画像形成装置
【課題】 現像剤補給手段にかかる負荷トルクが異常に高くなる場合であっても現像剤補給手段の破損を防止し得る。
【解決手段】 複数のスクリュー３を駆動する単一のモータ29と、複数のスクリュー３にそれぞれ対応して設けられ、単一のモータ29から複数のスクリュー３への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数のソレノイド１及びバネクラッチ２からなる切替え手段と、単一のモータ29に流れる電流を一定量に制限する電流リミッタ回路39と、該電流リミッタ回路39の電流制限値を選択するＣＰＵ300ａとを備え、複数のソレノイド１を切替えて単一のモータ29から複数のスクリュー３へ駆動力を伝達する際に複数のスクリュー３のそれぞれに対応してＣＰＵ300ａにより電流リミッタ回路39の電流制限値を選択する。
【解決手段】 複数のスクリュー３を駆動する単一のモータ29と、複数のスクリュー３にそれぞれ対応して設けられ、単一のモータ29から複数のスクリュー３への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数のソレノイド１及びバネクラッチ２からなる切替え手段と、単一のモータ29に流れる電流を一定量に制限する電流リミッタ回路39と、該電流リミッタ回路39の電流制限値を選択するＣＰＵ300ａとを備え、複数のソレノイド１を切替えて単一のモータ29から複数のスクリュー３へ駆動力を伝達する際に複数のスクリュー３のそれぞれに対応してＣＰＵ300ａにより電流リミッタ回路39の電流制限値を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、カラーインライン方式の画像形成装置において、感光体ドラム等の像担持体や現像装置を有するプロセスカートリッジと、現像剤（以下、「トナー」という）を収容するためのトナーカートリッジとを有する画像形成装置が知られている。このような構成の画像形成装置においては、トナーカートリッジからプロセスカートリッジにトナーを補給するためのトナー補給手段の駆動源としてステーション毎にモータを有した構成がある。
【０００３】
駆動源としてのモータは、画像形成装置の小型化やコストアップ防止、装置の消費電力削減のため、複数のステーションで共通化する構成を採ることがある。この場合、プロセスカートリッジへのトナー補給量を制限するために単一の駆動源であるモータと複数のトナー補給手段との間に駆動の伝達の可否を選択できる構成とすることで、単一のモータから複数のトナー補給手段を選択的に動作させる。
【０００４】
トナーは、輸送時の振動等によりトナーカートリッジ内で固化することが知られており、この状態ではトナー補給用回転部材にかかるトルクが高くなる。そのため、画像形成装置に新品のトナーカートリッジを設置した際には、モータからの駆動力を当該新品のトナーカートリッジを設置したステーションのトナー補給用回転部材のみに伝達し、トナーが固化している状態を解消する制御が行われる。
【０００５】
しかしながら、トナーカートリッジ輸送時の振動時間の長さ等によっては、トナーカートリッジ内でトナーが過度に固化し、トナー補給用回転部材に過度の負荷が作用するため、トナー補給用回転部材を破損させる可能性がある。
【０００６】
そこで例えば、特許文献１では、モータからトナー補給用回転部材の作動部まで複数のギアを介して駆動する構成において、負荷トルクが所定の値を上回る場合には、トナー補給用回転部材への駆動伝達を遮断するトルクリミッタを有した構成となっている。これにより、トナー補給用回転部材に過度の負荷が作用した場合であってもモータからの駆動伝達を遮断するためトナー補給用回転部材が破損することを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７５９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の特許文献１の技術では、カラー画像形成装置のように複数のトナーカートリッジを有する構成においては、全てのステーションにトルクリミッタを配置しなければならず、コストアップとなる懸念があった。また、どのカートリッジでトルクが異常に高くなっているのかを判別するためにトルクリミッタを配置した周辺のギアに回転検知センサを配置する必要があった。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、現像剤補給手段にかかる負荷トルクが異常に高くなる場合であっても現像剤補給手段の破損を防止し得る画像形成装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、複数の現像手段にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部と、前記複数の現像剤収容部にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の現像剤収容部に補給するための現像剤をそれぞれ収容する複数の現像剤カートリッジと、前記複数の現像剤カートリッジ内の現像剤を、それぞれ対応する前記現像剤収容部に補給する複数の現像剤補給手段と、前記複数の現像剤補給手段を駆動する単一の駆動源と、前記複数の現像剤補給手段にそれぞれ対応して設けられ、前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段と、前記単一の駆動源に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、前記電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段とを備え、前記複数の切替え手段を切替えて前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段へ駆動力を伝達する際に前記複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して前記選択手段により前記電流制限手段の電流制限値を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、単一の駆動源から複数の現像剤補給手段を選択的に動作させる構成において、複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して単一の駆動源に流れる電流の制限値を選択する。これにより、各々の現像剤補給手段を破損させずに現像剤が固まった状態を最大限解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が具備するカートリッジの概略構成図である。
【図３】現像剤補給手段の構成を示す図である。
【図４】図１の画像形成装置が具備する単一の駆動源から複数の現像剤補給手段に至る駆動ギア列の構成を示す斜視説明図である。
【図５】切替え手段の構成を示す説明図である。
【図６】制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの駆動回路構成を説明する図である。
【図８】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの駆動制御を説明する図である。
【図９】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータに流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、該電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段を兼ねる電流リミッタ回路の構成を説明する図である。
【図１０】記憶手段となるメモリタグに記憶された現像剤カートリッジの新品情報により切替え手段を制御する構成を示すブロック図である。
【図１１】現像剤カートリッジの現像剤補給手段を破損させるモータ出力トルクと、定常トルクの一例を示す図である。
【図１２】第１実施形態における単一の駆動源に流れる電流制限値と、現像剤カートリッジの現像剤補給手段を破損させるモータ出力トルクとの関係を示す図である。
【図１３】第１実施形態において単一の駆動源に流れる電流制限値を設定する制御動作を説明するフローチャートである。
【図１４】第２実施形態における単一の駆動源から現像剤補給手段へ駆動力を伝達する駆動ギア列の段数と、モータ出力トルクとの関係を説明する図である。
【図１５】第２実施形態における単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの出力トルク−電流特性の近似直線を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、図１〜図13を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。
【００１５】
図１において、本実施形態に係る画像形成装置は、中間転写ベルト13に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋを配置したタンデム型フルカラー複写機の一例である。
【００１６】
尚、図１では各色毎に画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋのように示したが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成ステーション（以下、単に「ステーション」という）17の画像形成部19は同様の構成である。以下の説明では、一つの画像形成ステーション17について説明を行い、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略して単に画像形成部19を用いて説明する場合もある。他の各部品についても同様である。
【００１７】
各色のステーション17毎に像担持体としての感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、帯電手段としての一次帯電器７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを備えたプロセスカートリッジ22Ｙ，22Ｍ，22Ｃ，22Ｋを有する。また、複数の現像手段としての現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、露光手段としてのスキャナ10Ｙ，10Ｍ，10Ｃ，10Ｋを有する。また、画像形成装置本体に対して着脱可能な複数の現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋを有する。また、一次転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、給送手段となる給送ローラ12、二次転写手段となる二次転写ローラ18、及び定着手段となる定着装置15等を有する。
【００１８】
各色毎の画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋにより形成された各色毎のトナー画像が中間転写ベルト13に重畳して転写される。その後、給送ローラ12により給送された記録媒体となるシート材21が中間転写ベルト13と二次転写ローラ24とのニップ部に搬送され、中間転写ベルト13に転写されたトナー画像がシート材21に一括転写される。その後、定着装置15でトナー画像が定着された後、機外へ排出される。
【００１９】
図２はプロセスカートリッジ22及びトナーカートリッジ11の概略構成を示す断面図である。図２において、トナーカートリッジ11は、現像剤となるトナーを補給するための現像剤補給手段としてのスクリュー３と、トナーカートリッジ11内（現像剤カートリッジ内）のトナーを攪拌するためのトナー攪拌部材14とを有して構成されている。トナーカートリッジ11とプロセスカートリッジ22との間には開閉可能なトナー補給シャッタ401が設けられる。
【００２０】
プロセスカートリッジ22は、それぞれ現像装置８を有する。更に該現像装置８にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部としてのトナー収容部26を有する。更に、バッファ部攪拌部材502、供給ローラ501、感光ドラム５、一次帯電器７を有して構成されている。ここで、バッファ部攪拌部材502は、トナーカートリッジ11から補給されたトナーを攪拌するものである。また、供給ローラ501は、現像ローラ23にトナーを供給するものである。トナーカートリッジ11はトナー収容部26にそれぞれ対応して設けられ、該トナー収容部26に補給するための現像剤となるトナーをそれぞれ収容する。
【００２１】
