JP2020173362A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０において、駆動回路６は、交流の指令信号Ｓ１１に同期した駆動信号Ｓ２１を圧電素子５に供給することによって振動を前記圧電素子５に発生させ、前記指令信号Ｓ１１が入力されない場合に、トナー補給ユニット４４の振動の検出信号Ｓ１２を出力する。振動推定部（制御装置８）は、前記トナー補給ユニット４４の動作が開始してから調整期間が経過する前に、前記検出信号Ｓ１２の変化およびトナー残量に対応する振動特性情報である選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニット４４の振動の位相変化を推定する。振動制御部（制御装置８）は、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号Ｓ１１を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路６へ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、トナー補給ユニットの振動による騒音を抑制できる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体、現像装置およびトナー補給ユニットを備える。前記現像装置は、前記感光体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する。前記トナー補給ユニットは、トナーを収容するトナー容器を有し、前記現像装置に前記トナーを補給する。前記トナー補給ユニットは、前記画像形成装置の本体に対して取り外し可能な状態で装着される。

前記トナー補給ユニットは、前記トナー容器に内包された撹拌部材および補給スクリューなどの回転体をさらに備える。前記撹拌部材は、回転駆動されることによって前記トナー容器内の前記トナーを撹拌する。前記補給スクリューは、回転駆動されることによって前記トナーを前記トナー容器の排出口を通じて前記現像装置へ送り出す。

また、前記画像形成装置において、振動検出手段および圧電素子が、前記感光体に接触するブレード部材に取り付けられ、前記圧電素子が、前記振動検出手段により検出される振動と逆位相の振動を発生させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３３８１７０号公報

ところで、前記トナー補給ユニットは、前記撹拌部材および前記補給スクリューの回転によって振動し、振動音を発する。そのため、前記トナー補給ユニットの振動音を抑制することが望まれる。

さらに、前記トナー補給ユニットは、消耗品であるため、極力簡素に構成されることが望まれる。

本発明の目的は、簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、トナー補給ユニットと、残量算出部と、情報取得部と、圧電素子と、駆動回路と、振動推定部と、振動制御部と、を備える。前記トナー補給ユニットは、トナーを収容するトナー容器を有し、像担持体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する現像装置に前記トナーを補給する。前記残量算出部は、予め設定される初期残量から前記トナー補給ユニットの動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー容器におけるトナー残量を算出する。前記情報取得部は、予め前記トナー残量の複数の候補とそれぞれ前記トナー補給ユニットの動作時における前記トナー補給ユニットの振動の周波数および振幅を特定する複数の振動特性情報とを対応づけて記憶する記憶装置から、算出された前記トナー残量に対応する前記振動特性情報である選択特性情報を取得する。前記圧電素子は、前記トナー容器に取り付けられている。前記駆動回路は、交流の指令信号が入力される場合に、前記指令信号に同期した駆動信号を前記圧電素子に供給することによって前記指令信号の振幅、周波数および位相に対応する振動を前記圧電素子に発生させ、前記指令信号が入力されない場合に、前記圧電素子の出力電圧に対応する前記トナー補給ユニットの振動の検出信号を出力する。前記振動推定部は、前記トナー補給ユニットの動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、前記駆動回路から出力される前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニットの振動の位相変化を推定する。前記振動制御部は、前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路へ出力する。

本発明によれば、簡素な構成によりトナー補給ユニットの振動音を抑制できる画像形成装置を提供することが可能になる。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図２は、実施形態に係る画像形成装置が備える制御装置の構成を表すブロック図である。 図３は、実施形態に係る画像形成装置が参照するユニット振動特性データの構成の一例を表す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１０の構成］
実施形態に係る画像形成装置１０は、電子写真方式でプリント処理を実行する画像形成部４を備える。前記プリント処理は、シート９に画像を形成する処理である。シート９は、用紙または樹脂フィルムなどのシート状の画像形成媒体である。

図１に示されるように、画像形成装置１０は、シート搬送装置３、画像形成部４、制御装置８、操作装置８Ｘおよび表示装置８Ｙなどを備える。

シート搬送装置３および画像形成部４は、画像形成装置１０の本体１００内に設けられている。本体１００は、画像形成装置１０の筐体である。画像形成装置１０は、シート９の搬送路３００を内部に有する。

