JP2021047288A - Image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像形成装置に装着される収容容器のトナー残量を検知する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting the remaining amount of toner in a storage container mounted on an image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置はトナーを用いて画像を形成するため、トナーが無くなると画像を形成できなくなる。したがって、トナー残量がゼロになる前に、トナーボトルの交換をユーザに促すことができれば、ユーザが画像を形成できない時間が減少しよう。特許文献1は、圧力センサを利用してトナー残量を検知することを提案している。
Since the electrophotographic image forming apparatus uses toner to form an image, it becomes impossible to form an image when the toner is exhausted. Therefore, if the user can be prompted to replace the toner bottle before the remaining amount of toner becomes zero, the time when the user cannot form an image will be reduced.
特許文献1ではトナーボトルの内部で回転する撹拌部材に圧センサが取り付けられている。そのため、圧センサへの電力供給と圧センサの検出信号の送受信とのために、ロータリー接点または無線通信回路が必要となる。ロータリー接点の摩耗が進むと、接触不良が発生しうる。また、トナーボトルの機構が複雑になる。無線通信回路を採用すると、コストアップが発生しうる。そこで、本発明は、低コストでトナー残量を検知することを目的とする。
In
本発明は、たとえば、
トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
補給用のトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、
モータと、
前記装着部に装着された収容容器から前記画像形成手段へ前記補給用のトナーを補給するため、前記モータを回転させる制御手段と、
前記装着部に装着された収容容器と非接触に設けられ、前記装着部に装着された収容容器のトナーの量に応じて変動する信号を出力する出力手段と、
前記制御手段が前記モータを回転させるたびに前記出力手段の出力結果を取得し、複数の出力結果に基づいて前記装着部に装着された収容容器のトナーの残量を検知する検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
The present invention is, for example,
An image forming means for forming an image using toner, and
A mounting part on which a storage container for storing replenishing toner is mounted, and
With the motor
A control means for rotating the motor in order to supply the toner for replenishment from the storage container mounted on the mounting portion to the image forming means, and a control means for rotating the motor.
An output means that is provided in non-contact with the storage container mounted on the mounting portion and outputs a signal that varies depending on the amount of toner in the storage container mounted on the mounting portion.
Each time the control means rotates the motor, the output result of the output means is acquired, and the detection means for detecting the remaining amount of toner in the storage container mounted on the mounting portion based on the plurality of output results. Provided is an image forming apparatus characterized by having.
本発明によれば、低コストでトナー残量を検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect the remaining amount of toner at low cost.
以下、添付図面を参照して実施形態が詳しく説明される。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一または同様の構成に同一の参照番号が付され、重複した説明は省略される。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are given the same reference numbers, and duplicate description is omitted.
●画像形成装置
