(57)【要約】【課題】インバータ駆動による清掃用吸引ブロアを使って感光体表面の廃棄トナーを清掃する際に、短い印刷ジョブを切り替えるたびに発生する起動命令の受信から印刷開始までのレスポンス時間を短縮できるようにする。【解決手段】インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６をインバータ駆動により回転駆動させ、制御部３１によってインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６の回転数を電子写真装置の印刷時における回転数よりも待機時の回転数を低くするように設定すると共に、設定された回転数に基づいて、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６を回転駆動制御する。制御手段は、待機中のインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６を待機時の回転数で継続駆動させておき、印刷時に印刷時の回転数までに上げるように制御するため、短時間で回転数を上げることができる。【選択図】図２
2010224421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置のトナー像転写後の感光体表面に残った未転写トナーや紙粉等を含む廃棄トナーを清掃用吸引ブロアにより吸引して清掃を行う廃棄トナー清掃装置であって、
前記清掃用吸引ブロアをインバータ駆動により回転駆動するブロア駆動手段と、
前記ブロア駆動手段による前記清掃用吸引ブロアの回転数を設定する回転数設定手段と、
前記回転数設定手段で設定された回転数に基づいて、前記ブロア駆動手段により前記清掃用吸引ブロアを回転駆動制御する制御手段と、
を備え、前記回転数設定手段は、前記電子写真装置の印刷時における前記清掃用吸引ブロアの回転数に対して、待機時における前記清掃用吸引ブロアの回転数を低く設定し、前記制御手段が待機中の前記清掃用吸引ブロアを前記ブロア駆動手段により待機時の回転数で継続駆動することを特徴とする廃棄トナー清掃装置。
【請求項２】
前記回転数設定手段は、予め設定した時間内で、前記ブロア駆動手段の加速係数を用いて、前記清掃用吸引ブロアの待機時の回転数から印刷時の回転数まで到達できるように計算を行い、待機時における回転数を算出することを特徴とする請求項１に記載の廃棄トナー清掃装置。
【請求項３】
時間の経過を計時する計時手段をさらに備え、
前記回転数設定手段は、前記電子写真装置が印刷データの受信後、前記計時手段により一定時間が経過するまでの期間、あるいは、低電力モードへの移行を指示する命令を受信するまでの期間中は、前記清掃用吸引ブロアを待機時の回転数に設定して、前記制御手段が前記ブロア駆動手段により継続駆動し、前記期間終了後は前記清掃用吸引ブロアを停止するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄トナー清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置の感光体表面に残った廃棄トナーを吸引ブロアにより吸引して清掃を行う廃棄トナー清掃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機などに代表される電子写真式の印刷装置（以下、電子写真装置という）では、その印写プロセスにおいて、紙などの印刷媒体にトナー像を転写した後に、感光体表面に残留する未転写トナーや紙粉等からなる塵を廃棄トナーとして清掃装置により感光体の表面から除去する清掃を行っている。特に、大型、かつ高速な電子写真装置では、時間当たりに消費されるトナー量が多くなるため、感光体表面に残留する廃棄トナーの量も多くなり、清掃装置で除去された廃棄トナーを確実に回収するため、サイクロン集塵機、ファインフィルタ、および清掃用吸引ブロアなどからなる廃棄トナー清掃装置が一般的に用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、電子写真装置の間欠印刷時において、感光体の回転が停止した場合に、印刷品質ムラの要因となる感光体の表面温度分布ムラを防止するため、感光体駆動停止に応じて、廃棄トナー清掃装置の清掃用吸引ブロアの駆動も停止するように制御する技術が開示されている。
【０００４】
また、上記の他、印刷しないときにも一定時間間隔で感光体を一定角度回転するよう制御することにより、感光体表面の温度ムラを抑止することが行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、電子写真装置の高画質化に伴って、トナーが小粒径化する傾向にあり、その小粒径トナーを回収する場合は、クリーニング装置およびサイクロン内の風速を上げる必要があることから、高出力のインバータ駆動による吸引ブロアの採用が必要になりつつある。インバータ駆動による清掃用吸引ブロアの風速は、清掃用吸引ブロアの回転数を左右するインバータ出力周波数を商用周波数よりも大きくすることにより、風速を上げることができる。
【０００６】
