JP2005257792A

JP2005257792A - トナー補給装置

Info

Publication number: JP2005257792A
Application number: JP2004066106A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kirita; 洋桐田
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】１回の回転における現像器へのトナーの補給量を安定することができ、また、途中まで使用したトナー容器についても現像器への安定したトナー補給を行え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。１回目の回転時にトナー容器の回転速度を検出し、２回目以降の回転時に、検出した回転速度に基づいてそのパルス幅及びデューティ比を制御したパルス幅変調信号にてＤＣモータを駆動する。
【選択図】図２

Description

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。

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）。

図６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。

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。

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。そして、停止中のトナー容器３１は、装着時にトナーが外部にこぼれないように、この回転原点位置で停止している。
特開２００１−１６６５７８号公報

このようなトナー補給器３０にあっては、現像器へのトナーの補給量を安定させるために、トナー容器３１の累積回転数を計数する手法が用いられている。しかしながら、累積回転数を計数するようにしているので、新品のトナー容器３１に取り換えた場合にカウンタをリセットするための装置または操作が必要であるという問題がある。また、途中まで使われていたトナー容器３１が装着された場合には、そのトナー容器３１の累積回転数が不明であるため、現像器へトナーを安定的に補給するための制御が行えないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、検出したトナー容器の回転速度に基づくパルス幅変調信号に応じたモータ駆動によってトナー容器の回転を制御することにより、１回の回転における現像器へのトナーの補給量を安定することができ、また、途中まで使用したトナー容器についても現像器への安定したトナー補給を行えるトナー補給装置を提供することを目的とする。

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回転手段とを備えたトナー補給装置において、前記トナー容器の回転速度を検出する検出手段と、前記回転手段をパルス幅変調信号で駆動する駆動回路と、前記検出手段にて検出された回転速度に基づいて、前記パルス幅変調信号のパルス幅を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項１にあっては、トナー容器の回転速度を検出し、検出した回転速度に基づいてそのパルス幅を制御させたパルス幅変調信号により、トナー容器を回転する回転手段を駆動する。トナー容器の回転速度はトナー容器内のトナー残量に依存し、そのトナー残量が多い場合にはトナー容器の回転速度は遅く、トナー残量が少なくなるほど回転速度は速くなる。よって、トナー容器の回転速度に応じたパルス幅のパルス幅変調信号で回転手段（ＤＣモータ）を駆動するため、１回の回転（トナーの補給）時での現像器へのトナー補給量は安定する。また、途中まで使われたトナー容器が装着された場合でも、そのトナー容器内のトナー残量を回転速度から推定できるため、現像器への安定したトナー補給が可能である。

請求項２に係るトナー補給装置は、請求項１において、前記検出手段は、前記トナー容器が回転中に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求める手段とを含むことを特徴とする。

請求項２にあっては、回転中のトナー容器が所定位置にあることを検知した複数タイミングの時間差を求めることにより、回転速度を検出する。よって、トナーの残量状態を考慮することなく、簡単に正確な回転速度を検出できる。

請求項３に係るトナー補給装置は、請求項１において、前記制御手段は、前記検出手段にて検出された回転速度に基づいて、前記パルス幅変調信号のデューティ比を変えるようにしたことを特徴とする。

請求項３にあっては、回転速度に基づいて、パルス幅変調信号のデューティ比を制御する。具体的に、トナー残量が少なくて回転速度が速い場合にはデューティ比を小さくし、トナー残量が多くて回転速度が遅い場合にはデューティ比を大きくする。よって、より安定的に現像器へトナーが補給される。

本発明では、トナー容器の回転速度に基づいてそのパルス幅を制御させたパルス幅変調信号により、トナー容器を回転する回転手段（ＤＣモータ）を駆動するようにしたので、１回の回転（トナーの補給）時での現像器へのトナー補給量を安定させることができる。また、途中まで使われたトナー容器が装着された場合でも、現像器への安定したトナー補給を行うことができる。

また、本発明では、回転するトナー容器が所定位置にあることを検知した複数タイミングの時間差を求めて回転速度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、簡単に正確な回転速度を検出することができる。

更に、本発明では、回転速度に基づいてパルス幅変調信号のデューティ比を制御するようにしたので、より安定的に現像器へトナーを補給することができる。

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。

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。

記録部３は、図６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。

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が所定位置、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。

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（パルス幅及びデューティ比が制御されたパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号ともいう））によるパルス幅変調駆動（以下、ＰＷＭ駆動ともいう）を行って、ＤＣモータ３３を駆動制御するようになっている。

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。

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。

本発明のファクシミリ装置２０では、現像器内のトナー濃度が所定値より低くなったことをトナーセンサ４４にて検知した場合に、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ＰＷＭ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。

本発明では、このようなＰＷＭ駆動によるトナー容器３１の回転処理において、トナー容器３１の回転速度（トナー容器３１内のトナー残量）に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御する。具体的には、トナー容器３１の回転速度が速い、つまりトナー容器３１内のトナー残量が少ない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくし、これとは逆に、トナー容器３１の回転速度が遅い、つまりトナー容器３１内のトナー残量が多い場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比を大きくする。

