JP2024048739A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギアの剥離物の剥離量を静電容量によって好適に計測できる画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像形成装置１００は、ギア３０と、ボックス３１と、検知部４と、検出部５とを備える。ボックス３１は、ギア３０が摩耗して生じた剥離物を捕集する。検知部４は、ボックス３１に捕集された剥離物の静電容量Ｃを検知する。検出部５は、静電容量Ｃに基づいてギア３０の検出剥離量を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１は、ギアの歯数とモータのモータ回転速度に基づき決定された特定周波数における、変動値が閾値を超えている場合に、ギアの歯の摩耗の予兆を検出する画像形成装置を開示する。

特開２０１０－１５９８４８号公報

しかしながら、特許文献１は、モータの回転誤差が含まれる可能性があり、ギアから剥離した剥離物そのものの量を検知していない。

本発明は、ギアの剥離物の剥離量を静電容量によって好適に計測できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、ギアと、ボックスと、検知部と、検出部とを備える。前記ボックスは、前記ギアが摩耗して生じた剥離物を捕集する。前記検知部は、前記捕集ボックスに捕集された前記剥離物の静電容量を検知する。前記検出部は、前記静電容量に基づいて前記ギアの検出剥離量を検出する。

本発明の画像形成装置によれば、ギアの剥離物の剥離量を静電容量によって好適に計測できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置１００を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置が機能を発揮するための構成を示すブロック図である。 ギアからの剥離物を検知する態様を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、検知部の構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、発振回路の特性を示す図である。 単位時間当たりの静電容量Ｃの変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００を示す図である。

画像形成装置１００は、複合機１００であってもよい。

複合機１００は、例えば、スキャナー、複写機、プリンター、コピー機、ファクシミリその他の機能を組み合わせたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）である。複合機１００は、例えば、複写機、ファクシミリ、またはこれらの機能を兼ね備えた複合機である。以下、原則として、複合機１００は、画像形成装置１００と記述する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、原稿読取機能部１と、画像形成機能部２とを備える。

原稿読取機能部１は、原稿給送装置１０と、原稿読取装置１１とを有する。原稿給送装置１０は、例えば、原稿トレイ、原稿搬送部、原稿読取部、原稿排出部、原稿排出トレイを有する。原稿給送装置１０の一例は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）である。

原稿読取装置１１は、光学系を有する。光学系は、例えば、発光部、レンズ、反射鏡、受光部を有する。

原稿読取装置１１は、原稿給送装置１０によって搬送される原稿Ｇから画像を読み取る。原稿読取装置１１は、読み取った画像から画像データを生成する。原稿読取装置１１の一例は、ＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）方式またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）方式のスキャナーである。

画像形成機能部２は、給送部２０と、給送路２１と、搬送部２２と、画像形成部２３と、定着部２４と、排出部２５とを有する。

画像形成機能部２は、シートＳに画像を形成する。

給送部２０は、シートＳを収納する。給送部２０は、シートＳを給送する。

図２に示すように、給送部２０は、トレイと、給送ローラと、図示しない給送モータと、給送モータ駆動部と、給送モータ制御部とを有する。トレイは、シートＳを収納する。

給送ローラは、トレイのシートＳをピックアップして給送する。シートＳは、記録媒体の一例である。

給送モータは、給送ローラを回転駆動する。

給送モータ駆動部は、給送モータを回転駆動する。

給送モータ駆動部は、一例として、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で実現し得る。

給送モータ制御部は、給送モータ駆動部の駆動を制御する。

給送モータ制御部は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーであってもよい。給送モータ制御部は、他の構成要素が統合されたＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）等の集積回路であってもよい。給送モータ制御部は、複数の集積回路を組み合わせて構成されてもよい。

図１に示すように、給送路２１は、複数の給送部２０の切り換えを行う。

搬送部２２は、給送部２０および給送路２１を給送されたシートＳを搬送する。図２に示すように、搬送部２２は、搬送路と、搬送ローラと、図示しない搬送モータと、搬送モータ駆動部と、搬送モータ制御部とを有する。

