JP3863448B2 - 液量検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面を検知する全ての分野に応用可能な液量検知装置に関し、特に、画像形成装置の定着部のオイルタンクに代表される液量検知に適用するのに好適な液量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を収容するタンクのケース内の液量を検知する液量検知装置としては種々のものがあるが、複写機やプリンタ等の画像形成装置の定着部に用いられるオイルタンクのように、オイルタンクのケースが光透過性の材質で構成されている場合には、ケース内の液量を発光部と受光部からなるセンサを用いて光学的に検知する液量検知装置が知られている。
【０００３】
ここで、図４はオイルタンクケース内の液量を光学的に検知する液量検知装置の一例を示す図であって、液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図である。また、図５〜７は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、図５はオイルタンクケース内に非検出体である液体（例えばオイル）が無い状態を示しており、図６はオイルタンクケース内にオイルが有る状態を示しており、図７は液量検知で誤検知する場合の状態を示している。以下、図４〜７に基づいて従来の液量検知方法について概略説明を行う。
【０００４】
センサ１は、発光素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等）からなる発光部１ａと、受光素子（例えばフォトダイオード（ＰＤ）等）からなる受光部１ｂとで構成された光学センサであり、発光部１ａからの光を受光部１ｂで受光し、受光光量によりＯＮ−ＯＦＦの信号を出力するセンサが用いられている。
また、オイルタンクケース２は光透過性の樹脂などの光透過可能の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２の壁面の一部には、前記センサ１の光軸を斜めに横切るように発光部１ａと受光部１ｂの間に突出した略三角形状の突出部２ａが設けられており、センサ１は、この突出部２ａ内のオイル３を検出するように構成されている。すなわち、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【０００５】
このように構成されているため、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、図５に示すように、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
【０００６】
次に前記オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、図６に示すように、発光部１ａから発せられた光は、オイル３と外気４の屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような構成のオイルタンクケース２とセンサ１の配置では、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されていた場合、オイルタンクケース２の突出部２ａの表面にゴミ５が付着し、図７に示すように、オイルタンクケース２の突出部２ａの表面にゴミ５による凹凸ができ、発光部１ａからの光がオイルタンクケース２の突出部２ａに入光したとき、または、突出部１ａから出光したときに屈折し、オイルタンクケース２の突出部２ａ内にオイル３が無いのに受光部１ｂに光が届かない、または、突出部２ａ内にオイル３が有るのに受光部１ｂに光が届いてしまうという現象が発生する。
このような状態となった場合、受光部１ｂの受光光量にバラツキが生じ、このバラツキの大きさによっては誤検知してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知する液量検知装置において、液量検知用のセンサの発光部側から発する光がゴミなどの影響を受けずに、安定した光量を受光部側に届くようにすることができる構成の液量検知装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような構成を採用する。
（１）．空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、液体を収容するケースのセンサが配置される部分を内壁と外壁からなる２重構造とした。
（２）．（１）の構成の液量検知装置において、前記センサは発光部と受光部からなり、前記ケースの２重構造の部分を発光部と受光部で挟むようにセンサを配置した（請求項１）。
（３）．（２）の構成の液量検知装置において、前記ケースの２重構造の部分は、前記センサの光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁と、前記センサの光軸に直交する方向に突出し前記内壁を覆う外壁とで構成した（請求項２）。
（４）．（１）の構成の液量検知装置において、液体を収容するケースの２重構造の壁面の間にセンサを配置し、該センサより外側のケース壁面を非透過性の材質で構成した。
（５）．（４）の構成の液量検知装置において、前記センサは発光部と受光部からなり、前記ケースの２重構造の部分は、前記センサの光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁と、該内壁とセンサを覆う非透過性の外壁とで構成した。
（６）．空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、液体を収容するケースを光透過性で且つ屈折率が非検出体の液体とほぼ同じ屈折率を持つ材質で構成し、前記ケースの壁部内に発光部と受光部からなるセンサを埋め込み、該センサの発光部と受光部が前記ケースの壁部内面に接触して覆われている構成とした（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
