JP7010149B2 - Powder amount detection device, image forming device and powder amount detection method - Google Patents

Powder amount detection device, image forming device and powder amount detection method Download PDF

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Description

本発明は、粉体量検出装置、画像形成装置および粉体量検出方法に関する。 The present invention relates to a powder amount detection device, an image forming device, and a powder amount detection method.

従来、粉体の供給が必要な装置においては、粉体収容部である容器内にある粉体の残量の検出を荷重検出センサにより行い、検出結果をユーザに通知することによって、十分な量の粉体が充填された容器との交換を促している（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in a device that requires powder supply, a load detection sensor detects the remaining amount of powder in a container that is a powder container, and the detection result is notified to a user to obtain a sufficient amount. It is urged to replace the container with the powder-filled container (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、荷重検出センサでの粉体残量検出においては、略円筒形状の容器の回転を停止させた状態で残量検出を行うため、容器の回転を停止させた角度によって、容器の偏心と容器内部の粉体の偏りにより検出荷重が変わってしまうという問題があった。 However, in the powder remaining amount detection by the load detection sensor, since the remaining amount is detected while the rotation of the substantially cylindrical container is stopped, the eccentricity of the container and the container are determined by the angle at which the rotation of the container is stopped. There is a problem that the detected load changes due to the bias of the powder inside.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、粉体収容部に収容された粉体の残量検出の精度を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to improve the accuracy of detecting the remaining amount of powder contained in the powder accommodating portion.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転駆動部により回転される粉体収容部に収容された粉体の残量を、荷重検出センサを用いて検出する粉体量検出装置において、回転中における前記粉体収容部内の前記粉体の残量に関する値を前記荷重検出センサから取得し続け、前記回転駆動部の停止信号を受信した場合、当該停止信号を受信する前にＮ回転（Ｎ≧１）する間に検出した前記粉体の残量に関する値を、Ｎ回転にかかる時間で平均化した平均値を算出し、前記平均値を用いて前記粉体の残量を検出する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention uses a load detection sensor to detect the remaining amount of powder contained in the powder storage unit rotated by the rotation drive unit. In the quantity detection device, when the value regarding the remaining amount of the powder in the powder accommodating portion during rotation is continuously acquired from the load detection sensor and the stop signal of the rotation drive unit is received, the stop signal is received. An average value is calculated by averaging the values related to the remaining amount of the powder detected during N rotations (N ≧ 1) before with the time required for N rotations, and the remaining amount of the powder is used using the average value. It is characterized by detecting the amount.

本発明によれば、粉体収容部に収容された粉体の残量検出の精度を高めることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the accuracy of detecting the remaining amount of the powder contained in the powder accommodating portion can be improved.

図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の概要構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. 図２は、画像形成装置の概要構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an outline configuration of the image forming apparatus. 図３は、トナーボトルの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the toner bottle. 図４は、トナーボトルの設置態様を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an installation mode of the toner bottle. 図５は、ひずみセンサを例示的に示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an exemplary strain sensor. 図６は、画像形成装置のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。FIG. 6 is a hardware block diagram showing a hardware configuration of an image forming apparatus. 図７は、コントローラのハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。FIG. 7 is a hardware block diagram showing a hardware configuration of the controller. 図８は、コントローラの機能構成を示す機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram showing a functional configuration of the controller. 図９は、トナーボトル内のトナー残量を検出する機能を示す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram showing a function of detecting the remaining amount of toner in the toner bottle. 図１０は、トナー残量を検出する機能の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a function for detecting the remaining amount of toner. 図１１は、トナーボトル内のトナーの分布態様を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a distribution mode of toner in the toner bottle. 図１２は、トナーボトル内のトナーの分布態様を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a distribution mode of toner in the toner bottle. 図１３は、トナーボトル内のトナーの分布態様を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a distribution mode of toner in the toner bottle. 図１４は、トナー分布におけるひずみ値に基づいてトナー残量を検出する際の誤差について説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an error in detecting the remaining amount of toner based on the strain value in the toner distribution. 図１５は、偏心の影響について説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the effect of eccentricity. 図１６は、トナーボトル内部のトナーの偏りの影響について示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the effect of toner bias inside the toner bottle. 図１７は、従来のトナー補給動作中の残量検出を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the remaining amount detection during the conventional toner replenishment operation. 図１８は、ボトル回転中の残量検出を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the remaining amount detection during bottle rotation. 図１９は、平均化時間の算出について説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating the calculation of the averaging time. 図２０は、実際のトナー残量とセンサ検出量との関係を示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing the relationship between the actual remaining amount of toner and the amount detected by the sensor. 図２１は、補正テーブルの一例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of a correction table. 図２２は、トナーボトル内のトナー残量を検出する処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing a flow of processing for detecting the remaining amount of toner in the toner bottle. 図２３は、トナーボトルの他の構成を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing another configuration of the toner bottle.

以下に添付図面を参照して、粉体量検出装置、画像形成装置および粉体量検出方法の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the powder amount detection device, the image forming device, and the powder amount detection method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態においては、電子写真方式で画像形成出力を実行する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に、粉体の現像剤であるトナーを供給するトナーボトル内におけるトナーの残量を検出する粉体量検出装置および粉体残量検出方法について説明する。また、本実施の形態では、画像形成装置１として、モノクロプリンタ機を例に挙げて説明を行うが、本発明は、Ｃ（シアン）Ｍ（マゼンダ）Ｙ（イエロー）Ｋ（クロ）の各色のトナーを用いてカラー印刷を行う画像形成装置についても同様に適用することができる。 In the present embodiment, in an image forming apparatus that performs image forming output by an electrophotographic method, toner, which is a powder developer, is supplied to a developer that develops an electrostatic latent image formed on a photoconductor. A powder amount detecting device for detecting the remaining amount of toner in the toner bottle and a method for detecting the remaining amount of toner will be described. Further, in the present embodiment, the image forming apparatus 1 will be described by taking a monochrome printer as an example, but the present invention describes each color of C (cyan), M (magenda), Y (yellow), and K (black). The same can be applied to an image forming apparatus that performs color printing using toner.

図１は実施の形態にかかる画像形成装置１の概要構成を示す断面図、図２は画像形成装置１の概要構成を示す斜視図である。画像形成装置１は、給紙テーブル１０５、画像形成部であるプリントエンジン１０６、および、原稿を読み取るスキャナユニット１０２、ディスプレイパネル１０４を含む。給紙テーブル１０５には、紙やＯＨＰフィルム等の印刷媒体Ｐが収納されている。印刷媒体Ｐは呼出ローラ６２によって給紙された後、プリントエンジン１０６へ搬送される。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline configuration of an image forming apparatus 1 according to an embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing an outline configuration of an image forming apparatus 1. The image forming apparatus 1 includes a paper feed table 105, a print engine 106 which is an image forming unit, a scanner unit 102 for reading a document, and a display panel 104. A print medium P such as paper or an OHP film is stored in the paper feed table 105. The print medium P is fed by the calling roller 62 and then conveyed to the print engine 106.

プリントエンジン１０６は、像担持体、潜像担持体としての感光体１０、書込装置４７、帯電装置１１、現像装置１２、転写装置１３、クリーニング装置１４、および、定着装置２２を含む画像形成部として機能する。帯電装置１１は、回転駆動する感光体１０の表面を一様に帯電する。書込装置４７は、感光体１０にレーザー光を照射して、感光体１０の表面に静電潜像を形成する。 The print engine 106 is an image forming unit including an image carrier, a photoconductor 10 as a latent image carrier, a writing device 47, a charging device 11, a developing device 12, a transfer device 13, a cleaning device 14, and a fixing device 22. Functions as. The charging device 11 uniformly charges the surface of the photoconductor 10 that is driven to rotate. The writing device 47 irradiates the photoconductor 10 with a laser beam to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 10.

現像装置１２は、現像ローラ８１によって感光体１０の表面にトナーを付着させ、感光体１０の表面に形成された静電潜像を可視像化する。転写装置１３は、転写ベルト１７を備えており、この転写ベルト１７は、転写位置Ｂで感光体１０の周面に押し当てられている。 The developing device 12 adheres toner to the surface of the photoconductor 10 by the developing roller 81, and visualizes an electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor 10. The transfer device 13 includes a transfer belt 17, which is pressed against the peripheral surface of the photoconductor 10 at the transfer position B.

