JP4296383B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体に装着された複数の現像ユニットにより、フルカラー等の２色以上の多色現像を行うロータリ現像方式の現像装置を備えた、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置の技術分野に属し、特に、カートリッジ化された現像ユニットをを予め設定された交換位置で交換するようになっている画像形成装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、回転体に装着された複数の現像ユニットにより、フルカラー等の２色以上の多色現像を行う現像装置を備えた画像形成装置が種々開発されている。この画像形成装置は、画像形成動作時に回転体を回転させて各現像ユニットの現像ローラを順次現像位置に設定して感光体の潜像を各色毎に順次現像して画像を形成するようになっている。
【０００３】
従来のこの種の画像形成装置には、現像位置にもたらされた現像ユニットの現像ローラ等の現像剤担持体を回転駆動するために、現像ユニット駆動モータの駆動力が伝達される現像ユニット駆動出力歯車を回転体の外周近傍に備えるとともに、この現像ユニット駆動出力歯車に選択的に噛合可能な入力歯車を各現像ユニットに備え、現像位置で入力歯車を現像ユニット駆動出力歯車に噛合させることにより、現像ユニット駆動モータの駆動力で現像剤担持体を駆動させて現像剤担持体によって搬送されるトナーで現像を行うようにした画像形成装置が提案されている。
【０００４】
また、回転移動する現像ユニットにトナーを補給することは技術的に難易度が高いため、一成分現像剤を用いるとともに小型カートリッジ化した現像ユニットを所定の交換位置でユーザーにより交換することでトナーを補給することが考えられている。この場合、現像ユニットを容易に交換できる良好な操作性が不可欠であることから、通常は、潜像担持体近傍の位置ではなく、この潜像担持体を損傷するおそれのない非現像位置に交換位置を設定するとともに、現像ユニットを回転体の軸方向または径方向に着脱可能にすることが望ましい。
【０００５】
ところで、回転体に搭載された複数の現像ユニットを回転移動する際に、現像ユニットの入力歯車が、回転体の外周近傍に回転可能に配設された現像ユニット駆動出力歯車に当接するので、両歯車にこの当接時の衝撃が発生する。通常の画像形成動作における回転体の回転では、現像ユニットが現像位置になったときに回転体が停止することから、入力歯車は現像ユニット駆動出力歯車にきわめて低速で当接しかつ噛合するので、当接時の衝撃は比較的小さいが、それでもできるだけ緩和して、両歯車が滑らかに噛合することが望ましい。
【０００６】
そこで、通常の画像形成動作における回転体の回転においてこのような両歯車の当接時の衝撃を緩和するために、現像位置への移動経路沿いの所定位置に固定された枢軸に、弾性部材で揺動自在に駆動歯車を支持し、通常の画像形成動作において回転体側の入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃を緩和して、両歯車を滑らかに噛合させることが、特公平４−１１０３０号公報により提案されている。
【０００７】
一方、特許第３１２９８７５号公報には、現像ユニットの有無を検知するために回転体を回転させること、つまり、通常の画像形成動作を行わない非画像形成動作における回転体の回転について開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の公告公報には、例えば前述の現像ユニット交換時の回転体の回転等の非画像形成動作における回転体の回転については何ら開示も示唆もない。このため、この公告公報に開示されているものでは、通常の画像形成動作における入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃を緩和することでは有効であるものの、非画像形成動作における回転体の回転時の入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃に対しては必ずしも有効であるとは言えない。
【０００９】
つまり、交換可能な現像ユニットの場合、前述のとおり非現像位置に設定された交換位置に交換しようとする現像ユニットが来るように回転体を回転させる必要があるため、その現像ユニットの入力歯車あるいは他の現像ユニットの入力歯車が駆動歯車と当接する位置を通過することになる。このため、非画像形成動作時である現像ユニット交換動作時における回転体の回転において、この入力歯車と駆動歯車とが当接し、衝撃が生じる。この場合の衝撃は、弾性部材で揺動自在に支持されている駆動歯車が入力歯車から離れる方向に逃げたとしても、回転体の駆動に悪影響を及ぼすようになる。
【００１０】
特に、複数の現像ユニットを交換する場合、回転体は現像ユニットが部分的に引き抜かれた状態となることから、偏荷重が作用してアンバランスが生じている状態となるため、衝撃が大きくなって回転体の駆動に悪影響を更に一層及ぼすようになるばかりでなく、回転体駆動モータの負荷が増大する。モータの負荷が増大すると、回転体駆動モータにステッピングモータを採用している場合には、ステッピングモータの脱調を引き起こすおそれがあり、信頼性が低下する。
【００１１】
しかも、現像ユニット交換に要する時間をできるだけ短くして交換作業を迅速に行うことが望まれるが、そのため、回転体を比較的高い速度で回転させると、前述の衝撃がより一層大きくなるという問題もある。
これらの諸問題は、現像ユニット交換のための回転体の回転に限らず、例えば電源投入後、回転体の位相をリセットするための初期化動作（イニシャライズ）時の回転体の回転等の他の非画像形成動作時での回転体の回転においても生じる。
【００１２】
一方、前述の特許公報には、非画像形成動作における回転体の回転について単に開示されてはいるものの、このときの回転体の回転における入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃については何ら開示も示唆もなく、この衝撃による前述と同様の問題について考慮されていない。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、非画像形成動作時の回転体の回転において生じる現像ユニットの入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を効果的に緩和しつつ、非画像形成動作時の回転体の回転に要する時間をできるだけ短くして回転体の回転を短時間で行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、回転体と、この回転体を回転する回転体駆動モータと、交換位置でそれぞれ交換可能に前記回転体に装着され、現像剤を搬送する現像ローラおよび入力歯車を有する複数の現像ユニットと、前記現像ローラを駆動する現像ユニット駆動モータと、前記回転体外に前記入力歯車の１つと選択的に噛合可能に設けられ、前記現像ユニット駆動モータの駆動力が伝達される現像ユニット駆動出力歯車と、前記回転体駆動モータおよび前記現像ユニット駆動モータを駆動制御する制御装置とを少なくとも備え、画像形成動作時に前記回転体の回転で各現像ユニットの前記現像ローラが順に前記感光体に対する現像位置に設定するとともに各現像ユニットの現像位置では各現像ユニットの前記入力歯車が順に前記現像ユニット駆動出力歯車に噛合し、前記現像ユニット駆動モータの駆動力で前記現像ローラが駆動されることにより多色現像を行う画像形成装置において、前記制御装置が、通常の画像形成動作が行われない非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度を、画像形成動作時に前記回転体が回転するときの最大速度より低く設定するとともに、前記回転体が前記当接領域以外の領域から前記当接領域になると、前記当接領域における前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また前記回転体が前記当接領域から前記当接領域以外の領域になると、前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度に増速制御されるように、前記回転体駆動モータを制御する回転体駆動モータ制御手段を備えていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２の発明は、前記現像ユニット駆動出力歯車側に、非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接したときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を備えていることを特徴としている。
【００１７】
更に、請求項３の発明は、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度および前記入力歯車が前記当接領域を通過する速度が、それぞれ、前記現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定されていることを特徴としている。
【００１８】
更に、請求項４の発明は、前記非画像形成動作時における前記回転体の回転が、前記現像ユニットの交換時に交換しようとする現像ユニットを前記交換位置に設定するための前記回転体の回転、電源投入後の前記回転体の位相をリセットしてイニシャライズするための前記回転体の回転、不意の電源遮断後の前記回転体の位相をイニシャライズするための前記回転体の回転、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するための前記回転体の回転の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１９】
【作用】
このように構成された本発明の画像形成装置においては、回転体駆動モータ制御手段により、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、現像ユニットの入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低くなるようにしているので、当接領域における入力歯車の移動速度が低くなる。したがって、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接しても、その衝撃が緩和される。
その場合、現像ユニット駆動出力歯車側に衝撃緩和手段を設けなくても、衝撃が緩和されることから、現像ユニット駆動出力歯車側の構造が簡単になる。
【００２０】
これにより、入力歯車の歯および現像ユニット駆動出力歯車の歯にそれぞれ作用する衝撃力が小さくなり、これらの歯の歯先がその損傷から防止されてより効果的に保護されるとともに、現像ユニット駆動モータにかかる負荷が抑制される。しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時における衝撃が緩和されることにより、現像ユニットに伝わる振動が抑制されるので、この振動による現像ユニット内のトナーの飛散が低減する。
【００２１】
その場合、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における回転体の回転速度を、画像形成動作時に回転体が回転するときの最大速度より低く設定する。これにより、非画像形成動作時において入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域を除く領域での回転体の回転速度が、画像形成動作時の回転体の回転の最大速度より低くなり、また入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域での回転体の回転速度より高くなる。更に、回転体が当接領域以外の領域から当接領域になると、当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また回転体が当接領域から当接領域以外の領域になると、回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度に増速制御される。したがって、当接領域以外の領域における回転体の回転速度がある程度確保されながら、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が緩和されるので、両歯車の歯が保護されかつ現像ユニット駆動モータの負荷が抑制されながら、しかも、非画像形成動作時における回転体の必要な回転を行うのに要する時間が短くなる。
【００２２】
更に、現像ユニット駆動出力歯車側に設けられた衝撃緩和手段が組み合わされることにより、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が更に一層効果的に緩和される。
【００２３】
