(57)【要約】【課題】トナーを回収する際の駆動音を必要以上に増大させない画像形成装置を提供すること。【解決手段】検知部４０２、４０４は、スクリュー１３３、１３６などを通じてモータに作用するトナーによる負荷を検知する。ＣＰＵ２００の決定部２１０は検知された負荷に応じた駆動信号のデューティを決定する。モータドライバ４０１、４０３はＣＰＵ２００により決定されたデューティの駆動信号を生成してモータに供給する。【選択図】  図１１
2017049551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像をシートに転写する転写手段と、
前記トナー画像を前記シートに定着させる定着手段と、
前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、
前記除去手段により除去されたトナーを回収する回収手段と、
前記回収手段を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の回転数を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された回転数に基づき当該回転数に対応する負荷パラメータであって前記回収手段に作用するトナーの量または前記駆動手段の回転トルクである前記負荷パラメータを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記負荷パラメータに基づき当該負荷パラメータに対応する駆動信号のデューティを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記駆動手段に供給する生成手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回収手段は、
前記除去手段により除去されたトナーを搬送する搬送路と、
前記駆動手段により駆動されて回転することで、前記搬送路の内部において前記トナーを搬送する搬送部材と
を有し、
前記推定手段は、前記負荷パラメータとして、前記搬送路の内部に存在するトナーの量または前記搬送部材を駆動する前記駆動手段の回転トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回収手段は、
前記除去手段により除去されたトナーを回収する容器と、
前記駆動手段により駆動されて回転することで、前記容器の内部に回収された前記トナーを撹拌する撹拌部材と
を有し、
前記推定手段は、前記負荷パラメータとして、前記容器の内部に存在するトナーの量または前記撹拌部材を駆動する前記駆動手段の回転トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回収手段は、
前記除去手段により除去されたトナーを搬送する搬送路と、
前記駆動手段により駆動されて回転することで、前記搬送路の内部において前記トナーを搬送する搬送部材と、
前記搬送路を通じて搬送されてきたトナーを回収する容器と、
前記駆動手段により駆動されて回転することで、前記容器の内部に回収された前記トナーを撹拌する撹拌部材とを有し、
前記駆動手段は、
前記搬送部材を駆動する第一モータと、
前記撹拌部材を駆動する第二モータとを有し、
前記推定手段は、前記第一モータについての負荷パラメータとして、前記搬送路の内部に存在するトナーの量または前記第一モータの回転トルクを推定し、前記第二モータについての負荷パラメータとして、前記容器の内部に存在するトナーの量または前記第二モータの回転トルクを推定し、
前記決定手段は、前記推定手段により推定された前記第一モータについての負荷パラメータに基づき前記第一モータに供給される駆動信号のデューティを決定し、前記推定手段により推定された前記第二モータについての負荷パラメータに基づき前記第二モータに供給される駆動信号のデューティを決定し、
前記生成手段は、前記第一モータについて前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記第一モータに供給し、前記第二モータについて前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記第二モータに供給することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第一モータと前記第二モータとは同一のモータであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動手段の駆動力を前記回収手段に伝達する伝達手段をさらに有し、
前記駆動手段の回転方向は前記駆動手段から発生する駆動音が相対的に少ない回転方向に予め選択されており、前記伝達手段は、前記選択された回転方向に前記駆動手段が回転することで前記回収手段が前記トナーを回収するように組み合わされた複数の歯車を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記推定手段は、前記検知手段により検知された回転数を前記負荷パラメータに変換する変換式またはテーブルを用いて前記負荷パラメータを推定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記決定手段は、前記負荷パラメータを前記デューティに変換する変換式またはテーブルを用いて前記デューティを決定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記駆動手段の個体差に基づく補正係数を記憶する記憶手段と、