レジストローラ２１を通過した印刷媒体Ｐは、転写位置Ｂへ送り込まれる。転写装置１３によって感光体１０上のトナー像が転写位置Ｂへ送り込まれた印刷媒体Ｐに転写されて、印刷媒体Ｐの表面にトナー像が担持される。クリーニング装置１４は、転写後の感光体１０の表面に残留したトナーを除去し、除電ランプ９によって感光体１０上の残留電位を除去する。 The print medium P that has passed through the resist roller 21 is sent to the transfer position B. The toner image on the photoconductor 10 is transferred by the transfer device 13 to the print medium P sent to the transfer position B, and the toner image is supported on the surface of the print medium P. The cleaning device 14 removes the toner remaining on the surface of the photoconductor 10 after transfer, and the static elimination lamp 9 removes the residual potential on the photoconductor 10.

定着装置２２は、加熱ローラ３０と加圧ローラ３２とを有し、トナー像が担持された印刷媒体Ｐに熱および圧力を加え、印刷媒体Ｐにトナー像を定着する。その後、印刷媒体Ｐは、排紙ローラ３５により排紙トレイ１０７上に排出され、そこにスタックされる。 The fixing device 22 has a heating roller 30 and a pressure roller 32, and applies heat and pressure to the printing medium P on which the toner image is supported to fix the toner image on the printing medium P. After that, the print medium P is ejected onto the output tray 107 by the output roller 35 and is stacked there.

一方、印刷媒体Ｐの両面に画像を形成する場合、排出分岐爪３４によって印刷媒体Ｐは、反転路４３に搬送される。その後、搬送ローラ６６を逆回転させることによって、印刷媒体Ｐは、再搬送路４４を介してレジストローラ２１に搬送される。そして、印刷媒体Ｐのトナー像が担持されていない面にも、これまで説明したようにトナー像が転写される。 On the other hand, when an image is formed on both sides of the print medium P, the print medium P is conveyed to the reversal path 43 by the discharge branch claw 34. After that, by rotating the transport roller 66 in the reverse direction, the print medium P is transported to the resist roller 21 via the reconveyance path 44. Then, the toner image is transferred to the surface of the print medium P on which the toner image is not supported, as described above.

画像形成装置１においては、感光体１０、帯電装置１１、現像装置１２、および、クリーニング装置１４は、図１に示すようにプロセスカートリッジ８０として一体に構成されている。現像装置１２は、現像ローラ８１、トナーを含む現像剤の層の厚みを制御するためのドクターブレード６、現像剤を撹拌搬送するスクリュー８２、８３を含む。クリーニング装置１４は、クリーニングブレード８を含む。除電ランプ９は、クリーニングブレード８で感光体表面を清掃したあとに感光体１０上の残留電位を除去する。 In the image forming apparatus 1, the photoconductor 10, the charging apparatus 11, the developing apparatus 12, and the cleaning apparatus 14 are integrally configured as a process cartridge 80 as shown in FIG. The developing apparatus 12 includes a developing roller 81, a doctor blade 6 for controlling the thickness of a layer of a developing agent containing toner, and screws 82 and 83 for stirring and transporting the developing agent. The cleaning device 14 includes a cleaning blade 8. The static elimination lamp 9 removes the residual potential on the photoconductor 10 after cleaning the surface of the photoconductor with the cleaning blade 8.

プロセスカートリッジ８０は、画像形成装置１の前後方向に渡されたレール９１に従って装置手前側にスライドさせることによって、開口部８０ａから取り外すことができる。 The process cartridge 80 can be removed from the opening 80a by sliding the process cartridge 80 toward the front of the device according to the rail 91 passed in the front-rear direction of the image forming device 1.

また、画像形成装置１は、プロセスカートリッジ８０に供給するためのトナーが充填されたトナーボトル２０１を含む。トナーボトル２０１は、開口部２０ａから引き出すことによって画像形成装置１から取り外すことができ、トナーが充填された交換用のトナーボトルを開口部２０ａから挿入することによって交換することができる。 Further, the image forming apparatus 1 includes a toner bottle 201 filled with toner for supplying the process cartridge 80. The toner bottle 201 can be removed from the image forming apparatus 1 by pulling it out from the opening 20a, and can be replaced by inserting a replacement toner bottle filled with toner through the opening 20a.

次に、本実施の形態に係る粉体収容部であるトナーボトル２０１の構成について説明する。 Next, the configuration of the toner bottle 201, which is the powder accommodating portion according to the present embodiment, will be described.

ここで、図３はトナーボトル２０１の構成を示す図、図４はトナーボトル２０１の設置態様を示す図である。図３に示すように、略円筒形状のトナーボトル２０１は、突起部２１１、供給口２１２を含む。突起部２１１は、トナーボトル２０１の長手方向における螺旋状に設けられている。突起部２１１の突出方向はトナーボトル２０１の内壁面、すなわち、トナーが充填されている側である。つまり突起部２１１は、トナーボトル２０１の内壁面を長手方向における螺旋状に突出させて形成されている。なお、突起部２１１が形成されている位置に対応するトナーボトル２０１の外壁面は突起部２１１の形状に合わせて内側に凹んでいる。 Here, FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the toner bottle 201, and FIG. 4 is a diagram showing an installation mode of the toner bottle 201. As shown in FIG. 3, the substantially cylindrical toner bottle 201 includes a protrusion 211 and a supply port 212. The protrusion 211 is provided in a spiral shape in the longitudinal direction of the toner bottle 201. The protruding direction of the protruding portion 211 is the inner wall surface of the toner bottle 201, that is, the side filled with toner. That is, the protrusion 211 is formed by projecting the inner wall surface of the toner bottle 201 in a spiral shape in the longitudinal direction. The outer wall surface of the toner bottle 201 corresponding to the position where the protrusion 211 is formed is recessed inward according to the shape of the protrusion 211.

また、図４に示すように、トナーボトル２０１の長手方向の一端側の外周には、ギア２０３が形成されている。トナー供給部２０２にトナーボトル２０１を装着すると、トナー供給部２０２に設けられた駆動モータ２５０とトナーボトル２０１が組み合わる状態になる。この状態において、ボトル駆動部１２１を駆動させると、回転駆動部である駆動モータ２５０が回転し、駆動モータ２０５の回転に応じてトナーボトル２０１が長手方向の軸を中心として回転する。 Further, as shown in FIG. 4, a gear 203 is formed on the outer periphery of the toner bottle 201 on one end side in the longitudinal direction. When the toner bottle 201 is attached to the toner supply unit 202, the drive motor 250 provided in the toner supply unit 202 and the toner bottle 201 are combined. In this state, when the bottle drive unit 121 is driven, the drive motor 250, which is a rotation drive unit, rotates, and the toner bottle 201 rotates about the axis in the longitudinal direction according to the rotation of the drive motor 205.

トナーボトル２０１を回転させると、突起部２１１によってトナーは撹拌されながら、突起部２１１に沿ってトナーボトル２０１の内部を移動する。すでに説明したとおり、突起部２１１はトナーボトル２０１の長手方向において螺旋状に形成されているので、トナーもトナーボトル２０１の内側を螺旋状に移動する。 When the toner bottle 201 is rotated, the toner is agitated by the protrusion 211 and moves inside the toner bottle 201 along the protrusion 211. As described above, since the protrusion 211 is formed spirally in the longitudinal direction of the toner bottle 201, the toner also moves spirally inside the toner bottle 201.

したがって、突起部２１１は、トナーボトル２０１の内部空間においてトナーの分布が変化するようにトナーを移動させる粉体移動部として機能する。トナーが供給口２１２に向かって移動するトナーボトル２０１の回転方向を供給方向とし、トナーが供給口２１２から離れるように移動するトナーボトル２０１の回転方向を逆方向として、以後の説明を行う。 Therefore, the protrusion 211 functions as a powder moving portion for moving the toner so that the distribution of the toner changes in the internal space of the toner bottle 201. The following description will be described with the rotation direction of the toner bottle 201 in which the toner moves toward the supply port 212 as the supply direction and the rotation direction of the toner bottle 201 in which the toner moves away from the supply port 212 as the reverse direction.

トナーボトル２０１内を供給方向へと移動したトナーは、供給口２１２の内部を通過するように設けられた搬送ノズル２２２内の搬送スクリュー２２５によって現像装置１２へ送られる。このようにしてトナーボトル２０１から現像装置１２へとトナーが供給される。 The toner that has moved in the supply direction in the toner bottle 201 is sent to the developing device 12 by the transfer screw 225 in the transfer nozzle 222 provided so as to pass through the inside of the supply port 212. In this way, the toner is supplied from the toner bottle 201 to the developing device 12.

図４に示すように、画像形成装置１は、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出するために、荷重検出センサであるひずみセンサ２０４を備えている。 As shown in FIG. 4, the image forming apparatus 1 includes a strain sensor 204, which is a load detection sensor, in order to detect the remaining amount of toner in the toner bottle 201.

