(57)【要約】【課題】  容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出することができる装置および方法を提供する。【解決手段】  この装置は、容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出する異常検出装置であり、容器内に配設され、容器内の粉体による抵抗を受けつつ振動することが可能な振動部と、振動部の振動を検出する振動検出部と、振動部と当接して該振動部を振動させる振動付与部と、振動部の振動の開始から終了までの振動時間を計測する時間計測部と、振動検出部による検出結果と、時間計測部により計測された振動時間とに基づき、容器内の粉体に関する異常の有無を判断する制御部とを含む。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出する異常検出装置であって、
前記容器内に配設され、該容器内の前記粉体による抵抗を受けつつ振動することが可能な振動部と、
前記振動部の振動を検出する振動検出部と、
前記振動部と当接して該振動部を振動させる振動付与部と、
前記振動部の振動の開始から終了までの振動時間を計測する時間計測部と、
前記振動検出部による検出結果と、前記時間計測部により計測された前記振動時間とに基づき、前記容器内の前記粉体に関する異常の有無を判断する制御部とを含む、異常検出装置。
【請求項２】
前記振動検出部は、前記容器の側壁を介して該振動検出部と対向して該容器の外部に配設され、該振動検出部に向けて振動する前記振動部の振動を、該振動部との間の空間を通る磁束として検出し、該磁束に応じた周波数の信号を出力し、
前記制御部は、前記振動時間と、前記振動検出部から出力された前記信号の前記周波数に関連する周波数関連情報とに基づき、前記容器内の前記粉体に関する異常として、前記粉体が過多かどうか、または該粉体の流動性が劣化しているかどうかを判断する、請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記振動部の振動開始から前記周波数関連情報の値が基準値より小さくなるまでの時間に基づき、前記粉体が過多かどうか、または該粉体の流動性が劣化しているかどうかを判断する、請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記異常があると判断した場合に、前記容器から前記粉体を補給する粉体補給部に対して前記粉体の補給を停止するように制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記異常があると判断した回数が規定回数以内の場合、前記容器から前記粉体を補給する粉体補給部により前記粉体の補給を実行させ、前記異常が解消したかどうかを判断する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記制御部が前記規定回数を超えて前記異常が解消しないと判断した場合に、前記異常を通知する通知部を含む、請求項５に記載の異常検出装置。
【請求項７】
前記時間計測部および前記制御部は、前記粉体補給部が前記粉体を補給する動作中にのみ、前記振動時間を計測し、前記異常の有無を判断する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の異常検出装置。
【請求項８】
前記時間計測部および前記制御部は、前記振動検出部が前記振動を検出しない場合にのみ、前記振動時間を計測し、前記異常の有無を判断する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の異常検出装置を備え、流動性を有する粉体を容器から供給して画像形成を行う画像形成装置。
【請求項１０】
容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出する異常検出方法であって、
前記容器内に配設された振動検出部により、該容器内の前記粉体による抵抗を受けつつ振動することが可能な振動部の振動を検出するステップと、
前記振動部と当接する振動付与部により該振動部を振動させるステップと、
時間計測部により前記振動部の振動の開始から終了までの振動時間を計測するステップと、
前記振動検出部による検出結果と、前記時間計測部により計測された前記振動時間とに基づき、前記容器内の前記粉体に関する異常の有無を判断するステップとを含む、異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出する装置、画像形成装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、コピー機、複合機等の画像形成装置として、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像し、現像された画像を用紙に転写することにより画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置が使用されている。電子写真方式の画像形成装置では、現像する際、現像剤の供給元となる容器から現像剤を供給する。このとき、画像形成装置は、容器内の現像剤の残量を検知し、その残量を表示することができる。
【０００３】
