(57)【要約】【課題】画像情報に応じて設定されるトナー補給量に正確に対応した精度の高いトナー補給を行い、もってトナー補給量の変動による画質不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】トナー収納容器から現像装置へのトナー補給を、画像情報に応じて設定される設定時間に基づいて駆動する補給用トナー搬送駆動手段により行うトナー補給装置を備えた画像形成装置において、前記補給用トナー搬送駆動手段がトナー補給時に実際に駆動した実動時間を検出する実動作時間検出手段と、前記実動作時間検出手段に応じて、前記設定時間で所定の補給量が得られるように駆動速度を補正する補正手段とから成る補給量制御手段を設ける。【選択図】図３
2006195080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー収納容器から現像装置へのトナー補給を、画像情報に応じて設定される設定時間に基づいて駆動する補給用トナー搬送駆動手段により行うトナー補給装置を備えた画像形成装置において、
前記補給用トナー搬送駆動手段がトナー補給時に実際に駆動した実動時間を検出する実動作時間検出手段と、前記実動作時間検出手段に応じて、前記設定時間で所定の補給量が得られるように駆動速度を補正する補正手段とから成る補給量制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナー収納容器から現像装置へのトナー補給を、画像情報に応じて設定される設定時間に基づいて駆動する補給用トナー搬送駆動手段により行うトナー補給装置を備えた画像形成装置において、
前記補給用トナー搬送駆動手段がトナー補給時に実際に駆動した実動時間を検出する実動作時間検出手段と、前記実動作時間検出手段に応じて前記設定時間で所定の補給量が得られるように駆動速度を補正する補正手段とから成る補給量制御手段を設け、補給制御手段は補正された駆動速度が所定の値以内であれば駆動手段を補正した駆動速度で駆動し、補正された駆動速度が所定の値を超えた場合は、前記設定時間を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記補給用トナー搬送駆動手段はＤＣモータであり、駆動速度を補正する手段として、電流値を切り替える機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置
【請求項４】
前記補給用トナー搬送駆動手段はシンクロナスモータであり、駆動速度を補正する手法として、駆動周波数を変更することを特徴とする請求項１又は３記載の画像形成装置。
【請求項５】
駆動速度の補正の上限を、前期補給用トナー搬送駆動手段の性能に応じて決定されることを特徴とする請求項２又は４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー収納容器から現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備えた、複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子とを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、画像の色味等の観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度（即ち、キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。
【０００４】
トナー濃度は、現像剤のトナー粒子が現像時に消費されることにより変化する。このため、適時現像剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度を常に一定に制御し、画像の品位を保持することができる現像装置が必要である。
【０００５】
このトナー補給を実現するための手段として、比較的安価である、ＤＣブラシレスモータやシンクロナスモータが主に使用されてきているが、前者のＤＣブラシレスモータにおいては、補給容器内のトナーの量や状態に応じて、トルクが変動しモータの速度が変動する。後者のシンクロナスモータにおいては起動開始時間のばらつきが大きく、所定制御時間に対して実動作時間が一定にならない。
【０００６】
これを解決する方法として、例えば、特許文献１には、 トナー補給搬送部材がトナー補給動作時に実際に駆動した実動作時間を検出し、検出された時間によりトナー補給搬送部材を駆動させる時間を補正し、トナー補給量を適正化するという技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２７４３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、比較的短い時間のトナー補給の命令に対しては補正が可能であるが、濃度の濃い原稿／データの連続出力時、或は高速に出力可能な装置等、トナー補給の命令が連続して続く場合には、補正をすることができず、現像装置内のトナー量が不足し、装置を一時停止させ、トナー補給動作を実行させる必要がある。
【０００９】