ここで、図５はひずみセンサ２０４を例示的に示す図である。図５に示すように、ひずみセンサ２０４は、供給口２１２と対向するトナーボトル２０１の長手方向の一端において、トナーボトル２０１を支持する支持部２６０に設けられている。本実施の形態では、画像形成装置１は、ひずみセンサ２０４の出力値に基づいてトナーボトル２０１の重量を計測し、計測したトナーボトル２０１の重量に基づいてトナーボトル２０１内におけるトナー残量を検出する。 Here, FIG. 5 is a diagram illustrating the strain sensor 204 as an example. As shown in FIG. 5, the strain sensor 204 is provided on a support portion 260 that supports the toner bottle 201 at one end in the longitudinal direction of the toner bottle 201 facing the supply port 212. In the present embodiment, the image forming apparatus 1 measures the weight of the toner bottle 201 based on the output value of the strain sensor 204, and detects the remaining amount of toner in the toner bottle 201 based on the measured weight of the toner bottle 201. do.

ひずみセンサ２０４は、例えば、ダイアフラム上にピエゾ抵抗がブリッジ回路を形成して配置されており、ダイアフラムの変形によってピエゾ抵抗に応力を与えることで抵抗値が変化し、その抵抗値変化によるブリッジ回路の中点電位変動を捉えることで、荷重検出を行なうことができる。 In the strain sensor 204, for example, a piezo resistance is arranged on a diaphragm to form a bridge circuit, and the resistance value changes by applying a stress to the piezo resistance due to deformation of the diaphragm, and the resistance value of the bridge circuit changes due to the change in the resistance value. Load detection can be performed by capturing the midpoint potential fluctuation.

また、図５に示すように、ひずみセンサ２０４が設けられる支持部２６０は、トナーボトル２０１の供給口２１２の反対側を支えることが可能な構造体となっている。これにより、トナーボトル２０１の供給口２１２側の一端のみで保持されている構成でトナーボトル２０１を回した場合に、供給口２１２の反対側が自由に動いてしまうことを防ぐことができる。 Further, as shown in FIG. 5, the support portion 260 provided with the strain sensor 204 has a structure capable of supporting the opposite side of the supply port 212 of the toner bottle 201. This makes it possible to prevent the opposite side of the supply port 212 from freely moving when the toner bottle 201 is rotated in a configuration in which the toner bottle 201 is held only at one end on the supply port 212 side.

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成について説明する。 Next, the hardware configuration of the image forming apparatus 1 according to the present embodiment will be described.

図６は、画像形成装置１のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。図６に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、コントローラ１００、駆動モータ２５０、ひずみセンサ２０４、ＡＤＦ（Auto Document Feeder：原稿自動搬送装置）１０１、スキャナユニット１０２、排紙トレイ１０３、ディスプレイパネル１０４、給紙テーブル１０５、プリントエンジン１０６、排紙トレイ１０７、および、ネットワークＩ／Ｆ１０８を有する。図６に示すように、画像形成装置１は、スキャナユニット１０２、プリントエンジン１０６を有する複合機として構成されている。なお、図６においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、用紙の流れを破線の矢印で示している。 FIG. 6 is a hardware block diagram showing a hardware configuration of the image forming apparatus 1. As shown in FIG. 6, the image forming apparatus 1 according to the present embodiment includes a controller 100, a drive motor 250, a strain sensor 204, an ADF (Auto Document Feeder) 101, a scanner unit 102, and a paper ejection tray. It has a 103, a display panel 104, a paper feed table 105, a print engine 106, a paper output tray 107, and a network I / F 108. As shown in FIG. 6, the image forming apparatus 1 is configured as a multifunction device having a scanner unit 102 and a print engine 106. In FIG. 6, the electrical connection is indicated by a solid arrow, and the paper flow is indicated by a broken line arrow.

ディスプレイパネル１０４は、画像形成装置１の状態を視覚的に表示する表示部であるとともに、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置１を直接操作し、もしくは、画像形成装置１に対して情報を入力する際の入力部でもある。すなわち、ディスプレイパネル１０４は、ユーザによる操作を受けるための画像を表示する機能を含む。ディスプレイパネル１０４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５６および操作部５７によって実現される。ＬＣＤ５６は、ユーザが画像形成装置１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部５７は、キーボードやマウスなど、ユーザが画像形成装置１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。したがって、ディスプレイパネル１０４は操作表示部として機能する。 The display panel 104 is a display unit that visually displays the state of the image forming apparatus 1, and when the user directly operates the image forming apparatus 1 as a touch panel or inputs information to the image forming apparatus 1. It is also the input part of. That is, the display panel 104 includes a function of displaying an image for receiving an operation by the user. The display panel 104 is realized by an LCD (Liquid Crystal Display) 56 and an operation unit 57. The LCD 56 is a visual user interface for the user to confirm the state of the image forming apparatus 1. The operation unit 57 is a user interface such as a keyboard and a mouse for the user to input information to the image forming apparatus 1. Therefore, the display panel 104 functions as an operation display unit.

ネットワークＩ／Ｆ１０８は、画像形成装置１がネットワークを介して他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェースが用いられる。ネットワークＩ／Ｆ１０８は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルによる通信が可能である。また、ネットワークＩ／Ｆ１０８は、画像形成装置１がファクシミリとして機能する際に、ファクシミリ送信を実行するためのインタフェースとしても機能する。そのため、ネットワークＩ／Ｆ１０８は、電話回線にも接続されている。 The network I / F 108 is an interface for the image forming apparatus 1 to communicate with other devices via the network, and an Ethernet (registered trademark) or USB (Universal Serial Bus) interface is used. The network I / F 108 can communicate by the TCP / IP protocol. The network I / F 108 also functions as an interface for executing facsimile transmission when the image forming apparatus 1 functions as a facsimile. Therefore, the network I / F 108 is also connected to the telephone line.

図７は、コントローラ１００のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。コントローラ１００は、画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１を備えている。ＣＰＵ５１には、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５４、および、Ｉ／Ｆ５５がバス５８を介して接続されている。 FIG. 7 is a hardware block diagram showing a hardware configuration of the controller 100. The controller 100 functions as a control unit that controls the entire image forming apparatus 1. The controller 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 51. A RAM (Random Access Memory) 52, a ROM (Read Only Memory) 53, an HDD (Hard Disk Drive) 54, and an I / F 55 are connected to the CPU 51 via a bus 58.

ＣＰＵ５１は演算手段であり、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ５２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ５１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ５３は、読み出し専用の不揮発性の記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ５４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Operating System）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラムなどが格納される。 The CPU 51 is a calculation means and controls the operation of the entire image forming apparatus 1. The RAM 52 is a volatile storage medium capable of high-speed reading and writing of information, and is used as a work area when the CPU 51 processes information. The ROM 53 is a read-only non-volatile storage medium, and stores programs such as firmware. The HDD 54 is a non-volatile storage medium capable of reading and writing information, and stores an OS (Operating System), various control programs, application programs, and the like.

Ｉ／Ｆ５５は、バス５８と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。例えば、Ｉ／Ｆ５５には、ＬＣＤ５６や操作部５７などが接続されている。 The I / F 55 connects and controls the bus 58 with various hardware, networks, and the like. For example, the LCD 56, the operation unit 57, and the like are connected to the I / F 55.

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ５３に格納されたプログラムや、ＨＤＤ５４もしくは光学ディスクなどの記憶媒体からＲＡＭ５２にロードされたプログラムに従ってＣＰＵ５１が演算を行うことにより、コントローラ１００は画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。 In such a hardware configuration, the controller 100 controls the entire image forming apparatus 1 by performing an operation by the CPU 51 according to a program stored in the ROM 53 or a program loaded into the RAM 52 from a storage medium such as an HDD 54 or an optical disk. Functions as a control unit.

本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。 The program executed by the image forming apparatus 1 of the present embodiment is a file in an installable format or an executable format, such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like. It is recorded and provided on a computer-readable recording medium.

また、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。 Further, the program executed by the image forming apparatus 1 of the present embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading via the network. Further, the program executed by the image forming apparatus 1 of the present embodiment may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.

また、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。 Further, the program executed by the image forming apparatus 1 of the present embodiment may be configured to be provided by incorporating it into a ROM or the like in advance.

