以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
[画像形成装置10の概略構成]
まず、図1及び図2を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の構成について説明する。ここで、図1は画像形成装置10の構成を示す断面模式図である。
なお、説明の便宜上、画像形成装置10が使用可能な設置状態(図1に示される状態)で鉛直方向を上下方向D1と定義する。また、図1に示される画像形成装置10の紙面左側の面を正面(前面)として前後方向D2を定義する。また、前記設置状態の画像形成装置10の正面を基準として左右方向D3を定義する。
画像形成装置10は、画像データに基づいて画像を形成するプリント機能と共に、スキャン機能、ファクシミリ機能、及びコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。なお、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用可能である。
具体的に、図1及び図2に示されるように、画像形成装置10は、ADF(自動原稿搬送装置)1、画像読取部2、画像形成部3、給紙部4、制御部5、操作表示部6、及び劣化状態検出部7を備える。
ADF1は、不図示の原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、画像読取部2によって読み取られる原稿を搬送する自動原稿搬送装置である。画像読取部2は、不図示の原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びCCDを備え、原稿から画像データを読み取ることが可能である。
給紙部4は、給紙カセット、シート搬送路、及び複数の搬送ローラーなどを備える。給紙部4は、前記給紙カセットに収容されるシートを画像形成部3へ供給する。例えば、前記給紙カセットに収容されるシートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びOHPシートなどのシート材料である。
制御部5は、不図示のCPU、ROM、RAM、及びEEPROM(登録商標)などの制御機器を備える。前記CPUは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ROMは、前記CPUに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶装置である。前記RAMは揮発性の記憶装置であり、前記EEPROMは不揮発性の記憶装置である。前記RAM及び前記EEPROMは、前記CPUが実行する各種の処理の一時記憶メモリー(作業領域)として使用される。制御部5では、前記CPUにより前記ROMに予め記憶された各種の制御プログラムが実行される。これにより、画像形成装置10が制御部5により統括的に制御される。なお、制御部5は、集積回路(ASIC)などの電子回路で構成されたものであってもよく、画像形成装置10を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。
操作表示部6は、制御部5からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレーなどの表示部、及びユーザー操作に応じて制御部5に各種の情報を入力する操作キー又はタッチパネルなどの操作部を有する。
[画像形成部3の構成]
次に、図1〜図5を参照しつつ、画像形成部3の構成について説明する。ここで、図3は画像形成ユニット31の構成を示す断面模式図である。また、図4は図3におけるIV−IV矢視断面図である。また、図5は図4におけるV−V矢視断面図である。なお、図4における一点鎖線は、現像部313における搬入口313Mの位置を示すためのものである。また、図5における点線は、現像剤Gを示すためのものである。また、図5における破線は、発光部73Aから射出される光L1を示すためのものである。
画像形成部3は、画像読取部2で読み取られた画像データに基づいて電子写真方式でカラー又はモノクロの画像を形成する画像形成処理(印刷処理)を実行することが可能である。また、画像形成部3は、外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて前記印刷処理を実行することも可能である。
図1に示されるように、画像形成部3は、複数の画像形成ユニット31〜34、光走査装置35、中間転写ベルト36、二次転写ローラー37、定着装置38、及び排紙トレイ39を備える。
画像形成ユニット31はY(イエロー)、画像形成ユニット32はC(シアン)、画像形成ユニット33はM(マゼンタ)、画像形成ユニット34はK(ブラック)に対応する電子写真方式の画像形成ユニットである。画像形成ユニット31〜34は、図1に示されるように、画像形成装置10の前後方向D2に沿って、画像形成装置10の前方からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に併設される。