ただ、インバータ駆動による清掃用吸引ブロアは、所定の回転数に到達するまでの時間が、従来の誘導モータ吸引ブロアと比較すると長くなる。具体的には、商用周波数で始動する誘導モータの場合は、２秒程度で回転数が上昇するが、低周波から徐々に周波数を上げるインバータモータの場合は、負荷電流を制限する機能があるため、商用周波数で回転するまでに５秒かかり、さらに商用周波数の２倍で回転するまでには１０秒程度を要する。
【０００７】
このように、廃棄トナー清掃装置の風速を上げるために、インバータ駆動による清掃用吸引ブロアの回転数を商用周波数よりも大きく設定すると、印刷起動コマンドを受けてから、清掃用吸引ブロアの回転数が設定値に達し、清掃装置内の気流の状態が安定するまでの時間として５〜１０秒程度を要することから、従来の誘導モータを利用した清掃用吸引ブロアと比べると、起動遅れによって感光体表面温度にムラが生じ易くなるという問題がある。
【０００８】
例えば、図５は、従来のインバータ駆動による清掃用吸引ブロアを用いた場合の制御タイミングチャートであり、図６は、定着ヒータ駆動時における温度上昇変化と温度制御との関係を示す線図である。図５の（Ａ）に示すように、従来の電子写真装置は、上位装置からヒータＯＮ命令を受けて定着用ヒータへの通電が開始されると、図６に示すように、定着ヒータ温度が設定温度Ｔｐに達して、定温制御により温度が一定になると（Ｄ）、ヒータレディ状態となり（Ｂ）、上位装置から起動命令が発行される（Ａ）。この命令を契機に清掃用吸引ブロアが起動され（Ｅ）、約１０秒程度の後、所定の回転数に達した時点で感光ドラムの回転が始まり（Ｆ）、一定速度になると印刷のプロセスが繰り返される（Ｇ）。図５の（Ａ）の印刷停止命令を受信すると、印刷プロセス（Ｇ）、および感光ドラムの回転（Ｆ）が停止する。また、清掃用吸引ブロアも感光ドラムが停止した時点で徐々に減速し、停止させる（Ｅ）。
【０００９】
次に、新たな起動命令が発行され（Ａ）、再び清掃用吸引ブロアが起動されるが（Ｅ）、起動命令の度に清掃ドラムが所定の回転数に達して感光ドラムが起動可能となるまでには１０秒程度を要する。この改善策としては、インバータの出力電流を大きくして、設定した回転数まで短時間の間に急加速する制御方法が考えられる。しかし、この方法では、騒音が増大するだけでなく、インバータの過電流保護が働かない範囲（最大でも定格の１５０％の電流）に限定されるため、所定の回転数に到達するまでの時間としては５秒、清掃装置内の気流の状態が安定するまでの時間としては６秒程度まで短縮するのが限界であるという問題があった。
【００１０】
また、これ以上急加速する場合には、過電流保護を解除し、２００％以上の始動電流を流す必要がある。しかし、この使い方では誘導電動機の場合と比べて、電源の定格容量を小さくできるというインバータの長所を生かせない上、清掃用吸引ブロアを起動させる度にインバータ回路を過負荷状態で使うことになるため、回路を構成する素子の劣化や寿命の低下を招き易くなるという問題があった。  
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高出力のインバータ駆動による清掃用吸引ブロアを使って感光体表面の廃棄トナーを清掃する場合に、短い印刷ジョブを切り替えるたびに発生する起動命令受信から印刷開始までのレスポンス時間を、従来の低出力の誘導モータを清掃用吸引ブロアに使う場合と同等か、それ以下に短縮できる廃棄トナー清掃装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電子写真装置のトナー像転写後の感光体表面に残った未転写トナーや紙粉等を含む廃棄トナーを清掃用吸引ブロアにより吸引して清掃を行う廃棄トナー清掃装置であって、前記清掃用吸引ブロアをインバータ駆動により回転駆動するブロア駆動手段と、前記ブロア駆動手段による前記清掃用吸引ブロアの回転数を設定する回転数設定手段と、前記回転数設定手段で設定された回転数に基づいて、前記ブロア駆動手段により前記清掃用吸引ブロアを回転駆動制御する制御手段と、を備え、前記回転数設定手段は、前記電子写真装置の印刷時における前記清掃用吸引ブロアの回転数に対して、待機時における前記清掃用吸引ブロアの回転数を低く設定し、前記制御手段が待機中の前記清掃用吸引ブロアを前記ブロア駆動手段により待機時の回転数で継続駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ブロア駆動手段により清掃用吸引ブロアをインバータ駆動により回転駆動し、回転数設定手段によりブロア駆動手段による清掃用吸引ブロアの回転数を電子写真装置の印刷時よりも待機時の回転数が低くなるように設定し、制御手段が回転数設定手段で設定された回転数に基づいて、ブロア駆動手段により清掃用吸引ブロアを回転駆動制御するため、待機時から印刷時に移行する場合であっても短時間で印刷時の回転数まで上昇させて、直ちに印刷が開始でき、待機時における消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる電子写真装置の廃棄トナー清掃装置の概略構成を説明する断面図である。