前記決定手段により決定されたデューティを前記補正係数により補正して前記生成手段に設定する補正手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記生成手段は、前記駆動手段を起動するときに、前記駆動手段に対して想定されている最大のトナー負荷に対応したデューティの駆動信号を生成して供給することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
像担持体と、
前記像担持体にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像をシートに転写する転写手段と、
前記トナー画像を前記シートに定着させる定着手段と、
前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、
前記除去手段により除去されたトナーを回収する回収手段と、
前記回収手段を駆動する駆動手段と、
前記回収手段を通じて前記駆動手段に作用するトナーによる負荷を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された負荷に応じた駆動信号のデューティを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記駆動手段に供給する生成手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトナーなどの現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式などの画像形成装置は感光ドラムや中間転写体にトナー画像を形成し、シートに転写する。トナー画像を構成する一部のトナーはシートに転写されずに感光ドラムや中間転写体に残留する。画像形成装置は感光ドラムや中間転写体から残留トナーを除去し、トナー搬送路を介してトナーボックスに収集する。特許文献１によれば、トナー搬送路内でのトナー詰りを防止するために、トナー搬送路内に配置された電極に交流の電圧を印加することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３０１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、トナー搬送路内に電極を設けると、トナー搬送路の構造が複雑となる。また、電極に交流電圧を印加するための電源回路も必要となる。発明者らは、代替案として、トナーを搬送するためのスクリューの回転数（回転速度）を増加させることを試行した。しかし、スクリューの回転数を増加させるとトナー詰りを抑制できるものの、スクリューの駆動音が増大してしまうことがわかった。そこで、本発明は、回転部材を回転駆動させる駆動手段の回転数を適切な回転数に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえば、
像担持体と、
前記像担持体にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像をシートに転写する転写手段と、
前記トナー画像を前記シートに定着させる定着手段と、
前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、
前記除去手段により除去されたトナーを回収する回収手段と、
前記回収手段を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の回転数を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された回転数に基づき当該回転数に対応する負荷パラメータであって前記回収手段に作用するトナーの量または前記駆動手段の回転トルクである前記負荷パラメータを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記負荷パラメータに基づき当該負荷パラメータに対応する駆動信号のデューティを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記駆動手段に供給する生成手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００６】
また、本発明は、
像担持体と、
前記像担持体にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像をシートに転写する転写手段と、
前記トナー画像を前記シートに定着させる定着手段と、
前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、
前記除去手段により除去されたトナーを回収する回収手段と、
前記回収手段を駆動する駆動手段と、
前記回収手段を通じて前記駆動手段に作用するトナーによる負荷を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された負荷に応じた駆動信号のデューティを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されたデューティの駆動信号を生成して前記駆動手段に供給する生成手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転部材を回転駆動させる駆動手段の回転数を適切な回転数に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の構成を示す断面図