次に、コントローラ１００のＣＰＵ５１がＨＤＤ５４やＲＯＭ５３に記憶されたプログラムを実行することによって発揮する機能について説明する。なお、ここでは従来から知られている機能については説明を省略し、本実施の形態の画像形成装置１が発揮する特徴的な機能について詳述する。 Next, the function exhibited by the CPU 51 of the controller 100 by executing the program stored in the HDD 54 or the ROM 53 will be described. Here, the description of the conventionally known functions will be omitted, and the characteristic functions exhibited by the image forming apparatus 1 of the present embodiment will be described in detail.

図８は、コントローラ１００の機能構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 8 is a functional block diagram showing a functional configuration of the controller 100.

図８に示すように、コントローラ１００のＣＰＵ５１は、主制御部１１０、エンジン制御部１２０、画像処理部１３０、操作表示制御部１４０、入出力制御部１５０として機能する。 As shown in FIG. 8, the CPU 51 of the controller 100 functions as a main control unit 110, an engine control unit 120, an image processing unit 130, an operation display control unit 140, and an input / output control unit 150.

なお、本実施の形態においては、コントローラ１００が発揮する特徴的な機能をＣＰＵ５１がプログラムを実行することにより実現するものとしたが、これに限るものではなく、例えば、上述した各部の機能のうちの一部または全部が専用のハードウェア回路で実現されてもよい。 In the present embodiment, the characteristic functions exhibited by the controller 100 are realized by the CPU 51 executing a program, but the present invention is not limited to this, and for example, among the functions of the above-mentioned parts. Part or all of may be realized by a dedicated hardware circuit.

主制御部１１０は、コントローラ１００に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ１００の各部に命令を与える。また、主制御部１１０は、ひずみセンサ２０４からの出力値を受信する。 The main control unit 110 plays a role of controlling each unit included in the controller 100, and gives a command to each unit of the controller 100. Further, the main control unit 110 receives the output value from the strain sensor 204.

エンジン制御部１２０は、プリントエンジン１０６やスキャナユニット１０２などを制御する、もしくは、駆動する駆動手段としての役割を担う。また、エンジン制御部１２０は、トナーボトル２０１を回転駆動させる駆動モータ２５０を駆動制御する。 The engine control unit 120 plays a role as a driving means for controlling or driving the print engine 106, the scanner unit 102, and the like. Further, the engine control unit 120 drives and controls the drive motor 250 that rotationally drives the toner bottle 201.

画像処理部１３０は、主制御部１１０の制御に従い、印刷出力すべき画像情報に基づいて描画情報を生成する。この描画情報とは、画像形成部であるプリントエンジン１０６が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。 The image processing unit 130 generates drawing information based on the image information to be printed out according to the control of the main control unit 110. This drawing information is information for drawing an image to be formed in the image forming operation by the print engine 106 which is an image forming unit.

また、画像処理部１３０は、スキャナユニット１０２から入力される撮像データを処理し、画像データを生成する。この画像データとは、スキャナ動作の結果物として画像形成装置１の記憶領域に格納され、もしくは、ネットワークＩ／Ｆ１０８を介して他の情報処理端末や記憶装置に送信される情報である。 Further, the image processing unit 130 processes the image pickup data input from the scanner unit 102 to generate image data. The image data is information stored in the storage area of the image forming apparatus 1 as a result of the scanner operation, or transmitted to another information processing terminal or the storage apparatus via the network I / F 108.

操作表示制御部１４０は、ディスプレイパネル１０４に情報表示を行い、もしくは、ディスプレイパネル１０４を介して入力された情報を主制御部１１０に通知する。入出力制御部１５０は、ネットワークＩ／Ｆ１０８を介して入力される情報を主制御部１１０に入力する。また、主制御部１１０は、入出力制御部１５０を制御し、ネットワークＩ／Ｆ１０８およびネットワークを介してネットワークに接続された他の機器にアクセスする。 The operation display control unit 140 displays information on the display panel 104, or notifies the main control unit 110 of the information input via the display panel 104. The input / output control unit 150 inputs information input via the network I / F 108 to the main control unit 110. Further, the main control unit 110 controls the input / output control unit 150 to access the network I / F 108 and other devices connected to the network via the network.

操作表示制御部１４０は、ソフトキーをディスプレイパネル１０４に表示するための情報である配置情報をＨＤＤ５４から参照し、ディスプレイパネル１０４を介して入力された情報とともに主制御部１１０に通知する。 The operation display control unit 140 refers to the arrangement information, which is the information for displaying the soft keys on the display panel 104, from the HDD 54, and notifies the main control unit 110 together with the information input via the display panel 104.

画像形成装置１がプリンタとして動作する場合は、まず、入出力制御部１５０がネットワークＩ／Ｆ１０８を介して印刷ジョブを受信する。入出力制御部１５０は、受信した印刷ジョブを主制御部１１０に転送する。主制御部１１０は、印刷ジョブを受信すると、画像処理部１３０を制御して印刷ジョブに含まれる文書情報もしくは画像情報に基づいて描画情報（描画データ）を生成させる。 When the image forming apparatus 1 operates as a printer, the input / output control unit 150 first receives a print job via the network I / F 108. The input / output control unit 150 transfers the received print job to the main control unit 110. When the main control unit 110 receives the print job, the main control unit 110 controls the image processing unit 130 to generate drawing information (drawing data) based on the document information or the image information included in the print job.

画像処理部１３０によって描画情報が生成されると、エンジン制御部１２０は、プリントエンジン１０６を制御し、上記生成された描画情報に基づき、給紙テーブル１０５から搬送される用紙に対して画像形成を実行させる。すなわち、画像処理部１３０、エンジン制御部１２０およびプリントエンジン１０６が画像形成出力部として機能する。プリントエンジン１０６によって画像形成が施された文書は排紙トレイ１０７に排紙される。 When the drawing information is generated by the image processing unit 130, the engine control unit 120 controls the print engine 106 to form an image on the paper conveyed from the paper feed table 105 based on the generated drawing information. Let it run. That is, the image processing unit 130, the engine control unit 120, and the print engine 106 function as the image forming output unit. The document image-formed by the print engine 106 is ejected to the output tray 107.

画像形成装置１がスキャナとして動作する場合は、ユーザによるディスプレイパネル１０４の操作もしくはネットワークＩ／Ｆ１０８を介して他の端末から入力されるスキャン実行指示に応じて、操作表示制御部１４０もしくは入出力制御部１５０が主制御部１１０にスキャン実行信号を転送する。主制御部１１０は、受信したスキャン実行信号に基づき、エンジン制御部１２０を制御する。 When the image forming apparatus 1 operates as a scanner, the operation display control unit 140 or the input / output control is performed according to the operation of the display panel 104 by the user or the scan execution instruction input from another terminal via the network I / F 108. The unit 150 transfers the scan execution signal to the main control unit 110. The main control unit 110 controls the engine control unit 120 based on the received scan execution signal.

エンジン制御部１２０は、ＡＤＦ１０１を駆動し、ＡＤＦ１０１にセットされた撮像対象原稿をスキャナユニット１０２に搬送する。また、エンジン制御部１２０は、スキャナユニット１０２を駆動し、ＡＤＦ１０１から搬送される原稿を撮像する。また、ＡＤＦ１０１に原稿がセットされておらず、スキャナユニット１０２に直接原稿がセットされた場合、スキャナユニット１０２は、エンジン制御部１２０の制御に従い、セットされた原稿を撮像する。すなわち、スキャナユニット１０２が撮像部として動作するとともに、エンジン制御部１２０が、読取制御部として機能する。 The engine control unit 120 drives the ADF 101 and conveys the image pickup target document set in the ADF 101 to the scanner unit 102. Further, the engine control unit 120 drives the scanner unit 102 to take an image of a document conveyed from the ADF 101. Further, when the original is not set in the ADF 101 and the original is directly set in the scanner unit 102, the scanner unit 102 captures the set original under the control of the engine control unit 120. That is, the scanner unit 102 operates as an image pickup unit, and the engine control unit 120 functions as a read control unit.

撮像動作においては、スキャナユニット１０２に含まれるＣＩＳ（Contact Image Sensor）やＣＣＤ（Charge－Coupled Device）などの撮像素子が原稿を光学的に走査し、光学情報に基づいて生成された撮像情報が生成される。エンジン制御部１２０は、スキャナユニット１０２が生成した撮像情報を画像処理部１３０に転送する。画像処理部１３０は、主制御部１１０の制御に従い、エンジン制御部１２０から受信した撮像情報に基づき画像情報を生成する。 In the image pickup operation, an image pickup element such as a CIS (Contact Image Sensor) or a CCD (Charge-Coupled Device) included in the scanner unit 102 optically scans the document, and the image pickup information generated based on the optical information is generated. Will be done. The engine control unit 120 transfers the image pickup information generated by the scanner unit 102 to the image processing unit 130. The image processing unit 130 generates image information based on the image pickup information received from the engine control unit 120 under the control of the main control unit 110.