まず、前述の解決手段の（１），（２），（３）に係る構成の実施例を説明する。
図１は本発明に係る液量検知装置の一実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【００１１】
図１において、液量検知用のセンサ１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサであり、発光部１ａからの光を受光部１ｂで受光し、受光光量によりＯＮ−ＯＦＦの信号を出力するセンサが用いられている。
また、オイルタンクケース２は光透過性の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分は２重構造となっており、このオイルタンクケース２の２重構造の部分は、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した略三角形状の内壁からなる突出部２ａと、センサ１の光軸に直交する方向に突出し内壁からなる突出部２ａを覆う方形状の外壁２ｂとで構成されている。このオイルタンクケース２の外壁２ｂも光透過性の材質で構成されており、内壁（突出部）２ａとの間には密閉された空間が構成されている。そして、オイルタンクケース２の内壁２ａと外壁２ｂからなる２重構造の部分を発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１が配置されている。
【００１２】
図１に示すように、センサ１は、オイルタンクケース２の２重構造の部分を透過する光量を検出するように構成されているが、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の内壁からなる突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【００１３】
すなわち、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の外壁２ｂと突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、発光部１ａから発せられた光は外壁２ｂを透過後、突出部２ａ内のオイル３と外気４の屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂ側の外壁の側面２ｃに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００１４】
図１に示す構成では、オイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分を２重構造とし、突出部２ａを覆う方形状の外壁２ｂを設けているので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２の外壁内にゴミが入り込むことを防止でき、内壁の突出部２ａの表面にゴミが付着することがない。また、オイルタンクケース２の外壁２ｂの側面２ｃを発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１を配置しているので、発光部１ａや受光部１ｂと外壁２ｂとの間にゴミが入り込むことも防止できる。従って、図１に示す構成では、液量検知用のセンサ１の発光部１ａ側から発する光がオイルタンクケース２の表面に付着するゴミなどの影響を受けずに、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。
【００１５】
（実施例２）
次に、前述の解決手段の（１），（４），（５）に係る構成の実施例を説明する。
図２は本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【００１６】
図２において、液量検知用のセンサ１は実施例１と同様に発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサである。
また、オイルタンクケース２は光透過性の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分は２重構造となっており、このオイルタンクケース２の２重構造の壁面の間にセンサ１を配置し、該センサ１より外側のケース壁面２ｄを非透過性の材質で構成している。すなわち、図２に示す構成では、オイルタンクケース２の２重構造の部分は、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁からなる突出部２ａと、この内壁からなる突出部２ａとセンサ１を覆う非透過性の外壁２ｄとで構成している。そして、この外壁２ｄの内部で内壁の突出部２ａを発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１を配置している。
【００１７】
図２に示すように、センサ１は、オイルタンクケース２の内壁の突出部２ａを透過する光量を検出するように構成されているが、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の内壁からなる突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【００１８】
すなわち、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、発光部１ａから発せられた光は、突出部２ａ内のオイル３と外壁２ｄ内の空気との屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００１９】