容器内の現像剤の残量を検知するために、回転軸に撹拌部材が固定され、内側面に現像剤としてのトナーの影響を受ける振動板が固定されたサブホッパを有する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像形成装置は、回転軸を回転させることで撹拌部材が振動板を弾き、弾かれた振動板の変位を磁束センサにより検出し、撹拌部材が振動板を弾いた際の振動維持率が閾値を超えるかどうかによりトナーの残量を検出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の画像形成装置では、トナーボトルからサブホッパへのトナー供給量がばらつき、サブホッパ内のトナー量が過多となったり、トナーの流動性が劣化することにより、撹拌部材が振動板を弾いても、トナーによって振動が妨げられ、トナー残量を検知することができない場合がある。この場合、画像形成装置は、トナー残量を検知することができないだけでなく、トナー量の過多やトナーの流動性の劣化等の異常を検出することもできなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出することができる装置や方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出する異常検出装置であって、
容器内に配設され、容器内の粉体による抵抗を受けつつ振動することが可能な振動部と、
振動部の振動を検出する振動検出部と、
振動部と当接して該振動部を振動させる振動付与部と、
振動部の振動の開始から終了までの振動時間を計測する時間計測部と、
振動検出部による検出結果と、時間計測部により計測された振動時間とに基づき、容器内の粉体に関する異常の有無を判断する制御部とを含む、異常検出装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、容器内の流動性を有する粉体に関する異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置のハードウェア構成の一例を示した図。
【図２】現像装置のトナー供給機構の構成例を示した図。
【図３】トナー供給機構を構成するサブホッパおよびサブホッパ内に配設される振動部の構成例を示した図。
【図４】トナー供給機構を構成する振動検出部および制御部の構成例を示した図。
【図５】従来のトナー残量の有無を判断する方法について説明する図。
【図６】振動部を弾いたことを検知する方法について説明する図。
【図７】サブホッパ内のトナー残量の有無を正常に検知できる場合の振動付与部および振動部の動作について説明する図。
【図８】サブホッパ内のトナー残量の有無を検知できない場合の振動付与部および振動部の動作について説明する図。
【図９】サブホッパ内のトナー残量の有無を検知できない場合に、トナー残量や流動性の異常を検出する１つの方法について説明する図。
【図１０】トナー残量や流動性の異常を検出する処理の一例を示したフローチャート。
【図１１】サブホッパ内のトナー残量の有無を検知できない場合に、トナー残量や流動性の異常を検出する別の方法について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、画像形成装置のハードウェア構成の一例を示した図である。画像形成装置は、画像形成を行うことができる装置であればいかなる装置であってもよく、例えばプリンタ、コピー機、ファクシミリ、印刷機能やコピー機能やファックス送受信機能等の複数の機能を有する複合機を挙げることができる。画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置である。
【００１０】
画像形成装置１００は、給紙トレイ１０１、給紙ローラ１０２、レジストローラ１０３を備える。給紙トレイ１０１は、画像を記録する記録媒体として１枚以上の用紙１０４を収容する。給紙ローラ１０２は、給紙トレイ１０１に収容された用紙１０４を１枚ずつ分離し、給紙する。レジストローラ１０３は、給紙された用紙１０４を一時停止し、画像形成のタイミングに応じて画像の転写位置へ向けて用紙１０４を送り出す。
【００１１】
画像形成装置１００は、用紙１０４を搬送する搬送ベルト１０５と、画像形成部と、搬送ベルト１０５を駆動する駆動ローラ１０７と、搬送ベルト１０５の移動に伴って従動する従動ローラ１０８とを備える。画像形成部は、感光体ドラム、帯電器、光書き込み装置、現像器、感光体クリーナ、除電器を含む。図１に示す例では、画像形成部は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）の流動性を有する粉体としてのトナーを供給し、画像を形成する画像形成部１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙが一列に並ぶタンデムタイプと呼ばれるものとされている。なお、符号に付加された「Ｋ」はブラック、「Ｃ」はシアン、「Ｍ」はマゼンタ、「Ｙ」はイエローを示し、単に符号のみで、それらの文字を付加しない場合は、全部あるいはいずれであってもよいことを示す。
【００１２】
感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙは、各々の外周面が帯電器１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｃ、１１０Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み装置１１１の各色の画像に対応した光源からの光により書き込みが行われる。図１に示す例では、用紙１０４の搬送方向の上流側からイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像に対応した光が照射され、その表面に静電潜像が形成される。
【００１３】
