JP4637772B2 - 回転速度制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転速度制御装置及び画像形成装置、特に、回転現像装置を構成するそれぞれの現像器に備えられている現像ローラと静電潜像担持体との距離を規制する距離規制コロを備えた回転現像装置の回転速度を制御する回転速度制御装置及び回転速度制御装置を備えた画像形成装置に関する。

カラー画像を形成する画像形成装置は、それぞれ異なった色のトナーを内部に収容する複数の現像器を有している。カラー画像を形成する画像形成装置には、小型化のために複数の現像器が一つの回転可能なフレームの周りに装着された回転式の現像装置が存在する。回転式の現像装置を用いて画像形成する場合には、フレームが回転して一色目の現像剤を内部に収容する現像器を静電潜像担持体と対向させ、現像器の現像剤を静電潜像担持体に供給する。一色目の現像剤を静電潜像担持体に供給した後には、フレームが回転して２色目の現像剤を収容する現像器を静電潜像担持体に対向させ、２色目の現像剤を静電潜像担持体に供給する。このようにして、順々に静電潜像担持体に現像剤を供給して、すべての色の現像剤を静電潜像担持体に供給する。

ここで、現像器の現像剤を静電潜像担持体に供給する際に、現像ローラと静電潜像担持体とを接触させないで、現像ローラの現像剤を静電潜像担持体に供給する方式のものがある。この方式を採用する画像形成装置では、現像ローラの軸方向の両端に現像ローラの径よりも少し大きな径の距離規制コロが設けられており、静電潜像担持体と距離規制コロとが接触することで、現像ローラと静電潜像担持体との間に隙間が確保されている（特許文献１参照）。
特開平１１−１７４８２６号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、周方向移動速度の異なる静電潜像担持体と距離規制コロとが接触することで、静電潜像担持体の表面に距離規制コロによって衝撃が与えられることを防止するために、静電潜像担持体と距離規制コロとが接触する前に距離規制コロの周方向移動速度を減少させ、静電潜像担持体と距離規制コロとの周方向移動速度が同じになる瞬間に接触するようにしている。

しかし、特許文献１に記載の画像形成装置では、距離規制コロの周方向位相速度を減少させ続けていくために、静電潜像担持体と距離規制コロとの周方向移動速度が同じになるのは一瞬のみである。このために、少しの誤差が生じた場合でも静電潜像担持体と距離規制コロとの周方向移動速度は異なり、距離規制コロによって静電潜像担持体に衝撃が加えられる。このように静電潜像担持体に衝撃が加えられると、静電潜像担持体の感光層がはがれたり、静電潜像担持体が変形したりする。そのために、現像ローラと静電潜像担持体との距離を一定に保つことができずに画像ムラなどによって画質が低下する場合がある。

本発明の課題は、静電潜像担持体と距離規制コロとが接触する際に、両者の周方向移動速度が異なることによる画質の低下を防止することにある。

請求項１に係る回転速度制御装置は、回転現像装置を構成するそれぞれの現像器に備えられている現像ローラと静電潜像担持体との距離を規制する距離規制コロを備えた回転現像装置の回転速度を制御する回転速度制御装置であって、現像器が現像位置に達するまでの一定期間静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しくなるように回転現像装置の回転速度を制御する回転速度制御手段を備えている。

この回転速度制御装置では、回転現像装置の回転速度が制御されて画像形成動作の際に現像器を静電潜像担持体に対向させる。このとき、現像器から静電潜像担持体に現像剤が供給される。回転現像装置を回転させて現像器を静電潜像担持体に対向させる際に、回転速度制御装置によって静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが現像位置に達するまでの一定期間等しくなるように制御される。

ここでは、静電潜像担持体の回転速度と同じ周方向移動速度で距離規制コロを確実に接触させることができるために、静電潜像担持体への衝撃を緩和することができる。このために、静電潜像担持体と現像器との間の間隔を一定に保つことができ、画像ムラ等によって画質の低下するのを防止できる。

請求項２に係る回転速度制御装置は、請求項１に記載の回転速度制御装置であって、回転速度制御手段は、静電潜像担持体の回転速度よりも速い速度で回転現像装置を回転するように制御した後、前記距離規制コロを前記静電潜像担持体の回転速度と同じ周方向移動速度になるように減少させる。