画像処理部１３０が生成した画像情報は主制御部１１０が取得し、主制御部１１０がＨＤＤ５４などの画像形成装置１に装着された記憶媒体に保存する。すなわち、スキャナユニット１０２、エンジン制御部１２０および画像処理部１３０が連動して、画像入力部として機能する。画像処理部１３０によって生成された画像情報は、ユーザの指示に応じてそのままＨＤＤ５４等に格納されもしくは入出力制御部１５０およびネットワークＩ／Ｆ１０８を介して外部の装置に送信される。 The image information generated by the image processing unit 130 is acquired by the main control unit 110, and the main control unit 110 stores the image information in a storage medium mounted on the image forming apparatus 1 such as the HDD 54. That is, the scanner unit 102, the engine control unit 120, and the image processing unit 130 work together to function as an image input unit. The image information generated by the image processing unit 130 is stored in the HDD 54 or the like as it is according to the user's instruction, or is transmitted to an external device via the input / output control unit 150 and the network I / F 108.

また、画像形成装置１が複写機として動作する場合は、エンジン制御部１２０がスキャナユニット１０２から受信した撮像情報もしくは画像処理部１３０が生成した画像情報に基づき、画像処理部１３０が描画情報を生成する。その描画情報に基づいてプリンタ動作の場合と同様に、エンジン制御部１２０がプリントエンジン１０６を駆動する。なお、描画情報と撮像情報との情報形式が同一である場合は、撮像情報をそのまま描画情報として用いることも可能である。 When the image forming apparatus 1 operates as a copying machine, the image processing unit 130 generates drawing information based on the image pickup information received from the scanner unit 102 by the engine control unit 120 or the image information generated by the image processing unit 130. do. Based on the drawing information, the engine control unit 120 drives the print engine 106 as in the case of printer operation. When the information formats of the drawing information and the imaging information are the same, the imaging information can be used as it is as the drawing information.

このような構成において、画像形成装置１は、ひずみセンサ２０４の出力値に基づいてトナーボトル２０１内のトナー残量を検出する粉体量検出装置としても機能する。次に、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出する機能について説明する。 In such a configuration, the image forming apparatus 1 also functions as a powder amount detecting apparatus for detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201 based on the output value of the strain sensor 204. Next, the function of detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201 will be described.

図９は、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出する機能を示す機能ブロック図である。図９に示すように、本実施の形態においては、主制御部１１０およびエンジン制御部１２０が協働して、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出する。 FIG. 9 is a functional block diagram showing a function of detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the main control unit 110 and the engine control unit 120 cooperate to detect the remaining amount of toner in the toner bottle 201.

図９に示すように、主制御部１１０は、時間計測部１１１、回転制御部１１２、トナー残量検出部１１３を含む。また、エンジン制御部１２０は、ボトル駆動部１２１を含む。 As shown in FIG. 9, the main control unit 110 includes a time measurement unit 111, a rotation control unit 112, and a toner remaining amount detection unit 113. Further, the engine control unit 120 includes a bottle drive unit 121.

時間計測部１１１は、画像形成装置１の動作状況に応じて、所定のタイミングからの経過時間を測定する。 The time measuring unit 111 measures the elapsed time from a predetermined timing according to the operating state of the image forming apparatus 1.

回転制御部１１２は、ボトル駆動部１２１に駆動モータ２５０を動作させるための命令情報を送信する。ボトル駆動部１２１は、駆動モータ２５０を駆動させることによって、トナーボトル２０１を回転駆動させる。 The rotation control unit 112 transmits command information for operating the drive motor 250 to the bottle drive unit 121. The bottle drive unit 121 drives the toner bottle 201 to rotate by driving the drive motor 250.

トナー残量検出部１１３は、主制御部１１０に入力される画像形成装置１の動作に関する情報に基づいてトナーボトル２０１内のトナーの残量を検出する粉体残量検出部である。 The toner remaining amount detecting unit 113 is a powder remaining amount detecting unit that detects the remaining amount of toner in the toner bottle 201 based on the information regarding the operation of the image forming apparatus 1 input to the main control unit 110.

以下、トナー残量検出部１１３の内部構成について説明する。 Hereinafter, the internal configuration of the toner remaining amount detection unit 113 will be described.

図１０は、トナー残量を検出する機能の構成を示す機能ブロック図である。図１０に示すように、トナー残量検出部１１３は、ひずみ値検出部１１３１、トナー残量予測部１１３２、トナー残量算出部１１３３を含む。 FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a function for detecting the remaining amount of toner. As shown in FIG. 10, the toner remaining amount detecting unit 113 includes a strain value detecting unit 1131, a toner remaining amount prediction unit 1132, and a toner remaining amount calculation unit 1133.

ひずみ値検出部１１３１は、トナーボトル２０１を支持する支持部２６０の位置がトナーボトル２０１の重量に応じて上下方向に、すなわち、図４の矢印Ｖが示す方向に変化することによってひずみセンサ２０４が出力する値（以後、「ひずみ値」とする）を検出する。したがって、ひずみ値検出部１１３１は、トナーボトル２０１の位置変化を示す変化値であるひずみ値を検出する変化値検出部として機能する。 The strain value detection unit 1131 causes the strain sensor 204 to change the position of the support unit 260 that supports the toner bottle 201 in the vertical direction according to the weight of the toner bottle 201, that is, in the direction indicated by the arrow V in FIG. Detects the value to be output (hereinafter referred to as "strain value"). Therefore, the strain value detection unit 1131 functions as a change value detection unit that detects a strain value that is a change value indicating a change in the position of the toner bottle 201.

トナー残量予測部１１３２は、画像形成装置１において画像形成出力される描画情報の画素数に基づいてトナーボトル２０１内のトナー残量の予測値を算出する粉体残量予測部として機能する。 The toner remaining amount prediction unit 1132 functions as a powder remaining amount prediction unit that calculates a predicted value of the toner remaining amount in the toner bottle 201 based on the number of pixels of the drawing information output by the image forming apparatus 1.

トナー残量算出部１１３３は、ひずみ値とトナー残量との関係を示すデータテーブルもしくは、ひずみ値とトナー残量との関係を表す数式を有し、ひずみ値に基づいてトナーボトル２０１内のトナー残量を算出する。 The toner remaining amount calculation unit 1133 has a data table showing the relationship between the strain value and the toner remaining amount, or a mathematical formula showing the relationship between the strain value and the toner remaining amount, and the toner in the toner bottle 201 is based on the strain value. Calculate the remaining amount.

このような構成において、本実施の形態においては、トナーボトル２０１を回転駆動させることによってトナーボトル２０１内のトナー分布を制御し、トナー残量を検出する。図１１から図１３は、トナーボトル２０１内のトナーの分布態様を示す図である。図１１から図１３においては、トナーボトル２０１内のトナーを網掛けされた領域で示している。 In such a configuration, in the present embodiment, the toner distribution in the toner bottle 201 is controlled by rotationally driving the toner bottle 201, and the remaining amount of toner is detected. 11 to 13 are diagrams showing the distribution mode of the toner in the toner bottle 201. In FIGS. 11 to 13, the toner in the toner bottle 201 is shown in a shaded area.

図１１に示すトナーボトル２０１内では、ひずみセンサ２０４付近に集中してトナーが分布している。図１２に示すトナーボトル２０１内では、供給口２１２付近に集中してトナーが分布している。図１３に示すトナーボトル２０１内では、トナーボトル２０１の長手方向中央付近にトナーが集中して分布している。 In the toner bottle 201 shown in FIG. 11, the toner is concentrated in the vicinity of the strain sensor 204. In the toner bottle 201 shown in FIG. 12, the toner is concentrated in the vicinity of the supply port 212. In the toner bottle 201 shown in FIG. 13, the toner is concentrated and distributed near the center of the toner bottle 201 in the longitudinal direction.

トナーボトル２０１内のトナーは、供給口２１２を通過して現像装置１２に供給される。そのため、トナーボトル２０１からプロセスカートリッジ８０にトナーが供給された直後のトナーボトル２０１内においては、図１２に示すように供給口２１２付近に集中してトナーが分布する。これは、トナーボトル２０１が回転駆動することによって、突起部２１１に沿ってトナーが供給口２１２の方向に移動するためである。 The toner in the toner bottle 201 passes through the supply port 212 and is supplied to the developing device 12. Therefore, in the toner bottle 201 immediately after the toner is supplied from the toner bottle 201 to the process cartridge 80, the toner is concentrated and distributed in the vicinity of the supply port 212 as shown in FIG. This is because the toner bottle 201 is rotationally driven so that the toner moves in the direction of the supply port 212 along the protrusion 211.

