JP2017049551A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image using a developer such as toner.
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。 An image forming apparatus such as an electrophotographic system forms a toner image on a photosensitive drum or an intermediate transfer member, and transfers it to a sheet. A part of the toner constituting the toner image remains on the photosensitive drum and the intermediate transfer member without being transferred to the sheet. The image forming apparatus removes residual toner from the photosensitive drum and the intermediate transfer member and collects the toner in a toner box via a toner conveyance path. According to Patent Document 1, it is proposed to apply an AC voltage to an electrode arranged in the toner conveyance path in order to prevent toner clogging in the toner conveyance path.
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。 However, if an electrode is provided in the toner conveyance path, the structure of the toner conveyance path becomes complicated. In addition, a power supply circuit for applying an AC voltage to the electrodes is required. As an alternative, the inventors tried to increase the number of rotations (rotational speed) of a screw for conveying toner. However, it has been found that increasing the number of rotations of the screw can suppress toner clogging, but increases the driving sound of the screw. In view of the above, an object of the present invention is to control the rotational speed of a drive unit that rotationally drives a rotating member to an appropriate rotational speed.
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。
The present invention is, for example,
An image carrier;
Image forming means for forming a toner image using toner on the image carrier;
Transfer means for transferring the toner image to a sheet;
Fixing means for fixing the toner image to the sheet;
Removing means for removing toner remaining on the image carrier;
A collecting means for collecting the toner removed by the removing means;
Drive means for driving the recovery means;
Detecting means for detecting the rotational speed of the driving means;
An estimation means for estimating the load parameter corresponding to the rotation speed based on the rotation speed detected by the detection means and the amount of toner acting on the recovery means or the rotation torque of the drive means;
Determining means for determining a duty of a drive signal corresponding to the load parameter based on the load parameter estimated by the estimating means;
An image forming apparatus comprising: a generating unit that generates a driving signal having a duty determined by the determining unit and supplies the driving signal to the driving unit.
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。
The present invention also provides:
An image carrier;
Image forming means for forming a toner image using toner on the image carrier;
Transfer means for transferring the toner image to a sheet;
Fixing means for fixing the toner image to the sheet;
Removing means for removing toner remaining on the image carrier;
A collecting means for collecting the toner removed by the removing means;
Drive means for driving the recovery means;
Detecting means for detecting a load caused by toner acting on the driving means through the collecting means;
Determining means for determining the duty of the drive signal according to the load detected by the detecting means;
An image forming apparatus comprising: a generating unit that generates a driving signal having a duty determined by the determining unit and supplies the driving signal to the driving unit.
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。 According to the present invention, it is possible to control the rotational speed of the driving unit that rotationally drives the rotating member to an appropriate rotational speed.
[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。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
A schematic configuration of the
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。
The photosensitive drum 111 is a cylindrical image carrier or photoconductor that carries an electrostatic latent image or a toner image. The
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。
The
[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。
[Configuration of Toner Collection Device]
The configuration of the
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。
The
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。
As described above, the
[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。
[Gear mechanism]
A gear mechanism including a
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。
The direction of the force acting on the drive shaft (rotation shaft) of the
[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。
[Control system]
A control system of the
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。
The
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。
[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。
[Relationship between duty, rotation speed and torque]
The relationship among the motor duty, the number of rotations (rotation speed) and the torque will be described with reference to FIG. The horizontal axis represents the rotational torque of the motor. The vertical axis represents the number of rotations (number of rotations) of the motor. FIG. 5 shows the rotational speed and torque characteristics for each duty. The motor rotation speed Y and the torque X have a substantially linear relationship. Further, FIG. 5 shows the relationship between the rotational speed Y and the torque X when the duty is 100%, 80%, 60%, and 40%. When the duty Z of the drive signal (pulse signal) is changed in this way, the relationship between the rotational speed Y and the torque X moves in parallel. From the relationship between the duty Z, the rotational speed Y, and the torque X shown in FIG.
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。
Y = −800 × X + 8000− (100−Z) × 50 (1)
X = (− Y + 8000− (100−Z) × 50) ÷ 800 (2)
Z = (800 × X + Y−3000) ÷ 50 (3)
In addition, each coefficient is an example and is calculated | required by experiment or simulation.
[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。
[Number of rotations required to transport / stir toner]
The required rotational speed (rotational speed) with respect to the load torque of the motor will be described with reference to FIG. The horizontal axis indicates the motor load torque. If the amount of toner in the
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。
There is a correlation between the rotational torque (load torque) of the
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。
FIG. 6 shows the rotational speeds Y1 and Y2 of the motor that can reliably convey / stir the estimated amount of toner. Here, the number of rotations that can be reliably conveyed / stirred is the number of rotations that is two to three times the limit of the number of rotations that can be conveyed / stirred, as determined by experiments. By taking such a margin into consideration, it is possible to reduce toner clogging due to toner aggregation even if there is an estimation error or the like. The necessary rotational speeds Y1 and Y2 shown in FIG. 6 are expressed by the following equations. X1 is the rotational torque of the
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。
Y1 = 1600 × X1 (4)
Y2 = 750 × X2 (5)
In addition, each coefficient is an example and is calculated | required by experiment or simulation.