スクリュー３は、トナーカートリッジ11内のトナーを、それぞれ対応するトナー収容部26に補給する。複数のスクリュー３を図４に示す画像形成装置に設けられた単一の駆動源となるモータ29よって駆動すると、トナーをトナーカートリッジ11からプロセスカートリッジ22のトナー収容部26に補給することができる。
【００２２】
図３はトナーカートリッジ11の詳細を示したものである。スクリュー３の根元には、補給駆動ギア９を備えておりモータ29からの駆動が補給駆動ギア９に伝達されてスクリュー３が駆動する。スクリュー３は、トナーカートリッジ11内のトナーを図３の矢印ａ方向に向けて搬送し、トナー補給シャッタ401が開くとプロセスカートリッジ22のトナー収容部26内にトナーを補給する。
【００２３】
図４は画像形成装置のトナー補給駆動伝達系を示す斜視図である。図４に示すように、単一の駆動源としてのモータ29に取り付けられたモータギア４から駆動ギア列となる駆動入力ギア25Ｍを介してステーション17Ｍのバネクラッチ２Ｍに駆動が伝達される。尚、ステーション17Ｍの駆動入力ギア25Ｍについても他のステーション17と同様に複数のギアからなる駆動ギア列を介してモータ29に取り付けられたモータギア４からステーション17Ｍのバネクラッチ２Ｍに駆動が伝達される構成であっても良い。
【００２４】
また、駆動ギア列16Ｙ及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｙを介してモータギア４からステーション17Ｙのバネクラッチ２Ｙに駆動が伝達される。また、駆動ギア列16C1，16C2及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｃを介してモータギア４からステーション17Ｃのバネクラッチ２Ｃに駆動が伝達される。また、駆動ギア列16C1，16Ｋ及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｋを介してモータギア４からステーション17Ｋのバネクラッチ２Ｋに駆動が伝達される。
【００２５】
各ステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋのバネクラッチ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの駆動伝達下流側には、図５に示すように、ソレノイド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び補給駆動ギア９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが取り付けられている。各補給駆動ギア９は、単一の駆動源としてのモータ29からの駆動力をそれぞれのトナーカートリッジ11内に設けられたスクリュー３に伝達する。
【００２６】
図５は複数のスクリュー３にそれぞれ対応して設けられ、単一の駆動源となるモータ29から各スクリュー３への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段を構成するバネクラッチ２及びソレノイド１を示す。
【００２７】
各バネクラッチ２は駆動入力ギア25Ｙ，25Ｍ，25Ｃ，25Ｋにそれぞれ伝達された駆動力を補給駆動ギア９を介してスクリュー３へ伝達または遮断する。単一の駆動源としてのモータ29から図４に示すそれぞれの各駆動ギア列を介して各ステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋの駆動入力ギア25Ｙ，25Ｍ，25Ｃ，25Ｋに駆動力が伝達される。バネクラッチ２はその駆動力を補給駆動ギア９を介してスクリュー３へ伝達または遮断する切替えを行う。ソレノイド１は制御手段となる制御部300により制御されてバネクラッチ２による駆動力の伝達または遮断を切替制御する。
【００２８】
図５に示すように、単一の駆動源としてのモータ29から図４に示すそれぞれの各駆動ギア列及び駆動入力ギア25を経て、バネクラッチ２の入力ギア２ａに駆動が入力される。バネクラッチ２は、ソレノイド１のフラッパ１ａがバネクラッチ２の爪部２ｃに係止されている間はバネクラッチ２の出力ギア２ｂに駆動が伝達されず、入力ギア２ａのみが空転する。
【００２９】
ソレノイド１のフラッパ１ａが図５の矢印ｂ方向に動作すると、フラッパ１ａがバネクラッチ２の爪部２ｃの係止から解除されてバネクラッチ２の入力ギア２ａから出力ギア２ｂに駆動が伝達されて図５の矢印ｄ方向に回転する。そして、該出力ギア２ｂの駆動伝達下流側に噛合された補給駆動ギア９に駆動力が伝達される。補給駆動ギア９は補給駆動軸９ａと固定されており、該補給駆動軸９ａには補給カップリング９ｂが取り付けられている。補給カップリング９ｂは画像形成装置の駆動インターフェースである。
【００３０】
図６は、画像形成装置全体の制御系の構成を示すブロック図である。図６に示すように、画像形成装置は、ＣＰＵ（中央演算装置）300ａと、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）300ｂ等から構成される制御部300を有しており、該制御部300は画像形成装置の各機器における全体的な制御を司っている。
【００３１】
制御部300には、プロセスカートリッジ22Ｙ，22Ｍ，22Ｃ，22Ｋ、スクリュー３への駆動切替えを行うソレノイド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、単一の駆動源としてのモータ29が接続されている。単一の駆動源としてのモータ29から図４に示す各駆動ギア列を介してバネクラッチ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに駆動力が伝達される。
【００３２】
また、制御部300には、画像形成装置の構成部材の異常状態を表示してユーザに報知する報知手段となる表示部700が接続されている。
【００３３】
制御部300は、何れかのステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋのプロセスカートリッジ22からトナー補給要求を受けると、トナー補給要求を受けたステーション17のソレノイド１の動作を行う信号を発信する。それによって、単一の駆動源としてのモータ29からの駆動がバネクラッチ２を経由してトナーカートリッジ11のスクリュー３に伝わり、トナー補給動作が開始されてプロセスカートリッジ22にトナーが補給される。
【００３４】
単一の駆動源としてのモータ29は、直流（ＤＣ）ブラシレスモータで構成されている。図７はＤＣブラシレスモータの駆動回路構成であり、結線されたコイル45〜47と、ロータ48が備えられている。更にロータ48の位置検出手段としてホール素子49〜51を備えており、このホール素子49〜51は磁界を検知することにより半導体片の両端に電圧が表れる素子であり、その出力電圧を検知することによりロータ48の位置検出が可能となる。その出力電圧はアンプ52で増幅され、モータ駆動制御回路32に入力される。
【００３５】
また、31はモータ29の駆動回路部である。駆動回路部31は、単一の駆動源となるモータ29に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、該電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段を構成する図９に示す電流リミッタ回路39を有する。更に、モータ駆動制御回路32と、ハイ側のＦＥＴ（Field effect transistor；電界効果トランジスタ）33〜35と、ロー側のＦＥＴ36〜38とを備えている。
【００３６】
これらの各ＦＥＴ33〜38はそれぞれがコイル45〜47の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されており、モータ駆動制御回路32から出力される相切り替え信号に従って各ＦＥＴ33〜38をＯＮ／ＯＦＦ制御して順次励磁する相を切り替えてロータ48を回転させる。
【００３７】
また前記相切り替え信号はＣＰＵ300ａの出力ポートからの駆動信号及びホール素子49〜51から発生するロータ48の位置信号を検出してモータ駆動制御回路32により生成される。相切り替えに関するモータ29の回転に関してはコイル45〜47の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電位を図８に示す（１）〜（12）の順序で切り替えることにより各相が順次励磁され、モータ29が回転する。尚、図８中の「Ｈ」はＯＮ状態が続く信号である。「Ｌ」はＯＦＦ状態が続く信号である。また、図８中の「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）」はＯＮ／ＯＦＦが一定周期で繰り返される信号である。
【００３８】
本実施形態のＤＣブラシレスモータには、図９に示す電流リミッタ回路39を備えている。図９に示す電流リミッタ回路39は、モータ駆動制御回路32の上流側に接続された電流検出抵抗67によってモータ29に流れる電流を検出する。そして、該電流検出抵抗67と、ＦＥＴ61のドレイン端子との間に接続されたオペアンプ70の反転入力端子70ａにフィードバックをかけてオペアンプ70の出力電圧を制御している。オペアンプ70の出力端子70ｃとＶｃｃとの間に接続された抵抗68と、オペアンプ70の出力電圧を制御することによりＦＥＴ61のゲート電圧を制御し、該ＦＥＴ61を介してモータ29を制御する。
【００３９】
オペアンプ70の非反転入力端子70ｂには、基準電圧Ｖｓを抵抗69、抵抗64〜66で分圧した電圧を入力する。この電圧は、トランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、３つの電圧値に切り替えることができる。尚、トランジスタ62，63のベース端子62ａ，63ａには制御手段となるＣＰＵ300ａにより制御電圧が印加されるようになっている。
【００４０】
画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋには、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋが着脱可能に装着される。トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋには図10に示すようにそれぞれ各トナーカートリッジ11の新品情報を記憶する記憶手段となるメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40が貼付されている。各トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋが製造された段階でメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋには新品か否かの情報が記憶されている。
【００４１】
ＣＰＵ300ａは、メモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋから各トナーカートリッジ11の新品情報を読み取る読み取り手段を兼ねる。ＣＰＵ300ａは、通信部41によりメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋと通信して、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋ内の現像剤の製造日からの経過日数に関連したトナー製造年月日などの情報の読み取りを行い、新品か否かを判断する。
【００４２】
また、ＣＰＵ300ａは、演算機能を備えたハードウェアとその演算動作を規定するソフトウェアとを備えて画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋを動作制御する。
【００４３】
トナーは粉体状であるため、トナーカートリッジ11が輸送時等の振動を受けると該トナーカートリッジ11内の一部分に固化した状態となる。その状態で全てのステーション17に対してトナー補給動作を行うと、単一の駆動源となるモータ29にかかる負荷トルクが大きくなるためモータ29を回転することができない。従って、メモリタグ40との通信の結果、ステーション17に装着されたトナーカートリッジ11が新品であると検出した場合には、そのステーション17のソレノイド１のみをＯＮしてトナー補給動作を行う。
【００４４】
しかしながら、輸送時の振動時間が長くなりトナーが過度に固化した状態になると、トナーカートリッジ11内のスクリュー３にかかる負荷トルクが異常に大きくなるため、スクリュー３が破損する可能性がある。
【００４５】
