JP6238624B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤が収容された収容容器が装着され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、感光体上に形成された静電潜像を、現像器内の現像剤（以下、トナーと称す。）を用いて現像することによってトナー像を形成する。現像器内に蓄積できるトナーの量は限りがあるので、画像形成装置本体に着脱可能な収容容器から現像器へ適宜現像剤が補給される。

トナーを収容する収容容器として、回転駆動される回転部、トナーを収容した収容部からトナーを排出するために収容部の内圧を変化させるポンプ部、回転部の回転運動をポンプ部の伸縮運動に変換する変換部を備えたものが提案されている（特許文献１）。この収容容器は、収容容器の回転に応じてポンプ部を伸縮させることにより、収容部内のトナーを排出する。即ち、収容容器は、ポンプ部が伸長することに応じて排出口から吸気された空気が収容部内のトナーを解し、次いでポンプ部が圧縮することに応じて収容部が負圧状態となり、収容容器内の空気が排出口を覆っているトナーを排出口から押し出す。

特開２０１０−２５６８９３号公報

このような収容容器では、収容容器から排出される現像剤の量を高精度に制御するためには、収容容器の回転速度を高精度に制御する必要がある。

そこで、本発明の目的は、収容容器から排出される現像剤の量を高精度に制御することである。

上記課題を解決するために請求項１に記載の画像形成装置は、感光体と、静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記感光体上の前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、現像剤を収容する収容部と前記収容部の内圧を変化させて前記収容部から前記現像手段へ現像剤を供給するために伸縮するポンプ部とを有する収容容器が装着される装着部と、前記装着部に装着された収容容器を回転させ、前記装着された収容容器の回転駆動に伴い前記ポンプ部を伸縮させる駆動手段と、前記回転している収容容器の回転速度に関する情報を取得するために、前記収容容器の所定部分を検出する検出手段と、前記検出手段により取得された前記情報に基づいてフィードバック制御を実行し、前記収容容器の回転速度が所定速度になるように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は更に、前記ポンプ部が圧縮した状態で前記駆動手段を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、収容容器から排出される現像剤の量を高精度に制御することができる。

画像形成装置の概略断面図 画像形成装置の制御ブロック図 トナーボトルの装着部の要部概略図 トナーボトルの要部概略図 回転検知センサの要部概略図 回転検知センサの要部概略図 回転速度制御処理を示すフローチャート図 タイミングチャート図 トナーボトルの回転速度とトナー排出量との関係を示した図

（画像形成装置の説明）
図１は画像形成装置２００の概略断面図である。画像形成装置２００は、各色成分のトナー像を形成する４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄが中間転写ベルト７の搬送方向に並んで配置される。画像形成装置２００には、画像形成装置２００に着脱可能なトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄが装着される。トナーボトルＴａはイエローのトナーが収容されており、トナーボトルＴｂはマゼンタのトナーが収容されており、トナーボトルＴｃはシアンのトナーが収容されており、トナーボトルＴｄはブラックのトナーが収容されている。トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは、トナーを収容する収容容器に相当する。

画像形成部Ｐａがイエローのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｂがマゼンタのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｃがシアンのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｄがブラックのトナー像を形成する。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄは同様の構成であるため、以下ではイエローのトナー像を形成する画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄの構成に関する説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、円柱状の金属ローラの表面に感光体として機能する感光層を備えた感光ドラム１ａと、この感光ドラム１ａを帯電する帯電器２ａと、トナーを収容した現像器１００ａを有する。矢印Ａ方向は、感光ドラム１ａが回転する方向である。感光ドラム１ａが帯電器２ａによって帯電された後、レーザ露光装置３ａがイエローの色成分画像データに基づき感光ドラム１ａを露光する。これにより、感光ドラム１ａ上にイエローの色成分の静電潜像が形成される。現像器１００ａが感光ドラム１ａ上の静電潜像を、トナーを用いて現像する。これにより、感光ドラム１ａ上にトナー像が形成される。なお、現像器１００ａは、現像器１００ａ内のトナーの量を検知する不図示のセンサを備える。現像器１００ａ内のトナーの量が減少したことをセンサが検知した場合、トナーボトルＴａから現像器１００ａにトナーが供給される。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａ上のトナー像を中間転写ベルト７に転写する一次転写ローラ４ａを備える。感光ドラム１ａと中間転写ベルト７とが一次転写ローラ４ａに押圧されている一次転写ニップ部Ｔ１ａを、感光ドラム１ａ上に形成されたトナー像が通過している間、一次転写ローラ４ａには一次転写電圧が印加される。これによって、感光ドラム１ａ上のトナー像が中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｐａは感光ドラム１ａ上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ６ａも有している。

中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８、従動ローラ１７、第１テンションローラ１８、及び第２テンションローラ１９に掛け回されている。この中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８の回転駆動によって矢印Ｂ方向に回転する。つまり、中間転写ベルト７上のトナー像は矢印Ｂ方向に搬送される。

中間転写ベルト７を基準にして二次転写対向ローラ８の反対側には二次転写ローラ９が配設されている。二次転写対向ローラ８に二次転写電圧が印加されることに応じて、二次転写対向ローラ８と中間転写ベルト７とが二次転写ローラ９に押圧されている二次転写ニップ部Ｔ２において、中間転写ベルト７上のトナー像が記録材Ｓに転写される。ベルトクリーナ１１は、中間転写ベルト７上に残留したトナーを除去する。

