JP2021001978A - 粉体量検知装置、粉体量検知方法、粉体量検知プログラム、粉体補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体量の検知精度を向上させる粉体量検知装置を提供する。【解決手段】隣接して配置された複数の粉体収容容器における粉体量を検知する粉体量検知装置であって、粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極と隣接し合う粉体収容容器の間に配置され、電気的に絶縁する絶縁部材と、平板電極の組み合わせを任意に選択する電極選択部と、選択された一対の平板電極の間の静電容量を検知する静電容量検知部と、検知された静電容量が予め規定する閾値を越えるが否かを判定する判定部と、を有する粉体量検知装置による。【選択図】図１０

Description

本発明は、粉体量検知装置、粉体量検知方法、粉体量検知プログラム、粉体補給装置及び画像形成装置に関するものである。

従来から、容器に収容されている粉体の量を検知する粉体量検知装置が知られている。粉体量検知装置は、例えば、電子写真方式の画像形成装置で用いられる粉体（いわゆる「トナー」）の量を、一対の電極間の静電容量の変化として検知する装置である。

粉体を収容する粉体収容容器の内部にある粉体の量（残量）をより正確に検知する目的で、複数の電極を備え、各粉体収容容器に対して複数の箇所に電極を配置して、各電極による粉体量の検出の結果に基づいて残量を判定する画像形成装置が知られている（特許文献１を参照）。

フルカラーの画像を形成する画像形成装置の場合などは、１台の装置に複数の粉体収容容器が設けられて、各粉体収容容器に異なる色の顕色剤を含む粉体が収容される。複数の粉体収容容器は隣接して配置されるので、各粉体収容容器のトナー残量検知のための粉体量検知装置が、隣接する他の粉体収容容器に収容されている粉体の量による影響を受ける可能性がある。これを防止するために、隣接する粉体収容容器同士の間を電気的に絶縁する絶縁部材が配置される。

特許文献１に開示されている装置では、隣接する粉体収容容器の間に配置されている絶縁部材の電気的接地が不良であると、隣接する粉体収容容器内の粉体の量により、検知対象の残量の検知精度が悪化することを防止できない、という課題があった。

そこで本発明は、粉体量の検知精度を向上させる粉体量検知装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、隣接して配置された複数の粉体収容容器における粉体量を検知する粉体量検知装置であって、前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極と隣接し合う前記粉体収容容器の間に配置され、電気的に絶縁する絶縁部材と、前記平板電極の組み合わせを任意に選択する電極選択部と、選択された一対の平板電極の間の静電容量を検知する静電容量検知部と、検知された静電容量が予め規定する閾値を越えるが否かを判定する判定部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、粉体量の検知精度を向上させることができる。

本発明に係る画像形成装置の本実施形態であるプリンタの概略構成を示す模式図。 四つの作像部のうちの一つの概略構成を示す模式図。 四つのトナー補給装置のうちの一つを示す模式図。 図３のＡ−Ａ断面図。 トナー容器収容部にトナー容器が設置された状態を示す概略斜視図。 隣り合うトナー容器の間をグランド電極で仕切った例を示す概略断面図。 グランド電極が正常のときの静電容量検知の様子を例示する概略断面図。 グランド電極が異常のときの隣接する平板電極からの電気力線の様子を例示する概略断面図。 グランド電極が正常のときの隣接する平板電極からの電気力線の様子を例示する概略断面図。 本発明に係る粉体量検知装置の実施形態を示す機能ブロック図。 本発明に係る粉体検知方法の実施形態を示すフローチャート。 本実施形態に係る粉体量検知装置が備えるデータテーブルの例を示す図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。図１は、本発明に係る画像形成装置の本実施形態であるプリンタ１００の概略構成を示す模式図である。

