本发明涉及收纳墨粉的墨粉瓶。
背景技术：
图像形成装置使用显影装置内的墨粉对形成于感光体的静电潜像进行显影，从而形成墨粉像。若显影装置内的墨粉减少，则无法将墨粉向感光体供给。因此，图像形成装置成为从能够装卸于装置主体的墨粉瓶向显影装置适当地补给墨粉的构成。
墨粉瓶具备：圆筒形状的壳体、向壳体的内周面突出的螺旋状的肋以及排出墨粉的排出口。墨粉瓶在壳体旋转时利用螺旋状的肋将墨粉向排出口输送。
通常，在图像形成装置中，未搭载直接检测墨粉瓶的墨粉余量的构成。在以往的图像形成装置中，根据打印后的纸张的张数推断墨粉的消耗量，从墨粉瓶的容量减去推断出的消耗量，从而推断墨粉的余量。
图像形成装置为了防止墨粉被完全消耗，在推断出的墨粉的余量成为规定量以下的情况下，向用户报告例如“墨粉用尽。”等。但是，在进行报告的时刻，实际上在墨粉瓶内残留有相当量的墨粉。尽管如此，用户还是需要将墨粉更换成新品，因此能够使用的墨粉被丢弃，形成浪费。
因此，例如，在专利文献1中记载了测定墨粉瓶的重量，从而检测墨粉瓶内的墨粉的余量的方法。在专利文献1的构成中，构成为通过支承部件52对墨粉瓶5进行支承，根据该支承部件52以支点54为中心向旋转方向移动的移动量检测重量。
专利文献1：日本特开2014－85541号公报
但是，在专利文献1的构成中，为了检测重量，需要墨粉瓶5以及支承部件52以支点54为中心，相对于挠曲部件55向旋转方向移动。因此，需要确保用于供墨粉瓶5以及支承部件52移动的空间，从而在空间节约化的观点产生课题。另外，为了正确地测定重量，需要以墨粉瓶本身能够移动的方式，形成相对于周围的部件不被固定的状态，或者减少支承位置数量。但是，墨粉瓶例如具有3kg左右的重量，若减少支承位置数量，则难以可靠地支承墨粉瓶。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于提供一种既解决上述课题又能够检测墨粉的余量的墨粉瓶。
本发明的墨粉瓶为将墨粉向显影装置供给的墨粉瓶，其特征在于，具备：在内部收纳上述墨粉，并凭借驱动源的驱动力而旋转的瓶部；以及设置于上述瓶部的侧面，并检测上述瓶部的上述侧面的挠曲量的位移传感器。
对于墨粉瓶而言，若两端部被支承，则瓶部的侧面因自重或者墨粉重量而挠曲。在墨粉大量残留于瓶部内时，挠曲量增大，若墨粉减少，则挠曲量变小。因此，在墨粉瓶的瓶部的侧面设置检测该侧面的挠曲量的位移传感器，从而能够直接检测当前时刻的墨粉余量。
此外，瓶部的侧面中的铅垂下侧的位置伸长，铅垂上侧的位置收缩。即，若瓶部旋转，则瓶部的侧面伸长、收缩。因此，墨粉的余量能够基于由位移传感器检测的电信号的最大值与最小值进行计算。另外，墨粉的余量可以基于最大值与最小值的差分进行计算，也可以基于最大值与最小值的比进行计算。
根据本发明，能够检测墨粉的余量。
附图说明
图1是表示图像形成装置的一部分的示意图。
图2是墨粉瓶的外观图。
图3是墨粉瓶的局部透视图。
图4是表示位移传感器的一个例子的分解立体图。
图5的(A)以及图5的(B)是示意性地表示墨粉瓶的挠曲的图。
图6是表示硬件构成的框图。
图7是变形例的位移传感器的立体图。
图8是墨粉瓶的局部透视图。
图9的(A)、图9的(B)以及图9的(C)是从底面观察墨粉瓶的局部透视图。
具体实施方式
图1是表示图像形成装置1的局部的构成的示意图。图像形成装置1基于从未图示的外部装置输入的图像数据，对纸张进行基于电子照片方式的多色或者单色的图像形成处理。
