(57)【要約】      （修正有）【課題】収容容器の入口における回収トナーの堆積、溢流を防止する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は中間転写ベルト、画像形成部、中間転写ベルトのトナーを除去するクリーニング装置、搬送路と搬送スクリューを有するトナー回収装置、搬送スクリューの搬送モータ２０６、搬送モータの回転数の検知部４０２、収容容器内の撹拌スクリュー、撹拌スクリューを回転させる撹拌モータ２０７、撹拌モータの回転数を検知する検知部４０４、搬送モータのトルクを第１制御値に基づいて制御し、撹拌モータのトルクを第２制御値に基づいて制御するＣＰＵ２００を有し、ＣＰＵ２００は、搬送モータの負荷トルクに応じて搬送モータの回転速度を決定し、撹拌モータの負荷トルクに応じて撹拌モータの回転速度を決定し、各回転速度に基づいて第１及び第２制御値を決定し、撹拌モータの回転速度を搬送モータの回転速度に基づいて変更する。【選択図】図４
2018049070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
トナーを用いて前記像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上の前記トナーを除去する除去手段と、
搬送路と、前記搬送路内に設けられた第１スクリューとを有し、前記除去手段により除去された前記トナーを前記搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
前記第１スクリューを回転させる第１のＤＣモータと、
前記第１のＤＣモータの回転速度を検知する第１検知手段と、
前記搬送手段により搬送された前記トナーを収容する収容容器と、
前記収容容器に設けられ、前記収容容器内の前記トナーを搬送する第２スクリューと、
前記第２スクリューを回転させる第２のＤＣモータと、
前記第２のＤＣモータの回転速度を検知する第２検知手段と、
前記第１のＤＣモータのトルクを第１制御値に基づいて制御し、前記第２のＤＣモータのトルクを第２制御値に基づいて制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１検知手段の検知結果に基づいて前記第１のＤＣモータの負荷トルクを求め、前記第１のＤＣモータの負荷トルクに応じて前記第１のＤＣモータの第１回転速度を決定し、当該第１回転速度に基づいて前記第１制御値を決定し、
前記制御手段は、前記第２検知手段の検知結果に基づいて前記第２のＤＣモータの負荷トルクを求め、前記第２のＤＣモータの負荷トルクに応じて前記第２のＤＣモータの第２回転速度を決定し、当該第２回転速度に基づいて前記第２制御値を決定し、
前記制御手段は、前記第２回転速度が前記第１回転速度よりも遅ければ、前記第２回転速度を前記第１回転速度に基づいて変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２のＤＣモータの回転数と前記第１のＤＣモータの回転数を比較し、前記第２のＤＣモータの回転数が前記第１のＤＣモータの回転数未満であった場合、前記第２のＤＣモータの回転数を再設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２のＤＣモータの回転数が前記第１のＤＣモータの回転数以上となるように、前記第２のＤＣモータの回転数を再設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２のＤＣモータ及び前記第１のＤＣモータの回転数を、当該第２のＤＣモータ及び第１のＤＣモータのトルクと回転数との関係を示す制御ＤＵＴＹを用いて設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２のＤＣモータに対する制御ＤＵＴＹが、設定可能な制御ＤＵＴＹの上限値を超えた場合、該制御ＤＵＴＹの上限値を超えて設定可能な範囲の上限値を前記第２のＤＣモータの制御ＤＵＴＹとして設定することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記設定された制御ＤＵＴＹは、必要に応じて補正されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２スクリューは、前記収容容器に搬送されたトナーを撹拌して該収容容器内のトナーを平坦化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のＤＣモータの負荷に対するギア比と前記第２のＤＣモータの負荷に対するギア比は、同じであることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に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、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装置に関し、特に、画像転写後の像担持体に残留するトナーを回収するためのトナー回収容器を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としての感光ドラムに形成されたトナー像を中間転写体を経て記録紙に転写した後、感光ドラム及び中間転写体に付着した残留トナーをクリーニング装置によって回収している。回収されたトナーは、廃トナーとして、例えば、回転可能なスクリューを備えたトナー搬送路を経由してトナー回収容器に集められる。トナー回収容器内にもスクリューが設けられており、このスクリューは、トナー回収容器内に集められた回収トナーを撹拌してトナー回収容器内で平坦化する。
【０００３】
このような画像形成装置において、回収トナーを搬送する搬送スクリューとトナー回収容器内の撹拌スクリューの駆動源として、例えば、ＤＣモータやステッピングモータが採用されている。また、駆動源であるモータの制御方法として、例えば、搬送路内の搬送スクリューを駆動するモータの回転数を印刷物の画像ＤＵＴＹ又はカラー／モノクロ条件等によって変更させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８８９１号公報