トナー像が転写される記録材Ｓはカセット部６０に格納されている。給紙ローラ（不図示）はカセット部６０に収容された記録材Ｓを給紙する。搬送ローラ対６１は、給紙ローラ（不図示）によって給紙された記録材Ｓをレジストレーションローラ対６２に向けて搬送する。記録材Ｓがレジストレーションローラ対６２に搬送された後、レジストレーションローラ対６２は記録材Ｓが中間転写ベルト７上のトナー像と接触するように記録材Ｓを搬送する。

二次転写ローラ９によりトナー像が記録材Ｓに転写された後、記録材Ｓは定着器１３に搬送される。定着器１３は、ヒータを有する定着ローラと加圧ローラとを備え、ヒータの熱と、定着ローラと加圧ローラの圧力とによって、記録材Ｓ上のトナー像を記録材Ｓに定着させる。定着器１３によってトナー像が定着された記録材Ｓは排紙ローラ対６４により画像形成装置２００から排紙される。

次に、本実施形態の画像形成装置２００が、不図示のＰＣやスキャナ等から転送される画像データに基づいて印刷物を複製する画像形成動作について説明する。

感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄが矢印Ａ方向への回転駆動を開始する。帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄが感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄを一様に帯電する。そして、レーザ露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄが画像データに基づいて感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄを露光する。これにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄには画像データの色成分毎の静電潜像が形成される。このとき、給紙ローラ（不図示）がカセット部６０に格納された記録材Ｓを給紙し、搬送ローラ対６１がレジストレーションローラ対６２に向けて記録材Ｓを搬送し始める。

次いで、現像器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、及び１００ｄが感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄ上の静電潜像を現像することによって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄ上に各色成分のトナー像が形成される。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄ上のトナー像は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄの矢印Ａ方向への回転に伴い、一次転写ニップ部Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、及びＴ１ｄへ搬送される。一次転写ニップ部Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、及びＴ１ｄにおいて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄ上の各色成分のトナー像は中間転写ベルト７上に転写される。一次転写ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄは感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に転写する。これによって、中間転写ベルト７上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄに残留したトナーは、ドラムクリーナ６ａ、６ｂ、６ｃ、及び６ｄによって除去される。

レジストレーションローラ６２は、中間転写ベルト７上のトナー像が記録材Ｓ上の所望の位置に転写されるように、記録材Ｓを二次転写ニップ部Ｔ２に搬送するタイミングを調整する。二次転写ニップ部Ｔ２において、二次転写ローラ９が中間転写ベルト７上のトナー像を記録材Ｓに転写させる。なお、二次転写ニップ部Ｔ２において記録材Ｓに転写されずに中間転写ベルト７に残留したトナーは、ベルトクリーナ１１によって除去される。

トナー像を担持した記録材Ｓは定着器１６に搬送される。これにより、定着器１６は記録材Ｓ上の未定着のトナー像を記録材Ｓに溶融定着する。そして、定着器１６を通過し終えた記録材Ｓは排紙ローラ６４によって画像形成装置２００から排紙される。画像形成装置２００は、上述の画像形成動作によって、画像データに基づく印刷物を複製することができる。

（制御部の構成）
図２は、本実施形態における画像形成装置２００の制御ブロック図である。以降の説明においてトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、及びＴｄはトナーボトルＴと称し、現像器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、及び１００ｄは現像器１００と称す。

制御部６００は、画像形成装置２００の全体を制御する。制御部６００は、ＣＰＵ６０１、モータ駆動回路６０３、センサ出力検知回路６０７、ＲＯＭ６０８、ＲＡＭ６０９を備える。

ＣＰＵ６０１は、画像形成装置２００の各デバイスを制御する制御回路である。ＲＯＭ６０８は、画像形成装置２００で実行される各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ６０９は、ＣＰＵ６０１が制御プログラムを実行するために使用されるシステムワークメモリである。なお、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、及びＰｄや定着器１３は図１において説明しているので、ここでの説明を省略する。また、ボトルセンサ２２１はトナーボトルＴが画像形成装置の装着位置に装着されたか否かを検知し、検知結果をＣＰＵ６０１に出力する。

駆動モータ６０４は、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給するために、トナーボトルＴを回転させる駆動源である。モータ駆動回路６０３は、駆動モータ６０４を制御するために駆動モータ６０４に供給する電流を制御する。ＣＰＵ６０１が微小時間あたりに駆動モータ６０４に電流を供給すべき時間の割合を示す制御値であるところのＰＷＭ設定値を設定することによって、モータ駆動回路６０３がこのＰＷＭ設定値に基づいて駆動モータ６０４に供給する電流を制御する。本実施形態においては駆動モータ６０４としてＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）を用いる。そのため、駆動モータ６０４の回転速度、及び、駆動モータ６０４の回転駆動力は、微小時間あたりに駆動モータ６０４に電流が供給された時間の割合に応じて変化する。