图像形成装置1具备：转印带21、驱动辊50、从动辊51、显影装置100、显影装置101、显影装置102、显影装置103、感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122、感光鼓123、墨粉瓶61、墨粉瓶62、墨粉瓶63以及墨粉瓶64。
感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122以及感光鼓123分别被照射基于图像数据的光，而在侧面形成静电潜像。显影装置100、显影装置101、显影装置102以及显影装置103分别向对应的感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122以及感光鼓123供给墨粉。由此，在感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122以及感光鼓123的侧面形成墨粉像。
转印带21被驱动辊50以及从动辊51张设，沿着感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122以及感光鼓123的侧面移动。由此，在转印带21的表面转印有形成于感光鼓120、感光鼓121、感光鼓122以及感光鼓123的表面的墨粉像。
形成于转印带21的墨粉像被未图示的二次转印单元二次转印于纸张。之后，转印有墨粉像的纸张被未图示的定影单元加热以及加压。由此，墨粉像被牢固地定影于纸张的表面。
显影装置100、显影装置101、显影装置102以及显影装置103分别以自如装卸的方式连接有墨粉瓶61、墨粉瓶62、墨粉瓶63以及墨粉瓶64。显影装置100、显影装置101、显影装置102以及显影装置103若内部的墨粉减少，则分别从墨粉瓶61、墨粉瓶62、墨粉瓶63以及墨粉瓶64补充墨粉。
图2是墨粉瓶61的外观图。此外，墨粉瓶61、墨粉瓶62、墨粉瓶63以及墨粉瓶64全部具有相同的构成，区别仅仅是收纳于各自内部的墨粉的颜色不同。因此，在以下的说明中，代表性地示出墨粉瓶61。
墨粉瓶61由圆筒形的瓶部601构成。瓶部601在内部收纳墨粉，通过设置于图像形成装置的驱动源(未图示)的驱动力而旋转。
图3是墨粉瓶61的局部透视图。若瓶部601旋转，则内部的墨粉607向左方向移动，而从瓶部601的前端的排出口603向显影装置131供给该墨粉。
在瓶部601的内周面设置有螺旋状的肋605。若肋605伴随着瓶部601的旋转而旋转，则收纳于瓶部601的内部的墨粉607被该肋605沿着旋转轴方向朝向排出口603输送。
如图2所示，在瓶部601的外周面粘贴有位移传感器611。作为位移传感器611，例如能够使用电阻式的应变传感器或者使用了压电元件的压电薄膜传感器等。压电薄膜传感器与应变传感器相比消耗电力较小，响应性也良好，因此优选作为这样的形态的位移传感器而使用。
图4是表示作为位移传感器611的一个例子的压电薄膜传感器的构造的分解立体图。压电薄膜传感器具备形成于基板30的上侧电极33以及下侧电极34。基板30在上侧电极33与下侧电极34之间被弯折。压电薄膜36经由双面胶带35以及双面胶带37被上侧电极33以及下侧电极34夹持。
上侧电极33以及下侧电极24连接于检测用电路31。检测用电路31检测在压电薄膜36产生的电信号(电荷)。
压电薄膜36只要是通过伸缩产生电信号的压电元件即可，可以是任意结构，例如优选使用手性高分子。压电薄膜36更加优选为单轴延伸的聚乳酸(PLA)、进一步优选为L型聚乳酸(PLLA)。手性高分子的主链具有螺旋构造，手性高分子沿单轴延伸且分子被取向，其一部分结晶化，从而具有压电性。而且，单轴延伸的手性高分子产生的电荷量由位移量(瓶部601的挠曲量)唯一地决定。
