛散量検出装置を長寿命化することができる。
【０１７９】
以上のような画像形成装置の構成は、本発明の例示に過ぎず発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえばトナー５が含まれる現像剤は、１成分系現像剤だけでなく、２成分系現像剤であってもよい。また画像形成装置には、各手段４２〜５０を冷却するために各手段４２〜５０に風を送る送風手段を有してもよい。トナー飛散量検出装置によってトナー飛散量を検出することによってトナー飛散量を抑えることができるので、送風手段が稼動しても飛散したトナーが各手段４２〜５０に付着することが防止することができる。
【０１８０】
また現像装置４５の撹拌棒５４によってトナー５の帯電量を調整したが、他にトナー５の帯電量を調整するために電圧を印加するトナー帯電手段を有していてもよく、トナー飛散量に応じてトナー帯電手段を動作してトナーを帯電してもよい。また現像槽５３に供給されるトナー量を調整することによってトナーの帯電量を調整してもよい。またトナー飛散量検出装置は、現像装置４５の外に設けたが、現像装置内に設けてもよい。現像装置内におけるトナー飛散量とトナー帯電量とは、比例関係にあるので、トナー飛散量を求めることによって、現像槽内のトナーの帯電量を求めることができる。また画像形成装置は、トナーによって画像を形成すればよく、電子写真方式以外の方式が採用されてもよい。
【０１８１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受光素子の検出感度の変化に応じて、受光素子の検出値を較正した値に基づいてトナー飛散量を演算する。したがってトナーが受光素子に付着して検出感度が低下した場合であっても、正確なトナー飛散量を求めることができる。また長期間使用しても、実際のトナー飛散量とトナー飛散量検出装置が求めるトナー飛散量とが異なることを防止することができる。
【０１８２】
また検出感度を一定にするために受光素子に付着したトナーの除去作業を行う必要がなく、メンテナンスの手間を省くことができる。また検出感度が低下しても使用することができるので、長寿命化を実現することができる。
【０１８３】
また本発明によれば、環境判定手段が基準状態であるかどうかを判定し、較正動作制御手段が光検出手段、飛散量演算手段および較正手段を制御する。これによって作業者が、基準状態に移行したか否かを判断する必要が無く、利便性を向上できるとともに較正作業を確実に行うことができる。また較正動作制御手段によって、光検出手段、飛散量演算手段および較正手段とが制御されるので、作業者が較正作業を行う必要がない。
【０１８４】
本発明によれば、画像形成手段の動作状態から基準状態を判定することによって、長期間用いられても正しい検出結果を得ることができる。また画像形成手段の動作を指示する制御信号を伝える電気回路によって画像形成動作検出手段を実現することによって、容易かつ簡単に画像形成動作検出手段を構成することができる。
【０１８５】
また本発明によれば、発光素子から出射する出射光を受光素子が受光する透過光方式の場合、トナーの飛散量が予め定める設定量以下であると推定される状態で、較正動作が行われるので、受光素子の基準状態検出値とトナー飛散量とに一定の関係が成り立つ状態で、補正値を求めることができる。これによって較正精度を向上してより正確なトナー飛散量を演算することができる。
【０１８６】
また本発明によれば、発光素子から出射する光のトナーによる散乱光を受光素子が受光する散乱光方式を採用し、トナーの飛散がない場合には受光素子が光を受光しない場合、トナー飛散量が０でないと推定される状態で、較正動作が行われる。これによって受光素子の基準状態検出値とトナー飛散量とに一定の関係が成り立つ状態で、補正値を求めることができる。これによって較正精度を向上してより正確なトナー飛散量を演算することができる。
【０１８７】
また本発明によれば、発光素子から出射する光のトナーによる散乱光を受光素子が受光する散乱光方式を採用し、トナーの飛散がない場合には受光素子が迷光を受光する場合、トナー飛散量が０と推定される状態で較正が行われる。これによって検出感度を正確に求めることができ、較正精度を向上してより正確なトナー飛散量を演算することができる。
【０１８８】
また本発明によれば、光検出手段が検出手段配置領域に配置されるので、トナーが光検出手段に達することが妨げられ、光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。これによって光検出手段の検出感度が著しく低下することを防止でき、光検出手段の検出感度を較正可能範囲に保つことができ、長寿命化を図ることができる。
【０１８９】