そこで、スクリュー３が破損しないようにするためには、画像形成装置を使用するユーザにトナーカートリッジ11内でトナーが固まっている状態を解消するように、例えばトナーカートリッジ11を振るように報知する必要がある。
【００４６】
ユーザにトナーカートリッジ11を振るように報知する方法としては、メモリタグ40の新品情報から新品のトナーカートリッジ11であると検知し、更にモータ29の過負荷によるロック状態を検知する。その場合は、画像形成装置に設けられる表示部700にトナーカートリッジ11を振るようにメッセージを表示することにより、画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。
【００４７】
図４に示すトナー補給の駆動伝達構成においては、各ステーション17の補給駆動ギア９に接続されるスクリュー３を破損させるトルクは同一である。しかし、モータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数が各ステーション17相互間で異なる。ギア同士の摩擦等の影響によりトルク伝達ロスの影響を受けるため、スクリュー３が破損するまでにモータ29が出力できるトルクは各ステーション17間で異なる。
【００４８】
図11は、通常のトナー補給動作を行う際の定常トルク値と各トナーカートリッジ11のスクリュー３が破損するまでのモータ出力トルク値を示した図である。図４の駆動伝達構成においては、単一の駆動源となるモータ29が直近に設けられるステーション17Ｍにおいてトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｍトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｍトナーカートリッジ破損トルク」は最も小さい値（１００mNm程度）となる。これは、モータギア４から補給駆動ギア９Ｍに至る駆動ギア列のギア段数が、駆動入力ギア25Ｍとバネクラッチ２Ｍのみからなり、最も少ないためギアの変形等による伝達ロスが最も小さいためである。
【００４９】
一方、単一の駆動源となるモータ29が最も遠い位置に設けられるステーション17Ｋにおいてトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｋトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｋトナーカートリッジ破損トルク」は最も大きい値（１６０mNm程度）となる。これは、モータギア４から補給駆動ギア９Ｋに至る駆動ギア列のギア段数が、駆動ギア列16C1，16Ｋ、駆動入力ギア25Ｋ、バネクラッチ２Ｋからなり、最も多いためギアの変形等による伝達ロスが最も大きく影響を受けるからである。
【００５０】
また、ステーション17Ｙ，17Ｃでは単一の駆動源となるモータ29がステーション17Ｍ，17Ｋの略中間位置に設けられる。ステーション17Ｙ，17Ｃにおいてトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのそれぞれのトナー搬送用のスクリュー３Ｙ，３Ｃを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｙ，Ｃトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｙ，Ｃトナーカートリッジ破損トルク」は上記ステーション17Ｍ，17Ｋの場合の略中間程度の値（１４０mNm程度）となる。
【００５１】
モータギア４からそれぞれの補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃに至る駆動ギア列のギア段数が、補給駆動ギア９Ｙについては駆動ギア列16Ｙ、駆動入力ギア25Ｙ、バネクラッチ２Ｙからなる。また、補給駆動ギア９Ｃについては駆動ギア列16C1，16C2、駆動入力ギア25Ｃ、バネクラッチ２Ｃからなる。そして、ギアの変形等による伝達ロスもステーション17Ｍ，17Ｋの略中間程度である。図11に示す通常のトナー補給動作を行う際の定常トルク値は６５mNm程度である。
【００５２】
図12はＤＣブラシレスモータに流れる電流値と、モータ出力トルクとの関係を示したものである。ＤＣブラシレスモータは、モータ29にかかる負荷トルクが増加するとモータ29に流れる電流も増加する。モータ29に流す電流は、図９に示す電流リミッタ回路39によって制限される。モータ29に流す電流は、図９に示すトランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで３段階に切り替えることが出来る。
【００５３】
トランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦは、どのステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着されたかによって決定される。
【００５４】
例えば、ステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合には、スクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルクは図11に示すように最も小さくなる。このため図９に示すトランジスタ62，63の両方をＯＮし、３つの抵抗64，65，66を並列接続した合成抵抗と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第１の電流制限値で示すように最も制限している。
【００５５】
また、ステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合には、スクリュー３Ｙ，３Ｃが破損するモータ出力トルクは図11に示すように中間の値となる。このため図９に示すトランジスタ62のみＯＮし、トランジスタ63をＯＦＦとする。２つの抵抗64，65を並列接続した合成抵抗と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第２の電流制限値で示すように制限する。
【００５６】
更に、ステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合には、スクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルクは図11に示すように最も大きくなる。このため図９に示すトランジスタ62，63の両方をＯＦＦし、１つの抵抗64と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第３の電流制限値で示すように制限する。尚、図12に示すように、｛第１の電流制限値｝＜｛第２の電流制限値｝＜｛第３の電流制限値｝である。
【００５７】
モータ29に流れる電流が、これらの第１〜第３の電流制限値に到達する。すると、電流検出抵抗67とＦＥＴ61のドレイン端子との間に接続された反転入力端子70ａに印加される電圧によりオペアンプ70の出力電圧が反転し、ＦＥＴ61がＯＦＦとなってモータ29が回転しなくなる。そして、図７に示すホール素子49〜51でロータ48が停止していることを検出し、モータ駆動制御回路32がロック信号をＣＰＵ300ａに出力する。
【００５８】
図12に示すように、モータ29に流れる電流を制限するための電流制限値は、各トナーカートリッジ11のスクリュー３が破損するモータ出力トルクに対応する電流値よりも小さい値に設定されている。
【００５９】
例えば、ステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合には、図12の第１の電流制限値に設定する。これにより、トナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍに異常なトルクがかかる状態であったとしてもスクリュー３Ｍが駆動する前にモータ29にロックがかかって停止するので、スクリュー３Ｍの破損を防止できる。
【００６０】
同様に、ステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合には、図12の第２の電流制限値に設定する。また、ステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合には、図12の第３の電流制限値に設定する。
【００６１】
即ち、複数の切替え手段となるソレノイド１を切替えて単一のモータ29から複数のスクリュー３へ駆動力を伝達する。その際に複数のスクリュー３のそれぞれに対応して選択手段となるＣＰＵ300ａ及び電流リミッタ回路39により電流制限手段となる電流リミッタ回路39の電流制限値を第１〜第３の電流制限値から選択する。
【００６２】
次に図13を用いて、図９に示す電流制限手段となる電流リミッタ回路39により各トナーカートリッジ11に対応して単一のモータ29に流れる電流制限値を第１〜第３の電流制限値から選択する動作について説明する。先ず、ステップＳ101において、画像形成装置内部に設けられた読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａが各ステーション17に装着されたトナーカートリッジ11のメモリタグ40の新品情報を読み取る。
【００６３】
次にステップＳ102でメモリタグ40の新品情報を読み取った結果、新品のトナーカートリッジ11ではないと判断した場合にはステップＳ104に進む。そして、ステップＳ104でモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定し、通常のトナー補給動作を行う。通常補給時においては、図11に示すようにトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも小さいモータ出力トルク（６５ｍＮｍ程度）でモータ29を駆動することができる。このためモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定している。
【００６４】
前記ステップＳ102でメモリタグ40の新品情報を読み取った結果、装着されたトナーカートリッジ11が新品であると判断する。その場合にはステップＳ103に進む。該ステップＳ103〜Ｓ107では、どのステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着されたかによってモータ29に流れる電流制限値が異なる制御を行う。
【００６５】
前記ステップＳ103で新品のトナーカートリッジ11Ｍがステーション17Ｍに装着された場合にはステップＳ104に進む。ステップＳ104ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定する。図12に示す最小の第１の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも小さいモータ出力トルクとなる電流値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損しない電流値に設定されている。
【００６６】
前記ステップＳ103で新品のトナーカートリッジ11Ｍがステーション17Ｍに装着されていない場合にはステップＳ105に進む。ステップＳ105で新品のトナーカートリッジ11Ｋがステーション17Ｋに装着された場合にはステップＳ106に進む。ステップＳ106ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最大の第３の電流制限値に設定する。
【００６７】
図12に示す最大の第３の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損するモータ出力トルク（１４０ｍＮｍ程度）よりも大きい。且つ図11に示すトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルク（１６０ｍＮｍ程度）よりも小さい。このようなモータ出力トルクとなる電流制限値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損しない電流制限値に設定されている。
【００６８】
前記ステップＳ105で新品のトナーカートリッジ11Ｋがステーション17Ｋに装着されていない場合には、その他の新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがステーション17Ｙ，17Ｃに装着されたと判断してステップＳ107に進む。ステップＳ107ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示すように第１、第３の電流制限値の中間となる第２の電流制限値に設定する。