【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、特許文献１の技術では、回収トナーを搬送するトナー搬送路内の搬送スクリューとトナー回収容器内の撹拌スクリューは、同一の回転数で制御されている。このため、搬送スクリューの回転数と撹拌スクリューの回転数をそれぞれ回転速度の速いほうの回転数に合わせる必要があり、回転数をスクリュー毎に個別に最適化させる場合に比べて稼働音が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、搬送スクリューと撹拌スクリューを個別に制御することによって稼働音を低減することはできても、トナー回収容器内の撹拌スクリューのトナー搬送量に比べてトナー搬送路内の搬送スクリューのトナー搬入量の方が大きくなることがある。かかる場合、トナー回収容器のトナー受渡口付近に回収トナーが堆積して溢れ、トナー回収容器が回収トナーによって汚されてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、トナー回収容器の受渡口における回収トナーの堆積及び溢流を防止し、しかも、廃トナーを回収するための稼働音を低減することができる画像形成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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、像担持体と、トナーを用いて前記像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の前記トナーを除去する除去手段と、搬送路と、前記搬送路内に設けられた第１スクリューとを有し、前記除去手段により除去された前記トナーを前記搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記第１スクリューを回転させる第１のＤＣモータと、前記第１のＤＣモータの回転速度を検知する第１検知手段と、前記搬送手段により搬送された前記トナーを収容する収容容器と、前記収容容器に設けられ、前記収容容器内の前記トナーを搬送する第２スクリューと、前記第２スクリューを回転させる第２のＤＣモータと、前記第２のＤＣモータの回転速度を検知する第２検知手段と、前記第１のＤＣモータのトルクを第１制御値に基づいて制御し、前記第２のＤＣモータのトルクを第２制御値に基づいて制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１検知手段の検知結果に基づいて前記第１のＤＣモータの負荷トルクを求め、前記第１のＤＣモータの負荷トルクに応じて前記第１のＤＣモータの第１回転速度を決定し、当該第１回転速度に基づいて前記第１制御値を決定し、前記制御手段は、前記第２検知手段の検知結果に基づいて前記第２のＤＣモータの負荷トルクを求め、前記第２のＤＣモータの負荷トルクに応じて前記第２のＤＣモータの第２回転速度を決定し、当該第２回転速度に基づいて前記第２制御値を決定し、前記制御手段は、前記第２回転速度が前記第１回転速度よりも遅ければ、前記第２回転速度を前記第１回転速度に基づいて変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御手段は、トナーを撹拌する第２回転速度がトナーを搬送する第１回転速度よりも遅ければ、第２回転速度を第１回転速度に基づいて変更する。これによって、トナー回収容器の受渡口における回収トナーの堆積や溢流を防止し、且つ廃トナーを回収するための稼働音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】トナー回収装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】図２のトナー回収装置における回収トナーボックスの内部透視可能な斜視図である。
【図４】図１の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５】図１の画像形成装置で実行される搬送モータ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ＤＣモータの制御ＤＵＴＹ毎の回転数とトルク特性を示す図である。
【図７】ＤＣモータのトルクと回収トナーの搬送に必要な回転数との関係を示すグラフである。
【図８】搬送モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹの決定方法を説明するための図である。
【図９】本実施の形態で適用されるＤＣモータの回転数のばらつきを説明するための図である。
【図１０】図１の画像形成装置で実行される撹拌モータ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】撹拌モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹの決定方法を説明するための図である。
【図１２】撹拌モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹを再度算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
図１において、画像形成装置１００は、水平方向に沿って並設された、例えば、４つのプロセスユニットを備えている。各プロセスユニットは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のトナー像を形成する。各プロセスユニットは、それぞれ像担持体として４色に対応する感光ドラム１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１ｄを備えている。感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄの周囲には、それぞれ帯電装置１１２ａ〜１１２ｄ、露光装置１１３の露光部、現像装置１１４ａ〜１１４ｄ、感光ドラムクリーニング装置１１５ａ〜１１５ｄが配置されている。