図1が示すように、画像形成装置1は電子写真方式のフルカラープリンタである。しかし、本発明はモノクロプリンタにも適用可能である。ここではイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックのトナーが使用されるため、四つの画像形成部が設けられている。各画像形成部の構成は共通しているため、参照符号を構成する数字も共通である。参照符号の末尾に付与されているabcdの文字は、四つの画像形成部を区別するために付与されている。
● Image forming apparatus As shown in FIG. 1, the
帯電器3は感光ドラム2の表面を一様に帯電させる。露光装置5は入力画像に応じた光を感光ドラム2に照射することで静電潜像を形成する。現像器8は、現像ユニット7から供給されるトナーを用いて静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。現像器8はトナーを用いて画像を形成する画像形成手段として機能する。一次転写器6は、トナー画像を中間転写ベルト9に転写する。中間転写ベルト9は駆動ローラ10、従動ローラ11および対向ローラ21に張架されており、駆動ローラ10により駆動されて回転する。ドラムクリーナ4は感光ドラム2に残留したトナーを清掃する。
The
手差しトレイ13と給紙カセット17はシートSを収容する収容庫である。給送ローラ14、15は手差しトレイ13からシートSをレジストローラ16に給送する。給送ローラ18、19は給紙カセット17からシートSを、搬送ローラ20を経由して、レジストローラ16に給送する。レジストローラ16は、中間転写ベルト9により搬送されるトナー画像が二次転写部に到着するタイミングと、シートSが二次転写部に到着するタイミングとを整合させる。二次転写ローラ22は、中間転写ベルト9により搬送されるトナー画像をシートSに転写する。ベルトクリーナ12は中間転写ベルト9に残ったトナーを清掃する。定着器23は、熱と圧力をシートSおよびトナー画像に加えることで、トナー画像をシートSに定着させる。排出ローラ24、25によりシートSは排出トレイ26に排出される。
The
●トナー補給機構
図2が示すように、現像ユニット7は画像形成装置1の装着部に対して着脱可能に装着されるトナーボトル31を有している。トナーボトル31は補給用のトナーが収容された収容容器である。本実施形態のトナーボトル31は、装着部に装着された状態で所定方向(矢印方向)に回転することで、トナーボトル31の排出口からトナーを排出する。トナーボトル31の外側面にはらせん状の案内溝36が形成されている。トナーボトル31の内側面には、案内溝36が凸部を形成しており、この凸部がトナーを撹拌しつつ、トナーボトル31内のトナーを排出口へ搬送する。トナーボトル31はトナーをバッファー部30に供給する。バッファー部30はトナーを一時的に蓄積する。バッファー部30は搬送スクリュー33を有している。搬送スクリュー33が回転することで、バッファー部30に蓄積されているトナーが現像器8の容器に補給される。バッファー部30のトナー残量を検知するための静電容量センサ32が配置されてもよい。
● Toner Replenishment Mechanism As shown in FIG. 2, the developing
現像器8は一成分現像剤であるトナーを収容する。現像スリーブ35はトナーを担持し、感光ドラム2上の静電潜像にトナーを付着させる。現像器8には、現像器8内のトナーの量を検知するインダクタンスセンサ34が設けられてもよい。
●コントローラ
図3が示すようにコントローラ300は駆動回路301を通じてボトルモータ302を駆動する。これにより、ボトルモータ302は装着部に装着されたトナーボトル31を回転させる駆動源である。コントローラ300は駆動回路303を通じてスクリューモータ304を駆動する。スクリューモータ304は搬送スクリュー33を回転させる駆動源である。コントローラ300はインダクタンスセンサ34により現像器8内のトナー量を検知する。現像器8内のトナー量が所定量以下になると、コントローラ300はスクリューモータ304を駆動して搬送スクリュー33を回転させる。これにより、バッファー部30から現像器8にトナーが補給される。
The
● Controller As shown in FIG. 3, the
コントローラ300は静電容量センサ32によりバッファー部30内のトナー量を検知する。バッファー部30内のトナー量が目標量以下になると、コントローラ300はボトルモータ302を駆動してトナーボトル31を回転させる。トナーボトル31が回転することで、トナーボトル31からバッファー部30にトナーが補給される。
The
静電容量センサ305はトナーボトル31におけるトナー残量を推定するために使用されるセンサである。操作部310は入力装置と表示装置とを有している。コントローラ300は操作部310の入力装置を通じてユーザの指示を受け付ける。コントローラ300は操作部310の表示装置にトナー残量の推定結果を表示する。
The
●トナーボトル31と静電容量センサ305との位置関係
図4には三つの図面が含まれている。中央の図はトナーボトル31の側面と静電容量センサ305を説明する図である。左の図は、トナーボトル31についてのX―X断面図である。右の図は、補給口401からトナーボトル31の底面402に向かう方向に沿ってトナーボトル31を見た図である。トナー面T1はトナーボトル31に蓄積されているトナーTの表面を示している。トナー面T1に付与されている両方向矢印は、トナーTが回転することでトナー面T1が搖動することを示している。
● Positional relationship between the
図5は静電容量センサ305の一例を示している。静電容量センサ305は、保持部材500、正極501および負極502を有している。保持部材500は正極501および負極502を保持している。二つの電極(正極501と負極502と)の間の誘電率に応じて静電容量が変化する。静電容量に応じて二つの電極が形成するコンデンサにチャージされる電荷量が決定される。つまり、静電容量センサ305の付近にあるトナーの量に応じた電位差がセンサ出力値となる。静電容量センサ305は装着部に装着されたトナーボトル31のトナーの量に応じて変動する信号を出力する出力手段として機能する。
FIG. 5 shows an example of the
