(57)【要約】【課題】タッピングされたトナーの撹拌に必要な負荷トルクを軽減することにより、モータおよび電源のコストダウンを実現すること。【解決手段】１）粉末状現像剤、２）前記粉末状現像剤を撹拌する撹拌手段、３）前記撹拌手段を間欠駆動する間欠撹拌手段、４）前記１）から３）を備えた画像形成装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状現像剤と前記粉末状現像剤を撹拌する撹拌手段とを有する画像形成装置において、撹拌と停止を繰り返して前記撹拌手段を駆動する間欠撹拌制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記請求項１の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段はｎ＋１回目の撹拌時間がｎ回目の撹拌時間以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記請求項１および２の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は画像形成装置に電源を供給された時点で間欠撹拌制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記請求項１から３の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は連続撹拌または間欠撹拌が終了後、一定時間が経過した後に間欠撹拌制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記請求項１から３の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は連続撹拌を開始する前に必ず間欠撹拌制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記請求項１から５の画像形成装置において、前記撹拌手段とは回転軸を有する撹拌部材を回転して撹拌する撹拌手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記請求項６の画像形成装置において、前記撹拌部材とは撹拌軸と撹拌翼部材から構成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記請求項７の画像形成装置において、前記撹拌翼部材とは弾性的な樹脂製シート部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記請求項６から８の画像形成装置において、前記撹拌手段の動力源はモータであり、前記モータの回転をギアで伝達して前記撹拌部材を回転する撹拌手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記請求項１から９の画像形成装置において、前記粉末状現像剤と前記撹拌手段と現像ローラからなる現像装置と、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体をかつクリーニングするクリーニング手段とを有しかつ、前記画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末状現像材と前記粉末状現像材を攪拌する攪拌手段とを有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、レーザビームプリンタを例にあげ、粉末状現像材と前記粉末状現像材を攪拌する攪拌手段とを有する従来の画像形成装置の説明を行う。図５はレーザビームプリンタの図である。
【０００３】
以下、図５を用いて、レーザビームプリンタの概要を説明する。レーザビームプリンタ１はコンピュータなどの外部機器３１に接続され、外部機器３１の制御に基づいて記録紙Ｐにプリントを行う。外部機器３１はビデオコントローラ２７に各種制御信号および画像情報を供給する。外部機器３１から送られてきた画像情報をもとにビデオコントローラ２７は各種制御信号およびビデオ信号を生成して出力する。３２６はエンジンコントローラユニットである。エンジンコントローラユニット２６は装置内の各部を制御する。
【０００４】
図６に図５のレーザビームプリンタの動作タイミングを示す。ビデオコントローラ２７は、図６（ａ）に示すように、外部機器３１からの／ＲＤＹ信号がＴＲＵＥになると、図６（ｂ）のように／ＰＲＩＮＴ信号をＴＲＵＥとする。プリント制御部２６は／ＰＲＩＮＴ信号がＴＲＵＥになると、図６（ｆ）、（ｇ）のように、メインモータ２３、ポリゴンモータ１４の駆動を開始する。そして、メインモータ２３の駆動によって、感光ドラム１７、現像ローラ４２、撹拌部材４３、定着ユニット９の加圧ローラ１０、排紙ローラ１１，１２，１３が回転を開始する。この後、プリント制御部２６は半導体レーザ１３の光量制御および、高電圧を一次帯電器１９、現像器２０、転写帯電器２１に供給および、ヒータ３３の温調を開始する。