更に、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、当接領域以外の領域における回転体の回転速度および入力歯車が当接領域を通過する速度が、それぞれ、現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定されているので、モータトルクが効果的に利用され、非画像形成動作時における回転体の必要な回転がより確実にかつより迅速に行われるようになる。
【００２４】
更に、回転体から複数の現像ユニットのうちのいくつかが引き抜かれて、回転体が偏荷重によりアンバランスにあっても、ロータリ駆動モータに過剰な性能が要求されることはなく、ロータリ駆動モータの小型化が可能であるとともに、ロータリ駆動モータの駆動時の振動や駆動音が抑制される。
【００２５】
これにより、現像ユニットの交換に要する時間、電源投入後のイニシャライズするために要する時間、不意の電源遮断後の回転体の位相をイニシャライズするために要する時間、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するために要する時間がそれぞれ短くなり、しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が効果的に緩和される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を概略的に示す図、図２はこの例の画像形成装置に用いられているロータリ式現像装置を模式的に示す図である。
【００２７】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は、概略的には、露光装置２、ロータリ式現像装置３、露光装置２によって露光されて静電潜像が形成されるとともにこの静電潜像がロータリ式現像装置３からのトナーによって現像されて可視像化されたトナー像が形成される感光体４、無端状の転写ベルトからなる中間転写媒体５、感光体４上のトナー像を中間転写媒体５に一次転写する一次転写装置６、中間転写媒体５上に一次転写されたトナー像を紙等の記録媒体（以下、紙を例に説明する）７に二次する二次転写装置８、給紙カセット９に収容された紙７を給紙ローラ１０ａで二次転写装置８に給送する給紙装置１０、紙７に二次転写されたトナー像を定着する定着ユニット１１、および定着ユニット１１で定着されて所定の画像が形成された紙７を収容する排紙トレイ１２からなっている。
【００２８】
図２に示すように、ロータリ式現像装置３は、回転可能に設けられたロータリフレーム１３ａを有するロータリ（本発明の回転体に相当）１３と、このロータリ１３に支持された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各現像カートリッジ（本発明の現像ユニットに相当）１４,１５,１６,１７とを備えている。ロータリ１３はロータリ駆動モータ（後述する図３に符号２５で示されている）で回転駆動されるとともに、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７は現像カートリッジ駆動モータ（同図３に符号２６で示されている）によって駆動されるようになっている。これらのモータ２５,２６は、この画像形成装置１の制御装置（ＣＰＵ）２１（後述する図３に図示）により駆動制御される。
【００２９】
なお、ロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６は、１つの共通のモータとクラッチとで構成することもできる。この例では、ロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６がいずれも設けられているものとしている。
【００３０】
各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７はロータリ１３の周方向にこれらの順に時計回りでかつ等間隔で配設されており、それぞれ、現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａと、各現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａにそれぞれ同軸にかつ一体回転可能に設けられた現像ローラ駆動歯車１４ｂ,１５ｂ,１６ｂ,１７ｂと、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力が入力される入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃと、各入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃに入力されたモータ２６の駆動力をそれぞれ対応する各現像ローラ駆動歯車１４ｂ,１５ｂ,１６ｂ,１７ｂに減速して伝達する歯車動力伝達機構１４ｄ,１５ｄ,１６ｄ,１７ｄとを備えている。なお、図示しないが、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７は、それぞれ、従来と同様にトナー貯溜部、トナー貯溜部のトナーを現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａに供給するトナー供給手段、および感光体４に搬送される現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａ上のトナーの薄層を規制するトナー規制手段等を備えていることは言うまでもない。
【００３１】
また、ロータリ１３の外周に近接して、現像カートリッジ駆動モータ２６からの駆動力がワンウェイクラッチ１８を介して伝達されかつこの駆動力を入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃの１つに選択的に噛合して伝達可能な現像カートリッジ駆動出力歯車１９が回転可能に設けられている。このワンウェイクラッチ１８は、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接したとき、現像カートリッジ駆動出力歯車１９が入力歯車で押されることにより図において時計方向に回転してその衝撃を緩和するものであり、本発明の衝撃緩和手段を構成している。
【００３２】
更に、ロータリ１３と同軸にかつこれと一体的に回転可能に設けられた歯車（図示例では、ロータリ１３の外周と同一に示されている。しかし、これに限定されるものではない。）に噛合して設けられるとともに、ロータリ駆動モータ２５からの駆動力が伝達されるロータリ駆動出力歯車２０が回転可能に設けられている。
【００３３】
図３は、ＣＰＵによるロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６の制御に関するブロック図である。
図３に示すように、画像形成装置１の操作盤における画像形成操作キー（スタートキー）や画像形成装置１の外部に設けられて画像形成指示信号を発する画像形成指示信号出力手段等の画像形成動作指示手段２２からの画像形成信号、画像形成装置１の操作盤における非画像形成動作時ロータリ回転操作キー等の非画像形成動作時ロータリ回転動作指示手段２３からの非画像形成動作時ロータリ回転動作指示信号、およびロータリ１３の位相あるいはロータリ駆動モータ２５の位相を検出する公知の位相検出器やロータリ１３の回転位置を検出する公知の光学位置検出器等のロータリ回転位置検出手段２４からのロータリ回転位置検出信号がそれぞれＣＰＵ２１に入力されるようになっている。また、ＣＰＵ２１はロータリ駆動モータ制御手段２１ａおよび現像カートリッジ駆動モータ制御手段２１ｂを有しており、これらの制御手段２１ａ,２１ｂからロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６にそれぞれ駆動制御信号を出力するようになっている。
【００３４】
次に、このように構成されたこの例の画像形成装置１の画像形成動作時の作動について説明する。図１および図２に示す状態では、イエローの現像カートリッジ１４の現像ローラ１４ａが感光体４に当接した状態、つまり、イエローの現像カートリッジ１４が現像位置に設定された状態で示されているが、非現像時（非画像形成時）にはロータリ１３は図示以外のホームポジションにあり、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７の現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａはいずれも感光体４から離間した位置に保持されている。また、画像形成装置１の非作動時には、画像形成装置１の可動部材は停止している。
【００３５】
画像形成信号が画像形成動作指示手段２２からＣＰＵ２１に入力されることで、画像形成のために画像形成装置１が作動開始されると、ＣＰＵ２１は感光体４を図１および図２において時計方向に回転駆動するとともに露光装置２を駆動する。すると、露光装置２は、ＣＰＵ２１からのイエローの画像信号に基づいて感光体４を露光して、感光体４上にイエローの静電潜像を形成する。また、同時に、ＣＰＵ２１はロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６をともに駆動するとともに、中間転写媒体５を駆動する。
【００３６】
すると、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力がワンウェイクラッチ１８を介して現像カートリッジ駆動出力歯車１９に伝達され、現像カートリッジ駆動出力歯車１９が回転する。同時に、ロータリ駆動モータ２５の駆動力がロータリ駆動出力歯車２０に伝達され、ロータリ駆動出力歯車１９が回転する。ロータリ駆動出力歯車１９の回転でロータリ１３が反時計方向に回転し、イエローの現像カートリッジ１４が図１および図２に示す現像位置の方へ回転移動する。そして、現像カートリッジ１４が現像位置になると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を停止し、ロータリ１３の回転が停止する。
【００３７】
イエローの現像カートリッジ１４が現像位置に設定されると、入力歯車１４ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９に噛合する。すると、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から入力歯車１４ｃに入力され、更に歯車動力伝達機構１４ｄにより減速されて現像ローラ１４ａに伝達されるので、現像ローラ１４ａが回転する。また、現像ローラ１４ａが感光体４に当接して現像位置となる。
【００３８】
すると、現像ローラ１４ａは所定量のイエローのトナーを感光体４の方へ搬送し、感光体４上の静電潜像のイエローの現像が行われ、感光体４上にイエローのトナー像が形成される。更に、感光体４上に担持されたイエローのトナー像は一次転写装置６によって中間転写媒体５上に一次転写される。
【００３９】
イエローのトナー像の一次転写が終了すると、ＣＰＵ２１が再びロータリ駆動モータ２５を駆動することで、再びロータリ１３が同方向に回転する。すると、現像ローラ１４ａが回転しながら感光体４から離れるとともに、入力歯車１４ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れ、現像カートリッジ１４の駆動が停止する。つまり、現像ローラ１４ａおよび入力歯車１４ｃの回転が停止する。このロータリ１３の回転開始に相前後して、露光装置２は、ＣＰＵ２１からのマゼンタの画像信号に基づいて感光体４を露光して、感光体４上にマゼンタの静電潜像を形成する。
【００４０】
前述のイエローの場合と同様に、マゼンターの現像カートリッジ１５が現像位置に設定されると、ロータリ１３の回転が停止、入力歯車１５ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９に噛合するとともに、現像ローラ１５ａが感光体４に当接して現像位置となる。続いて、マゼンタの現像カートリッジ１５によるマゼンタの現像が行われ、感光体４上に現像されたマゼンタのトナー像が中間転写媒体５に一次転写される。
【００４１】
マゼンタのトナー像の一次転写が終了すると、再びロータリ１３が同方向に回転して、現像ローラ１５ａが回転しながら感光体４から離れるとともに、入力歯車１５ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れ、現像カートリッジ１５の駆動が停止する。つまり、現像ローラ１５ａおよび入力歯車１５ｃの回転が停止する。このとき、現像カートリッジ駆動出力歯車１９は回転した状態が維持される。
【００４２】
ロータリ１３の回転開始に相前後して、同様に感光体２上に形成されたシアンおよび黒の各トナー像が、それぞれ順に中間転写媒体５に一次転写される。これにより、中間転写媒体５上に一次転写された４色のトナー像が色合わせされてフルカラーのトナー像が形成される。この中間転写媒体５上のフルカラーのトナー像は二次転写装置８で紙７に転写され、次いで、定着ユニットで紙７に転写されたトナー像が定着されることで、フルカラーの画像が紙７に形成される。