【図２】図２は、図１における廃棄トナー清掃装置の制御部と各構成部との間でやり取りされる信号による制御動作を説明する図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態にかかるインバータ駆動清掃用吸引ブロアを用いた場合の制御タイミングチャートである。
【図４】図４は、インバータ駆動清掃用吸引ブロアが一定の加速度で回転数を加減速する直線加減速パターンを示す線図である。
【図５】図５は、従来のインバータ駆動による清掃用吸引ブロアを用いた場合の制御タイミングチャートである。
【図６】図６は、定着ヒータ駆動時における温度上昇変化と温度制御との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる廃棄トナー清掃装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態にかかる電子写真装置の廃棄トナー清掃装置の概略構成を説明する断面図である。図１に示すように、電子写真装置１０は、トナーボトル１１に入った粉体インクであるトナー１２をトナー補給口１３からトナー１２を溜めるトナーホッパ１４に供給する。トナーホッパ１４におけるトナー１２は、トナーフィード駆動部１５によって現像機１６内へ搬送される。この現像機６では、トナー１２とキャリア１７とが一定の割合で混合されて現像剤１８となる。現像剤１８は、現像ロール１９により光導電性を有する感光体２０の表面へ搬送されて、感光体２０の表面にトナー像が形成される。現像剤１８の濃度は、トナー濃度センサ２１によって検知することができる。
【００１７】
感光体２０の表面に形成されたトナー像は、転写器２２によって印刷媒体２３に転写される。トナー像の転写後に感光体２０の表面に残った未転写トナー２４は、清掃ブラシ２５によって感光体２０の表面の紙粉等の細かい塵と一緒に清掃され、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６によってサイクロン集塵機２７に集められ、廃棄トナー回収容器２８内に廃棄トナー２９として自然落下する。サイクロン集塵機２７で集めきれなかった微細な未転写トナー２４は、ファインフィルタ３０により捕集され、空気のみがインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６から排出される。
【００１８】
図２は、図１における廃棄トナー清掃装置の制御部と各構成部との間でやり取りされる信号による制御動作を説明する図である。図２に示すように、ブロア駆動手段としてのインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６は、定着部ヒータ駆動回路４０と感光ドラム駆動回路４１と同様に、制御部３１に接続され、廃棄トナー清掃装置を構成している。この制御部３１は、上位装置からの命令に基づいて動作し、定着部ヒータ駆動回路４０に対しては、ヒータＯＮ／ＯＦＦ制御信号を発行し、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６および感光ドラム駆動回路４１に対しては、速度指示信号を発行する。
【００１９】
また、制御部３１は、定着部ヒータ駆動回路４０からの温度センサ出力を受信して、定着ヒータの昇温制御を終え、定着設定温度Ｔｐでの定温制御により温度が一定になると、ヒータレディ信号を上位装置に報告する。さらに、制御部３１は、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６と感光ドラム駆動回路４１からの回転数到達信号を受信することにより、それに応じて印刷プロセスの開始／停止を制御する。そして、制御部３１は、ＣＰＵによって構成され、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６の印刷時と待機時における回転数の設定を行ったり、設定された回転数に基づいてインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６を回転駆動するように制御したり、計時手段としての計時部３１ａなどの機能を備えている。
【００２０】
図３は、第１の実施の形態にかかるインバータ駆動清掃用吸引ブロアを用いた場合の制御タイミングチャートであり、図４は、インバータ駆動清掃用吸引ブロアが一定の加速度で回転数を加減速する直線加減速パターンを示す線図である。まず、図３の（Ａ）に示すように、電子写真装置１０が上位装置からのヒータＯＮ命令を受けると、定着ヒータへの通電過熱を開始する（Ｄ）。定着ヒータの駆動制御は、図６と同様に昇温制御が終わった時点で定着可能な温度Ｔｐによる定温制御を行う状態に移るが、このタイミングでインバータ駆動清掃用吸引ブロアを起動する｛図３の（Ｄ）のＸ→（Ｅ）｝。
【００２１】
また、ヒータの定温制御により温度が一定となり、かつインバータ駆動清掃用吸引ブロア２６が所定の回転数に達し、ヒータレディ信号が出力されると｛図３の（Ｄ）のＹ→（Ｅ）→（Ｂ）｝、上位装置からの起動の命令が発行される（Ａ）。そして、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６がこの命令を受信すると（Ｅ）、加速時間Ｔｄ秒以内に印刷時に必要な風量を出力する回転数ｆｐに到達し（Ｅ）、感光ドラムの回転が始まって一定速度になると（Ｆ）、プリントレディ信号が出力され（Ｃ）、上位装置から（図示しない）印刷データが転送されて、印刷のプロセスが繰り返される（Ｇ）。
