(57)【要約】  【課題】  トナー容器の回転を簡単な回路構成で容易に制御でき、トナー容器を回転原点位置に正確に停止させることができるトナー補給装置を提供する。  【解決手段】  トナー容器を回転させるＤＣモータを、パルス幅変調信号に応じて駆動する。トナー容器の最終回のＮ番目の回転において、その前半（時間Ｔt （＝Ｔavg −α））は定速回転であるが、その後半（時間α）ではパルス幅変調駆動とする。トナー容器の停止前にＤＣモータのパルス幅変調駆動を行って、回転速度を低くした後にトナー容器を停止させるようにしており、トナーを出す開口部が上を向いている正規の位置で正確にトナー容器は停止する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像器へ補給するためのトナーが充填されるトナー容器と、該トナー容器を回転させるモータと、該モータを駆動する駆動回路とを備えたトナー補給装置において、パルス幅変調信号を発生する発生手段を備えており、前記駆動回路は、前記発生手段が発生したパルス幅変調信号に応じて前記モータを駆動するようにしたことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
前記トナー容器の回転周期を検出する検出手段と、該検出手段で検出された回転周期に基づき、前記発生手段で発生される前記パルス幅変調信号を制御して、前記トナー容器を所定位置で停止させる停止制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記トナー容器が回転中に前記所定位置にあるタイミングを検知する検知手段と、該検知手段での複数の検知タイミングの時間差を計測する手段とを含むことを特徴とする請求項２記載のトナー補給装置。
【請求項４】
前記停止制御手段は、前記検出手段で検出された複数の回転周期の平均値に基づいて、前記発生手段で発生される前記パルス幅変調信号を制御するようにしたことを特徴とする請求項２記載のトナー補給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像器へトナーを補給するトナー補給装置に関し、特に、トナーが充填されたトナー容器を回転させてトナーを補給するトナー補給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリ装置，プリンタ装置，コピー装置，複合機などの電子写真方式の画像形成装置にあっては、感光体上の静電潜像を現像する際に消費されるトナーの減少を補うために、その消費に応じた量のトナーを現像器へ補給するトナー補給器が設けられている。トナー補給器として、トナーが充填されるトナー容器を備え、該トナー容器を回転させて現像器へトナーを補給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、このようなトナー補給器の一例を示す斜視図である。トナー補給器３０は、トナー容器３１と、接合部材３２と、ブラシレス型のＤＣモータ３３と、フォトインタラプタ３４とを備えている。トナー容器３１は、内周面に螺旋状のリブ３１ａが形成された有底円筒状であって、内部にトナーが充填される。トナー容器３１の先端部の周面には開口部３１ｂが形成されており、この開口部３１ｂを介して内部のトナーが現像器へ補給されるようになっている。また、トナー容器３１の先端には突起３１ｃが設けられている。
【０００４】
接合部材３２は、円板状をなしており、前記突起３１ｃが嵌められる孔３２ａがその中心部に形成され、周縁部には周面側から中心側に向かう切り欠き３２ｂが形成されている。ＤＣモータ３３の軸３３ａが孔３２ａを貫通することにより、ＤＣモータ３３はトナー容器３１と接合し、ＤＣモータ３３の駆動に応じてトナー容器３１及び接合部材３２が一体的に回転するようになっている。
【０００５】
また、フォトインタラプタ３４は、適長離して設けられた１対の発光素子３４ａ及び受光素子３４ｂを有しており、この発光素子３４ａ，受光素子３４ｂ間に接合部材３２が位置される。そして、受光素子３４ｂでの受光の有無によって、接合部材３２の回転位置を検出する。つまり、接合部材３２がトナー容器３１と一体的に回転して、その切り欠き３２ｂが発光素子３４ａ，受光素子３４ｂ間に位置する場合には、発光素子３４ａからの光が切り欠き３２ｂを通って受光素子３４ｂに入射される。切り欠き３２ｂが両素子３４ａ，３４ｂ間に位置しない場合には、発光素子３４ａからの光が接合部材３２で遮断されて受光素子３４ｂに入射されない。トナー容器３１の開口部３１ｂが上を向いた状態のときに、接合部材３２の切り欠き３２ｂが両素子３４ａ，３４ｂ間に位置するようになっている。このような位置を回転原点位置という。