【００１４】
帯電装置１１２ａ〜１１２ｄは、感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄの表面を均一に帯電する。露光装置１１３の各露光部は、感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄの帯電面に記録すべき画像情報に基づいて変調されたレーザー光を照射して静電潜像を形成する。現像装置１１４ａ〜１１４ｄは、露光装置１１３の露光部から照射されたレーザー光により感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄの表面に形成された静電潜像をそれぞれ現像する。感光ドラムクリーニング装置１１５ａ〜１１５は、感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄに形成されたトナー像をそれぞれ後述する中間転写ベルトに転写した際に当該感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄの表面に残留したトナーを回収する。
【００１５】
各色に対応する感光ドラム１１１、帯電装置１１２、現像装置１１４、及び感光ドラムクリーニング装置１１５からなるプロセスユニットは、各色毎に一体に構成され、且つそれぞれ画像形成装置１００に対して着脱自在に構成されている。
【００１６】
プロセスユニットの上部には、各プロセスユニットの感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄに形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト１１６が配置されている。中間転写ベルト１１６は、複数の支持ローラによって回転可能に張架されている。中間転写ベルト１１６を介して一の支持ローラ１１６ａに対向するように、トナー像転写後の中間転写ベルト１１６の表面に残留する（像担持体上の）トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１１８が配置されている。また、中間転写ベルト１１６を介して他の支持ローラ１１６ｂと対向するように２次転写ローラ１１９が配置されている。支持ローラ１１６ｂと２次転写ローラ１１９との当接部が２次転写部Ｔｅとなる。
【００１７】
中間転写ベルト１１６の内側には各感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄに対向する位置に、それぞれ１次転写ローラ１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ及び１１７ｄが配置されている。感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄと１次転写ローラ１１７ａ〜１１７ｄの当接部は、それぞれ１次転写部となる。
【００１８】
プロセスユニットの下方には、各プロセスユニットで発生した転写残トナーを含む廃トナーを回収するトナー回収装置１３０が配置されている。トナー回収装置１３０については、後述する。
【００１９】
トナー回収装置１３０の下方に、給紙ローラ１２０を備えた給紙カセット１５０が配置されている。給紙カセット１５０は、２次転写部Ｔｅに向けて搬送される記録材としてのシートＰを収容する。
【００２０】
また、給紙カセット１５０から、２次転写部Ｔｅを経て、排紙トレイ１７０に到る片面搬送路１４０ａが設けられている。片面搬送路１４０ａにおける２次転写部Ｔｅの上流側には、シートセンサ１２７及びレジストレーションローラ（レジストローラ）１２１が配置されている。片面搬送路１４０ａにおける２次転写部Ｔｅの下流側に定着装置１６０設けられている。定着装置１６０の下流側の搬送路は、２つに分岐されている。分岐部には、フラッパ１２３が配置されている。一方の分岐搬送路に排紙ローラ１２２及びシートセンサ１２９が設けられており、他方の分岐搬送路に反転ローラ１２４が設けられている。反転ローラ１２４からレジストローラ１２１の上流側まで戻る反転搬送路１４０ｂが設けられている。反転搬送路１４０ｂには、搬送ローラ１２５及びシートセンサ１２８が設けられている。
【００２１】
次に、図１の画像形成装置１００におけるトナー回収装置１３０について詳細に説明する。
【００２２】
図２は、トナー回収装置１３０の概略構成を示す縦断面図である。また、図３は、図２のトナー回収装置１３０におけるトナー回収ボックスの内部透視可能な斜視図である。
【００２３】
図２において、トナー回収装置１３０は、回収トナー搬送路１３１及び収容容器としての回収トナーボックス１３５を備えている。回収トナー搬送路１３１は、上面壁部に回収トナーの流入口として上向き開口部１３４ａ〜１３４ｅを有する。開口部１３４ａ〜１３４ｄ、はそれぞれ感光ドラムクリーニング装置１１５ａ〜１１５ｄで回収された転写残トナーの流入口であり、開口部１３４ｅは、中間転写ベルトクリーニング装置１１８で回収された転写残トナーの流入口である。収容容器内、すなわち回収トナー搬送路１３１内には、搬送スクリュー１３６が設けられている。搬送スクリュー１３６は、回収トナー搬送モータ２０６の駆動により回転する。回収トナー搬送路１３１は、また、下方に向かって開口する開口部１３２を備えている。
【００２４】
開口部１３４ａ〜１３４ｅを経て回収トナー搬送路１３１に流入した回収トナーは、回収トナー搬送モータ２０６の駆動によって回転する搬送スクリュー１３６により一方向に運ばれ、開口部１３２を経て回収トナーボックス１３５に搬入される。
【００２５】
回収トナーボックス１３５は、例えば、プラスチックで構成された直方体形状の容器である。トナー回収容器内、すなわち回収トナーボックス１３５内には、回収トナー撹拌モータ２０７によって駆動される撹拌スクリュー１３３が設けられている。撹拌スクリュー１３３は、トナー搬送路１３１を経て回収トナーボックス１３５内に集められた回収トナーを撹拌して回収トナーボックス１３５内で平坦化させ、これによって、回収トナーの回収トナーボックス１３５からの溢流等を防止する。回収トナーボックス１３５は、上面壁部の一端側に回収トナーの流入口として上向きの開口部１３２を備えている。回収トナーボックス１３５の開口部１３２は、回収トナー搬送路１３１に設けられた開口部１３２と連結する。なお、回収トナー搬送路１３１において下方に向かって開口する開口部と、該開口部と連結される回収トナーボックス１３５の開口部は、便宜上、同一の符号１３２で表されている。