シート搬送装置３は、シート送出機構３０および複数組のローラー対３１を備える。シート送出機構３０は、シート収容部１０１に収容されたシート９を、搬送路３００へ送り出す。

複数組のローラー対３１は、シート９を搬送路３００に沿って搬送し、さらに、シート９を搬送路３００から本体１００の外の排出トレイ１０２上へ排出する。

画像形成部４は、搬送路３００に沿って搬送されるシート９に画像を形成する。画像形成部４は、光走査ユニット４０、感光体４１、帯電装置４２、現像装置４３、トナー補給ユニット４４、転写装置４５、クリーニング装置４６および定着装置４７などを備える。

ドラム状の感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を帯電させる。光走査ユニット４０が、帯電した感光体４１の表面にビーム光を走査することにより、感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。

帯電装置４２および光走査ユニット４０の作用により、プリント対象の画像データに基づく前記静電潜像が、感光体４１の表面に形成される。

現像装置４３は、前記静電潜像が形成された感光体４１にトナー９０を供給することにより、前記静電潜像をトナー像へ現像する。前記静電潜像が現像されることにより、感光体４１は、前記トナー像を担持して回転する。なお、感光体４１は像担持体の一例である。

転写装置４５は、感光体４１上の前記トナー像を、搬送路３００に沿って搬送されるシート９に転写する。なお、転写装置４５が、感光体４１上の前記トナー像を中間転写ベルトに転写させ、その後、前記中間転写ベルト上の前記トナー像をシート９に転写させる装置であることも考えられる。

定着装置４７は、シート９に転写された前記トナー像を加熱しつつ加圧する。これにより、定着装置４７は、前記トナー像をシート９に定着させる。

クリーニング装置４６は、感光体４１の表面に残存するトナー９０を除去する。トナー補給ユニット４４は、現像装置４３にトナー９０を補給する。トナー補給ユニット４４は、本体１００に対して取り外し可能な状態で装着される。

トナー補給ユニット４４は、トナー９０を収容するトナー容器４４０を有する。さらに、トナー補給ユニット４４は、トナー容器４４０に内包された撹拌部材４４１および補給スクリュー４４２などの回転体を備える。

撹拌部材４４１は、回転駆動されることによってトナー容器４４０内のトナー９０を撹拌する。補給スクリュー４４２は、回転駆動されることによってトナー９０をトナー容器４４０の排出口を通じて現像装置４３へ送り出す。撹拌部材４４１および補給スクリュー４４２は、補給モーター４４ｘによって回転駆動される。

操作装置８Ｘは、ユーザーの操作を受け付ける情報入力装置である。表示装置８Ｙは、画像を含む各種の情報を表示する。例えば、操作装置８Ｘおよび表示装置８Ｙが、タッチパネルを有する表示パネルにより構成されることが考えられる。

図２に示されるように、制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８０、ＲＡＭ（Random Access Memory）８１、二次記憶装置８２および信号インターフェイス８３を備える。なお、ＣＰＵ８０の代わりに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの他のプロセッサーが採用されることも考えられる。

ＲＡＭ８１は、コンピューター読み取り可能な揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ８１は、ＣＰＵ８０が実行するプログラムおよびＣＰＵ８０が前記プログラムを実行する過程で出力および参照するデータを一次記憶する、ＲＡＭ８１は、二次記憶装置８２よりも高速なデータアクセスが可能な記憶装置である。

二次記憶装置８２は、コンピューター読み取り可能な不揮発性の記憶装置である。例えば、二次記憶装置８２がフラッシュメモリーおよびハードディスクドライブの一方または両方を含むことが考えられる。

ＣＰＵ８０は、前記プログラムを実行することにより、主制御部８ａおよび補給制御部８ｂなどとして動作する。

主制御部８ａは、表示装置８Ｙを制御するとともに、操作装置８Ｘに対する操作内容に応じた処理を開始させる。さらに、主制御部８ａは、不図示の通信装置を制御することにより、他装置からデータを受信する処理、および、前記他装置へデータを送信する処理を実行する。