【０００５】
エンジンコントローラユニット２６は図６（ｇ）のように、ポリゴンモータ１４からの駆動開始から時間Ｔ１を経過し、ポリゴンモータ１４の回転が定常状態になると、図６（ｈ）のように給紙クラッチ２４をオンして給紙ローラ５を駆動し、給紙カセット内の記録紙Ｐをレジストローラ６に向けて給紙する。そして、プリント制御部２６は記録紙Ｐをレジストローラ０６に到達するタイミングで図６（ｃ）のように／ＶＳＲＥＱ信号をビデオコントローラ２７に出力し、かつ図６（ｈ）のように給紙クラッチ２４をオフして給紙ローラ０５の駆動を停止する。一方、ビデオコントローラ２７は外部機器３１からの画像情報のドットイメージへの展開を終えて／ＶＤＯ信号の出力の準備を完了すると、図６（ｃ）の／ＶＳＲＥＱ信号がＴＲＵＥであることを確認した後、図６（ｄ）に示すように／ＶＳＹＮＣ信号をＴＲＵＥとする。そして、これに同期して図６（ｅ）のように時間Ｔｖ後に１ページ分の画像データとして／ＶＤＯ信号の出力を開始する。
【０００６】
このとき、エンジンコントローラユニット２６は図６（ｉ）のように／ＶＳＹＮＣ信号の立ち上がりから時間Ｔ３後にレジストローラクラッチ２５をオンし、レジストローラ６を駆動している。レジストローラ６の駆動は図６（ｉ）のように記録紙Ｐの後端がレジストローラ６を通過するまでのＴ４の間行う。また、この間、エンジンコントローラユニット２６はビデオコントローラ２７からの／ＶＤＯ信号に応じて半導体レーザ１３を駆動する。
【０００７】
半導体レーザ１３から発したレーザ光はスキャナー部７のポリゴンミラー１４の回転によって直線状の走査に変換される。その後レーザ光はミラー１６で反射して感光ドラム１７に照射される。このようにして／ＶＤＯ信号に応じて変調されたレーザ光を同時に感光ドラム１７上に走査することによって感光ドラム１７上に潜像を形成し、以下同じ動作を繰り返すことによって感光ドラム１７上に１ページ分の潜像が形成される。
【０００８】
感光ドラム１７に形成された潜像は現像器２０によって現像され、その後、転写帯電器２１によって記録紙Ｐにトナー像が転写される。転写を終了すると、記録紙Ｐは定着器９に搬送されてトナー像が記録紙Ｐに定着された後、排紙ローラ１１によって機外に排紙される。また、続けて次のページのプリントを行う場合は、エンジンコントロールユニット２６は図６（ｂ）のように時間Ｔ５後に再びＰＲＩＮＴ信号をＴＲＵＥとし、１ページ目のプリントと同様の制御を行う。
【０００９】
図７は、プロセスカートリッジ８の断面の概略図である。レーザプリンタ１に着脱可能なプロセスカートリッジ８は、粉末状現像剤４１を収納するとともに撹拌部材４３を配設した現像剤収納容器と現像ローラ４２および現像ブレード４６で構成される現像装置２０、帯電ローラ９、感光体ドラム１７、クリーニングブレード４８を含むクリーニング手段を集めてユニット化している。
【００１０】
以下、現像装置２０について説明を行う。現像ローラ４２は、現像剤担持体である。現像ローラ４２は、マグネットローラとスリーブで構成されている。撹拌部材４３は粉末状現像剤４１を撹拌するとともに粉末状現像剤４１を現像ローラ４２へ送り込む。粉末状現像剤４１は、マグネットローラを引き寄せられ現像スリーブの表面に付着し、現像ローラ４２の回転によって搬送され、現像ブレード４６にて摩擦帯電電荷が付与されるとともに所定厚の現像剤層が現像スリーブ上に形成され、感光体ドラム１７の現像領域へと搬送される。この現像領域へ供給された現像剤は、前記感光体ドラム１７上の潜像へと転移され、現像剤像を形成する。このとき、現像スリーブには、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加されている。図８に撹拌部材４３の図を示す。撹拌部材４３は、回転軸４４および回転翼部材４５よりなる。回転翼部材４５には、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を材質とする弾性シートが使用される。前記粉末状現像剤４１が現像剤容器に十分満たされている場合は、前記弾性シートはしなって回転軸４４近辺の粉末状現像剤を現像ローラ４２に搬送する。このため、真っ直ぐな板を回転する場合よりも必要なトルクが小さくなる。前記粉末状現像剤４１が現像剤容器に少量入っている場合は、前記シート部材は真っ直ぐ伸びて回転軸４４から遠い粉末状現像剤４１も撹拌および搬送することができる。
【００１１】