本発明は上記したような従来技術の各種問題点に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、画像情報に応じて設定されるトナー補給量に正確に対応した精度の高いトナー補給を行い、もってトナー補給量の変動による画質不良の発生を防止することができる画像形成装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トナー収納容器から現像装置へのトナー補給を、画像情報に応じて設定される設定時間に基づいて駆動する補給用トナー搬送駆動手段により行うトナー補給装置を備えた画像形成装置において、前記補給用トナー搬送駆動手段がトナー補給時に実際に駆動した実動時間を検出する実動作時間検出手段と、前記実動作時間検出手段に応じて、前記設定時間で所定の補給量が得られるように駆動速度を補正する補正手段とから成る補給量制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、トナー収納容器から現像装置へのトナー補給を、画像情報に応じて設定される設定時間に基づいて駆動する補給用トナー搬送駆動手段により行うトナー補給装置を備えた画像形成装置において、前記補給用トナー搬送駆動手段がトナー補給時に実際に駆動した実動時間を検出する実動作時間検出手段と、前記実動作時間検出手段に応じて前記設定時間で所定の補給量が得られるように駆動速度を補正する補正手段とから成る補給量制御手段を設け、補給制御手段は補正された駆動速度が所定の値以内であれば駆動手段を補正した駆動速度で駆動し、補正された駆動速度が所定の値を超えた場合は、前記設定時間を補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記補給用トナー搬送駆動手段はＤＣモータであり、駆動速度を補正する手段として、電流値を切り替える機構を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１又は３記載の発明において、前記補給用トナー搬送駆動手段はシンクロナスモータであり、駆動速度を補正する手法として、駆動周波数を変更することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項２又は４記載の発明において、駆動速度の補正の上限を、前期補給用トナー搬送駆動手段の性能に応じて決定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置は、前記したような補給量制御手段を備えているので、画像情報に応じて設定されるトナー補給量に正確に対応した精度の高いトナー補給を安定して行うことができ、画質良好な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図２は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタ３０１の要部構成図である。
【００１８】
画像形成部３内に像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」と言う）１は、図示しないモータで矢印Ａ方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置８、回転現像体１３、転写装置１０、クリーナ装置１２が配置されている。
【００１９】
前記回転現像体１３は、フルカラー現像のための４色分の現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを内蔵する。４２は回転現像体の回転を行う駆動モータであり、ステッピングモータとして説明を行う。４３は回転現像体の位置固定のロック機構を動作させるソレノイド、７２はロック機構の動作を検出するフォトインタラプタのロック検センサである。７３は回転現像体に取り付けられた位置検出フラグであり、６０は位置検出フラグ７３の検知を行うことで回転現像体１３の位置検知を行う回転現像体ＨＰセンサである。
【００２０】
現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、モータ４２の駆動によって回転現像体１３を矢印Ｒ方向に回転させ、回転現像体１３に敷設された位置検出フラグ７３を回転現像体ＨＰセンサで検出することで回転現像体の基準位置を検出した上で、所定の回転位置まで回転させることで当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。
【００２１】
感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置１０によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２は、ローラ１７，１８，１９に張架されている。これらのうち、ローラ１７は、図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ１８は、ベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ１９は、２次転写装置としての転写ローラ２１のバックアップローラとして機能する。
【００２２】
ベルト２を挟んでローラ１７と対向する位置にはベルトクリーナ２２が当接／離間可能に設けられていて、２次転写後のベルト２上の残留トナーがクリーナブレードで掻き落とされる。
【００２３】
記録紙カセット２３内に配置された記録紙は、リフタモータ４０の動作により、ピックアップローラ２４に当接する位置まで引き上げられる。記録紙カセット２３からピックアップローラ２４で搬送路に引き出された記録紙はローラ対２５，２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像は、このニップ部で記録紙上に転写され、定着装置５で熱定着されて装置外へ排出される。両面形成動作の場合、フラッパ３２を動作させ、搬送ローラ２７の方向へ記録紙を搬送する。搬送ローラ２８でフラッパ３３を越えるまで搬送を行った後、搬送ローラ２８を逆回転するとともにフラッパ３３を動作させることで、記録紙を搬送ローラ２９方向へ搬送し，搬送ローラ３０，３１で搬送することで、記録紙カセットからの搬送路に合流させることで、１面目とは反対の面に画像形成を可能とする。
【００２４】
上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。先ず、帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナから成る露光装置８で露光を行い潜像が形成される。露光装置８は、画像制御部３８で生成される画像信号に基づいて露光をオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。
