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技術 粉体検知装置、顕色剤残量検知装置及び粉体検知方法

出願人 株式会社リコー
発明者 山本光史廣田哲郎菊地賢治佐藤一帆西崎伸吾徳丸弘
出願日 2015年5月27日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-107712
公開日 2016年12月28日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2016-224121
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像
主要キーワード 調整態様 システムグランド パターン抵抗 センサ取り付け位置 減衰率ζ 磁束センサ センシング対象 一体型センサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

容器内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断すること。

解決手段

流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する磁束センサ10と、磁束に影響する素材によって形成され且つ容器の筐体を介して磁束センサ10と対向して配置された振動板201と、振動板201を振動させる撹拌部材205と、磁束センサ10の発振信号カウント値を所定の周期で取得し、振動板201の振動に応じて変化するカウント値の変化に基づいて振動板201の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて容器内の粉体の残量を検知し、カウント値に基づいて算出される周波数の範囲が検知機構の異常と関連付けられた周波数比較情報に基づいて検知機構の異常を判断することを特徴とする。

概要

背景

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置のうち、画像形成出力の方式として、感光体上に形成された静電潜像現像して形成された画像を用紙に転写することによって画像形成出力を行う電子写真方式が知られている。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器に対して、現像剤の供給元となる容器から現像剤を供給する。このように供給される現像剤の残量を検知するための方法として、例えば、現像剤を撹拌するための部材によって被加圧シートを変形させ、この被加圧シートの変形に伴う被検知部材の変化を参照する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

容器内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断すること。流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する磁束センサ10と、磁束に影響する素材によって形成され且つ容器の筐体を介して磁束センサ10と対向して配置された振動板201と、振動板201を振動させる撹拌部材205と、磁束センサ10の発振信号カウント値を所定の周期で取得し、振動板201の振動に応じて変化するカウント値の変化に基づいて振動板201の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて容器内の粉体の残量を検知し、カウント値に基づいて算出される周波数の範囲が検知機構の異常と関連付けられた周波数比較情報に基づいて検知機構の異常を判断することを特徴とする。

目的

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、容器内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

流動性を有する粉体容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する発振部と、前記容器内部に配置され、前記容器の筐体を介して前記発振部と対向すると共に、前記発振部と対向する方向に振動し、磁束に影響する素材によって形成された振動部と、前記振動部を振動させる振動付与部と、前記発振部の発振信号の周波数に関する周波数関連情報を所定の周期で取得し、前記振動部の振動に応じて変化する前記周波数関連情報の変化に基づいて前記振動部の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、前記検知処理部は、前記発振部及び前記振動部を含む検知機構の異常の内容が前記周波数関連情報に基づいて得られる前記信号の状態と関連付けられた異常判断情報に基づき、前記検知機構の異常を判断する機能を含むことを特徴とする粉体検知装置。

請求項2

前記異常判断情報は、前記信号の周波数に応じて変化する値と、前記検知機構の異常の内容とが関連付けられた情報であり、前記検知処理部は、前記周波数関連情報に基づいて前記周波数に応じて変化する値を取得し、取得した前記値に応じて前記検知機構の異常を判断することを特徴とする請求項1に記載の粉体検知装置。

請求項3

前記検知処理部は、前記周波数関連情報に基づく前記容器内の粉体の残量の検知動作の開始に際して、前記異常判断情報に基づく前記検知機構の異常判断を行い、前記振動付与部は、前記周波数関連情報に基づいて前記周波数に応じて変化する値に応じて前記検知機構が正常であることが判断された後に、前記振動部を振動させ始めることを特徴とする請求項2に記載の粉体検知装置。

請求項4

前記異常判断情報は、前記振動部の振動の有無と、前記検知機構の異常の内容とが関連付けられた情報であり、前記検知処理部は、前記周波数関連情報に基づいて前記振動部の振動の有無を取得し、その取得結果に応じて前記検知機構の異常を判断することを特徴とする請求項1に記載の粉体検知装置。

請求項5

前記異常判断情報は、前記振動部の振動数に応じて変化する値と、前記検知機構の異常の内容とが関連付けられた情報であり、前記検知処理部は、前記周波数関連情報に基づいて前記振動部の振動数に応じて変化する値を取得し、取得した前記値に応じて前記検知機構の異常を判断することを特徴とする請求項1に記載の粉体検知装置。

請求項6

前記異常判断情報は、前記容器内の粉体の残量と前記振動部の振動数に応じて変化する値との組み合わせに応じて前記検知機構の異常の内容が特定された情報であり、前記検知処理部は、前記周波数関連情報に基づいて前記振動部の振動数に応じて変化する値を取得し、取得した前記値及び前記容器内の粉体の残量の検知結果に基づいて前記検知機構の異常を判断することを特徴とする請求項5に記載の粉体検知装置。

請求項7

請求項1乃至6いずれか1項に記載の粉体検知装置によって画像形成装置において用いられる顕色剤の残量を検知することを特徴とする顕色剤残量検知装置

請求項8

流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知方法であって、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を発振部により出力し、前記容器内部に配置され、前記容器の筐体を介して前記発振部と対向すると共に、前記発振部と対向する方向に振動し、磁束に影響する素材によって形成された振動部を振動させ、前記発振部の発振信号の周波数に関する周波数関連情報を所定の周期で取得し、前記振動部の振動に応じて変化する前記周波数関連情報の変化に基づいて前記振動部の振動状態を検知し、前記振動部の振動状態の検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知し、前記発振部及び前記振動部を含む検知機構の異常の内容が前記周波数関連情報に基づいて得られる前記信号の状態と関連付けられた異常判断情報に基づき、前記検知機構の異常を判断することを特徴とする粉体検知方法。

技術分野

0001

本発明は、粉体検知装置顕色剤残量検知装置及び粉体検知方法に関する。

背景技術

0002

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置のうち、画像形成出力の方式として、感光体上に形成された静電潜像現像して形成された画像を用紙に転写することによって画像形成出力を行う電子写真方式が知られている。

0003

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器に対して、現像剤の供給元となる容器から現像剤を供給する。このように供給される現像剤の残量を検知するための方法として、例えば、現像剤を撹拌するための部材によって被加圧シートを変形させ、この被加圧シートの変形に伴う被検知部材の変化を参照する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に開示された方法の場合、容器内のトナーの量が被加圧シートの変形に対して一様に反映されるとは限らない。また、被加圧シートの経時変化や、被加圧シートへの現像剤の付着など、検知精度に問題がある。

0005

このような問題に対し、磁束に影響する素材によって形成された振動板を容器内のトナーに接触するように配置し、振動板を貫通する磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する発振部の発振信号に基づいてトナーが少なくなったことを検知する方法が考えられる。このような方法によれば、容器内のトナーが多い状態では振動板の振動が妨げられ、発振信号の周波数の経時変化は、振動板の振動が早期に収束する場合に対応した状態となる。

0006

他方、容器内のトナーが少ない状態では振動板の振動が粉体によって妨げられないため、発振信号の周波数の経時変化は、振動板の振動が長期間継続する場合に対応した状態となる。従って、発振信号の周波数の経時変化に基づき、容器内のトナーが少なくなったことを検知することが可能である。

0007

しかしながら、このような検知が可能となるのは、上述した発振部や振動板が意図した通りに配置され機能している場合に限られる。即ち、異常が発生して発振部や振動部が致した通りに機能しない状況においては、正確な粉体の検知が困難である。尚、このような課題は、電子写真方式に用いられる現像器内のトナー残量の検知に限らず、容器内における粉体の残量検知において同様に課題となり得る。