单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的种类。另一方面，介电常数较低，因此将压电常数除以介电常数而计算的电压输出系数非常大。由此，由PLLA构成的压电薄膜36能够高灵敏度地检测瓶部601的挠曲量，而高精度地输出与挠曲量对应的信号。
另外，手性高分子在基于延伸等的分子的取向处理中产生压电性，因此不需要如PVDF等其他的聚合物、压电陶瓷那样，进行转态处理。因此，PLLA的压电常数不存在随时间推移而变动的情况，极其稳定。
另外，聚乳酸不具有热电性，因此在图像形成装置内的接近热源(例如定影单元)的位置配置传感器，即便在传递来自该热源的热的情况下，也不存在所检测的电荷量变化的情况。
在本实施方式中，压电薄膜36配置为单轴延伸方向相对于压电薄膜传感器的长边方向(图4中表示的Y方向)形成大致45°的角度。压电薄膜传感器通过这样的构成，能够检测Y方向的伸缩。因此，能够高灵敏度地检测瓶部601的挠曲。
图5的(A)以及图5的(B)是示意性地表示墨粉瓶的挠曲的图。墨粉瓶61若两端部被支承，则瓶部601的侧面(图中的A点以及B点)因自重而挠曲。如图5的(A)所示，在墨粉607大量残留于瓶部601内时，瓶部601的挠曲量增大。特别地，在墨粉607大量残留于瓶部601内时，瓶部601的铅垂下侧(图中的B点)的挠曲量增大。
另外，如图5的(B)所示，若瓶部601内的墨粉607减少，则瓶部601的挠曲量变小。特别地，若墨粉607减少，则瓶部601的铅垂下侧(图中的B点)的挠曲量变小，与铅垂上侧(图中的A点)的挠曲量的差变小。瓶部601即使在墨粉607完全没有的状态下，也产生自重引起的微小的挠曲量。
这些挠曲量由设置于墨粉瓶61的瓶部601的侧面的位移传感器611检测。
如图5的(A)以及图5的(B)所示，瓶部601的侧面中的铅垂下侧的位置(图中B点)伸长，铅垂上侧的位置(图中A点)收缩。即，若瓶部601旋转，则瓶部601的侧面伸长、收缩。在位移传感器611为图4所示的压电薄膜传感器的情况下，从位移传感器611输出与这样的瓶部601的伸长以及收缩对应的电信号。该电信号若在瓶部601的侧面最大程度收缩的A点表示最小值(负的值)，则在最大程度伸长的B点表示最大值(正的值)。
因此，由位移传感器611检测的电信号的值成为与墨粉607的余量对应的值。
位移传感器611经由连接于检测用电路31的连接器部38，与图5所示的控制部20连接。
控制部20读出存储于程序存储部23的程序，进行规定的处理。例如，控制部20基于位移传感器611的检测结果，进行对瓶部601的墨粉的余量进行计算的处理。另外，控制部20进行将计算出的墨粉余量显示于显示部3的处理。显示部3为报告部的一个例子。位移传感器611检测瓶部601的变形的同时，还高灵敏度地检测作为高频成分的在瓶部601内产生的墨粉607移动的声音振动。控制部20也可以将该声音振动合成来判定墨粉余量。若墨粉余量变小，则瓶部601的挠曲量也变小，因此少量的墨粉虽难以检测，但将墨粉移动的声音信号用于余量检测的判断，从而能够进行更高精度的检测。
墨粉余量的计算方法存在多个，例如，控制部20通过计算从位移传感器611输出的上述最大值与最小值的差，而计算墨粉607的余量。如上所述，在墨粉607大量残留于瓶部601内时，瓶部601的挠曲量较大，若瓶部601内的墨粉607减少，则瓶部601的挠曲量变小。因此，与该挠曲量相当的位移传感器611输出的电信号的最大值与最小值的差在墨粉607的余量越多时越大，伴随着墨粉607减少而变小。