【特許文献１】特開２００１−１６６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなトナー補給器３０にあっては、トナー容器３１が水平に保持され、回転して開口部３１ｂが下を向いたときに、現像器内へトナーが補給される。トナー容器３１が回転せずに停止しているときには、開口部３１ｂが上を向いた状態でトナー容器３１は保持されており、トナー容器３１の着脱時にトナーが外部へ出ないようにしている。そして、トナー容器３１の回転原点位置を検出するセンサとして機能するフォトインタラプタ３４を用いて、開口部３１ｂが上を向く位置（回転原点位置）でトナー容器３１を停止させるように、ＤＣモータ３３の駆動を制御する。
【０００７】
しかしながら、フィードバックがかからないＤＣモータ３３を使用する場合、フォトインタラプタ３４の出力タイミング（回転原点位置の検知タイミング）でＤＣモータ３３を停止制御したときに、トナー容器３１が回転していた際の慣性が働くため、停止位置が安定せず、回転原点位置に正確にトナー容器３１を停止させることが困難であるという問題がある。この慣性の大きさは、トナー容器３１内のトナー量によって変化するため、この問題の解決はより複雑なものとなる。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トナー容器の回転を簡単な回路構成で容易に制御でき、トナー容器を回転原点位置に正確に停止させることができるトナー補給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】
【０００９】
請求項１に係るトナー補給装置は、現像器へ補給するためのトナーが充填されるトナー容器と、該トナー容器を回転させるモータと、該モータを駆動する駆動回路とを備えたトナー補給装置において、パルス幅変調信号を発生する発生手段を備えており、前記駆動回路は、前記発生手段が発生したパルス幅変調信号に応じて前記モータを駆動するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１にあっては、トナー容器を回転させるモータを、パルス幅変調信号に応じて駆動する。よって、トナー容器の回転の制御を簡単な回路構成で容易に行える。この結果、所望の位置でのトナー容器の停止が可能となる。
【００１１】
請求項２に係るトナー補給装置は、請求項１において、前記トナー容器の回転周期を検出する検出手段と、該検出手段で検出された回転周期に基づき、前記発生手段で発生される前記パルス幅変調信号を制御して、前記トナー容器を所定位置で停止させる停止制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２にあっては、検出されるトナー容器の回転周期に基づいて、パルス幅変調信号によるモータ駆動の時間を調整する。よって、回転しているトナー容器を停止させる際に、トナー容器が所定位置（正規の停止位置である回転原点位置）に近づいてきたときからパルス幅変調信号によるモータ駆動を行って、トナー容器を減速させるため、従来のような惰性回転はほとんど起こらず、トナー容器は所定位置で正確に停止する。
【００１３】
請求項３に係るトナー補給装置は、請求項２において、前記検出手段は、前記トナー容器が回転中に前記所定位置にあるタイミングを検知する検知手段と、該検知手段での複数の検知タイミングの時間差を計測する手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項３にあっては、回転中のトナー容器が所定位置（回転原点位置）にあることを検知した複数タイミングの時間差を計測することにより、回転周期を検出する。よって、トナーの残量状態を考慮することなく、簡単に正確な回転周期を検出できる。
【００１５】
請求項４に係るトナー補給装置は、請求項２において、前記停止制御手段は、前記検出手段で検出された複数の回転周期の平均値に基づいて、前記発生手段で発生される前記パルス幅変調信号を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４にあっては、検出された複数の回転周期の平均値に基づいて、モータ駆動するためのパルス幅変調信号を制御する。よって、トナーの残量状態に関係なく、常に正しい回転周期を検出でき、この結果、所定位置（正規の停止位置である回転原点位置）により正確にトナー容器は停止する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、トナー容器を回転させるモータをパルス幅変調信号に応じて駆動するようにしたので、トナー容器の回転を簡単な回路構成で容易に制御することができる。
【００１８】
また、本発明では、検出されるトナー容器の回転周期に基づいて、パルス幅変調信号を制御するようにしたので、トナー容器を所定位置（回転原点位置）に正確に停止させることができる。