現像器１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、各色のトナーを供給し、感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙの外周面に形成された静電潜像を可視像化する。この可視像化により、感光体ドラム１０９Ｋ上にはブラック画像、感光体ドラム１０９Ｃ上にはシアン画像、感光体ドラム１０９Ｍ上にはマゼンタ画像、感光体ドラム１０９Ｙ上にはイエロー画像が形成される。
【００１４】
感光体クリーナ１１３Ｋ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙは、感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙ上に形成された各色の画像を搬送ベルト１０５上に転写した後、外周面に残留するトナーを除去する。残留するトナーの除去後、除電器は、帯電した感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙを除電する。画像形成装置１００は、感光体ドラム１０９の除電後、次の画像形成のために待機する。
【００１５】
画像形成装置１００は、さらに、転写器１１４Ｋ、１１４Ｃ、１１４Ｍ、１１４Ｙ、ベルトクリーナ１１５、定着器１１６を備える。転写器１１４Ｋ、１１４Ｃ、１１４Ｍ、１１４Ｙはそれぞれ、感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙに対向した位置に搬送ベルト１０５を介して配置される。
【００１６】
搬送ベルト１０５上には、感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋの順に、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像が、転写器１１４Ｙ、１１４Ｍ、１１４Ｃ、１１４Ｋにより転写される。このとき、搬送ベルト１０５上には、最初にイエロー画像が転写され、イエロー画像に重畳してマゼンタ画像が転写され、その上に重畳してシアン画像が転写され、さらにその上に重畳してブラック画像が転写される。このようにして、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。
【００１７】
搬送ベルト１０５は、駆動ローラ１０７により一定方向へと移動し、用紙１０４の搬送経路と接触する位置もしくはその位置に最も接近する位置において、形成された中間転写画像が搬送経路を搬送される用紙１０４に転写される。転写のタイミングは、レジストローラ１０３により調整される。用紙１０４上には、転写により画像が形成され、定着器１１６へ送られる。
【００１８】
定着器１１６は、用紙１０４上に形成された画像を、熱と圧力を加えて定着させる。画像が定着された用紙１０４は、画像形成装置１００の外部へ排紙される。ベルトクリーナ１１５は、搬送ベルト１０５から用紙１０４へ中間転写画像を転写した後に残留するトナーを除去する。このため、ベルトクリーナ１１５は、転写位置より下流側に配置される。ベルトクリーナ１１５は、例えば搬送ベルト１０５に押し当て、搬送ベルト１０５の表面に付着したトナーを掻き取る顕色剤除去部としてのクリーニングブレードとすることができる。
【００１９】
図２は、現像装置のトナー供給機構の構成例を示した図である。現像装置は、現像器１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙのそれぞれに各色のトナーを供給するトナー供給機構を含む。すなわち、現像装置は、４つのトナー供給機構を含むが、いずれも同じ構成であるため、１つのトナー供給機構についてのみ説明する。
【００２０】
トナー供給機構は、トナーボトル１２０、トナーボトル供給路１２１、サブホッパ１２２、サブホッパ供給路１２３、現像器１１２を含む。トナーボトル１２０は、トナーを収納し、トナーボトル供給路１２１を介してサブホッパ１２２にトナーを供給する。サブホッパ１２２は、トナーを一時的に保持する容器であり、現像器１１２内のトナー残量に応じて、現像器１１２へトナーを供給する。サブホッパ１２２は、トナーを供給する際、サブホッパ供給路１２３を介して現像器１１２へトナーを供給する。
【００２１】
トナーボトル１２０内にトナーがなくなると、サブホッパ１２２へトナーが供給されなくなる。サブホッパ１２２は、トナー残量を検出する装置を備えており、その装置がサブホッパ１２２内のトナー残量が少なくなったことを検出すると、ユーザに対してトナーボトル１２０の交換時期であることを通知する。通知方法は、画像形成装置１００の操作パネルに表示して通知する方法や、ランプの点灯や音等により知らせる方法を挙げることができる。
【００２２】
図３は、トナー供給機構を構成するサブホッパおよびサブホッパ内に配設される振動部の構成例を示した図である。サブホッパ１２２は、内部に収納したトナーを撹拌するための構成として、回転軸１３０と、回転軸１３０の外周に取り付けられた撹拌部材１３１とを備える。撹拌部材１３１は、例えば撹拌翼であり、回転軸１３０の回転に伴い、回転軸１３０を中心として回転し、内部のトナーを撹拌する。回転軸１３０は、モータ等の駆動部により一定方向に回転する。
【００２３】
サブホッパ１２２の筐体の側壁の内側には、振動部としての振動板１３２が取り付けられている。振動板１３２は、長手方向の一端がサブホッパ１２２の筐体の内側に固定部１３３により固定され、他端が該長手方向に対して垂直方向に振動自在となっている。振動板１３２の他端には、略三角柱の形状とされた錘１３４が取り付けられている。錘１３４は、回転軸１３０を中心にして回転する撹拌部材１３１が当接し、回転に伴って略三角柱のテーパ部分を移動し、回転軸１３０がある方向とは反対方向の筐体へ向けて押される。これにより、振動板１３２が撓んだ状態になる。錘１３４は、撹拌部材１３１が離れると、振動板１３２が撓みのない元の状態に戻ろうとするため、回転軸１３０がある方向へと弾かれる。