なお、ＣＰＵ６０１がＥＮＢ信号を出力している間、モータ駆動回路６０３が駆動モータ６０４に電流を供給することができる。つまり、ＣＰＵ６０１がＥＮＢ信号を出力している間、モータ駆動回路６０３が駆動モータ６０４にＰＷＭ設定値に基づく電流を供給する。これによりトナーボトルＴが回転駆動される。一方、ＣＰＵ６０１がＥＮＢ信号を停止することに応じて、モータ駆動回路６０３から駆動モータへの電流の供給が停止される。これによりトナーボトルＴが停止される。

回転検知センサ２０３は発光部と受光部とを備えた光学センサであり、受光部の受光量に応じた信号を出力する。トナーボトルＴの所定領域が検出位置を通過している間、回転検知センサ２０３の受光量が閾値未満に低下し、トナーボトルＴが回転する回転方向においてトナーボトルＴの所定領域以外の領域が検出位置を通過している間、回転検知センサ２０３の受光量が閾値以上となる。なお、回転検知センサ２０３の具体的な構成は、図４を用いて後述する。

センサ出力検知回路６０７は、回転検知センサ２０３の出力信号に基づき、回転検知センサ２０３の受光量が閾値以上であればハイレベルの信号を出力し、回転検知センサ２０３の受光量が閾値未満であればローレベルの信号を出力する。即ち、センサ出力検知回路６０７は、トナーボトルＴの所定領域が検出位置を通過している間にローレベルの信号を出力し、トナーボトルＴの所定領域以外の領域が検出位置を通過している間にハイレベルの信号を出力する。

（装着部の説明）
トナーボトルＴは画像形成装置２００に設けられた装着部３１０に装着される。図３を用いて装着部３１０の構成について説明する。図３（ａ）は装着部３１０を正面からトナーボトルＴの装着方向について見た部分正面図、図３（ｂ）は装着部３１０の内部を説明するための斜視図である。なお、トナーボトルＴは、図３（ｂ）に示すように、装着部３１０に対して矢印Ｍ方向に装着される。この矢印Ｍ方向は、画像形成装置２００の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄの回転軸線方向と平行である。また、トナーボトルＴの装着部３１０からの取り出し方向は、このＭ方向とは反対方向となる。

装着部３１０は、駆動モータ６０４の回転軸に連結された駆動ギア３００、トナーボトルＴの回転に応じてトナーボトルＴのキャップ部２２２（図４）が回転することを規制する回転方向規制部３１１、底部３２１、回転軸線方向規制部３１２を備える。回転軸線方向規制部３１２は、トナーボトルＴのキャップ部２２２（図４）を係止することでキャップ部２２２（図４）の回転軸線方向への移動を規制する。

底部３２１には、トナーボトルＴが装着された場合に、トナーボトルＴの排出口（排出孔）２１１（図４）と連通し、トナーボトルＴから排出されたトナーを受け入れる受け入れ口（受け入れ孔）３１３を有する。トナーボトルＴの排出口２１１（図４）から排出されたトナーは受け入れ口３１３を通って現像器１００へと供給される。なお、本実施形態において、受け入れ口の直径は排出口２１１と同じであり、例えば、約２［ｍｍ］である。

駆動ギア３００は、駆動モータ６０４（図４）の回転軸に固定されており、装着部３１０に装着されたトナーボトルＴに対して駆動モータ６０４からの回転駆動力を伝達する。

（トナーボトルの説明）
図４（ａ）は、装着部３１０に装着されたトナーボトルＴの外観図である。図４（ｂ）、及び、図４（ｃ）は、装着部３１０に装着されたトナーボトルＴのキャップ部２２２内の構造を示した概略図である。

トナーボトルＴは、トナーを収容する収容部２０７、駆動モータ６０４から回転駆動力が伝達される駆動伝達部２０６、トナーを排出する排出口２１１を有する排出部２１２、排出部２１２内のトナーを排出口２１１から排出するためのポンプ部２１０を備える。さらにトナーボトルＴは、ポンプ部２１０を伸縮させる往復動部材２１３を備える。駆動伝達部２０６は、凸部２２０（所定部分）とカム溝２１４を有する。カム溝２１４は、トナーボトルＴの駆動伝達部２０６が回転する回転方向において駆動伝達部２０６の一周に亘って形成されている。

駆動伝達部２０６に形成されたカム溝２１４、及び、凸部２２０は、駆動伝達部２０６と一体に回転する。駆動モータ６０４が駆動ギア３００を介してトナーボトルＴの駆動伝達部２０６に回転駆動力を伝達することによって、トナーボトルＴの駆動伝達部２０６、及び、駆動伝達部２０６に連結された収容部２０７は回転する。収容部２０７の内部には、螺旋状に凸部２０５が形成されており、収容部２０７の回転に伴って収容部２０７内のトナーを排出口２１１に向けて搬送する。

一方、キャップ部２２２は、装着部３１０によって回転が規制されているので、駆動伝達部２０６が回転したとしても回転しない。トナー排出口２１１、ポンプ部２１０、往復動部材２１３もキャップ部２２２とともに回転しないように規制されており、駆動伝達部２０６が回転したとしても、トナー排出口２１１、ポンプ部２１０、往復動部材２１３は回転しない。