図6(A)および図6(B)はトナーボトル31の回転、駆動信号S1、および検知信号の波形S2の推移を示している。駆動信号S1は駆動回路301とボトルモータ302に出力する駆動信号である。波形S2は静電容量センサ305が出力する一連の検知信号からなる波形である。なお、トナーボトル31は空である。図6(A)が示す時刻i〜時刻vは、トナーボトル31が半回転することを示している(前半)。図6(B)が示す時刻vi〜時刻xは、トナーボトル31がさらに半回転することを示している(後半)。
6 (A) and 6 (B) show the rotation of the
時刻iにおいてトナーボトル31は静止している。静電容量センサ305は、トナーボトル31の側面に設けられた案内溝36に対向している。静電容量センサ305の静電容量値は初期値Q0である。コントローラ300が駆動信号S1をHiにすると、トナーボトル31が回転を開始する。
At time i, the
時刻iiでは、トナーボトル31の側面のうち、案内溝36よりも外側に位置する側面が静電容量センサ305に近づく。つまり、静電容量センサ305の静電容量値が初期値Q0よりも増加する。
At time ii, of the side surfaces of the
時刻iiiでは、案内溝36が静電容量センサ305から遠ざかる。その一方で、静電容量センサ305は、トナーボトル31の側面に対向する。そのため、静電容量値はQ1(Q1>Q0)になる。時刻ivから時刻vまではトナーボトル31と静電容量センサ305との間の距離は一定である。そのため、静電容量値はQ1に維持される。
At time iii, the
図6(B)が示すように、時刻vi〜時刻viiiでは、トナーボトル31と静電容量センサ305との間の距離は一定である。そのため、静電容量値はQ1に維持される。時刻ixで案内溝36が静電容量センサ305に近づく。これにより、静電容量値がQ1から下がり始める。時刻xでは、で案内溝36と静電容量センサ305とが対向するため、静電容量値はQ0になる。
As shown in FIG. 6B, the distance between the
図7(A)はトナーボトル31に少量のトナーが入っている場合の前半の半回転を示している。図7(B)はトナーボトル31に少量のトナーが入っている場合の後半の半回転を示している。すでに説明された事項については同一の参照符号が付与されており、その説明が省略される。
FIG. 7A shows the first half rotation when the
図7(A)が示すように時刻iで、静電容量センサ305は案内溝36に対向している。静電容量センサ305はトナー面T1から離れているため、静電容量センサ305はトナーの影響を受けにくい。よって、静電容量値はQ0である。
As shown in FIG. 7A, at time i, the
時刻iiでは、トナーボトル31の側面と静電容量センサ305との距離が短くなる。さらに、トナー面T1と静電容量センサ305との距離が短くなる。そのため、トナーボトル31が空の場合に比べて、少量のトナーを収容しているトナーボトル31について検知される静電容量値は急峻に増加する。一点鎖線S3は、トナーボトル31が空の場合に検知される静電容量値を示している。
At time ii, the distance between the side surface of the
時刻iiiではトナー面T1と静電容量センサ305との距離がほぼ最短となる。そのため静電容量値はQ2(Q2>Q1)になる。
At time iii, the distance between the toner surface T1 and the
時刻ivではトナーが重力によって鉛直下方に引き戻されるため、トナー面T1が下がる。時刻vでは駆動信号S1がLoとなり、トナーボトル31が静止する。そのため、トナー面T1がほぼ水平に戻り、静電容量値がQ1になる。
At time iv, the toner is pulled back vertically downward by gravity, so that the toner surface T1 is lowered. At time v, the drive signal S1 becomes Lo, and the
図7(B)が示すように、駆動信号S1がHiになると、後半の半回転が開始される。時刻viではトナー面T1が静電容量センサ305から離れているため、トナー面T1は静電容量値にほとんど寄与せず、トナーボトル31の側面が静電容量値に寄与する。よって、静電容量値はQ1に維持される。
As shown in FIG. 7B, when the drive signal S1 becomes Hi, the latter half rotation is started. Since the toner surface T1 is separated from the
時刻viiではトナー面が静電容量センサ305に近づくため、トナー面T1が静電容量値に寄与し始める。よって、静電容量値も増加する。時刻viiiではトナー面T1が静電容量センサ305に最も近づくため、静電容量値がQ2(Q2>Q1)になる。時刻ixでは、トナー面T1が徐々に下がるため、静電容量値も減少する。時刻xでは半回転が終了し、静電容量センサ305が案内溝36に対向するため、静電容量値がQ0になる。
At time vii, the toner surface approaches the
図6(A)、図6(B)、図7(A)および図7(B)を比較するとわかるように、静電容量センサ305により取得される一連の静電容量値が形成する波形S2は、トナーボトル31に収容されているトナーの量に依存する。そこで、発明者は、それぞれ異なる複数のトナー量(0g、18g、40g、62g、95g、113g、680g)について波形S2の測定実験を実行した。
As can be seen by comparing FIGS. 6 (A), 6 (B), 7 (A) and 7 (B), the waveform S2 formed by a series of capacitance values acquired by the