0008

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、容器内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する発振部と、前記容器内部に配置され、前記容器の筐体を介して前記発振部と対向すると共に、前記発振部と対向する方向に振動し、磁束に影響する素材によって形成された振動部と、前記振動部を振動させる振動付与部と、前記発振部の発振信号の周波数に関する周波数関連情報を所定の周期で取得し、前記振動部の振動に応じて変化する前記周波数関連情報の変化に基づいて前記振動部の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、前記検知処理部は、前記発振部及び前記振動部を含む検知機構の異常の内容が前記周波数関連情報に基づいて得られる前記信号の状態と関連付けられた異常判断情報に基づき、前記検知機構の異常を判断する機能を含むことを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、容器内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断することが可能となる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施形態に係る磁束センサが搭載される現像器を含む画像形成装置の機械的構成を示す図である。
本発明の実施形態に係るトナーの供給構成を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係るサブホッパー概観を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係るサブホッパーの概観を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサの回路構成を示す図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサの出力信号カウント態様を示す図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサの概観を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサの信号を取得するコントローラの構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサと振動板との配置関係を示す図である。
本発明の実施形態に係る振動板を磁束が通る際の作用を示す図である。
本発明の実施形態に係る振動板と磁束センサとの距離に応じた磁束センサの発振周波数を示す図である。
本発明の実施形態に係る振動板の配置状態を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す上面図である。
本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る振動板の振動状態を示す上面図である。
本発明の実施形態に係る振動板の振動状態と顕色剤との関係を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る振動板の振動の減衰に応じて変化する磁束センサの発振周波数に応じたカウント値の経時変化を示す図である。
本発明の実施形態に係るトナー残量の検知動作を示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係るカウント値の解析態様を示す図である。
本発明の実施形態に係るカウント値のサンプリング周期及び振動板の振動周期の関係を示す図である。
本発明の実施形態に係る磁束センサと振動板との間隔を示す図である。
本発明の実施形態に係る異常判断動作を示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係る異常判断情報の一例である周波数比較情報を示す図である。
本発明の実施形態に係る異常判断情報の一例である振動検知異常情報を示す図である。
本発明の実施形態に係る異常判断情報の一例である振動数判断情報を示す図である。
本発明の実施形態に係るコイルの他の例を示す側面図である。
本発明の実施形態に係るコイルの他の例を示す正面図である。
本発明の実施形態に係る一体型センサの構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る一体型センサを用いる場合における異常判断動作を示すフローチャートである。

実施例

0012

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、電子写真方式の画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器と、現像剤であるトナーの供給元である容器との間でトナーを保持するサブホッパーにおけるトナーの残量検知を例として説明する。そのような残量検知の機構における以上の検知方法が本実施形態に係る特徴の1つである。

0013

図1は、本実施形態に係る画像形成装置100に含まれる画像形成出力のための機構を示す側面図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置100は、無端状移動手段である搬送ベルト105に沿って各色の画像形成部106K〜106Yが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ101から給紙ローラ102により分離給紙される用紙(記録媒体の一例)104に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト105に沿って、この搬送ベルト105の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部(電子写真プロセス部)106Y、106M、106C、106K(以降、総じて画像形成部106とする)が配列されている。

0014

また、給紙トレイ101から給紙された用紙104は、レジストローラ103によって一度止められ、画像形成部106における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト105からの画像の転写位置に送り出される。

0015

複数の画像形成部106Y、106M、106C、106Kは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部106Kはブラックの画像を、画像形成部106Mはマゼンタの画像を、画像形成部106Cはシアンの画像を、画像形成部106Yはイエローの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、画像形成部106Yについて具体的に説明するが、他の画像形成部106M、106C、106Kは画像形成部106Yと同様であるので、その画像形成部106M、106C、106Kの各構成要素については、画像形成部106Yの各構成要素に付したYに替えて、M、C、Kによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

0016

搬送ベルト105は、回転駆動される駆動ローラ107と従動ローラ108とに架け渡されたエンドレスベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ107は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ107と、従動ローラ108とが、無端状移動手段である搬送ベルト105を移動させる駆動手段として機能する。

0017

画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト105に対して、最初の画像形成部106Yが、ブラックのトナー画像を転写する。画像形成部106Yは、感光体としての感光体ドラム109Y、この感光体ドラム109Yの周囲に配置された帯電器110Y、光書き込み装置111、現像器112Y、感光体クリーナ113Y、除電器(図示せず)等から構成されている。光書き込み装置111は、夫々の感光体ドラム109Y、109M、109C、109K(以降、総じて「感光体ドラム109」という)に対して光を照射するように構成されている。

0018

画像形成に際し、感光体ドラム109Yの外周面は、暗中にて帯電器110Yにより一様に帯電された後、光書き込み装置111からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器112Yは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム109Y上にイエローのトナー画像が形成される。

0019

このトナー画像は、感光体ドラム109Yと搬送ベルト105とが当接若しくは最も接近する位置(転写位置)で、転写器115Yの働きにより搬送ベルト105上に転写される。この転写により、搬送ベルト105上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム109Yは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ113Yにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。

0020

以上のようにして、画像形成部106Yにより搬送ベルト105上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト105のローラ駆動により次の画像形成部106Mに搬送される。画像形成部106Mでは、画像形成部106Yでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム109M上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。

0021

搬送ベルト105上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部106C、106Kに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム109C上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム109K上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト105上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

0022

給紙トレイ101に収納された用紙104は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト105と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト105上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙104の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙104は更に搬送され、定着器116にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

0023

また、搬送ベルト105に対してベルトクリーナ118が設けられている。ベルトクリーナ118は、図1に示すように、搬送ベルト105から用紙104への画像の転写位置の下流側であって、感光体ドラム109よりも上流側において搬送ベルト105に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト105の表面に付着したトナーを掻きとる顕色剤除去部である。

0024

次に、現像器112に対してトナーを供給するための構成について図2を参照して説明する。CMYK各色においてトナーの供給構成は概ね共通しており、図2においては1つの現像器112に対する供給構成を示す。トナーはトナーボトル117に収容されており、図2に示すように、トナーボトル117からトナーボトル供給路120を介してサブホッパー200にトナーが供給される。

0025

サブホッパー200は、トナーボトル117から供給されるトナーを一時的に保持し、現像器112内部のトナー残量に応じて現像器112にトナーを供給する。サブホッパー200からサブホッパー供給路119を介して現像器112にトナーが供給される。トナーボトル117内部のトナーが無くなってサブホッパー200にトナー画供給されなくなり、サブホッパー200内部のトナー量が少なくなった状態を検知することが本実施形態に係る要旨である。

0026

図3は、本実施形態に係るサブホッパー200の概観を示す斜視図である。図3に示すように、サブホッパー200を構成する筐体の外壁には磁束センサ10が取り付けられている。図3においてサブホッパー200の上部は開口となっており、この開口に対してトナーボトル供給路120の形成されたカバーが取り付けられる。また、サブホッパー200内部に保持されているトナーは図3に示すサブホッパー供給路119から送り出される。

0027

図4は、サブホッパー200の内部を示す斜視図である。図4に示すように、サブホッパー200内部の内壁には振動板201が設けられている。振動板201が設けられた内壁は図3において磁束センサ10が取り付けられている外壁の裏側である。従って、振動板201は磁束センサ10に対向するように配置されている。

0028

振動板201は、長方形の板状の部品であり、長手方向の一端がサブホッパー200の筐体に固定された片持ち状態で配置されている。また、振動板201の長手方向において固定されていない側の端部には重り202が配置されている。重り202は、振動板201が振動した場合の振動数を調整する機能や、振動板201を振動させるための機能を担う。