【００１９】
また、本発明では、回転するトナー容器が所定位置（回転原点位置）にあることを検知した複数タイミングの時間差を計測して回転周期を検出するようにしたので、トナーの残量状態を考慮せずに、簡単に正確な回転周期を検出することができる。
【００２０】
更に、本発明では、検出された複数の回転周期の平均値に基づいて、モータ駆動するためのパルス幅変調信号を制御するようにしたので、トナーの残量状態に関係なく、常に正しい回転周期を検出することができ、所定位置（回転原点位置）にトナー容器をより正確に停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明のトナー補給装置を搭載したファクシミリ装置２０の構成を示すブロック図である。ファクシミリ装置２０は、ＭＰＵ１，読取部２，記録部３，表示部４，操作部５，コーデック部６，ＲＯＭ７，ＲＡＭ８，画像メモリ９，モデム１０，ＮＣＵ（Network Control Unit）１１などを備えている。
【００２２】
ＭＰＵ１は、ファクシミリ装置２０の上述したようなハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ＲＯＭ７に格納された制御プログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。読取部２は、例えばＣＣＤを利用した光学系で原稿を読み取り、読み取った画像データを出力する。
【００２３】
記録部３は、図５に示したような構成を有するトナー補給器３０（図１では、ＤＣモータ３３及びフォトインタラプタ３４のみを図示）と、記録用の画像データの処理を行う画像処理回路４１と、画像処理回路４１に制御されてレーザ光を感光体（図示せず）へ照射するＬＥＤヘッド４２と、記録処理における各部材の動作を制御する記録機構制御回路４３と、現像器（図示せず）内のトナー濃度を検出するトナーセンサ４４と、トナー補給器３０のＤＣモータ３３を駆動する駆動制御器４５とを有している電子写真方式のプリンタ装置である。
【００２４】
フォトインタラプタ３４は、その受光素子３４ｂの受光結果をＭＰＵ１へインタラプタ信号ＩＰとして送出する。このインタラプタ信号ＩＰは、トナー容器３１が正規の停止位置、つまり開口部３１ｂが上を向いている回転原点位置にあることを検出できる信号である。トナー容器３１がこの回転原点位置にある場合に、フォトインタラプタ３４の発光素子３４ａ，受光素子３４ｂ間に切り欠き３２ｂが位置して、発光素子３４ａからの光が受光素子３４ｂに到達し、インタラプタ信号はローレベル（Ｌレベル）となる。一方、トナー容器３１が回転原点位置以外にある場合には、発光素子３４ａからの光が接合部材３２で遮断されるため、インタラプタ信号はハイレベル（Ｈレベル）となる。
【００２５】
駆動制御器４５は、トランジスタを有しており、ＭＰＵ１からの動作信号ＯＰに応じて、一定のハイレベル（Ｈレベル）を継続する通常駆動と、パルス幅変調信号によるパルス幅変調駆動（以下、ＰＷＭ駆動ともいう）とを切り換えて、ＤＣモータ３３を駆動制御するようになっている。
【００２６】
表示部４は、液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイ等の表示装置であり、ファクシミリ装置２０の動作状態を表示したり、ユーザへ操作入力を促す画面またはユーザへ警告を発する画面を表示したり、送信すべく読み取った原稿の画像データ、他のファクシミリ装置から送信された画像データなどの表示を行う。操作部５は、ファクシミリ装置２０を操作するために必要な文字キー，テンキー，短縮ダイヤルキー，ワンタッチダイヤルキー，各種のファンクションキーなどを備えている。なお、表示部４をタッチパネル方式とすることにより、操作部５の各種のキーの内の一部または全部を代用することも可能である。
【００２７】
コーデック部６は、画像データを符号化圧縮すると共に、符号化圧縮されている画像データを復号する。ＲＯＭ７は、ファクシミリ装置２０の動作に必要な種々のソフトウェアの制御プログラムを格納する。ＲＡＭ８は、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。画像メモリ９は、原稿を読み取って符号化した画像データ、他のファクシミリ装置から受信して符号化した画像データなどを蓄積する。モデム１０は、ファクシミリ通信が可能なファクシミリモデムから構成されており、ＮＣＵ１１と直接的に接続されている。ＮＣＵ１１は、公衆電話回線網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network)との回線の閉結及び開放の動作を行うハードウェアであり、必要に応じてモデム１０をＰＳＴＮと接続する。
