JP3552499B2

JP3552499B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3552499B2
Application number: JP30659797A
Authority: JP
Inventors: 哲郎三浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JPH11125970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、色分解光像を潜像担持体に露光し、形成された各潜像を各々色分解光の補色のトナーで現像し、得られた複数のトナー像を同一転写紙上に重ね合わせて転写する方式の複数の現像器を備えた現像装置を有する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置の現像装置として、省スペース、スペース有効活用という点から、回転中心線周りに配設された複数の現像器を有する現像器ユニットを、該回転中心線周りに回転させて、任意の現像器を潜像担持体に対向する現像位置に順次移動させて潜像担持体上の潜像を各色トナーで現像するようにした回転型現像装置が有利である。
【０００３】
また、補給用のトナーを収容し、該トナーを各現像器に補給するトナー補給部に関しては、その機構の簡単さ、スペースの有効利用などの面から、上記各現像器から構成される現像ユニットの各現像器のそれぞれに対して着脱可能であり、かつ該現像器ユニットとともに回転可能に構成された着脱式のトナー収容器を複数有するトナー収容器ユニットを用いるのが有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の、トナー収容器ユニットを採用した回転型現像装置を有する画像形成装置において、画像形成の高速化に対応するためには、現像剤、トナーともに相当の量を搭載する必要があり、重量、大きさとも大きく、ひいては、慣性モーメントとしても大きなものを高速回転する必要がある。
【０００５】
一般に上記現像器ユニットを駆動する駆動手段としては、回転停止位置精度を要求されるため、ステッピングモータが用いられる。ここで、ステッピングモータを用いて上記現像器ユニット及びトナー収容器ユニットを駆動する場合に、負荷トルクが大きくてモータの発生するトルクをオーバーすると脱調と呼ばれるモータの制御が不能な状態となり、所望の角度の回転ができなくなってしまう。このため、色切り換えの際に、次色の現像器が所定の現像位置とは異なった位置に位置して停止してしまうので、その色で像担持体上の潜像を現像することができず、色抜けの異常画像となってしまう。
【０００６】
しかしながら、上述のような高負荷、高速回転に対応して、上記脱調による異常画像を発生することなく動作するモータは汎用性がなくて非常に高価であったり、入力電源としてＡＣ電源を用いる必要があって構成が複雑になったりする。このため、複写機やプリンタなどの事務機器に搭載するのは困難な場合がある。このようなモータ側の制約上、高速化が困難であった。また、モータの駆動電圧、電流を高くすることにより、モータの出力を高めることも可能であるが、消費電力が高くなり省エネ化に反するという問題点が生じてしまう。
【０００７】
本発明者は、以上の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、上記回転型現像装置の回転動作を行う場合に負荷トルクが周期を持って大きく変動するということを見出した。
図６は、ステッピングモータを用いて現像器ユニット及びトナー収容器ユニットを有する回転型現像装置の９０°の回転動作を行う場合の一般的なモータの速度制御の駆動パターンとその際モータにかかる負荷トルクとを示す図である。回転型現像装置の回転動作は、図６の駆動パターンのように、所定の速度Ｖまで速度を加速する加速領域ｔ１と、該所定の速度に達した後に所定の現像位置に所望の現像器を停止させるべく速度を減速する減速領域ｔ２とを有するような駆動パターンに従って速度制御がされる。理論的には、負荷トルクは負荷（この場合現像器ユニット及びトナー収容器ユニット）及びモータ自体の慣性モーメント、駆動系の摩擦負荷、それと加（減）速度により、一義的に決まるものである。しかしながら、図６に示すように、上記加速を一定の加速度Ａ１で行い、減速を一定の負の加速度−Ａ２で行った場合でも、回転型現像装置の駆動においては負荷トルクは周期をもって大きく変動する。これは、回転型現像装置の駆動が高慣性モーメント、低摩擦トルクであるうえに、回転体として重量バランスが均一でなく、その他剛性、駆動伝達系のガタ（ギヤのバックラッシュ等）等の影響により一種の振動が生じるためである。しかしながら、負荷トルクは大きく変動はしているが、理論通りに加（減）速度が高いほど負荷トルクも大きくなる。