図２に示す構成では、オイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分を２重構造とし、突出部２ａとセンサ１を覆う方形状で非透過性の外壁２ｄを設けているので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２の外壁内に汚染された外気４やゴミ５が入り込むことを防止でき、内壁の突出部２ａの表面や、センサ１の発光部１ａ、受光部１ｂにゴミが付着することがない。従って、図２に示す構成では、液量検知用のセンサ１の発光部１ａ側から発する光がオイルタンクケース２の表面に付着するゴミ５や汚染された外気４などの影響を全く受けずに、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。また、突出部２ａとセンサ１の周りを、方形状で非透過性の外壁２ｄで覆うことにより、外乱光の影響も受けないという効果も得られ、液量検知精度を向上することができる。
【００２０】
（実施例３）
次に、前述の解決手段の（６）に係る構成の実施例を説明する。
図３は本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であり、（ａ），（ｂ）はオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
尚、図３（ａ）はオイルタンクケース内にオイルが入っている状態を示しており、（ｂ）はオイルタンクケース内にオイルが入っていない状態を示している。
【００２１】
図３において、液量検知用のセンサ１は実施例１と同様に発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサである。
また、オイル３を収容するオイルタンクケース２は、光透過性で且つ屈折率が非検出体であるオイル３と同等の屈折率を持つ材質を用いて構成しており、このオイルタンクケース２の壁部２ｆ内に発光部１ａと受光部１ｂからなるセンサを埋め込んだ構成とした。さらに、センサの発光部１ａと受光部１ｂの間のオイルタンクケース２の内壁面には、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した三角形状の突出部２ｅを設けた構成とした。尚、オイルタンクケース２の全体図は省略するが、本実施例の構成では、オイルタンクケース２の壁部２ｆ内にセンサを埋め込んだ構成としているので、オイルタンクケース２の外壁面は凹凸の無い平面で構成することができる。
【００２２】
図３に示す構成では、オイルタンクケース２内にオイル３が有る場合は、同図（ａ）に示すように、センサの発光部１ａから発した光は、オイルタンクケース２とオイル３の屈折率が同じに設定されているため、オイルタンクケース２の突出部２ｅを透過して、ほぼ直線的に受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、同図（ｂ）に示すように、オイルタンクケース２内にオイル３が無い場合は、オイルタンクケース２内の空気とオイルタンクケース２の屈折率が異なるため、同図（ｂ）に示した光路のように、オイルタンクケース２の内壁面に設けた突出部２ｅの部分で光が屈折や反射されて、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００２３】
図３に示す構成では、オイルタンクケース２を光透過性で且つ屈折率がオイル３と同等の屈折率を持つ材質を用いて構成し、このオイルタンクケース２の壁部２ｆ内に発光部１ａと受光部１ｂからなるセンサを埋め込んだ構成としたので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２内には汚染された外気やゴミが入り込むまないので、内壁面の突出部２ｅの表面や、センサの発光部１ａ、受光部１ｂにゴミが付着することがない。従って、図３に示す構成では、液量検知用のセンサの発光部１ａと受光部１ｂの間に汚染された空気やゴミが介在しないため、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。
【００２４】
尚、以上に説明した実施例１〜３では、センサ１を構成する受光部１ｂとして、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子を例に挙げたが、受光素子としてはこの他、ＰＳＤ（Position Sensitive Light Detector）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を好適に用いることができる。特に発光部１ａにＬＥＤアレイを用い、受光部１ｂに一次元イメージセンサであるＣＣＤを用いれば、オイルタンクケース２内の液面の位置と液量を容易に且つ正確に検出することができ、検出精度をより向上することができる。
また、以上の実施例では、オイルタンクケース２に収容されたオイル３の液量を検知する構成を説明したが、本発明はオイルに限らず、様々な液体の液面や液量を検知する種々の分野に応用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液量検知装置では、液体を収容するケースのセンサが配置される部分を内壁と外壁からなる２重構造とし、ケースの２重構造の部分を発光部と受光部で挟むようにセンサを配置する、あるいは、液体を収容するケースの２重構造の壁面の間にセンサを配置し、該センサより外側のケース壁面を非透過性の材質で構成する、あるいは、液体を収容するケースを光透過性で且つ屈折率が非検出体の液体とほぼ同じ屈折率を持つ材質で構成し、前記ケースの壁部内に発光部と受光部からなるセンサを埋め込み、該センサの発光部と受光部が前記ケースの壁部内面に接触して覆われている構成とするので、液量検知用のセンサの発光部側から発する光が、ケース外のゴミや汚染された外気などの影響を受けることがなく、安定した光量を受光部側に届くようにすることができるので、バラツキの無い常に安定