図１に示すように、プリンタ１００は、中間転写ユニット１５、定着部２０と、スタック部３０と、トナー補給装置６０と、トナーボトル収容部７０と、を備える。

トナーボトル収容部７０には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の顕像材（トナー）を含む粉体をそれぞれ収容する粉体収納容器としてのトナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が着脱自在（交換自在）に設置されている。トナーボトル収容部７０の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色に対応した作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並設されている。

また、トナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、それぞれ、トナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配設されている。そして、トナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に収容されたトナーは、それぞれ、現像剤補給手段であり、粉体補給装置を構成するトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって、作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像装置５（粉体使用部）内に供給（補給）される。なお、現像手段である現像装置５については、図２を用いて詳細に説明する。

各色に対応した四つのトナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及びトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、使用するトナーの色が異なる以外は同様の構成となっている。このため、以下の説明及び図面では、使用するトナーの色を示す「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」という添字は適宜省略して説明する。

図２は、四つの作像部６のうちの一つの概略構成を示す模式図である。作像部６は、感光体１と、感光体１の周囲に配設された帯電部４、現像装置５（現像部）、クリーニング部２、除電部等で構成されている。そして、感光体１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、感光体１上に各色の画像が形成されることになる。

感光体１は、駆動モータ９１によって図２中の矢印方向（時計回り）に回転駆動する像担持体である。そして、帯電部４の位置で、感光体１の表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体１の表面は、露光装置７（図１参照）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。その後、感光体１の表面は、現像装置５との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体１の表面は、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラ９と対向する一次転写部で、感光体１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（一次転写工程）。各色の感光体１上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写することで、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

一次転写部を通過した感光体１の表面上には、僅かながら未転写トナーが残存するので、その未転写トナーを回収するように、クリーニング部２が配置されている。一次転写部を通過した感光体１の表面がクリーニング部２との対向位置に達すると、感光体１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体１の表面は、除電部との対向位置に達して感光体１上の残留電位が除去される。

図１に戻る、プリンタ１００が備える中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、四つの一次転写ローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、二次転写バックアップローラ１２、複数のテンションローラ、中間転写クリーニング部等で構成される。中間転写ベルト８は、複数の張架ローラによって張架、支持されるとともに、ローラ部材のうちの二次転写バックアップローラ１２の回転駆動によって、図１の平面視における反時計周りに無端移動する。四つの一次転写ローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。

そして、一次転写ローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、それぞれの一次転写ローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の一次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて一次転写される。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、二次転写ローラ１９と対向する二次転写部に達する。二次転写部では、二次転写バックアップローラ１２と二次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで二次転写ニップを形成する。中間転写ベルト８上に形成された四色のトナー像は、この二次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部の位置に達し、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。

二次転写ニップの位置に搬送される記録媒体Ｐは、装置本体の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部２６には記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１の平面視における反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対２８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップで一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが二次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

二次転写ニップでカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９ローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。こうして、プリンタ１００における一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、作像部６における現像装置５の構成及び動作について、さらに詳しく説明する。現像装置５は、図２に示すように、ドラム状の感光体１に対向する現像ローラ５１、現像ローラ５１に対向するドクターブレード５２、第一現像剤収容部５３及び第二現像剤収容部５４内に配設された二つの搬送スクリュー５５を備える。さらに、第一現像剤収容部５３の現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ５６を備える。現像ローラ５１は、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４の内部には、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤Ｇが収容されている。第二現像剤収容部５４は、その上方に形成された開口を介してトナー落下搬送経路６４に連通している。

現像ローラ５１のスリーブは、図２の矢印方向（反時計周り方向）に回転駆動する。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５１上を移動する。現像装置５内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。現像装置５内のトナー消費に応じて、トナーボトル３２に収容されているトナーが、トナー補給装置６０を介して第二現像剤収容部５４内に補給される。トナー補給装置６０の構成、動作については、後で詳しく説明する。

第二現像剤収容部５４内に補給されたトナーは、二つの搬送スクリュー５５によって、現像剤Ｇとともに混合、攪拌されながら、二つの現像剤収容部である第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４を循環する。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５２の位置に達する。