【００４３】
この例の画像形成装置１の画像形成動作時には、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７のうち１つの現像カートリッジによる現像が終了すると、次の現像カートリッジを現像位置に設定するためロータリ１３が回転するが、その回転速度制御（つまり、現像カートリッジ駆動モータの回転制御）は、図４に実線で示すように等加速度制御で行われるようになっている。
【００４４】
すなわち、１つの現像カートリッジによる現像が終了して次の現像カートリッジを現像位置に設定するにあたり、ロータリ１３が回転開始後等加速度で増速制御され、ロータリ１３の回転速度が直線的に増加する。ロータリ１３の回転速度が予め設定された最大速度（トップスピード）ｖmaxになると、ロータリ１３が等加速度で減速制御され、ロータリ１３の回転速度が直線的に減少し、次の現像カートリッジが現像位置になったとき、ロータリ１３が停止する。このときのトップスピードｖmaxは、一連の各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７の現像位置への設定を迅速にして画像形成時間を短くするために、比較的に大きい速度に設定されている。
【００４５】
ところで、図２に示すように、この例の画像形成装置１においては、その本体フレームの予め設定された交換位置に、現像カートリッジ交換用開口部２７が設けられている。この現像カートリッジ交換用開口部２７の大きさは、現像カートリッジをロータリ１３の軸方向（図２において図面と直交する方向）に引き抜きおよび挿入可能な大きさに設定されている。
【００４６】
次に、現像カートリッジの交換について説明する。画像形成動作が行われない非画像形成動作時にロータリ１３が回転することにより、交換しようとする現像カートリッジが交換位置に設定される。現像カートリッジが交換位置に設定されたときは、この現像カートリッジの現像ローラが感光体４から離れているとともに入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れている。
【００４７】
交換しようとする現像カートリッジが交換位置に設定された状態で、この現像カートリッジが現像カートリッジ交換用開口部２７を通してロータリ１３の軸方向にロータリ１３から引き抜かれることで取り出されるとともに、新しい現像カートリッジが現像カートリッジ交換用開口部２７を通してロータリ１３の軸方向にロータリ１３に挿入されることで装着される。
【００４８】
また、交換しようとする現像カートリッジを交換位置に設定するための、ロータリ１３の回転速度制御は次のようにして行われる。すなわち、例えばユーザーが現像カートリッジを交換するため、操作盤の、交換しようとする色に対応した現像カートリッジ交換のキーを操作すると、その現像カートリッジ交換信号に基づいて、ＣＰＵ２１は、交換しようとする現像カートリッジが前述の交換位置にあるときは画像形成装置の表示装置にその旨を表示するが、ロータリ駆動モータ２５を駆動しない。
【００４９】
一方、ＣＰＵ２１は、交換しようとする現像カートリッジが前述の交換位置にないときはロータリ駆動モータ２５を駆動し、ロータリ１３は反時計方向に回転制御される。そして、ロータリ１３はその回転開始後、前述の画像形成動作の場合と同じ加速度でその回転速度が増速するように回転制御され、前述のトップスピードｖmaxより小さい非画像形成動作速度ｖ1になると、図４に二点鎖線で示すようにロータリ１３はこの非画像形成動作速度ｖ1の一定速度で回転制御される。
【００５０】
更に、ロータリ１３のこの回転中に、ある現像カートリッジが現像位置の近傍になる、つまり、現像位置の近傍になった現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の設定位置になると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を等加速度で減速制御する。これにより、ロータリ１３は等加速度で減速回転制御される。そして、現像カートリッジの入力歯車がその現像位置を通過すると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を等加速度で増速制御する。これにより、ロータリ１３は再び等加速度で増速回転制御され、更に、ロータリ１３はその回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるとこの速度ｖ1の一定速度で回転制御される。ロータリ１３のこの非画像形成動作速度ｖ1の回転では、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接位置を通過し、現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接しない位置となっている。すなわち、前述の設定位置から、増速回転制御によりロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるときの入力歯車の位置までの領域が当接領域として設定される。
その後、交換しようとする現像カートリッジが交換位置の近傍位置に来ると、ロータリ１３は減速制御され、交換しようとする現像カートリッジが交換位置になると、ロータリ１３は停止される。
【００５１】
このように、現像カートリッジ交換時におけるロータリ１３の回転速度は、画像形成動作時におけるロータリ１３の回転速度のトップスピードｖmaxより小さい一定の非画像形成動作速度ｖ1で制御され、しかも、少なくとも現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する領域を通過するときは、一定の非画像形成動作速度ｖ1より更に減速制御される。なお、ロータリ１３のこの回転速度制御では、現像ローラが感光体４と当接する領域を通過するときにも、一定の非画像形成動作速度ｖ1より更に減速制御されるようになる。
【００５２】
また、ロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1に到達しないうちに現像カートリッジの入力歯車が前述の当接領域に来た場合には、ロータリ１３の回転は次のように制御される。
すなわち、この場合でロータリ１３の回転速度が最小速度ｖ2より高い場合には、入力歯車の前述の当接領域の通過時にロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になるまで減速制御されるとともにこの最小速度ｖ2に保持され、入力歯車が現像位置を通過したとき前述の例と同様にロータリ１３の回転は増速制御され、非画像形成動作速度ｖ1になるとこの速度ｖ1の一定速度に制御された後、交換しようとする現像カートリッジが交換位置になったとき停止される。
【００５３】
また、前述の場合でロータリ１３の回転速度が最小速度ｖ2より低い場合には、入力歯車の前述の当接領域の通過時に入力歯車が現像位置に来ないうちはロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になるまで増速制御されかつ最小速度ｖ2になった時にこの速度ｖ2に保持された後、前述と同様に増速制御以降の制御が行われ、また、ロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になる前に入力歯車が現像位置に来たときは、そのまま前述と同様に増速制御以降の制御が行われる。
【００５４】
ところで、前述の非画像形成動作速度ｖ1および現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する領域を通過するときの最小速度ｖ2は、それぞれ次のように設定するのが好ましい。例えば、図６に示すように２つの現像カートリッジが引き抜かれて、ロータリ１３がロータリ１３の回転方向（反時計方向）と逆方向（時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態で、非画像形成動作時に更に残っている現像カートリッジの少なくとも１つを交換するためにロータリ１３を反時計方向に回転させようとする場合、また逆に、図７に示すようにロータリ１３に、例えば２つの現像カートリッジが引き抜かれて偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と同方向に作用している場合に、ロータリ１３がより確実に回転するとともに、交換しようとする現像カートリッジがより短時間で交換位置に設定されるようにするのが好ましい。
【００５５】
そのために、この例の画像形成装置１では、図５に示すように現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を効果的に利用している。すなわち、非画像形成動作速度ｖ1は、現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性において最大トルクＴmax時の回転数ｎ0より小さいモータ回転数ｎ1に対応する速度に設定され、また、最小速度ｖ2は、モータ回転数ｎ1より小さいモータ回転数ｎ2に対応して設定されている。
このように現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転速度をある程度確保しつつ、モータトルクをより効果的に利用することにより、現像カートリッジがより迅速にかつより確実に交換位置に設定されるようになる。
【００５６】
この例の画像形成装置１によれば、現像カートリッジの入力歯車を現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接領域以外の領域を画像形成動作時のトップスピードｖmaxより低い一定の非画像形成動作速度ｖ1で移動させるとともに、前述の当接領域をこの非画像形成動作速度ｖ1よりも更に低い速度で通過させているので、現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転動作時に、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接しても、その衝撃を効果的にかつ効率よく緩和することができる。
【００５７】
これにより、入力歯車の歯および現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯にそれぞれ作用する衝撃力を小さくでき、これらの歯をより効果的に保護することができるとともに、現像カートリッジ駆動モータ２６にかかる負荷を抑制することができる。しかも、入力歯車と現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接時における衝撃が緩和されることにより、現像カートリッジに伝わる振動が抑制されるので、この振動による現像カートリッジ内のトナーの飛散を低減できる。
その場合、現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転速度をある程度確保しつつ、前述の衝撃を緩和しているので、前述の歯を保護しかつ現像カートリッジ駆動モータ２６の負荷を抑制しながら、現像カートリッジの交換に要する時間を短くすることができる。
【００５８】
また、非画像形成動作速度ｖ1および入力歯車が前述の当接領域を通過する最小速度ｖ2を、それぞれ、現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を利用し、現像カートリッジ駆動モータ２６の最大トルク（Ｔmax）より小さい第１および第２トルクＴ1,Ｔ2に設定しているので、モータトルクをより効果的に利用することができつつつ、交換しようとする現像カートリッジをより迅速にかつより確実に交換位置に設定できるようになる。
更に、現像カートリッジ駆動出力歯車１９側に設けられたワンウェイクラッチ１８からなる衝撃緩和手段を組み合わせることにより、入力歯車と現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接時の衝撃を更に一層効果的に緩和することができる。
【００５９】
特に、図６に示すようにロータリ１３に、偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と逆方向に作用している場合には、入力歯車の歯が現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯に当接したとき、当接時の反力によるモーメントが偏荷重による回転モーメントに加えてロータリ１３にこのロータリ１３の回転方向と逆方向に作用するが、この場合にも、ロータリ駆動モータ２５の負荷をより確実に抑制することができる。これにより、このような偏荷重によるアンバランスにあるロータリ駆動モータ２５に過剰な性能を要求されることはなく、ロータリ駆動モータ２５の小型化を図ることができるとともに、ロータリ駆動モータ２５の駆動時の振動や駆動音を抑制できる。