【００２６】
回収トナー搬送路１３１と、回収トナーボックス１３５は、開口部１３２を介して連結されている。回収トナー搬送路１３１と回収トナーボックス１３５の連結部に、回収トナーボックス１３５と回収トナー搬送路１３１との着脱動作に連動して開閉するシャッター（図示省略）が配設されている。
【００２７】
感光ドラムクリーニング装置１１５ａ〜ｄ、及び中間転写ベルトクリーニング装置１１８で回収された転写残トナーは、廃トナーとして開口部１３４ａ〜１３４ｅを経て回収トナー搬送路１３１に流入し、連結部を経て回収トナーボックス１３５に搬入される。その後、回収トナーボックス１３５の開口部１３２の近傍に溜まった回収トナーは、回収トナーボックス１３５内で均一になるように撹拌スクリュー１３３によって撹拌、搬送される。
【００２８】
上述したように、トナー回収装置１３０は、回収トナー搬送モータ２０６と回収トナー撹拌モータ２０７との２つのモータを備えている。撹拌スクリュー１３３の回転速度と撹拌スクリュー１３３の搬送力は、概ね比例関係にある。同様に、搬送スクリュー１３６の回転速度と搬送スクリュー１３６の搬送力は、概ね比例関係にある。すなわち、撹拌スクリュー１３３の回転速度が小さい場合、及び搬送スクリュー１３６の回転速度が小さい場合、回収トナー搬送路１３１内で回収トナーによるトナー詰りが発生する可能性が高くなる。
【００２９】
次に、図１の画像形成装置１００の制御構成について説明する。
【００３０】
図４は、図１の画像形成装置１００の制御構成を示すブロック図である。
【００３１】
図４において、画像形成装置１００は、制御部としてＣＰＵ２００を有している。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０２、及び操作部２０３とそれぞれアドレスバス又はデータバスによって接続されている。ＣＰＵ２００は、また、モータドライバ４０１及び回転速度検知部４０２を介して回収トナー搬送モータ２０６と接続されており、モータドライバ４０３及び回転速度検知部４０４を介して回収トナー撹拌モータ２０７と接続されている。回転速度検知部４０２、及び４０４は、例えばエンコーダである。
【００３２】
ＣＰＵ２００は、トナー回収装置１３０、画像形成部、シート搬送部をはじめとして画像形成装置１００全体を制御する。ＲＯＭ２０１は、装置電源を切断しても情報を保持することができる記憶部であり、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリで構成されている。ＲＯＭ２０１には、例えば、回収トナー搬送モータ２０６の補正係数が格納されている。
【００３３】
ＲＡＭ２０２は、情報を保持することができる記憶部であり、算出された回転数などを格納する。操作部２０３は、ユーザが画像形成装置１００を操作する場合のインターフェースであり、例えば、ユーザが、操作部２０３内の複写開始ボタンを押下することによってジョブが開始される。
【００３４】
回収トナー搬送モータ２０６は、モータドライバ４０１により駆動されるＤＣモータである。回収トナー搬送モータ２０６の回転速度は、回転速度検知部４０２によって検知される。モータドライバ４０１は、回転速度検知部４０２によって検出された回転速度から負荷を推定して、回収トナー搬送モータ２０６に供給される電圧を制御する。なお、モータドライバ４０１は、微小時間あたりに電圧が供給される時間の割合（制御ＤＵＴＹ）を制御するＰＷＭ制御を実行する。ＣＰＵ２００は、モータドライバ４０１の制御ＤＵＴＹを変えることによって回収トナー搬送モータ２０６の回転速度を変化させる。
【００３５】
回収トナー撹拌モータ２０７は、モータドライバ４０３により駆動されるＤＣモータである。回収トナー撹拌モータ２０７の回転速度は、回転速度検知部４０４によって検知される。モータドライバ４０３は、回転速度検知部４０４によって検出された回転速度から負荷を推定して、回収トナー撹拌モータ２０７に供給される電圧を制御する。なお、モータドライバ４０３は、微小時間あたりに電圧が供給される時間の割合（制御ＤＵＴＹ）を制御するＰＷＭ制御を実行する。ＣＰＵ２００は、モータドライバ４０３の制御ＤＵＴＹを変えることによって回収トナー撹拌モータ２０７の回転速度を変化させる。
【００３６】
以下、上記構成の画像形成装置１００の動作について説明する。
【００３７】
画像形成装置１００の感光ドラム１１１ａ〜ｄは、図示省略した感光ドラム駆動モータにより図中、矢印Ａ方向に一定速度で回転する。帯電装置１１２ａ〜ｄは、対応する感光ドラム１１１ａ〜ｄの表面を一様に帯電させる。露光装置１１３の各露光部は、一様に帯電された感光ドラム１１１ａ〜ｄの表面に対し、記録すべき画像情報に基づいて変調されたレーザー光を照射、走査して静電潜像を形成する。現像装置１１４ａ〜ｄは、対応する感光ドラム１１１ａ〜ｄ上の静電潜像に対し、対応する色のトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。
【００３８】
感光ドラム１１１ａ〜ｄ上のトナー像は、感光ドラム１１１ａ〜ｄの回転によって中間転写ベルト１１６と当接する１次転写部まで移動し、１次転写ローラ１１７ａ〜ｄの作用によってトナー像が、中間転写ベルト１１６上に転写される。１次転写部で転写されず感光ドラム１１１ａ〜ｄ上に残った残留トナーは、感光ドラムクリーニング装置１１５ａ〜ｄによって回収される。回収された残留トナーは回収トナーと呼ばれる。回収トナーは、回収トナー搬送路１３１を通して搬送され、回収トナーボックス１３５に搬入される。回収トナーが回収され、表面が清掃された感光ドラム１１１ａ〜ｄは、次の画像形成に備える。
【００３９】