図8(A)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が0gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター0、1を示している。図8(B)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が18gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター2、3を示している。図8(C)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が40gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター4、5、14を示している。図8(D)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が62gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター6、7を示している。図8(E)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が95gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター8、9を示している。図8(F)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が113gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター10、11を示している。図8(G)はトナーボトル31に収容されているトナーの量が680gのときに観測された波形S2からクラスタリングにより取得されたクラスター12、13、15を示している。ここでは、トナーボトル31を半回転ずつ回転させることで複数回の測定が実行されている。コントローラ300は、トナーボトル31の回転開始から半回転が完了するまでの所定の測定期間において複数回のサンプリングを実行する。測定期間は、回転開始から半回転が完了するまで全期間よりも短くてもよい。測定期間は、時刻iiから時刻ivまでの期間と、時刻viiから時刻ixまでの期間とが含まればよい。ここで、トナーボトル31の回転開始から所定時間後に測定が開始され、複数回(例:200回)のサンプリングが実行されている。コントローラ300は、複数回の測定により得られたすべてのサンプル値における最大値Qmaxと最小値Qminを特定し、最大値と最小値との差分ΔQを求める。なお、最大値Qmaxと最小値Qminは、一回の測定(半回転)で得られた複数のサンプル値における最大値Qmaxと最小値Qminであってもよい。さらに、コントローラ300は、各サンプル値Qiについて、サンプル値Qiと最小値Qminとの差分ΔQiを求める。コントローラ300は、差分ΔQiを差分ΔQで除算することで、サンプル値Qiを正規化する。コントローラ300は、正規化されたサンプル値により形成される各波形について類似度を求め、類似した波形を分類する(クラスタリング)。図8(A)〜図8(G)では分類された複数の波形が重ねあわされて表示されている。ここでは、便宜上、類似した波形の集合はクラスター0〜クラスター15と呼ばれている。
FIG. 8A shows
図9はクラスターごとの波形の平均値を示している。図10(A)は、各クラスターについて図9に示された波形の平均値のうち200個のサンプルポイントでの平均値から形成された波形テーブルを示している。図10(B)は7種類のトナー量のそれぞれについてクラスター0〜クラスター15が出現する確率(出現確率)を示している。これは実験等で得られた確率分布である。波形テーブルおよび出現確率は、画像形成装置1の工場出荷時に作成されて、コントローラ300のROM領域(例:フラッシュメモリ)に格納される。
FIG. 9 shows the average value of the waveform for each cluster. FIG. 10A shows a waveform table formed from the mean values at 200 sample points of the mean values of the waveforms shown in FIG. 9 for each cluster. FIG. 10B shows the probability (appearance probability) that
●トナー残量の推定方法
図11はコントローラ300に搭載れるCPU1100とメモリ1150を示している。CPU1100はメモリ1150に記憶されている制御プログラムを実行することで様々な機能を実現する。図12はCPU1100が制御プログラムにしたがって実行する処理を示している。
● Method of estimating the remaining amount of toner FIG. 11 shows a
S1201でCPU1100(測定制御部1101)は駆動回路301を通じてボトルモータ302の駆動を開始する。駆動回路301は駆動信号S1をHiにすることでボトルモータ302を起動する。ボトルモータ302はトナーボトル31を回転させる。
In S1201, the CPU 1100 (measurement control unit 1101) starts driving the
S1202でCPU1100(測定制御部1101)は静電容量センサ305の検知結果をサンプリングすることでトナーボトル31の半回転ごとの波形を取得する。S1203でCPU1100(正規化部1102)は取得された波形を正規化する。なお、正規化部1102は、半回転分の波形についてノイズ除去を実行してから、正規化を実行してもよい。ノイズ除去処理とは、たとえば、移動平均処理である。
In S1202, the CPU 1100 (measurement control unit 1101) acquires the waveform for each half rotation of the