画像形成ユニット31は、図1及び図3に示されるように、感光体ドラム311、帯電部312、現像部313、一次転写ローラー314、ドラム清掃部315、及び現像剤供給部316を備える。また、画像形成ユニット32〜34各々も、画像形成ユニット31と同様の構成を備える。
感光体ドラム311は、表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム311は、不図示の動力源から供給される駆動力により、図3に示される回転方向D4に回転する。
帯電部312は、感光体ドラム311を帯電させる。例えば、帯電部312は、図3に示されるように、感光体ドラム311と接触して設けられるローラー部材である。
現像部313は、磁性のキャリア及び非磁性のトナーを含む現像剤G (図5参照)を用いて感光体ドラム311に形成された静電潜像を現像する。現像部313については後段で詳述する。
一次転写ローラー314は、現像部313により感光体ドラム311の表面に形成されたトナー像を、中間転写ベルト36に転写する。
ドラム清掃部315は、感光体ドラム311の表面に残存した前記トナーを除去する。
現像剤供給部316は、現像部313に現像剤Gを供給する。
光走査装置35は、画像形成ユニット31〜34各々の感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。
中間転写ベルト36は、画像形成ユニット31〜34各々の感光体ドラムの表面に形成されたトナー像が転写される無端状のベルト部材である。中間転写ベルト36は、駆動ローラー及び張架ローラーによって所定のテンションで張架される。中間転写ベルト36は、不図示の動力源から供給される駆動力により前記駆動ローラーが回転駆動されることで、画像形成装置10の前後方向D2に沿って移動する。
二次転写ローラー37は、中間転写ベルト36の表面に付着したトナー像をシートに転写する。
定着装置38は、二次転写ローラー37によってシートに転写されたトナー像を当該シートに溶融定着させる。
排紙トレイ39には、定着装置38でトナー像が定着されたシートが排出される。
画像形成部3では、給紙部4から供給されるシートに以下の手順でカラー画像が形成され、画像形成後のシートが排紙トレイ39に排出される。
まず、画像形成ユニット31では、帯電部312によって感光体ドラム311が所定の電位に一様に帯電される。次に、光走査装置35により感光体ドラム311の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム311の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム311上の静電潜像は現像部313によってイエローのトナー像として現像(可視像化)される。
続いて、感光体ドラム311に形成されたイエローのトナー像は一次転写ローラー314によって中間転写ベルト36に転写される。一方、感光体ドラム311の表面に残存した前記トナーはドラム清掃部315で除去される。例えば、ドラム清掃部315では、感光体ドラム311の表面に残存した前記トナーがブレード状のクリーニング部材により除去される。そして、前記クリーニング部材によって除去された前記トナーは、スクリュー状の搬送部材により不図示のトナー収容容器まで搬送されて回収される。
なお、画像形成ユニット32〜34においても、画像形成ユニット31と同様の処理手順で、画像形成ユニット32〜34各々の感光体ドラムに各色のトナー像が形成されて、中間転写ベルト36にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に重ねて転写される。そして、中間転写ベルト36に転写されたトナー像は、二次転写ローラー37によって、給紙部4から供給されるシートに転写される。その後、トナー像が転写されたシートは、定着装置38によりトナー像が溶融定着されることで画像が形成され、排紙トレイ39に排出される。
次に、現像部313について詳細に説明する。
図3及び図4に示されるように、現像部313は、筐体313A、第1搬送部材313B、第2搬送部材313C、マグネットローラー313D、現像ローラー313E、及び透磁率センサー313Nを備える。
筐体313Aは、左右方向D3に長尺な直方体状に形成されている。図3に示されるように、筐体313Aは、第1搬送部材313B、第2搬送部材313C、マグネットローラー313D、及び現像ローラー313Eを収容する。また、筐体313Aは、現像剤Gを収容する。
図4に示されるように、筐体313Aは、第1搬送路313H及び第2搬送路313Jを有する。具体的に、筐体313Aの底部313Fには、図3及び図4に示されるように、左右方向D3に延在する隔壁313Gが設けられている。筐体313Aの側壁、底部313F、及び隔壁313Gにより、左右方向D3に長尺な第1搬送路313H及び第2搬送路313Jが形成されている。