【００６０】
逆に、図７に示すようにロータリ１３に、例えば２つの現像カートリッジが引き抜かれて偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と同方向に作用している場合には、入力歯車の歯が現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯に当接したとき、衝撃が一層大きくなるが、この場合にも、これらの歯をより確実に保護することができる。
【００６１】
なお、前述の例では、非画像形成動作速度ｖ1を画像形成動作時のトップスピードｖmaxより低いものとしているが、非画像形成動作速度ｖ1をこのトップスピードｖmaxと同じに設定することもできる。この場合には、前述の当接領域での減速制御における加速度の絶対値は前述の例より大きく設定することが好ましい。この場合にも、前述の例とほぼ同じ効果を得ることができる。要するに、非画像形成動作速度ｖ1は画像形成動作時のトップスピードｖmax以下に設定すればよい。
【００６２】
また、現像カートリッジの大きさや重量、あるいは現像カートリッジ駆動モータ２６の能力によっては、非画像形成動作速度ｖ1をトップスピードｖmaxより低く設定するが、図４に点線で示すように前述の当接領域での減速制御は省略することもできる。この場合にも、前述の例とほぼ同じ効果を得ることができる。
更に、前述の例では、ロータリ１３の回転制御を等加速度で行うものとしているが、加速度が時間とともに変化するように制御することもできる。
【００６３】
更に、前述の例では、本発明の衝撃緩和手段としてワンウェイクラッチ１８を現像カートリッジ駆動出力歯車１９側に設けているが、この衝撃緩和手段はスプリングで構成することもできる。すなわち、現像カートリッジ駆動出力歯車１９をスプリングで入力歯車との噛合位置に付勢し、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接したとき、入力歯車の押圧力で現像カートリッジ駆動出力歯車１９が入力歯車との噛合位置から逃げるようにすることもできる。
【００６４】
更に、本発明は、例えばソレノイド等の駆動手段で現像カートリッジ駆動出力歯車１９を通常時は入力歯車との噛合位置に設定し、必要時に入力歯車と噛合しない待避位置に設定するようになっている画像形成装置にも適用することができる。この場合には、現像カートリッジの交換時におけるロータリ１３の回転動作時には、駆動手段で現像カートリッジ駆動出力歯車１９を待避位置に設定すればよいが、駆動手段の故障等で現像カートリッジ駆動出力歯車１９が待避位置に設定できなく、噛合位置に設定されたままのようなときには、本発明は有効となる。
要するに、本発明は、非画像形成動作時のロータリ１３の回転で、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接するかあるいは現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接する可能性がある画像形成装置であればどのような画像形成装置にも適用することができる。
【００６５】
更に、前述の非画像形成動作速度ｖ1および最小速度ｖ1を、現像カートリッジ駆動モータの回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を利用して設定するものとしているが、他の任意の方法で設定することもできる。また、駆動モータ２５にステッピングモータを用いる場合は、その励磁方式などを適宜使い分けることで、非画像形成動作速度ｖ1および最小速度ｖ1を設定できることも明白である。
【００６６】
更に、前述の例では、当接領域を、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の設定位置から、増速回転制御によりロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるときの入力歯車の位置までの領域としているが、本発明の画像形成装置はこれに限定されるものではない。例えば、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の第１設定位置から、増速回転制御が行われ、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離間する位置より後方の第２設定位置までの領域に設定することもできる。
【００６７】
更に、非画像形成動作時のロータリ１３の回転として、前述の例では現像カートリッジの交換動作時のロータリ１３の回転について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ロータリ駆動モータ２５にステッピングモータ等の画像形成装置１の電源が不意に切れたときにその位相が不明となるようなモータが用いられている画像形成装置において、位相が不明となったロータリ駆動モータ２５の位相を検出するためにこのモータ２５を回転させる場合、あるいは画像形成装置１をイニシャライズするためにロータリ駆動モータ２５を回転させる場合、あるいは最終現像工程終了後にホームポジションに移動するためにロータリ駆動モータ２５を回転させる場合等の画像形成動作時以外の非画像形成動作時のどのようなロータリ１３の回転も含まれる。
更に、前述の例では、ロータリ１３に４個の現像カートリッジを設けるものとしているが、本発明の画像形成装置１では、現像カートリッジは４個に限定されず、２個以上の複数の現像カートリッジを設けることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、現像ユニットの入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域における回転体の回転速度を、当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低くなるようにしているので、当接領域における入力歯車の移動速度を低くできる。したがって、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接しても、その衝撃を緩和できる。
【００６９】
これにより、入力歯車の歯および現像ユニット駆動出力歯車の歯にそれぞれ作用する衝撃力を小さくでき、これらの歯の歯先をその損傷から防止してより効果的に保護できるとともに、現像ユニット駆動モータにかかる負荷を抑制できる。しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時における衝撃を緩和できることにより、現像ユニットに伝わる振動を抑制できるので、この振動による現像ユニット内のトナーの飛散を低減することができる。
その場合、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における回転体の回転速度を、画像形成動作時に回転体が回転するときの最大速度より低く設定する。これにより、非画像形成動作時において入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域を除く領域での回転体の回転速度が、画像形成動作時の回転体の回転の最大速度より低くなり、また入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域での回転体の回転速度より高くなる。更に、回転体が当接領域以外の領域から当接領域になると、当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また回転体が当接領域から当接領域以外の領域になると、回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度に増速制御される。したがって、当接領域以外の領域における回転体の回転速度をある程度確保しながら、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を緩和しているので、両歯車の歯を保護しかつ現像ユニット駆動モータの負荷を抑制しながら、非画像形成動作時における回転体の必要な回転を行うのに要する時間を短くできる。
【００７０】
更に、現像ユニット駆動出力歯車側に設けられた衝撃緩和手段を組み合わせることにより、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を更に一層効果的に緩和できる。
更に、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、当接領域以外の領域における回転体の回転速度および入力歯車が当接領域を通過する速度を、それぞれ、現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定しているので、モータトルクを効果的に利用でき、非画像形成動作時における回転体の必要な回転をより確実にかつより迅速に行うことができる。
【００７１】
更に、回転体から複数の現像ユニットのうちのいくつかが引き抜かれて、回転体が偏荷重によりアンバランスにあっても、ロータリ駆動モータに過剰な性能を要求されることはなく、ロータリ駆動モータの小型化を図ることができるとともに、ロータリ駆動モータの駆動時の振動や駆動音を抑制できる。
これにより、現像ユニットの交換に要する時間、電源投入後のイニシャライズするために要する時間、不意の電源遮断後の回転体の位相をイニシャライズするために要する時間、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するために要する時間をそれぞれ短くでき、しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を効果的に緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を概略的に示す図である。
【図２】 この例の画像形成装置に用いられているロータリ式現像装置を模式的に示す図である。
【図３】 ＣＰＵによるロータリ駆動モータおよび現像カートリッジ駆動モータの制御に関するブロック図である。
【図４】 画像形成動作時および非画像形成動作時の回転体の回転速度線図である。
【図５】 ロータリ駆動モータの回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性図である。
【図６】 ロータリがその回転方向（反時計方向）と逆方向（時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態を説明する図である。
【図７】 ロータリがその回転方向（反時計方向）と同方向（反時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…露光装置、３…ロータリ式現像装置、４…感光体、５…中間転写媒体、６…一次転写装置、７…記録媒体、８…二次転写装置、１０…給紙装置、１１…定着ユニット、１３…ロータリ、１４,１５,１６,１７…イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各現像カートリッジ、１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａ…現像ローラ、１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃ…入力歯車、１８…ワンウェイクラッチ、１９…現像カートリッジ駆動出力歯車、２０…ロータリ駆動出力歯車、２１…制御装置（ＣＰＵ）、２１ａ…ロータリ駆動モータ制御手段、２１ｂ…現像カートリッジ駆動モータ制御手段、２２…画像形成動作指示手段、２３…非画像形成動作時ロータリ回転動作指示手段、２４…ロータリ回転位置検出手段２４、２５…ロータリ駆動モータ、２６…現像カートリッジ駆動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体に装着された複数の現像ユニットにより、フルカラー等の２色以上の多色現像を行うロータリ現像方式の現像装置を備えた、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置の技術分野に属し、特に、カートリッジ化された現像ユニットをを予め設定された交換位置で交換するようになっている画像形成装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、回転体に装着された複数の現像ユニットにより、フルカラー等の２色以上の多色現像を行う現像装置を備えた画像形成装置が種々開発されている。この画像形成装置は、画像形成動作時に回転体を回転させて各現像ユニットの現像ローラを順次現像位置に設定して感光体の潜像を各色毎に順次現像して画像を形成するようになっている。
【０００３】