S1204でCPU1100(クラスタリング部1103)は波形からクラスターを決定する。たとえば、クラスタリング部1103は、取得された波形(測定波形)と、メモリ1150に記憶されている波形テーブル1151に保持されている参照波形とを比較し、最も近い参照波形を有するクラスター(クラスター番号)を特定する。これはパターンマッチングと呼ばれてもよい。図10(A)に示された波形テーブル1151は16個のクラスターのそれぞれについて参照波形を有している。参照波形は、200個の波形値を有している。クラスタリング部1103は、200個のサンプルポイントについて、たとえば、測定波形の波形値と、参照波形の波形値とについて最小二乗法を適用して演算結果を求める。これにより、クラスタリング部1103は、測定波形に最も近い参照波形を有するクラスター番号を波形テーブル1151から取得する。S1205でCPU1100(カウンタ1104)は、特定されたクラスターのカウント値に1を加算する。
In S1204, the CPU 1100 (clustering unit 1103) determines a cluster from the waveform. For example, the
S1206でCPU1100(測定制御部1101)は、m個の波形が取得されたかどうかを判定する。m個の波形の取得が完了していなければ、CPU1100は処理をS1202に進める。m個の波形の取得が完了していれば、CPU1100は処理をS1207に進める。たとえば、mは12などに設定される。トナーボトル31が一回転するたびに2個の波形が取得される。つまり、m個の波形を取得するためには、トナーボトル31がm/2回転することになる。
In S1206, the CPU 1100 (measurement control unit 1101) determines whether or not m waveforms have been acquired. If the acquisition of m waveforms is not completed, the
S1207でCPU1100(確率演算部1105)は、各クラスターの出現確率を演算する。図13(A)は、各クラスターについての出現回数(カウント値)と出現確率との一例を示している。この例では、クラスター1が1回出現し、クラスター4が4回出現し、クラスター5が5回出現し、クラスター10が2回出現している。よって、クラスター1の出現確率は1/12=0.083である。クラスター4の出現確率は4/12=0.333である。クラスター5の出現確率は5/12=0.417である。クラスター10の出現確率は2/12=0.167である。残りの各クラスターの出現確率はいずれも0である。
In S1207, the CPU 1100 (probability calculation unit 1105) calculates the appearance probability of each cluster. FIG. 13A shows an example of the number of appearances (count value) and the probability of appearance for each cluster. In this example,
S1208でCPU1100(推定部1106)は、各クラスターの出現確率に基づきトナー残量を特定する。図13(B)は、トナー残量の推定結果の一例を示している。推定部1106は、図10(B)に示された確率テーブル1152に保持されている各トナー量についてのクラスターの出現確率と、測定波形から求められた各クラスターの出現確率とに最小二乗法を適用する。つまり、推定部1106は、確率テーブル1152に保持されている各トナー量についての各クラスターの出現確率と、測定波形から求められた各クラスターの出現確率との差分について二乗和を求める。推定部1106は、0gから680gまでのトナー量ごとの二乗和を比較し、最小となる二乗和に対応するトナー量を特定する。図13(B)では、最小となる二乗和は0.249であり、0.249に対応するトナー量は40gである。よって、トナー量の推定値は40gに特定される。
In S1208, the CPU 1100 (estimating unit 1106) specifies the remaining amount of toner based on the appearance probability of each cluster. FIG. 13B shows an example of the estimation result of the remaining amount of toner. The
CPU1100(表示処理部1107)は、推定されたトナー量を示す情報を操作部310の表示装置に表示してもよい。図14は操作部310の表示装置に表示される表示画面1400a〜1400dの一例を示している。表示画面1400aは、残量表示部1401aと、メッセージ表示部1402aとを有している。残量表示部1401aは、推定されたトナー残量(単位はg)を表示する。メッセージ表示部1402aは、推定されたトナー残量に対応したメッセージを表示する。メモリ1150は、複数のトナー残量にそれぞれ対応したメッセージを記憶している。表示処理部1107は、推定されたトナー残量に対応するメッセージをメモリ1150から読み出してメッセージ表示部1402aに表示する。この例では、メッセージ表示部1402aは、トナーボトル31の準備を促すメッセージを表示している。
The CPU 1100 (display processing unit 1107) may display information indicating the estimated toner amount on the display device of the
表示画面1400bは、メッセージ表示部1402bを有している。表示処理部1107は、推定されたトナー残量が0gであるため、これに対応するメッセージをメモリ1150から読み出してメッセージ表示部1402bに表示する。メッセージ表示部1402bは、トナーボトル31の交換を促すメッセージを表示している。なお、トナーボトル31が空になっても、バッファー部30または現像器8はトナーを蓄積している。よって、推定されたトナー残量が0gであっても、ユーザは画像の形成を継続できる。
The
表示画面1400cは、トナー残量をパーセント表示する残量表示部1401cを有している。推定部1106は、推定されたトナー残量(例:40g)と、トナーボトル31の収容能力(例:800g)とから残量の割合(単位は%)を求め、表示処理部1107に渡す。表示処理部1107は、推定部1106から渡された残量の割合を残量表示部1401cに表示する。