【００６９】
図12に示す中間の第２の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも大きい。且つ図11に示すトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルク（１６０ｍＮｍ程度）よりも小さい。このようなモータ出力トルクとなる電流制限値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損しない電流制限値に設定されている。
【００７０】
このように、各ステーション17に装着された新品のトナーカートリッジ11に貼着されたメモリタグ40の新品情報を読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａが読み取る。そして、選択手段を兼ねるＣＰＵ300ａにより図９に示す電流制限手段となる電流リミッタ回路39を用いてモータ29に流れる電流制限値が選択される。
【００７１】
その電流制限値は、新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17のスクリュー３に対応して図12に示す第１〜第３の電流制限値の３種類の電流制限値のうちから１つが選択される。単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値は、図４に示すように、該モータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定されている。
【００７２】
上記構成によれば、新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17に応じてモータ29に流れる電流制限値を切り替えることができる。これにより、各トナーカートリッジ11においてスクリュー３を破損させずに各トナーカートリッジ11内でトナーが固まった状態を最大限解消することができる。
【００７３】
モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達すると、図９に示す電流リミッタ回路39によりモータ29が停止する。電流リミッタ回路39は単一の駆動源となるモータ29の動作異常を検知する異常検知手段を兼ねている。モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達して電流リミッタ回路39によりモータ29が停止すると、図７に示すモータ駆動制御回路32からロック信号がＣＰＵ300ａに送られる。
【００７４】
新品のトナーカートリッジ11の装着時にＣＰＵ300ａがモータ29のロック信号を検知した場合には、装着した新品のトナーカートリッジ11を一旦画像形成装置本体から脱離して振るように所定のメッセージを報知手段となる表示部700に表示させる。これにより画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。
【００７５】
即ち、報知手段となる表示部700は、読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａによって読み取ったトナーカートリッジ11の新品情報により該トナーカートリッジ11が新品である。且つ異常検知手段となる電流リミッタ回路39により単一の駆動源となるモータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達して該電流リミッタ回路39によりモータ29が停止する。そうすると、モータ29の動作異常として検知し、トナーカートリッジ11が異常状態であることをユーザに報知する。このように、どのトナーカートリッジ11に異常があるのかを低コストで簡易な方法で判別し、ユーザに報知することで、利便性を向上させることができる。
【実施例２】
【００７６】
次に図14及び図15を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においても前記第１実施形態と同様に単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値を３段階に切り替える点は同一である。本実施形態においても単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値は、図４に示すように、該モータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定されている。
【００７７】
図14は本実施形態における図４に示すモータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数α、モータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動伝達効率τ、各スクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱを表にしたものである。
【００７８】
本実施形態において、図３に示す補給駆動ギア９の補給駆動軸９ａ上でスクリュー３を破損させる回転トルクＮは、図14に示すように、８００ｍＮｍである。モータギア４と各補給駆動ギア９との減速比γは共通で３／２５、各ギア毎の駆動伝達効率ηは９５％としている。
【００７９】
図４において、例えば、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃはモータギア４からの駆動ギア列の段数αはそれぞれ８段になっている。モータギア４から補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃまでの駆動伝達効率τは、モータギア４からの駆動ギア列の段数α、各ギア毎の駆動伝達効率ηから以下の数１式を用いて６６．３４％（＝０．９５８）と求めることができる。
【００８０】
［数１］
τ＝ηα
【００８１】
従って、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃの条件においてスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損する際のモータ出力トルクＱは、以下の数２式を用いて１４４．７ｍＮｍ｛＝（８００／０．６６３４）×（３／２５）｝と求めることができる。ここで、補給駆動ギア９の補給駆動軸９ａ上でスクリュー３を破損させる回転トルクをＮ、モータギア４から補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃまでの駆動伝達効率をτ、減速比をγとする。
【００８２】
［数２］
Ｑ＝（Ｎ／τ）×γ
【００８３】
その他、各補給駆動ギア９Ｍ，９Ｋのそれぞれの条件においてスクリュー３Ｍ，３Ｋが破損する際のモータ出力トルクＱも同様にして図14に示す各値を求めることが出来る。
【００８４】
図15は、ＤＣブラシレスモータの図15の実線で示すトルクＴ−電流Ｉ特性と、図15の破線で示すその近似直線を示す。その近似直線に重ねて新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17に応じて設定されるモータ29に流れる電流制限値と、各スクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱとを示したものである。
【００８５】
本実施形態における画像形成装置の制御部300に設けられた記憶手段となるメモリには、予め図15の点線で示すように、ＤＣブラシレスモータのトルクＴ−電流Ｉ特性の近似直線の式が記憶されている。
【００８６】
前述したように、図４に示すモータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数αが分かれば、前記数１式、数２式を用いて各補給駆動ギア９の条件においてスクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱが求められる。そのモータ出力トルクＱを図15の破線で示す近似直線の式に代入することにより、各ステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着された際のモータ29に流れる電流制限値を求めることができる。
【００８７】
本実施形態におけるＤＣブラシレスモータでは、図15の破線で示す近似直線の式からモータ29に流れる電流ＩとトルクＴとの関係を近似直線の傾きを０．０１５として以下の数３式で表すことができる。
【００８８】
［数３］
Ｉ＝０．０１５Ｔ
【００８９】
例えば、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃの条件においてスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損する際のモータ出力トルクＱ＝１４４．７ｍＮｍを前記数３式に代入すると、モータ29に流れる電流制限値は２．１７Ａ（＝０．０１５×１４４．７）と求めることができる。
【００９０】
その他、各補給駆動ギア９Ｍ，９Ｋの条件においてスクリュー３Ｍ，３Ｋが破損する際の図14に示すモータ出力トルクＱも同様にして前記数３式に代入する。これにより、モータ29に流れる電流制限値はそれぞれ補給駆動ギア９Ｍの条件において１．５９Ａ（＝０．０１５×１０６．４）が求められる。また、補給駆動ギア９Ｋの条件において２．５３Ａ（＝０．０１５×１６８．８）が求められる。
【００９１】
このようにモータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じてモータ29に流れる電流制限値を選択可能とする。これにより、新品のトナーカートリッジ11を装着した際にモータ29に流れる電流はモータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定された電流制限値に制限される。そして、モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達するとモータ29が停止する。
【００９２】
新品のトナーカートリッジ11の装着時にＣＰＵ300ａがモータ29のロック信号を検知した場合には、装着した新品のトナーカートリッジ11を一旦画像形成装置本体から脱離して振るように所定のメッセージを報知手段となる表示部700に表示させる。これにより、画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。他の構成は、前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ …ソレノイド（切替え手段）
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ …バネクラッチ（切替え手段）
３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ …スクリュー（現像剤補給手段）
29 …モータ（単一の駆動源）
39 …電流リミッタ回路(電流制限手段;選択手段；異常検知手段)
300ａ …ＣＰＵ（読み取り手段；選択手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、カラーインライン方式の画像形成装置において、感光体ドラム等の像担持体や現像装置を有するプロセスカートリッジと、現像剤（以下、「トナー」という）を収容するためのトナーカートリッジとを有する画像形成装置が知られている。このような構成の画像形成装置においては、トナーカートリッジからプロセスカートリッジにトナーを補給するためのトナー補給手段の駆動源としてステーション毎にモータを有した構成がある。
【０００３】
駆動源としてのモータは、画像形成装置の小型化やコストアップ防止、装置の消費電力削減のため、複数のステーションで共通化する構成を採ることがある。この場合、プロセスカートリッジへのトナー補給量を制限するために単一の駆動源であるモータと複数のトナー補給手段との間に駆動の伝達の可否を選択できる構成とすることで、単一のモータから複数のトナー補給手段を選択的に動作させる。
【０００４】
トナーは、輸送時の振動等によりトナーカートリッジ内で固化することが知られており、この状態ではトナー補給用回転部材にかかるトルクが高くなる。そのため、画像形成装置に新品のトナーカートリッジを設置した際には、モータからの駆動力を当該新品のトナーカートリッジを設置したステーションのトナー補給用回転部材のみに伝達し、トナーが固化している状態を解消する制御が行われる。
【０００５】