【００２５】
上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準とする信号ＩＴＯＰを基準に制御されている。ベルト２は、駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９から成るローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。駆動ローラ１７及びローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型位置センサ３６が配置されている。
【００２６】
現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写装置１０でベルト２に転写され、更に２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーは、クリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は、除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。
【００２７】
５０は記録紙カセット２３内での紙面高さを検知する紙面高さセンサ、５１〜５８は搬送路上に配置される搬送センサであり、各ポイントでの記録紙の有無又は記録紙の搬送タイミングを検知する。６０は回転現像体１３の位置検知を行う回転現像体ＨＰセンサであり、７０は記録紙カセット２３の着脱を検知するカセット着脱センサであり、７１は本体内部へのアクセスを可能とするドア４１の開閉に応じて動作するドア開閉スイッチであり、このドア開閉スイッチで駆動負荷への電力供給を遮断／接続することで、装置内部への操作者の接触の際に不意の誤動作等による操作者への危害を防ぐことができる。
【００２８】
８０，８１，８２，８３は現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのトナーが減少した際に補給するトナーを保存している容器であり、それぞれ図示しないモータで、それぞれの色に対応したトナー補給経路８４，８５，８６，８７，８８を介して、トナー補給経路８８の位置に達している現像器の色のトナーが補給される。
【００２９】
図３はトナー補給に関係する部材の駆動に関するブロック図を示す。
【００３０】
３０１は装置を制御する制御基板である。この中に装置の制御を司るＣＰＵ３０２が搭載されている。このＣＰＵ３０２からの命令を受けてドライバー３０３が、トナー容器８０，８１，８２，８３の中のトナーの攪拌及びトナー補給経路８４，８５，８６，８７へのトナー供給を行うための駆動を発生するモータ３０４を駆動する。駆動されたモータ３０４は、矢印Ａ方向に回転し、回転軸３０５に連結された駆動伝達系３０６を介してトナー補給容器８０，８１，８２，８３内の図示しないスクリューが取り付けらた駆動軸３０７を回転させる。
【００３１】
トナー補給経路８４，８５，８６，８７内のスクリュー軸３１５は、ＣＰＵ３０２からの命令を受けてドライバー３０８がモータ３１０を矢印Ｂ方向に駆動し、回転軸３１３に連結された駆動伝達系３１４を介して回転される。モータ３１０の回転軸３１３には回転状態を検出できるようにフラグ３１１が取り付けられており、センサー３１２によって検出される。このフラグ３１１は、回転軸３１３だけでなく、駆動伝達系３１４或はスクリュー軸３１５に取り付けられても同等であることは明らかである。
【００３２】
センサー３１２によって検出されるフラグの検出時間に応じて、ＣＰＵ３０２は、モータ３１０の回転速度を制御するためにドライバー３０８の電圧値或は電流値を変化させるように速度制御回路３０９を制御する。
【００３３】
この速度制御回路３０９について説明する。
【００３４】
先ず、モータ３１０がＤＣモータの場合、ドライバー３０８が定電圧駆動であれば、フラグの検出時間が所定の時間より長い場合にはモータ３１０を駆動する電圧を上昇させ、フラグの検出時間が所定の時間より短いか同等の場合には、電圧を初期設定のままか下降させるように制御できる電圧切り替え回路で構成する。
【００３５】
ドライバー３０８が定電流駆動であれば、フラグの検出時間が所定の時間より長い場合にはモータ３１０を駆動する電流を上昇させ、フラグの検出時間が所定の時間より短いか同等の場合には、電圧を初期設定のままか下降させるように制御できる電流切り替え回路で構成する。
【００３６】
又、モータ３１０がシンクロナスモータの場合は、速度制御回路３０９は存在せず、ＣＰＵ３０２により直接速度制御が行われる。フラグの検出時間が所定の時間より長い場合にはモータ３１０を駆動する駆動周波数を上昇させ、フラグの検出時間が所定の時間より短いか同等の場合には、駆動周波数を初期設定のままか下降させるように、ＣＰＵ３０２は、ドライバー３０８を制御する周波数を制御する。
【００３７】
図４に本発明の速度制御のタイミングチャートを示す。
【００３８】
先ず、図４（ａ）はモータにＤＣモータを使用した場合のタイミングチャートである。モータがオンした直後のセンサーの検出間隔を計測する。ｔ１が所定の値ｔref より大きい場合は、速度制御回路３０９にて速度を上昇させるために、低電圧駆動の場合は、初期の設定（設定１）から、駆動する電圧を上昇させる設定（設定２）、又、定電流駆動の場合は、駆動電流を上昇させる設定（設定2 ）へ切り替える。そして、その後のセンサーの検出間隔ｔ２が所定の値ｔref 以内になれば設定を維持する。再びセンサーの検出間隔がｔref を超えることがあれば同様の設定切り替えを行う。
【００３９】