した光量を受光部側で受けることが可能となり、液量検知精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液量検知装置の一実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図２】本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図３】本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であり、（ａ），（ｂ）はオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図４】オイルタンクケース内の液量を光学的に検知する液量検知装置の従来例を示す図であって、液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図である。
【図５】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、オイルタンクケース内にオイルが無い状態を示した図である。
【図６】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、オイルタンクケース内にオイルが有る状態を示した図である。
【図７】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、液量検知で誤検知する場合の状態を示した図である。
【符号の説明】
１ センサ
１ａ 発光部
１ｂ 受光部
２ オイルタンクケース
２ａ 内壁からなる突出部
２ｂ 光透過性の外壁
２ｄ 非透過性の外壁
２ｅ 内壁面の突出部
２ｆ 壁部
３ オイル（液体）
４ 外気
５ ゴミ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面を検知する全ての分野に応用可能な液量検知装置に関し、特に、画像形成装置の定着部のオイルタンクに代表される液量検知に適用するのに好適な液量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を収容するタンクのケース内の液量を検知する液量検知装置としては種々のものがあるが、複写機やプリンタ等の画像形成装置の定着部に用いられるオイルタンクのように、オイルタンクのケースが光透過性の材質で構成されている場合には、ケース内の液量を発光部と受光部からなるセンサを用いて光学的に検知する液量検知装置が知られている。
【０００３】
ここで、図４はオイルタンクケース内の液量を光学的に検知する液量検知装置の一例を示す図であって、液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図である。また、図５〜７は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、図５はオイルタンクケース内に非検出体である液体（例えばオイル）が無い状態を示しており、図６はオイルタンクケース内にオイルが有る状態を示しており、図７は液量検知で誤検知する場合の状態を示している。以下、図４〜７に基づいて従来の液量検知方法について概略説明を行う。
【０００４】
センサ１は、発光素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等）からなる発光部１ａと、受光素子（例えばフォトダイオード（ＰＤ）等）からなる受光部１ｂとで構成された光学センサであり、発光部１ａからの光を受光部１ｂで受光し、受光光量によりＯＮ−ＯＦＦの信号を出力するセンサが用いられている。
また、オイルタンクケース２は光透過性の樹脂などの光透過可能の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２の壁面の一部には、前記センサ１の光軸を斜めに横切るように発光部１ａと受光部１ｂの間に突出した略三角形状の突出部２ａが設けられており、センサ１は、この突出部２ａ内のオイル３を検出するように構成されている。すなわち、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【０００５】
このように構成されているため、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、図５に示すように、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
【０００６】
次に前記オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、図６に示すように、発光部１ａから発せられた光は、オイル３と外気４の屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような構成のオイルタンクケース２とセンサ１の配置では、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されていた場合、オイルタンクケース２の突出部２ａの表面にゴミ５が付着し、図７に示すように、オイルタンクケース２の突出部２ａの表面にゴミ５による凹凸ができ、発光部１ａからの光がオイルタンクケース２の突出部２ａに入光したとき、または、突出部１ａから出光したときに屈折し、オイルタンクケース２の突出部２ａ内にオイル３が無いのに受光部１ｂに光が届かない、または、突出部２ａ内にオイル３が有るのに受光部１ｂに光が届いてしまうという現象が発生する。
このような状態となった場合、受光部１ｂの受光光量にバラツキが生じ、このバラツキの大きさによっては誤検知してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知する液量検知装置において、液量検知用のセンサの発光部側から発する光がゴミなどの影響を受けずに、安定した光量を受光部側に届くようにすることができる構成の液量検知装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような構成を採用する。
