(57)【要約】【課題】本発明は、サブトナー容器から現像器へトナーを補給する第１のトナー補給手段と、メイントナー容器からサブトナー容器へトナーを補給する第２のトナー補給手段を、同一のモータで駆動する際の、モータの体格を最小にすることができ、小型、低価格化を図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。【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、サブトナー容器４０１から現像器５０５へトナー補給を行う第１のトナー補給モードと、メイントナー容器４１０からサブトナー容器４０１へトナーを補給する第２のトナー補給モードを有することを特徴とする。【選択図】図１
2007121509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー補給を行う補給手段と、前記補給手段の駆動源となる回転駆動手段と、前記回転駆動手段の第１の回転方向でトナー補給する第１のトナー補給部と、前記回転駆動手段の第２の回転方向でトナー補給する第２のトナー補給部と、備えた画像形成装置において、
前記第１のトナー補給部にトナー補給する第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給部にトナー補給する第２のトナー補給モードとを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転駆動手段の電流値を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替え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】
前記回転駆動手段の回転数を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替え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４】
前記回転駆動手段の分解能を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替えることを特徴とする特徴とする請求項１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、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やカラープリンタ等の画像形成装置において、小型化や低価格化を図るためにサブトナー容器から現像器へトナーを補給するトナー補給手段と、メイントナー容器内のトナーの攪拌を行いつつ、更にサブトナー容器へトナーを補給するトナー攪拌・補給手段を同一のモータの正逆回転を用いて駆動していた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、サブトナー容器へトナー補給する際に必要となるトルクと、現像器へトナー補給する際に必要となるトルクは通常異なるため、同一のモータで駆動する場合、必要トルクの大きなものに合わせたモータ選定を行っていたため、モータの体格が大きなものを選定せざるを得なかった。
【０００４】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、サブトナー容器へのトナー補給と、現像器へのトナー補給で、モータの駆動電流やモータの回転数、モータの分解能を変更することによって、モータの駆動トルクを最適化してモータの体格を最小にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、トナー補給を行う補給手段と、前記補給手段の駆動源となる回転駆動手段と、前記回転駆動手段の第１の回転方向でトナー補給する第１のトナー補給部と、前記回転駆動手段の第２の回転方向でトナー補給する第２のトナー補給部と、備えた画像形成装置において、
前記第１のトナー補給部にトナー補給する第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給部にトナー補給する第２のトナー補給モードとを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回転駆動手段の電流値を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替えることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回転駆動手段の回転数を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回転駆動手段の分解能を、前記第１のトナー補給モードと、前記第２のトナー補給モードとで切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、サブトナー容器へのトナー補給と、現像器へのトナー補給を行うモータの体格を従来の発明に比べ、小さくすることが可能になる。