図１４は、図１１および図１２に示したそれぞれのトナー分布におけるひずみ値に基づいてトナー残量を検出する際の誤差について説明する図である。図１４においては、図１１のトナー分布におけるひずみセンサ２０４の出力特性について曲線Ａで示し、図１２のトナー分布におけるひずみセンサ２０４の出力特性について曲線Ｂで示している。 FIG. 14 is a diagram illustrating an error in detecting the remaining amount of toner based on the strain value in each of the toner distributions shown in FIGS. 11 and 12. In FIG. 14, the output characteristic of the strain sensor 204 in the toner distribution of FIG. 11 is shown by the curve A, and the output characteristic of the strain sensor 204 in the toner distribution of FIG. 12 is shown by the curve B.

図１４では、トナーボトル２０１内のトナー残量が少ない場合にひずみセンサ２０４で検出したひずみ値を領域Ｐ１において示している。図１１のトナー分布では、トナーボトル２０１内のトナー残量に関わらず、トナー残量に応じてひずみ値が検出されるため、曲線Ａはリニアな曲線となる。 In FIG. 14, the strain value detected by the strain sensor 204 when the remaining amount of toner in the toner bottle 201 is low is shown in the region P1. In the toner distribution of FIG. 11, the strain value is detected according to the remaining amount of toner regardless of the remaining amount of toner in the toner bottle 201, so that the curve A is a linear curve.

一方で、図１２のトナー分布では、トナー残量が少ない場合には、実際のトナー残量に対応するひずみ値と異なるひずみセンサ２０４の出力値が検出されるため、曲線Ｂはリニアな曲線とはならない。このように、図１２のトナー分布の状態のままでは、トナーボトル２０１内のトナー残量を、精度よく検出することができない。 On the other hand, in the toner distribution of FIG. 12, when the remaining amount of toner is small, the output value of the strain sensor 204 different from the strain value corresponding to the actual remaining amount of toner is detected, so that the curve B is a linear curve. Must not be. As described above, in the state of the toner distribution shown in FIG. 12, the remaining amount of toner in the toner bottle 201 cannot be detected accurately.

そこで、本実施の形態では、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出する際に、図１１に示すように、ひずみセンサ２０４付近にトナーが分布するように、トナーを移動させてからトナー残量を検出する。トナーボトル２０１を逆方向に回転駆動させることによって、供給口２１２付近に集中して分布しているトナーをひずみセンサ２０４付近に移動させることができる。 Therefore, in the present embodiment, when detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201, as shown in FIG. 11, the remaining amount of toner is moved so that the toner is distributed in the vicinity of the strain sensor 204. Is detected. By rotationally driving the toner bottle 201 in the reverse direction, the toner concentrated and distributed in the vicinity of the supply port 212 can be moved to the vicinity of the strain sensor 204.

ところで、ひずみセンサ２０４でのトナー残量検出をトナーボトル２０１の停止中に行う場合、トナーボトル２０１の回転を停止させた角度、すなわちトナーボトル２０１の偏心とトナーボトル２０１内部のトナーの偏りによって、ひずみセンサ２０４が出力するひずみ値（検出量）が変わってしまうという問題がある。 By the way, when the residual amount of toner is detected by the strain sensor 204 while the toner bottle 201 is stopped, the angle at which the rotation of the toner bottle 201 is stopped, that is, the eccentricity of the toner bottle 201 and the bias of the toner inside the toner bottle 201 There is a problem that the strain value (detection amount) output by the strain sensor 204 changes.

ここで、図１５は偏心の影響について説明する図、図１６はトナーボトル２０１内部のトナーの偏りの影響について示す図である。図１５に示すように、トナーボトル２０１を回転させるとどの角度でトナーボトル２０１が停止したか分からないため、トナーボトル２０１の偏心による影響がトナー残量の荷重にどの程度重畳しているかわからない。また、図１６に示すように、トナーボトル２０１が停止した際に、トナーボトル２０１内部のトナーの偏り方が毎回異なるため、正確な残量の検出が難しい。 Here, FIG. 15 is a diagram illustrating the effect of eccentricity, and FIG. 16 is a diagram showing the effect of toner bias inside the toner bottle 201. As shown in FIG. 15, since it is not known at what angle the toner bottle 201 is stopped when the toner bottle 201 is rotated, it is not possible to know how much the influence of the eccentricity of the toner bottle 201 is superimposed on the load of the remaining amount of toner. Further, as shown in FIG. 16, when the toner bottle 201 is stopped, the bias of the toner inside the toner bottle 201 is different each time, so that it is difficult to accurately detect the remaining amount.

また、従来においては、ひずみセンサ２０４でのトナー残量検出をトナーボトル２０１トナー補給動作中に行うことが考えられていた。図１７は従来のトナー補給動作中の残量検出を示す図である。図１７に示すように、トナー補給動作中のひずみセンサ２０４が出力するひずみ値（検出量）をトナー補給動作時間ｔで平均化したとしても、トナー補給動作中にトナー残量は常に減っていくので、トナー補給動作終了時の正確なトナー残量を知ることは難しい、という問題もある。 Further, conventionally, it has been considered that the residual amount of toner detected by the strain sensor 204 is detected during the toner replenishment operation of the toner bottle 201. FIG. 17 is a diagram showing the remaining amount detection during the conventional toner replenishment operation. As shown in FIG. 17, even if the strain value (detection amount) output by the strain sensor 204 during the toner replenishment operation is averaged by the toner replenishment operation time t, the remaining amount of toner always decreases during the toner replenishment operation. Therefore, there is also a problem that it is difficult to know the exact remaining amount of toner at the end of the toner replenishment operation.

そこで、上記課題を解決するために、本実施の形態の画像形成装置１（トナー残量検出部１１３）においては、下記に示す処理を行う。 Therefore, in order to solve the above problems, the image forming apparatus 1 (toner remaining amount detection unit 113) of the present embodiment performs the following processing.

ここで、図１８はボトル回転中の残量検出を示す図、図１９は平均化時間Ｔの算出について説明する図である。図１８に示すように、本実施の形態の画像形成装置１においては、ひずみ値検出部１１３１が、ボトル回転中のひずみセンサ２０４が出力するひずみ値（検出量）を取得し続ける。そして、トナー残量算出部１１３３は、ボトル回転中にトナーボトル２０１の回転を行う駆動モータ２５０の停止タイミングを監視し、駆動モータ２５０の停止信号を受けてからトナーボトル２０１が減速する直前にＮ回転（Ｎ≧１）する間に検出したトナー残量を、Ｎ回転にかかる平均化時間Ｔで平均化を行う。 Here, FIG. 18 is a diagram showing the remaining amount detection during bottle rotation, and FIG. 19 is a diagram illustrating the calculation of the averaging time T. As shown in FIG. 18, in the image forming apparatus 1 of the present embodiment, the strain value detection unit 1131 continues to acquire the strain value (detection amount) output by the strain sensor 204 during the rotation of the bottle. Then, the toner remaining amount calculation unit 1133 monitors the stop timing of the drive motor 250 that rotates the toner bottle 201 while the bottle is rotating, and after receiving the stop signal of the drive motor 250, immediately before the toner bottle 201 decelerates, N The remaining amount of toner detected during rotation (N ≧ 1) is averaged by the averaging time T required for N rotation.

なお、トナー残量算出部１１３３は、平均化を行う際、図１９に示すように、トナー残量に応じてトナーボトル２０１の回転速度が変動するため、回転速度に合わせて平均化時間Ｔを最適化する。例えば、トナーが満タン時はトナーボトル２０１が重いため回転速度は遅くなり、Ｎ回転にかかる時間が長くなるため、平均化時間Ｔも長くなる。トナーが満タン時の回転速度は１００ｒｐｍであり、Ｎ回転にかかる時間Ｔは０．６Ｎｓとなる。一方、トナーが空の時はトナーボトル２０１が軽いため回転速度は速くなり、Ｎ回転にかかる時間が短くなるため、平均化時間Ｔも短くなる。トナーが空の時の回転速度は１２０ｒｐｍであり、Ｎ回転にかかる時間Ｔは０．５Ｎｓとなる。 As shown in FIG. 19, when the toner remaining amount calculation unit 1133 performs averaging, the rotation speed of the toner bottle 201 fluctuates according to the toner remaining amount, so that the averaging time T is set according to the rotation speed. Optimize. For example, when the toner is full, the toner bottle 201 is heavy, so that the rotation speed becomes slow, and the time required for N rotation becomes long, so that the averaging time T also becomes long. When the toner is full, the rotation speed is 100 rpm, and the time T required for N rotation is 0.6 Ns. On the other hand, when the toner is empty, the toner bottle 201 is light and the rotation speed is high, and the time required for N rotation is short, so that the averaging time T is also short. When the toner is empty, the rotation speed is 120 rpm, and the time T required for N rotation is 0.5 Ns.