第1搬送部材313Bは、図4に示されるように、第1搬送路313Hに設けられる。例えば、第1搬送部材313Bは、左右方向D3に長尺であって、左右方向D3に延在する回転軸を有するスクリュー状の部材である。第1搬送部材313Bは、筐体313Aによってその回転軸を回転可能に支持されている。第1搬送部材313Bは、前記動力源から供給される駆動力により回転駆動されることで、現像剤Gを右方向D31(図4参照)に搬送すると共に、現像剤Gに含まれる前記キャリア及び前記トナーを摩擦帯電させる。
第2搬送部材313Cは、図4に示されるように、第2搬送路313Jに設けられる。例えば、第2搬送部材313Cは、第1搬送部材313Bと同様に、左右方向D3に長尺であって、左右方向D3に延在する回転軸を有するスクリュー状の部材である。第2搬送部材313Cは、筐体313Aによってその回転軸を回転可能に支持されている。第2搬送部材313Cは、前記動力源から供給される駆動力により回転駆動されることで、現像剤Gを左方向D32(図4参照)に搬送すると共に、現像剤Gに含まれる前記キャリア及び前記トナーを摩擦帯電させる。
隔壁313Gにおける第1搬送部材313Bによる現像剤Gの搬送方向(右方向D31)の下流端には、第1搬送路313Hと第2搬送路313Jとを接続する第1接続部313K(図4参照)が設けられている。一方、隔壁313Gにおける第2搬送部材313Cによる現像剤Gの搬送方向(左方向D32)の下流端には、第1搬送路313Hと第2搬送路313Jとを接続する第2接続部313L(図4参照)が設けられている。これにより、筐体313Aに収容された現像剤Gは、第1搬送部材313B及び第2搬送部材313Cによって第1搬送路313H及び第2搬送路313Jを循環して搬送される。
マグネットローラー313Dは、第2搬送路313Jから現像剤Gを汲み上げて、汲み上げられた現像剤Gに含まれる前記トナーを現像ローラー313Eに供給する。現像ローラー313Eは、マグネットローラー313Dから供給される前記トナーを用いて、感光体ドラム311の表面に形成された静電潜像を現像する。
なお、現像部313による現像方式は、以上に述べた前記トナー及び前記キャリアを含む現像剤Gを用いた2成分現像方式に限られない。例えば、現像部313の現像方式は、磁性のトナーを用いた1成分現像方式であってもよい。また、現像部313が、マグネットローラー313Dを備えない構成であってもよい。
ここで、画像形成装置10では、所謂トリクル現像方式が採用されている。具体的に、画像形成装置10では、現像部313における前記トナーの消費に応じて、現像剤供給部316から現像剤G、即ち前記トナー及び前記キャリアの両方が補給される。また、現像部313では、補給によって増量した現像剤Gの一部が筐体313Aの外部へ排出される。
図3に示されるように、筐体313Aには、搬入口313Mが形成されている。具体的に、搬入口313Mは、第1搬送路313Hにおける予め定められた搬入位置P1(図4参照)の上方に形成される。例えば、搬入位置P1は、第1搬送路313Hにおける第1搬送部材313Bによる現像剤Gの搬送方向(右方向D31)の上流側の位置である。搬入口313Mは、現像剤供給部316から供給される現像剤Gの第1搬送路313Hへの搬入に用いられる。
透磁率センサー313Nは、筐体313Aに収容されている現像剤Gにおける透磁率を検出する。具体的に、透磁率センサー313Nは、第1搬送路313Hにおける搬入位置P1より第1搬送部材313Bによる現像剤Gの搬送方向(右方向D31)の下流側の検出位置P2(図4参照)で現像剤Gの透磁率を検出する。透磁率センサー313Nは、図3に示されるように、底部313Fの外面側に設けられる。透磁率センサー313Nは、現像剤Gの透磁率を示す第1電気信号を出力する。画像形成装置10では、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率に基づいて、現像剤供給部316から現像部313への現像剤Gの供給が制御される。
図4に示されるように、第2搬送路313Jにおける第2搬送部材313Cによる現像剤Gの搬送方向(左方向D32)の下流端には、開口部313Oが形成されている。図5に示されるように、開口部313Oは、筐体313Aの内側面において底部313Fよりも高い位置に形成されている。開口部313Oは、筐体313Aに設けられる排出路313P(図5参照)を介して底部313Fに形成された排出口313Q(図5参照)に接続されている。
画像形成装置10では、現像剤供給部316から現像部313へ現像剤Gが供給されると、第2搬送路313Jにおける現像剤Gの粉体の上面が上昇する。そして、当該粉体の上面が開口部313Oの下端部を越えると、当該粉体の一部が開口部313Oから排出路313Pへ移動して排出口313Qから落下し、現像部313の外部へ排出される。