The
表示画面1400dは、トナー残量を表示するグラフオブジェクト1403を有している。グラフオブジェクト1403に表示されている斜線部がトナー残量を示している。トナーボトル31がトナーで満杯であれば、グラフオブジェクト1403の全体が斜線で表示される。
The
●トナー残量の学習(更新)
上述したように、メモリ1150のROM領域に保持されている確率テーブル1152は、画像形成装置1の工場出荷時に取得されたものである。したがって、画像形成装置1の工場の環境と、画像形成装置1が設置されたユーザの居室の環境とに差があると、推定精度が低下しうる。そこで、画像形成装置1のメンテナンス担当者がそれぞれトナー量の異なる7種類のトナーボトル31を用意して、画像形成装置1に順番に装着し、学習を指示する。
● Learning (update) the remaining amount of toner
As described above, the probability table 1152 held in the ROM area of the
図15はトナー残量の学習方法を示すフローチャートである。操作部310の入力装置から学習指示が入力されると、CPU1100(学習部1108)は以下の処理を実行する。
FIG. 15 is a flowchart showing a method of learning the remaining amount of toner. When a learning instruction is input from the input device of the
S1500でCPU1100(学習部1108)は操作部310の入力装置を通じて入力される情報に基づき学習対象のトナー量(例:0g、18g、40g、62g、95g、113g、680g)の指定を受け付ける。メンテナンス担当者は、所定量のトナーを収容したトナーボトル31を画像形成装置1に取り付け、操作部310の入力装置が所定量を入力する。その後、CPU1100は、S1201ないしS1207を実行し、各クラスターの出現確率を求める。
In S1500, the CPU 1100 (learning unit 1108) accepts the designation of the toner amount to be learned (eg, 0 g, 18 g, 40 g, 62 g, 95 g, 113 g, 680 g) based on the information input through the input device of the
S1510でCPU1100(学習部1108)は、操作部310の入力装置から入力されたトナー量と各クラスターの出現確率とを関連付けて確率テーブル1152を作成または更新し、メモリ1150に保存する。CPU1100は、7種類のトナーボトル31のすべてについてS1500からS1510までを繰り返し実行する。
In S1510, the CPU 1100 (learning unit 1108) creates or updates the probability table 1152 in association with the amount of toner input from the input device of the
CPU1100(学習部1108)は、各トナー量について取得したクラスターを構成する200個のサンプル値の平均値を求め、波形テーブル1151を作成し、メモリ1150に保存してもよい。これにより、波形テーブル1151が更新されてもよい。
The CPU 1100 (learning unit 1108) may obtain an average value of 200 sample values constituting the acquired cluster for each toner amount, create a waveform table 1151, and store it in the
ところで、上記の説明では16個のクラスターが用意されている。しかし、CPU1100は、新規のクラスターを波形テーブル1151および確率テーブル1152にそれぞれ追加してもよい。たとえば、CPU1100は、サーバコンピュータから新規のクラスターに関する追加データを受信するか、持ち運び可能なメモリカードから新規のクラスターを読み出して、波形テーブル1151および確率テーブル1152に追加してもよい。また、7種類のトナー残量とは異なる他の残量のトナーを収容するトナーボトル31が画像形成装置1に装着されると、CPU1100は、当該残量についてクラスターとその出現確率を求め、波形テーブル1151および確率テーブル1152に追加してもよい。
By the way, in the above description, 16 clusters are prepared. However, the
<まとめ>
[観点1]
現像ユニット7はトナーを用いて画像を形成する画像形成手段として機能する。トナーボトル31は補給用のトナーを収容する着脱可能に構成された収容容器の一例である。現像ユニット7は装着部を有している。収容容器は装着部に装着される。駆動回路301およびボトルモータ302は収容容器を回転させる制御手段の一例である。駆動回路301は、装着部に装着された収容容器から画像形成手段へ補給用のトナーを補給するため、モータを回転させる制御手段として機能する。静電容量センサ305は収容容器の側面に対向するように非接触に配置された出力手段の一例である。静電容量センサ305は装着部に装着された収容容器と非接触に設けられ、装着部に装着された収容容器のトナーの量に応じて変動する信号を出力する出力手段として機能する。CPU1100は、収容容器が所定回転(例:半回転)する間に、出力手段から出力される一連の検知値により形成される波形に基づき収容容器のトナー残量を検知する検知手段として機能する。CPU1100は、制御手段がモータを回転させるたびに出力手段の出力結果を取得し、複数の出力結果に基づいて装着部に装着された収容容器のトナーの残量を検知する検知手段として機能する。このように本実施形態によれば、トナーボトル31の内部にセンサを設ける必要がないため、低コストでトナー残量を取得することが可能となる。
<Summary>
[Viewpoint 1]
The developing