転写ローラ２１によって現像剤像を記録媒体Ｐに転写した後の感光体ドラム７は、クリーニング手段によって感光体ドラム１７上に残留した現像剤を除去した後、次の画像形成プロセスに供される。前記クリーニング手段は、感光体ドラム７に当接して設けられた弾性クリーニングブレード４８によって感光体ドラム１７上の残留現像剤を掻き落として除去現像剤溜め２２へと集める。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
停止状態から動かすとき、駆動モータ２３は最も大きなトルクを必要とする。さらに、長い間使用されずにトナー４１が固まっている場合には、撹拌部材４３を駆動するための大きなトルクが必要となる。図９にトナー固着時の撹拌時間トルクの関係を示す図を示す。図９のグラフの縦軸はトルク、横軸は時間である。τｍａｘは最大トルクである。τａが定常時に必要なトルクである。したがって、トナー４１が固着している場合でも駆動するために、駆動装置２３のトルクおよび電力を通常のプリントと比べて大きく設計する必要があった。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、固着したトナーの撹拌に必要な負荷トルクを軽減することにより、モータおよび電源のコストダウンを実現した画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、粉末状現像剤と前記粉末状現像剤を撹拌する撹拌手段とを有する画像形成装置において、撹拌と停止を繰り返して前記撹拌手段を駆動する間欠撹拌制御手段を備えたことを特徴とする。上記構成において、前記間欠撹拌制御手段は前記撹拌手段による撹拌を開始した後、前記撹拌手段に大きなトルクがかかる前に、前記撹拌手段を停止させる。そして前記粉末状現像剤が撹拌手段に追従して移動し、前記撹拌手段にかかる応力が緩和した後、再び撹拌を繰り返す。トナーが固着している場合に、このような間欠撹拌制御を行うことによって前記撹拌手段を駆動するために必要なトルクを小さくすることができる。
【００１５】
本出願に係る第２の発明は、前記第１の発明の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段はｎ＋１回目の撹拌時間がｎ回目の撹拌時間以上であることを特徴とする。上記構成において、固着した粉末状現像剤を撹拌することにより、次に撹拌する時に前記撹拌手段に単位時間あたりに加わるトルクは前回よりも小さくなるので（ただし、固着状態の粉末状現像剤が完全にほぐされたらそれ以上トルクは小さくならない）、初期と同じトルク以下で初期よりも長い時間撹拌することができる。１回の撹拌時間が長くなることで、粉末状現像剤が固着状態からほぐされるまでに要する時間を短くできる。
【００１６】
本出願に係る第３の発明は、前記第１および２の発明の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は画像形成装置に電源を供給された時点で間欠撹拌制御を行うことを特徴とする。上記構成において、前記画像形成装置に電源を供給された時点で、前記間欠撹拌制御手段は間欠撹拌制御を行う。電源供給時のカートリッジは、新品のカートリッジや長い間使用していないカートリッジであり、前記粉末状現像剤が固着している可能性が高い。
【００１７】
本出願に係る第４の発明は、前記第１から３の発明の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は連続撹拌または間欠撹拌が終了後、一定時間が経過した後に間欠撹拌制御を行うことを特徴とする。上記構成において、連続撹拌または間欠撹拌が終了後、一定時間が経過したら、前記間欠撹拌制御手段は間欠撹拌制御を行う。待機状態が長い間続く場合、つまり長い間撹拌を行わない場合、粉末状現像剤の自重で下部の粉末状現像剤ほど圧縮され固着が進行している可能性がある。その場合に間欠撹拌制御手段を行う。
【００１８】
本出願に係る第５の発明は、前記第１から３の発明の画像形成装置において、前記間欠撹拌制御手段は連続撹拌を開始する前に必ず間欠撹拌制御を行うことを特徴とする。上記構成において連続撹拌を開始する前に必ず間欠撹拌制御を行う。撹拌開始時には、前記粉末状現像剤が固着している可能性があるため、本発明の間欠撹拌制御を行う。
【００１９】
本出願に係る第６の発明は、前記第１から５の発明の画像形成装置において、前記撹拌手段とは回転軸を有する撹拌部材を回転して撹拌する撹拌手段であることを特徴とする。上記構成において、前記撹拌手段は前記撹拌部材が回転軸を中心に回転することにより前記粉末状現像剤を撹拌する。
【００２０】
本出願に係る第７の発明は、前記第６の発明の画像形成装置において、前記撹拌部材とは撹拌軸と撹拌翼部材から構成されることを特徴とする。上記構成において、撹拌軸の材質と撹拌翼部材の材質を異なるものを使用することができる。