0029

サブホッパー200内部においては、内部のトナーを撹拌するための構成として、回転軸204及び撹拌部材205が設けられている。回転軸204は、サブホッパー200内部で回転する軸である。この回転軸204に撹拌部材205が固定されており、回転軸204の回転に伴って撹拌部材205が回転してサブホッパー200内部のトナーが撹拌される。

0030

また、撹拌部材205は、トナーの撹拌に加えて、回転により振動板201に設けられた重り202を弾く機能を担う。これにより、撹拌部材205が1周回転する毎に重り202が弾かれて振動板201が振動する。即ち、振動板201が振動部として機能すると共に、撹拌部材205が振動付与部として機能する。この振動板201の振動を検知することによりサブホッパー200内部におけるトナーの残量を検知することが本実施形態に係る要旨である。

0031

次に、本実施形態に係る磁束センサ10の内部構成について図5を参照して説明する。図5に示すように、本実施形態に係る磁束センサ10は、コルピッツ型LC発振回路を基本とする発振回路であり、平面パターンコイル11、パターン抵抗12、第一コンデンサ13、第二コンデンサ14、フィードバック抵抗15、アンバファIC16、17及び出力端子18を含む。

0032

平面パターンコイル11は、磁束センサ10を構成する基板上に平面状にパターニングされた信号線によって構成される平面状のコイルである。図5に示すように、平面パターンコイル11は、コイルによって得られるインダクタンスLを有する。平面パターンコイル11は、コイルが形成された平面に対向する空間を通る磁束によってインダクタンスLの値が変化する。その結果、本実施形態に係る磁束センサ10は、平面パターンコイル11のコイル面が対向する空間を通る磁束に応じた周波数の信号を発振する発振部として用いられる。

0033

パターン抵抗12は、平面パターンコイル11と同様に基板上に平面状にパターニングされた信号線によって構成される抵抗である。本実施形態に係るパターン抵抗12は、つづら折り状に形成されたパターンであり、これによって直線状のパターンよりも電流の流れにくい状態を作り出している。このパターン抵抗12を設けることが本実施形態に係る要旨の1つである。尚、つづら折り状とは、換言すると、所定の方向に対して複数回往復させるように折り曲げた形状である。図5に示すように、パターン抵抗12は、抵抗値RPを有する。図5に示すように、平面パターンコイル11とパターン抵抗12とは直列に接続されている。

0034

第一コンデンサ13及び第二コンデンサ14は、平面パターンコイル11と共にコルピッツ型LC発振回路を構成する容量である。従って、第一コンデンサ13及び第二コンデンサ14は、平面パターンコイル11及びパターン抵抗12と直列に接続されている。平面パターンコイル11、パターン抵抗12、第一コンデンサ13及び第二コンデンサ14によって構成されるループによって共振電流ループが構成される。

0035

フィードバック抵抗15は、バイアス電圧を安定化させるために挿入される。アンバッファIC16及びアンバッファIC17の機能により、共振電流ループの一部の電位の変動が、共振周波数に応じた矩形波として出力端子18から出力される。

0036

このような構成により、本実施形態に係る磁束センサ10は、インダクタンスL、抵抗値RP、第一コンデンサ13及び第二コンデンサ14の静電容量Cに応じた周波数fで発振する。周波数fは、以下の式(1)によって表すことが出来る。

0037

そして、インダクタンスLは、平面パターンコイル11の近傍における磁性体の存在やその濃度によっても変化する。従って、磁束センサ10の発振周波数により、平面パターンコイル11近傍の空間における透磁率を判断することが可能となる。

0038

また、上述したように、本実施形態に係るサブホッパー200における磁束センサ10は、筐体を介して振動板201と対向して配置されている。従って、平面パターンコイル11によって発生する磁束は振動板201を通ることとなる。即ち、振動板201が平面パターンコイル11によって生成される磁束に影響し、インダクタンスLに影響を与える。結果的に、振動板201の存在が磁束センサ10の発振信号の周波数に影響することとなる。これが、本実施形態に係る要旨の1つである。詳細は後述する。

0039

図6は、本実施形態に係る磁束センサ10の出力信号のカウント値の態様を示す図である。磁束センサ10に含まれる平面パターンコイル11によって発生する磁束に変化がなければ、原則として磁束センサ10は同一の周波数で発振を続ける。その結果、図6に示すように、時間経過に応じてカウンタのカウント値は一様に増加し、図6に示すように、t1、t2、t3、t4、t5夫々のタイミングにおいて、aaaah、bbbbh、cccch、ddddh、AAAAhといったカウント値が取得される。

0040

夫々のタイミングにおけるカウント値を、図6に示すT1、T2、T3、T4夫々の期間に基づいて計算することにより、夫々の期間における周波数が算出される。例えば、2(msec)に相当する基準クロックをカウントすると割込み信号を出力して周波数を計算する場合、夫々の期間におけるカウント値を2(msec)で割ることにより、図6に示すT1、T2、T3、T4夫々の期間における磁束センサ10の発振周波数f(Hz)を算出する。

0041

また、図6に示すように、カウンタのカウント値の上限がFFFFhである場合、期間T4における周波数の算出に際して、FFFFhからddddhを引いた値と、AAAAhとの値の合計値を2(msec)で割ることにより発振周波数f(Hz)を算出することができる。

0042

このように、本実施形態に係る画像形成装置100においては、磁束センサ10が発振する信号の周波数を取得し、その取得結果に基づいて磁束センサ10の発振周波数に対応する事象を判断することができる。そして、本実施形態に係る磁束センサ10においては、平面パターンコイル11に対向して配置されている振動板201の状態に応じてインダクタンスLが変化し、結果として出力端子18から出力される信号の周波数が変化する。

0043

その結果、信号を取得するコントローラにおいては、平面パターンコイル11に対向して配置された振動板201の状態を確認することが可能となる。このようにして確認された振動板201の状態に基づいてサブホッパー200内部の顕色剤の状態を判断することが本実施形態に係る要旨の1つである。

0044

尚、上述したように、発振信号のカウント値を期間で割ることにより周波数が求められるが、カウント値を取得する期間が固定であれば、周波数を示すためのパラメータとして、取得されたカウント値をそのまま用いることも可能である。

0045

図7は、本実施形態に係る磁束センサ10の概観を示す斜視図である。図7においては、図5において説明した平面パターンコイル11及びパターン抵抗12が形成されている面、即ち、透磁率を検知するべき空間に対向させる検知面が上面に向けられている。

0046

図7に示すように、平面パターンコイル11が形成された検知面においては、平面パターンコイル11と直列に接続されるパターン抵抗12がパターニングされている。図5において説明したように、平面パターンコイル11は平面上に螺旋状に形成された信号線のパターンである。また、パターン抵抗12は、平面上につづら折状に形成された信号のパターンであり、これらのパターンによって上述したような磁束センサ10の機能が実現される。

0047

この平面パターンコイル11及びパターン抵抗12によって形成される部分が、本実施形態に係る磁束センサ10における透磁率の検知部である。磁束センサ10をサブホッパー200に取り付ける際には、この検知部が振動板201に対向するように取り付けられる。

0048

次に、本実施形態に係る画像形成装置100において磁束センサ10の出力値を取得する構成について図8を参照して説明する。図8は、磁束センサ10の出力値を取得するコントローラ20及び磁束センサ10の構成を示す図である。図8に示すように、本実施形態に係るコントローラ20は、CPU(Central Processing Unit)21、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)22、タイマ23、水晶発振回路24及び入出力制御ASIC30を含む。図8に示すコントローラ20を含む構成が、粉体検知装置及び顕色剤残量検知装置として機能する。