しかしながら、トナーカートリッジ輸送時の振動時間の長さ等によっては、トナーカートリッジ内でトナーが過度に固化し、トナー補給用回転部材に過度の負荷が作用するため、トナー補給用回転部材を破損させる可能性がある。
【０００６】
そこで例えば、特許文献１では、モータからトナー補給用回転部材の作動部まで複数のギアを介して駆動する構成において、負荷トルクが所定の値を上回る場合には、トナー補給用回転部材への駆動伝達を遮断するトルクリミッタを有した構成となっている。これにより、トナー補給用回転部材に過度の負荷が作用した場合であってもモータからの駆動伝達を遮断するためトナー補給用回転部材が破損することを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７５９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の特許文献１の技術では、カラー画像形成装置のように複数のトナーカートリッジを有する構成においては、全てのステーションにトルクリミッタを配置しなければならず、コストアップとなる懸念があった。また、どのカートリッジでトルクが異常に高くなっているのかを判別するためにトルクリミッタを配置した周辺のギアに回転検知センサを配置する必要があった。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、現像剤補給手段にかかる負荷トルクが異常に高くなる場合であっても現像剤補給手段の破損を防止し得る画像形成装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、複数の現像手段にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部と、前記複数の現像剤収容部にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の現像剤収容部に補給するための現像剤をそれぞれ収容する複数の現像剤カートリッジと、前記複数の現像剤カートリッジ内の現像剤を、それぞれ対応する前記現像剤収容部に補給する複数の現像剤補給手段と、前記複数の現像剤補給手段を駆動する単一の駆動源と、前記複数の現像剤補給手段にそれぞれ対応して設けられ、前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段と、前記単一の駆動源に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、前記電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段とを備え、前記複数の切替え手段を切替えて前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段へ駆動力を伝達する際に前記複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して前記選択手段により前記電流制限手段の電流制限値を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、単一の駆動源から複数の現像剤補給手段を選択的に動作させる構成において、複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して単一の駆動源に流れる電流の制限値を選択する。これにより、各々の現像剤補給手段を破損させずに現像剤が固まった状態を最大限解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が具備するカートリッジの概略構成図である。
【図３】現像剤補給手段の構成を示す図である。
【図４】図１の画像形成装置が具備する単一の駆動源から複数の現像剤補給手段に至る駆動ギア列の構成を示す斜視説明図である。
【図５】切替え手段の構成を示す説明図である。
【図６】制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの駆動回路構成を説明する図である。
【図８】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの駆動制御を説明する図である。
【図９】単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータに流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、該電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段を兼ねる電流リミッタ回路の構成を説明する図である。
【図１０】記憶手段となるメモリタグに記憶された現像剤カートリッジの新品情報により切替え手段を制御する構成を示すブロック図である。
【図１１】現像剤カートリッジの現像剤補給手段を破損させるモータ出力トルクと、定常トルクの一例を示す図である。
【図１２】第１実施形態における単一の駆動源に流れる電流制限値と、現像剤カートリッジの現像剤補給手段を破損させるモータ出力トルクとの関係を示す図である。
【図１３】第１実施形態において単一の駆動源に流れる電流制限値を設定する制御動作を説明するフローチャートである。
【図１４】第２実施形態における単一の駆動源から現像剤補給手段へ駆動力を伝達する駆動ギア列の段数と、モータ出力トルクとの関係を説明する図である。
【図１５】第２実施形態における単一の駆動源となる直流（ＤＣ）ブラシレスモータの出力トルク−電流特性の近似直線を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、図１〜図13を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。
【００１５】
図１において、本実施形態に係る画像形成装置は、中間転写ベルト13に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋを配置したタンデム型フルカラー複写機の一例である。
【００１６】
尚、図１では各色毎に画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋのように示したが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成ステーション（以下、単に「ステーション」という）17の画像形成部19は同様の構成である。以下の説明では、一つの画像形成ステーション17について説明を行い、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略して単に画像形成部19を用いて説明する場合もある。他の各部品についても同様である。
【００１７】
各色のステーション17毎に像担持体としての感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、帯電手段としての一次帯電器７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを備えたプロセスカートリッジ22Ｙ，22Ｍ，22Ｃ，22Ｋを有する。また、複数の現像手段としての現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、露光手段としてのスキャナ10Ｙ，10Ｍ，10Ｃ，10Ｋを有する。また、画像形成装置本体に対して着脱可能な複数の現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋを有する。また、一次転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、給送手段となる給送ローラ12、二次転写手段となる二次転写ローラ18、及び定着手段となる定着装置15等を有する。
【００１８】
各色毎の画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋにより形成された各色毎のトナー画像が中間転写ベルト13に重畳して転写される。その後、給送ローラ12により給送された記録媒体となるシート材21が中間転写ベルト13と二次転写ローラ24とのニップ部に搬送され、中間転写ベルト13に転写されたトナー画像がシート材21に一括転写される。その後、定着装置15でトナー画像が定着された後、機外へ排出される。
【００１９】
図２はプロセスカートリッジ22及びトナーカートリッジ11の概略構成を示す断面図である。図２において、トナーカートリッジ11は、現像剤となるトナーを補給するための現像剤補給手段としてのスクリュー３と、トナーカートリッジ11内（現像剤カートリッジ内）のトナーを攪拌するためのトナー攪拌部材14とを有して構成されている。トナーカートリッジ11とプロセスカートリッジ22との間には開閉可能なトナー補給シャッタ401が設けられる。
【００２０】
プロセスカートリッジ22は、それぞれ現像装置８を有する。更に該現像装置８にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部としてのトナー収容部26を有する。更に、バッファ部攪拌部材502、供給ローラ501、感光ドラム５、一次帯電器７を有して構成されている。ここで、バッファ部攪拌部材502は、トナーカートリッジ11から補給されたトナーを攪拌するものである。また、供給ローラ501は、現像ローラ23にトナーを供給するものである。トナーカートリッジ11はトナー収容部26にそれぞれ対応して設けられ、該トナー収容部26に補給するための現像剤となるトナーをそれぞれ収容する。
【００２１】
スクリュー３は、トナーカートリッジ11内のトナーを、それぞれ対応するトナー収容部26に補給する。複数のスクリュー３を図４に示す画像形成装置に設けられた単一の駆動源となるモータ29よって駆動すると、トナーをトナーカートリッジ11からプロセスカートリッジ22のトナー収容部26に補給することができる。
【００２２】
図３はトナーカートリッジ11の詳細を示したものである。スクリュー３の根元には、補給駆動ギア９を備えておりモータ29からの駆動が補給駆動ギア９に伝達されてスクリュー３が駆動する。スクリュー３は、トナーカートリッジ11内のトナーを図３の矢印ａ方向に向けて搬送し、トナー補給シャッタ401が開くとプロセスカートリッジ22のトナー収容部26内にトナーを補給する。
【００２３】
図４は画像形成装置のトナー補給駆動伝達系を示す斜視図である。図４に示すように、単一の駆動源としてのモータ29に取り付けられたモータギア４から駆動ギア列となる駆動入力ギア25Ｍを介してステーション17Ｍのバネクラッチ２Ｍに駆動が伝達される。尚、ステーション17Ｍの駆動入力ギア25Ｍについても他のステーション17と同様に複数のギアからなる駆動ギア列を介してモータ29に取り付けられたモータギア４からステーション17Ｍのバネクラッチ２Ｍに駆動が伝達される構成であっても良い。
【００２４】
また、駆動ギア列16Ｙ及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｙを介してモータギア４からステーション17Ｙのバネクラッチ２Ｙに駆動が伝達される。また、駆動ギア列16C1，16C2及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｃを介してモータギア４からステーション17Ｃのバネクラッチ２Ｃに駆動が伝達される。また、駆動ギア列16C1，16Ｋ及び駆動ギア列を構成する駆動入力ギア25Ｋを介してモータギア４からステーション17Ｋのバネクラッチ２Ｋに駆動が伝達される。
【００２５】
各ステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋのバネクラッチ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの駆動伝達下流側には、図５に示すように、ソレノイド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び補給駆動ギア９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが取り付けられている。各補給駆動ギア９は、単一の駆動源としてのモータ29からの駆動力をそれぞれのトナーカートリッジ11内に設けられたスクリュー３に伝達する。
【００２６】
図５は複数のスクリュー３にそれぞれ対応して設けられ、単一の駆動源となるモータ29から各スクリュー３への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段を構成するバネクラッチ２及びソレノイド１を示す。
【００２７】