又、モータの駆動電流を各々の駆動で最適化するため、画像形成装置の温度上昇及び消費電力、騒音の低減が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は本発明の現像器とトナー補給手段の概略断面図であり、５０１は現像スリーブ、５０２は現像スリーブ５０１中に固定配置されたマグネットローラ、５０３は現像スクリュー、５０４は撹拌スクリュー、５０５は現像容器、５０５ａはトナーの受取孔、５０５ｂは現像室、５０５ｃは撹拌室、５０６は現像剤を現像スリーブ５０１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、５０７は感光ドラムであり、図示の通り、現像スリーブ５０１は、感光ドラム５０７に対して近接配置され、感光ドラム５０７と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤（斜線で図示）が感光ドラム５０７に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。
【００１２】
４０１はトナーを貯蔵するサブトナー容器、４０２はサブトナー容器４０１の上方に形成され、トナーの供給を受けることが可能なトナー供給口、４０３はサブトナー容器４０１の下方に略水平方向に突出した円筒状に形成されサブトナー容器４０１からトナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプ、４０４はトナー搬送パイプ４０３の中に回転可能に設けられ螺旋面が形成された補給スクリュー、４０５は補給スクリュー４０４を回転駆動する駆動手段、４０６はトナーの有無を電気的又は光学的に直接検知するトナーセンサ、４０７はサブトナー容器４０１の内部に動作自在に設けられた攪拌部材である。
【００１３】
４１０はサブトナー容器４０１の上部に設けられたメイントナー容器、４１１はメイントナー容器４１０内に回転自在に設けられた攪拌部材、４１２は攪拌部材４１１を回転駆動する駆動手段である。
【００１４】
以下、現像器における作像動作を説明する。
【００１５】
現像容器５０５中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されており、トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、Ｔ／Ｃ比と称す）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーが貯蔵されているサブトナー容器４０１から補給スクリュー４０４によって現像容器５０５の受取孔５０５ａを経て、撹拌スクリュー５０４が設けられた撹拌室へ落下補給されることによって一定に保たれている。このときの現像容器５０５中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知及び維持方法としては従来から様々な方式が実用化されている。
【００１６】
以上、２成分磁気ブラシ現像用の現像器の構成を説明したが現像方法としては、他にも１成分接触現像方式等、様々な方法が実用化されている。
【００１７】
以下、トナーの消費に伴ってサブトナー容器４０１のトナーが減少した場合にサブトナー容器４０１へトナーを補充する動作について説明する。
【００１８】
攪拌部材４０７は回転又は回動の動作をすることによってサブトナー容器４０１内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用を持っている。又、補給スクリュー４０４はサブトナー容器４０１内のトナーを現像容器５０５と連通する孔５０５ａへ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用とトナーをその孔から押し出して現像容器５０５へ落下させる作用をなすために設けられている。
【００１９】
トナーセンサ４０６がトナー無しを検出した後、攪拌部材４０７が動作しても更にトナーの無い状態が続いた場合に、トナーがサブトナー容器４０１内の一部に固まっているのではなく真にトナーが無くなったと判断する。
【００２０】
トナーがサブトナー容器４０１内に無いと判断すると、メイントナー容器４１０内の攪拌部材４１１が回転することによってトナーがメイントナー容器４１０からサブトナー容器４０１へ補充される。攪拌部材４１１は、回転することによってメイントナー容器４１０内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用とメイントナー容器４１０内のトナーをサブトナー容器４０１へ連通するトナー供給口４０２へ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用とトナーをその孔から押し出してサブトナー容器４０１へ落下させる作用をなすために設けられており、例えばＰＥＴ等のシート材を用いることが一般的である。
【００２１】
そして、メイントナー容器４１０の攪拌部材４１１の回転はトナーセンサ４０６がトナー有りを検出するまで継続し、トナー有りを検出した後は引き続きサブトナー容器４０１から補給スクリュー４０４を経由してトナー補給が行われる。ここでは、トナーセンサがトナー無しを検出してから攪拌部材が回転する場合を説明したが、攪拌部材はシート材なので必要以上にサブトナー容器内にトナーを押し込むことはないので、トナー無しを検出する前であっても、攪拌部材が回転しても問題はない。