図１に示すように、搬送路は、給送部２０を始点として、給送路２１、搬送部２２、画像形成部２３、定着部２４を経由して、排出部２５まで延びる。

図２に示すように、搬送ローラは、シートＳを定着部材に搬送する。搬送ローラは、搬送路上に必要に応じて複数箇所配置されてもよい。搬送ローラは、給送部２０で給送されたシートＳを、給送路２１、搬送部２２、画像形成部２３、定着部２４を経由して、排出部２５まで搬送する。

搬送モータは、搬送ローラを駆動する。

搬送モータ駆動部は、搬送モータを駆動する。

搬送モータ駆動部は、給送モータ駆動部と同様の構成であってもよい。

搬送モータ制御部は、搬送モータ駆動部を制御する。

搬送モータ制御部は、給送モータ制御部と同様の構成であってもよい。

図１に示すように、画像形成部２３は、トナーなどの現像剤により、シートＳに画像を形成する。画像形成装置１００が電子写真方式である場合、画像形成部２３は、感光体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写装置と、クリーニング装置と、除電装置とを含む。

感光体は、一例として、感光体ドラムである。感光体ドラムは、外周面に感光層を有する。感光体ドラムの一例は、セレンドラム、ＯＰＣ（有機光導電体：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。

帯電装置は、感光体の感光層を所定の電位に帯電する。帯電装置の一例は、コロナ放電器である。

露光装置は、感光体の感光層にレーザー光を照射して露光する。露光装置は、画像データに基づいて感光体の感光層を露光する。この結果、感光体に静電潜像が形成される。露光装置の一例は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。

現像装置は、一例として、磁性体からなるキャリアおよびトナーを含む二成分現像剤を収容する。現像装置は、トナーを含む一成分現像剤を収容してもよい。そして、現像装置は、トナーによって感光体に形成された静電潜像を現像して、感光体にトナー画像を形成する。

転写装置は、感光体上のトナー画像をシートに転写する。

間接転写方式の場合、転写装置は、中間転写体と、転写ローラとを有する。感光体は、トナー画像を中間転写体に一次転写する。転写ローラは、中間転写体を回転駆動させ、感光体と中間転写体との間にニップを形成させる。転写ローラは、搬送部２２に搬送されるシートＳにトナー画像を二次転写する。

直接転写方式の場合、転写装置は、搬送部２２の一部に配置された搬送ベルトと、転写ローラとを有する。転写ローラは、搬送ベルトを感光体に付勢して、搬送ベルトと感光体との間にニップを形成させる。感光体は、搬送ベルト上を搬送されるシートＳに直接トナー画像を転写する。

クリーニング装置は、転写後に感光体に残留している残留トナーを除去する。

除電装置は、感光体を除電する。

次に、図１に示すように、定着部２４は、シートＳに現像されたトナー画像を加熱および加圧して、シートＳにトナー画像を定着させる。図２に示すように、定着部２４は、図示しない定着ベルトと、ヒータと、加圧ローラと、定着モータと、温度センサと、定着モータ駆動部と、定着モータ制御部と、速度センサと、速度検知部とを有する。

定着ベルトは、シートＳにトナー画像を定着させる。

ヒータは、図示しない電源から電力を供給されて定着部材を加熱する。定着部材の一例は、定着ベルト、または、定着ローラである。本実施形態では、定着部材は、定着ベルトを例示して説明する。

ヒータは、定着ベルトを介してシートＳに形成されたトナー画像を加熱すると記述することもできる。ヒータは、定着ベルトの内周面に近接して配置される。搬送部２２に搬送されたシートＳは、ニップ部を通過することにより、ヒータに加熱され、トナー画像が定着される。