【０００８】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、コストアップや構成の複雑化を要することなく、駆動手段の脱調を防止して高負荷、高速化に対応可能であり、かつ、省エネ化が実現できる画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸線の周りに配設された複数の現像器を有し、所望の現像器を所定の現像位置に変位させて現像動作を行う現像装置と、上記現像器ユニットを回転駆動する駆動手段と、所定の回転位置に現像器ユニットを位置させるための回転の速度が所定の速度に達するまでは加速しながら該現像器ユニットを回転させ、その後に、減速して該現像器ユニットを停止させ、上記所望の現像器を上記所定の現像位置に位置させるように上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた画像形成装置において、上記現像器ユニットの駆動で回転負荷が変動しても、上記駆動手段にかかる負荷トルクの変動を、該駆動手段が脱調に至らない範囲に抑えるように、上記駆動制御手段が、加速度を変化させながら、上記回転の速度が上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
負荷トルクは、加速度の大きさが大きいほど大きくなる。この画像形成装置においては、上記駆動制御手段が、上記駆動手段が脱調するような負荷トルクに至らない範囲で上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動するように、加速度を変化させながら、上記回転の速度が上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速を行う。具体的には、周期的に負荷トルクが変動して比較的大きい値となる時期には負荷トルクの増大を抑えるように加速度の大きさを小さくして、上記駆動手段が脱調するような負荷トルクに至らないようにする。これにより、上記負荷トルクが上記駆動手段が脱調するような負荷トルクに至らないので、脱調の発生による異常画像の発生を防止することができる。よって、モータのスペックダウンによるコストダウンが実現可能であり、モータ駆動電力の低減による省エネ化も可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記駆動制御手段が、上記加速あるいは上記減速を一定の加速度で行った場合に上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動して所定のトルク閾値以上となる期間における加速度の大きさが、上記一定の加速度の大きさよりも小さくなるように、上記加速度を変化させながら、上記加速あるいは上記減速を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
この画像形成装置においては、上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速を一定の加速度で行った場合に上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動して所定のトルク閾値以上となる期間における加速度の大きさが、上記一定の加速度の大きさよりも小さい。これにより、周期的に負荷トルクが変動して上記トルク閾値以上となる時期における負荷トルクの増大を、上記一定の加速度で上記加速あるいは上記減速を行った場合に比して抑えることができる。このため、脱調の発生による異常画像の発生を防止することができる。よって、モータのスペックダウンによるコストダウンが実現可能であり、モータ駆動電力の低減による省エネ化も可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記回転の速度が所定の速度閾値以上の高速の期間における上記所定のトルク閾値を、上記回転の速度が所定の速度閾値よりも低速の期間における上記所定のトルク閾値以下に設定したことを特徴とするものである。
【００１４】
この画像形成装置においては、上記回転の速度が所定の速度閾値以上の高速の期間における上記所定のトルク閾値が、上記回転の速度が所定の速度閾値よりも低速の期間における上記所定のトルク閾値以下に設定されている。これにより、上記高速の期間における上記所定のトルク閾値を上記低速の期間における所定のトルク閾値よりも大きい値に設定した場合よりも、上記加速度の大きさを低めに設定する負荷トルク範囲が広くなる。従って、上記高速の期間において、より負荷トルクを抑えることができる。よって、高速領域では発生トルクが低下する特性を有する駆動源、例えば、ステッピングモータを用いて上記現像器ユニットを回転駆動する場合にも、該発生トルクを負荷トルクが上回るのを防止することができる。これにより、脱調による異常画像の発生を更に良好に防止することができる。また、モータのコストダウンや省エネ化も更に良好に実現できる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２又は３の画像形成装置において、上記高速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさを、上記低速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさ以下に設定したことを特徴とするものである。
【００１６】