ここでは、回転現像装置を静電潜像担持体の回転速度と同じ回転速度で静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しくなるまでの期間を短縮できる。

請求項３に係る回転速度制御装置は、請求項１または２に記載の回転速度制御装置であって、回転制御手段は距離規制コロが静電潜像担持体に当接するときを含む一定期間、静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しくなるように回転現像装置の回転速度を制御する。

ここでは、距離規制コロが静電潜像担持体に当接するとき、確実に静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しくすることができ、その後も静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しい状態であるために静電潜像担持体に生じる衝撃を緩和することができる。

請求項４に係る画像形成装置は、回転現像装置と、静電潜像担持体と、駆動機構と、回転速度制御装置と、位置決め機構とを有する。回転現像装置は複数の現像器を備えている。静電潜像担持体は回転現像装置に隣接して配置される。駆動機構は回転現像装置の現像器を静電潜像担持体に対向させるように回転現像装置を駆動させる。回転速度制御装置は請求項１から３のいずれかに記載のものである。位置決め機構は、回転現像装置の停止位置を正確に決めるための機構であって、回転現像装置を回転させるギアと、ギアが取り付けられたカムと、カムと互いに係止する係止部材と、係止部材をカムと互いに係止するように移動させるソレノイドとを有する。

この画像形成装置では、現像の際には駆動機構によって回転現像装置を駆動させて回転現像装置の現像器を静電潜像担持体に対向させる。１色目の現像剤を現像器から静電潜像担持体に供給し終えた後、回転現像装置を駆動させて２色目の現像剤を備えた現像器を静電潜像担持体に対向させる。このとき、静電潜像担持体の回転速度と距離規制コロの周方向移動速度とが等しくなるように回転現像装置の回転速度を制御する。回転現像装置の回転を停止させる際には、回転速度制御装置によって回転現像装置の回転速度を下げていき、ソレノイドによってカムと係止部材とが互いに係止するように係止部材が移動させられる。カムと係止部材とが互いに係止するとカムを介してギアの回転が停止させられ、回転現像装置の回転が完全に停止させられる。すなわち、回転現像装置の回転停止位置が決められる。

ここでは、物理的な手段によって回転停止位置が決められるために、回転停止位置の精度が高くなる。

本発明は、静電潜像担持体と距離規制コロとが接触する際に、両者の周方向移動速度が異なることによる画質の低下を防止することができる。

［構成］
図１は本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示す。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。

カラープリンタ１は、画像情報に基づいてトナー像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー像を用紙に定着する定着部４と、画像形成部２と定着部４とに用紙を搬送する用紙搬送部５と、用紙搬送部５に給紙する給紙部６と、トナー像が定着された用紙を排出する排出部７と、画像形成部２にトナーを補給するトナー補給部２２とを有している。

画像形成部２は、表面に静電潜像やトナー像が形成される感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１にトナーを供給するための回転現像装置３０と、図２と図３と図４とに示す回転現像装置３０を回転及び停止させる駆動機構４５と、回転停止位置を決める位置決め機構５０と、回転現像装置３０の回転速度を制御する図６に示す回転速度制御装置７０と、画像情報に基づいて感光体ドラム１１表面を走査露光するレーザユニット１２とを備える。

感光体ドラム１１は、回転現像装置３０に隣接するように設けられ、その回転軸は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム１１の上部には、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。

図２に回転現像装置３０の斜視図を示す。回転現像装置３０は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの色のトナーが収納されている４つの現像器１３と、４つの現像器１３を支持するフレーム２８とを有する装置であって、回転軸４０を中心として回転する。