ところで、現像部313では、内部に収容されている現像剤Gが第1搬送部材313B及び第2搬送部材313Cによる撹拌などによって劣化することがある。現像剤Gが劣化すると、前記トナー及び前記キャリアの流動性が低下して、現像剤Gにおけるトナー濃度の変動によらずに現像剤Gの透磁率が変化する。具体的に、現像剤Gが劣化すると、現像剤Gの透磁率が低下する。これにより、透磁率センサー313Nを用いた現像剤Gの供給制御における現像部313内のトナー濃度の目標値と実際のトナー濃度の値との間にずれが生じることがある。これに対し、現像部313から排出される現像剤Gを堆積台に堆積させて、当該堆積台に堆積する現像剤Gによって形成される安息角を検出することで、現像剤Gの劣化状態を検出可能な構成が従来技術として知られている。
しかしながら、上述の従来技術では、現像剤Gの劣化状態の検出タイミングごとに、モーターなどの駆動部を用いて前記堆積台に堆積した現像剤Gを当該堆積台から除去する必要がある。そのため、現像剤Gの劣化状態を検出するための構成が複雑化する。
これに対し、本発明の実施形態に係る画像形成装置10では、以下に説明するように、簡素な構成で現像剤Gの劣化状態を検出することが可能である。
[劣化状態検出部7の構成]
以下、図2、及び図5〜図9を参照しつつ、劣化状態検出部7の構成について説明する。ここで、図6は堆積部721の構成を示す斜視図である。また、図7は揺動部72が第1位置P3に配置された状態を示す図である。また、図8は揺動部72が第2位置P4に配置された状態を示す図である。また、図9は劣化した現像剤Gが第1受止面721A1に堆積した状態を示す図である。なお、図7〜図9における点線は、現像剤Gを示すためのものである。また、図7〜図9における破線は、発光部73Aから射出される光L1を示すためのものである。また、図7及び図8における二点鎖線は、鉛直面に対する隔壁部721Dの傾斜角度C1、C2を示すためのものである。
劣化状態検出部7は、現像部313から排出される現像剤Gの劣化状態を検出する。図2及び図5に示されるように、劣化状態検出部7は、筐体71、揺動部72、検出部73、及び出力部74を備える。ここに、劣化状態検出部7が、本発明における劣化状態検出装置の一例である。
筐体71は、揺動部72、検出部73、及び出力部74を収容する。例えば、筐体71は、直方体の箱型形状に形成されており、内部空間71Aを有する。揺動部72、検出部73、及び出力部74は、内部空間71Aに収容される。
図5に示されるように、筐体71は、開口部71B、及び排出口71Cを有する。開口部71Bは、筐体71の上面に形成されている。開口部71Bは、筐体71の外部と内部空間71Aとを接続する。排出口71Cは、筐体71の下面に形成されている。排出口71Cは、筐体71の外部と内部空間71Aとを接続する。
図5に示されるように、筐体71は、現像部313の筐体313Aの下側に設けられる。具体的に、筐体71は、開口部71Bが現像部313の排出口313Qと対向する位置で現像部313の底部313Fに固定される。これにより、排出口313Qから落下した現像剤Gは、開口部71Bを経由して内部空間71Aに落下する。なお、筐体71の排出口71Cは、不図示の搬送路を介して不図示の現像剤収容容器に接続される。
揺動部72は、開口部71Bから落下する現像剤Gによって揺動される。図5に示されるように、揺動部72は、堆積部721、接続部722、及び回動軸723を有する。
堆積部721は、図5及び図6に示されるように、底板部721A、側壁部721B〜721C、及び隔壁部721Dを有する。底板部721Aは、長方形の平板状に形成されている。側壁部721B〜721Cは、底板部721Aにおける底板部721Aの短手方向の端部各々に立設されている。図6に示されるように、側壁部721Bは、底板部721Aにおける底板部721Aの長手方向の中央部から当該長手方向の端部各々に向けて徐々に壁が低くなる形状に形成されている。例えば、側壁部721Bは、二等辺三角形の平板状に形成されている。側壁部721Cは、側壁部721Bと同じ形状に形成されている。隔壁部721Dは、底板部721Aにおける側壁部721B〜721Cが立設された側の面(表面)を、図5に示される第1受止面721A1及び第2受止面721A2に区分する。例えば、隔壁部721Dは、底板部721Aにおける底板部721Aの長手方向の中央部に立設されている。隔壁部721Dは、第1受止面721A1及び第2受止面721A2に対して垂直な平板状に形成されている。第1受止面721A1及び第2受止面721A2では、現像部313から排出されて落下する現像剤Gが受け止められる。堆積部721は、隔壁部721Dを含む平面に対して面対称となる形状で形成されている。
接続部722は、図5に示されるように、堆積部721の底板部721Aの裏面に設けられる。接続部722は、堆積部721と回動軸723とを接続する。具体的に、接続部722は、隔壁部721Dを含む平面に回動軸723が含まれる位置関係で、堆積部721と回動軸723とを接続する。
回動軸723は、水平面に沿って延在する軸である。具体的に、回動軸723は、図5に示されるように、前後方向D2に沿って延在している。回動軸723は、開口部71Bの下方に配置されており、筐体71によって回動可能に支持されている。これにより、揺動部72は、筐体71によって回動軸723を中心に図5に示される回動方向D5へ回動可能に支持される。具体的に、揺動部72は、図5及び図7に示される第1位置P3と、図8に示される第2位置P4との間を揺動する。ここに、回動軸723が、本発明における水平軸の一例である。