この画像形成装置においては、上記高速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさが、上記低速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさ以下に設定されている。これにより、上記高速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときに、上記低速の期間内で負荷トルクが上記所定の閾値以上となるときよりも、より効果的に負荷トルクを抑えることができる。よって、高速領域では発生トルクが低下する特性を有する駆動源、例えば、ステッピングモータを用いて上記現像器ユニットを駆動する場合にも、該発生トルクを負荷トルクが上回るのをより効果的に防止することができる。これにより、脱調による異常画像の発生を更に良好に防止することができる。また、モータのコストダウンや省エネ化も更に良好に実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置であるカラー電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した一実施形態について説明する。まず、該プリンタ全体の構成及び動作について説明する。
図１は本実施形態に係るプリンタの主要部の概略構成図である。潜像担持体としての感光体ドラム１は、矢印Ａ向きに回転駆動されながら、一様帯電手段としての帯電チャージャ２により一様に帯電された後、レーザ光学装置からのレーザ光３により画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。ここで、露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、回転型現像装置（以下、リボルバ現像装置という）４により各々所定のトナー、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒トナーで現像され、これにより、感光体ドラム１上に各色画像が形成される。
【００１８】
このリボルバ現像装置４は、中心軸線回りで回動可能な複数、図示の例では４つの現像器を備え、上記中心軸線を中心とする回動により、所望の現像器を感光体ドラム１に対向する所定の現像位置に移動させて現像動作を行う現像器ユニットと、上記各現像器に対応する複数のトナー収容器を備え、上記現像器ユニットと同様に回動するトナー収容器ユニットとを有するものである。具体的には、内部に例えば黒、シアン、マゼンタ及びイエローの４色それぞれの現像器４１Ｂｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが形成され、かつプリンタ本体内において中心軸線回りで回動自在に取り付けられる外周がほぼ円筒状の現像器ユニットと、各現像器に一対一で対応しそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローのトナーを収容したトナー収容器としての図示しない４つのトナーカートリッジを保持し、かつ該現像器ユニットよりその中心軸線方向の前側でほぼ同軸上になるように取り付けられて該中心軸線回りで現像器ユニットと一体に回動する図示しないトナー収容器ユニット等を備えている。該リボルバ現像装置４は、後述する図示しないリボルバモータにより矢印Ｃ方向に回転駆動され、現像に用いるいずれか一つの現像器を現像位置に位置させて現像動作を行う。
【００１９】
感光体ドラム１上に形成された各色画像は、感光体ドラム１と同期して図中矢印Ｂ向きに回転する中間転写ベルト５上に、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の単色毎、１次転写チャージャ６によって順次重ね転写される。中間転写ベルト５上に重ね合わされたイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の画像は、図示せぬ両面複写兼用自動給紙カセットあるいは図示せぬ手差し給紙トレイから図示せぬ給紙ローラ、レジストローラ９を経て転写部へ搬送された転写紙上に２次転写チャージャ１１により一括転写される。転写終了後の転写紙は図示せぬ定着装置によりトナー像が定着されフルカラープリントとして機外に排出される。
【００２０】
なお、中間転写ベルト５上に転写されなかった感光体ドラム１上のトナーは、感光体クリーナ１３により感光体ドラム１から除去され、また、転写紙１０上に転写されなかった中間転写ベルト５上のトナーは、中間転写ベルトクリーナ１４により中間転写ベルト５から除去される。
【００２１】
図２（ａ）はリボルバ現像装置４の現像器ユニット４ａの内部構造を示す断面図、図２（ｂ）は、同リボルバ現像装置のトナー収容器ユニット４ｂの内部構造を示す断面図である。
図２（ａ）において、現像器ユニット４ａ内には、上述のように円周方向に互いにほぼ同型の４つの現像器４１Ｂｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが形成されている。各現像器内には現像剤としてのキャリア及び各色のトナーからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）が収容されている。図示の例では感光体ドラム１に対向する現像位置にあるのが黒トナーとキャリアを収容した黒現像器４１Ｂｋで、図中反時計回りの順に、イエロートナーとキャリアを収容したイエロー現像器４１Ｙ、マゼンタトナーとキャリアを収容したマゼンタ現像器４１Ｍ、シアントナーとキャリアを収容したシアン現像器４１Ｃになっている。
【００２２】
ここで、４つの現像器４１Ｂｋ、４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃの内部構造はまったく同様であるので、以下、現像位置にある黒現像器４１Ｂｋを例にとって内部構造を説明し、他の現像器の内部構造については説明を省略する。