另外，控制部20也可以通过计算从位移传感器611输出的上述最大值与最小值的比，而计算墨粉607的余量。如上所述，在墨粉607大量残留于瓶部601内时，瓶部601的铅垂下侧(图中的B点)的挠曲量较大，若墨粉607减少，则瓶部601的铅垂下侧(图中的B点)的挠曲量变小，与铅垂上侧(图中的A点)的挠曲量的差变小。因此，位移传感器611输出的电信号的最大值与最小值的比在墨粉607的余量越多时越大，伴随着墨粉607减少而变小。
特别是，在位移传感器611中，由于每个个体存在特性差，因此假设即使瓶部601的挠曲量相同，位移传感器611的输出值也会因每个个体而成为不同的值。但是，该个体差通过计算最大值与最小值的比而被消除。因此，控制部20能够与位移传感器611的个体差无关地计算墨粉607的余量。
但是，控制部20在通过计算最大值与最小值的差而推断墨粉607的余量的情况下，针对每个位移传感器611进行消除个体差的修正(校正)。例如，将在出厂时刻被计算的最大值与最小值的差的值全部修正为“0”。
根据以上的构成，控制部20能够直接检测墨粉余量。控制部20在计算位移传感器611输出的电信号的最大值与最小值的差的情况下，在该差值不足规定值的情况下，能够判断为处于墨粉余量为0，或者接近0的状态。或者，控制部20在计算位移传感器611输出的电信号的最大值与最小值的比的情况下，在该比为1的情况(或者表示接近1的规定值的情况)下，能够判断为处于墨粉的余量为0，或者接近0的状态。
此外，在该例中，示出了使用一个位移传感器611检测瓶部601的挠曲量的方式，但也可以形成将多个位移传感器611设置于瓶部601的侧面，从而检测瓶部601的挠曲量的方式。在该情况下，能够在多个位移传感器611的每一个检测上述最大值与最小值。
此外，控制部20也可以为通过设置于图像形成装置1的控制部(微控制器)而实现的方式，但也可以为设置于位移传感器611或者墨粉瓶61的方式。在为控制部20设置于位移传感器611或者墨粉瓶61的方式的情况下，从位移传感器611或者墨粉瓶61输出表示墨粉余量的信息。
另外，报告部(在该例中，为显示部3)也可以设置于位移传感器611或者墨粉瓶61，也可以兼作设置于图像形成装置1的报告部(显示部)。
接下来，图7是其他的实施方式的墨粉瓶69的局部透视图。图8是在该实施方式中使用的位移传感器90的立体图。在该实施方式中，墨粉瓶69具备收纳被搅拌的流体(墨粉607)的容器(瓶部601)与具有基板91并检测基板91的扭曲的扭曲传感器612，基板91具有插入容器中的第一端部911与被固定的第二端部915。
如图7所示，在该实施方式中，在墨粉瓶69的瓶部601的内部设置有位移传感器90。另外，在该实施方式中，代替墨粉瓶61的肋605，而在瓶部601的内部设置有螺旋状的旋转件905。旋转件905在该例中由较粗的金属线构成。旋转件905通过未图示的外部的驱动源，在瓶部601的内部旋转。若该旋转件905旋转，则收纳于瓶部601的内部的墨粉607被该旋转件905沿着旋转轴方向朝向排出口603输送。
如图8所示，位移传感器90由基板91与粘贴于基板91的扭曲传感器612构成。基板91是具有0.1mm～0.5mm左右的厚度的板状的部件。基板91的俯视的形状成为T字型。基板91的X方向的长度(宽度)中的最长的位置稍短于瓶部601的内径。但是，基板91的俯视的形状也可以为例如L字型的其他的形状。基板9的形状只要是在作为基板91的一部分的第一端部911与墨粉(检测对象的流体)接触的情况下，在基板91产生扭曲的形状即可，可以为任意的形状。