【００２４】
したがって、撹拌部材１３１は、トナーを撹拌する撹拌部として機能するとともに、錘１３４を弾くことにより振動板１３２を振動させる振動付与部としても機能する。ここでは、錘１３４を略三角柱の形状のものとして説明したが、これは一例であり、同様の効果が得られるものであれば、これ以外の形状であってもよい。また、振動板１３２が適切に振動し、その振動を検出することができるのであれば、錘１３４を設けなくてもよい。
【００２５】
サブホッパ１２２の筐体の側壁の外側には、振動板１３２に対向して、振動板１３２の振動を検出する振動検出部としての磁束センサが取り付けられている。磁束センサは、対向する振動板１３２との空間を通る磁束を計測し、計測した磁束に応じた周波数の信号を出力する。周波数は、振動板１３２の振動に応じて変化し、振動は、トナー残量に応じて変化する。このことから、磁束センサにより磁束を計測して振動板１３２の振動を検出することで、サブホッパ１２２内のトナー残量を検出することができる。
【００２６】
磁束センサは、磁束を計測することにより振動板１３２の振動を検出するため、振動板１３２は、磁束に影響を与える金属等により作製されたものが用いられる。ここでは、振動検出部として磁束センサを用いる例について説明したが、振動を検出することができれば、磁束センサ以外の装置を採用することもできる。
【００２７】
図３に示す例では、サブホッパ１２２内に配設された回転軸１３０と現像器１１２へトナーを搬送するスクリューは、同一のモータで駆動する構成となっており、同時に回転動作する。
【００２８】
図４は、トナー供給機構を構成する振動検出部および制御部の構成例を示した図である。振動検出部は、磁束センサ１３５であり、制御部は、コントローラ１３６である。磁束センサ１３５は、検知対象の空間の磁束、すなわち対向する振動板１３２との間の空間における透磁率を計測し、計測した透磁率に応じた周波数の信号（矩形波）を出力する。透磁率は、磁束密度の大きさと磁場の強さとの比である。
【００２９】
コントローラ１３６は、CPU(Central Processing Unit)１４０、ASIC(Application
Specific Integrated Circuit)１４１、タイマ１４２、水晶発振回路１４３、入出力制御ASIC１４４を含む。
【００３０】
CPU１４０は、演算手段で、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより演算を行い、コントローラ１３６全体の動作を制御する。ASIC１４１は、CPU１４０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。
【００３１】
水晶発振回路１４３は、コントローラ１３６内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。タイマ１４２は、水晶発振回路１４３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たびに割り込み信号を生成し、CPU１４０に対して生成した割り込み信号を出力する。また、タイマ１４２は、時間計測部として機能し、振動板１３２の振動の開始から終了までの振動時間を計測することもできる。CPU１４０は、タイマ１４２からの割り込み信号を受けて、磁束センサ１３５が出力する周波数の信号を取得するためのリード信号を出力する。
【００３２】
入出力制御ASIC１４４は、磁束センサ１３５が出力する周波数の信号を取得し、コントローラ１３６内で処理可能な情報に変換する。このため、入出力制御ASIC１４４は、透磁率カウンタ１４５、リード信号取得部１４６、カウント値出力部１４７を含む。
【００３３】
透磁率カウンタ１４５は、磁束センサ１３５が出力する周波数の信号（矩形波）に応じて、値を１増加（インクリメント）する。すなわち、矩形波を１つ検出すると、値をインクリメントする。透磁率カウンタ１４５は、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。
【００３４】
磁束センサ１３５は、図１に示すフルカラーの画像形成装置の場合、ＣＭＹＫ各色の４つの現像器１１２を備えるため、各現像器１１２に接続される各サブホッパ１２２につき設けられる。それに伴い、透磁率カウンタ１４５も各サブホッパ１２２につき設けられる。
【００３５】
リード信号取得部１４６は、透磁率カウンタ１４５のカウント値の取得命令であるリード信号を、CPU１４０からASIC１４１を介して取得する。リード信号取得部１４６は、CPU１４０からリード信号を取得すると、カウント値出力部１４７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１４７は、リード信号取得部１４６からの信号の入力を受けて、透磁率カウンタ１４５がもつカウント値を取得して出力する。
【００３６】
CPU１４０から入出力制御ASIC１４４へのアクセスは、例えばレジスタを介して行うことができる。このため、CPU１４０は、入出力制御ASIC１４４に含まれる所定のレジスタに値を書き込み、所定のレジスタに格納された値をカウント値として取得することができる。このとき、入出力制御ASIC１４４は、所定のレジスタに書き込まれた値を参照して、リード信号と判断し、カウント値を取得して所定のレジスタに格納することができる。
【００３７】
図４に示した磁束センサ１３５は、各サブホッパ１２２の筐体の外側面に取り付けられるが、コントローラ１３６は、CPU１４０を含む回路として磁束センサ１３５と同じ基板上に実装されていてもよいし、磁束センサ１３５とは別個に設けられていてもよい。