0049

CPU21は演算手段であり、ROM(Read Only Memory)等の記憶媒体に記憶されたプログラムに従って演算を行うことにより、コントローラ20全体の動作を制御する。ASIC22は、CPU21やRAM(Random Access Memory)等が接続されたシステムバスと他の機器との接続インタフェースとして機能する。

0050

タイマ23は、水晶発振回路24から入力される基準クロックのカウント値が所定の値になる度に割込み信号を生成してCPU21に対して出力する。CPU21は、タイマ23から入力される割込み信号に応じて、磁束センサ10の出力値を取得するためのリード信号を出力する。水晶発振回路24は、コントローラ20内部の各デバイスを動作させるための基準クロックを発振する。

0051

入出力制御ASIC30は、磁束センサ10が出力する検知信号を取得して、コントローラ20内部において処理可能な情報に変換する。図8に示すように入出力制御ASIC30は、透磁率カウンタ31、リード信号取得部32及びカウント値出力部33を含む。上述したように、本実施形態に係る磁束センサ10は、検知対象の空間における透磁率に応じた周波数の矩形波を出力する発振回路である。

0052

透磁率カウンタ31は、そのような磁束センサ10が出力する矩形波に応じて値をインクリメントするカウンタである。即ち、透磁率カウンタ31が、周波数を算出する対象の信号の信号数をカウントする対象信号カウンタとして機能する。尚、本実施形態に係る磁束センサ10はCMYK各色の現像器112に接続される夫々のサブホッパー200毎に設けられており、それに伴って透磁率カウンタ31も複数設けられている。

0053

リード信号取得部32は、CPU21からの透磁率カウンタ31のカウント値の取得命令であるリード信号を、ASIC22を介して取得する。リード信号取得部32は、CPU21からのリード信号を取得すると、カウント値出力部33にカウント値を出力させるための信号を入力する。カウント値出力部33は、リード信号取得部32からの信号に応じて、透磁率カウンタ31のカウント値を出力する。

0054

尚、入出力制御ASIC30へのCPU21からのアクセスは、例えばレジスタを介して行われる。そのため、上述したリード信号は、入出力制御ASIC30に含まれる所定のレジスタにCPU21によって値が書き込まれることによって行われる。また、カウント値出力部33によるカウント値の出力は、入出力制御ASIC30に含まれる所定のレジスタにカウント値が格納され、その値をCPU21が取得することによって行われる。図8に示すコントローラ20は、磁束センサ10とは別個に設けられても良いし、CPU21を含む回路として磁束センサ10の基板上に実装されても良い。

0055

また、入出力制御部ASIC30は、磁束センサ10から発振信号を受信する他、磁束センサ10を動作させるための電源を供給している。磁束センサ10を動作させるための電源は、本実施系形態においては3.3ボルトである。また、磁束センサ10は、システムグランド接続線を介して、入出力制御ASIC30側のシステムグランドに接続されている。

0056

このような構成において、CPU21がカウント値出力部33から取得したカウント値に基づいて振動板201の振動状態を検知し、その検知結果に基づいてサブホッパー200内部のトナー残量を検知する。即ち、所定のプログラムに従ってCPU21が演算を行うことにより、検知処理部が構成される。また、カウント値出力部33から取得されるカウント値が、振動板201の振動に応じて変化する磁束センサ10の周波数を示す周波数関連情報として用いられる。

0057

次に、本実施形態に係る磁束センサ10の発振周波数に対する振動板201による影響について説明する。図9に示すように、磁束センサ10において平面パターンコイル11が形成されている面と振動板201とは、サブホッパー200の筐体を介して対向して配置されている。そして、図9に示すように、平面パターンコイル11の中央を中心とした磁束が発生し、その磁束が振動板201を貫くこととなる。

0058

振動板201は、例えばSUS板によって構成されており、図10に示すように磁束G1が振動板201を貫くことによって振動板201内に渦電流が発生する。この渦電流が磁束G2を発生させ、平面パターンコイル11による磁束G1を打ち消すように作用する。このように磁束G1が打ち消されることにより、磁束センサ10におけるインダクタンスLが減少する。上記式(1)において示すように、インダクタンスLが減少すると発振周波数fは増大する。

0059

平面パターンコイル11による磁束を受けて振動板201内部において発生する渦電流の強さは、磁束の強さの他、平面パターンコイル11と振動板201との間隔によっても変化する。図11は、平面パターンコイル11と振動板201との間隔に応じた磁束センサ10の発振周波数を示す図である。

0060

振動板201内部に発生する渦電流の強さは、平面パターンコイル11と振動板201との間隔に反比例する。従って、図11に示すように、平面パターンコイル11と振動板201との間隔が狭くなるほど、磁束センサ10の発振周波数は高くなり、所定の間隔よりも狭くなると、インダクタンスLが低くなり過ぎて発振しなくなる。

0061

本実施形態に係るサブホッパー200においては、図11に示すような特性を利用することにより、磁束センサ10の発振周波数に基づいて振動板201の振動を検知する。そのようにして検知した振動板201の振動に基づいてサブホッパー200内部のトナー残量を検知することが本実施形態に係る要旨である。即ち、図9に示す振動板201及び磁束センサ10、並びに磁束センサ10の出力信号を処理する構成が本実施形態に係る粉体検知装置として用いられる。

0062

撹拌部材205によって弾かれた振動板201の振動は、振動板201の剛性や重り202の重量によって定まる固有振動数と、その振動エネルギーを吸収する外的な要因によって定まる減衰率によって表される。振動エネルギーを吸収する外的な要因としては、振動板201を片持ち状態で固定する固定部の固定強度空気抵抗等の固定要因に加えて、サブホッパー200内部において振動板201に接触するトナーの存在がある。

0063

サブホッパー200内部において振動板201に接触するトナーは、サブホッパー200内部のトナー残量によって変動する。従って、振動板201の振動を検知することにより、サブホッパー200内部のトナー残量を検知することが可能となる。そのため、本実施形態に係るサブホッパー200内部においては、内部のトナーを撹拌するための撹拌部材205が振動板201を弾き、回転に応じて定期的に振動板201を振動させる。

0064

次に、サブホッパー200内部における振動板201周辺の部品の配置や、撹拌部材205が振動板201を弾くための構成について説明する。図12は、振動板201の周辺の配置関係を示す斜視図である。図12に示すように、振動板201は固定部201aを介してサブホッパー200の筐体に固定されている。

0065

図13は、回転軸204の回転状態として、撹拌部材205が振動板201に取り付けられた重り202に接触する前の状態を示す側面図である。図13において、回転軸204は、撹拌部材205が時計回りに回転するように回転する。

0066

図13に示すように、重り202は、側面から見た状態において振動板201の板面に対して傾斜を有する形状となっている。この重り202の傾斜面は、撹拌部材205が振動板201を弾いて振動させる際に撹拌部材205によって押される部分である。図14は、図13に示す状態から撹拌部材205が更に回転した状態を示す側面図である。

0067

撹拌部材205が重り202に接触した状態で更に回転することにより、重り202に設けられた傾斜に伴って振動板201が押し込まれることとなる。図14においては、外力が加わっていない状態(以降、「定常状態」とする)の振動板201及び重り202の位置を破線で示している。図14に示すように、振動板201及び重り202が撹拌部材205によって押し込まれる。

0068

図15は、図14に示す状態を示す上面図である。振動板201は固定部201aを介してサブホッパー200の筐体内壁に固定されているため、固定部201a側の位置は変化しない。これに対して、重り202が設けられて自由端となっている反対側の端部は、撹拌部材205によって押し込まれることにより回転軸204が設けられた側とは反対側に移動する。結果的に、振動板201は固定部201aを基点として図15に示すように撓む。このように撓んだ状態において、振動板201を振動させるためのエネルギーが蓄えられる。