另外，基板91的厚度可根据墨粉瓶(容器)的大小、墨粉(检测对象的流体)的种类适当变更。基板91为弹性体，例如由SUS、磷青铜、锌白铜、玻璃环氧树脂、丙烯酸、PET或者ABS等构成。
扭曲传感器612例如由压电薄膜传感器构成，具有与图4所示的构造相同的构造。在该例中，作为压电薄膜，优选使用手性高分子。特别是，压电薄膜优选为单轴延伸的聚乳酸(PLA)，进一步优选为L型聚乳酸(PLLA)。如上所述，由于聚乳酸不具有热电性，因此即便在将传感器配置在图像形成装置内的接近热源(例如定影单元)的位置，而接受来自该热源的热传递的情况下，检测的电荷量也不会变化。
另外，该实施方式的压电薄膜的单轴延伸方向与扭曲传感器612的长边方向(图8中所示的Y方向)一致。进行这样的配置，从而扭曲传感器612当在基板91产生了扭曲位移的情况下，也能够高灵敏度地检测该扭曲位移。
如图7所示，位移传感器90的一部分(第二端部915)连接固定于旋转件905。由此，位移传感器90与旋转件905一同在瓶部601的内部旋转。
图9的(A)、图9的(B)以及图9的(C)是从底面观察墨粉瓶的局部透视图。但是，省略了旋转件905的图示。位移传感器90与旋转件905一同旋转，若基板91的一部分(第一端部911)与墨粉607接触，则第一端部911由于来自墨粉607的阻力而向旋转方向弯曲。另一方面，基板91的第二端部915被固定，因此基板91在第二端部915侧产生扭曲位移。
如上所述，由于扭曲传感器612的压电薄膜的单轴延伸方向与扭曲传感器612的长边方向(图8中所示的Y方向)一致，因此检测在基板91产生的扭曲位移。另一方面，扭曲传感器612的压电薄膜不检测相对于Y方向(或者与Y方向正交的X方向)的弯曲位移。
假设，在向位移传感器90传递振动的情况下，存在在基板91产生弯曲位移的可能性，但因振动而产生扭曲位移的可能性极低。因此，位移传感器90仅在与墨粉607接触的情况下，输出电信号，在其他的振动产生时不输出电信号。而且，在墨粉607的余量较多的情况下，位移传感器90与墨粉607接触时的电阻较大，从而扭曲位移较大，因此输出的电信号的输出值较大。若墨粉607的余量减少，则位移传感器90与墨粉607接触时的电阻减小，从而扭曲位移变小，因此输出的电信号的输出值变小。另外，在墨粉607的余量枯竭，即使旋转件905旋转也不再与位移传感器90的基板91接触，在该情况下，完全检测不到电信号。
因此，连接于位移传感器90的控制部20能够基于从位移传感器90输出的电信号的输出值的大小，直接检测墨粉607的余量。
此外，在图7中，示出了旋转件905旋转，而墨粉瓶69的瓶部601不旋转的方式，但如图2所示，即使在瓶部601本身旋转的墨粉瓶中，也能够使用位移传感器90。在该情况下，扭曲传感器612的第二端部915固定于瓶部601。
最后，上述实施方式的说明应该被理解为在所有发明点的例示，而非限制解释。本发明的范围不由上述的实施方式表示，而由权利要求书表示。另外，本发明的范围包含与权利要求书均等的范围。
附图标记的说明
1…图像形成装置；3…显示部；20…控制部；21…转印带；23…程序存储部；24…下侧电极；30、91…基板；31…检测用电路；33…上侧电极；34…下侧电极；35、37…双面胶带；36…压电薄膜；38…连接器部；50…驱动辊；51…从动辊；61、62、63、64、69…墨粉瓶；90…位移传感器；100、101、102、103…显影装置；120、121、122、123…感光鼓；131…显影装置；601…瓶部；603…排出口；605…肋；607…墨粉；611…位移传感器；905…旋转件；911…第一端部；915…第二端部。