キャップ部２２２の内側には駆動伝達部２０６が回転することによって往復動部材２１３が回転することを規制する回転規制溝が形成されており、往復動部材２１３は回転規制溝に係合される（図５）。さらに、往復動部材２１３は、ポンプ部２１０に接続されると共に、不図示の爪部が駆動伝達部２０６のカム溝２１４に係合する。これにより、駆動伝達部２０６が回転することに応じて、往復動部材２１３が回転することを規制された状態で往復動部材２１３がカム溝２１４に沿って移動するので、往復動部材２１３が矢印Ｘ方向（トナーボトルＴの長手方向）に往復動する。

往復動部材２１３は、ポンプ部２１０と連結されている。往復動部材２１３が往復動することによってポンプ部２１０は伸長と圧縮を交互に繰り返す。往復動部材２１３が矢印Ｘ方向に移動することによりポンプ部２１０が伸長する。そして、ポンプ部２１０が伸長することによりトナーボトルＴ内の内圧が低下し、排出口２１１から空気が吸い込まれ、排出部２１２内のトナーを解す。次に、往復動部材２１３が矢印Ｘ方向と逆方向に移動することによりポンプ部２１０が圧縮する。そして、ンプ部２１０が圧縮することによりトナーボトルＴ内の内圧が上昇し、排出口２１１に堆積したトナーが排出口２１１からトナー搬送路を通って現像器１００に供給される。

キャップ部２２２は、このトナーボトルＴの装着方向（矢印Ｍ方向）の奥側に突起２２２ａを有する。画像形成装置２００に設けられているボトルセンサ２２１は、トナーボトルＴが装着部３１０に装着されたことを検出する。トナーボトルＴが装着位置に装着された場合、ボトルセンサ２２１がキャップ部２２２の突起２２２ａを検出することに応じてボトルセンサ２２１がトナーボトルＴが装着されていることを示す信号をＣＰＵ６０１に出力する。

さらに、キャップ部２２２は、排出口２１１を封止するシール部材２２２ｂを備えている。このシール部材２２２により排出口２１１が封止されていれば、トナーボトルＴ内のトナーが排出口２１１から漏れ出すことを防止できる。なお、トナーボトルＴが装着部３１０に装着される前にユーザがシール部材２２２を除去することによって、トナーボトルＴの排出口２１１が開放される。

ここで、図４（ｂ）はトナーボトルＴのポンプ部２１０が最大限伸張された状態、図４（ｃ）はトナーボトルＴのポンプ部２１０が最大限圧縮された状態を示すトナーボトルＴの要部断面図である。なお、ポンプ部２１０は、このポンプ部２１０の伸縮動作に伴ってポンプ部２１０の容積が可変する樹脂製の蛇腹状のポンプである。即ち、ポンプ部２１０は、「山折り」部と「谷折り」部とがトナーボトルＴの長手方向に沿って交互に繰り返し並んでいる。

本実施形態では、トナーボトルＴが１回転する間に亘って補給動作を２回行う。１回のトナー補給動作は、ポンプ部２１０が最大圧縮している状態から開始し、ポンプ部２１０を伸長させ、その後に圧縮させ、ポンプ部２１０が最大圧縮した状態で終了する。

カム溝２１４には、２つのピーク部と２つの谷領域が、谷→ピーク→谷→ピークの順番で形成されている。往復動部材２１３が係合しているカム溝２１４の位置がピークである場合、ポンプ部２１０が最大限伸長する。往復動部材２１３が係合しているカム溝２１４の位置が谷領域である場合、ポンプ部２１０が最大限圧縮する。

（回転検知センサの構成）
次に、画像形成装置２００に設けられた回転検知センサ２０３について図５、及び図６に基づいて説明する。回転検知センサ２０３は、発光部と、発光部から照射された光を受光する受光部とを有する光学センサである。フラグ２０４は自重によってトナーボトルＴの駆動伝達部２０６に接触する。よって、フラグ２０４は、駆動伝達部２０６の凸部２２０に押されて回転軸２０４ａを中心に揺動し、発光部２０３からの光を遮光する。つまり、回転検知センサ２０３によって、フラグ２０４が凸部２２０に接触しているか否かを検知することができる。つまり、回転検知センサ２０３はトナーボトルＴの回転位置を検知することができる。図５は、トナーボトルＴが装着される方向において凸部２２０が形成されている領域と重なる位置、且つ、駆動伝達部２０６が回転する回転方向において凸部２２０と異なる領域（他の領域）にフラグ２０４が当接している様子を示している。この場合、フラグ２０４が発光部と受光部の間に位置していないので、受光部は発光部から発せられた光を受光することができる。本実施形態においては、フラグ２０４が発光部と受光部の間に位置していなければ、受光部の受光光量が閾値以上となる。ここで、センサ出力検知回路６０７（図２）は、受光部に受光される光の受光光量が閾値以上であればハイレベルの信号（論理‘Ｈ’）を出力し、受光部に受光される光の受光光量が閾値未満であればローレベルの信号（論理‘Ｌ’）を出力する。つまり、フラグ２０４が凸部２２０以外の領域に接触している場合、センサ出力検知回路６０７（図２）はハイレベルの信号（論理‘Ｈ’）をＣＰＵ６０１に出力する。