【図２】トナー搬送路およびトナーボックスの横断面図
【図３】モータの駆動力を伝達する伝達機構を示す図
【図４】制御系を示すブロック図
【図５】モータのデューティ、回転数およびトルクの関係を示す図
【図６】モータの必要回転数を示す図
【図７】モータの回転数のばらつきを示す図
【図８】搬送モータのデューティを決定する方法を示す図
【図９】撹拌モータのデューティを決定する方法を示す図
【図１０】デューティを決定する方法を示すフローチャート
【図１１】ＣＰＵにより実現される機能の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［画像形成装置の構成］
図１を用いて画像形成装置１００の概略構成を説明する。画像形成装置１００は単色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、ここでは多色画像を形成する画像形成装置と仮定する。画像形成装置１００は印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリのいずれであってもよい。画像形成装置１００はイエロー・マゼンダ・シアン・ブラックの現像剤を用いてトナー画像を形成する４つのステーションを有している。なお、現像剤は、非磁性体のトナーと、磁性体のキャリアとを含む。図１ではイエローステーションの構成部品にのみ参照番号を付与しているが、４つのステーションはいずれも同一の構成を採用可能である。なお、各ステーションは感光ドラム１１１や中間転写ベルト１１６などの像担持体にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成手段として機能する。
【００１０】
感光ドラム１１１は静電潜像やトナー画像を担持する円筒状の像担持体や感光体である。帯電装置１１２は矢印Ａの方向に回転する感光ドラム１１１を一様に帯電させる。露光装置１１３は画像情報に基づいて変調したレーザ光を出力し、感光ドラム１１１の表面をレーザ光で走査する。これにより静電潜像が形成される。現像装置１１４はトナーを用いて静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。一次転写ローラ１１７は感光ドラム１１１上のトナー画像を中間転写ベルト１１６に一次転写する。中間転写ベルト１１６は矢印Ｂが示す方向に回転している。シートＰは給紙ローラ１２０によってシート搬送路へ給紙される。シートＰは記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙などと呼ばれてもよい。シートＰはレジストローラ１２１によって斜行補正され、中間転写ベルト１１６と二次転写ローラ１１９とによって形成された二次転写部に搬送される。二次転写部において、中間転写ベルト１１６により搬送されてきたトナー画像がシートＰに二次転写される。このように一次転写ローラ１１７や二次転写ローラ１１９はトナー画像をシートに転写する転写手段として機能する。定着装置１４０はトナー画像に熱と圧力を加えて、シートＰ上に定着させる。その後、シートＰは排紙ローラ１２２によって排紙トレイに排紙される。
【００１１】
ドラムクリーナ１１５は感光ドラム１１１の表面に残留したトナーを除去（清掃）する。ベルトクリーナ１１８は中間転写ベルト１１６の表面に残留したトナーを除去（清掃）する。これらの除去（清掃）されたトナーは回収トナーと呼ばれる。回収トナーはトナー搬送路１３１を通じて搬送され、トナーボックス１３０に収集される。このようにドラムクリーナ１１５やベルトクリーナ１１８は像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段として機能する。
【００１２】
［トナー回収装置の構成］
図２を用いてトナー回収装置１５０の構成を説明する。トナー回収装置１５０はドラムクリーナ１１５やベルトクリーナ１１８により除去されたトナーを回収する回収手段として機能する。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の上向き開口部１３４ａ〜１３４ｅを有する。開口部１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは４つのステーションに対応して設けられており、ドラムクリーナ１１５から排出される回収トナーが流入する。開口部１３４ｅはベルトクリーナ１１８から排出される回収トナーの流入口である。スクリュー１３６はトナー搬送路１３１の内部に設けられている。スクリュー１３６は搬送モータ２０６により駆動されて回転し、トナー搬送路１３１に流入した回収トナーを一方向（図２において右から左）に搬送する。このようにスクリュー１３６は搬送モータ２０６により駆動されて回転することで、トナー搬送路１３１の内部においてトナーを搬送する搬送部材として機能する。なお、搬送モータ２０６はスクリュー１３６を駆動する第一モータの一例である。回収トナーは、トナー搬送路１３１の端部に設けられたトナーボックス１３０に排出される。
【００１３】