上記現像器は、現像剤担持体としての現像ローラ４２Ｂｋと、該現像ローラ４２Ｂｋと平行に配設され、現像器内の現像剤を撹拌しながら、該現像剤を、軸方向で互いに逆の向きに搬送する第１、第２撹拌スクリュウ４３Ｂｋ、４４Ｂｋとを有している。該２つの撹拌スクリュウのうち、第１撹拌スクリュウ４３Ｂｋの方が現像ローラ４２Ｂｋに近い位置に配設されている。なお、現像ローラ４２Ｂｋは、固定のマグネットローラと、その外周に設けられた回転可能なスリーブとから構成されている。
【００２３】
以上の構成のリボルバ現像装置４の現像器ユニット４ａは、矢印Ｃ方向に９０°ステップで回転させることにより、各現像器を順次感光体ドラム１に対向する現像位置に移動させて、該感光体ドラム１上の静電潜像を可視像化する。
【００２４】
なお、図示を省略したが、現像器ユニット４ａの後側板であるリボルバ後側板の背面側には、本体側の図示しない現像駆動歯車と噛み合う現像器ユニット４ａ側の現像入力歯車が回動自在に設けられている。また、上記現像ローラや第１、第２撹拌スクリュウの軸端部に固設された歯車に、上記現像入力歯車の回転を伝えるためのアイドル歯車も設けられている。本体後側板には、現像器ユニット４ａを回転駆動するための後述するリボルバモータで駆動されるリボルバ駆動ギヤが、リボルバ後側板に固定されたリボルバギヤに噛み合う位置に設けられている。また、上記現像器ユニット３２内の現像ローラなどを駆動するための現像駆動用モータで駆動される上記現像駆動歯車が、感光体ドラム１と対向する現像ポジションに位置する現像器についての上記現像入力歯車と噛み合う位置に取り付けられている。
【００２５】
補給ユニットとしての上記トナー収容器ユニット４ｂは、上記４つの現像器にそれぞれトナーを補給するトナー補給装置としての４つのトナー補給部により構成されている。該トナー補給部は、トナーカートリッジとトナーホッパなどから構成される。図５（ｂ）において、上記トナー収容器ユニット４ｂには、各現像器に１対１で対応するように合計４つのトナーホッパ４５Ｂｋ，４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃが取り付けられている。該トナーホッパ４５Ｂｋ，４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃは、各トナーカートリッジからのトナーを受け入れるためのものである。各トナーホッパからは、それぞれ現像器に向けて、トナーを補給するトナー補給路としてのトナー補給パイプ４６Ｂｋ，４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃが設けられている。該トナー補給パイプ４６Ｂｋ，４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃのそれぞれの内部には、トナーホッパ内のトナーを各現像器に向けて搬送するためのトナー搬送スクリュウ４７Ｂｋ，４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃが設けられており、トナーホッパ内にまで延在している。これらトナー搬送スクリュウ４７Ｂｋ，４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃの配置は、対応する現像器が現像位置に位置するときに、該トナー搬送スクリュウ４７が対応する現像器内の上記第２撹拌スクリュウ４４延在部分のほぼ直上に位置するように設定されている。なお、図示の状態は図２（ａ）での設定の通り、現像位置に黒現像器がある場合の、トナー収容器ユニットの断面図を示している。
（以下、余白）
【００２６】
上記４つのトナーホッパ４５Ｂｋ，４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃは、全て同様の形状をしている。すなわち、上記トナー搬送スクリュウ４７を囲み、かつ対応する現像器が現像位置に位置するときにトナー搬送スクリュウ４７の上方になる個所にトナー受入れ口が形成された周壁部を有し、このトナー受入れ口の周囲に、トナーを収容した各色同一形状のトナーカートリッジ４８Ｂｋ，４８Ｙ，４８Ｍ，４８Ｃが、そのトナー排出口を下向きにして上記トナー受入れ口に一致させるように取り付けられるトナーカートリッジ取付部が形成されている。
【００２７】
また、図示を省略したが、上記トナー搬送スクリュウ４７の軸は現像器ユニット３２側に突出しており、該軸の端部に図示を省略した歯車が固設されている。そして、該歯車に噛み合うように駆動入力用の補給入力歯車が設けられている。この各トナー搬送スクリュウ４７毎に設けられた補給入力歯車のうち、現像ポジションにある現像器に対応するトナー搬送スクリュウ４７の補給入力歯車が、本体後側板に取り付けられている補給用モータで駆動される歯車に噛み合う。これにより、トナー搬送スクリュウ４７が補給用モータによって回転駆動され得るようになっている。
【００２８】
図３は、同プリンタのリボルバ現像装置４近傍の縦断面図である。図中左側が装置奥側、図中右側が装置手前側を示す。なお、簡単化のために、トナー収容器ユニット４ｂについては１色分のトナーカートリッジ４８及びトナーホッパ４５についてのみ図示している。現像器ユニット４ａはリボルバ前側板５０、リボルバ後側板５１間に保持されている。上記リボルバ前側板５０の装置手前側には、中心軸５２が、上記現像器ユニット４ａと同軸状に突設されており、軸受け５３を介して本体前側板５４に位置決めされ、回動自在に支持されている。また、リボルバ後側板５１の装置奥側には、リボルバギヤ５５が固定されている。該リボルバギヤ５５の中心部は装置奥側に軸状に突出しており、該突出部５５ａが軸受け５６を介して本体後側板５７に位置決めされている。以上の構成により、現像器ユニット４ａは、本体装置に対して回動自在に保持されている。