中間転写ベルト１１６は、図示省略した中間転写ベルト駆動モータにより図１中、矢印Ｂ方向に一定速度で回転する。この回転によって中間転写ベルト１１６上に転写されたトナー像が２次転写部Ｔｅに到るタイミングに合わせて、シートＰが給紙ローラ１２０によって給紙され、２次転写部Ｔｅまで搬送される。２次転写部Ｔｅまで搬送されたシートＰに対し、２次転写ローラ１１９の作用によってトナー像が転写される。
【００４０】
トナー像が転写されたシートＰは、下流側の定着装置１６０まで搬送され、ここで転写画像が当該シートＰに定着される。転写画像が定着されたシートＰは、排紙トレイ１７０に排紙される。
【００４１】
２次転写部ＴｅでシートＰに転写されずに中間転写ベルト１１６上に残った残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１８によって回収される。残留トナーが回収され、表面が清掃された中間転写ベルト１１６は、次の画像形成に備える。回収されたトナーは、廃トナーとして回収トナー搬送路１３１を経て回収トナーボックス１３５に搬入される。
【００４２】
両面印刷ジョブの場合、シートＰは、定着装置１６０を通過してシートＰの１面目に画像が定着された後、フラッパ１２３より搬送路が切り替えられ、反転ローラ１２４の正逆転動作によって両面搬送路１４０ｂを経て両面ローラ１２５まで戻される。両面ローラ１２５を通過したシートＰは、片面搬送路１４０ａと両面搬送路１４０ｂの合流部１２６を通過して再びレジストローラ１２１を経由して２次転写部Ｔｅまで搬送され、２面目対して画像形成が行われる。
【００４３】
次に、回収トナー搬送路１３１内で回収トナーを搬送する回収トナー搬送モータ２０６の制御処理について説明する。以下、回収トナー搬送モータ２０６を、便宜上、「搬送モータ２０６」と略称し、回収トナー撹拌モータ２０７を、便宜上、「撹拌モータ２０７」と略称する。
【００４４】
図５は、図１の画像形成装置１００で実行される搬送モータ制御処理の手順を示すフローチャートである。この搬送モータ制御処理は、画像形成装置１００におけるジョブの開始から終了までの間、トナー回収装置１３０の回収トナー搬送路１３１内に設けられた搬送スクリュー１３６を駆動させる搬送モータ２０６を制御するための処理である。この搬送モータ制御処理は、画像形成装置１００のＣＰＵ２００が、ＲＯＭ２０１に格納された搬送モータ制御処理プログラムに従って実行する。
【００４５】
図５において、画像形成動作を伴うジョブを受信した際、ＣＰＵ２００は、先ず、回収トナーを搬送する搬送モータ２０６に対して制御ＤＵＴＹの初期値を設定する（ステップＳ１０１）。次いで、ＣＰＵ２００は、搬送モータ２０６を駆動させる（ステップＳ１０２）。
【００４６】
搬送モータ２０６を駆動させた後、ＣＰＵ２００は、回転速度検知部４０２によって搬送モータ２０６の回転数（ｒｐｍ）を検知する（ステップＳ１０３）。搬送モータ２０６の回転数（ｒｐｍ）を検知した後、ＣＰＵ２００は、検知した搬送モータ２０６の回転数から、下記の演算式（２）を使用してトナー総量に相当する搬送モータ２０６の軸上にかかるトルクを算出する（ステップＳ１０４）。
【００４７】
図６は、ＤＣモータの制御ＤＵＴＹ毎の回転数とトルク特性を示す図である。
【００４８】
図６において、ＤＣモータの回転数と、該回転数に対するモータ軸上のトルクは、ほぼ線形の関係になっている。図６に示したように、制御信号のＰＷＭのＤＵＴＹを１００％、８０％、６０％、４０％のように変えることによって、ＤＣモータの回転数と、回転数に対するモータ軸上のトルクは、一定の割合で変動する。
【００４９】
ここで、回転数をＹ、モータ軸上のトルクをＸ、モータへの制御ＤＵＴＹをＺとすると、下記（１）〜（３）式が成立する。
【００５０】
Ｙ  ＝  −８００  ×  Ｘ  ＋  ８０００  −  （１００  −  Ｚ）×５０  ・・・（１）
Ｘ  ＝（−Ｙ  ＋  ８０００  −（１００  −  Ｚ）×５０）÷８００・・・（２）
Ｚ  ＝（８００  ×  Ｘ  ＋  Ｙ  −３０００）÷５０                    ・・・（３）
図５に戻り、演算式（２）を用いて搬送モータ２０６の軸上にかかるトルクを算出した後（ステップＳ１０４）、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ１０５に進める。すなわち、ＣＰＵ２００は、算出したトルクから、下記の演算式（４）を使用して搬送に必要なモータの回転数（Ｙ１）を算出し、算出した回転数をＲＡＭ２０２に保存する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
ここで、図７を用いてＤＣモータのトルクに対する回収トナーの搬送に必要な回転数について説明する。
【００５２】
図７は、ＤＣモータのトルクと回収トナーの搬送に必要な回転数との関係を示すグラフである。すなわち、図７は、トナーの総量と推定されるトナー量を確実に搬送できるモータの回転数を各モータに対応して示したものである。図７において、搬送モータ２０６の軸上のトルクＸ１は、回収トナー搬送部のトナーの総量と推定することができる。同様に、撹拌モータ２０７の軸上のトルクＸ２は回収トナーボックス１３５のトナーの総量と推定することができる。本実施の形態において、回収トナーを確実に搬送するために、回収トナーを搬送できる最小回転数の２倍〜３倍の回転数に制御される。
【００５３】
図７から、下記の式（４）及び（５）が成立する。
【００５４】
搬送モータ２０６の必要回転数をＹ１、モータ軸上のトルクをＸ１とすると、
Ｙ１  ＝  １６００  ×  Ｘ１              ・・・・・（４）
撹拌モータ２０７の必要回転数をＹ２、モータ軸上トルクをＸ２とすると、
Ｙ２  ＝  ７５０  ×  Ｘ２                ・・・・・（５）
図５に戻り、搬送モータ２０６の必要回転数（Ｙ１）を算出した後（ステップＳ１０５）、ＣＰＵ２００は、求めたトルクと必要回転数Ｙ１から、演算式（３）を用いて搬送モータ２０６のＰＷＭの制御ＤＵＴＹを算出し、決定する（ステップＳ１０６）。
【００５５】
図８は、搬送モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹの決定方法を説明するための図である。