トナーボックス１３０はトナーを回収する容器であり、例えばプラスチックなどの樹脂で成型された長方体形状の容器である。トナーボックス１３０は上面壁部に開口部１３２を有する。開口部１３２は回収トナーの流入口として機能する。開口部１３２にはトナーボックス１３０の着脱動作に連動して開閉するシャッターなどが配設されてもよい。トナーボックス１３０の開口部１３２付近には撹拌モータ２０７により駆動されて回転するスクリュー１３３が設けられている。スクリュー１３３は、トナーボックス１３０の開口部１３２付近にたまった回収トナーを移動させることで、トナーボックス１３０内で回収トナーを概ね均一に分散させる。このようにスクリュー１３３は撹拌モータ２０７により駆動されて回転することで、トナーボックス１３０の内部に回収されたトナーを撹拌する撹拌部材として機能する。なお、撹拌モータ２０７は撹拌部材を駆動する第二モータの一例である。
【００１４】
このようにトナー回収装置１５０は搬送モータ２０６と撹拌モータ２０７といった二つの駆動源を有している。つまり、搬送モータ２０６と撹拌モータ２０７はトナー回収装置１５０を駆動する駆動手段として機能する。搬送モータ２０６に印加される駆動電流とスクリュー１３６がトナーを搬送する量は概ね比例する。また、攪拌モータ２０７に印加される駆動電流とスクリュー１３３がトナーを移動させる量は概ね比例する。搬送モータ２０６に供給される駆動電流が低下する場合には搬送スクリュー１３６の回転速度が低下するので、トナー搬送路１３１にて回収トナーが詰りやすくなる。搬送モータ２０６に供給される駆動電流が増加する場合には搬送スクリュー１３６の回転速度が増加するので、トナー搬送路１３１にて回収トナーが詰りにくくなる。ただし、搬送モータ２０６や攪拌モータ２０７に供給する駆動電流を必要以上に大きくすると、駆動音が増加してしまう。本実施例では、スクリュー１３６の回転数がトナー搬送路１３１内に存在する回収トナーの量に応じて適切に制御されるため、駆動音が必要以上に大きくならないようになる。同様に、スクリュー１３３の回転数がトナーボックス１３０内に存在する回収トナーの量に応じて適切に制御されるため、駆動音が必要以上に大きくならないようになる。
【００１５】
［ギア機構］
図３を用いて搬送モータ２０６の回転軸に圧入されるウォーム３０１などを含むギア機構について説明する。ギア機構（伝達機構）は搬送モータ２０６や撹拌モータ２０７の駆動力をトナー回収装置１５０に伝達する伝達手段として機能する。ウォーム３０１はウォームホイール３０２にかみ合っている。ウォームホイール３０２の回転軸には第一歯車３０３が固定されており、ウォームホイール３０２が回転することで第一歯車３０３が回転する。第一歯車３０３は第二歯車３０４とかみ合っており、第一歯車３０３が回転することで第二歯車３０４が回転する。第二歯車３０４の回転軸には不図示の第三歯車が固定されており、第二歯車３０４が回転することで第三歯車が回転する。第三歯車には第四歯車３０５がかみ合っている。第三歯車が回転することで第四歯車３０５が回転する。第四歯車３０５の回転軸にはスクリュー１３６が連結されている。このようなギア機構を通じて搬送モータ２０６の駆動力がスクリュー１３６に伝達されて、スクリュー１３６が回転する。図３に示した駆動力の伝達機構（ギア機構）を構成する歯車の組み合わせは一例にすぎず、減速比やスクリュー１３６の回転方向に応じて適宜変更可能である。撹拌モータ２０７およびスクリュー１３３に関しても同様の駆動力伝達機構が採用されてもよい。
【００１６】
ウォーム３０１とウォームホイール３０２によって構成されるウォームギアの回転方向に応じて、搬送モータ２０６の駆動軸（回転軸）に働く力の方向が変わる。たとえば、搬送モータ２０６の回転軸が右回転する場合、搬送モータ２０６の回転軸が押される方向（図３において右から左へ）にウォームギアから力を受けることがある。反対に、搬送モータ２０６の回転軸が左回転する場合、搬送モータ２０６の回転軸が引き込まれる方向（図３において左から右へ）にウォームギアから力を受けることがある。搬送モータ２０６の回転軸が受ける力の方向に依存して、駆動音の大きさが変化することがある。したがって、搬送モータ２０６の２つの回転方向のうち、振動が相対的に小さくなる回転方向を選択することで、駆動音を低下させることが可能となる。本実施例では、回転軸に対して押し込み方向に力が加わることになる回転方向が選択されている。しかし、モータの構造によっては引き込み方向に力が加わる方が、駆動音や振動が小さくなることもある。この場合は、引き込み方向に力が加わる回転方向が選択される。撹拌モータ２０７についても、駆動音が相対的に小さくなる回転方向が選択される。このように、各モータの回転方向は各モータから発生する駆動音が相対的に少なくなる回転方向に予め選択されてもよい。伝達機構は、選択された回転方向にモータが回転することでトナー回収装置１５０がトナーを回収するように組み合わされた複数の歯車を備えている。
【００１７】
［制御系］
図４を用いて画像形成装置１００の制御系について説明する。ＣＰＵ２００は、検知部４０２を用いて搬送モータ２０６の回転数（回転速度）を検知し、搬送モータ２０６の回転数（回転速度）が目標回転数（目標回転速度）となるようにモータドライバ４０１から搬送モータ２０６に供給すべき駆動電流を制御する。ＣＰＵ２００は、検知部４０４を用いて撹拌モータ２０７の回転数（回転速度）を検知し、撹拌モータ２０７の回転数（回転速度）が目標回転数（目標回転速度）となるようにモータドライバ４０３から攪拌モータ２０７に供給すべき駆動電流を制御する。なお、目標回転数（目標回転速度）は、トナーを凝集させることなくトナーを搬送または撹拌するために必要となる必要回転数と呼ばれてもよい。なお、モータの回転数（回転速度）はモータに供給される駆動電流（駆動信号）のデューティ比（以下、単にデューティと称す）に応じて変化する。