一方、図６は、フラグ２０４が凸部２２０に当接している様子を示している。この場合、フラグ２０４が発光部と受光部の間に位置しているので、受光部は発光部から発せられた光を受光することができない。つまり、受光部の受光光量は閾値未満となる。つまり、フラグ２０４が凸部２２０に接触している場合、センサ出力検知回路６０７（図２）はローレベルの信号（論理‘Ｌ’）をＣＰＵ６０１に出力する。

ここで、本実施形態においては、ポンプ部２１０が圧縮し始めてからポンプ部２１０が最大限圧縮するまで、凸部２２０がフラグ２０４を押し上げる構成とした。センサ出力検知回路６０７（図２）は、ポンプ部２１０が圧縮し始めてからポンプ部２１０が最大限圧縮するまでの間、ローレベルの信号（論理‘Ｌ’）を出力する。そして、ポンプ部２１０が伸長し始めてからポンプ部２１０が最大限伸長するまでの間、ハイレベルの信号（論理‘Ｈ’）を出力する。

（回転速度制御処理）
本実施形態においては、駆動モータ６０４としてＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）を用いている。駆動モータ６０４がトナーボトルＴを回転駆動する場合、トナーボトルＴの回転速度がトナーボトルＴの重量に応じて変動してしまう。つまり、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを供給することにより、トナーボトルＴに収容されたトナーの量が少なかった場合、トナーボトルＴは軽くなる。よって、所定のＰＷＭ設定値に基づき駆動された駆動モータ６０４がトナーボトルＴを回転させた場合、トナーボトルＴの回転速度が目標速度よりも速くなる。

トナーボトルＴから現像器１００に補給されるトナーの量（補給量）は、トナーボトルＴの内圧が変化する速度に応じた値となることが実験によって分かった。つまり、トナーボトルＴの重量が減少することによってトナーボトルＴの回転速度が目標速度よりも速くなった場合、トナーボトルＴの補給量が目標とする補給量よりも増加してしまう。図９は、トナーボトルＴの回転速度とトナーボトルＴから１回に排出されるトナーの量（トナー排出量）との関係を実験によって測定した結果である。図９に示すように、トナーボトルＴの回転速度が増加すれば、トナーボトルＴから１回に排出されるトナーの量が増加していることが分かる。具体的には、トナーボトルＴの回転速度が１２０ｒｐｍにおけるトナー排出量は、トナーボトルＴの回転速度が３０ｒｐｍにおけるトナー排出量に対して４０［％］増加する。トナーボトルＴから直接現像器１００にトナーを補給する構成において、トナー排出量が４０［％］も変化した場合、印刷物の濃度が変化してしまう可能性がある。

本実施形態では、１回のトナー補給動作は、ポンプ部２１０が最大圧縮している状態から開始し、ポンプ部２１０を伸長させ、その後に圧縮させ、ポンプ部２１０が最大圧縮した状態で終了する。図９に示すようにトナーの補給量は、ポンプ部２１０を圧縮する際の回転速度の影響をうける。そこで、本実施形態では、ポンプ部２１０が圧縮を開始するまでにＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）が目標回転速度で安定するように、開始状態（すなわち、前回のトナー補給の終了状態）の位置が設計されている。
さらに、本実施形態では、トナーボトルＴの回転速度をフィードバック制御することにより、トナーボトルＴの重量の変化に応じたトナーボトルＴの回転速度の変化を低減させる。

フィードバック制御を高精度に行うためには、トナーボトルＴの回転速度を高精度に測定することが重要である。ＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）は、目標回転速度までの立ち上がりおよび停止において時間がかかるという特性を有する。したがって、ＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）が目標回転速度で安定しているタイミングを検出し、回転速度を測定する必要がある。

上述したように本実施形態では、ポンプ部２１０が圧縮を開始するまでにＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）が目標回転速度で安定するように設計されている。よって、ポンプ部２１０が圧縮処理しているタイミングで回転速度を測定する。

さらに、回転位置がポンプ部２１０が最大限圧縮された状態で、補給動作後にトナーボトルＴが停止するように、カム溝２１４の谷領域の幅がカム溝のピーク領域の幅に比べて広くなっている。これにより、ポンプ部２１０が最大限圧縮されていない状態で停止される可能性を低減させている。

以下、駆動モータ６０４の回転速度が目標速度となるように、ＣＰＵ６０１が駆動モータ６０４の回転駆動を制御する回転速度制御処理を、図２の制御ブロック図と図７のフローチャートに基づいて説明する。なお、図７に示す回転速度制御処理は、図２に示すＣＰＵ６０１がＲＯＭ６０８に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。本実施形態においては、トナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給する場合に、ＣＰＵ６０１が図７に示す回転速度制御処理を実行する。つまり、ＣＰＵ１００は、トナー補給指示に基づき、図７に示す回転速度制御処理を実行する。なお、ＣＰＵ６０１は、現像器１００内のトナーの量が所定量よりも低下した場合にトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給する補給動作を実施すればよい。

ＣＰＵ６０１は、まず、ステップ１００において、センサ出力検知回路６０７から出力される信号がハイレベル（論理‘Ｈ’）であるか否かを判定する。ＣＰＵ６０１は、ポンプ部２１０が圧縮した状態でトナーボトルＴが停止されているか否かを、センサ出力検知回路６０７の出力信号に基づいて判定する。つまり、今回の補給動作を適切な回転位置から開始することができるか否かを判定する。