【００３８】
CPU１４０は、入出力制御ASIC１４４から取得したカウント値に基づき、振動板１３２の振動状態を検知する。また、CPU１４０は、検知した振動状態に基づき、サブホッパ１２２内のトナー残量の有無を判断する。なお、入出力制御ASIC１４４から取得したカウンタ値は、振動板１３２の振動に応じて変化する磁束センサ１３５の出力である周波数の信号の、該周波数を示す周波数関連情報として用いることができる。
【００３９】
ここで、図５を参照して、従来のトナー残量を検知する方法について説明する。図５は、図３に示したサブホッパ１２２内の撹拌部材１３１が回転軸１３０の回転により振動板１３２に設けられた錘１３４に当接し、正常に弾くことができた場合の周波数の変化をカウント値に変換した波形を示した図である。周波数は、信号として磁束センサ１３５から出力されるものであり、カウント値は、透磁率カウンタ１４５が出力された信号の信号数をカウントした値である。
【００４０】
図５に示す波形において、下記式１により算出される振動持続率ζがトナー残量の有無を判断するための閾値αを超える場合、トナー残量なしと判断する。これは、サブホッパ１２２内のトナー残量が少なくなると、トナーによる抵抗が小さくなって振動板１３２の振動が妨げられなくなり、振動持続率ζが高くなるからである。一方、振動持続率ζが閾値α以下である場合は、トナー残量ありと判断する。
【００４１】
【数１】
2018200421.tif 000003
【００４２】
上記式１中、P1はカウント値の最小値で、P2はP1を取得した時間後に最初に得られるカウンタ値の極値である。すなわち、P1を１番目の極値とすれば、P2は２番目の極値である。したがって、P5およびP6は５番目および６番目の極値である。なお、P2およびP6は極大値を示し、P5は極小値を示す。
【００４３】
次に、図６を参照して、撹拌部材１３１が振動板１３２を弾いたことを検知する方法について説明する。撹拌部材１３１が振動板１３２を弾いたか否かは、カウンタ値の波形の振幅(Px-P1)が予め設定された閾値を超えるか否かにより判断することができる。
【００４４】
具体的には、最初に、振動板１３２が力を付与しなくても振動する固有振動の期間において、カウンタ値の最小値をP1候補として取得する。次に、P1候補が得られる時間から一定時間遡った時間におけるカウンタ値をPxとして取得する。そして、PxとP1候補との差が閾値を超えるか否かを判断する。差が閾値を超えていれば、P1候補をP1として確定する。この場合、Pxと確定したP1との差は閾値を超えているので、撹拌部材１３１が振動板１３２を弾いたと判断することができる。
【００４５】
なお、上記の一定時間と閾値は、振動板１３２の振動特性を考慮した上でモータの回転による磁束センサ１３５の出力の上昇値、振動による磁束センサ１３５の出力の変動を誤検知しない範囲で設定することが望ましい。
【００４６】
トナー残量が一定の範囲内の量やそれ以下の量である場合、上記従来の方法に従って、振動板１３２が弾かれたことを検知し、トナー残量の有無を判断することができる。また、トナーの流動特性が新品時のトナーの流動特性に近似している場合も、上記従来の方法に従って、振動板１３２が弾かれたことを検知し、トナー残量の有無を判断することができる。
【００４７】
しかしながら、トナー残量が過多である場合、あるいはトナーの流動性が劣化している場合、上記従来の方法では、振動板１３２が弾かれたことを検知し、トナー残量の有無を判断することができない。ここで、トナー残量の過多とは、サブホッパ１２２内のトナー残量が何らかの要因により、想定している量より多くなり、トナー残量の有無を検知できなくなった状態をいう。また、トナーの流動性の劣化とは、環境等の何らの要因により、付着性や凝集性が現れるような状態をいう。
【００４８】
トナー残量の過多およびトナーの流動性の劣化の場合は、振動板１３２の振動が大きく妨げられるため、磁束センサ１３５の出力の振幅が小さく、振動板１３２が弾かれたことを検知することができない。このため、トナー残量の有無を検知する処理も行われず、トナー残量の有無を検知することができない。
【００４９】
トナー残量の過多やトナーの流動性の劣化は、何らの異常が発生していることを示すものであるため、これらの異常を検知することができれば、異常を解消するための処置を行い、機器を復旧することができる。そこで、トナー残量の過多やトナーの流動性の劣化等の異常を検出する方法について、以下に説明する。
【００５０】
まず、図７を参照して、正常にサブホッパ１２２内のトナー残量の有無を検知することができる場合について説明しておく。撹拌部材１３１が回転軸１３０を中心として回転すると、撹拌部材１３１の縁部が振動板１３２に当接する。回転軸１３０がさらに回転すると、撹拌部材１３１は、図７に示すように振動板１３２を対向して取り付けられた磁束センサ１３５へ向けて移動させる。回転軸１３０がさらに回転し、撹拌部材１３１が振動板１３２から離間する際、振動板１３２を弾き、振動板１３２が回転軸１３０と磁束センサ１３５との間の空間を振動する。
【００５１】
サブホッパ１２２内には、流動性を有するトナーが収容されているため、振動板１３２の振動に対してトナーが抵抗となって当該振動を減衰させる。したがって、振動板１３２は、撹拌部材１３１により弾かれた場合に、磁束センサ１３５に近づき、離れることをその移動距離を縮めながら繰り返し、最終的に停止する。そして、再び撹拌部材１３１が当接し、振動板１３２を弾くことにより振動する。
【００５２】