ここで、第1位置P3は、開口部71Bから落下する現像剤Gを堆積部721の第1受止面721A1に堆積させることが可能な位置である。具体的に、第1位置P3は、開口部71Bからの現像剤Gの落下経路と第1受止面721A1とが交差する位置である。また、第1位置P3は、第2受止面721A2に堆積する現像剤Gを第2受止面721A2から滑落させることが可能な位置である。具体的に、第1位置P3は、第2受止面721A2が、第2受止面721A2における隔壁部721Dと直交する方向の隔壁部721D側の端部から他方の端部へ向けて下方に傾斜する姿勢になる位置である。
例えば、第1位置P3は、回動軸723を含む鉛直面に対する隔壁部721Dの傾斜角度が図7に示される傾斜角度C1となる位置である。例えば、筐体71は、図7に示されるように、堆積部721の底板部721Aと接触して、揺動部72の回動方向D51(図7参照)への回動を係止する第1係止部71Dを有する。第1位置P3は、揺動部72が第1係止部71Dと接触する位置である。
また、第2位置P4は、開口部71Bから落下する現像剤Gを堆積部721の第2受止面721A2に堆積させることが可能な位置である。具体的に、第2位置P4は、開口部71Bからの現像剤Gの落下経路と第2受止面721A2とが交差する位置である。また、第2位置P4は、第1受止面721A1に堆積する現像剤Gを第1受止面721A1から滑落させることが可能な位置である。具体的に、第2位置P4は、第1受止面721A1が、第1受止面721A1における隔壁部721Dと直交する方向の隔壁部721D側の端部から他方の端部へ向けて下方に傾斜する姿勢になる位置である。
例えば、第2位置P4は、回動軸723を含む鉛直面に対する隔壁部721Dの傾斜角度が図8に示される傾斜角度C2となる位置である。例えば、傾斜角度C2は、傾斜角度C1と正負の符号が逆であって、傾斜角度C1と絶対値が同一である。例えば、筐体71は、図8に示されるように、堆積部721の底板部721Aと接触して、揺動部72の回動方向D52(図8参照)への回動を係止する第2係止部71Eを有する。第2位置P4は、揺動部72が第2係止部71Eと接触する位置である。
例えば、揺動部72は、第1受止面721A1及び第2受止面721A2の両方に現像剤Gが堆積していない状態で、第1位置P3及び第2位置P4のいずれかに配置される。ここでは仮に、第1位置P3に配置されていると仮定する。この状態において、揺動部72は、自重による回動方向D51への回動が第1係止部71Dによって係止されている。この場合、回動軸723には、揺動部72の自重による、揺動部72を回動方向D51へ回動させようとする回転トルクF1(図7参照)が加わっている。
揺動部72が第1位置P3に配置された状態で、現像部313から現像剤Gが排出されると、開口部71Bから落下する現像剤Gは第1受止面721A1に受け止められて、第1受止面721A1に堆積する。第1受止面721A1に堆積する現像剤Gは、円錐状の粉体を形成する。第1受止面721A1に堆積する現像剤Gの堆積量が増大すると、第1受止面721A1に堆積する現像剤Gによって加えられる、揺動部72を回動方向D52へ回動させようとする回転トルクF2(図7参照)が次第に大きくなる。そして、揺動部72は、回転トルクF2が回転トルクF1を超えた場合に、第1位置P3から第2位置P4へ回動して、第1受止面721A1に堆積した現像剤Gが第1受止面721A1から滑落する。これにより、揺動部72は、第2位置P4に配置される。なお、第1受止面721A1から滑落した現像剤Gは、排出口71Cから劣化状態検出部7の外部に排出される。ここに、揺動部72の自重による回転トルクF1が、本発明における第1閾値の一例である。
ここで、第1受止面721A1上に堆積する現像剤Gは、隔壁部721Dによって回動軸723から離間する第1方向D6(図7参照)とは逆方向の第2方向D7(図7参照)への移動が妨げられる。これにより、第1受止面721A1に形成される現像剤Gの粉体は、第1受止面721A1に堆積する現像剤Gの堆積量の増加に応じて、第1方向D6へ増大する。そのため、当該粉体の重心Xが第1方向D6へ変位される。即ち、隔壁部721Dは、第1受止面721A1における現像剤Gの堆積量の増加に応じて、第1受止面721A1に堆積する現像剤Gの粉体の重心Xを第1方向D6へ変位させる。ここに、隔壁部721Dが、本発明における重心変位部の一例であると共に、本発明のおける障壁の一例である。
また、第1受止面721A1上に堆積する現像剤Gが劣化している場合には、前記キャリアの表面の摩擦係数が大きくなり、第1受止面721A1に形成される現像剤Gの粉体の表面における現像剤Gの流動性が低下する。これにより、第1受止面721A1に形成される現像剤Gの粉体の安息角が大きくなる。即ち、当該粉体の第1方向D6への増大速度が遅くなる。そのため、隔壁部721Dによる第1受止面721A1に堆積する現像剤Gの粉体の重心Xを第1方向D6へ変位させる速度が遅くなる。従って、回転トルクF1を超える回転トルクF2を得るために必要な現像剤Gの堆積量が増大する。即ち、劣化状態検出部7では、現像剤Gが劣化しているほど、第1受止面721A1において堆積可能な現像剤Gの上限量が多くなる。