ステップＳ１００において、センサ出力回路６０７の出力信号がハイレベルであれば、ＣＰＵ６０１はポンプ部２１０が最大限圧縮した後にトナーボトルＴの回転駆動が停止されたと判定する。そして、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０１ａに進み、エラーフラグＩＳの値を０に設定する。

一方、ステップＳ１００において、センサ出力回路６０７の出力信号がローレベルであれば、ＣＰＵ６０１はポンプ部２１０が圧縮している途中においてトナーボトルＴの回転駆動が停止されたと判定する。ステップＳ１００において、センサ出力回路６０７の出力信号がローレベルであれば、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０１ｂに進み、エラーフラグＩＳの値を１に設定する。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ６０１は、ＲＡＭ６０９に記憶されたＰＷＭ値をモータ駆動回路６０３に設定するとともに、ＥＮＢ信号をモータ駆動回路６０３に出力する。お、ＲＡＭ６０９にＰＷＭ値が記憶されていなければ、ＣＰＵ６０１は、例えば、ＰＷＭ値として所定値を設定する。

駆動モータ６０４の回転駆動が開始された後、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０３に進み、センサ出力検知回路２０３からローレベルの信号（論理‘Ｌ’）が出力されるまで待機する。

ステップＳ１０３において、センサ出力検知回路２０３からローレベルの信号が出力されることに応じて、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０４へ進む。

センサ出力検知回路２０３からローレベルの信号が出力されたことに応じて、ＣＰＵ６０１は、所定クロック信号に応じたカウントを開始する。次いで、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０５へ進み、センサ出力検知回路２０３からハイレベルの信号（論理‘Ｈ’）が出力されるまで待機する。ステップＳ１０５において、センサ出力検知回路２０３から出力される信号がローレベルからハイレベルに変化したことに応じて、ＣＰＵ６０１はステップＳ１０６へ進む。そして、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１０６において現在のカウント値Ｔｎを取得し、ステップＳ１０７において、駆動モータ６０４の回転駆動を停止する。

カウント値Ｔｎは、トナーボトルＴが回転する回転方向において凸部２２０の前端がセンサフラグ２０４を押し上げてから、回転方向において凸部２２０の後端がセンサフラグ２０４の押し上げを解除するまでの時間を計測した値である。即ち、カウント値Ｔｎは、凸部２２０によってセンサフラグ２０４が押し上げられている時間を計測した値である。本実施形態では、ポンプ部２１０の圧縮処理が終了するとセンサ出力検知回路２０３から出力される信号がローレベルからハイレベルに変化する。よって、ＣＰＵ６０１はトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給する補給動作が１回（１ブロック）実施されたと判定し、ＣＰＵ６０１がモータ駆動回路６０３に入力していたＥＮＢ信号を停止する。これにより、駆動モータ６０４は停止する。

ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの処理において、センサ出力検知回路２０３からローレベルの信号が出力されていた時間を計測する。ここで、センサ出力検知回路２０３から出力された信号がローレベルとなっている期間は、トナーボトルＴの回転に伴ってフラグ２０４が凸部２２０に当接していた期間に相当する。

ＣＰＵ６０１は駆動モータ６０４の回転駆動を停止させた後、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、ＣＰＵ６０１はエラーフラグＩＳの値が０であるか否かを判定する。

エラーフラグＩＳの値が０である場合は、今回の補給動作は適切な回転位置から開始されている。すなわち、今回の補給動作によって計測されたカウント値Ｔｎが信頼できることを意味する。よって、Ｓ１０９において、ＣＰＵ６０１は、カウント値Ｔｎに基づき、ＲＡＭに記憶されているＰＷＭ設定値を補正し、回転速度制御処理を終了する。

ＣＰＵ６０１は以下のようにＰＷＭ設定値を補正する。まず、カウント値Ｔｎから今回の補給動作の回転速度Ｖ（ｎ）を求める。カウント値Ｔｎはフラグ２０４が凸部２２０に当接していた時間を示す。凸部２２０の周長は既知であるので、カウント値Ｔｎに基づき、今回の補給動作の回転速度Ｖ（ｎ）を求めることができる。

次に、以下の式に基づきＰＷＭ設定値の補正値Ｄ（ｎ＋１）を算出する。

Ｄ（ｎ＋１）＝Ｄ（ｎ）＋Ｋｉ＊（Ｖｔｇｔ−Ｖ（ｎ））
ここで、Ｄ（ｎ）は現在のＰＷＭ設定値（すなわち、ステップＳ１０２において設定されたＰＷＭ設定値である）、Ｋｉは所定の比例定数、Ｖｔｇｔは目標回転速度である。

ＰＷＭ設定値の補正値Ｄ（ｎ＋１）は、次回の補給動作の際に使用される。

一方、ステップＳ１０８において、エラーフラグＩＳの値が１である場合は、今回の補給動作は適切な回転位置から開始されていない。つまり、フラグ２０４が凸部２２０に当接している際に、ＤＣモータ（ＤＣブラシモータ）が目標回転速度までの立ち上がり処理の最中である可能性がある。つまり、今回の補給動作によって計測されたカウント値Ｔｎが信頼できないことを意味する。よって、ＰＷＭ設定値を補正せずに回転速度制御処理を終了させる。