【００２９】
また、上記トナー収容器ユニット４ｂは上記現像器ユニット４ａよりも装置手前側に取り付けられ、上記トナーホッパ保持板４９により、４色分のトナーカートリッジ４８及びトナーホッパ４５が一体に支持されている。該トナーホッパ保持板４９は上記中心軸５２に固定されており、これにより上記トナー収容器ユニット４ｂと上記現像器ユニット４ａとが一体的に構成されている。
【００３０】
上記トナーホッパ４５からは、前述のトナー補給パイプ４６が、現像器に向けて設けられており、その内部のトナー搬送スクリュウ４７によってトナーカートリッジ４８及びトナーホッパ４５内のトナーを現像器に向けて搬送する。該トナー補給パイプ４６の現像器側の一端には、該パイプ４６内のトナーを排出するためのパイプ開口部４６ａが設けられており、現像器の該パイプ開口部４６ａに対応する部分には、トナー補給パイプ４６からのトナーを受け入れるための現像器開口部４１ａが設けられている。このような構成によりトナー補給パイプ４６と現像器４１とが連通した構成となっている。そして、上記パイプ開口部４６ａ及び現像器開口部４１ａを介して、トナー搬送スクリュウ４７によってトナーホッパ４５から搬送されてきたトナーが現像器４１内に補給されることとなる。上記トナー補給パイプ４６と現像器４１との連通部の周囲には、発泡ポリウレタンなどの弾性部材のシール６０がトナー飛散防止のために設置されている。
【００３１】
次に、上記所望の現像器を現像位置に移動させるために上記現像器ユニット４ａと上記トナー収容器ユニット４ｂとを回転駆動するための構成について説明する。
このプリンタは、上記所望の現像器を現像位置に移動させるために上記現像器ユニット４ａ及び上記トナー収容器ユニット４ｂを駆動する駆動源と、該駆動源からの駆動力を現像器ユニット４ａに伝達するための駆動伝達機構とを有する駆動手段を備えている。具体的には、駆動源としてのリボルバモータ１０１と、リボルバ駆動ギヤ１０１ａ及びリボルバギヤ５５から構成される駆動伝達機構とを有する駆動手段を備えている。該リボルバモータ１０１としては、回転停止位置精度を確保できるという点で、ステッピングモータを用いるのが望ましい。上記リボルバモータ１０１は、本体後側板５７に取り付けられており、該リボルバモータ１０１の駆動力はリボルバ駆動ギヤ１０１ａを介して該リボルバ駆動ギヤ１０１ａに噛み合っているリボルバギヤ５５に伝達される。これにより、該リボルバギヤ５５に固定された上記現像器ユニット４ａ及び該現像器ユニット４ａに固定されているトナー収容器ユニット４ｂが回転駆動されるようになっている。
【００３２】
上記所望の現像器を現像位置に移動させるには、駆動制御手段としての図示せぬ制御部により上記駆動手段を制御して、所定の回転位置に現像器ユニットを位置させるための回転の速度が所定の速度に達するまでは、まず加速しながら該現像器ユニットを回転させ、その後減速しながら回転させて該現像器ユニットを上記所定の回転位置に停止させる。ここで、上記回転の速度が所定の速度に達した直後に減速するようにしてもよいし、所定の速度に達してから一定期間該所定の速度で回転させた後に減速するようにしてもよい。
【００３３】
そして、本実施形態にかかるプリンタにおいては、上記駆動手段が脱調するような負荷トルクに至らない範囲で上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動するように、加速度を変化させながら、上記回転の速度が上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニット４ａ及びトナー収容器ユニット４ｂが停止するまでの減速を行うような制御部の構成を採用している。以下、この速度制御について図４を用いて詳しく説明する。
【００３４】
図４は、本実施形態にかかるプリンタのリボルバ現像装置の回転動作におけるモータの速度制御の駆動パターンと、上記所定の速度Ｖに達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速をそれぞれ、図６に示したように一定の加速度Ａ１及び一定の負の加速度−Ａ２で行った場合の負荷トルクの変動とを示す図である。なお、以下、負の加速度を減速度という。図４の駆動パターンは、該負荷トルクの変動を示す図に基づいて設定される。具体的には、上記所定の速度Ｖに達するまでの加速あるいは上記現像器ユニット４ａが停止するまでの減速をそれぞれ一定の加速度Ａ１あるいは減速度Ａ２で行った場合に図４の負荷トルクの変動を示す図のように変動する負荷トルクが、所定のトルク閾値以上となる期間の加速度の大きさを、上記一定の加速度Ａ１あるいは一定の減速度Ａ２の大きさよりも小さく設定している。上記制御部は、この駆動パターンに従って、上記駆動手段の制御を行う。この駆動パターンにおいて、回転を開始する時刻ｔ０から時刻ｔ１７までの期間が回転の速度を加速する加速領域であり、時刻ｔ１８から回転が停止する時刻ｔ２３間での期間が回転の速度を減速する減速領域である。この回転動作の際に、上記負荷トルクは、前述のように周期を持って大きく変動する。