【００２８】
本発明のファクシミリ装置２０では、トナーセンサ４４にて現像器内のトナー濃度が所定値より低くなった場合に、トナー補給器３０からトナーを現像器へ補給する。具体的には、ＤＣモータ３３の駆動によってトナー容器３１を所定回数（Ｎ回）だけ回転させて、その回転中にトナー容器３１の開口部３１ｂが下を向いた状態で、トナー容器３１内に充填されているトナーを現像器へ補給する。Ｎ回の回転後に、トナー容器３１を停止させる。この際、トナー容器３１の着脱時にトナーが外部へ漏れないように、開口部３１ｂが上を向く状態でトナー容器３１を停止させる必要がある。
【００２９】
本発明では、このようなトナー容器３１における回転、停止の一連の動作において、パルス幅変調信号によるＤＣモータ３３のＰＷＭ駆動を用いる。図２は、本発明のトナー補給装置のＤＣモータ３３における駆動制御を示すタイミングチャートであり、図２には、ＭＰＵ１から駆動制御器４５へ送出される動作信号ＯＰと、フォトインタラプタ３４からＭＰＵ１へ送出されるインタラプタ信号ＩＰとを示している。図２において、ｎはトナー容器３１の何番目の回転であるかを表しており、全体でＮ回の回転を実行する。各回転の開始タイミングは、トナー容器３１の開口部３１ｂが上を向く位置（原点開始位置）になるタイミング、つまりインタラプタ信号ＩＰがＬレベルとなるタイミングである。
【００３０】
まず、回転開始からの最初の所定時間（第１番目（ｎ＝１）の回転における前半の時間Ｔ1 ）では、ＰＷＭ駆動とする。これは、停止状態から急激に高速状態に移行した場合に発生する弊害を防止するためであり、この時間Ｔ1 は、適宜の値に設定して良い。更に、この最初のＰＷＭ駆動は省略しても良い。
【００３１】
次いで、第１番目の回転の後半から、第（Ｎ−１）番目（ｎ＝Ｎ−１）の回転終了までは、動作信号ＯＰがＨレベルに固定されて高速回転が継続されれる。そして、最終回のＮ番目（ｎ＝Ｎ）の回転において、その前半（時間Ｔt （＝Ｔavg −α））は高速回転であり、その後半（時間α）ではＰＷＭ駆動とする。ここで、時間Ｔavg は回転周期の平均値である。
【００３２】
本発明では、定速で回転する第２回転目から第（Ｎ−１）回転目までの各回転に要する時間を計測してその平均時間Ｔavg を求めておき、それを最終の第Ｎ回転目の駆動制御に利用する。また、ＰＷＭ駆動とする時間αは、トナー容器３１内に充填されているトナーの量に応じて、適宜設定する。トナー残量が少ない場合にはトナー容器３１が速く回転しているため、時間αを多くとり、トナー残量が多い場合にはトナー容器３１がゆっくりと回転しているため、時間αを少なくする。この場合、トナー容器３１の１回転に要する時間は、トナー容器３１内に充填されているトナー量に依存するため、回転周期の平均値Ｔavg からトナー残量は容易に判断できる。このようにして時間Ｔavg ，時間αを設定するので、トナー残量を特別に考慮しなくてもＤＣモータ４３の適正な駆動制御を行える。
【００３３】
以上のようにこの例では、最終回の回転においてＰＷＭ駆動を行ってトナー容器３１の回転速度を低くした後に停止させるようにしたので、開口部３１ｂが上を向いている正規の位置（回転原点位置）に正確にトナー容器３１を停止させることができる。
【００３４】
以下、トナー補給時のＤＣモータ４３における駆動制御の具体的な動作について説明する。図３，図４は、この駆動制御の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
ＭＰＵ１は、タイマＴ1 の計時処理を開始させて、ｎを１に設定した後（ステップＳ１）、ＰＷＭ制御となる動作信号ＯＰを駆動制御器４５へ出力する（ステップＳ２）。これによりトナー容器３１は回転し始める。ＭＰＵ１は、タイマＴ1 がタイムアップしたか否かを判断し（ステップＳ３）、そうでない場合に（Ｓ３：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、タイマＴ1 の計時を続ける。
【００３６】
タイマＴ1 がタイムアップした場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、動作信号ＯＰをＨレベルに維持する（ステップＳ４）。ＭＰＵ１は、フォトインタラプタ３４からのインタラプタ信号ＩＰがＬレベルになったか否か、即ち、トナー容器３１が１回転して回転原点位置になったか否かを判断し（ステップＳ５）、そうでない場合に（Ｓ５：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、インタラプタ信号ＩＰの監視を続ける。
【００３７】