このように、本実施形態では、センサ出力検知回路２０３から出力される信号がローレベルからハイレベルに変化したことに応じて、カウンタ値の取得および駆動モータの停止を実行する。本実施形態において、トナーボトルＴが回転する回転方向における凸部２２０の後端部はポンプ部２１０の圧縮の終了タイミングに対応するように設計されている。凸部２２０の後端部の検知結果を回転速度の計測時間の終了と補給動作の終了の両方を示す指標として使用している。このようにすることにより、伝達部２０６に設けられている凸部２２０の構成を簡単にすることができるとともに、ＣＰＵ６０１の制御も簡単にすることができる。

本実施形態によれば、回転検知センサ２０３によりトナーボトルＴの凸部２２０が検知される時間に基づいて駆動モータ６０４の回転速度を制御するＰＷＭ設定値を補正することによって、トナーボトルＴの回転速度を目標とする回転速度に制御することができる。つまり、ポンプ部２１０が圧縮し始めてからポンプ部２１０が最大限圧縮するまでの供給動作を行った時間を計測し、計測結果に基づいて次にトナーボトルＴを回転駆動させるときの回転速度を制御している。これにより、トナーボトルＴの回転速度を目標とする回転速度に制御することができるので、トナーボトルＴのトナー排出量を安定させることができる。

（駆動モータの回転速度の推移）
図８は、ＰＷＭ設定値、センサ出力検知回路６０７の出力信号、駆動モータ６０４の回転速度、カウント値Ｔｎ、供給動作を開始させるスタート信号、カウント開始を示すカウント開始信号、供給動作を終了させるストップ信号を示したタイミングチャート図である。

ＣＰＵ６０１は、時刻ｔ０においてトナーボトルＴから現像器１００にトナーを補給する場合、時刻ｔ０においてスタート信号を出力する。このスタート信号が出力されたことに応じて、モータ駆動回路６０３が駆動モータ６０４に電流を供給する時間をＰＷＭ設定値（図８においてはＤ（ｎ）［％］）に基づいて制御し始める。さらに、ＣＰＵ６０１は、時刻ｔ０においてスタート信号を出力することに応じて、カウント値として０を設定する。

モータ駆動回路６０３により駆動モータ６０４の回転駆動が開始された後、駆動モータ６０４の回転速度が増加し始める。このとき、センサ出力検知回路６０７はハイレベルの信号を出力している。つまり、トナーボトルＴのポンプ部２１０は圧縮していない。

次いで、時刻ｔ１において、センサ出力検知回路６０７の出力信号がハイレベルの信号からローレベルの信号に変化する。ＣＰＵ６０１はセンサ出力検知回路６０７の出力信号がハイレベルの信号からローレベルの信号に変化することに応じてカウント開始信号を出力する。これにより、カウント値Ｔｎが増加し始める。このとき、センサ出力検知回路６０７がローレベルの信号を出力しているので、ポンプ部２１０が圧縮し始めている。

次いで、時刻ｔ２において、センサ出力検知回路６０７の出力信号がローレベルの信号からハイレベルの信号に変化する。ＣＰＵ６０１はセンサ出力検知回路６０７の出力信号がローレベルの信号からハイレベルの信号に変化することに応じてストップ信号を出力する。これにより、カウント値Ｔｎの増加が停止すると共に、モータ駆動回路６０３により駆動モータ６０４の回転駆動が停止される。このとき、トナーボトルＴのポンプ部２１０は最大限圧縮したことを示している。ＣＰＵ６０１がモータ駆動回路６０３により駆動モータ６０４の回転駆動を停止することによって、ポンプ部２１０が伸長してしまう前に、トナーボトルＴの回転駆動を停止させている。

以上の説明においては、センサ出力検知回路６０７の出力信号がローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングにおいて、ポンプ部２１０が最大限圧縮する構成とした。ローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングにおいてトナーボトルＴの回転駆動を停止させることによって、次にトナーボトルＴの回転駆動を開始した場合にトナーボトルＴが吸気動作を行うことができる。これによって、トナーボトルＴの排出口２１１に堆積したトナーを解すと共に、トナーボトルＴの排出口２１１からトナーを排出できる。

また、本実施形態によれば、トナーボトルＴは駆動伝達部２０６の１周に亘って凸部２２０を２箇所設け、トナーボトルＴが１回転する間に、供給動作を２回行う構成とした。しかしながら、トナーボトルＴが１回転する間に１回だけ供給動作を行う構成としてもよい。この構成とする場合、トナーボトルＴは駆動伝達部２０６に凸部２２０を１箇所だけ設ける構成とすればよい。なお、回転検知センサ２０３により凸部２２０が検知されることに応じてセンサ出力検知回路６０７からローレベルの信号が出力される間、トナーボトルＴが現像器１００にトナーを供給する供給動作が行われる。

また、トナーボトルＴが１回転する間に３回以上供給動作を行う構成としてもよい。この構成とする場合、トナーボトルＴは駆動伝達部２０６に凸部２２０を３箇所以上設ける。なお、回転検知センサ２０３により凸部２２０が検知されることに応じてセンサ出力検知回路６０７からローレベルの信号が出力される間、トナーボトルＴが現像器１００にトナーを供給する供給動作が行われる。