0069

尚、図15に示すように、本実施形態に係る撹拌部材205は、重り202に接触する部分とそれ以外の部分との間に切り込み205aが設けられている。これにより、撹拌部材205が重り202を押し込む際に無理な力が加わって撹拌部材205が破損してしまうことを防ぐことが出来る。

0070

また、切り込み205aの始点には丸型部205bが設けられている。これにより、切り込み205aを境に撹拌部材205の撓み量が異なった場合に切り込み205aの始点に加わる応力を分散し、撹拌部材205の破損を防ぐことが出来る。

0071

図16は、図14に示す状態から更に撹拌部材205が回転した状態を示す側面図である。図16においては、定常状態における振動板201の位置を破線で、図14に示す振動板201の位置を一転鎖線で示している。そして、撹拌部材205によって押し込まれて蓄えられた振動エネルギーが解放されることにより反対側に撓んだ振動板201の位置を実線で示している。

0072

図17は、図16に示す状態を示す上面図である。図16に示すように、撹拌部材205による重り202の押圧解除されると、振動板201に蓄えられた撓みのエネルギーにより、自由端である重り202が設けられた側の端部が反対側に撓むように移動する。

0073

図16図17に示す状態において、振動板201は、サブホッパー200の筐体を介して対向している磁束センサ10から遠ざかった状態となる。以降、振動板201は振動することにより、磁束センサ10に対して定常状態よりも近づいた状態と、定常状態よりも遠ざかった状態とを繰り返しながら、振動の減衰によって定常状態に戻ることとなる。

0074

図18は、サブホッパー200内部に保持されているトナーの状態を模式的にドットで示した図である。図18に示すようにサブホッパー200内部にトナーが存在すると、振動板201や重り202が振動しながらトナーに接触する。そのため、サブホッパー200内部にトナーが存在しない場合に比べて早く振動板201の振動が減衰する。この振動の減衰の変化に基づいてサブホッパー200内部のトナー残量を検知することが出来る。

0075

図19は、撹拌部材205によって重り202が弾かれた後、振動板201の振動が減衰して振動が止まるまでの、所定期間毎の磁束センサ10の発振信号のカウント値の変化を示す図である。磁束センサ10の発振信号のカウント値は、発振周波数が高い程多くなる。従って、図19縦軸は、カウント値ではなく発振周波数に置き換えることもできる。

0076

図19に示すように、タイミングt1において撹拌部材205が重り202に接触して重り202を押し込むことにより、振動板201が磁束センサ10に近づいていく。これにより、磁束センサ10の発振周波数が上昇して所定期間毎のカウント値が上昇する。

0077

そして、タイミングt2において撹拌部材205による重り202の押圧が解除され、以降、振動板201は蓄えられた振動エネルギーによって振動する。振動板201が振動することにより、振動板201と磁束センサ10との間隔が定常状態を中心として、それよりも広い状態と狭い状態とが繰り返される。その結果、磁束センサ10の発振信号の周波数が振動板201の振動に伴って振動することとなり、所定期間毎のカウント値も同様に振動する。

0078

振動板201の振動の振幅は、振動エネルギーの消費に伴って狭くなっていく。即ち、振動板201の振動は時間と共に減衰する。そのため、振動板201と磁束センサ10との間隔の変化も時間経過と共に小さくなっていき、図19に示すように、カウント値の時間変化も同様に変化する。

0079

ここで、上述したように、振動板201の振動は、サブホッパー200内部のトナー残量が多い程早く減衰する。従って、図19に示すような磁束センサ10の発振信号の振動の減衰の態様を解析することにより振動板201の振動がどのように減衰したかを認識し、それによってサブホッパー200内部のトナー残量を知ることが出来る。

0080

そのため、図19に示すように、カウント値の振動のピークを夫々P1、P2、P3、P4、・・・とすると、例えば、以下の式(2)により、振動板201の振動の減衰率ζを求めることが出来る。式(2)に示すようにタイミングの異なるピーク値の割合を参照することにより、環境変動による誤差キャンセルして正確な減衰率を求めることが出来る。換言すると、本実施形態に係るCPU21は、異なるタイミングにおいて取得されたカウント値の比率に基づいて減衰率ζを求める。

0081

尚、上記式(2)においては、図19に示すピークのうちP1、P2及びP5、P6を用いたが、これは一例であり、他のピークを用いても良い。但し、振動板201が撹拌部材205によって押し込まれて磁束センサ10に最も近付いた状態であるタイミングt2におけるピーク値は、撹拌部材205と重り202との摩擦による摺動ノイズが重畳した誤差等を含むため、計算対象とはしないことが好ましい。

0082

仮に図18に示すようにサブホッパー200内部のトナーの存在によって振動の減衰が早められる場合であっても、振動板201の振動数は大きくは変わらない。そのため、上記式(2)に示すように特定のピークの振幅の割合を計算することにより、所定期間における振幅の減衰を計算することが出来る。

0083

次に、本実施形態に係るサブホッパー200におけるトナー残量検知の動作について図20のフローチャートを参照して説明する。図20に示すフローチャートの動作は、図8に示すCPU21の動作である。図20に示すように、CPU21は、まず撹拌部材205によって図14に示すように重り202が押し込まれ、振動が発生することを検知する(S2001)。

0084

上述したように、CPU21は所定期間毎にカウント値出力部33から磁束センサ10の出力信号のカウント値を取得している。このカウント値は、定常状態であれば図19に示すようにC0である。これに対して、図14に示すように重り202が押し込まれると、振動板201が磁束センサ10に近づくにつれてカウント値は上昇することとなる。従って、CPU21は、カウント値出力部33から取得したカウント値が所定の閾値を上回った場合に、S2001において振動が発生したことを検知する。

0085

S2001の前後に関わらず、CPU21は通常の処理として所定期間毎のカウント値の取得処理は継続して行う。そして、S2001の後、CPU21は、図19に示すような振動板201の振動に応じたカウント値の振動のピーク値を取得する(S2002)。S2002においてCPU21は、継続して所定期間毎に取得されるカウント値を解析することにより、ピーク値を特定する。

0086

図21は、カウント値の解析態様を示す図であり、所定期間毎に取得されるカウント値について、夫々のカウント値の“番号n”、“カウント値Sn”に加えて、直前のカウント値との差分の符号“Sn−1−Sn”が、取得順に示されている。図21に示すような結果において、“Sn−1−Sn”の符号が反転した一つ前の値がピーク値である。図21の場合、5番及び10番がピーク値として採用される。

0087

即ち、CPU21は、S2001以降、順番に取得されたカウント値について、図21に示す“Sn−1−Sn”を計算する。そして、計算結果として得られる符号が反転したタイミングにおける“カウント値Sn”を図19に示すP1、P2、P3・・・といったピーク値として採用する。

0088

尚、上述したように、タイミングt2における値は避けることが好ましい。タイミングt2の値は、S2001の後の最初のピークである。そのため、CPU21は、図21に示すような解析を行って抽出したピーク値のうち、最初の値は破棄する。

0089

また、実際に得られるカウント値は、高周波成分のノイズを含んでいる可能性があり、振動板201の振動によるピークではない位置において“Sn−1−Sn”の符号が反転するタイミングが生じる場合がある。そのような場合の誤検知を回避するため、CPU21は、カウント値出力部33から取得した値を平滑化処理した上で図21に示す解析を行うことが好ましい。平滑化処理においては移動平均法などの一般的な処理を採用することができる。