さらに、主制御部８ａは、シート９の搬送に関連する各種のモーターを制御することにより、シート送出機構３０および複数組のローラー対３１の動作を制御する。

さらに、主制御部８ａは、前記プリント処理に関連する各種のモーター、レーザー光源、電圧出力回路およびヒーターなどを制御することにより、光走査ユニット４０、帯電装置４２、現像装置４３、トナー補給ユニット４４、転写装置４５、クリーニング装置４６および定着装置４７の動作を制御する。

補給制御部８ｂは、補給モーター４４ｘを制御することにより、トナー補給ユニット４４の作動および停止を制御する。例えば、補給制御部８ｂは、前記プリント処理におけるプリント画素数を積算し、積算画素数が予め定められた基準画素数だけ増加するごとに、補給モーター４４ｘを予め定められた時間だけ動作させる。

また、現像装置４３が、トナー９０と磁性キャリアとを含む現像剤を用いて現像を行い、画像形成装置１０が、不図示の透磁率センサーを備える場合がある。前記透磁率センサーは、前記現像剤の透磁率を検出する。

上記の場合、補給制御部８ｂが、前記透磁率センサーによる検出透磁率が予め定められた上限値を上回るごとに、補給モーター４４ｘを予め定められた時間だけ動作させることも考えられる。

ところで、トナー補給ユニット４４は、撹拌部材４４１および補給スクリュー４４２の回転によって振動し、振動音を発する。そのため、トナー補給ユニット４４の振動音を抑制することが望まれる。

さらに、トナー補給ユニット４４は、消耗品であるため、極力簡素に構成されることが望まれる。

以下に示されるように、画像形成装置１０は、簡素な構成によりトナー補給ユニット４４の振動音を抑制する構成を備える。

画像形成装置１０は、トナー容器４４０に取り付けられた圧電素子５をさらに備える。トナー容器４４０には、圧電素子５と電気的に接続された電極である容器電極５０も取り付けられている。

さらに、画像形成装置１０は、本体電極６０および駆動回路６も備える。本体電極６０は、トナー容器４４０が本体１００に装着された状態において、容器電極５０と接触する電極である。本体電極６０は、本体１００に配置されている。

画像形成装置１０において、ＣＰＵ８０は、前記プログラムを実行することにより、さらに残量算出部８ｃ、情報取得部８ｄ、振動推定部８ｅおよび振動制御部８ｆとしても動作する。

駆動回路６は、本体１００に配置され、本体電極６０と電気的に接続されている。即ち、駆動回路６は、トナー容器４４０が本体１００に装着された状態において、本体電極６０および容器電極５０を介して圧電素子５と電気的に接続される。

駆動回路６は、交流の指令信号Ｓ１１が入力される場合に、指令信号Ｓ１１に同期した駆動信号Ｓ２１を圧電素子５に供給する。これにより、駆動回路６は、指令信号Ｓ１１の振幅、周波数および位相に対応する振動を圧電素子５に発生させる。

一方、駆動回路６は、指令信号Ｓ１１が入力されない場合に、圧電素子５の出力電圧Ｓ２２に対応するトナー補給ユニット４４の振動の検出信号Ｓ１２を出力する。検出信号Ｓ１２は、圧電素子５の出力電圧Ｓ２２に対してフィルタによるノイズ成分の除去および信号増幅が施された信号である。

残量算出部８ｃは、トナー容器４４０におけるトナー残量を算出する。残量算出部８ｃは、予め設定される初期残量からトナー補給ユニット４４の動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー残量を算出する。

例えば、残量算出部８ｃは、補給モーター４４ｘの累積動作時間に予め定められた係数を乗算することによって前記補給量を算出する。前記初期残量は、新品のトナー補給ユニット４４においてトナー容器４４０が収容しているトナー９０の量である。

図２に示されるように、二次記憶装置８２は、予めユニット振動特性データＤ１を記憶している。図３に示されるように、ユニット振動特性データＤ１は、それぞれ前記トナー残量の候補である複数の候補残量データＤ１１と、複数の振動特性情報Ｄ１２とを含む。

複数の候補残量データＤ１１と複数の振動特性情報Ｄ１２とは対応付けられている。図３に示される例において、候補残量データＤ１１各々は、前記初期残量に対する前記トナー残量の比率の範囲で表されている。

複数の振動特性情報Ｄ１２は、それぞれトナー補給ユニット４４の動作時におけるトナー補給ユニット４４の振動の周波数および振幅を特定する情報である。トナー補給ユニット４４の振動の周波数および振幅は、トナー容器４４０におけるトナー９０の残量に応じて変化する。