一方、揺動部72が第2位置P4に配置された状態において、揺動部72は、自重による回動方向D52への回動が第2係止部71Eによって係止されている。この場合、回動軸723には、揺動部72の自重による、揺動部72を回動方向D52へ回動させようとする回転トルクF3(図8参照)が加わっている。
揺動部72が第2位置P4に配置された状態で、現像部313から現像剤Gが排出されると、開口部71Bから落下する現像剤Gは隔壁部721Dよりも第2方向D7側に位置する第2受止面721A2に受け止められて、第2受止面721A2に堆積する。第2受止面721A2に堆積する現像剤Gの堆積量が増大すると、第2受止面721A2に堆積する現像剤Gによって加えられる、揺動部72を回動方向D51へ回動させようとする回転トルクF4(図8参照)が次第に大きくなる。そして、揺動部72は、回転トルクF4が回転トルクF3を超えた場合に、第2位置P4から第1位置P3へ回動して、第2受止面721A2に堆積した現像剤Gが第2受止面721A2から滑落する。これにより、揺動部72は、第1位置P3に配置される。なお、第2受止面721A2から滑落した現像剤Gは、排出口71Cから劣化状態検出部7の外部に排出される。ここに、揺動部72の自重による回転トルクF3が、本発明における第3閾値の一例である。
ここで、第2受止面721A2上に堆積する現像剤Gは、隔壁部721Dによって第1方向D6(図8参照)への移動が妨げられる。これにより、第2受止面721A2に形成される現像剤Gの粉体は、第2受止面721A2に堆積する現像剤Gの堆積量の増加に応じて、第2方向D7(図8参照)へ増大する。そのため、当該粉体の重心Xが第2方向D7へ変位される。
また、第2受止面721A2上に堆積する現像剤Gが劣化している場合には、第1受止面721A1と同様に、第2受止面721A2に形成される現像剤Gの粉体の第2方向D7への増大速度が遅くなる。そのため、隔壁部721Dによる第2受止面721A2に堆積する現像剤Gの粉体の重心Xを第2方向D7へ変位させる速度が遅くなる。従って、回転トルクF3を超える回転トルクF4を得るために必要な現像剤Gの堆積量が増大する。即ち、劣化状態検出部7では、現像剤Gが劣化しているほど、第2受止面721A2において堆積可能な現像剤Gの上限量が多くなる。
ここで、画像形成装置10では、回転トルクF1と回転トルクF3とが同一の値に設定されている。例えば、揺動部72は、回動軸723を含み且つ底板部721Aと直交する平面に対して面対称となる形状で形成されている。これにより、第1受止面721A1及び第2受止面721A2の両方で、現像剤Gの劣化状態を検出することが可能である。
なお、画像形成装置10において、回転トルクF1と回転トルクF3とが異なる値に設定されていてもよい。例えば、揺動部72は、回動軸723を含み且つ底板部721Aと直交する平面に対して面対称となる形状で形成されていなくてもよい。例えば、隔壁部721Dは、回動軸723を含み且つ底板部721Aと直交する平面よりも第2方向D7(図7参照)側に設けられていてもよい。この場合、第2受止面721A2に、回転トルクF1を大きくするための重しが設けられていてもよい。また、回動軸723は、開口部71Bの下方よりも左方向側に配置されていてもよい。また、揺動部72に第2受止面721A2が設けられていなくてもよい。例えば、揺動部72は、ねじりコイルばねなどの付勢部材によって回動方向D51に付勢されていてもよい。
検出部73は、現像剤Gの揺動部72における堆積量が予め定められた第2閾値を超えたことを検出する。
例えば、検出部73は、揺動部72よりも上側の予め定められた検出位置P5(図7〜図9参照)で揺動部72に堆積する現像剤Gの粉体を検出する光センサーである。
前述のように、揺動部72では、現像剤Gが劣化しているほど、第1受止面721A1及び第2受止面721A2において堆積可能な現像剤Gの上限量が多くなると共に、現像剤Gの安息角が大きくなる。そのため、揺動部72において、揺動部72が回動する際における第1受止面721A1又は第2受止面721A2に堆積する現像剤Gの粉体の頂部の高さは、現像剤Gの劣化状態及び揺動部72における現像剤Gの堆積量を反映したものとなる。即ち、揺動部72に堆積する現像剤Gの粉体の頂部の高さが予め定められた位置に到達したか否かに基づいて、現像剤Gの揺動部72における堆積量が当該位置に対応する量を超えたことを検出可能である。
例えば、検出位置P5は、第1受止面721A1又は第2受止面721A2に前記第2閾値の堆積量の現像剤Gが堆積する際の、現像剤Gの粉体の頂部の位置(高さ)である。なお、検出位置P5は、第1受止面721A1又は第2受止面721A2に前記第2閾値の堆積量の現像剤Gが堆積する際の、現像剤Gの粉体の頂部以外の部分の位置(高さ)であってもよい。また、前記第2閾値は、任意に定められる値であってよい。