そして、現像ローラ５１上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体１との対向位置（現像領域）まで搬送され、現像領域に形成された電界によって感光体１上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない第一現像剤収容部５３の上方に達して、この位置で現像ローラ５１から離脱される。

［トナー補給装置６０の詳細］
次に、トナー補給装置６０及びトナーボトル３２について詳述する。図３は、四つのトナー補給装置６０のうちの一つを示す模式図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。また、図５は、トナーボトル収容部７０にトナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が設置された状態を示す概略斜視図である。

プリンタ１００のトナーボトル収容部７０に設置されたトナーボトル３２内のトナーは、各色の現像装置５内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置６０によって適宜に各色の現像装置５内に補給される。

プリンタ１００本体のトナーボトル収容部７０に対して、トナーボトル３２を図５中の矢印「Ｑ」の方向へ移動させることで、トナーボトル収容部７０にトナーボトル３２を装着する。

図３に戻る。トナーボトル３２は、略円筒形状の粉体収容容器であって、主として、トナーボトル収容部７０に非回転で保持されるキャップ３４と、ギヤ３３ｃが一体的に形成された容器本体３３と、で構成される。容器本体３３は、キャップ３４に対して相対的に回転可能に保持され、ギヤ３３ｃがトナー補給装置６０の駆動出力ギヤ８１とかみ合う構成である。駆動手段である駆動モータ９１が駆動出力ギヤ８１を回転させることにより、容器本体３３のギヤ３３ｃに駆動を伝達し、容器本体３３がガイド部７２に外周面がガイドされながら容器本体３３が回転駆動する。

容器本体３３が回転することで、容器本体３３の内周面に螺旋状に形成された螺旋状突起３３１によって、容器本体３３の内部に収容されたトナーが容器本体３３の長手方向に沿って図３中の左側から右側へ搬送される。搬送されたトナーは、トナーボトル３２から排出され、トナー補給装置６０のホッパ部６１内にトナーが供給される。すなわち、駆動モータ９１によってトナーボトル３２の容器本体３３が適宜に回転駆動されることで、ホッパ部６１にトナーが適宜に供給される。各色のトナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、寿命に達したとき（収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき）に新品のものに交換される。

図３に示すように、トナー補給装置６０は、トナーボトル収容部７０、ホッパ部６１、トナー搬送スクリュー６２、駆動モータ９１等で構成されている。ホッパ部６１には、トナーボトル３２から供給されたトナーが貯留されており、トナー搬送スクリュー６２が配設されている。

トナー濃度検知センサ５６（図２参照）の検知結果に基づいて現像装置５内のトナー濃度が低下したことを制御部が検知すると、トナー搬送スクリュー６２を回転させて、所定時間回転させて現像装置５へのトナー補給を行う。トナー搬送スクリュー６２を回転することによってトナーの補給を行っているため、トナー搬送スクリュー６２の回転数を検出することで、現像装置５へのトナー供給量を精度良く算出することもできる。トナー濃度検知センサ５６は、粉体量検知手段を構成する。

ホッパ部６１の壁面には、ホッパ部６１に貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知するトナーエンドセンサが設置されている。トナーエンドセンサとしては、圧電センサ等を用いることができる。トナーエンドセンサによってホッパ部６１に貯留されたトナーが所定量以下になったことが検知（トナーエンド検知）されると、駆動モータ９１が駆動する。そして、トナーボトル３２の容器本体３３を所定時間回転駆動してホッパ部６１へのトナー補給を行う。