各バネクラッチ２は駆動入力ギア25Ｙ，25Ｍ，25Ｃ，25Ｋにそれぞれ伝達された駆動力を補給駆動ギア９を介してスクリュー３へ伝達または遮断する。単一の駆動源としてのモータ29から図４に示すそれぞれの各駆動ギア列を介して各ステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋの駆動入力ギア25Ｙ，25Ｍ，25Ｃ，25Ｋに駆動力が伝達される。バネクラッチ２はその駆動力を補給駆動ギア９を介してスクリュー３へ伝達または遮断する切替えを行う。ソレノイド１は制御手段となる制御部300により制御されてバネクラッチ２による駆動力の伝達または遮断を切替制御する。
【００２８】
図５に示すように、単一の駆動源としてのモータ29から図４に示すそれぞれの各駆動ギア列及び駆動入力ギア25を経て、バネクラッチ２の入力ギア２ａに駆動が入力される。バネクラッチ２は、ソレノイド１のフラッパ１ａがバネクラッチ２の爪部２ｃに係止されている間はバネクラッチ２の出力ギア２ｂに駆動が伝達されず、入力ギア２ａのみが空転する。
【００２９】
ソレノイド１のフラッパ１ａが図５の矢印ｂ方向に動作すると、フラッパ１ａがバネクラッチ２の爪部２ｃの係止から解除されてバネクラッチ２の入力ギア２ａから出力ギア２ｂに駆動が伝達されて図５の矢印ｄ方向に回転する。そして、該出力ギア２ｂの駆動伝達下流側に噛合された補給駆動ギア９に駆動力が伝達される。補給駆動ギア９は補給駆動軸９ａと固定されており、該補給駆動軸９ａには補給カップリング９ｂが取り付けられている。補給カップリング９ｂは画像形成装置の駆動インターフェースである。
【００３０】
図６は、画像形成装置全体の制御系の構成を示すブロック図である。図６に示すように、画像形成装置は、ＣＰＵ（中央演算装置）300ａと、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）300ｂ等から構成される制御部300を有しており、該制御部300は画像形成装置の各機器における全体的な制御を司っている。
【００３１】
制御部300には、プロセスカートリッジ22Ｙ，22Ｍ，22Ｃ，22Ｋ、スクリュー３への駆動切替えを行うソレノイド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、単一の駆動源としてのモータ29が接続されている。単一の駆動源としてのモータ29から図４に示す各駆動ギア列を介してバネクラッチ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに駆動力が伝達される。
【００３２】
また、制御部300には、画像形成装置の構成部材の異常状態を表示してユーザに報知する報知手段となる表示部700が接続されている。
【００３３】
制御部300は、何れかのステーション17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｋのプロセスカートリッジ22からトナー補給要求を受けると、トナー補給要求を受けたステーション17のソレノイド１の動作を行う信号を発信する。それによって、単一の駆動源としてのモータ29からの駆動がバネクラッチ２を経由してトナーカートリッジ11のスクリュー３に伝わり、トナー補給動作が開始されてプロセスカートリッジ22にトナーが補給される。
【００３４】
単一の駆動源としてのモータ29は、直流（ＤＣ）ブラシレスモータで構成されている。図７はＤＣブラシレスモータの駆動回路構成であり、結線されたコイル45〜47と、ロータ48が備えられている。更にロータ48の位置検出手段としてホール素子49〜51を備えており、このホール素子49〜51は磁界を検知することにより半導体片の両端に電圧が表れる素子であり、その出力電圧を検知することによりロータ48の位置検出が可能となる。その出力電圧はアンプ52で増幅され、モータ駆動制御回路32に入力される。
【００３５】
また、31はモータ29の駆動回路部である。駆動回路部31は、単一の駆動源となるモータ29に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、該電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段を構成する図９に示す電流リミッタ回路39を有する。更に、モータ駆動制御回路32と、ハイ側のＦＥＴ（Field effect transistor；電界効果トランジスタ）33〜35と、ロー側のＦＥＴ36〜38とを備えている。
【００３６】
これらの各ＦＥＴ33〜38はそれぞれがコイル45〜47の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されており、モータ駆動制御回路32から出力される相切り替え信号に従って各ＦＥＴ33〜38をＯＮ／ＯＦＦ制御して順次励磁する相を切り替えてロータ48を回転させる。
【００３７】
また前記相切り替え信号はＣＰＵ300ａの出力ポートからの駆動信号及びホール素子49〜51から発生するロータ48の位置信号を検出してモータ駆動制御回路32により生成される。相切り替えに関するモータ29の回転に関してはコイル45〜47の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電位を図８に示す（１）〜（12）の順序で切り替えることにより各相が順次励磁され、モータ29が回転する。尚、図８中の「Ｈ」はＯＮ状態が続く信号である。「Ｌ」はＯＦＦ状態が続く信号である。また、図８中の「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）」はＯＮ／ＯＦＦが一定周期で繰り返される信号である。
【００３８】
本実施形態のＤＣブラシレスモータには、図９に示す電流リミッタ回路39を備えている。図９に示す電流リミッタ回路39は、モータ駆動制御回路32の上流側に接続された電流検出抵抗67によってモータ29に流れる電流を検出する。そして、該電流検出抵抗67と、ＦＥＴ61のドレイン端子との間に接続されたオペアンプ70の反転入力端子70ａにフィードバックをかけてオペアンプ70の出力電圧を制御している。オペアンプ70の出力端子70ｃとＶｃｃとの間に接続された抵抗68と、オペアンプ70の出力電圧を制御することによりＦＥＴ61のゲート電圧を制御し、該ＦＥＴ61を介してモータ29を制御する。
【００３９】
オペアンプ70の非反転入力端子70ｂには、基準電圧Ｖｓを抵抗69、抵抗64〜66で分圧した電圧を入力する。この電圧は、トランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、３つの電圧値に切り替えることができる。尚、トランジスタ62，63のベース端子62ａ，63ａには制御手段となるＣＰＵ300ａにより制御電圧が印加されるようになっている。
【００４０】
画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋには、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋが着脱可能に装着される。トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋには図10に示すようにそれぞれ各トナーカートリッジ11の新品情報を記憶する記憶手段となるメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40が貼付されている。各トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋが製造された段階でメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋには新品か否かの情報が記憶されている。
【００４１】
ＣＰＵ300ａは、メモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋから各トナーカートリッジ11の新品情報を読み取る読み取り手段を兼ねる。ＣＰＵ300ａは、通信部41によりメモリタグ40Ｙ，40Ｍ，40Ｃ，40Ｋと通信して、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋ内の現像剤の製造日からの経過日数に関連したトナー製造年月日などの情報の読み取りを行い、新品か否かを判断する。
【００４２】
また、ＣＰＵ300ａは、演算機能を備えたハードウェアとその演算動作を規定するソフトウェアとを備えて画像形成部19Ｙ，19Ｍ，19Ｃ，19Ｋを動作制御する。
【００４３】
トナーは粉体状であるため、トナーカートリッジ11が輸送時等の振動を受けると該トナーカートリッジ11内の一部分に固化した状態となる。その状態で全てのステーション17に対してトナー補給動作を行うと、単一の駆動源となるモータ29にかかる負荷トルクが大きくなるためモータ29を回転することができない。従って、メモリタグ40との通信の結果、ステーション17に装着されたトナーカートリッジ11が新品であると検出した場合には、そのステーション17のソレノイド１のみをＯＮしてトナー補給動作を行う。
【００４４】
しかしながら、輸送時の振動時間が長くなりトナーが過度に固化した状態になると、トナーカートリッジ11内のスクリュー３にかかる負荷トルクが異常に大きくなるため、スクリュー３が破損する可能性がある。
【００４５】
そこで、スクリュー３が破損しないようにするためには、画像形成装置を使用するユーザにトナーカートリッジ11内でトナーが固まっている状態を解消するように、例えばトナーカートリッジ11を振るように報知する必要がある。
【００４６】
ユーザにトナーカートリッジ11を振るように報知する方法としては、メモリタグ40の新品情報から新品のトナーカートリッジ11であると検知し、更にモータ29の過負荷によるロック状態を検知する。その場合は、画像形成装置に設けられる表示部700にトナーカートリッジ11を振るようにメッセージを表示することにより、画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。
【００４７】
図４に示すトナー補給の駆動伝達構成においては、各ステーション17の補給駆動ギア９に接続されるスクリュー３を破損させるトルクは同一である。しかし、モータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数が各ステーション17相互間で異なる。ギア同士の摩擦等の影響によりトルク伝達ロスの影響を受けるため、スクリュー３が破損するまでにモータ29が出力できるトルクは各ステーション17間で異なる。
【００４８】
図11は、通常のトナー補給動作を行う際の定常トルク値と各トナーカートリッジ11のスクリュー３が破損するまでのモータ出力トルク値を示した図である。図４の駆動伝達構成においては、単一の駆動源となるモータ29が直近に設けられるステーション17Ｍにおいてトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｍトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｍトナーカートリッジ破損トルク」は最も小さい値（１００mNm程度）となる。これは、モータギア４から補給駆動ギア９Ｍに至る駆動ギア列のギア段数が、駆動入力ギア25Ｍとバネクラッチ２Ｍのみからなり、最も少ないためギアの変形等による伝達ロスが最も小さいためである。
【００４９】
一方、単一の駆動源となるモータ29が最も遠い位置に設けられるステーション17Ｋにおいてトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｋトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｋトナーカートリッジ破損トルク」は最も大きい値（１６０mNm程度）となる。これは、モータギア４から補給駆動ギア９Ｋに至る駆動ギア列のギア段数が、駆動ギア列16C1，16Ｋ、駆動入力ギア25Ｋ、バネクラッチ２Ｋからなり、最も多いためギアの変形等による伝達ロスが最も大きく影響を受けるからである。
【００５０】
また、ステーション17Ｙ，17Ｃでは単一の駆動源となるモータ29がステーション17Ｍ，17Ｋの略中間位置に設けられる。ステーション17Ｙ，17Ｃにおいてトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのそれぞれのトナー搬送用のスクリュー３Ｙ，３Ｃを破損させるモータ出力トルクを図11の「Ｙ，Ｃトナーカートリッジ破損トルク」で示す。図11の「Ｙ，Ｃトナーカートリッジ破損トルク」は上記ステーション17Ｍ，17Ｋの場合の略中間程度の値（１４０mNm程度）となる。
【００５１】