加圧ローラは、定着部材を加圧してニップを形成する。すなわち、加圧ローラは、定着ベルトに圧着され、定着ベルトを加圧して、定着ベルトとの間にニップを形成する。

定着モータは、加圧部材を駆動する。加圧部材の一例は、加圧ローラである。すなわち、定着モータは、加圧ローラを駆動する。

加圧ローラは、定着モータにより回転駆動され、定着ベルトとの間にニップを形成することにより、定着ベルトを回転させる。

温度センサは、ヒータの温度を測定する。温度センサの一例は、熱電対、サーミスタである。

定着モータ駆動部は、定着モータを駆動する。定着モータ駆動部は、給送モータ駆動部と同様の構成であってもよい。

定着モータ制御部は、定着モータ駆動部の駆動を制御する。定着モータ制御部は、給送モータ制御部と同様の構成であってもよい。

排出部２５は、画像形成装置１００の筐体の外部にシートＳを排出する。排出部２５は、排出ローラと、排出トレイとを有してもよい。排出ローラは、定着部２４から搬送ローラで搬送されたシートＳを排出トレイに排出する。排出トレイは、排出されたシートＳを積載する。

次に、図１に加え、さらに、図２～図６を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１００を詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置１００が機能を発揮するための構成を示すブロック図である。図３は、ギア３０からの剥離物を検知する態様を示す図である。図４（ａ）および（ｂ）は、検知部４の構成を示す図である。図５（ａ）および（ｂ）は、発振回路４１の特性を示す図である。図６は、単位時間当たりの静電容量Ｃの変化を示す図である。

図２および図３に示すように、画像形成装置１００は、さらに、アクチュエータ３と、検知部４と、検出部５と、予測部６と、設定部７と、報知部８と、判定部９とを備える。検知部４、検出部５、予測部６、設定部７、報知部８、および判定部９は、ＡＳＩＣ（Ａａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で実現し得る。

図３に示すように、アクチュエータ３は、ギア３０と、ボックス３１とを有する。ギア３０は、ギア３０ａと、ギア３０ｂとを有する。

また、図３に示すように、検知部４は、電極４０と、発振回路４１と、検出回路４２とを有する。

ギア３０ａ、または、ギア３０ｂは、金属で形成されてもよい。ギア３０ａ、または、ギア３０ｂは、樹脂で形成されてもよい。

本実施形態におけるギア３０は、原稿読取機能部１の原稿給送装置１０、または、原稿読取装置１１に配置されたギア３０であってもよい。本実施形態におけるギア３０は、画像形成機能部２の給送部２０、給送路２１、搬送部２２、画像形成部２３、定着部２４、または、排出部２５に配置されたギア３０であってもよい。

ボックス３１は、ギア３０ａとギア３０ｂとが摩耗して生じた剥離物を捕集する。

ボックス３１は、後述するように、ボックス３１に堆積する剥離物に、電極４０による磁界が作用することが可能な材質であればよい。

本実施形態における剥離物は、ギア３０ａとギア３０ｂとが接触しながら回転することにより、ギア３０ａまたはギア３０ｂから生じた剥離物である。

検知部４は、ボックス３１に捕集された剥離物の静電容量を検知する。

すなわち、ボックス３１に捕集された剥離物は、その堆積量によって静電容量が変化する。検知部４は、その静電容量を検知する。

検出部５は、剥離物の静電容量に基づいてギア３０の検出剥離量を検出する。

本実施形態によれば、ギア３０の剥離物自体の重量を計測しなくても、剥離物の検出剥離量を静電容量によって好適に計測できる。

次に、図３および図４を参照して、検知部４の構成の一例について説明する。図３に示す検知部４は、ギア３０の剥離物が、電極４０から発する電界に進入した際の静電容量の変化により剥離物の堆積量を検出する。

発振回路４１には、電界を発生させる電極４０が接続されている。検出回路４２は、発振回路４１の発振周波数の変化を検出する。

ボックス３１に剥離物がない場合、検出領域となる電極４０の電界に剥離物が存在しないので、発振回路４１の発振周波数に変化はない。検出領域に剥離物が進入すると、電極４０の電荷の増加により静電容量が増加し、発振回路４１の発振周波数が変化する。検出回路４２は、発振周波数の変化により剥離物を検出する。