検知部４０２、４０４は、エンコーダー、フォトインタラプタ、磁気検知素子などである。また、検知部４０２は、例えば、搬送スクリュー１３６の回転速度を検知するセンサでもよい。同様に、検知部４０４は、例えば、攪拌スクリュー１３３の回転速度を検知するセンサでもよい。ＣＰＵ２００が実行する制御プログラムや、モータ２０６及び２０７の制御に用いるデータは、ＲＯＭ２０１に予め記憶されている。ＲＯＭ２０１には搬送モータ２０６の制御を補正する補正係数などが格納されている。ＲＯＭ２０１は画像形成装置１００に電力が供給されていなくても情報を保持することのできるＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリである。操作部２０３はユーザが画像形成装置１００を操作するためのユーザインターフェースであり、入力装置と表示装置とを有している。操作部２０３に設けられた複写ボタンが押下されると、ＣＰＵ２００は、画像形成動作を開始する。
【００１８】
搬送モータ２０６はモータドライバ４０１により駆動されるＤＣブラシレスモータである。モータドライバ４０１は搬送モータ２０６へ出力するパルス状の駆動信号のデューティを制御することにより、搬送モータ２０６の回転数（回転速度）を制御する。このような制御は一般にＰＷＭ（パルス幅変調）制御と呼ばれる。駆動信号はＰＷＭ信号、パルス信号または制御信号と呼ばれてもよい。ＣＰＵ２００は、検知部４０２により検知された搬送モータ２０６の回転数に基づき負荷（トナー搬送路１３１に存在するトナーの量）を推定し、負荷に応じて駆動信号のデューティを決定する。このように、回収トナーの量に応じてモータの回転数が制御されるため、必要以上に回転数が上昇することを抑制できる。そのため、駆動音の音量も必要以上に大きくならない。
【００１９】
撹拌モータ２０７はモータドライバ４０３により駆動されるＤＣブラシレスモータである。モータドライバ４０３は撹拌モータ２０７へ出力するパルス状の駆動信号のデューティを制御することにより、撹拌モータ２０７の回転数（回転回数）を制御する。ＣＰＵ２００は、検知部４０４により検知された撹拌モータ２０７の回転数に基づき負荷（トナーボックス１３０に存在するトナーの量）を推定し、負荷に応じて駆動信号のデューティを決定する。このように、モータドライバ４０１、４０３はＣＰＵ２００により決定されたデューティの駆動信号を生成してモータ２０６、及び２０７に供給する生成手段として機能する。
【００２０】
［デューティ、回転数およびトルクの関係］
図５を用いてモータのデューティ、回転数（回転速度）およびトルクの関係を説明する。横軸はモータの回転トルクを示している。縦軸はモータの回転数（回転回数）を示している。なお、図５はデューティ毎に回転数とトルクの特性を示している。モータの回転数ＹとトルクＸはほぼ線形の関係を有している。さらに、図５ではデューティが１００％、８０％、６０％、４０％の場合における回転数ＹおよびトルクＸの関係が示されている。このように駆動信号（パルス信号）のデューティＺを変えると、回転数ＹとトルクＸとの関係が平行移動する。図５に示されたデューティＺ、回転数ＹおよびトルクＸの関係から次式が得られる。
【００２１】
Ｙ  ＝  −８００  ×  Ｘ  ＋  ８０００  −  （１００  −  Ｚ）×５０    ・・・（１）
Ｘ  ＝（−Ｙ  ＋  ８０００  −（１００  −  Ｚ）×５０）÷８００        ・・・（２）
Ｚ  ＝（８００  ×  Ｘ  ＋  Ｙ  −３０００）÷５０                      ・・・（３）
なお、各係数は例示であり、実験やシミュレーションによって求められる。
【００２２】
［トナーを搬送／撹拌するために必要となる回転数］
図６を用いてモータの負荷トルクに対する必要回転数（回転速度）を説明する。横軸はモータの負荷トルクを示す。トナー搬送路１３１のトナーの量が増加すれば搬送モータ２０６の負荷トルクが増加する。同様に、トナーボックス１３０内のトナーの量が増加すれば攪拌モータ２０７の負荷トルクも増加する。縦軸はモータの回転数（回転速度）を示す。Ｙ１は搬送モータ２０６の必要回転数（必要回転速度）を示す。Ｙ２は撹拌モータ２０７の必要回転数（必要回転速度）を示す。
【００２３】
搬送モータ２０６の回転トルク（負荷トルク）とトナー搬送路１３１に存在するトナーの量とは相関がある。そのため、ＣＰＵ２００は、搬送モータ２０６の回転トルクからトナー搬送路１３１のトナーの量を推定することができる。ＣＰＵ２００は、例えば、搬送モータ２０６に供給された駆動電流のデューティと搬送モータ２０６の回転数（回転速度）とに基づいて負荷トルクを求め、負荷トルクと搬送路１３１のトナーの量との関係を示したデータに基づいて搬送路１３１のトナーの量を推定する。同様に、撹拌モータ２０７の回転トルク（負荷トルク）とトナーボックス１３０内に存在するトナーの量とは相関があるそのため、ＣＰＵ２００は、攪拌モータ２０７の回転トルクからトナーボックス１３０内に存在するトナーの量を推定することができる。ＣＰＵ２００は、例えば、攪拌モータ２０７に供給された駆動電流のデューティと攪拌モータ２０７の回転数（回転速度）とに基づいて負荷トルクを求め、負荷トルクとトナーボックス１３０内のトナーの量との関係を示したデータに基づいてトナーボックス１３０内のトナーの量を推定する。
【００２４】