具体的に、検出部73は、図7〜図9に示されるように、発光部73A及び受光部73Bを有する。発光部73A及び受光部73Bは、検出位置P5を挟んで対向して設けられる。発光部73Aは、受光部73Bに向けて光L1を射出する。受光部73Bは、発光部73Aから射出される光L1の受光の有無に応じた第2電気信号を出力する。これにより、検出部73では、検出位置P5における現像剤Gの粉体の有無に応じた前記第2電気信号が出力される。
なお、劣化状態検出部7は、それぞれ現像剤Gの粉体を検出可能な位置(高さ)が異なる複数の検出部73を備えていてもよい。この場合、前記第2閾値は、個々の検出部73ごとに定められる。
出力部74は、検出部73によって揺動部72における現像剤Gの堆積量が前記第2閾値を超えたことが検出された場合に、前記第2閾値に対応する現像剤Gの劣化状態を示す検出信号を出力する。
具体的に、出力部74は、検出部73の受光部73Bから現像剤Gの粉体の存在を示す前記第2電気信号が入力された場合に前記検出信号を出力する電気回路である。
なお、出力部74は、劣化状態検出部7に複数の検出部73が設けられる場合には、現像剤Gの粉体の存在を示す前記第2電気信号を出力した検出部73に対応する前記第2閾値(現像剤Gの劣化状態)を示す前記検出信号を出力する。
また、制御部5の前記ROMには、前記CPUに後述の供給制御処理(図10のフローチャート参照)を実行させるための供給制御プログラムが予め記憶されている。なお、前記供給制御プログラムは、CD、DVD、フラッシュメモリーなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されており、前記記録媒体から読み取られて前記EEPROMなどの記憶装置にインストールされるものであってもよい。
そして、制御部5は、図2に示されるように、供給制御部51、及び補正処理部52を含む。具体的に、制御部5は、前記CPUを用いて前記ROMに記憶されている前記供給制御プログラムを実行する。これにより、制御部5は、供給制御部51、及び補正処理部52として機能する。
供給制御部51は、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が予め定められた第5閾値以上となった場合に、現像部313への現像剤Gの供給を開始させる。
例えば、供給制御部51は、前記印刷処理の実行中に、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が前記第5閾値以上であるか否かを判断する。そして、供給制御部51は、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が前記第5閾値以上であると判断した場合に、現像剤供給部316の駆動を制御して、現像剤供給部316に現像部313への現像剤Gの供給を開始させる。例えば、供給制御部51は、検出された現像剤Gの透磁率と前記第5閾値との差に基づいて設定される供給時間の間、現像剤供給部316に現像剤Gを供給させる。なお、前記第5閾値は、現像剤Gにおけるトナー濃度の不足に起因する画像不良が発生しない範囲内で任意に設定されてよい。
補正処理部52は、劣化状態検出部7から入力される前記検出信号に基づいて、前記第5閾値を補正する。
具体的に、補正処理部52は、劣化状態検出部7から前記検出信号が入力された場合に、前記第5閾値に予め定められた第1特定値を減算した値を新たな前記第5閾値とすることで、前記第5閾値を補正する。なお、補正処理部52は、前記第5閾値に予め定められた第2特定値を乗算した値を新たな前記第5閾値としてもよい。
なお、前記第1特定値又は前記第2特定値は、前記検出信号によって示される前記第2閾値(現像剤Gの劣化状態)が複数存在する場合に、現像剤Gの劣化状態各々に対応して複数定められていてもよい。この場合、補正処理部52は、劣化状態検出部7から入力される前記検出信号によって示される現像剤Gの劣化状態に対応する前記第1特定値又は前記第2特定値を用いて、前記第5閾値を補正してよい。
[供給制御処理]
以下、図10を参照しつつ、画像形成装置10において制御部5により実行される供給制御処理の手順の一例について説明する。ここで、ステップS11、S12・・・は、制御部5により実行される処理手順(ステップ)の番号を表している。なお、前記供給制御処理は、画像形成装置10において前記印刷処理が実行される場合に、前記印刷処理と共に実行される。
<ステップS11>
まず、ステップS11において、制御部5は、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が前記第5閾値以上になったか否かを判断する。
ここで、制御部5は、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が前記第5閾値以上になったと判断すると(S11のYes側)、処理をステップS12に移行させる。また、透磁率センサー313Nによって検出される現像剤Gの透磁率が前記第5閾値以上でなければ(S11のNo側)、制御部5は、処理をステップS13に移行させる。
<ステップS12>