一般に、トナー容器４４０におけるトナー９０の残量が少ないほど、トナー補給ユニット４４の振動の振幅が大きい。

複数の振動特性情報Ｄ１２は、それぞれトナー容器４４０におけるトナー９０の残量が異なる条件の下で実際のトナー補給ユニット４４の振動を測定した結果を表す。

トナー補給ユニット４４の振動の振幅および周波数が、撹拌部材４４１および補給スクリュー４４２の回転角度に応じて周期的に変化する場合がある。そのため、本実施形態における振動特性情報Ｄ１２各々は、トナー補給ユニット４４の振動の振幅および周波数の周期的な変化を特定する情報を含む。

図３に示される例において、振動特性情報Ｄ１２各々は、トナー補給ユニット４４の振動の振幅および周波数の１周期分の変化を表す情報である。

振動特性情報Ｄ１２各々が表すトナー補給ユニット４４の振動の周波数の変化から、トナー補給ユニット４４の動作中におけるトナー補給ユニット４４の振動の位相変化を特定することができる。

また、トナー補給ユニット４４の動作中におけるトナー補給ユニット４４の振動の前記位相変化から、トナー補給ユニット４４の動作中におけるトナー補給ユニット４４の振動の周波数の変化を特定することができる。従って、振動特性情報Ｄ１２各々が、トナー補給ユニット４４の振動の前記位相変化を表す情報であってもよい。

情報取得部８ｄは、二次記憶装置８２から、残量算出部８ｃにより算出された前記トナー残量に対応する振動特性情報Ｄ１２である選択特性情報を取得する。

振動推定部８ｅは、トナー補給ユニット４４の動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、トナー補給ユニット４４の振動の前記位相変化を推定する。その際、振動推定部８ｅは、駆動回路６から出力される検出信号Ｓ１２の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて、前記位相変化を推定する。

振動推定部８ｅは、駆動回路６から信号インターフェイス８３を通じて検出信号Ｓ１２を入力する。

例えば、振動推定部８ｅは、前記調整期間における検出信号Ｓ１２の振幅および周波数を特定する。さらに、振動推定部８ｅは、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の変化における検出信号Ｓ１２の振幅および周波数と最も近似する部分を起点部として特定する。

そして、振動推定部８ｅは、トナー補給ユニット４４の動作の開始時からの経過時間を、前記選択特性情報が表す周波数の変化における前記起点部からの経過時間に換算することにより、トナー補給ユニット４４の振動の位相を推定する。

本実施形態において、振動推定部８ｅは、検出信号Ｓ１２の変化および前記選択特性情報が表す周期的な周波数変化に基づいて、トナー補給ユニット４４の振動の前記位相変化を推定する。

振動制御部８ｆは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット４４の動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の指令信号Ｓ１１を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で駆動回路６へ出力する。

本実施形態において、振動制御部８ｆは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット４４の動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する指令信号Ｓ１１を駆動回路６へ出力する。

なお、振動制御部８ｆは、信号インターフェイス８３を通じて指令信号Ｓ１１を駆動回路６へ出力する。

指令信号Ｓ１１が入力された駆動回路６は、指令信号Ｓ１１に同期した駆動信号Ｓ２１を圧電素子５に供給する。これにより、駆動回路６は、指令信号Ｓ１１の振幅、周波数および位相に対応する振動を圧電素子５に発生させる。

即ち、駆動回路６は、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット４４の動作中に、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で変化する指令信号Ｓ１１に同期した駆動信号Ｓ２１を圧電素子５に供給する。これにより、圧電素子５は、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で変化する指令信号Ｓ１１に同期し、指令信号Ｓ１１の振幅に比例した振幅の振動を発生する。

本実施形態において、振動制御部８ｆは、前記調整期間の経過後におけるトナー補給ユニット４４の動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する指令信号Ｓ１１を駆動回路６へ出力する。

前述したように、トナー補給ユニット４４の振動の振幅および周波数は、トナー容器４４０における前記トナー残量に依存する。ユニット振動特性データＤ１は、そのようなトナー補給ユニット４４の振動の特性を表す。また、前記選択特性情報は、現状のトナー補給ユニット４４の振動の振幅および周波数を表す。