従来のこの種の画像形成装置には、現像位置にもたらされた現像ユニットの現像ローラ等の現像剤担持体を回転駆動するために、現像ユニット駆動モータの駆動力が伝達される現像ユニット駆動出力歯車を回転体の外周近傍に備えるとともに、この現像ユニット駆動出力歯車に選択的に噛合可能な入力歯車を各現像ユニットに備え、現像位置で入力歯車を現像ユニット駆動出力歯車に噛合させることにより、現像ユニット駆動モータの駆動力で現像剤担持体を駆動させて現像剤担持体によって搬送されるトナーで現像を行うようにした画像形成装置が提案されている。
【０００４】
また、回転移動する現像ユニットにトナーを補給することは技術的に難易度が高いため、一成分現像剤を用いるとともに小型カートリッジ化した現像ユニットを所定の交換位置でユーザーにより交換することでトナーを補給することが考えられている。この場合、現像ユニットを容易に交換できる良好な操作性が不可欠であることから、通常は、潜像担持体近傍の位置ではなく、この潜像担持体を損傷するおそれのない非現像位置に交換位置を設定するとともに、現像ユニットを回転体の軸方向または径方向に着脱可能にすることが望ましい。
【０００５】
ところで、回転体に搭載された複数の現像ユニットを回転移動する際に、現像ユニットの入力歯車が、回転体の外周近傍に回転可能に配設された現像ユニット駆動出力歯車に当接するので、両歯車にこの当接時の衝撃が発生する。通常の画像形成動作における回転体の回転では、現像ユニットが現像位置になったときに回転体が停止することから、入力歯車は現像ユニット駆動出力歯車にきわめて低速で当接しかつ噛合するので、当接時の衝撃は比較的小さいが、それでもできるだけ緩和して、両歯車が滑らかに噛合することが望ましい。
【０００６】
そこで、通常の画像形成動作における回転体の回転においてこのような両歯車の当接時の衝撃を緩和するために、現像位置への移動経路沿いの所定位置に固定された枢軸に、弾性部材で揺動自在に駆動歯車を支持し、通常の画像形成動作において回転体側の入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃を緩和して、両歯車を滑らかに噛合させることが、特公平４−１１０３０号公報により提案されている。
【０００７】
一方、特許第３１２９８７５号公報には、現像ユニットの有無を検知するために回転体を回転させること、つまり、通常の画像形成動作を行わない非画像形成動作における回転体の回転について開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の公告公報には、例えば前述の現像ユニット交換時の回転体の回転等の非画像形成動作における回転体の回転については何ら開示も示唆もない。このため、この公告公報に開示されているものでは、通常の画像形成動作における入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃を緩和することでは有効であるものの、非画像形成動作における回転体の回転時の入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃に対しては必ずしも有効であるとは言えない。
【０００９】
つまり、交換可能な現像ユニットの場合、前述のとおり非現像位置に設定された交換位置に交換しようとする現像ユニットが来るように回転体を回転させる必要があるため、その現像ユニットの入力歯車あるいは他の現像ユニットの入力歯車が駆動歯車と当接する位置を通過することになる。このため、非画像形成動作時である現像ユニット交換動作時における回転体の回転において、この入力歯車と駆動歯車とが当接し、衝撃が生じる。この場合の衝撃は、弾性部材で揺動自在に支持されている駆動歯車が入力歯車から離れる方向に逃げたとしても、回転体の駆動に悪影響を及ぼすようになる。
【００１０】
特に、複数の現像ユニットを交換する場合、回転体は現像ユニットが部分的に引き抜かれた状態となることから、偏荷重が作用してアンバランスが生じている状態となるため、衝撃が大きくなって回転体の駆動に悪影響を更に一層及ぼすようになるばかりでなく、回転体駆動モータの負荷が増大する。モータの負荷が増大すると、回転体駆動モータにステッピングモータを採用している場合には、ステッピングモータの脱調を引き起こすおそれがあり、信頼性が低下する。
【００１１】
しかも、現像ユニット交換に要する時間をできるだけ短くして交換作業を迅速に行うことが望まれるが、そのため、回転体を比較的高い速度で回転させると、前述の衝撃がより一層大きくなるという問題もある。
これらの諸問題は、現像ユニット交換のための回転体の回転に限らず、例えば電源投入後、回転体の位相をリセットするための初期化動作（イニシャライズ）時の回転体の回転等の他の非画像形成動作時での回転体の回転においても生じる。
【００１２】
一方、前述の特許公報には、非画像形成動作における回転体の回転について単に開示されてはいるものの、このときの回転体の回転における入力歯車と駆動歯車との当接時の衝撃については何ら開示も示唆もなく、この衝撃による前述と同様の問題について考慮されていない。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、非画像形成動作時の回転体の回転において生じる現像ユニットの入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を効果的に緩和しつつ、非画像形成動作時の回転体の回転に要する時間をできるだけ短くして回転体の回転を短時間で行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、回転体と、この回転体を回転する回転体駆動モータと、交換位置でそれぞれ交換可能に前記回転体に装着され、現像剤を搬送する現像ローラおよび入力歯車を有する複数の現像ユニットと、前記現像ローラを駆動する現像ユニット駆動モータと、前記回転体外に前記入力歯車の１つと選択的に噛合可能に設けられ、前記現像ユニット駆動モータの駆動力が伝達される現像ユニット駆動出力歯車と、前記回転体駆動モータおよび前記現像ユニット駆動モータを駆動制御する制御装置とを少なくとも備え、画像形成動作時に前記回転体の回転で各現像ユニットの前記現像ローラが順に前記感光体に対する現像位置に設定するとともに各現像ユニットの現像位置では各現像ユニットの前記入力歯車が順に前記現像ユニット駆動出力歯車に噛合し、前記現像ユニット駆動モータの駆動力で前記現像ローラが駆動されることにより多色現像を行う画像形成装置において、前記制御装置が、通常の画像形成動作が行われない非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度を、画像形成動作時に前記回転体が回転するときの最大速度より低く設定するとともに、前記回転体が前記当接領域以外の領域から前記当接領域になると、前記当接領域における前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また前記回転体が前記当接領域から前記当接領域以外の領域になると、前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度に増速制御されるように、前記回転体駆動モータを制御する回転体駆動モータ制御手段を備えていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２の発明は、前記現像ユニット駆動出力歯車側に、非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接したときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を備えていることを特徴としている。
【００１７】
更に、請求項３の発明は、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度および前記入力歯車が前記当接領域を通過する速度が、それぞれ、前記現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定されていることを特徴としている。
【００１８】
更に、請求項４の発明は、前記非画像形成動作時における前記回転体の回転が、前記現像ユニットの交換時に交換しようとする現像ユニットを前記交換位置に設定するための前記回転体の回転、電源投入後の前記回転体の位相をリセットしてイニシャライズするための前記回転体の回転、不意の電源遮断後の前記回転体の位相をイニシャライズするための前記回転体の回転、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するための前記回転体の回転の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１９】
【作用】
このように構成された本発明の画像形成装置においては、回転体駆動モータ制御手段により、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、現像ユニットの入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低くなるようにしているので、当接領域における入力歯車の移動速度が低くなる。したがって、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接しても、その衝撃が緩和される。
その場合、現像ユニット駆動出力歯車側に衝撃緩和手段を設けなくても、衝撃が緩和されることから、現像ユニット駆動出力歯車側の構造が簡単になる。
【００２０】
これにより、入力歯車の歯および現像ユニット駆動出力歯車の歯にそれぞれ作用する衝撃力が小さくなり、これらの歯の歯先がその損傷から防止されてより効果的に保護されるとともに、現像ユニット駆動モータにかかる負荷が抑制される。しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時における衝撃が緩和されることにより、現像ユニットに伝わる振動が抑制されるので、この振動による現像ユニット内のトナーの飛散が低減する。
【００２１】
その場合、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における回転体の回転速度を、画像形成動作時に回転体が回転するときの最大速度より低く設定する。これにより、非画像形成動作時において入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域を除く領域での回転体の回転速度が、画像形成動作時の回転体の回転の最大速度より低くなり、また入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域での回転体の回転速度より高くなる。更に、回転体が当接領域以外の領域から当接領域になると、当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また回転体が当接領域から当接領域以外の領域になると、回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度に増速制御される。したがって、当接領域以外の領域における回転体の回転速度がある程度確保されながら、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が緩和されるので、両歯車の歯が保護されかつ現像ユニット駆動モータの負荷が抑制されながら、しかも、非画像形成動作時における回転体の必要な回転を行うのに要する時間が短くなる。
【００２２】
更に、現像ユニット駆動出力歯車側に設けられた衝撃緩和手段が組み合わされることにより、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が更に一層効果的に緩和される。
【００２３】
更に、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、当接領域以外の領域における回転体の回転速度および入力歯車が当接領域を通過する速度が、それぞれ、現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定されているので、モータトルクが効果的に利用され、非画像形成動作時における回転体の必要な回転がより確実にかつより迅速に行われるようになる。
【００２４】
更に、回転体から複数の現像ユニットのうちのいくつかが引き抜かれて、回転体が偏荷重によりアンバランスにあっても、ロータリ駆動モータに過剰な性能が要求されることはなく、ロータリ駆動モータの小型化が可能であるとともに、ロータリ駆動モータの駆動時の振動や駆動音が抑制される。
【００２５】
これにより、現像ユニットの交換に要する時間、電源投入後のイニシャライズするために要する時間、不意の電源遮断後の回転体の位相をイニシャライズするために要する時間、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するために要する時間がそれぞれ短くなり、しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃が効果的に緩和される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を概略的に示す図、図２はこの例の画像形成装置に用いられているロータリ式現像装置を模式的に示す図である。