インタラプタ信号ＩＰがＬレベルになった場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、ｎ＝１であるか否かを判断し（ステップＳ６）、ｎ＝１であるときには（Ｓ６：ＹＥＳ）、動作がステップＳ９に進む。ｎ＝１でないときに（Ｓ６：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、タイマＴn の計時処理を停止させ（ステップＳ７）、その計測値Ｔn を記憶して（ステップＳ８）、動作がＳ９に進む。
【００３８】
そして、ＭＰＵ１は、ｎを１だけインクリメントし（Ｓ９）、ｎがＮになったか否かを判断する（ステップＳ１０）。ｎがＮになっていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、タイマＴn の計時処理を開始させて（ステップＳ１８）、動作がＳ５に戻る。
【００３９】
ｎがＮになっている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、（Ｎ−２）個の計測値Ｔn （ｎ＝２，３，…，Ｎ−１）の平均値Ｔavg を算出し（ステップＳ１１）、Ｔt ＝Ｔavg −αを求めて（ステップＳ１２）、タイマＴt の計時処理を開始させる（ステップＳ１３）。ＭＰＵ１は、タイマＴt がタイムアップしたか否かを判断し（ステップＳ１４）、そうでない場合に（Ｓ１４：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、タイマＴt の計時を続ける。
【００４０】
タイマＴt がタイムアップした場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、動作信号ＯＰをＰＷＭ制御に切り換えて駆動制御器４５へ出力する（ステップＳ１５）。これによりトナー容器３１は減速し始める。ＭＰＵ１は、フォトインタラプタ３４からのインタラプタ信号ＩＰがＬレベルになったか否か、即ち、トナー容器３１が回転原点位置（正規の停止位置）になったか否かを判断し（ステップＳ１６）、そうでない場合に（Ｓ１６：ＮＯ）、ＭＰＵ１は、インタラプタ信号ＩＰの監視を続ける。インタラプタ信号ＩＰがＬレベルになった場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、動作信号ＯＰをＬレベルとする（ステップＳ１７）。これによりトナー容器３１は、正規の位置で停止する。
【００４１】
なお、上述した例では、それぞれの回転に要する時間を計測して、それらの計測値の平均を求めて回転周期Ｔavg を算出するようにしたが、これとは異なり，２回目の回転開始から（Ｎ−１）回目の回転終了までの時間を計測し、その計測値を（Ｎ−２）で割った値を回転周期Ｔavg として算出することも可能である。
【００４２】
なお、上述した例では、フォトインタラプタ３４を用いて所定位置（回転原点位置）を検知するようにしたが、所定位置（回転原点位置）を検知する手法はこれに限定されるものではない。
【００４３】
また、ファクシミリ装置を例として説明したが、これ以外に，プリンタ装置，コピー装置，複合機などのトナーを利用する全ての電子写真方式の画像形成装置に、本発明を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のトナー補給装置を搭載したファクシミリ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のトナー補給装置のＤＣモータにおける駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図３】トナー補給時のＤＣモータにおける駆動制御の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】トナー補給時のＤＣモータにおける駆動制御の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】トナー補給器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ＭＰＵ
３  記録部
７  ＲＯＭ
２０  ファクシミリ装置
３０  トナー補給器
３１  トナー容器
３１ｂ  開口部
３２  接合部材
３２ｂ  切り欠き
３３  ＤＣモータ
３４  フォトインタラプタ
３４ａ  発光素子
３４ｂ  受光素子
４５  駆動制御器
【図１】
2005249962.tif 000003
【図２】
2005249962.tif 000004
【図３】
2005249962.tif 000005
【図４】
2005249962.tif 000006
【図５】
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