図示のプリンタにおいては、回転の速度が後述する所定の速度閾値ＶＡよりも低速である低速域ｔＬにおけるトルク閾値ＴＨｕと、回転の速度が所定の速度閾値ＶＡ以上となる高速域ｔＨにおけるトルク閾値ＴＬｕとをそれぞれ設定している。ここで、図示の例においては、高速域におけるトルク閾値ＴＬｕを低速域におけるトルク閾値ＴＨｕよりも小さい値に設定している。そして、上記加速領域及び減速領域において、変動する負荷トルクの値が上記トルク閾値以上となるか否かに応じて加速度の大きさを変化させている。具体的に図４の駆動パターンの加速領域について説明すると、モータにかかる負荷トルクが該トルク閾値ＴＬｕあるいはＴＨｕ以上となる領域と該トルク閾値ＴＬｕあるいはＴＨｕよりも小さくなる領域とに該加速領域を区分し、それぞれの領域における加速度を、負荷トルクが上記トルク閾値ＴＬｕ，ＴＨｕ以上となるか否かによって変化させている。さらに具体的には、負荷トルクが上記トルク閾値ＴＬｕあるいはＴＨｕ以上となる領域である時刻ｔ０から時刻ｔ１１までの期間ＵＨ１，時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間ＵＨ２，時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間ＵＨ３，時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までの期間ＵＨ４のそれぞれにおける加速度ＡＵＨ１，ＡＵＨ２，ＡＵＨ３，ＡＵＨ４を上記一定の加速度Ａ１よりも低く設定している。これにより、周期的に負荷トルクが変動して上記トルク閾値以上となる時期において、上記図６に示したように一定の加速度Ａ１で加速を行う場合に比して、負荷トルクの増大を抑えることができる。
【００３５】
一方、周期的に負荷トルクが変動して上記トルク閾値よりも小さくなる時期において加速度を高めに設定すれば、回転角度をかせぎ、上記所望の現像器を所定の現像位置に到達させるのに要する回転時間を短縮することが可能となる。具体的には、負荷トルクが上記トルク閾値ＴＬｕあるいはＴＨｕよりも小さくなる領域である時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間ＵＬ１，時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間ＵＬ２，時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間ＵＬ３のそれぞれにおける加速度ＡＵＬ１，ＡＵＬ２，ＡＵＬ３を上記一定の加速度Ａ１よりも高く設定すればよい。そしてこれにより、色切り換え時間の短縮化を行って、プリントスピードの高速化に対応することが可能となる。図示の例においては、上記所定の速度Ｖに達するのに要する時間が、図６に示したように上記一定の加速度で加速を行う場合に所定の速度に達するのに要する時間と等しくなるよう、上記負荷トルクが変動して上記閾値よりも小さくなる時期における加速度を設定している。
【００３６】
ここで、上記速度閾値ＶＡについて説明する。図５は、リボルバモータ１０１として用いることのできるステッピングモータの回転速度と発生トルクとの関係を示す図である。図５に示されるように、ステッピングモータはある回転速度以上になると急激に発生トルクが低下するという特性を有する。上記速度閾値はこの発生トルクが急激に低下し始める付近の回転速度に設定されている。
【００３７】
本実施形態においては、前述のように、図示のプリンタにおいては、上記回転の速度が速度閾値ＶＡ以上となる高速域ｔＨにおけるトルク閾値ＴＬｕが、上記回転の速度が速度閾値ＶＡよりも低速となる低速域ｔＬにおけるトルク閾値ＴＨｕよりも小さい値に設定されている。これにより、上記高速域における上記所定のトルク閾値を上記低速域における所定のトルク閾値よりも大きい値に設定した場合よりも、上記加速度を低めに設定する負荷トルク範囲が広くなる。従って、上記高速域においては、上記低速域においてよりも負荷トルクの増大をより抑えることができる。よって、図５に発生トルクの特性を示したステッピングモータのように、高速域で発生トルクが低下する特性を有するものを現像器ユニット４ａやトナー収容器ユニット４ｂの駆動源として用いた場合にも、該発生トルクを負荷トルクが上回るのを防止することができるので、脱調による異常画像の発生を更に良好に防止することができる。また、モータのコストダウンや省エネ化も更に良好に実現できる。
【００３８】
さらに、上記加速領域を区分した領域のうち、上記高速域内に位置し、かつ、負荷トルクが上記所定のトルク閾値ＴＬｕ以上となる領域であるＵＨ３、ＵＨ４における加速度ＡＵＨ３，ＡＵＨ４は、上記低速域内に位置し、かつ、負荷トルクが上記所定のトルク閾値ＴＨｕ以上となる領域であるＵＨ１，ＵＨ２における加速度ＡＵＨ１、ＡＵＨ２よりも低く設定している。これにより、上記高速域内で負荷トルクが上記トルク閾値以上となるときに、より効果的に負荷トルクの増大を抑えることができる。
【００３９】
以上の加速領域における加速度の設定を整理すると、次式のようになる。
【００４０】
【数１】
ＡＵＬ１＝ＡＵＬ２＝ＡＵＬ３＞Ａ１＞ＡＵＨ１＝ＡＵＨ２＞ＡＵＨ３＝ＡＵＨ４
【００４１】