そして、トナー残量算出部１１３３は、平均化した値から減速中に減る微小トナー量を減じた値をトナー残量とする。なお、減速中に減る微小トナー量は、予め把握しておくものとする。 Then, the toner remaining amount calculation unit 1133 sets the value obtained by subtracting the minute toner amount reduced during deceleration from the averaged value as the toner remaining amount. The amount of minute toner that decreases during deceleration shall be known in advance.

ここで、図２０は実際のトナー残量とセンサ検出量との関係を示すグラフである。図２０に示すように、トナー残量が少なくなった場合、トナーボトル２０１内のトナーの在り方がトナー量で異なり重心が変化するため、ひずみセンサ２０４のセンサ出力感度が落ちてしまうという課題がある。 Here, FIG. 20 is a graph showing the relationship between the actual remaining amount of toner and the amount detected by the sensor. As shown in FIG. 20, when the remaining amount of toner is low, the state of the toner in the toner bottle 201 differs depending on the amount of toner and the center of gravity changes, so that there is a problem that the sensor output sensitivity of the strain sensor 204 drops. ..

そこで、トナー残量算出部１１３３は、トナーボトル２０１内のトナー残量が少ない場合（任意の閾値以下）では、あらかじめ作成しておいた補正テーブルで測定したトナー残量値の補正を行う。 Therefore, when the toner remaining amount in the toner bottle 201 is small (below an arbitrary threshold value), the toner remaining amount calculation unit 1133 corrects the toner remaining amount value measured by the correction table created in advance.

図２１は、補正テーブル２００の一例を示す図である。図２１に示すように、トナー残量が少ない場合（任意の閾値以下）、図１８の方法で得られた値について、補正テーブル２００にて補正する。 FIG. 21 is a diagram showing an example of the correction table 200. As shown in FIG. 21, when the remaining amount of toner is small (below an arbitrary threshold value), the value obtained by the method of FIG. 18 is corrected by the correction table 200.

これにより、残量検出を適切なタイミングで行うことで、トナーボトル２０１の偏心とトナーボトル２０１内部のトナーの偏りによりひずみセンサ２０４が出力するひずみ値（検出量）が変動してしまう課題を解消することができ、トナー残量を正確に検出することができる。 This solves the problem that the strain value (detection amount) output by the strain sensor 204 fluctuates due to the eccentricity of the toner bottle 201 and the bias of the toner inside the toner bottle 201 by detecting the remaining amount at an appropriate timing. It is possible to accurately detect the remaining amount of toner.

次に、本実施の形態に係るトナーボトル２０１内のトナー残量を検出する処理の流れについて説明する。 Next, the flow of the process for detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201 according to the present embodiment will be described.

図２２は、トナーボトル２０１内のトナー残量を検出する処理の流れを示すフローチャートである。なお、トナーボトル２０１から現像装置１２へのトナーが供給されたとき、大量の画像形成出力の実行後、ユーザがディスプレイパネル１０４からトナー残量検出を行うための操作を行ったとき、あらかじめ定められた任意の周期、などをトリガーとして本処理が開始される。 FIG. 22 is a flowchart showing a flow of processing for detecting the remaining amount of toner in the toner bottle 201. It should be noted that when the toner is supplied from the toner bottle 201 to the developing device 12, it is determined in advance when the user performs an operation for detecting the remaining amount of toner from the display panel 104 after executing a large amount of image forming output. This process is started with an arbitrary cycle, etc. as a trigger.

回転制御部１１２は、ボトル駆動部１２１に対して、トナーボトル２０１を逆回転させるように駆動モータ２５０を駆動させる命令情報を送信し、ボトル駆動部１２１は、命令情報に従って駆動モータ２５０を駆動させる（ステップＳ１３０１）。 The rotation control unit 112 transmits command information to drive the drive motor 250 so as to rotate the toner bottle 201 in the reverse direction to the bottle drive unit 121, and the bottle drive unit 121 drives the drive motor 250 according to the command information. (Step S1301).

次に、時間計測部１１１は、駆動モータ２５０の駆動が開始されるタイミングから経過した時間の計測を開始する（ステップＳ１３０２）。時間計測部１１１は、駆動モータ２５０が駆動されることによってトナーボトル２０１が回転駆動し、トナーが移動する時間を計測する。 Next, the time measuring unit 111 starts measuring the time elapsed from the timing when the driving of the drive motor 250 is started (step S1302). The time measuring unit 111 rotates and drives the toner bottle 201 by driving the drive motor 250, and measures the time for the toner to move.

続いて、回転制御部１１２は、時間計測部１１１による計測時間が所定の時間ｔ１を経過する（ステップＳ１３０３／Ｙｅｓ）と、ボトル駆動部１２１に対して駆動モータ２５０の駆動を停止させる命令情報を送信する。ボトル駆動部１２１は、回転制御部１１２からの命令情報に従って駆動モータ２５０を停止させる（ステップＳ１３０４）。 Subsequently, the rotation control unit 112 issues command information to the bottle drive unit 121 to stop the drive of the drive motor 250 when the measurement time by the time measurement unit 111 elapses for a predetermined time t1 (step S1303 / Yes). Send. The bottle drive unit 121 stops the drive motor 250 according to the command information from the rotation control unit 112 (step S1304).

なお、時間ｔ１は、トナーがひずみセンサ２０４付近に移動するために必要な時間であって、トナー残量に応じた値を示すデータテーブルが予め時間計測部１１１に保持されている。ステップＳ１３０２において、時間計測部１１１は、前回のトナー残量の値に基づいて、トナーボトル２０１内をトナーが移動する時間に相当する所定の時間ｔ１を決定して時間計測を行う。 The time t1 is a time required for the toner to move to the vicinity of the strain sensor 204, and a data table showing a value corresponding to the remaining amount of toner is held in advance in the time measuring unit 111. In step S1302, the time measuring unit 111 determines a predetermined time t1 corresponding to the time for the toner to move in the toner bottle 201 based on the value of the remaining amount of toner in the previous time, and measures the time.

駆動モータ２５０が停止すると、ひずみ値検出部１１３１は、ひずみセンサ２０４によって検出されたひずみ値Ｓを取得する（ステップＳ１３０５）。なお、ひずみ値検出部１１３１は、トナー補給動作中において、ひずみセンサ２０４が出力するひずみ値（検出量）を取得し続ける。 When the drive motor 250 is stopped, the strain value detection unit 1131 acquires the strain value S detected by the strain sensor 204 (step S1305). The strain value detection unit 1131 continues to acquire the strain value (detection amount) output by the strain sensor 204 during the toner replenishment operation.

トナー残量算出部１１３３は、ステップＳ１３０５で取得したひずみ値Ｓに基づいてトナーボトル２０１内のトナー残量を算出する（ステップＳ１３０６）。 The toner remaining amount calculation unit 1133 calculates the toner remaining amount in the toner bottle 201 based on the strain value S acquired in step S1305 (step S1306).

より詳細には、トナー残量算出部１１３３は、トナーボトル２０１の回転中に駆動モータ２５０の停止タイミングを監視し、駆動モータ２５０の停止信号を受けてからトナーボトル２０１が減速する直前にＮ回転する間に検出したトナー残量を、Ｎ回転にかかる平均化時間Ｔで平均化を行う。そして、トナー残量算出部１１３３は、平均化した値から減速中に減る微小トナー量を減じた値をトナー残量として算出する。なお、減速中に減る微小トナー量は、予め把握しておくものとする。 More specifically, the toner remaining amount calculation unit 1133 monitors the stop timing of the drive motor 250 while the toner bottle 201 is rotating, and N rotations immediately before the toner bottle 201 decelerates after receiving the stop signal of the drive motor 250. The remaining amount of toner detected during this period is averaged by the averaging time T required for N rotations. Then, the toner remaining amount calculation unit 1133 calculates the value obtained by subtracting the minute toner amount that decreases during deceleration from the averaged value as the toner remaining amount. The amount of minute toner that decreases during deceleration shall be known in advance.