0090

このようにしてピーク値を取得すると、CPU21は上記式(2)の計算により減衰率ζを計算する(S2003)。このため、S2002においては、減衰率の計算に用いるピーク値が得られるまで、図21に示す態様によりカウント値の解析を行う。上記式(2)を用いる場合、CPU21は、P6に相当するピーク値が得られるまでカウント値の解析を行う。

0091

このようにして減衰率ζを算出すると、CPU21は、算出した減衰率ζが所定の閾値以下であるか否かを判断する(S2004)。即ち、CPU21は、異なるタイミングにおいて取得されたカウント値の比率と所定の閾値との大小関係に基づいて、サブホッパー200内部のトナーが所定の量を下回ったことを判断する。図18において説明したように、サブホッパー200内部に十分なトナーが残っている場合、振動板201の振動は早く減衰する。従って、減衰率ζは小さくなる。

0092

他方、サブホッパー200内部のトナーが減少すると、それに応じて振動板201の振動の減衰が遅くなり、減衰率ζは大きくなる。従って、検知するべきトナー残量に応じた減衰率ζSを閾値とすることにより、算出された減衰率ζに基づいて、サブホッパー200内部のトナー残量が検知するべき残量(以降、「規定量」とする)にまで減少したことを判断することが可能である。

0093

S2004の判断の結果、算出した減衰率ζが閾値未満であれば(S2004/NO)、CPU21は、サブホッパー200内部には十分な量のトナーが保持されていると判断し、そのまま処理を終了する。他方、算出した減衰率ζが閾値以上であれば(S2004/YES)、CPU21は、サブホッパー200内部のトナー量が規定量を下回っていると判断し、トナー切れ検知を行って処理を終了する(S2005)。

0094

S2005の処理によりトナー切れ検知を行ったCPU21は、画像形成装置100を制御するより上位のコントローラに対して、トナー残量が規定量を下回ったことを示す信号を出力する。これにより、画像形成装置100のコントローラは、特定の色についてのトナー切れを認識し、トナーボトル117からトナーの供給を行うことが可能となる。

0095

次に、本実施形態に係る磁束センサ10の発振信号の周波数、CPU21によるカウント値の取得周期(以降、「サンプリング周期」とする)、振動板201の固有振動数の関係について説明する。図22は、振動板201の1周期分における振動について、サンプリングされたカウント値を示す図である。図22において、振動板201の振動の周期はTplateであり、サンプリング周期はTsampleである。

0096

図19図21において説明した態様により振動板201の減衰率ζを高精度に算出すためには、振動板201の振動のピーク値を高精度に取得する必要がある。そのためには、Tplateに対して十分なカウント値のサンプル数が必要であり、そのためにTsampleはTplateに対して十分小さい必要がある。

0097

図22の例においては、Tplateの1周期に対してカウント値のサンプル数は10個である。即ち、TsampleはTplateの1/10である。図22の態様によれば、図中のTpeakの期間内に必ずサンプリングを行うこととなり、ピーク値を高精度に取得することが可能である。

0098

従って、仮にCPU21のサンプリング周期Tsampleを1msとすると、振動板201の振動周期Tplateは10ms以上とすることが好ましい。換言すると、CPU21のサンプリング周波数1000Hzに対して、振動板201の固有振動数は100Hz程度であることが好ましく、より好適にはそれ以下であることが好ましい。このような振動板201の固有振動数は、振動板201の材質、振動板201の厚みをはじめとした寸法及び重り202の重量を調整することによって実現される。

0099

他方、サンプリング周期毎にサンプリングされるカウント値の値が小さすぎると、振動板201の振動に応じたサンプルごとのカウント値の変化が小さくなり、減衰率ζを精度よく算出することが出来なくなる。ここで、サンプリングされるカウント値の値は磁束センサ10の発振周波数に準じた値となる。

0100

一般的に磁束センサ10の発振周波数は数MHzのオーダーであり、1000Hzのサンプリング周波数でサンプリングを行う場合、サンプリングタイミング毎に1000以上のカウント値を得ることが出来る。従って、上述したようなTplate、Tsampleのオーダーにより、減衰率ζを高精度に算出することが可能である。

0101

但し、振動板201の振動による磁束センサ10と振動板201との間隔の変化に対して、磁束センサ10の発振周波数の変化量が十分になければ、図19に示すような時間に対するカウント値の振動の振幅が小さくなってしまう。その結果、減衰率ζの変化も小さくなってしまい、振動板201の振動によるトナー残量検知の精度も低下してしまう。

0102

磁束センサ10と振動板201との間隔の変化に対する磁束センサ10の発振周波数の変化量を大きくするためには、図11に示すような特性に基づいて、磁束センサ10と振動板201との配置間隔を決定する必要がある。例えば、図中の矢印の区間に示すように、磁束センサ10と振動板201との間隔の変化に対する発振周波数の変化が急峻な範囲に含まれる間隔を、磁束センサ10と振動板201との配置間隔として決定することが好ましい。

0103

図23は、磁束センサ10と振動板201との配置間隔の調整態様を示す図である。図23に示すように、磁束センサ10と振動板201との配置間隔gの調整は、磁束センサ10及び振動板201が取り付けられるサブホッパー200の筐体200aの厚みや、振動板201が固定される固定部201aの厚みによって調整することが可能である。

0104

次に、本実施形態に係る磁束センサ10の発振信号に基づく各部の異常判断の動作について、図24を参照して説明する。図24に示す動作は、コントローラ20が磁束センサ10に電源を供給して磁束センサ10が発振を開始する際の動作として実行される。また、その際、サブホッパー200において回転軸204は回転駆動されておらず、撹拌部材205は停止した状態である。

0105

そのような状態において磁束センサ10に電源が供給されて磁束センサ10が発振を開始すると、CPU21は上述したように所定期間毎のカウント値の取得を開始する(S2401)。CPU21は、入出力制御ASIC30からカウント値を取得すると、そのカウント値に基づいて磁束センサ10の発振信号の周波数を算出し、その算出結果を比較対象の情報(以降、「周波数比較情報」とする)と比較する(S2402)。

0106

図25は、S2402において参照される周波数比較情報の例を示す図である。図25に示すように、本実施形態に係る周波数比較情報は、磁束センサ10や振動板201等の検知機構に関する異常を判断するために予め定められた周波数の範囲と、想定される以上の内容とが関連付けられた情報である。図25に示す周波数比較情報は、ASIC22に設けられたメモリ等、コントローラ20に搭載された記憶媒体に記憶されている。

0107

例えば、磁束センサ10に電源が供給されているにも関わらず磁束センサ10が信号を発信せず、周波数の算出結果がゼロとなる場合がある。その場合、磁束センサ10が出力する信号の信号状態が“High”固定の状態か、“Low”固定の状態かで異常が異なる。“High”固定の場合、磁束センサ10のコネクタ抜けや、その他発振回路の異常が考えられる。

0108

“Low”固定の場合、ハーネス地絡や、その他発振回路の異常が考えられる。尚、この判断結果は、磁束センサ10がオープンドレイン出力であり、入出力制御ASIC30側でプルアップされている場合の例であり、磁束センサ10の駆動態様によって判断結果は逆になる。

0109

図19において説明したように、振動板201が振動していない状態における磁束センサ10の発振信号のカウント値はC0であり、その周波数はカウント値C0に応じた値となる。従って、S2402における周波数の算出結果が、カウント値C0に応じた値を中心とした所定の範囲内であれば、検知機構が正常であると言える。図25の例において、CPU21は、算出した周波数が3.1MHz〜3.4MHzである場合、検知機構が正常であると判断する。