【００５６】
搬送モータ２０６を駆動させる際の制御ＤＵＴＹとして、まず回収トナー搬送部が想定内で一番負荷が大きい状態においても搬送することが可能な制御ＤＵＴＹが設定される。起動時には制御ＤＵＴＹを大きめに設定し、確実にモータへの回収トナーによる負荷が検知できるようにするためである。
【００５７】
本実施の形態としては、想定される最大負荷でも搬送可能な制御ＤＵＴＹを、例えば、６０％とする。そして、まず、制御ＤＵＴＹ６０％で駆動した際に回転数検知を行う。このとき、回転数は、例えば、図８（ａ）の「ａ」とわかり、上述の図６で説明した演算式（２）と図７で説明した演算式（４）にて必要回転数との交点を求めると、制御ＤＵＴＹは２０％となる。従って、初期設定した制御ＤＵＴＹを２０％に変更する。その後、制御ＤＵＴＹ２０％で回転数を検知し続け、回転数が図８（ｂ）の「ｂ」から「ｃ」に変わったとすると、同様に上記図６で説明した演算式（２）と図７で説明した演算式（４）にて必要回転数との交点を求め制御ＤＵＴＹを変更する。この制御を繰り返して制御ＤＵＴＹが決定される。
【００５８】
図５に戻り、搬送モータ２０６の制御ＤＵＴＹを算出した後（ステップＳ１０６）、ＣＰＵ２００は、算出した制御ＤＵＴＹにＲＯＭ２０１に格納した補正係数Ａを掛けて、制御ＤＵＴＹを更新する（ステップＳ１０７）。これによって、モータ固有のばらつきに起因する誤差を解消することができる。
【００５９】
以下、図９を用いて、モータ固有のばらつきの補正方法について説明する。
【００６０】
図９は、本実施の形態で適用されるＤＣモータの回転数のばらつきを説明するための図である。図９において、ＤＣモータは、負荷、印加電圧を共通にしても、駆動回転数に１０〜１５％のばらつきを有する。モータの回転速度検知を行い、トナーを搬送している状態においてモータに掛かる負荷トルクを推定し、搬送に必要な回転数を求める本実施の形態では、検知精度を上げるためにモータのばらつきを補正する必要がある。
【００６１】
そこで、一定負荷、一定電圧ＤＵＴＹで駆動した際の回転速度を検知し、検知値がモータのばらつきのどこに相当するかを判定し、その後、検知値を中心値に補正するための補正係数Ａを求める。
【００６２】
例えば、図９に示すような特性のＤＣモータにおいて、モータの無負荷時（トルク０ｍＮ・ｍ）におけるばらつきの中心値が８０００ｒｐｍで、無負荷時で回転数Ｙ３を検知した場合、下記演算式（６）が成立する。
【００６３】
補正係数  Ａ  ＝  ８０００  ÷  回転数Ｙ３       ・・・（６）
このようにして求めた補正係数Ａは、例えば、ＲＯＭ２０１に記憶される。
【００６４】
図５に戻り、補正係数を乗算して制御ＤＵＴＹを更新した後（ステップＳ１０７）、ＣＰＵ２００は、ジョブの実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の判定の結果、ジョブの実行中でない場合（ステップＳ１０８で「ＮＯ」）、すなわち、ジョブが終了している場合、ＣＰＵ２００は、回収トナー搬送モータ２０６を停止し（ステップＳ１０９）、その後、本処理を終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ１０８の判定の結果、ジョブの実行中である場合（ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ１０３に戻し、制御ＤＵＴＹの更新を繰り返す。
【００６６】
図５の処理によれば、搬送モータ２０６のトルクから回収トナーの搬送に必要な回転数Ｙ１を求め（ステップＳ１０５）、必要回転数Ｙ１からＰＷＭの制御ＤＵＴＹを算出し（ステップＳ１０６）、これに補正係数をかけて更新する（ステップＳ１０７）。これによって、回収トナー搬送路１３１内の回収トナーを適正な制御ＤＵＴＹで回転される搬送スクリュー１３６によって搬送し、回収トナーボックス１３５に搬入することができる。
【００６７】
次に、図１の画像形成装置１００で実行される回収トナーボックス１３５内の回収トナーを撹拌する撹拌モータの制御処理について説明する。
【００６８】
図１０は、撹拌モータ制御処理の手順を示すフローチャートである。この撹拌モータ制御処理は、画像形成装置１００におけるジョブの開始から終了までの間、トナー回収装置１３０の回収トナーボックス１３５内に設けられた撹拌スクリュー１３３を駆動させる撹拌モータ２０７を制御する処理である。撹拌モータ制御処理は、画像形成装置１００のＣＰＵ２００が、ＲＯＭ２０１に格納された撹拌モータ制御処理プログラムに従って実行する。
【００６９】
なお、本実施の形態において、上述の搬送モータ２０６と、撹拌モータ２０７の負荷に対するギア比は同等である。
【００７０】
図１０において、画像形成動作を伴うジョブを受信した際、ＣＰＵ２００は、先ず、回収トナーを撹拌する撹拌モータ２０７に制御ＤＵＴＹの初期値を設定する（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＰＵ２００は、撹拌モータ２０７を駆動させる（ステップＳ２０２）。
【００７１】
撹拌モータ２０７を駆動させた後、ＣＰＵ２００は、回転速度検知部４０４によって、撹拌モータ２０７の回転数（ｒｐｍ）を検知する（ステップＳ２０３）。撹拌モータ２０７の回転数（ｒｐｍ）を検知した後、ＣＰＵ２００は、検知した撹拌モータ２０７の回転数から、上記の演算式（２）を使用して、トナー総量に相当する撹拌モータ２０７の軸上にかかるトルクを算出する（ステップＳ２０４）。
【００７２】
撹拌モータ２０７の軸上にかかるトルクを算出した後（ステップＳ２０４）、ＣＰＵ２００は、算出したトルクから、上記の演算式（５）を用いて撹拌に必要なモータの回転数Ｙ２を算出する（ステップＳ２０５）。必要回転数Ｙ２を算出した後、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ２０６に進める。すなわち、ＣＰＵ２００は、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２とＲＡＭ２０２に保存されている搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１とを比較する。そして、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が、ＲＡＭ２０２に保存されている搬送モータ２０６の必要回転数以上であるか否か判定する（ステップＳ２０６）。