次に、図８を参照して、サブホッパ１２２内のトナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化し、トナー残量の有無を検知することができない場合について説明する。トナー残量が過多の場合、サブホッパ１２２内にトナーが大量に存在し、振動板１３２は、それが大きな抵抗となって、対向して取り付けられている磁束センサ１３５へ向けて移動する移動距離が短くなる。また、撹拌部材１３１が振動板１３２を弾いても、大量のトナーが抵抗となって振動板１３２の振動が妨げられる。
【００５３】
このことから、撹拌部材１３１が振動板１３２を押している間は、所定値以上にカウント値が上昇するが、撹拌部材１３１が振動板１３２から離れた後は、トナーによって振動板１３２の振動が妨げられ、所定値以下の一定値に落ち着く。
【００５４】
トナーの流動性が劣化した場合は、撹拌部材１３１が振動板１３２を押し、カウント値が所定値以上になっている時間が長くなる。これは、撹拌部材１３１が、流動性が劣化したトナーによってトナー過多となった場合よりもさらに変形し、元の変形のない状態に戻るまでの時間が長くなるとともに、流動性が劣化したトナーが抵抗となって、少しずつ振動板１３２を押していくからである。
【００５５】
図９を参照して、サブホッパ１２２内のトナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化し、トナー残量の有無を検知できない場合に、トナー残量の過多もしくはトナーの流動性の劣化を検知する方法について説明する。図９は、サブホッパ１２２内のトナー残量が過多もしくはトナーが劣化し、トナー残量の有無を検知できなくなった場合の波形を示した図である。この波形は、磁束センサ１３５からの出力を一定時間間隔でサンプリングして得られたカウント値の波形である。
【００５６】
サンプリングして得られたカウント値が所定値を超えた場合、所定値を超えて変化を開始しようとする点を開始点t1とする。図９に示す例では、Q3から所定値を超えたQ4に変化しているので、所定値を超えたQ4の１つ前のQ3における時間が開始点t1である。その後、カウント値が所定値以下の一定値になり、安定した場合、一定値になった最初の点を終了点t2とする。図９に示す例では、Qn-1から所定値以下のQnに変化し、Qnから一定値になり、安定しているので、Qnにおける時間が終了点t2である。ここでは、一定値としているが、ばらつきを考慮し、一定の幅をもった値であってもよい。
【００５７】
開始点t1と終了点t2との時間間隔をtaとする。また、トナーの流動性が劣化したと判断する時間の閾値をβとする。そして、開始点t1以前の所定値以内の一定値をV0とし、終了点t2以降の所定値以内の一定値をV1とする。
【００５８】
撹拌部材１３１が振動板１３２を正常に弾くことができた場合は、図５に示すように、振動が終了して所定値以下の一定値に落ち着くまでに、開始点t1以前および終了点t2以降の一定値V0およびV1の低い方の値（基準値）よりさらに低い値をとり、振動する。これに対し、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合は、撹拌部材１３１側の振動板１３２がトナーで充填され、トナーが振動板１３２による振動の抵抗となって、撹拌部材１３１へ向けて振動することができず、基準値よりさらに低い値をとることができない。
【００５９】
また、トナーの流動性が劣化した場合は、トナーが流動しにくいので、トナーが振動板１３２による振動の抵抗となって、撹拌部材１３１が正常時に比べて大きく変形し、振動板１３２を長い時間押し続けることになる。このため、振動板１３２が長い時間をかけて磁束センサ１３５へ向けて移動することになり、カウント値がV0およびV1より高い時間が長くなる。
【００６０】
上述した従来の方法では、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合については振動板１３２の振動による変位量が小さいので、カウント値の変化が閾値αより小さく、撹拌部材１３１が振動板１３２を弾いていないとみなされ、その異常を検知することはできなかった。
【００６１】
しかしながら、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合は、上記のような特徴を有することから、以下に示す条件を満たしているかどうかを判断することで、その異常を検知することが可能となる。
【００６２】
トナー残量が過多の場合を異常として検知するための条件は、（１）振動板１３２の振動が終了し、所定値以下のV1に落ち着くまでに基準値より小さくなることがない、かつ（２）振動板１３２の振動が終了するまでの時間taとトナーの流動性が劣化したと判断する時間の閾値βとの間にta＜βが成立することである。
【００６３】
トナーの流動性が劣化した場合を異常として検知するための条件は、（１）振動板１３２の振動が終了し、所定値以下のV1に落ち着くまでに基準値より小さくなることがない、かつ（２）振動板１３２の振動が終了するまでの時間taとトナーの流動性が劣化したと判断する時間の閾値βとの間にta≧βが成立することである。
【００６４】
上記条件を満たしているかどうかの判断は、図４に示したコントローラ１３６内のASIC１４１に格納されているカウント値を用いてCPU１４０が実行することができる。
【００６５】
なお、図９に示すような波形は、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合のほか、静電気のようなノイズが発生した場合にも得られることがある。しかしながら、ノイズが発生した場合は、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合に比較してtaの値が充分に小さい。このため、時間の閾値を設け、taの値が閾値以下である場合、ノイズと判断し、ノイズによる誤検知を防止することができる。