[観点2]
メモリ1150、波形テーブル1151、確率テーブル1152は、それぞれ異なるトナー残量に関連付けられた複数の参照波形を記憶した記憶手段の一例である。CPU1100は、出力手段により出力された出力波形と記憶手段に記憶されている複数の参照波形とに基づき出力波形に対応するトナー残量を決定してもよい。このように測定波形と参照波形とに基づきトナー残量が推定されてもよい。これにより、低コストでトナー残量を取得することが可能となる。
[Viewpoint 2]
The
[観点3]
CPU1100は、出力手段により出力された波形と記憶手段に記憶されている複数の参照波形とをパターンマッチングすることで、記憶手段に記憶されている複数の参照波形のうちで、出力手段により出力された波形に最も近い参照波形を特定してもよい。さらに、CPU1100は、当該特定された参照波形に対応するトナー残量を記憶手段から取得してもよい。これにより、低コストでトナー残量を取得することが可能となる。
[Viewpoint 3]
The
[観点4]
CPU1100は、収容容器が半回転する間に出力手段から出力される出力波形の取得を繰り返し実行することでm個の波形を取得してもよい。CPU1100は、m個の波形にクラスタリングを適用して複数のクラスターを求めてもよい。CPU1100は、当該複数のクラスターに基づき収容容器のトナー残量を推定するように構成されていてもよい。測定波形が複数のクラスターに分類可能であるようなケースでは、このようなクラスタリングは有効であろう。
[Viewpoint 4]
The
[観点5]
メモリ1150、波形テーブル1151、確率テーブル1152は、それぞれ異なるトナー残量に関連付けられた複数の参照クラスターを記憶した記憶手段の一例である。CPU1100は、出力手段により出力された波形から求められた複数の出力クラスターと記憶手段に記憶されている複数の参照クラスターとに基づき出力手段により出力された波形から求められた複数の出力クラスターに対応するトナー残量を決定してもよい。クラスタリングが有効なケースでは、精度よくトナー残量が推定されるようになろう。
[Viewpoint 5]
The
[観点6]
CPU1100は、出力手段により出力された波形から求められた複数の出力クラスターと記憶手段に記憶されている複数の参照クラスターとをパターンマッチングしてもよい。CPU1100は、パターンマッチングの結果に基づき、記憶手段に記憶されている複数の参照クラスターのうちで、出力手段により出力された波形から求められた複数の出力クラスターに最も近い参照クラスターを特定してもよい。CPU1100は、当該特定された参照クラスターに対応するトナー残量を記憶手段から取得してもよい。実施例で説明されたように、一つのトナー残量に対して複数の参照クラスターが存在することがある。この場合、測定波形からも複数のクラスターが求められ、複数のクラスターと複数の参照クラスターとがパターンマッチングされる。これにより、より精度よく、トナー残量が推定されるようになろう。
[Viewpoint 6]
The
[観点7]
記憶手段(例:確率テーブル1152)は、各トナー残量ごとに複数の参照クラスターの出現確率を記憶していてもよい。CPU1100は、複数のクラスターについてそれぞれの出現確率を演算してもよい。CPU1100は、複数のクラスターについてそれぞれ演算された出現確率と、記憶手段に記憶されているトナー残量ごとの複数の参照クラスターの出現確率とに基づきトナー残量を決定してもよい。このようにクラスターの出願確率に基づきトナー残量を推定することで、より精度よく、トナー残量が推定されるようになろう。
[Viewpoint 7]
The storage means (eg, probability table 1152) may store the appearance probabilities of a plurality of reference clusters for each toner remaining amount. The
[観点8、9]
CPU1100は、複数のクラスターについてそれぞれ演算された出現確率と、記憶手段に記憶されている複数のトナー残量それぞれの複数の参照クラスターの出現確率との差分を求めてもよい。CPU1100は、複数のトナー残量のうち当該差分が最小となるトナー残量を決定してもよい。CPU1100は、トナー残量ごとに、差分の二乗の和を求め、複数のトナー残量のうちで差分の二乗の和が最小となったトナー残量を特定してもよい。これにより精度よくトナー残量が推定されるようになろう。
[
The
[観点10〜12]
CPU1100は、出力手段から出力される波形を正規化する正規化手段として機能してもよい。正規化手段は、出力手段から出力される出力波形の最小出力値と最大出力値とを特定し、当該最小出力値と当該最大出力値との差に基づき出力波形を正規化してもよい。静電容量センサは、一般に、湿度に敏感なセンサである。そのため、湿度に応じて検知結果にオフセットが生じたり、変動が生じたりしてしまう。しかし、波形の形状は湿度に依存しない。そこで、正規化された波形を用いることで、湿度の影響が低減される。CPU1100(正規化部1102)は、ボトルモータ302によるトナーボトルの駆動開始から所定時間が経過したあとに出力手段の出力結果を正規化してもよい。駆動開始から所定時間が経過するまでの検知結果がノイズ成分を含みやすいからである。
[Viewpoints 10-12]
The
[観点13]
出力手段は、収容容器の側面から離間して配置された非接触のセンサを含んでもよい。このような非接触センサが採用されることで、センサの摩耗および信号接点の摩耗が原理的に発生しにくくなり、低コスト化に有効であろう。
[Viewpoint 13]
The output means may include a non-contact sensor located away from the side of the containment vessel. By adopting such a non-contact sensor, wear of the sensor and wear of the signal contact are less likely to occur in principle, which will be effective for cost reduction.