トナー残量算出部１１３３は、ひずみ値とトナー残量との関係を示すデータテーブルを有している。そのため、ステップＳ１３０６の処理において、トナー残量算出部１１３３は、ステップＳ１３０５で取得したひずみ値Ｓに対応したトナー残量をデータテーブルから抽出する。 The toner remaining amount calculation unit 1133 has a data table showing the relationship between the strain value and the toner remaining amount. Therefore, in the process of step S1306, the toner remaining amount calculation unit 1133 extracts the toner remaining amount corresponding to the strain value S acquired in step S1305 from the data table.

トナー残量算出部１１３３によってトナー残量が算出されると、時間計測部１１１は、時間計測を終了し（ステップＳ１３０７）、主制御部１１０は本処理を終了する。なお、主制御部１１０は、ステップＳ１３０６で算出されたトナーボトル２０１内のトナー残量が所定の量よりも少なくなっている場合、ディスプレイパネル１０４を介してユーザに通知するための画面を表示させる処理を実行してもよい。 When the toner remaining amount is calculated by the toner remaining amount calculation unit 1133, the time measuring unit 111 ends the time measurement (step S1307), and the main control unit 110 ends this process. When the remaining amount of toner in the toner bottle 201 calculated in step S1306 is less than a predetermined amount, the main control unit 110 displays a screen for notifying the user via the display panel 104. The process may be executed.

以上説明したように、本実施の形態においてはトナーボトル２０１内のトナー残量を精度よく検出するために、トナーをひずみセンサ２０４付近に移動させてからひずみ値を取得し、トナー残量を算出する。また、駆動モータ２５０を駆動させる時間を短くしてトナーをひずみセンサ２０４に移動させ、トナー残量を算出することもできる。 As described above, in the present embodiment, in order to accurately detect the remaining amount of toner in the toner bottle 201, the toner is moved to the vicinity of the strain sensor 204, the strain value is acquired, and the remaining amount of toner is calculated. do. Further, the toner remaining amount can be calculated by moving the toner to the strain sensor 204 by shortening the driving time of the drive motor 250.

このように本実施の形態によれば、残量検出を適切なタイミングで行うことで、粉体収容部であるトナーボトル２０１に収容された粉体であるトナーの残量検出の精度を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, by detecting the remaining amount at an appropriate timing, the accuracy of detecting the remaining amount of the toner, which is the powder contained in the toner bottle 201, which is the powder accommodating portion, is improved. Can be done.

また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、トナーボトル内のトナーの分布を一定の状態に制御してトナー残量を検出する粉体残量検出装置を搭載し、トナー残量を検出する。このようにすることで、トナーボトル内のトナー残量を精度よく検出することができ、さらには、トナー残量を検出するためのセンサに異常が発生しているか否かを検出することも可能である。 Further, the image forming apparatus according to the present embodiment is equipped with a powder remaining amount detecting device that controls the distribution of toner in the toner bottle to a constant state and detects the remaining amount of toner, and detects the remaining amount of toner. do. By doing so, it is possible to accurately detect the remaining amount of toner in the toner bottle, and it is also possible to detect whether or not an abnormality has occurred in the sensor for detecting the remaining amount of toner. Is.

なお、本実施の形態に係るトナーボトル２０１は、内壁面に突起部２１１を有するトナーボトルを例に説明を行ったが、図２３に示すように、突起部２１１の代わりとして内部にスクリュー機構２１３を有するトナーボトル２０１に対しても本発明を適用することができる。 The toner bottle 201 according to the present embodiment has been described by taking a toner bottle having a protrusion 211 on the inner wall surface as an example, but as shown in FIG. 23, the screw mechanism 213 is internally used instead of the protrusion 211. The present invention can also be applied to the toner bottle 201 having the above.

スクリュー機構２１３は、トナー供給部２０２に装着されると、駆動モータ２５０と係合し、駆動モータ２５０の駆動に従って回転駆動する。そして、トナーボトル２０１の内部空間にあるトナーは、スクリュー機構２１３の回転駆動によって、トナーの分布が変化する。したがって、スクリュー機構２１３は、トナーボトル２０１を回転駆動させることなく、トナーボトル２０１内のトナーを移動させることによって分布状態を変化させる粉体移動部として機能する。 When the screw mechanism 213 is attached to the toner supply unit 202, it engages with the drive motor 250 and is rotationally driven according to the drive of the drive motor 250. The distribution of the toner in the internal space of the toner bottle 201 changes due to the rotational drive of the screw mechanism 213. Therefore, the screw mechanism 213 functions as a powder moving unit that changes the distribution state by moving the toner in the toner bottle 201 without rotating the toner bottle 201.

なお、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。 In the above embodiment, the image forming apparatus of the present invention has been described by exemplifying a multifunction device having at least two functions of a copy function, a printer function, a scanner function and a facsimile function, but the present invention is limited to this. However, it can be applied to any image forming apparatus such as a copier, a printer, and a facsimile apparatus.

１ 粉体量検出装置、画像形成装置
１０６ 画像形成部
２０１ 粉体収容部
２０４ 荷重検出センサ
２５０ 回転駆動部 1 Powder amount detection device, image formation device 106 Image formation unit 201 Powder storage unit 204 Load detection sensor 250 Rotation drive unit

特開２０１４－０８５５４１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-085541

Claims (6)

回転駆動部により回転される粉体収容部に収容された粉体の残量を、荷重検出センサを用いて検出する粉体量検出装置において、
回転中における前記粉体収容部内の前記粉体の残量に関する値を前記荷重検出センサから取得し続け、
前記回転駆動部の停止信号を受信した場合、当該停止信号を受信する前にＮ回転（Ｎ≧１）する間に検出した前記粉体の残量に関する値を、Ｎ回転にかかる時間で平均化した平均値を算出し、
前記平均値を用いて前記粉体の残量を検出する、
ことを特徴とする粉体量検出装置。 In the powder amount detection device that detects the remaining amount of powder contained in the powder storage unit rotated by the rotation drive unit using a load detection sensor.
The value regarding the remaining amount of the powder in the powder accommodating portion during rotation is continuously acquired from the load detection sensor, and the value is continuously acquired.
When the stop signal of the rotation drive unit is received, the values related to the remaining amount of the powder detected during N rotation (N ≧ 1) before receiving the stop signal are averaged by the time required for N rotation. Calculate the average value
Using the average value, the remaining amount of the powder is detected.
A powder amount detection device characterized by this. 検出した前記粉体の残量について、前記停止信号の受信後に前記粉体収容部が減速する間に減る粉体量を減じることで補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉体量検出装置。 The detected remaining amount of the powder is corrected by reducing the amount of powder that decreases while the powder accommodating portion decelerates after receiving the stop signal.
The powder amount detection device according to claim 1. 前記粉体収容部の回転速度の変動に合わせて、Ｎ回転にかかる時間を最適化する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の粉体量検出装置。 The time required for N rotation is optimized according to the fluctuation of the rotation speed of the powder accommodating portion.
The powder amount detecting apparatus according to claim 1 or 2. 検出した前記粉体の残量が所定の閾値以下の場合、前記荷重検出センサの出力感度の低下を考慮した補正を行う、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の粉体量検出装置。 When the remaining amount of the detected powder is equal to or less than a predetermined threshold value, correction is performed in consideration of a decrease in the output sensitivity of the load detection sensor.
The powder amount detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the powder amount detection device is characterized by the above. 粉体である現像剤による現像を含む画像形成を行う画像形成部と、
請求項１ないし４の何れか一項に記載の粉体量検出装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit that forms an image including development with a developer that is a powder,
The powder amount detection device according to any one of claims 1 to 4,
An image forming apparatus comprising. 回転駆動部により回転される粉体収容部に収容された粉体の残量を、荷重検出センサを用いて検出する粉体量検出装置における粉体量検出方法であって、
回転中における前記粉体収容部内の前記粉体の残量に関する値を前記荷重検出センサから取得し続ける工程と、
前記回転駆動部の停止信号を受信した場合、当該停止信号を受信する前にＮ回転（Ｎ≧１）する間に検出した前記粉体の残量に関する値を、Ｎ回転にかかる時間で平均化した平均値を算出する工程と、
前記平均値を用いて前記粉体の残量を検出する工程と、
を含むことを特徴とする粉体量検出方法。 It is a powder amount detection method in a powder amount detection device that detects the remaining amount of powder contained in a powder storage unit rotated by a rotation drive unit using a load detection sensor.
A step of continuously acquiring a value regarding the remaining amount of the powder in the powder accommodating portion during rotation from the load detection sensor, and
When the stop signal of the rotation drive unit is received, the values related to the remaining amount of the powder detected during N rotation (N ≧ 1) before receiving the stop signal are averaged by the time required for N rotation. The process of calculating the average value and
The step of detecting the remaining amount of the powder using the average value and
A powder amount detection method comprising.
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