【００６６】
図１０に示すフローチャートを参照して、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合の異常を検知する方法の第１の実施形態について説明する。異常を検知する処理は、ステップ１０００から開始し、ステップ１００５において、現像器１１２に取り付けられたトナー濃度センサが計測したトナー濃度が薄いかどうかを判断する。トナー濃度が薄い場合、適切な量のトナーが排出されておらず、サブホッパ１２２内に残り、トナー残量が過多になっている可能性があり、また、トナーの流動性が劣化し、適切な量のトナーが排出されない可能性があるからである。トナー濃度が薄いかどうかは、トナー濃度に閾値を設け、その閾値以下かどうかにより判断することができる。薄い場合、ステップ１０１０へ進み、薄くない場合、ステップ１０４５へ進み、この処理を終了する。
【００６７】
ステップ１０１０では、粉体補給部としてのトナー補給モータを回転させ、サブホッパ１２２内のトナーを現像器１１２へ補給する。この動作により、サブホッパ１２２内の撹拌部材１３１が振動板１３２を弾くため、磁束センサ１３５からの出力に基づき、トナー残量の有無を検知する。コントローラ１３６は、トナー補給モータに対して指示することによりトナー補給モータを動作させることができる。
【００６８】
ステップ１０１５では、上記の条件を満たしているかどうかを判断することにより、トナー残量の過多もしくはトナーの流動性の劣化の異常を検知したかを判断する。異常を検知していない場合は、ステップ１０２０へ進み、異常を検知した場合は、ステップ１０３０へ進む。
【００６９】
ステップ１０２０では、ステップ１０１０で検知したトナー残量がなしの場合、ステップ１０２５へ進み、ありの場合、ステップ１００５へ戻る。ステップ１０２５では、トナー残量がないため、トナーボトルモータを回転させ、サブホッパ１２２へトナーを補給する。補給後、ステップ１００５へ戻る。コントローラ１３６は、トナーボトルモータに対して指示することによりトナーボトルモータを動作させることができる。
【００７０】
ステップ１０３０では、異常を検知した回数が、予め設定された規定回数を超えたかどうかを判断する。超えていない場合、ステップ１０３５で回数を１増加（インクリメント）し、ステップ１００５へ戻る。一方、超えた場合、ステップ１０４０へ進み、ユーザに対して異常を通知する。そして、ステップ１０４５でこの処理を終了する。
【００７１】
異常の通知方法としては、例えば画像形成装置が備える操作パネル等の操作部に表示させてユーザに通知したり、画像形成装置がネットワークに接続されている場合、ネットワークを介して保守を行っているサービスセンターに通知したりすることができる。このため、操作パネル等は、通知部として機能する。サービスセンターが通知を受け取った場合は、サービスマンがサブホッパ１２２を交換する等の処置を行い、異常を解消することができる。
【００７２】
図１０では、ステップ１０２５でトナーを補給しているが、トナーボトル１２０にトナーがなくなり、トナーを補給することができない場合がある。そこで、トナー残量なしを連続して予め設定された回数検知した場合、トナーボトル１２０にトナーがなくなったと判断し、トナーボトル１２０の交換を促す通知を行うことができる。
【００７３】
以上に説明した異常を検知する処理を含めることで、トナー残量の有無を検知し、トナー残量の過多もしくはトナーの流動性劣化の異常を検知することができる。トナー残量が一定量以下の場合、トナー残量なしと判断し、一定量を超えた一定の範囲内の場合、トナー残量ありと判断し、それをさらに超える場合は、トナー残量が過多等として異常を検知することができる。このため、トナー残量には、トナー残量に応じて、トナー残量なしの領域、トナー残量ありの領域、異常を検知する領域の３つが存在する。異常を検知する領域は、トナーボトル１２０からサブホッパ１２２へのトナーの補給量がばらつくことや、トナー残量ありと判断する範囲が狭いこと等により生じるものである。
【００７４】
これまでに説明してきた異常を検知する方法の第１の実施形態では、トナー残量ありの領域と、トナー残量が過多等の異常を検知する領域との間に、トナー残量の有無や異常を検知できない領域が存在する。例えば、トナー残量が過多とは言えないが、トナー残量ありと判断する一定の範囲を超えたトナー残量の領域である。トナー残量がこの領域内である場合、トナー残量の有無も検知できないし、異常も検知することができない。
【００７５】
そこで、この領域も異常として検知する方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、異常を検知する方法の第２の実施形態を説明する図である。図１１中、破線で示される波形は、トナー残量の有無を検知できる場合の波形で、実線で示される波形は、トナー残量の有無を検知できない場合の波形である。
【００７６】
図９に示した例と同様に、開始点をQ3’、Q3とし、そのときの時間をt1’、t1とし、終了点をQn’、Qnとし、そのときの時間をt2’、t2とし、開始点と終了点との間の時間間隔をta’、taとする。また、振動板１３２が振動し、初めて磁束センサ１３５から遠ざかったピーク位置のカウント値（最小値）をP1’P1とし、P1’P1における時間から一定時間遡った時間におけるカウンタ値をPx’、Pxとする。図１１に示す例でも、図９に示した例と同様に、開始点t1’、t1以前の所定値以内の一定値をV0とし、終了点t2’、t2以降の所定値以内の一定値をV1とする。
【００７７】