（１）．空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、液体を収容するケースのセンサが配置される部分を内壁と外壁からなる２重構造とした。
（２）．（１）の構成の液量検知装置において、前記センサは発光部と受光部からなり、前記ケースの２重構造の部分を発光部と受光部で挟むようにセンサを配置した（請求項１）。
（３）．（２）の構成の液量検知装置において、前記ケースの２重構造の部分は、前記センサの光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁と、前記センサの光軸に直交する方向に突出し前記内壁を覆う外壁とで構成した（請求項２）。
（４）．（１）の構成の液量検知装置において、液体を収容するケースの２重構造の壁面の間にセンサを配置し、該センサより外側のケース壁面を非透過性の材質で構成した。
（５）．（４）の構成の液量検知装置において、前記センサは発光部と受光部からなり、前記ケースの２重構造の部分は、前記センサの光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁と、該内壁とセンサを覆う非透過性の外壁とで構成した。
（６）．空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、液体を収容するケースを光透過性で且つ屈折率が非検出体の液体とほぼ同じ屈折率を持つ材質で構成し、前記ケースの壁部内に発光部と受光部からなるセンサを埋め込み、該センサの発光部と受光部が前記ケースの壁部内面に接触して覆われている構成とした（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
まず、前述の解決手段の（１），（２），（３）に係る構成の実施例を説明する。
図１は本発明に係る液量検知装置の一実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【００１１】
図１において、液量検知用のセンサ１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサであり、発光部１ａからの光を受光部１ｂで受光し、受光光量によりＯＮ−ＯＦＦの信号を出力するセンサが用いられている。
また、オイルタンクケース２は光透過性の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分は２重構造となっており、このオイルタンクケース２の２重構造の部分は、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した略三角形状の内壁からなる突出部２ａと、センサ１の光軸に直交する方向に突出し内壁からなる突出部２ａを覆う方形状の外壁２ｂとで構成されている。このオイルタンクケース２の外壁２ｂも光透過性の材質で構成されており、内壁（突出部）２ａとの間には密閉された空間が構成されている。そして、オイルタンクケース２の内壁２ａと外壁２ｂからなる２重構造の部分を発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１が配置されている。
【００１２】
図１に示すように、センサ１は、オイルタンクケース２の２重構造の部分を透過する光量を検出するように構成されているが、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の内壁からなる突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【００１３】
すなわち、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の外壁２ｂと突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、発光部１ａから発せられた光は外壁２ｂを透過後、突出部２ａ内のオイル３と外気４の屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂ側の外壁の側面２ｃに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００１４】
図１に示す構成では、オイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分を２重構造とし、突出部２ａを覆う方形状の外壁２ｂを設けているので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２の外壁内にゴミが入り込むことを防止でき、内壁の突出部２ａの表面にゴミが付着することがない。また、オイルタンクケース２の外壁２ｂの側面２ｃを発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１を配置しているので、発光部１ａや受光部１ｂと外壁２ｂとの間にゴミが入り込むことも防止できる。従って、図１に示す構成では、液量検知用のセンサ１の発光部１ａ側から発する光がオイルタンクケース２の表面に付着するゴミなどの影響を受けずに、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。
【００１５】
（実施例２）
次に、前述の解決手段の（１），（４），（５）に係る構成の実施例を説明する。
図２は本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【００１６】
図２において、液量検知用のセンサ１は実施例１と同様に発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサである。