【００７３】
ステップＳ２０６の判定の結果、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１以上である場合（ステップＳ２０６で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ２０７に進める。すなわち、ＣＰＵ２００は、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２として、算出した値をそのまま設定する（ステップＳ２０７）。次いで、ＣＰＵ２００は、上記演算式（２）と演算式（５）により求めたトルクと撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２から、上記演算式（３）を用いて制御ＤＵＴＹを算出する（ステップＳ２０８）。このとき、ＣＰＵ２００は、制御ＤＵＴＹの上限値を、最大負荷を想定して８０％以上とする。
【００７４】
図１１は、撹拌モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹの決定方法を説明するための図である。
【００７５】
撹拌モータ２０７も搬送モータ２０６と同様に、はじめに駆動させる際の制御ＤＵＴＹとして、まず回収トナーボックス１３５が想定内での一番負荷が大きい状態においても搬送することが可能なＤＵＴＹが設定される。これは、電源ＯＦＦ時にユーザやサービスマンによって回収トナーボックス１３５に触られると状態が不定になる為に、起動時には大きめに設定し、確実にモータへの回収トナーによる負荷が検知できるようにするためである。
【００７６】
本実施の形態としては、想定される最大負荷でも搬送可能な制御ＤＵＴＹを、例えば、８０％とする。そして、まず制御ＤＵＴＹ８０％で駆動した際に回転数検知を行う。このとき、回転数は、図１１（ａ）の「ｄ」とわかり、上述の図６で説明した演算式（２）と図７で説明した式（５）にて必要回転数との交点を求めると、制御ＤＵＴＹは４０％となる。従って、初期設定した制御ＤＵＴＹを４０％に変更する。その後、制御ＤＵＴＹ４０％で回転数を検知し続け、回転数が図１１（ｂ）の「ｅ」から「ｆ」に変わったとすると、同様に上記図６で説明した演算式（２）と図７で説明した演算式（５）にて必要回転数との交点を求め制御ＤＵＴＹを変更する。この制御を繰り返して制御ＤＵＴＹが決定される。
【００７７】
図１０に戻り、撹拌モータ２０７のＰＷＭの制御ＤＵＴＹを算出した後（ステップＳ２０８）、ＣＰＵ２００は、算出した制御ＤＵＴＹに、ＲＯＭ２０１に格納した補正係数Ａをかけて制御ＤＵＴＹを更新する（ステップＳ２０９）。制御ＤＵＴＹを更新した後、ＣＰＵ２００は、ジョブの実行中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０の判定の結果、ジョブの実行中でなく、ジョブが終了していた場合（ステップＳ２１０で「ＮＯ」）、ＣＰＵ２００は、撹拌モータ２０７の駆動を停止し（ステップＳ２１１）、その後、本処理を終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ２１０の判定の結果、ジョブの実行中である場合（ステップＳ２１０で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ２０３に戻し、制御ＤＵＴＹの更新を繰り返す。
【００７９】
また、ステップＳ２０６の判定の結果、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が搬送モータ２０６の必要回転数未満である場合（ステップＳ２０６で「ＮＯ」）、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ２１２に進める。搬送モータ２０６の必要回転数は、Ｙ１で表される。すなわち、ＣＰＵ２００は、搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１から、下記の演算式（７）を用いて撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２を算出して再設定する（ステップＳ２１２）。これによって、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２を、搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１以上に設定し直すことができるので、回収トナーボックス１３５へ搬入されるトナー量よりも回収トナーボックス１３５内で撹拌される際のトナー搬送量が多くなる。従って、回収トナーボックス１３５の受渡口１３２における回収トナーの堆積、溢流等を回避することができる。
【００８０】
ここで、必要回転数の再設定時に実行される撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２の算出方法について説明する。
【００８１】
図１２は、撹拌モータとしてのＤＣモータの制御ＤＵＴＹを再度算出する方法を説明するための図である。
【００８２】
撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２は、下記演算式（７）で表される。
【００８３】
撹拌モータ必要回転数Ｙ２  ＝
補正係数Ｂ  ＊  搬送モータ必要回転数Ｙ１  ・・・（７）
但し、撹拌モータ２０７の制御ＤＵＴＹが上限値の８０％を超えてしまう場合がある。
【００８４】
図１２において、例えば、補正係数Ｂを１．１とした場合、図１２（ａ）に示すように搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１が「ｇ」で３８００ｒｐｍの場合、撹拌モータの必要回転数Ｙ２は「ｈ」で４１８０ｒｐｍとなる。演算式（７）の補正係数Ｂはあらかじめ決められた数値としているが、回転数など各種パラメータから算出された変数でも構わない。