トナー残量の有無を検知できない場合は、トナー残量の有無を検知できる場合に比較して、トナー残量が多く、振動板１３２が移動しにくくなり、その結果、振動板１３２を長い時間押し続ける。このため、taはta’に比べて大きくなり、ta＞ta’の関係が成立する。
【００７８】
ここで、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合を異常とみなす時間間隔を閾値γと定める。トナー残量ありの領域と、トナー残量が過多等の異常を検知する領域との間のトナー残量の有無や異常を検知できない領域を、異常を検知する領域として検知するために、定めたγは、ta’よりは大きいが、taより小さい値にする必要がある。このため、ta’＜γ＜taの関係が成立する。
【００７９】
上記の関係に鑑み、以下に示す条件を追加することで、トナー残量ありの領域と、トナー残量が過多等の異常を検知する領域との間のトナー残量の有無や異常を検知できない領域を、異常を検知する領域として検知することが可能となる。
【００８０】
追加する条件は、開始点Q3からV0およびV1の小さい方の値より初めて小さくなった点Qnまでの時間taと閾値γとの間にta＞γが成立することである。
【００８１】
上記の追加する条件を満たしているかどうかの判断は、図４に示したコントローラ１３６内のASIC１４１に格納されているカウント値を用いてCPU１４０が実行することができる。
【００８２】
なお、図９に示した例とは異なり、カウンタ値の最小値となるピークが現れるため、振動板１３２を弾いたと検知する閾値をδとすると、Px-P1＞δのときは、トナー残量の有無を判断することができる。したがって、その判断を行うことができないPx-P1≦δのときのみ、上記の追加する条件を満たしているかどうかを判断することが望ましい。
【００８３】
第２の実施形態におけるトナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化した場合の異常を検知する方法は、トナー残量が過多もしくはトナーの流動性が劣化の異常を検知したかの判断において、上記の追加した条件を満たしているかどうかを判断することを含むのみである。全体の処理は、図１０に示したものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００８４】
以上のようにして、トナー残量の有無を検知できない領域について、トナー残量の過多もしくはトナーの流動性の劣化等の異常を検知することができる。また、異常を検知した場合に、トナーの補給を停止することができるので、サブホッパ１２２からトナーが溢れ出ることによる装置内へのトナーの飛散を防止することができる。
【００８５】
規定回数を超えた場合に装置を停止するようにすることで、その間のトナー補給で異常が解消された場合、装置のダウンタイムをなくすことができる。また、異常の原因が明確になっているため、サービスマンが部品交換を行う等して即座に装置を復旧することができ、装置のダウンタイムを低減することができる。さらに、ノイズの影響による誤検知も防止することができるので、制御を実施するCPUの負荷を軽減することができる。
【００８６】
また、正常時にはトナー残量の有無を検知する処理のみを行い、振動板１３２を弾いたことを検知しない場合にのみ、異常を検知する処理を実行することで、正常時に不要な異常検知処理を削除し、CPUの負荷を低減することができる。
【００８７】
これまで本発明を、異常検出装置および異常検出方法として上述した実施の形態をもって説明してきた。しかしながら、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができるものである。また、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１００…画像形成装置
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、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙ…帯電器
１１１…光書き込み装置
１１２、１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ…現像器
１１３Ｋ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙ…感光体クリーナ
１１４Ｋ、１１４Ｃ、１１４Ｍ、１１４Ｙ…転写器
１１５…ベルトクリーナ
１１６…定着器
１２０…トナーボトル
１２１…トナーボトル供給路
１２２…サブホッパ
１２３…サブホッパ供給路
１３０…回転軸
１３１…撹拌部材
１３２…振動板
１３３…固定部
１３４…錘
１３５…磁束センサ
１３６…コントローラ
１４０…CPU
１４１…ASIC
１４２…タイマ
１４３…水晶発振回路
１４４…入出力制御ASIC
１４５…透磁率カウンタ
１４６…リード信号取得部
１４７…カウント値出力部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特開２０１６−８５２９０号公報
【図１】
2018200421.tif 000004
【図２】
2018200421.tif 000005
【図３】
2018200421.tif 000006
【図４】
2018200421.tif 000007
【図５】
2018200421.tif 000008
【図６】
2018200421.tif 000009
【図７】
2018200421.tif 000010
【図８】
2018200421.tif 000011
【図９】
2018200421.tif 000012
【図１０】
2018200421.tif 000013
【図１１】
2018200421.tif 000014