[観点14]
センサは静電容量を検知するセンサであってもよい。とりわけ、トナーが磁性体を含まないトナーである場合には、静電容量センサが有効である。
[Viewpoint 14]
The sensor may be a sensor that detects capacitance. In particular, when the toner is a toner that does not contain a magnetic substance, the capacitance sensor is effective.
[観点15]
センサは磁気を検知するセンサであってもよい。磁性体を含むトナーが採用される場合、静電容量センサ305に代えて、インダクタンスセンサ等の磁気センサが採用されてもよい。
[Viewpoint 15]
The sensor may be a sensor that detects magnetism. When a toner containing a magnetic material is adopted, a magnetic sensor such as an inductance sensor may be adopted instead of the
[観点16]
図15に関連して説明されたように、CPU1100(学習部1108)は所定のトナー残量に対応する参照クラスターの出現確率を学習して学習結果を記憶手段に記憶する学習手段として機能してもよい。これにより、トナー残量の推定精度がさらに向上しよう。CPU1100(学習部1108)は新規の参照クラスターを記憶手段に追加してもよい。
[Viewpoint 16]
As described in connection with FIG. 15, the CPU 1100 (learning unit 1108) functions as a learning means that learns the appearance probability of the reference cluster corresponding to the predetermined remaining amount of toner and stores the learning result in the storage means. May be good. As a result, the estimation accuracy of the remaining amount of toner will be further improved. The CPU 1100 (learning unit 1108) may add a new reference cluster to the storage means.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項が添付される。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, claims are attached to make the scope of the invention public.
1:画像形成装置、31:トナーボトル、302:ボトルモータ、305:静電容量センサ、1100:CPU 1: Image forming device, 31: Toner bottle, 302: Bottle motor, 305: Capacitance sensor, 1100: CPU
Claims (16)
補給用のトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、
モータと、
前記装着部に装着された収容容器から前記画像形成手段へ前記補給用のトナーを補給するため、前記モータを回転させる制御手段と、
前記装着部に装着された収容容器と非接触に設けられ、前記装着部に装着された収容容器のトナーの量に応じて変動する信号を出力する出力手段と、
前記制御手段が前記モータを回転させるたびに前記出力手段の出力結果を取得し、複数の出力結果に基づいて前記装着部に装着された収容容器のトナーの残量を検知する検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming an image using toner, and
A mounting part on which a storage container for storing replenishing toner is mounted, and
With the motor
A control means for rotating the motor in order to supply the toner for replenishment from the storage container mounted on the mounting portion to the image forming means, and a control means for rotating the motor.
An output means that is provided in non-contact with the storage container mounted on the mounting portion and outputs a signal that varies depending on the amount of toner in the storage container mounted on the mounting portion.
Each time the control means rotates the motor, the output result of the output means is acquired, and the detection means for detecting the remaining amount of toner in the storage container mounted on the mounting portion based on the plurality of output results. An image forming apparatus characterized by having.
前記検知手段は、前記出力手段の出力結果である出力波形と前記記憶手段に記憶されている複数の参照波形とに基づき前記出力結果に対応するトナーの残量を決定するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 It also has a storage means that stores a plurality of reference waveforms associated with different toner levels.
The detection means is configured to determine the remaining amount of toner corresponding to the output result based on the output waveform which is the output result of the output means and the plurality of reference waveforms stored in the storage means. The image forming apparatus according to claim 1.
前記検知手段は、前記出力波形から求められた複数の出力クラスターと前記記憶手段に記憶されている複数の参照クラスターとに基づき、前記出力波形から求められた複数の出力クラスターに対応するトナーの残量を決定するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 It also has a storage means that stores multiple reference clusters, each associated with a different toner level.
The detection means is based on the plurality of output clusters obtained from the output waveform and the plurality of reference clusters stored in the storage means, and the toner residue corresponding to the plurality of output clusters obtained from the output waveform. The image forming apparatus according to claim 4, wherein the image forming apparatus is configured to determine the amount.
前記検知手段は、前記複数の出力クラスターについてそれぞれの出現確率を演算し、前記複数の出力クラスターについてそれぞれ演算された出現確率と、前記記憶手段に記憶されている各トナーの残量ごとの複数の参照クラスターの出現確率とに基づきトナーの残量を決定することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 The storage means stores the appearance probabilities of a plurality of reference clusters for each remaining amount of toner.
The detection means calculates the appearance probabilities of the plurality of output clusters, and the calculated appearance probabilities of the plurality of output clusters and a plurality of each of the remaining amount of each toner stored in the storage means. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the remaining amount of toner is determined based on the appearance probability of the reference cluster.
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