【００２２】
また、図３に示すように、上位装置からの印刷停止命令を受信すると（Ａ）、印刷プロセス（Ｇ）と、感光ドラムの回転が停止する（Ｆ）。ここで、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６は、感光ドラムが停止した時点で回転数ｆｐから徐々に減速し（Ｅ）、上位装置から新たな起動命令が発行されまでインバータ駆動清掃用吸引ブロアは、常にＴｄ秒以内で印刷時に必要な風量まで加速することのできる待機時回転数ｆｄを保ちながら回転し続けている（Ｅ）。なお、上位装置から印刷停止命令を受け、制御部３１が計時部３１ａにより一定の時間が経過するまでの期間、あるいはヒータＯＦＦ命令により低電力モードへの移行を指示する命令を受信するまでの期間は、インバータ駆動清掃用吸引ブロアを待機時回転数ｆｄで継続駆動し、その後徐々に減速して回転を停止させる（Ｅ）。
【００２３】
なお、図４に示すように、インバータ駆動清掃用吸引ブロアは、一般的に一定の加速度で回転数を加減速する直線加減速パターンで駆動されるため、図３の（Ｅ）に示すインバータ駆動清掃用吸引ブロアの印刷時回転数ｆｐ、待機時回転数ｆｄ、および加速時間Ｔｄとの間には、次式（１）および（２）が成り立つ。ただし、Ｋは加速係数であり、単位は回転数／秒とする。
ｆｐ−ｆｄ＝Ｋ×Ｔｄ  ・・・（１）
∴ｆｄ＝ｆｐ−Ｋ×Ｔｄ  ・・・（２）
【００２４】
上式（２）により、待機時回転数ｆｄは、電源投入後の初期診断時において、インバータ駆動清掃用吸引ブロア２６の回転数を印刷時の回転数ｆｐまで上げるために要する時間を予め測定しておき、任意の加速時間Ｔｄに対応する待機時回転数ｆｄの値を（２）式から算出して設定することができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、印刷速度を固定した電子写真装置の場合で説明したが、複数の印刷速度モードを持っていて、印刷速度を用紙の厚みや幅に応じて切り替えて印刷することが可能な電子写真装置であっても、本実施の形態における制御動作を実施することができる。
【００２６】
このように、本実施の形態にかかる廃棄トナー清掃装置によれば、インバータ駆動清掃用吸引ブロアを使う場合に、印刷起動命令の受信以前に所定の待機時における回転数で清掃用吸引ブロアを継続回転させているため、清掃用吸引ブロアの回転数を短時間で印刷時の回転数まで上昇させることが可能となる。インバータ駆動清掃用吸引ブロアの消費電力は、吸引ブロアの回転数の３乗に比例する。換言すれば、吸引ブロアの回転数を落とすことにより、落した回転数の３乗分に相当する消費電力を低減することができる。例えば、待機時の回転数を印刷時の８０％にした場合は、印刷時の５１．２％の電力で駆動できることになる。
【００２７】
また、本実施の形態にかかる廃棄トナー清掃装置によれば、待機時における回転数から印刷時の回転数に到達するまでの時間を任意に設定することができるため、装置間においてバラツキ等があっても、印刷起動命令を受信してから一定の時間内に清掃用吸引ブロアの回転数を印刷時の回転数まで上昇させることができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態にかかる廃棄トナー清掃装置によれば、印刷データ受信停止後であっても、一定の時間が経過するまでの期間、あるいは、低電力モードへの移行を指示する命令を受信するまでの期間は、印刷時よりも低い待機時における回転数で清掃用吸引ブロアを継続駆動しているため、例えば用紙の位置合わせ、用紙の交換、用紙の補充、あるいは短い印刷ジョブの切り替え時などにおいても、印刷起動命令を受信してから印刷開始までのレスポンス時間が短くて済む廃棄トナー清掃装置を用いた電子写真装置を提供することができる。なお、一定時間内に印刷起動命令を受信しない場合は、清掃用吸引ブロアの回転を停止するように制御するので、大幅な消費電力の増加とならないようにすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  電子写真装置
２６  インバータ駆動清掃用吸引ブロア
３１  制御部
３１ａ  計時部
４０  定着ヒータ駆動回路
４１  感光ドラム駆動回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開平３−１８２７７４号公報
【図１】
2010224421.tif 000003
【図２】
2010224421.tif 000004
【図３】
2010224421.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010224421.tif 000007
【図６】
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