【００２７】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は、概略的には、露光装置２、ロータリ式現像装置３、露光装置２によって露光されて静電潜像が形成されるとともにこの静電潜像がロータリ式現像装置３からのトナーによって現像されて可視像化されたトナー像が形成される感光体４、無端状の転写ベルトからなる中間転写媒体５、感光体４上のトナー像を中間転写媒体５に一次転写する一次転写装置６、中間転写媒体５上に一次転写されたトナー像を紙等の記録媒体（以下、紙を例に説明する）７に二次する二次転写装置８、給紙カセット９に収容された紙７を給紙ローラ１０ａで二次転写装置８に給送する給紙装置１０、紙７に二次転写されたトナー像を定着する定着ユニット１１、および定着ユニット１１で定着されて所定の画像が形成された紙７を収容する排紙トレイ１２からなっている。
【００２８】
図２に示すように、ロータリ式現像装置３は、回転可能に設けられたロータリフレーム１３ａを有するロータリ（本発明の回転体に相当）１３と、このロータリ１３に支持された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各現像カートリッジ（本発明の現像ユニットに相当）１４,１５,１６,１７とを備えている。ロータリ１３はロータリ駆動モータ（後述する図３に符号２５で示されている）で回転駆動されるとともに、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７は現像カートリッジ駆動モータ（同図３に符号２６で示されている）によって駆動されるようになっている。これらのモータ２５,２６は、この画像形成装置１の制御装置（ＣＰＵ）２１（後述する図３に図示）により駆動制御される。
【００２９】
なお、ロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６は、１つの共通のモータとクラッチとで構成することもできる。この例では、ロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６がいずれも設けられているものとしている。
【００３０】
各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７はロータリ１３の周方向にこれらの順に時計回りでかつ等間隔で配設されており、それぞれ、現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａと、各現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａにそれぞれ同軸にかつ一体回転可能に設けられた現像ローラ駆動歯車１４ｂ,１５ｂ,１６ｂ,１７ｂと、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力が入力される入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃと、各入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃに入力されたモータ２６の駆動力をそれぞれ対応する各現像ローラ駆動歯車１４ｂ,１５ｂ,１６ｂ,１７ｂに減速して伝達する歯車動力伝達機構１４ｄ,１５ｄ,１６ｄ,１７ｄとを備えている。なお、図示しないが、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７は、それぞれ、従来と同様にトナー貯溜部、トナー貯溜部のトナーを現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａに供給するトナー供給手段、および感光体４に搬送される現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａ上のトナーの薄層を規制するトナー規制手段等を備えていることは言うまでもない。
【００３１】
また、ロータリ１３の外周に近接して、現像カートリッジ駆動モータ２６からの駆動力がワンウェイクラッチ１８を介して伝達されかつこの駆動力を入力歯車１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃの１つに選択的に噛合して伝達可能な現像カートリッジ駆動出力歯車１９が回転可能に設けられている。このワンウェイクラッチ１８は、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接したとき、現像カートリッジ駆動出力歯車１９が入力歯車で押されることにより図において時計方向に回転してその衝撃を緩和するものであり、本発明の衝撃緩和手段を構成している。
【００３２】
更に、ロータリ１３と同軸にかつこれと一体的に回転可能に設けられた歯車（図示例では、ロータリ１３の外周と同一に示されている。しかし、これに限定されるものではない。）に噛合して設けられるとともに、ロータリ駆動モータ２５からの駆動力が伝達されるロータリ駆動出力歯車２０が回転可能に設けられている。
【００３３】
図３は、ＣＰＵによるロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６の制御に関するブロック図である。
図３に示すように、画像形成装置１の操作盤における画像形成操作キー（スタートキー）や画像形成装置１の外部に設けられて画像形成指示信号を発する画像形成指示信号出力手段等の画像形成動作指示手段２２からの画像形成信号、画像形成装置１の操作盤における非画像形成動作時ロータリ回転操作キー等の非画像形成動作時ロータリ回転動作指示手段２３からの非画像形成動作時ロータリ回転動作指示信号、およびロータリ１３の位相あるいはロータリ駆動モータ２５の位相を検出する公知の位相検出器やロータリ１３の回転位置を検出する公知の光学位置検出器等のロータリ回転位置検出手段２４からのロータリ回転位置検出信号がそれぞれＣＰＵ２１に入力されるようになっている。また、ＣＰＵ２１はロータリ駆動モータ制御手段２１ａおよび現像カートリッジ駆動モータ制御手段２１ｂを有しており、これらの制御手段２１ａ,２１ｂからロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６にそれぞれ駆動制御信号を出力するようになっている。
【００３４】
次に、このように構成されたこの例の画像形成装置１の画像形成動作時の作動について説明する。図１および図２に示す状態では、イエローの現像カートリッジ１４の現像ローラ１４ａが感光体４に当接した状態、つまり、イエローの現像カートリッジ１４が現像位置に設定された状態で示されているが、非現像時（非画像形成時）にはロータリ１３は図示以外のホームポジションにあり、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７の現像ローラ１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａはいずれも感光体４から離間した位置に保持されている。また、画像形成装置１の非作動時には、画像形成装置１の可動部材は停止している。
【００３５】
画像形成信号が画像形成動作指示手段２２からＣＰＵ２１に入力されることで、画像形成のために画像形成装置１が作動開始されると、ＣＰＵ２１は感光体４を図１および図２において時計方向に回転駆動するとともに露光装置２を駆動する。すると、露光装置２は、ＣＰＵ２１からのイエローの画像信号に基づいて感光体４を露光して、感光体４上にイエローの静電潜像を形成する。また、同時に、ＣＰＵ２１はロータリ駆動モータ２５および現像カートリッジ駆動モータ２６をともに駆動するとともに、中間転写媒体５を駆動する。
【００３６】
すると、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力がワンウェイクラッチ１８を介して現像カートリッジ駆動出力歯車１９に伝達され、現像カートリッジ駆動出力歯車１９が回転する。同時に、ロータリ駆動モータ２５の駆動力がロータリ駆動出力歯車２０に伝達され、ロータリ駆動出力歯車１９が回転する。ロータリ駆動出力歯車１９の回転でロータリ１３が反時計方向に回転し、イエローの現像カートリッジ１４が図１および図２に示す現像位置の方へ回転移動する。そして、現像カートリッジ１４が現像位置になると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を停止し、ロータリ１３の回転が停止する。
【００３７】
イエローの現像カートリッジ１４が現像位置に設定されると、入力歯車１４ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９に噛合する。すると、現像カートリッジ駆動モータ２６の駆動力が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から入力歯車１４ｃに入力され、更に歯車動力伝達機構１４ｄにより減速されて現像ローラ１４ａに伝達されるので、現像ローラ１４ａが回転する。また、現像ローラ１４ａが感光体４に当接して現像位置となる。
【００３８】
すると、現像ローラ１４ａは所定量のイエローのトナーを感光体４の方へ搬送し、感光体４上の静電潜像のイエローの現像が行われ、感光体４上にイエローのトナー像が形成される。更に、感光体４上に担持されたイエローのトナー像は一次転写装置６によって中間転写媒体５上に一次転写される。
【００３９】
イエローのトナー像の一次転写が終了すると、ＣＰＵ２１が再びロータリ駆動モータ２５を駆動することで、再びロータリ１３が同方向に回転する。すると、現像ローラ１４ａが回転しながら感光体４から離れるとともに、入力歯車１４ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れ、現像カートリッジ１４の駆動が停止する。つまり、現像ローラ１４ａおよび入力歯車１４ｃの回転が停止する。このロータリ１３の回転開始に相前後して、露光装置２は、ＣＰＵ２１からのマゼンタの画像信号に基づいて感光体４を露光して、感光体４上にマゼンタの静電潜像を形成する。
【００４０】
前述のイエローの場合と同様に、マゼンターの現像カートリッジ１５が現像位置に設定されると、ロータリ１３の回転が停止、入力歯車１５ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９に噛合するとともに、現像ローラ１５ａが感光体４に当接して現像位置となる。続いて、マゼンタの現像カートリッジ１５によるマゼンタの現像が行われ、感光体４上に現像されたマゼンタのトナー像が中間転写媒体５に一次転写される。
【００４１】
マゼンタのトナー像の一次転写が終了すると、再びロータリ１３が同方向に回転して、現像ローラ１５ａが回転しながら感光体４から離れるとともに、入力歯車１５ｃが現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れ、現像カートリッジ１５の駆動が停止する。つまり、現像ローラ１５ａおよび入力歯車１５ｃの回転が停止する。このとき、現像カートリッジ駆動出力歯車１９は回転した状態が維持される。
【００４２】
ロータリ１３の回転開始に相前後して、同様に感光体２上に形成されたシアンおよび黒の各トナー像が、それぞれ順に中間転写媒体５に一次転写される。これにより、中間転写媒体５上に一次転写された４色のトナー像が色合わせされてフルカラーのトナー像が形成される。この中間転写媒体５上のフルカラーのトナー像は二次転写装置８で紙７に転写され、次いで、定着ユニットで紙７に転写されたトナー像が定着されることで、フルカラーの画像が紙７に形成される。
【００４３】
この例の画像形成装置１の画像形成動作時には、各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７のうち１つの現像カートリッジによる現像が終了すると、次の現像カートリッジを現像位置に設定するためロータリ１３が回転するが、その回転速度制御（つまり、現像カートリッジ駆動モータの回転制御）は、図４に実線で示すように等加速度制御で行われるようになっている。
【００４４】
すなわち、１つの現像カートリッジによる現像が終了して次の現像カートリッジを現像位置に設定するにあたり、ロータリ１３が回転開始後等加速度で増速制御され、ロータリ１３の回転速度が直線的に増加する。ロータリ１３の回転速度が予め設定された最大速度（トップスピード）ｖmaxになると、ロータリ１３が等加速度で減速制御され、ロータリ１３の回転速度が直線的に減少し、次の現像カートリッジが現像位置になったとき、ロータリ１３が停止する。このときのトップスピードｖmaxは、一連の各現像カートリッジ１４,１５,１６,１７の現像位置への設定を迅速にして画像形成時間を短くするために、比較的に大きい速度に設定されている。
【００４５】
