JP5915423B2 - トナー状態予測装置及びプログラム - Google Patents
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Description
このような画像形成装置では、トナーにキャリアや帯電促進剤などを混合した現像剤が用いられる。例えば、画像形成装置に備えられる現像器では、容器に収容された現像剤からトナーを現像ロールに付着させ、現像ロールの回転によりトナーを感光体ドラム上へ運んで、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーで現像する。
また、このような画像形成装置には、画像形成に不要となった廃トナーを回収するトナー回収機構が設けられている。
例えば、特許文献1には、クリーニング装置により回収したトナーを、第1搬送手段によりトナー廃棄容器に搬送するか、第2搬送手段により現像装置に搬送し、その時の搬送モータのトルクを検出し、それに応じて、リサイクルトナー供給率を制御する発明が開示されている。
まず、本発明に係るトナー状態予測装置が設けられる画像形成装置について説明する。
画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、これらの機能を併せもった複合機など、紙などの記録材にトナーによって画像を形成する画像形成機能を備えた装置である。
図示の画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式であり、代表的な機能部として、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kと、各画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部21と、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を用紙P(記録材の一例)に一括転写(二次転写)させる二次転写部22と、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着器34と、を備えている。
これらの画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に、略直線状に配置されており、中間転写ベルト15に対して接離可能に構成されている。
図8には、トナー回収機構の構成例を示してある。また、図9には、図8の一部を拡大して示してある。
すなわち、トナー回収路50〜52により、各ドラムクリーナ17Y,17M,17C,17Kからトナー回収ボトル53に至るトナー回収経路が構成されている。
そして、図8及び図9中に矢印で示すように、制御部(図示せず)の制御下でモータ57を作動させることにより螺旋軸54が回転し、これによって、トナー回収路50〜52内で螺旋軸54の顎部によりトナーが送られ、各ドラムクリーナ17Y,17M,17C,17Kから回収されたトナーがトナー回収経路を通じてトナー回収ボトル53へ搬送される。
トナー詰まりを発生させる流動性劣化状態を検知する方法としては、トナーの搬送負荷の変化を捉えることで流動性劣化状態を検知する方法が知られている。トナーの搬送負荷は、搬送動作を行うための駆動モータの電流値を検出することで、その電流値から負荷状態を検知することができる。
ステッピングモータは、パルスに一致した回転角・速度(パルスの周波数が速度、パルス数が回転角を制御)で回転するが、急激な速度変化や過負荷時には、同期が外れ、パルスと回転角・速度が一致しなくなってしまう。この同期から外れた状態を脱調といい、脱調が発生すると、自力で同期状態に復帰することは困難である。
本例の画像形成装置では、上記のようなステッピングモータの特性を利用して、トナー回収機構におけるトナー詰まりを事前に検知し、限界値までの猶予期間を予測するようにしている。
本例のトナー状態予測装置は、複数のトナー搬送駆動部1、複数の駆動検知部2、駆動制御部3、データ取得部4、データ蓄積部5、データ処理部6、を有する。
駆動検知部2は、トナー搬送駆動部1となるステッピングモータ57の駆動状態を検知する機能部であり、ステッピングモータ57毎に設けられる。本例では、ステッピングモータ57の駆動状態として、ステッピングモータ57の駆動電流を検出し、その値を格納した駆動状態データを出力する。
本例では、トナー回収機構を通常動作させる際のステッピングモータ57の回転速度を基準とし、基準回転速度より高速の第1回転速度と、基準回転速度より高速且つ第1回転速度より低速の第2回転速度とに変更する制御を行う。すなわち、基準回転速度より限界トルクが低い第1回転速度(基準回転速度より脱調が発生し易い回転速度)への変更と、基準回転速度より限界トルクが低いが第1回転速度より限界トルクが高い第2回転速度(基準回転速度より脱調が発生し易いが第1回転速度より脱調が発生しにくい回転速度)への変更を行う。
なお、基準回転速度、第1回転速度、第2回転速度は、各ステッピングモータ57で共通の設定でもよいが、本例では、ステッピングモータ57が設置される対象のトナー回収路50〜52に応じた設定となっている。
データ蓄積部5は、データ取得部4により取得された駆動状態データを蓄積する。本例では、駆動状態データに時間情報を付して時系列データとして蓄積する。
脱調検出部7では、トナー搬送駆動部1となるステッピングモータ57毎に、データ取得部4により取得された(データ蓄積部5に蓄積された)駆動状態データに基づいて、脱調の検出を行う。本例では、駆動状態データに格納されたステッピングモータ57の電流値を予め設定された閾値(正常動作時の電流値の上限)と比較し、ステッピングモータ57の電流値が当該閾値を上回っている場合に、当該ステッピングモータ57に脱調が発生したと判定する。
図2には、トナー状態予測装置の動作フローの例を示してある。なお、本例では、各ステッピングモータ57は、通常、基準回転速度で駆動している。
画像形成装置により画像が形成されて出力された枚数(出力ページ数)をカウントし、予め定められた枚数(本例では100枚単位)の出力がなされたか判定する(ステップS11)。
予め定められた枚数の出力がなされたと判定された場合には、ジョブが終了したか否かを判定する(ステップS12)。ここで、ジョブは、1枚以上の画像形成出力をまとめた処理単位である。
ジョブが終了したと判定された場合には、検知モードに入る(ステップS13)。
すなわち、100枚の画像形成出力毎に検知モードに入るが、ジョブ中に割り込むのではなく、ジョブの切れ目で検知モードに入る。
まず、駆動制御部3が、ステッピングモータ57の回転速度を基準回転速度より2段階速い第1回転速度に設定してステッピングモータ57を駆動させ(ステップS14、S15)、脱調検出部7が、駆動検知部2から出力される駆動状態データを参照して、第1回転速度での脱調の有無を調べる(ステップS16)。