また、オイルタンクケース２は光透過性の材質で構成されており、そのオイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分は２重構造となっており、このオイルタンクケース２の２重構造の壁面の間にセンサ１を配置し、該センサ１より外側のケース壁面２ｄを非透過性の材質で構成している。すなわち、図２に示す構成では、オイルタンクケース２の２重構造の部分は、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁からなる突出部２ａと、この内壁からなる突出部２ａとセンサ１を覆う非透過性の外壁２ｄとで構成している。そして、この外壁２ｄの内部で内壁の突出部２ａを発光部１ａと受光部１ｂで挟むようにセンサ１を配置している。
【００１７】
図２に示すように、センサ１は、オイルタンクケース２の内壁の突出部２ａを透過する光量を検出するように構成されているが、オイルタンクケース２内に収容されているオイル３は、空気と屈折率が異なるため（通常、オイルの方が空気より屈折率が大きい）、オイルタンクケース２の内壁からなる突出部２ａにオイル３がある場合と、無い場合とでは、突出部２ａを透過する光量が異なるので、この光量の変化をセンサ１で検出することにより液量を検出することができる。
【００１８】
すなわち、オイルタンクケース２の中にオイル３が無いときは、オイルタンクケース２の突出部２ａの外と中は空気になるため、屈折率が同じになるので、発光部１ａから発せられた光はオイルタンクケース２の突出部２ａをほぼ直線的に透過し、受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、オイルタンクケース２の突出部２ａにオイル３が有る場合には、突出部２ａ内の屈折率が空気より大きくなり、この突出部２ａがプリズムのように作用するため、発光部１ａから発せられた光は、突出部２ａ内のオイル３と外壁２ｄ内の空気との屈折率の違いにより光の向きが変わり、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００１９】
図２に示す構成では、オイルタンクケース２のセンサ１が配置される部分を２重構造とし、突出部２ａとセンサ１を覆う方形状で非透過性の外壁２ｄを設けているので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２の外壁内に汚染された外気４やゴミ５が入り込むことを防止でき、内壁の突出部２ａの表面や、センサ１の発光部１ａ、受光部１ｂにゴミが付着することがない。従って、図２に示す構成では、液量検知用のセンサ１の発光部１ａ側から発する光がオイルタンクケース２の表面に付着するゴミ５や汚染された外気４などの影響を全く受けずに、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。また、突出部２ａとセンサ１の周りを、方形状で非透過性の外壁２ｄで覆うことにより、外乱光の影響も受けないという効果も得られ、液量検知精度を向上することができる。
【００２０】
（実施例３）
次に、前述の解決手段の（６）に係る構成の実施例を説明する。
図３は本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であり、（ａ），（ｂ）はオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
尚、図３（ａ）はオイルタンクケース内にオイルが入っている状態を示しており、（ｂ）はオイルタンクケース内にオイルが入っていない状態を示している。
【００２１】
図３において、液量検知用のセンサ１は実施例１と同様に発光ダイオード（ＬＥＤ）やＬＥＤアレイ等の発光素子からなる発光部１ａと、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子からなる受光部１ｂとで構成された光学センサである。
また、オイル３を収容するオイルタンクケース２は、光透過性で且つ屈折率が非検出体であるオイル３と同等の屈折率を持つ材質を用いて構成しており、このオイルタンクケース２の壁部２ｆ内に発光部１ａと受光部１ｂからなるセンサを埋め込んだ構成とした。さらに、センサの発光部１ａと受光部１ｂの間のオイルタンクケース２の内壁面には、センサ１の光軸を斜めに横切るように突出した三角形状の突出部２ｅを設けた構成とした。尚、オイルタンクケース２の全体図は省略するが、本実施例の構成では、オイルタンクケース２の壁部２ｆ内にセンサを埋め込んだ構成としているので、オイルタンクケース２の外壁面は凹凸の無い平面で構成することができる。
【００２２】
図３に示す構成では、オイルタンクケース２内にオイル３が有る場合は、同図（ａ）に示すように、センサの発光部１ａから発した光は、オイルタンクケース２とオイル３の屈折率が同じに設定されているため、オイルタンクケース２の突出部２ｅを透過して、ほぼ直線的に受光部１ｂに届くので、受光部１ｂの受光光量が大きくなり、受光部１ｂからＯＮ信号が出力される。
また、同図（ｂ）に示すように、オイルタンクケース２内にオイル３が無い場合は、オイルタンクケース２内の空気とオイルタンクケース２の屈折率が異なるため、同図（ｂ）に示した光路のように、オイルタンクケース２の内壁面に設けた突出部２ｅの部分で光が屈折や反射されて、受光部１ｂに届かないため、受光部１ｂでの受光光量が大幅に減少し、受光部１ｂの出力信号はＯＦＦとなる。
従って、受光部１ｂの出力信号のＯＮ−ＯＦＦを検知することにより、液量を検知することができる。また、受光部１ｂに多分割ＰＤ（ラインセンサ）を用い、ＯＮ−ＯＦＦが切り替わる境界の素子位置を検出すれば、液面位置と液量を正確に検知することができる。
【００２３】