【００２１】
本出願に係る第８の発明は、前記第７の発明の画像形成装置において、前記撹拌翼部材とは弾性的な樹脂製シート部材であることを特徴とする。上記構成において、前記粉末状現像剤が現像剤容器に十分満たされている場合は、前記シート部材はしなって回転軸近辺の粉末状現像剤を現像ローラに搬送する。このため、真っ直ぐな板を回転する場合よりも必要なトルクが小さくなる。前記粉末状現像剤が現像剤容器に少量入っている場合は、前記シート部材は真っ直ぐ伸びて回転軸から遠い粉末状現像剤も撹拌および搬送することができる。
【００２２】
本出願に係る第９の発明は、前記第６から８の発明の画像形成装置において、前記撹拌手段の動力源はモータであり、前記モータの回転をギアで伝達して前記撹拌部材を回転する撹拌手段であることを特徴とする。上記構成において、前記モータの駆動力をギアで伝達して前記撹拌部材を回転する。
【００２３】
本出願に係る第１０の発明は、前記第１から９の発明の画像形成装置において、前記粉末状現像剤と前記撹拌手段と現像ローラからなる現像装置と、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体をかつ清掃するクリーニング手段とを有しかつ、前記画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。上記構成において、消耗材である前記粉末状現像剤と前記現像ローラと前記像担持体と前記クリーニング手段を着脱可能な前記プロセスカートリッジに収めて交換可能にすることで、画像形成装置の寿命を伸ばすことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、レーザビームプリンタ１を例に挙げ、第１の実施例の説明を行う。図１は第１の実施例のレーザビームプリンタ１のメインモータ駆動信号ＭＯＮのチャート図である。図１を用いて第１の実施例の説明を行う。
電源を投入されたら、エンジンコントローラ２６は図１に示すようにＤＣモータドライバに対してモータ駆動信号ＭＯＮを送る。すると、モータは０．３秒ＯＮした後、０．３秒停止を１０回繰り返す。このとき、撹拌部材４３はモータ２３に連結しているので、前記撹拌部材４３は０．３秒回転した後、０．３秒停止する動作を１０回繰り返す。
【００２５】
図９を用いて０．３秒駆動するために必要なトルクと、従来の連続で撹拌した場合のトルクを比較すると、０．３秒駆動するために必要なトルクは６割程度になる。このように、前記トナー４１の撹拌を間欠駆動することにより低トルクでトナー４１の撹拌を行うことが本実施例の特徴である。ところで、本実施例の撹拌シーケンスにより前記撹拌部材は約３周する。
【００２６】
本実施例の撹拌時間０．３秒および停止時間０．３秒は一例であり、モータ２３のスペック、トナー４１のタッピングの程度、トナー４１の特性、トナー４１の雰囲気温度、トナー容器の形状、撹拌部材４３の形状等によって最適な値は変わる。
【００２７】
本実施例では、前記モータ２３に感光ドラム１７、および定着器９の加圧ローラ１０、排紙ローラ１１，１２，１３が連結しているため、これらのパーツも間欠駆動をする。しかし、これらのパーツを間欠で動かしても支障をきたさないため問題ない。
【００２８】
（実施例２）
図３に第２の実施例のレーザビームプリンタ１のメインモータ駆動信号ＭＯＮの動作タイミングを記す。以下、図２を用いて第２の実施例の説明を行う。
【００２９】
図２に示すように、電源を投入されたら、エンジンコントローラ２６はモータドライバに対してモータ駆動信号ＭＯＮを送る。すると、モータ２３は０．１秒回転後０．３秒停止、０．２秒回転後０．３秒停止、０．３秒回転後０．３秒停止、０．４秒回転後０．３秒停止といった具合に、撹拌の程度に応じて駆動時間は長く、停止時間は同じ時間で間欠駆動を行う。撹拌部材４３はモータ２３に連結しているので、前記撹拌部材４３は０．１秒回転後０．３秒停止、０．２秒回転後０．３秒停止、０．３秒回転後０．３秒停止といった具合に、撹拌の程度に応じて駆動時間は長く、停止時間は同じ時間で回転し撹拌を行う。第１の実施例に対する第２の実施例の特徴は、撹拌に要する時間を短くできることである。第１の実施例に対する第２の実施例のデメリットは、モータ制御が複雑になることである。本実施例では前記撹拌部材は約３周する。
【００３０】
本実施例では、撹拌作業が進行するたびに、撹拌時間を長くしたが、１回目からｎ回目までは撹拌時間Ｔ１、ｎ回目から（ｎ＋ｍ）回目までは撹拌時間（Ｔ１＋Ｔ２）で駆動する制御に関しても本実施例と同じ思想であることは言うまでもない。
【００３１】
本実施例の撹拌時間および停止時間秒は一例であり、モータ２３のスペック、トナー４１のタッピングの程度、トナー４１の特性、トナー４１の雰囲気温度、トナー４１容器の形状、撹拌部材４３の形状等によって最適な値は変わる。