本実施形態では、ホッパ部６１を設けて、トナーボトル３２から排出されたトナーを一時貯留しているが、トナーボトル３２から排出されたトナーを、ダイレクトに現像装置５へ供給してもよい。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係るトナーボトル３２は、その外側に一対の平行平板電極を構成する上部平板電極６５と下部平板電極６６が配置されていて、これら二枚の平板電極でトナーボトル３２を挟むように構成されている。上部平板電極６５と下部平板電極６６によってトナーボトル３２のほぼ全体を覆うように配置されている。具体的には、上部平板電極６５と下部平板電極６６の短手方向長さ（図４の左右方向の長さ）は、トナーボトル３２の直径よりも長くしており、上部平板電極６５と下部平板電極６６の長手方向長さ（図３の左右方向長さ）は、トナー容器の長さの半分以上としている。

上部平板電極６５と下部平板電極６６は、任意の導電性部材でよく例えば鉄製の板材である。

図４に示すように、トナーボトル３２は、２つのガイド部７２に支持されている。ガイド部７２は、平板電極である下部平板電極６６の上面に固定されている。一対の平板電極を構成する上部平板電極６５と下部平板電極６６が、それぞれ絶縁性部材６９を介して、上壁面６７と下壁面６８に取り付けられている。そして、上壁面６７を構成する部材および下壁面６８を構成する部材はそれぞれ電気的に接地されていて、これらが接地電極としてのグランド電極を構成している。

図１を用いて説明したとおり、トナーボトル３２の下方には、感光体１や帯電部４、中間転写ベルト８などが配置されており、これらの影響でトナーボトル３２を挟んでいる上部平板電極６５と下部平板電極６６の間の静電容量が変動するおそれがある。下壁面６８を構成する部材を電気的に接地して（アースに落として）グランド電極とすることで、感光体１や帯電部４及び中間転写ベルト８などからの電気的ノイズをカットすることができる。

また、トナーボトル３２の上方には、印刷された記録紙や操作パネルなどが配置されており、また、人の手も置かれる場合があり、これらの影響で上記と同様に静電容量が変動するおそれがある。上壁面６７を構成する部材を電気的に接地して（アースに落として）グランド電極とすることで、これらの電気的なノイズをカットすることができる。

これにより、電気的なノイズにより、静電容量が変化するのを抑制することができ、正確にトナー量を検出することができる。なお、良好に電気的なノイズをカットするには、アースに落としたグランド電極を上部平板電極６５と下部平板電極６６よりも大きくし、グランド電極側から見たとき、上部平板電極６５と下部平板電極６６が覆い隠れるようにするとよい。

本実施形態では、上部平板電極６５と下部平板電極６６の大きさを同一のもととして例示している。一対の平板電極の大きさを同一にすることで、平板電極間の電気力線の密度がばらつくのを抑制することができ、トナーボトル３２のトナーの偏在によって、同一のトナー量でも静電容量が異なるのを抑制することができる。

トナーボトル３２の収容されているトナーの量は、上部平板電極６５と下部平板電極６６の間の静電容量を検知する計測装置１０によって検知される。計測装置１０の構成の詳細については、後述する。

次に、図５に示すように配置されたトナーボトル３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の配列態様と隣接するトナーボトル３２同士の電気的絶縁を行うための構成について説明する。図６は、隣接し合うトナーボトル３２の間にグランド電極に電気的に接続されて接地されている絶縁部材によって構成される絶縁部１２０がトナーボトル収容部７０に固定されて配置される本実施形態の詳細を説明する概略断面図である。

図６に示す様に、絶縁部１２０は電気的に接地されている。一つのトナーボトル３２（３２Ｋ）に着目すると、図７に示すように、トナーボトル３２（３２Ｋ）を挟んだ上部平板電極６５（６５Ｋ）と下部平板電極６６（６６Ｋ）の間の静電容量を検知するとき、上部平板電極６５（６５Ｋ）と下部平板電極６６（６６Ｋ）の間の電気力線は、上部平板電極６５（６５Ｋ）から発して下部平板電極６６（６６Ｋ）に至る。