モータギア４からそれぞれの補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃに至る駆動ギア列のギア段数が、補給駆動ギア９Ｙについては駆動ギア列16Ｙ、駆動入力ギア25Ｙ、バネクラッチ２Ｙからなる。また、補給駆動ギア９Ｃについては駆動ギア列16C1，16C2、駆動入力ギア25Ｃ、バネクラッチ２Ｃからなる。そして、ギアの変形等による伝達ロスもステーション17Ｍ，17Ｋの略中間程度である。図11に示す通常のトナー補給動作を行う際の定常トルク値は６５mNm程度である。
【００５２】
図12はＤＣブラシレスモータに流れる電流値と、モータ出力トルクとの関係を示したものである。ＤＣブラシレスモータは、モータ29にかかる負荷トルクが増加するとモータ29に流れる電流も増加する。モータ29に流す電流は、図９に示す電流リミッタ回路39によって制限される。モータ29に流す電流は、図９に示すトランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで３段階に切り替えることが出来る。
【００５３】
トランジスタ62，63のＯＮ／ＯＦＦは、どのステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着されたかによって決定される。
【００５４】
例えば、ステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合には、スクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルクは図11に示すように最も小さくなる。このため図９に示すトランジスタ62，63の両方をＯＮし、３つの抵抗64，65，66を並列接続した合成抵抗と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第１の電流制限値で示すように最も制限している。
【００５５】
また、ステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合には、スクリュー３Ｙ，３Ｃが破損するモータ出力トルクは図11に示すように中間の値となる。このため図９に示すトランジスタ62のみＯＮし、トランジスタ63をＯＦＦとする。２つの抵抗64，65を並列接続した合成抵抗と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第２の電流制限値で示すように制限する。
【００５６】
更に、ステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合には、スクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルクは図11に示すように最も大きくなる。このため図９に示すトランジスタ62，63の両方をＯＦＦし、１つの抵抗64と、抵抗69とによる分圧電圧をオペアンプ70の非反転入力端子70ｂに印加する。これによりステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合のモータ29に流れる電流制限値を図12の第３の電流制限値で示すように制限する。尚、図12に示すように、｛第１の電流制限値｝＜｛第２の電流制限値｝＜｛第３の電流制限値｝である。
【００５７】
モータ29に流れる電流が、これらの第１〜第３の電流制限値に到達する。すると、電流検出抵抗67とＦＥＴ61のドレイン端子との間に接続された反転入力端子70ａに印加される電圧によりオペアンプ70の出力電圧が反転し、ＦＥＴ61がＯＦＦとなってモータ29が回転しなくなる。そして、図７に示すホール素子49〜51でロータ48が停止していることを検出し、モータ駆動制御回路32がロック信号をＣＰＵ300ａに出力する。
【００５８】
図12に示すように、モータ29に流れる電流を制限するための電流制限値は、各トナーカートリッジ11のスクリュー３が破損するモータ出力トルクに対応する電流値よりも小さい値に設定されている。
【００５９】
例えば、ステーション17Ｍに新品のトナーカートリッジ11Ｍが装着された場合には、図12の第１の電流制限値に設定する。これにより、トナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍに異常なトルクがかかる状態であったとしてもスクリュー３Ｍが駆動する前にモータ29にロックがかかって停止するので、スクリュー３Ｍの破損を防止できる。
【００６０】
同様に、ステーション17Ｙ，17Ｃに新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがそれぞれ装着された場合には、図12の第２の電流制限値に設定する。また、ステーション17Ｋに新品のトナーカートリッジ11Ｋが装着された場合には、図12の第３の電流制限値に設定する。
【００６１】
即ち、複数の切替え手段となるソレノイド１を切替えて単一のモータ29から複数のスクリュー３へ駆動力を伝達する。その際に複数のスクリュー３のそれぞれに対応して選択手段となるＣＰＵ300ａ及び電流リミッタ回路39により電流制限手段となる電流リミッタ回路39の電流制限値を第１〜第３の電流制限値から選択する。
【００６２】
次に図13を用いて、図９に示す電流制限手段となる電流リミッタ回路39により各トナーカートリッジ11に対応して単一のモータ29に流れる電流制限値を第１〜第３の電流制限値から選択する動作について説明する。先ず、ステップＳ101において、画像形成装置内部に設けられた読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａが各ステーション17に装着されたトナーカートリッジ11のメモリタグ40の新品情報を読み取る。
【００６３】
次にステップＳ102でメモリタグ40の新品情報を読み取った結果、新品のトナーカートリッジ11ではないと判断した場合にはステップＳ104に進む。そして、ステップＳ104でモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定し、通常のトナー補給動作を行う。通常補給時においては、図11に示すようにトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも小さいモータ出力トルク（６５ｍＮｍ程度）でモータ29を駆動することができる。このためモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定している。
【００６４】
前記ステップＳ102でメモリタグ40の新品情報を読み取った結果、装着されたトナーカートリッジ11が新品であると判断する。その場合にはステップＳ103に進む。該ステップＳ103〜Ｓ107では、どのステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着されたかによってモータ29に流れる電流制限値が異なる制御を行う。
【００６５】
前記ステップＳ103で新品のトナーカートリッジ11Ｍがステーション17Ｍに装着された場合にはステップＳ104に進む。ステップＳ104ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最小の第１の電流制限値に設定する。図12に示す最小の第１の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも小さいモータ出力トルクとなる電流値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損しない電流値に設定されている。
【００６６】
前記ステップＳ103で新品のトナーカートリッジ11Ｍがステーション17Ｍに装着されていない場合にはステップＳ105に進む。ステップＳ105で新品のトナーカートリッジ11Ｋがステーション17Ｋに装着された場合にはステップＳ106に進む。ステップＳ106ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示す最大の第３の電流制限値に設定する。
【００６７】
図12に示す最大の第３の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損するモータ出力トルク（１４０ｍＮｍ程度）よりも大きい。且つ図11に示すトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルク（１６０ｍＮｍ程度）よりも小さい。このようなモータ出力トルクとなる電流制限値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損しない電流制限値に設定されている。
【００６８】
前記ステップＳ105で新品のトナーカートリッジ11Ｋがステーション17Ｋに装着されていない場合には、その他の新品のトナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃがステーション17Ｙ，17Ｃに装着されたと判断してステップＳ107に進む。ステップＳ107ではモータ29に流れる電流制限値を図12に示すように第１、第３の電流制限値の中間となる第２の電流制限値に設定する。
【００６９】
図12に示す中間の第２の電流制限値は、図11に示すトナーカートリッジ11Ｍのスクリュー３Ｍが破損するモータ出力トルク（１００ｍＮｍ程度）よりも大きい。且つ図11に示すトナーカートリッジ11Ｋのスクリュー３Ｋが破損するモータ出力トルク（１６０ｍＮｍ程度）よりも小さい。このようなモータ出力トルクとなる電流制限値に設定されている。これにより、トナーカートリッジ11Ｙ，11Ｃのスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損しない電流制限値に設定されている。
【００７０】
このように、各ステーション17に装着された新品のトナーカートリッジ11に貼着されたメモリタグ40の新品情報を読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａが読み取る。そして、選択手段を兼ねるＣＰＵ300ａにより図９に示す電流制限手段となる電流リミッタ回路39を用いてモータ29に流れる電流制限値が選択される。
【００７１】
その電流制限値は、新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17のスクリュー３に対応して図12に示す第１〜第３の電流制限値の３種類の電流制限値のうちから１つが選択される。単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値は、図４に示すように、該モータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定されている。
【００７２】
上記構成によれば、新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17に応じてモータ29に流れる電流制限値を切り替えることができる。これにより、各トナーカートリッジ11においてスクリュー３を破損させずに各トナーカートリッジ11内でトナーが固まった状態を最大限解消することができる。
【００７３】
モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達すると、図９に示す電流リミッタ回路39によりモータ29が停止する。電流リミッタ回路39は単一の駆動源となるモータ29の動作異常を検知する異常検知手段を兼ねている。モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達して電流リミッタ回路39によりモータ29が停止すると、図７に示すモータ駆動制御回路32からロック信号がＣＰＵ300ａに送られる。
【００７４】
新品のトナーカートリッジ11の装着時にＣＰＵ300ａがモータ29のロック信号を検知した場合には、装着した新品のトナーカートリッジ11を一旦画像形成装置本体から脱離して振るように所定のメッセージを報知手段となる表示部700に表示させる。これにより画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。
【００７５】
即ち、報知手段となる表示部700は、読み取り手段を兼ねるＣＰＵ300ａによって読み取ったトナーカートリッジ11の新品情報により該トナーカートリッジ11が新品である。且つ異常検知手段となる電流リミッタ回路39により単一の駆動源となるモータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達して該電流リミッタ回路39によりモータ29が停止する。そうすると、モータ29の動作異常として検知し、トナーカートリッジ11が異常状態であることをユーザに報知する。このように、どのトナーカートリッジ11に異常があるのかを低コストで簡易な方法で判別し、ユーザに報知することで、利便性を向上させることができる。