0110

磁束センサ10や振動板201の組み付け状態が設計とは異なる状態であり、図23において説明した配置間隔gが意図した間隔からずれている場合、そのずれに応じて周波数の算出結果が変化する。図25の例において、CPU21は、算出した周波数が2.9MHz〜3.1MHz、または3.4MHz〜3.6MHzである場合、そのような検知機構の組み付け不良であると判断する。

0111

また、磁束センサ10に様々な種類のものがあり、種類に応じて基準となる周波数が異なる場合もある。図20のS2004における閾値判断は、特定の種類の磁束センサ10の発振信号を基準として行われるため、種類の異なる磁束センサ10が搭載されていると、正確な検知を行うことが出来ない。図25の例において、CPU21は、算出した周波数が2.9MHz以下、または3.6MHz以上である場合、種類の異なる磁束センサ10が組み付けられていると判断する。

0112

尚、図25の例においては、磁束センサ10の発振信号の周波数が検知機構の異常の内容と関連付けられている場合を例としている。しかしながらこれは一例であって周波数に応じて変化する値であればよく、例えばカウント値出力部33から取得されるカウント値でも良い。

0113

S2402の判断の結果、何らかの異常があると判断した場合(S2403/NO)、即ち、周波数が3.1MHz〜3.4MHzではなかった場合、CPU21は、判断結果に応じたエラー処理を行い(S2411)、処理を終了する。S2411のエラー処理においてCPU21は、判断結果に応じたエラー内容ディスプレイパネルに表示する処理や、画像形成装置100の動作を停止させる処理などを行う。

0114

S2402の判断の結果、周波数の算出結果が正常であった場合(S2403/YES)、CPU21は、回転軸204を回転駆動し、撹拌部材205の回転を開始させる(S2404)。これにより、図13図14図16において説明したように、振動板201が撹拌部材205の回転に応じて振動させられることとなる。

0115

その後、CPU21は、撹拌部材205の一周分に相当するカウント値を取得し(S2405)、その取得結果に応じて、振動板201の振動検知に基づく異常判断を行う(S2406)。図26は、S2406において参照される情報(以降、「振動検知異常情報」とする)の例を示す図である。図26に示すように、振動検知異常情報においては、振動板201の振動の有無に応じて、異常の判断結果が関連付けられている。図26に示す振動検知異常情報は、ASIC22に設けられたメモリ等、コントローラ20に搭載された記憶媒体に記憶されている。

0116

S2404において既に撹拌部材205の回転は開始されているため、撹拌部材205が一周する期間のカウント値を参照することにより、図19に示すように、振動板201の振動に応じたカウント値の変動が抽出されるはずである。従って、振動板201の振動が抽出されない場合には、マイラである撹拌部材205の破損、振動板201の破損、振動板201周囲でのトナー詰まり、回転軸204を回転駆動するモータ故障、モータのトルク異常が考えられる。

0117

尚、S2406における振動板201の振動検知については、例えば、上述したS2001と同様の処理を用いることが出来る。この他、上述したようにピーク値の取得を行い、所定期間内に複数のピーク値が取得できたか否かを判断しても良い。S2506の判断の結果、振動が検知されなかった場合(S2407/NO)、CPU21は、検知機構に上述した異常が発生していると判断し、エラー処理を行って(S2411)処理を終了する。

0118

S2406の判断の結果、振動が検知された場合(S2407/YES)、CPU21は、図20において説明したトナー有無の検知動作を実行する(S2408)。トナー有無の検知動作を実行したCPU21は、その検知結果及び図19に示すように取得された振動板201の固有振動数に基づいた異常判断を行う(S2409)。

0119

S2409においてCPU21は、図19に示すように取得されたカウント値のピーク値に基づいて振動板201の振動数を計算する。振動数の計算においては、最初にピーク値が取得されてから10個目のピーク値が取得されるまでの期間を測定し、その測定結果に基づいて振動数を計算する。そして、CPU21は、振動数の計算結果及びS2408における検知結果に基づき、図27に示すような情報(以降、「振動数判断情報」とする)を参照して異常を判断する。

0120

図27に示すように、振動数判断情報は、振動板201の振動数の範囲とトナーの有無とのマトリクス状のテーブルである。図27に示す振動数判断情報は、ASIC22に設けられたメモリ等、コントローラ20に搭載された記憶媒体に記憶されている。振動板201の振動数の範囲は、正常であることを判断するための下限値TH2及び上限値TH1によって区切られている。振動数の計算結果がTH2以上TH1未満の範囲内であれば、CPU21は振動板201の振動数が正常であり、検知機構は正常であると判断する。

0121

振動数がTH2未満であり、S2408の検知結果がトナーありの場合、CPU21は、振動板201にトナー固着等の異常が発生しているか、供給されているトナーに異常があると判断する。振動数がTH2未満であり、S2408の検知結果がトナーなしの場合、CPU21は、振動板201にトナー固着等の異常が発生していると判断する。

0122

振動数がTH1以上であり、S2408の検知結果がトナーありの場合、CPU21は、振動板201の一部や重り202が欠損しているか、供給されているトナーに異常があると判断する。振動数がTH1以上であり、S2408の検知結果がトナーなしの場合、CPU21は、振動板201の一部や重り202が欠損していると判断する。

0123

尚、図27においては、振動板201の振動数が、トナー有無の検知結果との組み合わせによって異常の内容を示す情報と関連付けられている場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、振動板201の振動数に応じて変化する値であればよく、例えば上述したような、最初にピーク値が取得されてから10個目のピーク値が取得されるまでの期間の測定結果を用いることが出来る。

0124

S2409の判断の結果が正常である場合(S2410/YES)、CPU21は、検知機構には異常が発生していないことを確認し、そのまま処理を終了する。この際、検知機構には異常が検知されなかったことを、ディスプレイパネルへの表示等によりユーザに対して通知しても良い。他方、S2409の判断の結果が異常である場合(S2410/NO)、CPU21は、エラー処理を行って(S2411)、処理を終了する。このような処理により、本実施形態に係る検知機構の異常判断動作が完了する。

0125

以上、説明したように、本実施形態に係るトナーの残量検知の方法によれば、振動板201の振動というデリケートな事象に対するトナーの影響を検知する。また、トナーの圧力等を直接検知する態様とは異なり、振動板の振動を介して検知するため、精度の向上が困難な圧力センサなどを用いることがなく、容器内のトナーの残量を高精度に検知することが可能となる。

0126

そして、図25図27に示すように、磁束センサ10から得られる信号に基づいて得られる情報に応じた検知機構の異常を判断するための情報を用いることにより、検知機構の異常を判断することが可能となる。従って、容器内の顕色剤の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知すると共に、検知機構の異常を判断することが可能となる。図25図27に示す情報は、換言すると磁束センサ10の周波数に基づいて得られる磁束センサ10の発振信号の状態と、検知機構の異常の内容とが関連付けられた情報であり、異常判断情報として用いられる。

0127

尚、上記実施形態においては、磁束センサ10によるセンシングの対象として、金属素材板状部材である振動板201を用いる場合を例として説明した。しかしながらこれは一例である。振動板201に求められる条件は、図22において説明したような所定の振動数による振動を生じること、磁束センサ10との間隔の変化に応じて磁束に影響を与え、磁束センサ10の発振信号の周波数に影響を与えることである。

0128

上記実施形態においては、磁束センサ10に近づくほど磁束を打ち消してインダクタンスLを減少させる金属材料を用いているが、逆に磁束センサ10に近づくほど磁束を増大させてインダクタンスLを増大させる強磁性体の材料でも良い。