仮に絶縁部１２０（Ｇ３）がない場合、または、絶縁部１２０（Ｇ３）の接地が浮いてしまい、絶縁部１２０（Ｇ３）のアースが異常になり、隣接するトナーボトル３２（３２Ｋと３２Ｃ）の間を電気的に絶縁しない状態になった場合を図８に例示する。図８に示すように、隣接するトナーボトル３２（３２Ｋと３２Ｃ）の間に絶縁部１２０（Ｇ３）が存在しないと、平板電極間である上部平板電極６５（６５Ｋ）と下部平板電極６６（６６Ｋ）の間の電気力線の一部が、隣接するトナーボトル３２に対応する平板電極（６６Ｃ）に向かってしまう。そうすると、本来到達すべき下部平板電極６６（６６Ｋ）に電気力線が到達せず、隣接するトナーボトル３２（Ｍ）の内部のトナーに電流が流れてしまう。この場合、特定のトナーボトル３２（３２Ｋ）におけるトナーの収容量を検知しょうとしても、隣接する別のトナーボトル３２（３２Ｃ）のトナーの収容量に影響を受けて変化することになる。すなわち、隣接するトナーボトル３２（３２Ｃ）との間を電気的に絶縁する構成が正常な状態にないとき、検知対象としているトナーボトル３２（３２Ｋ）の静電容量を検知しようとしても、精度よく検知できず、トナー量の検知精度が低下することになる。

一方、図９に示すように、隣接して配置されるトナーボトル３２（３２Ｋと３２Ｍ）の間を絶縁部１２０（Ｇ３）で仕切ることで、平板電極間（６５Ｋと６６Ｋの間）の電気力線が隣接する平板電極（６６Ｍ）に向かおうとしても、それを絶縁部１２０（Ｇ３）でカットすることができる。すなわち、図９に示すように、平板電極間（６５Ｋと６６Ｋの間）の電気力線の一部が、絶縁部１２０（Ｇ３）へ向っても、絶縁部１２０（Ｇ３）を越えて隣接するトナーボトル３２（３２Ｃ）にいくことは阻止される。これにより、検出する静電容量が、隣接するトナー容器のトナー量の影響を受けるのを抑制することができ、正確なトナー量の検出を行なうことができる。

なお、図６おける左右及び図６の紙面と直交する方向にも絶縁部１２０と同様のガード部材を設けて、四つのトナーボトル３２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）をガード部材で取り囲むようにしてもよい。これにより、人が横切ることにより電気的ノイズや、プリンタ１００の横や前後に配置された装置による電気的ノイズもグランド電極でカットすることができ、より精度の高いトナー量の検出を行なうことができる。

また、平板電極を、トナーボトル３２を挟んで左右方向（トナー容器の回転軸方向、上下方向いずれにも直交する方向）に配置してもよいが、トナー容器を挟んで上下方向に平板電極を配置するのが好ましい。

本実施形態では、平板電極を、トナーボトル３２の外側に設けることで、平板電極にトナーが固着するのを抑制することができ、正確なトナー残量を検出することができる。さらに、トナーボトル３２の部品点数を削減することができ、トナーボトル３２のコストダウンを図ることができる。

また、一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６でトナーボトル３２を挟む構成とすることで、トナー容器の形状誤差や、トナー容器の回転偏心の影響で静電容量が変化することがなく、正確なトナー残量を検出することができる。

また、本実施形態では、一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６で各トナーボトル３２のほぼ全体を覆っている。これにより、トナー容器内のトナーほぼ全部が一対の電極間の電気力線（電界）に含まれるため、トナー容器内でトナーの偏在があっても、正確にトナー容器内のトナー残量を把握することができ、ユーザーに正確なトナー容器の残量を、報知することができる。