ところで、図２に示すように、この例の画像形成装置１においては、その本体フレームの予め設定された交換位置に、現像カートリッジ交換用開口部２７が設けられている。この現像カートリッジ交換用開口部２７の大きさは、現像カートリッジをロータリ１３の軸方向（図２において図面と直交する方向）に引き抜きおよび挿入可能な大きさに設定されている。
【００４６】
次に、現像カートリッジの交換について説明する。画像形成動作が行われない非画像形成動作時にロータリ１３が回転することにより、交換しようとする現像カートリッジが交換位置に設定される。現像カートリッジが交換位置に設定されたときは、この現像カートリッジの現像ローラが感光体４から離れているとともに入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離れている。
【００４７】
交換しようとする現像カートリッジが交換位置に設定された状態で、この現像カートリッジが現像カートリッジ交換用開口部２７を通してロータリ１３の軸方向にロータリ１３から引き抜かれることで取り出されるとともに、新しい現像カートリッジが現像カートリッジ交換用開口部２７を通してロータリ１３の軸方向にロータリ１３に挿入されることで装着される。
【００４８】
また、交換しようとする現像カートリッジを交換位置に設定するための、ロータリ１３の回転速度制御は次のようにして行われる。すなわち、例えばユーザーが現像カートリッジを交換するため、操作盤の、交換しようとする色に対応した現像カートリッジ交換のキーを操作すると、その現像カートリッジ交換信号に基づいて、ＣＰＵ２１は、交換しようとする現像カートリッジが前述の交換位置にあるときは画像形成装置の表示装置にその旨を表示するが、ロータリ駆動モータ２５を駆動しない。
【００４９】
一方、ＣＰＵ２１は、交換しようとする現像カートリッジが前述の交換位置にないときはロータリ駆動モータ２５を駆動し、ロータリ１３は反時計方向に回転制御される。そして、ロータリ１３はその回転開始後、前述の画像形成動作の場合と同じ加速度でその回転速度が増速するように回転制御され、前述のトップスピードｖmaxより小さい非画像形成動作速度ｖ1になると、図４に二点鎖線で示すようにロータリ１３はこの非画像形成動作速度ｖ1の一定速度で回転制御される。
【００５０】
更に、ロータリ１３のこの回転中に、ある現像カートリッジが現像位置の近傍になる、つまり、現像位置の近傍になった現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の設定位置になると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を等加速度で減速制御する。これにより、ロータリ１３は等加速度で減速回転制御される。そして、現像カートリッジの入力歯車がその現像位置を通過すると、ＣＰＵ２１はその検出信号に基づいてロータリ駆動モータ２５の駆動を等加速度で増速制御する。これにより、ロータリ１３は再び等加速度で増速回転制御され、更に、ロータリ１３はその回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるとこの速度ｖ1の一定速度で回転制御される。ロータリ１３のこの非画像形成動作速度ｖ1の回転では、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接位置を通過し、現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接しない位置となっている。すなわち、前述の設定位置から、増速回転制御によりロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるときの入力歯車の位置までの領域が当接領域として設定される。
その後、交換しようとする現像カートリッジが交換位置の近傍位置に来ると、ロータリ１３は減速制御され、交換しようとする現像カートリッジが交換位置になると、ロータリ１３は停止される。
【００５１】
このように、現像カートリッジ交換時におけるロータリ１３の回転速度は、画像形成動作時におけるロータリ１３の回転速度のトップスピードｖmaxより小さい一定の非画像形成動作速度ｖ1で制御され、しかも、少なくとも現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する領域を通過するときは、一定の非画像形成動作速度ｖ1より更に減速制御される。なお、ロータリ１３のこの回転速度制御では、現像ローラが感光体４と当接する領域を通過するときにも、一定の非画像形成動作速度ｖ1より更に減速制御されるようになる。
【００５２】
また、ロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1に到達しないうちに現像カートリッジの入力歯車が前述の当接領域に来た場合には、ロータリ１３の回転は次のように制御される。
すなわち、この場合でロータリ１３の回転速度が最小速度ｖ2より高い場合には、入力歯車の前述の当接領域の通過時にロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になるまで減速制御されるとともにこの最小速度ｖ2に保持され、入力歯車が現像位置を通過したとき前述の例と同様にロータリ１３の回転は増速制御され、非画像形成動作速度ｖ1になるとこの速度ｖ1の一定速度に制御された後、交換しようとする現像カートリッジが交換位置になったとき停止される。
【００５３】
また、前述の場合でロータリ１３の回転速度が最小速度ｖ2より低い場合には、入力歯車の前述の当接領域の通過時に入力歯車が現像位置に来ないうちはロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になるまで増速制御されかつ最小速度ｖ2になった時にこの速度ｖ2に保持された後、前述と同様に増速制御以降の制御が行われ、また、ロータリ１３の回転が最小速度ｖ2になる前に入力歯車が現像位置に来たときは、そのまま前述と同様に増速制御以降の制御が行われる。
【００５４】
ところで、前述の非画像形成動作速度ｖ1および現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する領域を通過するときの最小速度ｖ2は、それぞれ次のように設定するのが好ましい。例えば、図６に示すように２つの現像カートリッジが引き抜かれて、ロータリ１３がロータリ１３の回転方向（反時計方向）と逆方向（時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態で、非画像形成動作時に更に残っている現像カートリッジの少なくとも１つを交換するためにロータリ１３を反時計方向に回転させようとする場合、また逆に、図７に示すようにロータリ１３に、例えば２つの現像カートリッジが引き抜かれて偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と同方向に作用している場合に、ロータリ１３がより確実に回転するとともに、交換しようとする現像カートリッジがより短時間で交換位置に設定されるようにするのが好ましい。
【００５５】
そのために、この例の画像形成装置１では、図５に示すように現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を効果的に利用している。すなわち、非画像形成動作速度ｖ1は、現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性において最大トルクＴmax時の回転数ｎ0より小さいモータ回転数ｎ1に対応する速度に設定され、また、最小速度ｖ2は、モータ回転数ｎ1より小さいモータ回転数ｎ2に対応して設定されている。
このように現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転速度をある程度確保しつつ、モータトルクをより効果的に利用することにより、現像カートリッジがより迅速にかつより確実に交換位置に設定されるようになる。
【００５６】
この例の画像形成装置１によれば、現像カートリッジの入力歯車を現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接領域以外の領域を画像形成動作時のトップスピードｖmaxより低い一定の非画像形成動作速度ｖ1で移動させるとともに、前述の当接領域をこの非画像形成動作速度ｖ1よりも更に低い速度で通過させているので、現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転動作時に、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接しても、その衝撃を効果的にかつ効率よく緩和することができる。
【００５７】
これにより、入力歯車の歯および現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯にそれぞれ作用する衝撃力を小さくでき、これらの歯をより効果的に保護することができるとともに、現像カートリッジ駆動モータ２６にかかる負荷を抑制することができる。しかも、入力歯車と現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接時における衝撃が緩和されることにより、現像カートリッジに伝わる振動が抑制されるので、この振動による現像カートリッジ内のトナーの飛散を低減できる。
その場合、現像カートリッジ交換のためのロータリ１３の回転速度をある程度確保しつつ、前述の衝撃を緩和しているので、前述の歯を保護しかつ現像カートリッジ駆動モータ２６の負荷を抑制しながら、現像カートリッジの交換に要する時間を短くすることができる。
【００５８】
また、非画像形成動作速度ｖ1および入力歯車が前述の当接領域を通過する最小速度ｖ2を、それぞれ、現像カートリッジ駆動モータ２６の回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を利用し、現像カートリッジ駆動モータ２６の最大トルク（Ｔmax）より小さい第１および第２トルクＴ1,Ｔ2に設定しているので、モータトルクをより効果的に利用することができつつつ、交換しようとする現像カートリッジをより迅速にかつより確実に交換位置に設定できるようになる。
更に、現像カートリッジ駆動出力歯車１９側に設けられたワンウェイクラッチ１８からなる衝撃緩和手段を組み合わせることにより、入力歯車と現像カートリッジ駆動出力歯車１９との当接時の衝撃を更に一層効果的に緩和することができる。
【００５９】
特に、図６に示すようにロータリ１３に、偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と逆方向に作用している場合には、入力歯車の歯が現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯に当接したとき、当接時の反力によるモーメントが偏荷重による回転モーメントに加えてロータリ１３にこのロータリ１３の回転方向と逆方向に作用するが、この場合にも、ロータリ駆動モータ２５の負荷をより確実に抑制することができる。これにより、このような偏荷重によるアンバランスにあるロータリ駆動モータ２５に過剰な性能を要求されることはなく、ロータリ駆動モータ２５の小型化を図ることができるとともに、ロータリ駆動モータ２５の駆動時の振動や駆動音を抑制できる。
【００６０】
逆に、図７に示すようにロータリ１３に、例えば２つの現像カートリッジが引き抜かれて偏荷重による回転モーメントがロータリ１３の回転方向と同方向に作用している場合には、入力歯車の歯が現像カートリッジ駆動出力歯車１９の歯に当接したとき、衝撃が一層大きくなるが、この場合にも、これらの歯をより確実に保護することができる。
【００６１】
なお、前述の例では、非画像形成動作速度ｖ1を画像形成動作時のトップスピードｖmaxより低いものとしているが、非画像形成動作速度ｖ1をこのトップスピードｖmaxと同じに設定することもできる。この場合には、前述の当接領域での減速制御における加速度の絶対値は前述の例より大きく設定することが好ましい。この場合にも、前述の例とほぼ同じ効果を得ることができる。要するに、非画像形成動作速度ｖ1は画像形成動作時のトップスピードｖmax以下に設定すればよい。
【００６２】
また、現像カートリッジの大きさや重量、あるいは現像カートリッジ駆動モータ２６の能力によっては、非画像形成動作速度ｖ1をトップスピードｖmaxより低く設定するが、図４に点線で示すように前述の当接領域での減速制御は省略することもできる。この場合にも、前述の例とほぼ同じ効果を得ることができる。
更に、前述の例では、ロータリ１３の回転制御を等加速度で行うものとしているが、加速度が時間とともに変化するように制御することもできる。
【００６３】