図３に示す構成では、オイルタンクケース２を光透過性で且つ屈折率がオイル３と同等の屈折率を持つ材質を用いて構成し、このオイルタンクケース２の壁部２ｆ内に発光部１ａと受光部１ｂからなるセンサを埋め込んだ構成としたので、オイルタンクケース２の外側の外気４が屈折率に影響されるようなゴミ５に汚染されている場合にも、オイルタンクケース２内には汚染された外気やゴミが入り込むまないので、内壁面の突出部２ｅの表面や、センサの発光部１ａ、受光部１ｂにゴミが付着することがない。従って、図３に示す構成では、液量検知用のセンサの発光部１ａと受光部１ｂの間に汚染された空気やゴミが介在しないため、安定した光量を受光部１ｂ側に届くようにすることができ、バラツキの無い常に安定した光量を受光部１ｂ側で受けることが可能となる。
【００２４】
尚、以上に説明した実施例１〜３では、センサ１を構成する受光部１ｂとして、フォトダイオード（ＰＤ）や多分割ＰＤ（ラインセンサ）等の受光素子を例に挙げたが、受光素子としてはこの他、ＰＳＤ（Position Sensitive Light Detector）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を好適に用いることができる。特に発光部１ａにＬＥＤアレイを用い、受光部１ｂに一次元イメージセンサであるＣＣＤを用いれば、オイルタンクケース２内の液面の位置と液量を容易に且つ正確に検出することができ、検出精度をより向上することができる。
また、以上の実施例では、オイルタンクケース２に収容されたオイル３の液量を検知する構成を説明したが、本発明はオイルに限らず、様々な液体の液面や液量を検知する種々の分野に応用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液量検知装置では、液体を収容するケースのセンサが配置される部分を内壁と外壁からなる２重構造とし、ケースの２重構造の部分を発光部と受光部で挟むようにセンサを配置する、あるいは、液体を収容するケースの２重構造の壁面の間にセンサを配置し、該センサより外側のケース壁面を非透過性の材質で構成する、あるいは、液体を収容するケースを光透過性で且つ屈折率が非検出体の液体とほぼ同じ屈折率を持つ材質で構成し、前記ケースの壁部内に発光部と受光部からなるセンサを埋め込み、該センサの発光部と受光部が前記ケースの壁部内面に接触して覆われている構成とするので、液量検知用のセンサの発光部側から発する光が、ケース外のゴミや汚染された外気などの影響を受けることがなく、安定した光量を受光部側に届くようにすることができるので、バラツキの無い常に安定した光量を受光部側で受けることが可能となり、液量検知精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液量検知装置の一実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図２】本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であって、（ａ）は液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図、（ｂ）は上記オイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図３】本発明に係る液量検知装置の別の実施例を示す図であり、（ａ），（ｂ）はオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図である。
【図４】オイルタンクケース内の液量を光学的に検知する液量検知装置の従来例を示す図であって、液量検知用のセンサとオイルタンクケースの斜視図である。
【図５】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、オイルタンクケース内にオイルが無い状態を示した図である。
【図６】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、オイルタンクケース内にオイルが有る状態を示した図である。
【図７】図４に示すオイルタンクケースのセンサ配置部の構造を示す概略要部断面図であり、液量検知で誤検知する場合の状態を示した図である。
【符号の説明】
１ センサ
１ａ 発光部
１ｂ 受光部
２ オイルタンクケース
２ａ 内壁からなる突出部
２ｂ 光透過性の外壁
２ｄ 非透過性の外壁
２ｅ 内壁面の突出部
２ｆ 壁部
３ オイル（液体）
４ 外気
５ ゴミ
Claims (4)
- 空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、
液体を収容するケースのセンサが配置される部分を内壁と外壁からなる２重構造とし、かつ、前記センサは発光部と受光部からなり、前記ケースの２重構造の部分を発光部と受光部で挟むようにセンサを配置したことを特徴とする液量検知装置。 - 請求項１記載の液量検知装置において、
前記ケースの２重構造の部分は、前記センサの光軸を斜めに横切るように突出した形状の内壁と、前記センサの光軸に直交する方向に突出し前記内壁を覆う外壁とで構成されたことを特徴とする液量検知装置。 - 空気と屈折率の異なる液体を収容する光透過性のケースと、その光透過性のケースの壁部の形状を利用してケース内の液量を検知するセンサを有する液量検知装置において、
液体を収容するケースを光透過性で且つ屈折率が非検出体の液体とほぼ同じ屈折率を持つ材質で構成し、前記ケースの壁部内に発光部と受光部からなるセンサを埋め込み、該センサの発光部と受光部が前記ケースの壁部内面に接触して覆われている構成としたことを特徴とする液量検知装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液量検知装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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