次に、減速領域について説明する。図４において、減速領域での負荷トルクは負の値となっているが、これは、減速領域では、加速時とは逆向きの負荷トルクがモータにかかることを示している。このプリンタの駆動パターンでは、減速領域においても、上記加速時とは逆向きにモータにかかる負荷トルクについてトルク閾値ＴＬｄ，ＴＨｄを設定し、モータにかかる負荷トルクが該トルク閾値ＴＬｄあるいはＴＨｄ以上となる領域と該トルク閾値ＴＬｄあるいはＴＨｄよりも小さくなる領域とに区分している。具体的には、負荷トルクが上記トルク閾値ＴＬｄあるいはＴＨｄ以上となる領域である時刻ｔ１８から時刻ｔ１９までの期間ＤＨ１，時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間ＤＨ２，時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの期間ＤＨ３のそれぞれにおける減速度ＡＤＨ１，ＡＤＨ２，ＡＤＨ３を、上記減速の際の一定の減速度Ａ２よりも低く設定している。一方、負荷トルクが上記トルク閾値ＴＬｄあるいはＴＨｄよりも小さくなる領域である時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間ＤＬ１，時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間ＤＬ２のそれぞれにおける減速度ＡＤＬ１，ＡＤＬ２は、上記減速の際の一定の減速度Ａ２よりも高く設定している。
さらに、これらの領域のうち、上記高速域内に位置し、かつ、負荷トルクが上記所定のトルク閾値ＴＬｄ以上となる領域であるＤＨ１、ＤＨ２における減速度ＡＤＨ１，ＡＤＨ２は、上記低速域内に位置し、かつ、負荷トルクが上記所定のトルク閾値ＴＨｄ以上となる領域であるＤＨ３における減速度ＡＤＨ３よりも低く設定している。以上のことを整理すると、次式のようになる。
【００４２】
【数２】
ＡＤＬ１＝ＡＤＬ２＞Ａ２＞ＡＤＨ３＞ＡＤＨ１＝ＡＤＨ２
【００４３】
このような減速度の設定により、加速領域において得られるのと同様の効果を得ることができる。
【００４４】
以上、上記実施形態によれば、上記制御部が、上記駆動手段が脱調するような負荷トルクに至らない範囲で上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動するように、加速度を変化させながら、上記回転の速度が上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速を行う。具体的には、周期的に負荷トルクが変動して比較的大きい値となるときには加速度の大きさを小さくする。更に具体的には、上記回転の速度を加速する加速領域あるいは減速する減速領域において、モータにかかる負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度あるいは減速度が、上記一定の加速度あるいは一定の減速度で加速あるいは減速するときの一定の加速度あるいは一定の減速度よりも低くなるように、上記制御部により、上記駆動手段を制御する。これにより、周期的に負荷トルクが変動して上記トルク閾値以上となる時期において、負荷トルクを抑えることができるので、脱調の発生による異常画像の発生を防止することができる。よって、モータのスペックダウンによるコストダウンが実現可能であり、モータ駆動電力の低減による省エネ化も可能となる。これにより、コストアップや構成の複雑化を要することなく、駆動手段の脱調を防止して高負荷、高速化に対応可能であり、かつ、省エネ化が実現できる。
一方、周期的に負荷トルクが変動して比較的小さい値となるときには、加速度の大きさを大きくする。更に具体的には、上記回転の速度を加速する加速領域あるいは減速する減速領域において、モータにかかる負荷トルクが上記所定のトルク閾値より小さくなるときの加速度あるいは減速度が、上記一定の加速度あるいは一定の減速度で加速あるいは減速するときの一定の加速度あるいは一定の減速度よりも高くなるように、上記制御部により、上記駆動手段を制御する。これにより、加速あるいは減速にかかる時間を短縮することができる。
よって、一定の加速度で上記加速あるいは減速を行う場合とは異なり、上記負荷トルクの増大を抑えつつ、上記加速あるいは減速に要する時間を短縮することで高速回転が可能となる。
【００４５】
また、上記実施形態において、上記回転の速度が速度閾値ＶＡ以上となる高速域ｔＨにおける上記所定のトルク閾値ＴＬｕを、上記回転の速度が上記速度閾値ＶＡよりも低くなる低速域ｔＬにおける上記所定のトルク閾値ＴＨｕ以下に設定すれば、上記高速域における上記所定のトルク閾値を上記低速域における所定のトルク閾値よりも大きい値に設定した場合よりも、上記加速度あるいは減速度を低めに設定する負荷トルク範囲が広くなる。従って、上記高速域において、より負荷トルクの増大を抑えることができる。よって、高速領域では発生トルクが低下する特性を有する駆動源、例えば、ステッピングモータを用いて上記現像器ユニットを回転駆動する場合にも、該発生トルクを負荷トルクが上回るのを防止することができる。これにより、脱調による異常画像の発生を更に良好に防止することができる。また、モータのコストダウンや省エネ化も更に良好に実現できる。
【００４６】