図６はこの推定された量のトナーを確実に搬送可能／撹拌可能なモータの回転数Ｙ１，Ｙ２を示している。ここで、確実に搬送可能／撹拌可能な回転数とは、実験によって求められたトナーを搬送可能／撹拌可能なぎりぎりの回転数に対して２倍から３倍の回転数である。このようなマージンを考慮することで、推定誤差等があってもトナーの凝集によるトナー詰まりを低減することが可能となる。なお、図６に示した必要回転数Ｙ１，Ｙ２は以下の式により表現される。なお、Ｘ１は搬送モータ２０６の回転トルクであり、Ｘ２は撹拌モータ２０７の回転トルクであり、Ｙ１は搬送モータ２０６の必要回転数であり、Ｙ２は攪拌モータ２０７の必要回転数である。
【００２５】
Ｙ１  ＝  １６００  ×  Ｘ１    ・・・（４）
Ｙ２  ＝    ７５０  ×  Ｘ２    ・・・（５）
なお、各係数は例示であり、実験やシミュレーションによって求められる。
【００２６】
［モータ固有のばらつきの補正方法］
図７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。ＤＣブラシレスモータには製品上の個体差があるため、回転数のばらつきが存在する。つまり、複数のＤＣブラシレスモータの負荷および印加電圧を共通にしてもこれらの回転数には１０％〜１５％のばらつきが発生する。そのため、モータの回転数のばらつきを補正する必要がある。そこで、モータまたは画像形成装置１００の工場出荷時に、モータ毎に補正係数が求められ、ＲＯＭ２０１に格納される。補正係数はＣＰＵ２００により読み出され、デューティに乗算される。補正係数Ａは、たとえば、一定の負荷で、かつ、一定のデューティでモータを駆動し、モータの回転数を検知し、回転数を中心値に補正するように決定される。
【００２７】
図７はモータの特性の一例を示している。横軸はモータ回転トルクを示している。縦軸はモータの回転数を示している。図７が示すように無負荷時（トルクが０［ｍＮ・ｍ］）における回転数の中心値が８０００［ｒｐｍ］と仮定すると、補正係数Ａは次式から算出される。
【００２８】
Ａ  ＝  ８０００  ÷  Ｙ３    ・・・（６）
Ｙ３は無負荷時に実際に測定された製品個体ごとの回転数である。補正係数ＡはＲＯＭ２０１に格納される。このように、搬送モータ２０６と撹拌モータ２０７のそれぞれについて補正係数Ａが求められて、ＲＯＭ２０１に格納される。ＣＰＵ２００は、トナーを搬送するタイミングが到来すると、ＲＯＭ２０１から補正係数Ａを読み出し、デューティに乗算することで、個体差によるばらつきを補正する。
【００２９】
Ｚ’  ＝  Ｚ  ×  Ａ          ・・・（７）
Ｚ’は補正係数Ａにより補正されたデューティを示している。
【００３０】
［デューティの決定方法］
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）、図９（Ｂ）および図１０を用いてデューティの決定方法について説明する。ここでは搬送モータ２０６に関して説明するが、撹拌モータ２０７についても同様の手法により、デューティが決定される。なお、図１０に示されたフローチャートは、ＣＰＵ２００が画像形成動作の実行を指示することに応じて、開始される。
【００３１】
Ｓ１００でＣＰＵ２００は搬送モータ２０６に供給される駆動信号のデューティに初期値を設定する。デューティはモータドライバ４０１に設定される。初期値は、トナー搬送路１３１において想定される最大負荷（最大のトナー量）であっても搬送モータ２０６がトナーを搬送可能となるようなデューティである。初期値は工場出荷時に決定され、ＲＯＭ２０１に記憶されているものとする。このように搬送モータ２０６の起動時には大きめのデューティをモータドライバ４０１に設定しておくことで、搬送モータ２０６に対する回収トナーによる負荷を検知できるようになる。本実施例では想定される最大負荷に対するデューティの初期値を６０％と仮定する。
【００３２】
Ｓ１０１でＣＰＵ２００はモータドライバ４０１に搬送モータ２０６を起動するよう指示する。モータドライバ４０１はデューティが６０％の駆動信号を生成し、搬送モータ２０６に供給する。検知部４０２は、搬送モータ２０６の回転数を検知し、回転数を示す検知信号をＣＰＵ２００に出力する。
【００３３】
Ｓ１０２でＣＰＵ２００は検知部４０２が出力する検知信号に基づき搬送モータ２０６の回転数を認識する。図８（Ａ）は回転数の検知結果の一例を示している。ａは、デューティに初期値が設定されているときに検知された回転数を示している。
【００３４】
Ｓ１０３でＣＰＵ２００は検知部４０２により検知された回転数に基づきトルクを算出する。このトルクはトナー搬送路１３１に存在するトナーの量に相関している。ＣＰＵ２００は（２）式におけるＹにａを代入し、かつ、Ｚに６０％を代入することで、トルクＸを算出する。
【００３５】
Ｓ１０４でＣＰＵ２００はトルクＸから必要回転数Ｙ１を算出する。たとえば、ＣＰＵ２００は（２）式から求めたトルクＸを（４）式のＸ１に代入することで、必要回転数Ｙ１を決定する。
【００３６】
Ｓ１０５でＣＰＵ２００は必要回転数Ｙ１からデューティＺを算出する。たとえば、ＣＰＵ２００は、（３）式のＸにＸ１を代入し、ＹにＹ１を代入することで、デューティＺを算出する。図８（Ａ）に示した例ではデューティが２０％に決定される。ＣＰＵ２００はモータドライバ４０１に対してデューティを２０％に設定する。なお、Ｓ１０６で、ＣＰＵ２００はＲＯＭ２０１から読み出した補正係数ＡをデューティＺに乗算することでデューティＺを補正する。Ｓ１０６はモータの個体差を低減するための工程である。この場合は、補正されたデューティがモータドライバ４０１に設定される。
【００３７】