［粉体量検知プログラムの実施形態］
次に、本発明に係る粉体量検知装置において実行される粉体量検知プログラムの実施形態について説明する。図１０は、粉体量検知装置の実施形態でもあり、本実施形態に係る制御系を構成する計測装置１０における機能構成を例示している。この機能構成は、計測装置１０が備えるＣＰＵなどの演算処理装置においてコンピュータプログラムで構成される粉体量検知プログラムを実行することで実現されるものである。図１０に示すように、計測装置１０は、機能構成として、静電容量検知部１１１と、トナー残量算出部１１２と、記憶部１１３と、表示部１１４と、電極選択部１１５と、判定部１１６と、を有する。

静電容量検知部１１１は、一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６によって構成される静電容量検出回路に接即されていて、一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６に電力を印加するように制御し、平板電極間（一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６の間）の静電容量を検出する。

静電容量検知部１１１における静電容量の検出方法は一般的な方法でよく、本実施形態では充電法（定電圧または定電流を電極間に印加し、充電到達ポイントの時間と電圧または電流の関係から静電容量を測定する）を例とする。

トナー残量算出部１１２は、静電容量検知部１１１で検出された静電容量に基づいてトナーボトル３２内のトナー残量を算出する。検出される静電容量は平板電極間の誘電率により変化する。また、トナーは空気よりも誘電率が高い。よって、平板電極間の電界の範囲のトナー量によって誘電率が変化する。各トナーボトル３２の外側に配置された一対の上部平板電極６５と下部平板電極６６によって挟まれたトナーボトル３２内のトナー量により、静電容量検知部１１１で検出される静電容量は変化するので、この静電容量からトナーボトル３２のトナー量（残量）を算出することができる。

記憶部１１３は、トナー残量算出部１１２が静電容量からトナー量を算出するために用いる情報であって、予め求めた静電容量とトナー量との関係を示す情報が記憶されている。したがって、トナー残量算出部１１２は、静電容量検知部１１１が検知した静電容量と、記憶部１１３に記憶されている情報に基づいてトナーボトル３２内のトナー残量を算出する。また、記憶部１１３は、電極選択部１１５が選択する平板電極の組み合わせに関する情報も記憶する。図１２に、記憶部１１３に記憶される平板電極の組み合わせに関する情報を格納する電極組み合わせデータテーブル１１３１を例示する。

電極組み合わせデータテーブル１１３１において、「Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、Ｔｘ４」は、各トナーボトル３２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対向配置されている上部平板電極６５（６５Ｙ、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｋ）に対応する。また、「Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４」は、各トナーボトル３２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対向配置されている下部平板電極６６（６６Ｙ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｋ）に対応する。例えば「Ｔｘ１−Ｒｘ２」という組み合わせは、トナーボトル３２（３２Ｙ）とトナーボトル３２（３２Ｍ）の間の絶縁部１２０（Ｇ１）の電気的接地状態を検知するときの組み合わせに相当する。

図１０に戻る。表示部１１４は、トナー残量算出部１１２の算出結果（トナー残量）を表示する。また、表示部１１４は、判定部１１６によって判定される隣接するトナーボトル３２同士の電気的絶縁情報、すなわち、絶縁部１２０の電気的接地状態が正常であるか否かを示す情報を表示する。

電極選択部１１５は、記憶部１１３に記憶されている電極組み合わせデータテーブル１１３１に基づいて、静電容量を検知するための一対の平板電極の組み合わせを選択し、静電容量検知部１１１と、判定部１１６に通知する。

判定部１１６は、電極選択部１１５から通知された平板電極対に係る静電容量を静電容量検知部１１１から取得する。また、判定部１１６は、取得した静電容量が予め規定する閾値を越えているか否かを判定する。判定部１１６は、取得した静電容量が閾値を越えているときには、その選択されている平板電極対の間に配置されている絶縁部１２０の電気的接地が不良になっていると判定し、その判定結果を表示部１１４に表示させる。判定部１１６は、電極組み合わせデータテーブル１１３１に記憶されている全組み合わせに対し、取得した静電容量が閾値を越えていないときは、絶縁部１２０は正常であると判定し、その旨を表示部１１４に表示させ、各トナーボトル３２のトナーの残量を計測する処理を実行させる。すなわち、判定部１１６における上記の判定処理は、各トナーボトル３２のトナーの残量（粉体量）の検知前に実行される。