また、上記実施形態において、上記高速域ｔＨ内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度あるいは減速度を、上記低速域ｔＬ内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度あるいは減速度以下に設定すれば、上記高速域ｔＨ内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときに、上記低速域ｔＬ内で負荷トルクが上記所定の閾値以上となるときよりも、より効果的に負荷トルクの増大を抑えることができる。よって、高速域では発生トルクが低下する特性を有する駆動源、例えば、ステッピングモータを用いて上記現像器ユニットを駆動する場合にも、該発生トルクを負荷トルクが上回るのをより効果的に防止することができる。これにより、脱調による異常画像の発生を更に良好に防止することができる。また、モータのコストダウンや省エネ化も更に良好に実現できる。
【００４７】
なお、上記実施形態においては、図６に示したように、一定の加速度で加速を行った後に一定の減速度で減速を行うような駆動パターンに従って速度制御を行ったときの負荷トルクの変動に基づいて加速度あるいは減速度を変化させるタイミングを設定して上記駆動パターンを設定した例についてのみ説明したが、モータにかかる負荷トルクを検知する検知手段を設け、該検知手段による検知結果に基づいて、上記制御部による速度制御を行うような構成を採用してもよい。具体的には、周期的な負荷トルクの変動により、該負荷トルクが増加して上記トルク閾値に達したタイミングで加速度を低下し、次に、負荷トルクが減少して上記トルク閾値より小さくなったタイミングで加速度を増大するようにすればよい。
（以下、余白）
【００４８】
また、予め上記検知手段を用いて制御を行ったときの駆動パターンをプログラムして、制御部に組み込むようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、コストアップや構成の複雑化を要することなく、駆動手段の脱調を防止して高負荷、高速化に対応可能であり、かつ、省エネ化が実現できるという優れた効果がある。なお、周期的に負荷トルクが変動して比較的小さい値となる時期には加速度の大きさを大きくするように加速度を変化させれば、上記加速あるいは減速にかかる時間を短縮することができる。よって、一定の加速度で上記加速あるいは減速を行う場合とは異なり、上記負荷トルクの増大を抑えつつ、上記加速あるいは減速に要する時間を短縮することで高速回転が可能となるという効果もある。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる電子写真プリンタの主要部の概略構成図。
【図２】（ａ）は、同プリンタのリボルバ現像装置の現像器ユニットの内部構造を示す断面図。
（ｂ）は、同リボルバ現像装置のトナー収容器ユニットの内部構造を示す断面図。
【図３】同リボルバ現像装置の縦断面図。
【図４】同リボルバ現像装置の回転動作におけるモータの速度制御の駆動パターンと該駆動パターンの設定に用いた負荷トルクの変動とを示す説明図。
【図５】ステッピングモータの回転速度と発生トルクとの関係を示す説明図。
【図６】従来のプリンタのリボルバ現像装置の回転動作におけるモータの速度制御の駆動パターンとモータにかかる負荷トルクの変動とを示す説明図。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電チャージャ
３レーザ光
４リボルバ現像装置
４ａ現像器ユニット
４ｂトナー収容器ユニット
５中間転写ベルト
６１次転写チャージャ
９レジストローラ
１１２次転写チャージャ
１３感光体クリーナ
１４中間転写ベルトクリーナ
４９トナーホッパ保持板
１０１リボルバモータ
１０１ａリボルバ駆動ギヤ

Claims

回転軸線の周りに配設された複数の現像器を有し、所望の現像器を所定の現像位置に変位させて現像動作を行う現像装置と、
上記現像器ユニットを回転駆動する駆動手段と、
所定の回転位置に現像器ユニットを位置させるための回転の速度が所定の速度に達するまでは加速しながら該現像器ユニットを回転させ、その後に、減速して該現像器ユニットを停止させ、上記所望の現像器を上記所定の現像位置に位置させるように上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像器ユニットの回転で回転負荷が変動しても、上記駆動手段にかかる負荷トルクの変動を、該駆動手段が脱調に至らない範囲に抑えるように上記駆動制御手段が、加速度を変化させながら、上記回転の速度が上記所定の速度に達するまでの加速あるいは上記現像器ユニットが停止するまでの減速を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記駆動制御手段が、上記加速あるいは上記減速を一定の加速度で行った場合に上記駆動手段にかかる負荷トルクが変動して所定のトルク閾値以上となる期間における加速度の大きさが、上記一定の加速度の大きさよりも小さくなるように、上記加速度を変化させながら、上記加速あるいは上記減速を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２の画像形成装置において、
上記回転の速度が所定の速度閾値以上の高速の期間における上記所定のトルク閾値を、上記回転の速度が所定の速度閾値よりも低速の期間における上記所定のトルク閾値以下に設定したことを特徴とする画像形成装置。
請求項２又は３の画像形成装置において、
上記高速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさを、上記低速の期間内で負荷トルクが上記所定のトルク閾値以上となるときの加速度の大きさ以下に設定したことを特徴とする画像形成装置。