また、本実施形態においては、トナーボトルＴが圧縮し始めるタイミングにおいて、センサ出力検知回路６０７の出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わる構成に限定されない。つまり、トナーボトルＴが圧縮し始めてから所定時間後にセンサ出力検知回路６０７の出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わる構成としてもよい。同様に、本実施形態においては、トナーボトルＴが最大限圧縮した後にセンサ出力検知回路６０７の出力信号がローレベルからハイレベルに切り替わる構成に限定されない。つまり、トナーボトルＴが最大限圧縮する前にセンサ出力検知回路６０７の出力信号がローレベルからハイレベルに切り替わる構成としてもよい。

また、本実施形態においては、トナーボトルＴが供給動作を行っている間に、センサ出力検知回路６０７がローレベルの信号を出力し、トナーボトルＴが供給動作を行っていない間に、センサ出力検知回路６０７がハイレベルの信号を出力する構成とした。しかしながら、センサ出力検知回路６０７の出力信号は逆の関係であってもよい。即ち、トナーボトルＴが供給動作を行っている間に、センサ出力検知回路６０７がハイレベルの信号を出力し、トナーボトルＴが供給動作を行っていない間に、センサ出力検知回路６０７がローレベルの信号を出力する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、トナーボトルＴが供給動作を行っている間、ローレベルの信号が出力され続ける構成としたが、ポンプ部２１０が圧縮し始めたことを識別できる信号（第１の信号）と、ポンプ部２１０が最大限圧縮し終えたことを識別できる信号（第２の信号）が出力される構成であってもよい。センサ出力検知回路６０７が第１の信号を出力してから第２の信号が出力されるまでの時間に基づいて、ＣＰＵ６０１がトナーボトルＴを回転駆動させる際のＰＷＭ設定値を補正する構成とすればよい。

また、本実施形態においては、現像器１００内のトナーの量が所定量よりも低下した場合に補給動作が実行される構成としたが、現像器１００内のトナーの割合が所定の割合よりも低下した場合に補給動作が実施される構成としてもよい。例えば、現像器１００は、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する構成とした場合、ＣＰＵ６０１が現像剤の量に対するトナーの量の割合と所定の割合を比較すればよい。

Ｔ 収容容器
１００ 現像器
２０３ 回転検知センサ
２０７ 収容部
２１０ ポンプ部
２２０ 凸部
３１０ 装着部
６０１ ＣＰＵ
６０３ モータ駆動回路
６０４ 駆動モータ
６０７ センサ出力検知回路

Claims (12)

1. 感光体と、
   静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、
   前記感光体上の前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、
   現像剤を収容する収容部と前記収容部の内圧を変化させて前記収容部から前記現像手段へ現像剤を供給するために伸縮するポンプ部とを有する収容容器が装着される装着部と、
   前記装着部に装着された収容容器を回転させ、前記装着された収容容器の回転駆動に伴い前記ポンプ部を伸縮させる駆動手段と、
   前記回転している収容容器の回転速度に関する情報を取得するために、前記収容容器の所定部分を検出する検出手段と、
   前記検出手段により取得された前記情報に基づいてフィードバック制御を実行し、前記収容容器の回転速度が所定速度になるように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は更に、前記ポンプ部が圧縮した状態で前記駆動手段を停止させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記収容容器から現像剤を供給する動作は、前記ポンプ部が圧縮した状態から開始され、該ポンプ部を伸長し、該ポンプを圧縮し、該圧縮した状態で終了し、
   前記制御手段は、前記検出手段が前記所定部分の後端を検出したことに応じて前記駆動手段を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記収容容器の回転速度を制御値に基づいて制御し、
   前記制御手段は、前記ポンプ部が圧縮し終える度に、前記検出手段により取得された前記情報に基づいて前記制御値を更新することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記検出手段により前記所定部分の前端が検出されてから前記所定部分の後端が検出されるまでの時間に基づき、前記制御値を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記収容容器から現像剤を供給する動作が、前記ポンプ部が圧縮した状態から開始されなかった場合は、前記制御値の補正を行わないことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動手段はＤＣモータであり、
   前記制御値は前記駆動手段に供給すべき電流を制御するための値であることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記収容容器の回転速度が安定している期間に、前記検出手段は前記回転する収容容器の前記所定部分を検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記収容容器は、前記駆動手段により回転される前記収容容器の回転駆動力を前記ポンプ部が伸縮する力へ変換する変換部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記変換部は、前記収容容器の回転とともに回転するカム溝と、前記カム溝に係合し前記ポンプ部と接続されている部材とを有し、
   前記ポンプ部は前記カム溝に応じて伸縮することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記検出手段により前記所定部分が検出される期間において、前記ポンプ部が圧縮されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記収容容器は１回転する間に、前記現像剤の供給を複数回行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記回転している収容容器は、前記ポンプ部が前記現像剤を前記収容容器から前記現像手段へ供給する期間と、前記ポンプ部が前記現像剤を前記収容容器から前記現像手段へ供給しない期間とを繰り返し、
    前記検出手段が前記回転している収容容器の前記所定部分を検出する期間は、前記ポンプ部が前記現像剤を前記収容容器から前記現像手段へ供給する期間に対応することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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