次に、図４に示すレベルセンサ４２は、検出回路４２の一例である。レベルセンサ４２は、一本の電極と金属タンク間の静電容量を検出する。レベルセンサ４２は、互いに絶縁された検出電極と接地電極から一本の電極が構成される。検出電極と接地電極との間に生じる静電容量の変化から剥離物の有無を検出する。

図３に示すボックス３１に剥離物がない場合、図４（ａ）に示すように、検出電極と接地電極との間の電気的な状態は、抵抗値Ｒｏが無限大であり、静電容量値Ｃｏは取り付け状態で決まる固有の静電容量値になる。

図３に示すボックス３１に剥離物が堆積すると、図４（ｂ）に示すように、検出回路４２は、検出電極と接地電極との間の抵抗値Ｒｏおよび静電容量値Ｃｏが、それぞれ抵抗値Ｒｓおよび静電容量値Ｃｓに変化したことを検出する。

剥離物が絶縁物であっても、静電容量Ｃは変化する。そのため、検出回路４２は、静電容量Ｃの変化を検出できる。剥離物が導電性の場合は、抵抗値Ｒが小さくなる。そのため、検出回路４２は、抵抗値Ｒの変化を検出することもできる。

検知部４は、検出電極と接地電極との間の静電容量Ｃの一部に取り込むことで発振回路４１を構成しており、静電容量Ｃの変化を発振周波数の変化として検出してもよい。

発振回路４１は、Ｌ（コイル）とＣ（電極間に生じる静電容量値）の並列共振回路である。並列共振回路の発振周波数は、剥離物がない状態での発振周波数ｆ１とすると、発振周波数ｆ＝１／２π√（ＬＣ）である。図５（ａ）に示すように、このときの静電容量Ｃをゼロ点と記述する。

剥離物がある場合、静電容量Ｃは、静電容量（Ｃ＋ΔＣ）に増加する。そして、発振周波数ｆは、発振周波数ｆ２に変化する。このとき、発振周波数ｆ２＝１／２π√（Ｌ（Ｃ＋ΔＣ））と記述できる。図５（ａ）に示すように、このときの静電容量（Ｃ＋ΔＣ）をスパン点と記述する。

図５（ｂ）に示すように、検出部５は、発振周波数ｆ１から発振周波数ｆ２への周波数変化を検出し、変化量に見合った電流信号Ｉに変換して出力する。

次に、図２に示すように、予測部６は、剥離物の検出剥離量に基づいてギア３０の寿命到来時期を予測してもよい。寿命到来時期は、ギア３０の歯部が消耗したことにより、ギア３０の交換が推奨される時期である。

本実施形態によれば、ギア３０の剥離物自体の重量を計測しなくても、剥離物の検出剥離量を静電容量によって計測することにより、ギア３０の寿命到来時期を好適に予測できる。

設定部７は、ギア３０の寿命到来時期における設定剥離量を設定してもよい。

予測部６は、設定剥離量と検出剥離量との比較に基づいて、ギア３０の寿命到来時期を予測してもよい。

本実施形態によれば、ボックス３１で検出された検出剥離量が、事前に設定された設定剥離量に近づいていることが検出されることにより、好適にギア３０の寿命到来時期が予測される。

報知部８は、予測された寿命到来時期を報知する。

報知部８は、図示しないスピーカーから警告音声を発してもよい。報知部８は、画像形成装置１００の図示しないディスプレイに警告メッセージを表示させてもよい。報知部８は、画像形成装置１００が接続された図示しない端末のディスプレイに警告メッセージを表示させてもよい。

本実施形態によれば、ユーザは、ギア３０の交換時期が到来する前に、ギア３０の交換時期を好適に認識することができる。それによって、例えば、ユーザは、新しいギア３０を発注することにより、業務の中断を抑制することができる。