［粉体量検知方法の実施形態］
次に、計測装置１０において粉体量検知プログラムを実行することで実現される粉体量検知方法の実施形態について図１１のフローチャートを用いて説明する。当該方法は、各トナーボトル３２のトナー残量を検知するトナー残量計測処理の一部として実行されるものである。以下、粉体量検知プログラムの処理ステップごとに方法の流れについて説明する。

まず、トナー残量計測処理が開始されたとき、電極選択部１１５によって、電極組み合わせデータテーブル１１３１が参照されて、これに含まれる一の組み合わせ（上部平板電極６５と下部平板電極６６の組み合わせ）が選択される（Ｓ１１０１）。

続いて選択された平板電極の組み合わせに基づいて、静電容量検知部１１１が検知した静電容量を判定部１１６が取得する（Ｓ１１０２）。

続いて、判定部１１６は、取得した静電容量と、記憶部１１３に記憶されている閾値とを比較し、静電容量が閾値を越えるか否かの判定をする（Ｓ１１０３）。判定の結果、静電容量が閾値を越えているとき（Ｓ１１０３／ＮＯ）、選択されている平板電極の間に配置されている絶縁部１２０の電気的接地は不良であるから、絶縁部１２０が故障している旨を表示部１１４によって表示させる（Ｓ１１０６）。

判定の結果、静電容量が閾値を越えていないとき（Ｓ１１０３／ＹＥＳ）、選択されている平板電極の間に配置されている絶縁部１２０の電気的接地は正常である。したがって、全組み合わせについて処理が終了しているか否かを判定し（Ｓ１１０４）、未終了の組み合わせがあれば（Ｓ１１０４／ＮＯ）、処理をＳ１１０１に戻す。

全ての組み合わせについて終了していれば（Ｓ１１０４／ＹＥＳ）、全ての絶縁部１２０の電気的接地は正常であるから、各トナーボトル３２におけるトナー残量の計測を実行する（Ｓ１１０５）。

以上のとおり、本実施形態に係る粉体量検知方法によれば、隣接するトナーボトル３２同士の電気的絶縁状態が正常であることを事前に確認した後、各トナーボトル３２のトナー残量を検知する。これによって、トナー残量の検知精度を向上させることができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ ：感光体
２ ：クリーニング部
２ａ ：クリーニングブレード
４ ：帯電部
５ ：現像装置
６ ：作像部
７ ：露光装置
８ ：中間転写ベルト
９ ：一次転写ローラ
１０ ：計測装置
１２ ：二次転写バックアップローラ
１５ ：中間転写ユニット
１９ ：二次転写ローラ
２０ ：定着部
２６ ：給紙部
２７ ：給紙ローラ
２８ ：レジストローラ対
２９ ：排紙ローラ対
３０ ：スタック部
３２ ：トナーボトル
３３ ：容器本体
３３ｃ ：ギヤ
３４ ：キャップ
５１ ：現像ローラ
５２ ：ドクターブレード
５３ ：第一現像剤収容部
５４ ：第二現像剤収容部
５５ ：搬送スクリュー
５６ ：トナー濃度検知センサ
６０ ：トナー補給装置
６１ ：ホッパ部
６２ ：トナー搬送スクリュー
６４ ：トナー落下搬送経路
６５ ：上部平板電極
６６ ：下部平板電極
６７ ：上壁面
６８ ：下壁面
６９ ：絶縁性部材
７０ ：トナーボトル収容部
７２ ：ガイド部
８１ ：駆動出力ギヤ
９１ ：駆動モータ
１００ ：プリンタ
１１１ ：静電容量検知部
１１２ ：トナー残量算出部
１１３ ：記憶部
１１４ ：表示部
１１５ ：電極選択部
１１６ ：判定部
１２０ ：絶縁部
３３１ ：螺旋状突起
１１３１ ：電極組み合わせデータテーブル