また本発明によれば、トナーは、自重によってトナー散乱領域を下方に流れる。これによってトナー散乱領域に連なる検出手段配置領域に向かってトナーが流れることが防止される。したがって検出手段配置領域に配置される光検出手段にトナーが付着することをより確実に防止することができる。また検出手段配置領域にトナーが蓄積することが防止される。
【０１９０】
また本発明によれば上挿通孔に臨む内周面から、下方に向かうにつれて鉛直軸線に対して４５度の傾斜角度で拡開する仮想区画面の外側に形成される。これによってトナーが筐体内で広がりながら下方に通過する場合であっても、光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【０１９１】
また本発明によれば、トナー付着防止手段によってトナーが光検出手段に付着することを静電的に防止する。トナーが付着することを静電的に防止することによって、トナーが光検出手段に付着することを確実に防止することができる。またトナー付着防止手段を小型化するとともに故障を防止することができる。
【０１９２】
また本発明は、光検出手段の周囲をトナーと同極性に帯電させることによって、光検出手段に向かってトナーが移動したとしても、トナーが光検出手段に対して反発する。これによって光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。
【０１９３】
また本発明によれば、光検出手段の周囲に交番電界を発生させることによって、光検出手段の周囲に移動したトナーを電気的に加振し、光検出手段にトナーが付着することを防止することができる。また仮に光検出手段にトナーが付着したとしても、トナーを光検出手段から離脱させて、トナーによる光検出手段の汚染を回復することができる。
【０１９４】
また本発明によれば、光検出手段の表面に帯電防止処理が施されているので、光検出手段の表面に電荷が溜まることがなく、トナーが光検出手段に付着することを防止することができる。
【０１９５】
また本発明によれば、光検出手段の表面部分に導電性を有する材料を含んで形成されることによって、光検出手段が帯電することを防止する。これによって光検出手段の表面に帯電したトナーが付着することを防止することができる。
【０１９６】
また本発明によれば、光検出手段の表面部分に導電性を有する材料を含んで形成されることによって、光検出手段が帯電することを防止する。これによって光検出手段の表面にトナーが付着することを防止することができる。
【０１９７】
また本発明によれば、受光素子の検出感度が低下した場合であっても、正確なトナー飛散量を演算することができるので、画像形成を繰り返しても画像の品質を維持することができる。またトナー飛散量検出装置のメンテナンス回数を減らすことができ、利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるトナー飛散量検出装置１を示すブロック図である。
【図２】筐体７を示す斜視図である。
【図３】筐体７を示す平面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ切断面線で切断した断面図である。
【図５】図４の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【図７】迷光を受光素子３が受光する場合の受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置６０の一部を省略して示す断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置７０の一部を省略して示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置８０の一部を省略して示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態であるトナー飛散量検出装置９０を示す断面図である。
【図１２】受光素子３の出力電圧とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態のトナー飛散量検出装置を備える画像形成装置４０を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１，６０，７０，８０，９０　トナー飛散量検出装置
２　発光素子
３　受光素子
４　光検出手段
５　トナー
６　トナー散乱領域
７　筐体
８　飛散量演算手段
９　較正手段
１０　画像形成動作検出手段
１１　環境判定手段
１２　較正動作制御手段
１３　収容空間
１４ａ　上挿通孔
１４ｂ　下挿通孔
１５　上壁
１６　下壁
１９　検出手段配置領域
２０　仮想区画面
３０　画像形成手段
３１　画像形成動作制御手段
４０　画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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