【００８５】
撹拌モータ必要回転数Ｙ２を、搬送モータ必要回転数Ｙ１を用いて決定することによって、拌モータ必要回転数Ｙ２を、確実に搬送モータ必要回転数Ｙ１以上に設置することができる。
【００８６】
図１０に戻り、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２を再度算出した後、ＣＰＵ２００は、上記演算式（２）と演算式（５）により求めたトルクと撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２から、上記演算式（３）を用いて制御ＤＵＴＹを算出する（ステップＳ２１３）。このとき、図１２（ｂ）の「ｉ」から撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２は４１８０ｒｐｍとなり、制御ＤＵＴＹは１００％となる。
【００８７】
なお、通常のフローでは、想定される最大負荷でも制御ＤＵＴＹは８０％以下であるが、ステップＳ２１３で回転数の再算出を行う場合は、特別モードとして制御ＤＵＴＹの上限値を１００％まで設定可能とする。また、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が設定可能な範囲の上限値１００％を超えてしまう場合、制御ＤＵＴＹとして、例えば上限値１００％が設定される。
【００８８】
撹拌モータ２０７の制御ＤＵＴＹを算出した後、ＣＰＵ２００は、処理をステップＳ２０９に進め、以下、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１以上である場合（ステップＳ２０６で「ＹＥＳ」）と同様の処理を実行する。
【００８９】
図１０の処理によれば、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が、搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１以上であるか否か判定する（ステップＳ２０６）。そして、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が、搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１以上である場合（ステップＳ２０６で「ＹＥＳ」）、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２をそのまま設定する（ステップＳ２０６）。一方、撹拌モータ２０７の必要回転数Ｙ２が、搬送モータ２０６の必要回転数Ｙ１未満である場合（ステップＳ２０６で「ＮＯ」）、再度算出し直す（ステップＳ２１２）。そして、この場合、例えば、ＰＷＭの制御ＤＵＴＹを最大制御の１００％に設定する（ステップＳ２１３）。
【００９０】
これによって、撹拌スクリュー１３３と搬送スクリュー１３６の負荷に対するギア比が同じなので、撹拌スクリュー１３３のトナー搬送量が、常に、搬送スクリュー１３６によって回収トナーボックス１３５に搬送されるトナー搬送量以上となる。従って、回収トナーボックスの受渡口１３２に回収トナーが堆積し又は溢流して回収トナーボックスが汚れることを防止することができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、撹拌モータ２０７の回転数と搬送モータ２０６の回転数は、個別に制御されるので、各モータの回転数が必要以上に高められることはない。従って、撹拌モータ２０７の回転数と搬送モータ２０６の回転数が同一になるように制御する従来技術に比べてトナー回収時の稼働音を低減することができる。
【００９２】
なお、本実施の形態によれば、負荷へのギア比を同等として搬送モータ２０６及び撹拌モータ２０７を制御しているが、各負荷のギア比の選択によっては、補正係数Ｂを、１以下にすることもできる。
【００９３】
本実施の形態において、制御部としてのＣＰＵ２００は、搬送モータのトルクを第１制御値に基づいて制御し、撹拌モータのトルクを第２制御値に基づいて制御する。すなわち、ＣＰＵ２００は、回転速度検知部４０２の検知結果に基づいて搬送モータの負荷トルクを求め、搬送モータの負荷トルクに応じて搬送モータ（ＤＣモータ）の回転速度を決定し、当該回転速度に基づいて第１制御値を決定する。また、ＣＰＵ２００は、回転速度検知部４０４の検知結果に基づいて撹拌モータ（ＤＣモータ）の負荷トルクを求め、撹拌モータの負荷トルクに応じて撹拌モータの回転速度を決定し、当該回転速度に基づいて第２制御値を決定する。そして、ＣＰＵ２００は、撹拌モータの回転速度が搬送モータの回転速度よりも遅ければ、撹拌モータの回転速度を搬送モータの回転速度に基づいて変更する。
【符号の説明】
【００９４】
１００  画像形成装置
１１１ａ〜ｄ  感光ドラム
１１４ａ〜ｄ  現像装置
１１６  中間転写体
１１７ａ〜ｄ  １次転写ローラ
１１９  ２次転写ローラ
１３０  トナー回収装置
１３１  回収トナー搬送路
１３３  撹拌スクリュー
１３５  回収トナーボックス
１３６  搬送スクリュー
２００  ＣＰＵ
２０６  搬送モータ
２０７  撹拌モータ
４０１、４０３  モータドライバ
４０２、４０４  回転速度検知部
【図１】
2018049070.tif 000003
【図２】
2018049070.tif 000004
【図３】
2018049070.tif 000005
【図４】
2018049070.tif 000006
【図５】
2018049070.tif 000007
【図６】
2018049070.tif 000008
【図７】
2018049070.tif 000009
【図８】
2018049070.tif 000010
【図９】
2018049070.tif 000011
【図１０】
2018049070.tif 000012
【図１１】
2018049070.tif 000013
【図１２】
2018049070.tif 000014