図２，図３は、本発明のトナー補給装置におけるＤＣモータ３３のＰＷＭ駆動制御を示すタイミングチャートであり、図２はトナー容器３１内のトナー残量が多い場合、図３はトナー容器３１内のトナー残量が少ない場合をそれぞれ表している。図２，図３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，図３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。

まず、第１番目（ｎ＝１）の回転にあっては、最初はデューティ比を小さくして、その後デューティ比を徐々に大きくしていく。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る。なお、この第１番目の回転においては、トナー容器３１内のトナー残量状態とは関係なく、何れの場合にも常に同じＰＷＭ駆動条件とし、この第１番目の回転に要する時間を計測することによって、トナー容器３１の回転速度を検出する。トナー容器３１の回転速度はトナー残量状態に対応するため、ＰＷＭ駆動条件を同じにした場合、検出した回転速度からトナー残量を推定することが可能である。即ち、図２，図３に示すように、トナー容器３１内のトナー残量が多い場合（図２参照）には、トナー残量が少ない場合（図３参照）に比べて、回転速度が遅くて１回転に要する時間が長くなっている。

そして、次の第２番目（ｎ＝Ｎ−１）の回転から第（Ｎ−１）番目（ｎ＝Ｎ−１）の回転までは、第１番目の回転時に検出した回転速度に基づいて決定したパルス幅及びデューティ比で制御したＰＷＭ信号（動作信号ＯＰ）にてＤＣモータ３３を駆動する。

最終回のＮ番目（ｎ＝Ｎ）の回転において、その前半（時間Ｔ_t）では、それまでと同様のＰＷＭ信号（動作信号ＯＰ）にてＤＣモータ３３を駆動し、その後半では、デューティ比を小さくしたＰＷＭ信号（動作信号ＯＰ）にてＤＣモータ３３を駆動する。これは、トナー容器３１の回転速度を十分に遅くした後に停止させるようにして、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を停止させるためである。

本発明では、このようにトナー容器３１の回転速度を検出し、検出した回転速度に基づいてそのパルス幅及びデューティ比を制御したＰＷＭ信号にてＤＣモータ３３を駆動するようにしており、１回の回転で現像器へ補給されるトナー量の安定を図ることができる。また、使い古しのトナー容器３１を装着した場合でも、そのトナー残量に対応する回転速度を検出して、ＤＣモータ３３の同様のＰＷＭ駆動を行うので、トナー残量が不明であっても現像器への安定したトナー補給を行える。

以下、トナー補給時のＤＣモータ４３におけるＰＷＭ駆動制御の具体的な動作について説明する。図４，図５は、このＰＷＭ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。

ＭＰＵ１は、ｎを１に設定した後（ステップＳ１）、タイマＴの計時処理を開始させて（ステップＳ２）、ＤＣモータ３３の駆動を開始する（ステップＳ３）。これによりトナー容器３１は回転し始める。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Ｓ４）、そうでない場合に（Ｓ４：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（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、タイマＴの計時処理を停止させて（ステップＳ５）、その計測値からトナー容器３１の回転速度を算出する（ステップＳ６）。そして、ＭＰＵ１は、算出された回転速度に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比ｄを決定する（ステップＳ７）。次いで、ＭＰＵ１は、ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳ８）、決定したデューティ比ｄのＰＷＭ信号にてＤＣモータ３３を駆動する（ステップＳ９）。

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を判断し（ステップＳ１０）、そうでない場合に（Ｓ１０：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（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、ｎを１だけインクリメントし（ステップＳ１１）、ｎがＮになったか否かを判断する（ステップＳ１２）。ｎがＮになっていない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、動作がＳ１０に戻る。

ｎがＮになっている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、タイマＴ_tの計時処理を開始させる（ステップＳ１３）。ＭＰＵ１は、タイマＴ_t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Ｔ_tの計時を続ける。

タイマＴ_tがタイムアップした場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＭＰＵ１は、所定の低いデューティ比ｄ_tのＰＷＭ信号にてＤＣモータ３３を駆動する（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レベルとしてＤＣモータ３３を停止させる（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。

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。

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。

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。本発明のトナー補給装置のＤＣモータにおけるＰＷＭ駆動制御（トナー残量が多い場合）を示すタイミングチャートである。本発明のトナー補給装置のＤＣモータにおけるＰＷＭ駆動制御（トナー残量が少ない場合）を示すタイミングチャートである。トナー補給時のＤＣモータにおけるＰＷＭ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。トナー補給時のＤＣモータにおけるＰＷＭ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。トナー補給器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ＭＰＵ
３記録部
７ＲＯＭ
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
３３ＤＣ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

Claims

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回転手段とを備えたトナー補給装置において、前記トナー容器の回転速度を検出する検出手段と、前記回転手段をパルス幅変調信号で駆動する駆動回路と、前記検出手段にて検出された回転速度に基づいて、前記パルス幅変調信号のパルス幅を制御する制御手段とを備えることを特徴とするトナー補給装置。
前記検出手段は、前記トナー容器が回転中に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求める手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
前記制御手段は、前記検出手段にて検出された回転速度に基づいて、前記パルス幅変調信号のデューティ比を変えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。