Ｓ１０７でＣＰＵ２００は画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了したかどうかを判定する。ＣＰＵ２００は画像データに含まれる画像を形成している間はフラグを１に設定し、画像形成が完了するとフラグを０に設定する。よって、ＣＰＵ２００はフラグを参照することで、画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了したかどうかを判定できる。画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了していなければ、Ｓ１０２に戻る。図８（Ｂ）に示した事例では、Ｓ１０２でＣＰＵ２００はデューティを２０％に設定し、検知部４０２により回転数を検知する。デューティを２０％に変更した直後の回転数はｂである。
【００３８】
図８（Ｂ）が示すように、トナーの量が変化することで回転数がｂからｃに変化した場合、ＣＰＵ２００は、Ｓ１０３からＳ１０６の処理を実行してデューティを変更する。つまり、Ｓ１０３でＣＰＵ２００は（２）式のＺに２０％を代入し、Ｙにｃを代入することで、トルクＸを求める。さらに、Ｓ１０４でＣＰＵ２００は、トルクＸを（４）式に代入して、回転数Ｙ１を求める。さらにＳ１０５でＣＰＵ２００は（３）式にトルクＸと回転数Ｙ１を代入することでデューティＺを算出する。ＣＰＵ２００は、ステップＳ１０２からステップＳ１０７の調整処理を、画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了するまでの間、所定時間毎に実行する。所定時間は、例えば、３秒とする。画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了すると、ＣＰＵ２００は、Ｓ１０８に進む。Ｓ１０８で搬送モータ２０６を停止するようモータドライバ４０１を制御する。
【００３９】
撹拌モータ２０７も同様にしてデューティが決定される。Ｓ１００でＣＰＵ２００は、撹拌モータ２０７についてデューティを初期値に設定する。初期値は、想定される最大負荷（最大のトナー量）であってもトナーボックス１３０内のスクリュー１３３がトナーを撹拌可能となるように、工場出荷時に決定され、ＲＯＭ２０１に記憶されている。ここで、画像形成装置１００に電力が供給されていないときに、ユーザやサービスマンがトナーボックス１３０に触れる可能性がある。例えば、トナーボックス１３０内のトナーが破棄される可能性がある。そのため、トナーボックス１３０内のトナーの状態（堆積量や密度）が変化する可能性がある。そこで、撹拌モータ２０７の起動時には大きめのデューティがモータドライバ４０３に設定される。たとえば、初期値は８０％である。
【００４０】
Ｓ１０１でＣＰＵ２００は撹拌モータ２０７を起動する。たとえば、ＣＰＵ２００は、８０％のデューティの駆動信号をモータドライバ４０３に生成させ、撹拌モータ２０７に供給させる。検知部４０４は、撹拌モータ２０７の回転数を検知し、回転数を示す検知信号をＣＰＵ２００に出力する。Ｓ１０２でＣＰＵ２００は検知部４０４が出力する検知信号に基づき撹拌モータ２０７の回転数を認識する。図９（Ａ）は撹拌モータ２０７の回転数の検知結果の一例を示している。ここでは検知された回転数をｄとする。
【００４１】
Ｓ１０３でＣＰＵ２００は（２）式を用いて回転数とデューティとからトルクＸを算出する。Ｓ１０４でＣＰＵ２００は（５）式を用いてトルクＸから必要回転数Ｙ２を算出する。Ｓ１０５でＣＰＵ２００は（３）式を用いてトルクＸと必要回転数Ｙ２とからデューティＺを算出する。ここでは、デューティＺが４０％と算出されたと仮定する。ＣＰＵ２００はデューティを４０％に変更し、継続して回転数を検知する。デューティを４０％に変更した直後の回転数はｅである。なお、撹拌モータ２０７についてもＳ１０６でデューティＺが補正されてもよい。Ｓ１０７で画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了していないと判定されると、Ｓ１０２に戻る。
【００４２】
図９（Ｂ）が示すように、回転数がｅからｆに変わると、ＣＰＵ２００は、再び（２）式、（５）式および（３）式を用いてデューティＺを決定する。ステップＳ１０２からステップＳ１０７の調整処理は画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了するまでの間、所定時間毎に繰り返し実行される。画像データに含まれた全ての画像の印刷が完了すると、Ｓ１０８で撹拌モータ２０７が停止される。
【００４３】
［まとめ］
図１１は、ＣＰＵ２００の機能ブロック図と、検知部、モータドライバ、ＲＯＭの関係を示した模式図である。図１１によればＣＰＵ２００が制御プログラム２６０を実行することで実現する機能が示されている。なお、これらの機能のすべてまたは一部はＡＳＩＣ（特定用途集積回路）やＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルアレイ）などの論理回路により実現されてもよい。検知部４０２、４０４は、スクリュー１３３、１３６などを通じてモータに作用するトナーによる負荷を検知する。たとえば、Ｓ１０２関して説明したように、検知部４０２、４０４はモータの回転数に関する情報（検知信号）を出力する。決定部２１０は検知された負荷に応じた駆動信号のデューティを決定する。たとえば、Ｓ１０３やＳ１０４に関して説明したように推定部２１１は検知された回転数に基づき回転数に対応する負荷パラメータを推定する。