【００３２】
また、本実施例では、前記モータ２３に感光ドラム１７、および定着器の加圧ローラ１０、排紙ローラ１１，１２，１３も連結しているため、間欠駆動をする。しかし、これらの機器が間欠で動いても支障をきたさないため、問題ない。
【００３３】
（実施例３）
図３に第３の実施例のレーザビームプリンタ１のメインモータ駆動信号ＭＯＮの動作タイミングを記す。以下、図３を用いて、第３の実施例の説明を行う。
【００３４】
電源を投入されたら、エンジンコントローラ２６は図３（ａ）に示すようにＤＣモータドライバに対してモータ駆動信号ＭＯＮを送る。すると、モータ２３は、第１の実施例と同様に間欠回転をする。その結果、撹拌軸が回転し撹拌翼によりトナー４１が撹拌される。
【００３５】
トナー４１が撹拌後、５時間モータが駆動されない場合、トナー４１の固着が進行していると判断し、エンジンコントローラ２６は図３（ａ）のようにモータ２３を間欠回転させて、トナー４１をほぐす。
【００３６】
同様に、図３（ｂ）のようにプリント動作が終了した後、５時間モータが駆動されなかったらトナー４１の固着が進行していると判断し、モータ２３を間欠回転させて、トナー４１をほぐす。
【００３７】
上記のように、電源ＯＮ時だけでなく、トナー４１撹拌後一定時間経過した場合にも撹拌部材４３を間欠駆動することが、第一の実施例に対する第３の実施例の特徴である。
【００３８】
トナー４１の固着が、短時間で発生しやすい場合に有効な制御方法である。
【００３９】
本実施例では、撹拌後５時間で説明したが、トナー４１のタッピングの程度、トナー４１の特性、トナー４１の雰囲気温度、トナー容器の形状、撹拌部材の形状等によって最適な値は変わる。
【００４０】
（実施例４）
図４に第４の実施例のレーザビームプリンタのメインモータ駆動信号ＭＯＮの動作タイミングを示す。以下、図４を用いて、第４の実施例の説明を行う。
【００４１】
図４（ａ）に示すように外部機器３１からの／ＲＤＹ信号がＴＲＵＥになると、ビデオコントローラ２７は／ＰＲＩＮＴ信号（図４（ｂ））をＴＲＵＥとする。エンジンコントローラ２６は／ＰＲＩＮＴ信号がＴＲＵＥになると、図４（ｃ）のようにポリゴンモータ１４の駆動を開始する。また同時に、図４（ｄ）のようにモータドライバへモータ駆動信号ＭＯＮを送る。すると、モータは、第１の実施例と同様に間欠回転をする。その結果、トナー４１は撹拌部材４３により撹拌される。間欠駆動によるトナー４１の撹拌終了後、モータ２３は連続回転を開始して、各種プリント動作を行う。
【００４２】
上記のように、プリント直前にトナー撹拌部材を間欠駆動することが、第１の実施例に対する第４の実施例の特徴である。
【００４３】
トナー４１の固着が、短時間で発生しやすい場合に有効な制御方法である。
【００４４】
第４の実施例の欠点は、プリントに要する時間が長くなることである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の発明によれば、固着したトナーの撹拌に必要な負荷トルクを軽減できる。このため、画像形成装置のモータおよび電源のコストダウンを実現できる。また、撹拌部材および撹拌部材を支持する部材（軸受け等）にかかる力が小さくなるため、撹拌部材および撹拌部材を支持する部材（軸受け等）に強度の小さい材料を使用可能となりコストダウンを実現できる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレーザビームプリンタのメインモータ駆動信号ＭＯＮのチャート図である。
【図２】実施例２のレーザビームプリンタのメインモータ駆動信号ＭＯＮのチャート図である。
【図３】実施例３のレーザビームプリンタのメインモータ駆動信号ＭＯＮのチャート図である。
【図４】実施例４のレーザビームプリンタのメインモータ駆動信号ＭＯＮのチャート図である。
【図５】従来例のレーザビームプリンタの概略図である。
【図６】従来例のレーザビームプリンタの概略図である。
【図７】従来例のレーザビームプリンタのプロセスカートリッジの概略図である。
【図８】従来例のトナー撹拌部材である。
【図９】従来例におけるトナー固着時のトルクを示したグラフである。
【符号の説明】
１  レーザビームプリンタ本体
２  ＬＥＤパネル
８  プロセスカートリッジ
９  定着ユニット
１３  レーザ
２０  現像器
２１  転写ローラ
２３  モータ
２６  エンジンコントローラ
２７  ビデオコントローラ
Ｐ  記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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