更に、前述の例では、本発明の衝撃緩和手段としてワンウェイクラッチ１８を現像カートリッジ駆動出力歯車１９側に設けているが、この衝撃緩和手段はスプリングで構成することもできる。すなわち、現像カートリッジ駆動出力歯車１９をスプリングで入力歯車との噛合位置に付勢し、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接したとき、入力歯車の押圧力で現像カートリッジ駆動出力歯車１９が入力歯車との噛合位置から逃げるようにすることもできる。
【００６４】
更に、本発明は、例えばソレノイド等の駆動手段で現像カートリッジ駆動出力歯車１９を通常時は入力歯車との噛合位置に設定し、必要時に入力歯車と噛合しない待避位置に設定するようになっている画像形成装置にも適用することができる。この場合には、現像カートリッジの交換時におけるロータリ１３の回転動作時には、駆動手段で現像カートリッジ駆動出力歯車１９を待避位置に設定すればよいが、駆動手段の故障等で現像カートリッジ駆動出力歯車１９が待避位置に設定できなく、噛合位置に設定されたままのようなときには、本発明は有効となる。
要するに、本発明は、非画像形成動作時のロータリ１３の回転で、現像カートリッジの入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接するかあるいは現像カートリッジ駆動出力歯車１９に当接する可能性がある画像形成装置であればどのような画像形成装置にも適用することができる。
【００６５】
更に、前述の非画像形成動作速度ｖ1および最小速度ｖ1を、現像カートリッジ駆動モータの回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性を利用して設定するものとしているが、他の任意の方法で設定することもできる。また、駆動モータ２５にステッピングモータを用いる場合は、その励磁方式などを適宜使い分けることで、非画像形成動作速度ｖ1および最小速度ｖ1を設定できることも明白である。
【００６６】
更に、前述の例では、当接領域を、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の設定位置から、増速回転制御によりロータリ１３の回転速度が非画像形成動作速度ｖ1になるときの入力歯車の位置までの領域としているが、本発明の画像形成装置はこれに限定されるものではない。例えば、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９と当接する位置の手前近傍の第１設定位置から、増速回転制御が行われ、入力歯車が現像カートリッジ駆動出力歯車１９から離間する位置より後方の第２設定位置までの領域に設定することもできる。
【００６７】
更に、非画像形成動作時のロータリ１３の回転として、前述の例では現像カートリッジの交換動作時のロータリ１３の回転について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ロータリ駆動モータ２５にステッピングモータ等の画像形成装置１の電源が不意に切れたときにその位相が不明となるようなモータが用いられている画像形成装置において、位相が不明となったロータリ駆動モータ２５の位相を検出するためにこのモータ２５を回転させる場合、あるいは画像形成装置１をイニシャライズするためにロータリ駆動モータ２５を回転させる場合、あるいは最終現像工程終了後にホームポジションに移動するためにロータリ駆動モータ２５を回転させる場合等の画像形成動作時以外の非画像形成動作時のどのようなロータリ１３の回転も含まれる。
更に、前述の例では、ロータリ１３に４個の現像カートリッジを設けるものとしているが、本発明の画像形成装置１では、現像カートリッジは４個に限定されず、２個以上の複数の現像カートリッジを設けることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、現像ユニットの入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域における回転体の回転速度を、当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低くなるようにしているので、当接領域における入力歯車の移動速度を低くできる。したがって、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接しても、その衝撃を緩和できる。
【００６９】
これにより、入力歯車の歯および現像ユニット駆動出力歯車の歯にそれぞれ作用する衝撃力を小さくでき、これらの歯の歯先をその損傷から防止してより効果的に保護できるとともに、現像ユニット駆動モータにかかる負荷を抑制できる。しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時における衝撃を緩和できることにより、現像ユニットに伝わる振動を抑制できるので、この振動による現像ユニット内のトナーの飛散を低減することができる。
その場合、非画像形成動作時に回転体が回転するとき、入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における回転体の回転速度を、画像形成動作時に回転体が回転するときの最大速度より低く設定する。これにより、非画像形成動作時において入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域を除く領域での回転体の回転速度が、画像形成動作時の回転体の回転の最大速度より低くなり、また入力歯車が現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域での回転体の回転速度より高くなる。更に、回転体が当接領域以外の領域から当接領域になると、当接領域における回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また回転体が当接領域から当接領域以外の領域になると、回転体の回転速度が当接領域以外の領域における回転体の回転速度に増速制御される。したがって、当接領域以外の領域における回転体の回転速度をある程度確保しながら、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を緩和しているので、両歯車の歯を保護しかつ現像ユニット駆動モータの負荷を抑制しながら、非画像形成動作時における回転体の必要な回転を行うのに要する時間を短くできる。
【００７０】
更に、現像ユニット駆動出力歯車側に設けられた衝撃緩和手段を組み合わせることにより、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を更に一層効果的に緩和できる。
更に、非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、当接領域以外の領域における回転体の回転速度および入力歯車が当接領域を通過する速度を、それぞれ、現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定しているので、モータトルクを効果的に利用でき、非画像形成動作時における回転体の必要な回転をより確実にかつより迅速に行うことができる。
【００７１】
更に、回転体から複数の現像ユニットのうちのいくつかが引き抜かれて、回転体が偏荷重によりアンバランスにあっても、ロータリ駆動モータに過剰な性能を要求されることはなく、ロータリ駆動モータの小型化を図ることができるとともに、ロータリ駆動モータの駆動時の振動や駆動音を抑制できる。
これにより、現像ユニットの交換に要する時間、電源投入後のイニシャライズするために要する時間、不意の電源遮断後の回転体の位相をイニシャライズするために要する時間、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するために要する時間をそれぞれ短くでき、しかも、入力歯車と現像ユニット駆動出力歯車との当接時の衝撃を効果的に緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を概略的に示す図である。
【図２】 この例の画像形成装置に用いられているロータリ式現像装置を模式的に示す図である。
【図３】 ＣＰＵによるロータリ駆動モータおよび現像カートリッジ駆動モータの制御に関するブロック図である。
【図４】 画像形成動作時および非画像形成動作時の回転体の回転速度線図である。
【図５】 ロータリ駆動モータの回転数（ｎ）−トルク（Ｔ）特性図である。
【図６】 ロータリがその回転方向（反時計方向）と逆方向（時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態を説明する図である。
【図７】 ロータリがその回転方向（反時計方向）と同方向（反時計方向）に偏荷重による回転モーメントを受けている状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…露光装置、３…ロータリ式現像装置、４…感光体、５…中間転写媒体、６…一次転写装置、７…記録媒体、８…二次転写装置、１０…給紙装置、１１…定着ユニット、１３…ロータリ、１４,１５,１６,１７…イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各現像カートリッジ、１４ａ,１５ａ,１６ａ,１７ａ…現像ローラ、１４ｃ,１５ｃ,１６ｃ,１７ｃ…入力歯車、１８…ワンウェイクラッチ、１９…現像カートリッジ駆動出力歯車、２０…ロータリ駆動出力歯車、２１…制御装置（ＣＰＵ）、２１ａ…ロータリ駆動モータ制御手段、２１ｂ…現像カートリッジ駆動モータ制御手段、２２…画像形成動作指示手段、２３…非画像形成動作時ロータリ回転動作指示手段、２４…ロータリ回転位置検出手段２４、２５…ロータリ駆動モータ、２６…現像カートリッジ駆動モータ
Claims (4)
- 回転体と、この回転体を回転する回転体駆動モータと、交換位置でそれぞれ交換可能に前記回転体に装着され、現像剤を搬送する現像ローラおよび入力歯車を有する複数の現像ユニットと、前記現像ローラを駆動する現像ユニット駆動モータと、前記回転体外に前記入力歯車の１つと選択的に噛合可能に設けられ、前記現像ユニット駆動モータの駆動力が伝達される現像ユニット駆動出力歯車と、前記回転体駆動モータおよび前記現像ユニット駆動モータを駆動制御する制御装置とを少なくとも備え、
画像形成動作時に前記回転体の回転で各現像ユニットの前記現像ローラが順に前記感光体に対する現像位置に設定するとともに各現像ユニットの現像位置では各現像ユニットの前記入力歯車が順に前記現像ユニット駆動出力歯車に噛合し、前記現像ユニット駆動モータの駆動力で前記現像ローラが駆動されることにより多色現像を行う画像形成装置において、
前記制御装置は、通常の画像形成動作が行われない非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接する当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度を、画像形成動作時に前記回転体が回転するときの最大速度より低く設定するとともに、前記回転体が前記当接領域以外の領域から前記当接領域になると、前記当接領域における前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度より低い速度で停止することなく通過するように制御され、また前記回転体が前記当接領域から前記当接領域以外の領域になると、前記回転体の回転速度が前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度に増速制御されるように、前記回転体駆動モータを制御する回転体駆動モータ制御手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像ユニット駆動出力歯車側に、非画像形成動作時に前記回転体が回転するとき、前記入力歯車が前記現像ユニット駆動出力歯車に当接したときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 非画像形成動作時における回転体の回転動作時に、前記当接領域以外の領域における前記回転体の回転速度および前記入力歯車が前記当接領域を通過する速度が、それぞれ、前記現像ユニット駆動モータの最大トルク（Ｔmax）における回転数に対応する第１速度およびこの第１速度より小さい第２速度に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
- 前記非画像形成動作時における前記回転体の回転は、前記現像ユニットの交換時に交換しようとする現像ユニットを前記交換位置に設定するための前記回転体の回転、電源投入後の前記回転体の位相をリセットしてイニシャライズするための前記回転体の回転、不意の電源遮断後の前記回転体の位相をイニシャライズするための前記回転体の回転、最終現像工程終了後にホームポジションに移動するための前記回転体の回転の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の画像形成装置。
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