0129

上記実施形態においては、磁束センサ10の平面パターンコイル11によって生じる磁束に影響を与える観点や固有振動数の観点から板状の部材である振動板201を磁束センサ10のセンシング対象としている。しかしながらこれは一例であり、振動すること及び磁束に影響することという条件を満たす限り、板状に限らず棒状の部品であっても良い。

0130

また、上記実施形態においては、図2に示すサブホッパー200内部のトナー残量を検知するための機構として磁束センサ10及び振動板201よりなる構成を用いることを例として説明した。しかしながら、上記構成は粉体であるトナー量を検知するための構成として幅広く用いることが可能であり、例えば現像器112内部のトナー残量を検知するための構成として用いることも可能である。

0131

また、上記実施形態においては残量を検知する対象の粉体として、電子写真方式の画像形成装置において用いられる顕色剤であるトナーを例として説明した。しかしながらこれは一例であり、流動性を有することによって残量に応じて振動板201の振動に影響を与える粉体であれば同様に適用可能であり、例えば予めトナーとキャリアが混合されたプリミックス剤などに適用可能である。また、粉体に限らず、流動性を有することにより残量に応じて振動板201の振動に影響を与える物質であれば同様に残量の検知対象とすることが可能であり、対象として液体を採用することも可能である。

0132

また、上記実施形態においては、上記式(2)により減衰率ζを算出する場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、例えば以下の式(3)のように、複数のピーク間の減衰率の平均値を用いても良い。

0133

また、以下の式(4)に示すように、単純にピーク値の割合としても良い。

0134

また、上記実施形態においては、基板上にパターンニングされて形成された平面パターンコイルを用いる場合を例として説明した。コイルを平面上に形成することにより、センシングの対象である振動板201に対向する方向の厚みを薄くすることが可能であり、装置の小型化を好適に達成することが可能である。

0135

しかしながら、コイルを平面パターンによって形成しなくとも、振動板201に対向する方向に対して平行に磁束が発生するようにコイルを形成することにより、同様の効果を得ることが可能である。コイルの形成態様の他の例を図27図28に示す。図27は、磁束センサ10を構成する基板の板面に平行な方向から見た図であり、図28は、磁束センサ10を構成する基板の板面に垂直な方向から見た図である。

0136

図27、28の例においては、磁束センサ10を構成する基板上に、表面が絶縁された配線を巻いて配置することによりコイル11´が形成されている。図27、28の例においても、図27に示すように、振動板201に対向する方向に対して平行な方向の厚みを十分に薄くすることが可能であり、装置の小型化を図ることが可能である。

0137

また、上記実施形態においては、図8に示すように、磁束センサ10が発振信号を出力し、画像形成装置100を制御するコントローラ側においてその信号を取得して各所の検知動作や判断動作を行う場合を例として説明した。この他、ある程度の判断動作を行うための情報処理機能と磁束センサ10とを一体に構成した一体型センサ10´を図3に示す磁束センサ10のように取り付け、コントローラ20側ではその判断結果のみを取得するような態様も可能である。そのような例について、図30に示す。

0138

図30は、一体型センサ10´を用いる場合の各部の機能構成及びコントローラ20との接続関係を示すブロック図である。図30に示すように、一体型センサ10´は、上述した磁束センサ10に加えて、図8において説明した入出力制御部ASIC30やコントローラ20に含まれる各構成と同等の構成を含むセンサ制御ASIC30´を含む。

0139

センサ制御ASIC30´は、透磁率カウンタ31、リード信号取得部32、カウント値出力部33、CPU21、ASIC22、タイマ23、水晶発振回路24及びコントローラI/F25を含む。コントローラI/F25以外の構成は、図8における同一符号を付す構成と同様の機能を有する。

0140

コントローラI/F25は、CPU21がコントローラ20との間で情報をやり取りするためのインタフェースである。このような構成において、図20図24において説明した動作はセンサ制御ASIC30´側において実行され、その動作によって判断された結果がコントローラI/F25を介してコントローラ20側に通知される。

0141

図31は、そのような場合の動作を示すフローチャートである。図31においては、コントローラ20の動作とセンサ制御ASIC30´の動作を夫々示している。図31に示すように、まずはコントローラ20がセンサ制御ASIC30´に対して磁束センサ10によるトナー残量の検知動作を開始させる(S3101)。この処理は、コントローラ20からコントローラI/F25を介してセンサ制御ASIC30´に命令が通知されることにより実行される。

0142

コントローラ20からの開始制御を受けたセンサ制御ASIC30´は、図24において説明した処理と同様に、CPU21がカウント値の取得を開始し(S3102)、周波数の算出及び図25に示す周波数比較情報との比較処理を行う(S3103)。S3103の処理により周波数に基づく判断を行うと、CPU21はその判断結果をコントローラI/F25を介してコントローラ20側に通知する(S3104)。

0143

その後、CPU21は、図24におけるS2403〜2406、S2411と同様に処理を実行する(S3105〜3108、S3115)。そして、振動検知に基づく異常判断結果をコントローラI/F25を介してコントローラ20側に通知する(S3109)。振動板201が振動していることが確認されなければ以降の処理を実行できないため、CPU21は、振動検知に基づく異常判断結果が正常になるまで、S3107からの処理を繰り返す(S3110/NO)。

0144

振動検知に基づく異常判断結果が正常であれば、CPU21は、S2408と同様にトナー有無検知処理を実行し、(S3111)、その検知結果をコントローラI/F25を介してコントローラ20側に通知する(S3112)。その後、S2409と同様に固有振動数の判断処理を行い(S3113)、その判断結果をコントローラI/F25を介してコントローラ20側に通知し(S3114)、処理を終了する。

0145

他方、コントローラ20側においては、センサ制御ASIC30´に検知動作を介させた後、S3104、S3109、S3112、S3114夫々の処理による結果をコントローラI/F25を介して取得する(S3116)。そして、コントローラ20は、夫々の結果を取得する度に、その結果が異常であるか否かを確認し(S3117)、異常が検知されるまで処理を繰り返す(S3117/NO)。

0146

S3104、S3109、S3112、S3114夫々の処理による結果がいずれか1つでも異常であれば(S3117/YES)、コントローラ20は、異常の内容に応じたエラー処理を行って(S3118)、処理を終了する。このような処理により、図30の例の場合における動作が完了する。このように、センサ制御ASIC30´と一体に構成された一体型センサ10´が用いられる場合においても、上記と同様の効果を得ることが可能である。

0147

10磁束センサ
10´一体型センサ
11平面パターンコイル
12パターン抵抗
13 第一コンデンサ
14 第二コンデンサ
15フィードバック抵抗
16、17アンバッファIC
18出力端子
20コントローラ
21 CPU
22ASIC
23タイマ
24水晶発振回路
25 コントローラI/F
30入出力制御ASIC
30´センサ制御ASIC
31透磁率カウンタ
32リード信号取得部
33カウント値出力部
101給紙トレイ
102給紙ローラ
103レジストローラ
104 用紙
105搬送ベルト
106K、106C、106M、106Y画像形成部
107駆動ローラ
108従動ローラ
109K、109C、109M、109Y感光体ドラム
110K帯電器
111光書き込み装置
112、112K、112C、112M、112Y現像器
112aセンサ取り付け位置
112b供給室搬送部材
112c回収室搬送部材
113K、113C、113M、113Y感光体クリーナ
115K、115C、115M、115Y転写器
116定着器
117トナーボトル
118 トナーボトル供給路
119サブホッパー供給路
200 サブホッパー
201振動板
201a 固定部
202重り
204回転軸
205撹拌部材
205a切り込み
205b 丸型部

先行技術

0148

特開2013−37280号公報

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