【００２２】
又、サブトナー容器４１０の攪拌部材４１１を十分な時間回転させてもトナーセンサ４０６がトナー有りを検出しない時はサブトナー容器４０１へトナーが補充されない。つまり、メイントナー容器４１０にもトナーが無くなったと判断することができ、図示されていないオペレーションパネル等の表示手段を通じてトナー無しをユーザーへ知らしめる。
【００２３】
メイントナー容器４１０は着脱可能になっている場合と装置に固定されている場合がある。着脱可能になっている場合は、メイントナー容器４１０は一般にトナーカートリッジと呼ばれトナーが無くなった場合は４１０ごと交換することによってトナーを充填する。又、装置に固定されている場合は、メイントナー容器４１０へ別のトナー容器から直接トナーを充填する。
【００２４】
補給スクリュー４０４は駆動手段４０５によって回転され、現像器が要求しているトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間が設定され、設定された回転回数又は回転時間に到達すると回転が停止することによって現像器が要求しただけのトナーを搬送し、現像容器へトナーを補給する。
【００２５】
このとき、それぞれのトナー補給スクリューの大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量が予め定数化されており、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。ここで、スクリューによるトナーの搬送量はスクリューの回転回数に比例するから回転時間で設定するためにはスクリューの駆動手段がスクリューを常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。又、スクリューの回転回数をカウントする手段を設けていればスクリューの回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。
【００２６】
図１においては図を見易くするために、感光ドラム５０７と現像容器５０５の長手方向を紙面と垂直な方向に、サブトナー容器４０１と補給スクリュー４０４とメイントナー容器４１０の長手方向を紙面と平行な方向に描いているが、実際にはこれらの長手方向は同一の方向となっていることが一般的である。
【００２７】
図２は現像器と補給手段の駆動構成のレイアウトを示した図であり、１は内部に蓄えた現像剤を可視像に現像可能な現像器、２は現像器１内の現像剤を攪拌する攪拌手段である攪拌スクリューと現像スクリュー、３は現像器１へ補給すべきトナーを貯蔵するサブトナー容器、４はサブトナー容器３からトナーを排出し現像器１へ補給する第１の補給手段である補給スクリューである。
【００２８】
５はサブトナー容器３へ補給すべきトナーを貯蔵するメイントナー容器、６はメイントナー容器５からトナーを排出しサブトナー容器３へ補給する第２の補給手段である攪拌部材、７は補給スクリュー４と攪拌部材６へ駆動伝達が可能な回転駆動手段であるモータである。
【００２９】
１８はモータ７の回転を補給スクリュー４へ伝達可能な第１の状態と攪拌部材６へ伝達可能な第２の状態の少なくとも２つの状態に切り換え可能な切り換え手段である駆動ギア列、１８ａ，１８ｂはギアであってと１８ｃはギア１０ａの回転回転中心を回動中心として回動可能に軸支されギア１８ｂを回転可能に支持するレバー、９はモータの正逆両方向の回転と停止を制御する制御手段である。
【００３０】
以上のような構成になっているので、モータが図示Ａ１の方向に回転するとレバー１８ｃは図示Ａ２方向に回動して駆動を伝達し、逆にモータが図示Ｂ１の方向に回転するとレバー１８ｃは図示Ｂ２方向に回動して駆動を伝達する。この結果、モータが図示Ａ方向に回転すると攪拌部材６が停止したままで、補給スクリュー４が回転し、モータが図示Ｂ方向に回転すると補給スクリュー４が停止したままで、攪拌部材６が回転する。
【００３１】
このように、駆動ギア列１８はレバー１８ｃを含んでいるので、制御手段９がモータの回転方向を切り換えることによって、モータ７の回転を補給スクリュー４へ伝達可能な第１の状態と攪拌部材６へ伝達可能な第２の状態の２つの状態に切り換え可能な切り換え手段の作用をすることができる。
【００３２】
以上のような構成により、補給スクリューを回転させてサブトナー容器から現像器へトナーを補給する場合は図示Ａ１方向にモータを回転させれば、攪拌手段を停止させたままで補給スクリューを回転させることが可能で、攪拌手段を回転させてメイントナー容器からサブトナー容器へトナーを補給する場合は図示Ｂ２方向にモータを回転させれば、補給スクリューを停止させたままで攪拌手段を回転させることが可能である。
【００３３】
図３に駆動手段４１２，４０５を駆動するモータの駆動電流及び回転速度とトルクカーブの関係を示す。以下、順に説明していく。
【００３４】