[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。
[Correction method specific to motor]
With reference to FIG. 7, a method for correcting variations inherent in the motor will be described. Since DC brushless motors have individual differences in products, there are variations in the number of rotations. That is, even if the load and applied voltage of a plurality of DC brushless motors are shared, the rotational speed varies by 10% to 15%. For this reason, it is necessary to correct variations in the rotational speed of the motor. Therefore, when the motor or the
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。 FIG. 7 shows an example of the characteristics of the motor. The horizontal axis represents the motor rotational torque. The vertical axis represents the motor speed. As shown in FIG. 7, assuming that the center value of the rotational speed at no load (torque is 0 [mN · m]) is 8000 [rpm], the correction coefficient A is calculated from the following equation.
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。
A = 8000 ÷ Y3 (6)
Y3 is the number of rotations for each product actually measured at no load. The correction coefficient A is stored in the
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。
Z ′ = Z × A (7)
Z ′ represents the duty corrected by the correction coefficient A.
[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。
[Duty determination method]
The duty determination method will be described with reference to FIGS. 8A, 8B, 9A, 9B, and 10. FIG. Although the
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。
In S100, the
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。
In step S <b> 101, the
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。
In S <b> 102, the
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。
In S <b> 103, the
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。
In S104, the
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。
In S105, the
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。
In step S107, the
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。
As shown in FIG. 8B, when the rotation speed changes from b to c due to the change in the amount of toner, the
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。
The duty of the stirring
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。
In S101, the
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。
In S103, the
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。
As shown in FIG. 9B, when the rotation speed changes from e to f, the
[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。
[Summary]
FIG. 11 is a functional block diagram of the
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。
As described above, the
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。
Although the
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。
As described with reference to FIG. 3, the rotation direction of the motor may be selected in advance so that the drive sound generated from the motor is relatively small. This will further reduce drive noise. The transmission mechanism includes a plurality of gears that are combined so that the toner is collected by the rotation of the motor in the selected rotation direction. Since the stirring
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。
As described with respect to S103 and S104, the
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。
The
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。
As described with respect to S100, when starting the motor, the
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
DESCRIPTION OF
Claims (11)
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。 An image carrier;
Image forming means for forming a toner image using toner on the image carrier;
Transfer means for transferring the toner image to a sheet;
Fixing means for fixing the toner image to the sheet;
Removing means for removing toner remaining on the image carrier;
A collecting means for collecting the toner removed by the removing means;
Drive means for driving the recovery means;
Detecting means for detecting the rotational speed of the driving means;
An estimation means for estimating the load parameter corresponding to the rotation speed based on the rotation speed detected by the detection means and the amount of toner acting on the recovery means or the rotation torque of the drive means;
Determining means for determining a duty of a drive signal corresponding to the load parameter based on the load parameter estimated by the estimating means;
An image forming apparatus comprising: a generating unit that generates a driving signal having a duty determined by the determining unit and supplies the driving signal to the driving unit.
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。 The recovery means includes
A transport path for transporting the toner removed by the removing means;
A conveyance member that conveys the toner inside the conveyance path by being driven and rotated by the driving unit;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates, as the load parameter, an amount of toner existing in the conveyance path or a rotational torque of the driving unit that drives the conveyance member. apparatus.
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。 The recovery means includes
A container for collecting the toner removed by the removing means;
An agitating member that agitates the toner collected in the container by being driven and rotated by the driving means;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates, as the load parameter, an amount of toner existing inside the container or a rotational torque of the driving unit that drives the stirring member. .
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。 The recovery means includes
A transport path for transporting the toner removed by the removing means;
A conveying member that conveys the toner inside the conveying path by being driven and rotated by the driving means;
A container for collecting the toner conveyed through the conveyance path;
An agitating member that agitates the toner collected in the container by being driven and rotated by the driving means;
The driving means includes
A first motor for driving the conveying member;
A second motor for driving the stirring member,
The estimation means estimates the amount of toner present in the conveyance path or the rotational torque of the first motor as a load parameter for the first motor, and the container as a load parameter for the second motor. Estimating the amount of toner present in the interior or the rotational torque of the second motor,
The determining means determines a duty of a drive signal supplied to the first motor based on a load parameter for the first motor estimated by the estimating means, and for the second motor estimated by the estimating means Determining the duty of the drive signal supplied to the second motor based on the load parameter of
The generation unit generates a drive signal having a duty determined by the determination unit for the first motor and supplies the drive signal to the first motor, and a drive signal having a duty determined by the determination unit for the second motor. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is generated and supplied to the second motor.
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。 A transmission means for transmitting the driving force of the driving means to the collecting means;
The rotation direction of the driving means is selected in advance as a rotation direction in which the driving sound generated from the driving means is relatively small, and the transmission means is configured so that the driving means rotates in the selected rotation direction. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the collecting unit includes a plurality of gears combined so as to collect the toner.
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。 Storage means for storing correction coefficients based on individual differences of the drive means;
9. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a correcting unit that corrects the duty determined by the determining unit with the correction coefficient and sets the duty in the generating unit.
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。 An image carrier;
Image forming means for forming a toner image using toner on the image carrier;
Transfer means for transferring the toner image to a sheet;
Fixing means for fixing the toner image to the sheet;
Removing means for removing toner remaining on the image carrier;
A collecting means for collecting the toner removed by the removing means;
Drive means for driving the recovery means;
Detecting means for detecting a load caused by toner acting on the driving means through the collecting means;
Determining means for determining the duty of the drive signal according to the load detected by the detecting means;
An image forming apparatus comprising: a generating unit that generates a driving signal having a duty determined by the determining unit and supplies the driving signal to the driving unit.
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JP2020076816A (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-21 | コニカミノルタ株式会社 | Image forming apparatus and cleaning member life prediction method |
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2015
- 2015-09-04 JP JP2015174993A patent/JP2017049551A/en active Pending
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