ステップS12において、制御部5は、現像剤供給部316の駆動を制御して、現像剤供給部316に現像部313への現像剤Gの供給を開始させる。ここで、ステップS11及びステップS12の処理は、制御部5の供給制御部51により実行される。
例えば、制御部5は、ステップS11で検出された現像剤Gの透磁率と前記第5閾値との差に基づいて設定される前記供給時間の間、現像剤供給部316に現像剤Gを供給させる。
<ステップS13>
ステップS13において、制御部5は、劣化状態検出部7から前記検出信号が入力されたか否かを判断する。
ここで、制御部5は、劣化状態検出部7から前記検出信号が入力されたと判断すると(S13のYes側)、処理をステップS14に移行させる。また、劣化状態検出部7から前記検出信号が入力されていなければ(S13のNo側)、制御部5は、処理をステップS15に移行させる。
<ステップS14>
ステップS14において、制御部5は、劣化状態検出部7から入力された前記検出信号に基づいて、前記第5閾値を補正する。ここで、ステップS13及びステップS14の処理は、制御部5の補正処理部52により実行される。
具体的に、制御部5は、前記第5閾値に前記第1特定値を減算した値を新たな前記第5閾値とすることで、前記第5閾値を補正する。これにより、現像剤Gの劣化に起因して、透磁率センサー313Nを用いた現像剤Gの供給制御における現像部313内のトナー濃度の目標値と実際のトナー濃度の値との間にずれが生じることが回避される。
<ステップS15>
ステップS15において、制御部5は、前記印刷処理が終了したか否かを判断する。
ここで、制御部5は、前記印刷処理が終了したと判断すると(S15のYes側)、前記供給制御処理を終了させる。また、前記印刷処理が終了していなければ(S15のNo側)、制御部5は、処理をステップS11に移行させる。
このように、画像形成装置10では、劣化状態検出部7に、開口部71Bから落下する現像剤Gによって第1位置P3と第2位置P4との間を揺動する揺動部72が設けられている。そのため、モーターなどの駆動部を用いて揺動部72に堆積した現像剤Gを揺動部72から除去する必要がない。従って、簡素な構成で現像剤Gの劣化状態を検出することが可能である。
[他の実施形態]
以下、図11を参照しつつ、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置10について説明する。なお、図11は他の実施形態に係る画像形成装置10の揺動部72、及び検出部73の構成を示す側面図である。
他の実施形態では、揺動部72、及び検出部73の構成が上述の実施形態と異なる。なお、その他の構成は上述の実施形態と他の実施形態とで共通である。そのため、以下においては揺動部72、及び検出部73の構成についてのみ説明を行う。
他の実施形態に係る画像形成装置10における揺動部72は、第3位置P6(図11参照)と第3位置P6より下方の第4位置P7(図11参照)との間を移動可能に支持されている。
例えば、劣化状態検出部7は、揺動部72の回動軸723を回転可能に支持する軸受部75を有する。軸受部75は、揺動部72の回動軸723を支持する一対の側壁部と、前記側壁部各々が立設される底板部とを有する。軸受部75は、筐体71によって上下方向D1に移動可能に支持されている。また、軸受部75は、付勢部材71F〜71G(図11参照)によって上方向に付勢されている。例えば、付勢部材71F〜71Gは、一方の端部が筐体71に固定され、他方の端部が軸受部75の前記底板部に固定されている。
揺動部72は、第1受止面721A1及び第2受止面721A2に現像剤Gが堆積していない状態において、自重により第3位置P6に配置される。また、揺動部72は、第1受止面721A1又は第2受止面721A2における現像剤Gの堆積量に応じて、軸受部75と共に下方へ移動する。そして、揺動部72は、第1受止面721A1又は第2受止面721A2における現像剤Gの堆積量が前記第2閾値を超えた場合に、第4位置P7に到達する。なお、軸受部75は、筐体71に設けられた不図示の係止部により、第4位置P7に対応する位置よりも下側への移動を係止される。ここに、揺動部72における現像剤Gの堆積量が前記第2閾値を超える際に回動軸723にかかる荷重が、本発明における第4閾値の一例である。
また、他の実施形態に係る画像形成装置10における検出部73は、揺動部72が第4位置P7に移動したことを検出可能なセンサーである。
例えば、軸受部75の前記底板部には、下方に突出する突出片751(図11参照)が設けられている。また、検出部73は、発光部73C及び受光部73Dを有する。発光部73C及び受光部73Dは、軸受部75の下側で互いに対向して配置される。発光部73Cは、受光部73Dに向けて光L2を射出する。受光部73Dは、発光部73Cから射出される光L2の受光の有無に応じた第3電気信号を出力する。発光部73C及び受光部73Dは、揺動部72が第4位置P7に配置される際に、突出片751が光L2の光路を遮断する位置に配置される。これにより、検出部73では、揺動部72が第4位置P7に移動したか否かに応じた前記第3電気信号が出力される。