プルイントルクはモータを停止状態から、起動する際に出力するトルクで、プルアウトトルクはモータが回転中に出力するトルクであり、モータ駆動電流は駆動電流Ｉ１＞Ｉ２の順である。モータのプルアウトトルクは、モータ回転速度がＲ１の場合、モータ駆動電流Ｉ１が大きく、Ｉ２が小さくなるが、モータ回転速度がＲ３の場合、モータ駆動電流に大きく依存することはなくなる。
【００３５】
ここで、サブトナー容器及び現像器にトナー補給する際に必要となるトルクについて述べる。
【００３６】
補給スクリュー４０４を回転させ、現像器にトナーを補給する第１のトナー補給モードの際に駆動手段４０５に必要となるトルクは５０〜１００ｇ・ｃｍとなる。
【００３７】
又、メイントナー容器４１０内の攪拌部材４１１をモータを用いて駆動し、サブトナー容器にトナー補給する第２のトナー補給モードの際に、駆動手段４１２の駆動に必要なトルクは約１ｋｇ・ｃｍとなる。
【００３８】
駆動手段４１２及び４０５から、これらの駆動源である図示しないモータまでは、所定の減速比を持ったギアで連結されている。先に述べた駆動手段４１２及び４０５上で必要となるトルクを、モータ軸上で必要となるトルクに換算すると、現像器にトナーを補給する第１のトナー補給モードの場合では、約１０ｇ・ｃｍ、サブトナー容器にトナー補給する第２のトナー補給モードの場合では約１５０ｇ・ｃｍとなる。
【００３９】
従って、第１のトナー補給モードでは、駆動電流Ｉ２、モータ回転速度Ｒ２で駆動し、第２のトナー補給モードでは、駆動電流Ｉ１、モータ回転速度Ｒ１で駆動を行うことで、同一モータでサブトナー容器４０１内のトナーを現像器へ補給を行う第１のトナー補給モードと、サブトナー容器４０１内へトナーを補給する第２のトナー補給モードの駆動を行うことが可能になる。
【００４０】
図４に駆動手段４１２，４０５を駆動するモータの分解能及び回転速度とトルクカーブの関係を示す。
【００４１】
モータの分解能とは、ステッピングモータの場合、２相励磁方式での駆動と、１−２相励磁方式での駆動を示しており、Ｗ１が２相励磁方式、Ｗ２が１−２相励磁方式の場合の、モータのトルクカーブを示す。
【００４２】
図示するようにモータは２相励磁方式が１−２相励磁方式より高いトルクを出力することが可能である。従って、補給スクリュー４０４を回転させ現像器にトナーを補給する第1 のトナー補給モード時は必要トルクが小さいので、１−２相励磁方式を用い、メイントナー容器４１０内の攪拌部材４１１を、モータを用いて駆動し、サブトナー容器にトナー補給する第２のトナー補給モード時は２相励磁方式を用いることで、同一モータを用いて両モードの駆動を実現することが可能となる。
【００４３】
図５は本発明の制御に関するフローチャートを示す。
【００４４】
画像形成装置は、画像形成を開始すると、現像器内のトナーを所定量消費する。現像器内のトナー消費量が所定値以上になったか判断を行い（Ｓ１）、所定値以上の場合、トナー補給モードを選択し（Ｓ２）、モータはトナー補給モードで定められた駆動電流、回転速度、分解能で駆動する。画像形成を行った際の現像器内のトナー消費量から、現像器内へのトナー補給量が算出される。
【００４５】
第１のトナー補給モードでモータを駆動し、トナー補給量が所定値以上になったか判断を行い（Ｓ３）、所定値以上になった時点で、第１のトナー補給モードでのモータの駆動を停止する（Ｓ４）。モータ停止後、トナーの有無を検知するトナーセンサ４０６でサブトナー容器４０１内にトナー有りかどうかを判断し（Ｓ５）、トナー有りと判断した場合、サブトナー容器４０１より、現像器内へトナー補給することが可能であるため、トナー補給動作を終了する。
【００４６】
トナー無しと判断した場合、第２のトナー補給モードでモータを駆動し（Ｓ６）、トナーセンサ４０６の出力が、トナー有りを検出するまで、モータ駆動を続ける（Ｓ７）。トナーセンサ４０６で、サブトナー容器４０１内にトナーが有ることを検出すると、モータを停止する（Ｓ８）。以上で、一連のトナー補給動作を完了する。
【００４７】
このようにモータ駆動を第１のトナー補給モード、第２のトナー補給モードで最適化を図ることで、モータの体格アップを防止することが可能になるとともに、過剰な温度上昇や振動による騒音等の不具合を解消することができ、画像形成装置の小型化、低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】トナー補給手段と現像器の図である。
【図２】トナー補給手段と現像器の駆動構成の図である。
【図３】モータの駆動電流、回転速度とトルクカーブを示す図である。
【図４】モータの分解能、回転速度とトルクカーブを示す図である。
【図５】本発明の制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
４０１  サブトナー容器
４０４  補給スクリュー
４０５  駆動手段
４０６  トナーセンサ
４１２  駆動手段
４１０  メイントナー容器
４１１  攪拌部材
５０４  攪拌現像スクリュー
５０５  現像器
【図１】
2007121509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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