そして、振動制御部８ｆおよび駆動回路６は、前記選択特性情報に基づいて、現状のトナー補給ユニット４４の振動に対して逆位相の振動を圧電素子５に発生させる。これにより、トナー補給ユニット４４の振動が抑制される。

また、画像形成装置１０における圧電素子５は、トナー補給ユニット４４の振動の位相を検出する素子と、トナー補給ユニット４４の振動に対して逆位相の振動を発生する素子とを兼ねる。従って、トナー補給ユニット４４に振動検出用の素子および振動発生用の素子の両方が取り付けられる必要がない。即ち、消耗品であるトナー補給ユニット４４を簡素に構成することができる。

３ ：シート搬送装置
４ ：画像形成部
５ ：圧電素子
６ ：駆動回路
８ ：制御装置
８Ｘ ：操作装置
８Ｙ ：表示装置
８ａ ：主制御部
８ｂ ：補給制御部
８ｃ ：残量算出部
８ｄ ：情報取得部
８ｅ ：振動推定部
８ｆ ：振動制御部
９ ：シート
１０ ：画像形成装置
３０ ：シート送出機構
３１ ：ローラー対
４０ ：光走査ユニット
４１ ：感光体
４２ ：帯電装置
４３ ：現像装置
４４ ：トナー補給ユニット
４４ｘ ：補給モーター
４５ ：転写装置
４６ ：クリーニング装置
４７ ：定着装置
５０ ：容器電極
６０ ：本体電極
８０ ：ＣＰＵ
８１ ：ＲＡＭ
８２ ：二次記憶装置
８３ ：信号インターフェイス
９０ ：トナー
１００ ：本体
１０１ ：シート収容部
１０２ ：排出トレイ
３００ ：搬送路
４４０ ：トナー容器
４４１ ：撹拌部材
４４２ ：補給スクリュー
Ｄ１ ：ユニット振動特性データ
Ｄ１１ ：候補残量データ
Ｄ１２ ：振動特性情報
Ｓ１１ ：指令信号
Ｓ１２ ：検出信号
Ｓ２１ ：駆動信号
Ｓ２２ ：出力電圧

Claims (2)

1. トナーを収容するトナー容器を有し、像担持体に形成された静電潜像をトナー像へ現像する現像装置に前記トナーを補給するトナー補給ユニットと、
   予め設定される初期残量から前記トナー補給ユニットの動作実績に応じた補給量を減算することによって前記トナー容器におけるトナー残量を算出する残量算出部と、
   予め前記トナー残量の複数の候補とそれぞれ前記トナー補給ユニットの動作時における前記トナー補給ユニットの振動の周波数および振幅を特定する複数の振動特性情報とを対応づけて記憶する記憶装置から、算出された前記トナー残量に対応する前記振動特性情報である選択特性情報を取得する情報取得部と、
   前記トナー容器に取り付けられた圧電素子と、
   交流の指令信号が入力される場合に、前記指令信号に同期した駆動信号を前記圧電素子に供給することによって前記指令信号の振幅、周波数および位相に対応する振動を前記圧電素子に発生させ、前記指令信号が入力されない場合に、前記圧電素子の出力電圧に対応する前記トナー補給ユニットの振動の検出信号を出力する駆動回路と、
   前記トナー補給ユニットの動作が開始してから予め定められた調整期間が経過する前に、前記駆動回路から出力される前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周波数に基づいて前記トナー補給ユニットの振動の位相変化を推定する振動推定部と、
   前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報が表す振幅および周波数の前記指令信号を、前記位相変化の推定結果に対して逆位相で前記駆動回路へ出力する振動制御部と、を備える画像形成装置。
2. 前記振動特性情報が、前記トナー補給ユニットの振動の振幅および周波数の周期的な変化を特定する情報を含み、
   前記振動推定部は、前記検出信号の変化および前記選択特性情報が表す周期的な周波数変化に基づいて前記位相変化を推定し、
   前記振動制御部は、前記調整期間の経過後における前記トナー補給ユニットの動作中に、前記選択特性情報に従って振幅および周波数が周期的に変化する前記指令信号を前記駆動回路へ出力する、請求項１に記載の画像形成装置。

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