次に、図４（ｂ）はモータにシンクロナスモータを使用した場合のタイミングチャートである。駆動時間Ｔに対して、センサー検出タイミングが所定の遅延時間Ｔdelay1に対してＴdelay2だけ増加している場合に、所定の駆動周波数をｆref とすると、
ｆ＝ｆref ＊（Ｔ−ＴTdelay）) ／（Ｔ−Ｔdelay1−Ｔdelay2）    …  （１）
の周波数補正を行い、駆動時間Ｔ内に所定の補給量を実現することが可能となる。
【００４０】
この補正された周波数が所定の値を超えた場合は、周波数の補正は実施せず、駆動時間Ｔに遅延時間Ｔdelay2を付加して駆動時間を補正するか、若しくは周波数補正は最大値に設定して、補正できない分を駆動時間Ｔの補正にて補給量を確保する。
【００４１】
この周波数の上限を決める所定の値は、装置に使用されるモータのトルクの周波数特性によって決められる。
【００４２】
図１はトナー補給用モータがＤＣモータ等モータの速度が駆動電圧又は駆動電流によって制御されるモータの場合の速度設定に関するフローチャートである。
【００４３】
ステップ１０１（Ｓ１０１）にてモータ３１０がオンした後に、ステップ１０２（Ｓ１０２）にてセンサー３１２でのフラグ３１１の検出間隔ｔ１を計測する。ステップ１０３（Ｓ１０３）にて、フラグ３１１の検出間隔ｔ１が所定の値ｔref の範囲内にあるかどうかを判定する。検出間隔ｔ１が所定の値ｔref の範囲内にある場合は、モータ３１０の速度補正のステップには移行せず、ステップ１０４（Ｓ１０４）にてモータ３１０の駆動時間をカウントアップする。ステップ１０５（Ｓ１０５）にてモータ３１０の駆動時間が所定の値に達したかどうかを判定し、達している場合は、ステップ１０６（Ｓ１０６）にてモータ３１０の駆動命令をオフし、達していない場合はステップ１０６（Ｓ１０６）をスキップする。ステップ１０７（Ｓ１０７）にて、モータ３１０の駆動命令が出ているかどうかを判定し、駆動命令が出ている場合はステップ１０３（Ｓ１０３）に戻り、以降のフローを継続させる。モータ３１０の駆動命令が出ていない場合は、ステップ１０８（Ｓ１０８）にて速度設定のフローを終了させる。
【００４４】
検出間隔ｔ１が所定の値ｔref の範囲外にある場合は、ステップ１０９（Ｓ１０９）にて検出間隔ｔ１が所定の値ｔref より小さいかどうかを判定する。検出間隔ｔ１が所定の値ｔref より小さい場合は、ステップ１１０（Ｓ１１０）にて、図４（ａ）にて説明した方法で電流値を上昇させる設定を実施する。検出間隔ｔ１が所定の値ｔref より大きい場合は、図４（ａ）にて説明した方法で電流値を下降させる設定を実施する。その後、ステップ１０４（Ｓ１０４）に移行し、前述のとおりフローを実行させる。
【００４５】
図５はトナー補給用モータがシンクロナスモータ等のパルス速度制御方式のモータの速度設定に関するフローチャートを示す。
【００４６】
ステップ５０１（Ｓ５０１）にてモータ３１０がオンした後に、ステップ５０２（Ｓ５０２）にてセンサー３１２がフラグ３１１を検出されるまでの時間を計測する。ステップ５０３（Ｓ５０３）にて、フラグが所定の時間Ｔdelay1で検出されたかどうかを判断する。フラグが所定の時間Ｔdelay1で検出された場合は、そのまま速度設定を変更せずステップ５０４（Ｓ５０４）にてフローを終了する。
【００４７】
フラグ３１１が所定の時間Ｔdelay1で検出されなかった場合は、ステップ５０５（Ｓ５０５）にて遅れ時間Ｔdelay2を算出し、ステップ５０６（Ｓ５０６）にて、式１にしたがって駆動周波数の補正値を算出する。そしてステップ５０７（Ｓ５０７）にて、算出された補正値により補正後の駆動周波数が所定の駆動周波数の範囲内かどうかを判定する。補正後の駆動周波数が所定の駆動周波数の範囲内の場合、ステップ５０８（Ｓ５０８）にて駆動周波数を補正後の駆動周波数に設定し、ステップ５０４（Ｓ５０４）にてフローを終了する。補正後の駆動周波数が所定の駆動周波数の範囲内でない場合、ステップ５０９（Ｓ５０９）にて、駆動周波数は補正せずに駆動時間をＴからＴ＋Ｔdelay2に補正する。（あるいは、フローチャートに図示しないが、駆動周波数を補正可能な最大の周波数に設定し、補正が不足する分を駆動時間の補正にて所定のトナー補給量を実現する。）
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、前記したような補給量制御手段を備えているので、ダウンシーケンスに移行することなく、画像情報に応じて設定されるトナー補給量に正確に対応した精度の高いトナー補給を安定して行うことができ、画質良好な画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】速度設定に関するフローチャートである。
【図２】フルカラープリンタの要部構成図である。
【図３】トナー補給に関係する部材の駆動に関するブロック図である。
【図４】速度制御のタイミングチャートである。
【図５】速度制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
８０〜８３  トナー容器
８４〜８７  トナー補給経路
３０１      制御基板
３０２      ＣＰＵ
３０３      ドライバー
３０４      モータ
３０５      回転軸
３０６      駆動伝達系
３０７      駆動軸
３０８      ドライバー
３０９      速度制御回路
３１０      モータ
３１１      フラグ
３１２      センサー
３１３      回転軸
３１４      駆動伝達系
３１５      スクリュー軸
【図１】
2006195080.tif 000003
【図２】
2006195080.tif 000004
【図３】
2006195080.tif 000005
【図４】
2006195080.tif 000006
【図５】
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