【実施例２】
【００７６】
次に図14及び図15を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においても前記第１実施形態と同様に単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値を３段階に切り替える点は同一である。本実施形態においても単一の駆動源となるモータ29に流れる電流制限値は、図４に示すように、該モータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定されている。
【００７７】
図14は本実施形態における図４に示すモータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数α、モータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動伝達効率τ、各スクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱを表にしたものである。
【００７８】
本実施形態において、図３に示す補給駆動ギア９の補給駆動軸９ａ上でスクリュー３を破損させる回転トルクＮは、図14に示すように、８００ｍＮｍである。モータギア４と各補給駆動ギア９との減速比γは共通で３／２５、各ギア毎の駆動伝達効率ηは９５％としている。
【００７９】
図４において、例えば、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃはモータギア４からの駆動ギア列の段数αはそれぞれ８段になっている。モータギア４から補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃまでの駆動伝達効率τは、モータギア４からの駆動ギア列の段数α、各ギア毎の駆動伝達効率ηから以下の数１式を用いて６６．３４％（＝０．９５８）と求めることができる。
【００８０】
［数１］
τ＝ηα
【００８１】
従って、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃの条件においてスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損する際のモータ出力トルクＱは、以下の数２式を用いて１４４．７ｍＮｍ｛＝（８００／０．６６３４）×（３／２５）｝と求めることができる。ここで、補給駆動ギア９の補給駆動軸９ａ上でスクリュー３を破損させる回転トルクをＮ、モータギア４から補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃまでの駆動伝達効率をτ、減速比をγとする。
【００８２】
［数２］
Ｑ＝（Ｎ／τ）×γ
【００８３】
その他、各補給駆動ギア９Ｍ，９Ｋのそれぞれの条件においてスクリュー３Ｍ，３Ｋが破損する際のモータ出力トルクＱも同様にして図14に示す各値を求めることが出来る。
【００８４】
図15は、ＤＣブラシレスモータの図15の実線で示すトルクＴ−電流Ｉ特性と、図15の破線で示すその近似直線を示す。その近似直線に重ねて新品のトナーカートリッジ11が装着された各ステーション17に応じて設定されるモータ29に流れる電流制限値と、各スクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱとを示したものである。
【００８５】
本実施形態における画像形成装置の制御部300に設けられた記憶手段となるメモリには、予め図15の点線で示すように、ＤＣブラシレスモータのトルクＴ−電流Ｉ特性の近似直線の式が記憶されている。
【００８６】
前述したように、図４に示すモータギア４から各補給駆動ギア９までの駆動ギア列の段数αが分かれば、前記数１式、数２式を用いて各補給駆動ギア９の条件においてスクリュー３が破損する際のモータ出力トルクＱが求められる。そのモータ出力トルクＱを図15の破線で示す近似直線の式に代入することにより、各ステーション17に新品のトナーカートリッジ11が装着された際のモータ29に流れる電流制限値を求めることができる。
【００８７】
本実施形態におけるＤＣブラシレスモータでは、図15の破線で示す近似直線の式からモータ29に流れる電流ＩとトルクＴとの関係を近似直線の傾きを０．０１５として以下の数３式で表すことができる。
【００８８】
［数３］
Ｉ＝０．０１５Ｔ
【００８９】
例えば、補給駆動ギア９Ｙ，９Ｃの条件においてスクリュー３Ｙ，３Ｃが破損する際のモータ出力トルクＱ＝１４４．７ｍＮｍを前記数３式に代入すると、モータ29に流れる電流制限値は２．１７Ａ（＝０．０１５×１４４．７）と求めることができる。
【００９０】
その他、各補給駆動ギア９Ｍ，９Ｋの条件においてスクリュー３Ｍ，３Ｋが破損する際の図14に示すモータ出力トルクＱも同様にして前記数３式に代入する。これにより、モータ29に流れる電流制限値はそれぞれ補給駆動ギア９Ｍの条件において１．５９Ａ（＝０．０１５×１０６．４）が求められる。また、補給駆動ギア９Ｋの条件において２．５３Ａ（＝０．０１５×１６８．８）が求められる。
【００９１】
このようにモータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じてモータ29に流れる電流制限値を選択可能とする。これにより、新品のトナーカートリッジ11を装着した際にモータ29に流れる電流はモータ29から各スクリュー３へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定された電流制限値に制限される。そして、モータ29に流れる電流がそれぞれの電流制限値に到達するとモータ29が停止する。
【００９２】
新品のトナーカートリッジ11の装着時にＣＰＵ300ａがモータ29のロック信号を検知した場合には、装着した新品のトナーカートリッジ11を一旦画像形成装置本体から脱離して振るように所定のメッセージを報知手段となる表示部700に表示させる。これにより、画像形成装置を使用するユーザがトナーカートリッジ11を振ってトナーが異常に固まった状態を解消するように促すことができる。他の構成は、前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ …ソレノイド（切替え手段）
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ …バネクラッチ（切替え手段）
３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ …スクリュー（現像剤補給手段）
29 …モータ（単一の駆動源）
39 …電流リミッタ回路(電流制限手段;選択手段；異常検知手段)
300ａ …ＣＰＵ（読み取り手段；選択手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
複数の現像手段にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部と、
前記複数の現像剤収容部にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の現像剤収容部に補給するための現像剤をそれぞれ収容する複数の現像剤カートリッジと、
前記複数の現像剤カートリッジ内の現像剤を、それぞれ対応する前記現像剤収容部に補給する複数の現像剤補給手段と、
前記複数の現像剤補給手段を駆動する単一の駆動源と、
前記複数の現像剤補給手段にそれぞれ対応して設けられ、前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段と、
前記単一の駆動源に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、
前記電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段と、
を備え、
前記複数の切替え手段を切替えて前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段へ駆動力を伝達する際に前記複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して前記選択手段により前記電流制限手段の電流制限値を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤カートリッジの新品情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記現像剤カートリッジの新品情報を読み取る読み取り手段と、
前記単一の駆動源の動作異常を検知する異常検知手段と、
前記読み取り手段によって読み取った前記現像剤カートリッジの新品情報により前記現像剤カートリッジが新品であり、且つ前記異常検知手段により前記単一の駆動源の動作異常を検知した場合に前記現像剤カートリッジが異常状態であることを報知する報知手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記選択手段により選択される前記電流制限手段の電流制限値は、新品の現像剤カートリッジが装着された前記現像剤補給手段に対応して選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記選択手段により選択される前記電流制限手段の電流制限値は、前記単一の駆動源から前記現像剤補給手段へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
複数の現像手段にそれぞれ設けられ、現像剤を収容する複数の現像剤収容部と、
前記複数の現像剤収容部にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の現像剤収容部に補給するための現像剤をそれぞれ収容する複数の現像剤カートリッジと、
前記複数の現像剤カートリッジ内の現像剤を、それぞれ対応する前記現像剤収容部に補給する複数の現像剤補給手段と、
前記複数の現像剤補給手段を駆動する単一の駆動源と、
前記複数の現像剤補給手段にそれぞれ対応して設けられ、前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段への駆動力の伝達または遮断をそれぞれ切替え可能な複数の切替え手段と、
前記単一の駆動源に流れる電流を一定量に制限する電流制限手段と、
前記電流制限手段の電流制限値を選択する選択手段と、
を備え、
前記複数の切替え手段を切替えて前記単一の駆動源から前記複数の現像剤補給手段へ駆動力を伝達する際に前記複数の現像剤補給手段のそれぞれに対応して前記選択手段により前記電流制限手段の電流制限値を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤カートリッジの新品情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記現像剤カートリッジの新品情報を読み取る読み取り手段と、
前記単一の駆動源の動作異常を検知する異常検知手段と、
前記読み取り手段によって読み取った前記現像剤カートリッジの新品情報により前記現像剤カートリッジが新品であり、且つ前記異常検知手段により前記単一の駆動源の動作異常を検知した場合に前記現像剤カートリッジが異常状態であることを報知する報知手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記選択手段により選択される前記電流制限手段の電流制限値は、新品の現像剤カートリッジが装着された前記現像剤補給手段に対応して選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記選択手段により選択される前記電流制限手段の電流制限値は、前記単一の駆動源から前記現像剤補給手段へ駆動力を伝達させる駆動ギア列の段数の多さに応じて設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４７４７６（Ｐ２０１２−２４７４７６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６７３５（Ｐ２０１１−１１６７３５）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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