ステッピングモータ57のトルクと、当該ステッピングモータ57に対応する機構部分(トナー回収路50〜52のいずれか)におけるトナー堆積量との関係は、実験等により事前に求めることができ、トナー堆積量に対するトルク変化を回帰曲線で表すことができる。図3には、トナー堆積量に対するトルク変化を表す回帰曲線の例を示してある。この回帰曲線と現在のトルクから、トナー堆積量を推定することは可能である。しかしながら、トナー堆積量の時間的変化は、装置の使われ方に依存する。すなわち、トナー排出量が多い使い方をするユーザと、トナー排出量が少ない使い方をするユーザとでは、限界に達する猶予期間は異なる。また、トナーの詰まり方は必ずしも各装置で一律ではない。
そこで、本例の猶予期間予測部8では、第1回転速度での限界トルク超過時から第2回転速度での限界トルクまで(第1回転速度での脱調の発生から第2回転速度での脱調の発生まで)のトレンドを見て、基準回転速度までの猶予期間を予測するようにした。
猶予期間Tb=期間Ta×(堆積差分量Db/堆積差分量Da)
ここで、各回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量を実験等により事前測定しておくことで、堆積差分量Db/堆積差分量Daを定数化できるので、期間Taを測定して上記の演算式に代入することで、猶予期間Tbを求めることができる。
まず、第1回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)までの経過時間を算出し(ステップS31)、この算出結果を基に、第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から基準回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)まで到達予測時間(猶予期間)を算出する(ステップS32)。
図4(b)には、第1回転速度での限界トルク超過時から第2回転速度での限界トルクまでの経過日数及び出力量(出力枚数)を用いて猶予期間を算出する処理のフローを例示してある。
まず、第1回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)までの経過日数及び出力量を算出し(ステップS41)、1日あたりの出力量を算出し(ステップS42)、この算出結果を基に、第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から基準回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)まで残日数(猶予期間)を算出する(ステップS43)。
すなわち、1日あたりの出力量(出力枚数)に基づいて1日あたりのトナー堆積量を推定できるので、第2回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と基準回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分を1日あたりのトナー堆積量で除算することで、残日数を求めることができる。
まず、第1回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)までの稼働日数及び出力量を算出し(ステップS51)、稼働日あたりのトナー排出量を算出し(ステップS52)、この算出結果を基に、第2回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)から基準回転速度による限界トルクの到達(脱調の発生)まで残日数(猶予期間)を算出する(ステップS53)。
すなわち、第2回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と基準回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分を稼働日あたりのトナー堆積量で除算することで、残日数を求めることができる。
本例では、各ステッピングモータ57を、通常、第1回転速度で駆動させる(ステップS61)。脱調検出部7は、第1回転速度での通常運用中に、駆動検知部2から出力される駆動状態データを参照して、第1回転速度での脱調の有無を調べる(ステップS62)。
また、ステップS67で、基準回転速度での脱調があると判定されなかった場合には、ステップS63に戻り、ステッピングモータ57の回転速度は、第2回転速度に設定される。
このように、基準回転速度より高速の回転速度で通常運用を行うことで、検知モードの実施による生産性の低下を抑制することができる。
まず、実験等により、トナー回収経路にトナーを堆積させ、トナーを搬送するためのトルクを計測し、トナー堆積量に対するトルク変化を調べておく。
また、実験等により、ステッピングモータ57の回転速度毎の限界トルクを計測し、回転速度に対する限界トルクを調べておく。
図6(a)には、トナー堆積量に対するトルク変化を表すグラフの例を示してあり、図6(b)には、回転速度に対する限界トルクを表すグラフの例を示してある。
このようにすることで、限界までの猶予期間を容易に算出することが可能となる。
なお、2/10、5/10といった比率は例示であり、限界までの到達時間の長短によって決定すればよい。例えば、実動作上、第1段階の限界トルクを超えてからトナー堆積量限界状態の限界トルクに到達するまでの猶予期間が最大トナー排出量動作で10日程度確保できるようにすることで、保守のスケジューリングを効率的に行えるようになる。
具体的には、本発明に係る変更手段の機能を駆動制御部3により実現し、本発明に係る検出手段の機能を脱調検出部7により実現し、本発明に係る予測手段の機能を猶予期間予測部8により実現している。
なお、本例のようなソフトウェア構成により各機能部を実現する態様に限られず、各機能部を専用のハードウェアモジュールで実現するようにしてもよい。
Claims (2)
- 画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更手段と、
前記ステッピングモータの脱調を検出する検出手段と、
基準の回転速度より高速の回転速度で脱調が検出された場合に、基準の回転速度より高速の第1回転速度で脱調が検出された時点と、基準の回転速度より高速且つ第1回転速度より低速の第2回転速度で脱調が検出された時点との関係に基づいて、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とするトナー状態予測装置。 - コンピュータに、
画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更機能と、
前記ステッピングモータの脱調を検出する検出機能と、
基準の回転速度より高速の回転速度で脱調が検出された場合に、基準の回転速度より高速の第1回転速度で脱調が検出された時点と、基準の回転速度より高速且つ第1回転速度より低速の第2回転速度で脱調が検出された時点との関係に基づいて、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する予測機能と、
を実現させるためのプログラム。
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