負荷パラメータとしては、スクリュー１３３、１３６などに作用するトナーの量であってもよいし、モータの回転トルク（負荷トルク）であってもよい。たとえば、Ｓ１０３に関して説明したようにトルク演算部２１２が回転数とデューティとから負荷トルク（トナー量）を演算して求めてもよい。決定部２１０は、検知された負荷トルク（負荷パラメータ）に応じた駆動信号のデューティを決定する。より詳しくは、決定部２１０は、推定部２１１により推定された負荷パラメータに基づき当該負荷パラメータに対応する駆動信号のデューティを決定してもよい。たとえば、Ｓ１０４に関して説明したように、回転数演算部２２０は負荷トルクから必要回転数を算出してもよい。さらに、Ｓ１０５に関して説明したように、デューティ演算部２３０は負荷トルクと必要回転数とからデューティを演算して求めてもよい。モータドライバ４０１、４０３はＣＰＵ２００により決定されたデューティの駆動信号を生成してモータに供給する生成手段として機能する。本実施例では、トナー搬送路１３１やトナーボックス１３０の内部に存在するトナーの量（負荷トルク）に応じてモータに供給される駆動信号のデューティが制御される。そのため、トナーを回収する際の駆動音が必要以上に増大しないようになる。
【００４４】
上述したように、推定部２１１は、負荷パラメータとして、トナー搬送路１３１の内部に存在するトナーの量またはスクリュー１３６を駆動する搬送モータ２０６の回転トルクを推定してもよい。また、推定部２１１は、負荷パラメータとして、トナーボックス１３０の内部に存在するトナーの量またはスクリュー１３３を駆動する撹拌モータ２０７の回転トルクを推定してもよい。回転トルクはトナーの量に相関した負荷トルクであり、トナーの量に応じた必要回転数を求めるのに都合が良い。
【００４５】
上述した実施例では搬送モータ２０６と撹拌モータ２０７とを個別のモータとして説明したが、これらは同一のモータであってもよい。これによりモータ、モータドライバおよび検知部の数を削減でき、製造コストを低下させることが可能となろう。この場合、単一のモータから出力される駆動力はギアやクラッチなどの伝達機構を通じてスクリュー１３３、１３６に伝達されることになる。その一方で、検知部により検知される回転数は、スクリュー１３３、１３６の両方の負荷に相関したものとなる。つまり、Ｓ１０４で決定される必要回転数はトナー搬送路１３１の内部のトナーを搬送でき、かつ、トナーボックス１３０内部のトナーを撹拌できる回転数に決定される。
【００４６】
図３を用いて説明したように、モータの回転方向は、モータから発生する駆動音が相対的に少ない回転方向に予め選択されていてもよい。これによりさらに駆動音が低減されよう。なお、伝達機構は、選択された回転方向にモータが回転することでトナーが回収されるように組み合われた複数の歯車を備えている。撹拌モータ２０７に関してはトナーを回転できればよいため、撹拌モータ２０７の回転方向と撹拌能力とには関連性がないであろう。一方で、搬送モータ２０６に関しては、回転方向が変わればトナーの搬送方向が変わってしまう。したがって、選択されたモータの回転方向に応じて、ギアの組み合わせなど、伝達機構そのものの構成が変更される。
【００４７】
Ｓ１０３やＳ１０４に関して説明したように、推定部２１１は検知された回転数を負荷パラメータに変換する変換式またはテーブルを用いて負荷パラメータを推定してもよい。たとえば、（２）式が用いられてもよい。さらに、決定部２１０は、負荷パラメータをデューティに変換する変換式またはテーブルを用いてデューティを決定してもよい。たとえば、回転数演算部２２０は、（４）式または（５）式を用いて必要回転数を算出してもよい。また、デューティ演算部２３０は、（３）式を用いてデューティを算出してもよい。
【００４８】
ＲＯＭ２０１はモータの個体差に基づく補正係数Ａを記憶する記憶手段として機能してもよい。補正部２４０は、デューティ演算部２３０により決定されたデューティを補正係数Ａにより補正してモータドライバ４０１、４０３に設定する補正手段として機能してもよい。これによりモータの個体差に基づく回転数のばらつきが低減されよう。
【００４９】
Ｓ１００に関して説明したようにＣＰＵ２００はモータを起動するときに、モータに対して想定されている最大のトナー負荷に対応したデューティの駆動信号をモータドライバ４０１、４０３に生成させて供給させてもよい。これによりモータの起動時であってもトナー量（回転トルクや必要回転数）を精度よく求めることが可能となろう。
【符号の説明】
【００５０】
１００…画像形成装置、１５０…トナー回収装置、１１１…感光ドラム、１１６…中間転写ベルト、１１５…ドラムクリーナ、１１８…ベルトクリーナ、１３０…トナーボックス、１３１…トナー搬送路、２０６…搬送モータ、４０１…モータドライバ、４０２…検知部、２００…ＣＰＵ
【図１】
2017049551.tif 000003
【図２】
2017049551.tif 000004
【図３】
2017049551.tif 000005
【図４】
2017049551.tif 000006
【図５】
2017049551.tif 000007
【図６】
2017049551.tif 000008
【図７】
2017049551.tif 000009
【図８】
2017049551.tif 000010
【図９】
2017049551.tif 000011
【図１０】
2017049551.tif 000012
【図１１】
2017049551.tif 000013