特開２０１８−０６６７８９号公報

Claims (12)

1. 隣接して配置された複数の粉体収容容器における粉体量を検知する粉体量検知装置であって、
   前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極と、
   隣接し合う前記粉体収容容器の間に配置され、電気的に絶縁する絶縁部材と、
   前記平板電極の組み合わせを任意に選択する電極選択部と、
   選択された一対の平板電極の間の静電容量を検知する静電容量検知部と、
   検知された静電容量が予め規定する閾値を越えるが否かを判定する判定部と、
   を有することを特徴とする粉体量検知装置。
2. 前記電極選択部は、隣接して対向する平板電極同士の組み合わせを任意に選択し、
   前記判定部は、選択された平板電極により検知された静電容量が前記閾値を越えないとき、隣接する粉体収容容器の間に配置されている前記絶縁部材の電気的接地は正常と判定する、
   請求項１に記載の粉体量検知装置。
3. 前記判定部は、前記静電容量検知部による各粉体収容容器の粉体量の検知前に、当該粉体収容容器に対応する平板電極に隣接して対向する平板電極同士の全組み合わせに係る静電容量の検知が終了しているか否かを判定し、
   全ての組み合わせにおける静電容量の検知結果が前記閾値を越えていなないとき、前記静電容量検知部に対して各粉体収容容器に対応する平板電極同士の静電容量の検知を指示する、
   請求項１又は２に記載の粉体量検知装置。
4. 各収容容器に対応する一対の平板電極は、それぞれの粉体収容容器の外側において当該粉体収容容器を挟むように対向して配置されている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉体量検知装置。
5. 前記平板電極が同一の大きさである、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体量検知装置。
6. 前記平板電極の外側に電気的に接地された接地電極が配置されている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉体量検知装置。
7. 前記粉体収容容器の長手方向における電極の長さは、当該粉体収容容器の長手方向における長さの半分以上である、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粉体量検知装置。
8. 粉体収容容器と、当該粉体収容容器内の粉体量を検知する粉体量検知手段と、を備え、前記粉体収容容器内の粉体を補給する粉体補給装置であって、
   前記粉体量検知手段として、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の粉体量検知装置を用いたことを特徴とする粉体補給装置。
9. 前記粉体収容容器は円筒形状であり、
   前記粉体収容容器を回転駆動させる駆動手段を有する、
   請求項８に記載の粉体補給装置。
10. 像担持体と、現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記現像手段で使用される現像剤を前記現像手段に補給する現像剤補給手段と、を備えた画像形成装置であって、
    前記現像剤補給手段として、請求項８又は９に記載の粉体補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
11. 隣接して配置された複数の粉体収容容器における粉体量を検知する粉体量検知方法であって、
    前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極のうち、任意に選択された平板電極の間の静電容量を検知し、
    検知された静電容量が予め規定する閾値を越えるが否かを判定し、
    その後、前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極の間の静電容量を検知する、
    ことを特徴とする粉体量検知方法。
12. 隣接して配置された複数の粉体収容容器における粉体量を検知する粉体量検知装置において実行される粉体量検知プログラムであって、
    前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極の間の静電容量を検知するステップと、
    前記平板電極の組み合わせを任意に選択するステップと、
    選択された平板電極の間の静電容量を検知し、検知された静電容量が予め規定する閾値を越えるが否かに基づいて、隣接し合う前記粉体収容容器の間に配置されて電気的に絶縁する絶縁部材の状態を判定するステップと、
    前絶縁部材の状態が正常であると判定されたときに、前記粉体収容容器の各々に対応するように配置された一対の平板電極の間の静電容量を検知するステップと、
    を実行すること特徴とする粉体量検知プログラム。