設定部７は、ギア３０の寿命到来時期における設定剥離量を設定してもよい。

判定部９は、設定剥離量と検出剥離量との比較に基づいて、ギア３０の寿命が到来したことを判定してもよい。

本実施形態によれば、ボックス３１で検出された検出剥離量が、事前に設定された設定剥離量に到達していることが検出されるか、または、設定剥離量に近づいていることが検出されることにより、好適にギア３０の寿命到来時期が予測される。

報知部８は、寿命到来時期が到来したことを報知してもよい。

本実施形態によれば、ユーザは、好適にギア３０を交換することができる。

次に、検知部４は、単位時間当たりの静電容量の変化量をさらに検知してもよい。

予測部６は、単位時間当たりの静電容量の変化量に基づいてギアの寿命到来時期を予測してもよい。

図６を参照して、単位時間当たりの静電容量Ｃの変化量の検知および判定を説明する。

図６は、横軸に時間ｔをとり、縦軸に静電容量Ｆをとる。

新しいギア３０が画像形成装置１００に取り付けられた直後は、ギア３０から剥離物が発生し易い。そのため、ボックス３１に多くの剥離物が堆積し、静電容量の単位時間当たりの変化量ΔＦは大きくなる。

従って、例えば、図６に示す点Ａから点Ｂまでの静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）は大きくなる。

次に、ギア３０が長時間使用されて寿命到達時期に近づくにつれて、ギア３０から剥離物が発生しにくくなる。そのため、剥離物の単位時間当たりの変化量ΔＦは小さくなる。従って、図５に示す点Ｃから点Ｄまでの静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）は小さくなる。

従って、予測部６は、例えば、静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）が閾値を下回ったことに基づいて、ギアの寿命到来時期を予測してもよい。

本実施形態によれば、静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）に基づいて、ギアの寿命到来時期を好適に予測することができる。

判定部９は、静電容量Ｃの変化量または静電容量変化率に基づいて、ギア３０の寿命到来時期が到来したことを判定してもよい。

判定部９は、静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）が閾値を下回ったことに基づいて、予測部６がギアの寿命到来時期を予測したことに基づいて、ギアの寿命到来時期を判定してもよい。

判定部９は、検知部４が単位時間当たりの静電容量Ｃの変化量または静電容量変化率を検知したことに基づいて、ギアの寿命到来時期を判定してもよい。

本実施形態によれば、静電容量変化率（ΔＦ／Δｔ）の検知または予測に基づいて、ギアの寿命到来時期を好適に判定することができる。

以上、図面を参照しながら発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数などは、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１００ 画像形成装置
１ 原稿読取機能部
２ 画像形成機能部
４ 検知部
４０ 電極
４１ 発振回路
４２ 検出回路
５ 検出部
６ 予測部
７ 設定部
８ 報知部
９ 判定部

Claims (8)

1. ギアと、
   前記ギアが摩耗して生じた剥離物を捕集するボックスと、
   前記ボックスに捕集された前記剥離物の静電容量を検知する検知部と、
   前記静電容量に基づいて前記ギアの検出剥離量を検出する検出部と
   を備えた、画像形成装置。
2. 前記検出剥離量に基づいて前記ギアの寿命到来時期を予測する予測部をさらに備えた、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ギアの前記寿命到来時期における設定剥離量を設定する設定部をさらに備え、
   前記予測部は、前記設定剥離量と前記検出剥離量との比較に基づいて、前記ギアの前記寿命到来時期を予測する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記予測された前記寿命到来時期を報知する報知部をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記ギアの前記寿命到来時期における設定剥離量を設定する設定部と、
   前記設定剥離量と前記検出剥離量との比較に基づいて、前記ギアの前記寿命到来時期が到来したことを判定する判定部と
   をさらに備える、請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記寿命到来時期が到来したことを報知する報知部をさらに備える、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記検知部は、単位時間当たりの前記静電容量の変化量をさらに検知し、
   前記予測部は、前記変化量に基づいて前記ギアの前記寿命到来時期を予測する、請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記判定部は、前記変化量に基づいて、前記ギアの前記寿命到来時期が到来したことを判定する、請求項７に記載の画像形成装置。

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