４つの現像器１３は、それぞれの色のトナー像を現像するための部分であって、円柱を円周方向に４等分したような形状である。また、現像器１３は内部に現像ローラ１４を有しており、この現像ローラ１４によって感光体ドラム１１にトナーを供給する。さらに、図５に示すように現像ローラ１４の軸方向両端に距離規制コロ７３が配置されている。この距離規制コロ７３は、現像器１３が現像位置に位置する際に感光体ドラム１１と現像ローラ１４との距離を規制する部材であって、現像ローラ１４の断面の径よりも少し大きな径の断面を有している円板状の部材である。また、距離規制コロ７３は、現像ローラ１４の回転軸と同軸上に存在する。距離規制コロ７３の周方向移動速度は、回転現像装置３０の回転速度制御装置７０によって制御されている。ここで、図５は感光体ドラム１１と現像ローラ１４とが対向している、すなわち現像器１３が現像位置に位置する状態の感光体ドラム１１と現像ローラ１４及び距離規制コロ７３とを示す図である。４つの現像器１３はフレーム２８に支持されている。

フレーム２８は４つの現像器１３を支持するための部材である。フレーム２８は、４枚の平板によって回転軸４０の中心から放射状に延びており、円周方向に４等分された４つの区画を形成している。また、回転軸４０の軸方向両端には同じ大きさの円板がそれぞれ配置されており、この円板の外周側部にはギア歯が全周に形成されている。

駆動機構４５は、回転現像装置３０を回転させる駆動部４４を有する。駆動部４４は、図４に示すように、回転現像装置３０を回転させるための部分であって、円板のギア歯と互いに噛み合う入力ギア部材４６と、入力ギア部材４６を回転させるギア列４７と、ギア列が接続されているモータ４３とを有している。入力ギア部材４６は、一対の円板状の部材４６ａと、一対の円板状の部材４６ａを接続する軸部材４６ｂとによって構成されている。一対の円板状の部材４６ａは、外周にフレーム２８のギア歯と噛み合うギア歯が形成されている。軸部材４６ｂは、回転現像装置３０の回転軸４０と平行に設けられた部材である。ギア列４７は、モータ４３の動力を入力ギア部材４６に伝達するための部分であって、複数のギアによって構成される。モータ４３は、回転現像装置３０を回転させるための動力を発生させる部分であって、ギア列４７が接続されている。

位置決め機構５０は、図２及び図３に示すように、入力ギア部材４６（回転現像装置３０を回転させるギア）に接続されている入力カム５１（カム）、入力カム５１と互いに係止する突出部５３を有する係止部材５２（係止部材）と、係止部材５２を駆動するソレノイド５４とを有している。入力カム５１は、図４に示す入力ギア部材４６の軸部材４６ｂに取り付けられた部材であって、一方の円板状の部材４６ａの外側に配置されている。また、入力カム５１は、円板状の部材であって、係止部材５２の突出部５３と互いに係止する第１係止部５６を有している。第１係止部５６が突出部５３と互いに係止する状態のときは各色の現像器１３と感光体ドラム１１とが対向している状態、すなわち現像位置に現像器１３が位置している。係止部材５２は、入力カム５１の第１係止部５６と係止する突出部５３と、ソレノイド５４に接続されている接続部５８とを有しており、平板状の部材である。係止部材５２は、カラープリンタ１の外枠に支持されている。また、図示しない弾性部材によって突出部５３が入力カム５１側に付勢されている。ソレノイド５４は、本体部分６０と本体部分６０から突出する突起部５９とを有しており、カラープリンタ１の外枠に固定されている。ソレノイド５４は、それぞれの色の現像剤を内部に有する現像器１３が現像終了時に通電して突起部５９がソレノイド５４の本体部分６０内に待避するようになっており、突起部５９がソレノイド５４の本体部分６０内に待避することで係止部材５２と入力カム５１との係止が解除される。

回転速度制御装置７０は、図６に示すように、回転速度制御手段７１と、回転停止手段７２として機能し、具体的には、コンピュータなどによって実現されている。回転速度制御手段７１は、回転現像装置３０が現像位置に位置する前に感光体ドラム１１の回転速度と距離規制コロ７３の周方向移動速度とが一定期間等しくなるように回転現像装置３０の回転速度を制御するための手段である。回転停止手段７２は、回転現像装置３０の回転を停止させる手段である。回転速度制御装置７０は、次のように回転現像装置３０の回転速度を制御する。現像器１３が現像位置に位置するまでに回転現像装置３０の回転速度を制御して距離規制コロ７３の周方向移動速度を上昇させる。そして、一定期間回転現像装置３０の回転速度を高速に保った後、現像器１３が現像位置まで所定の距離に位置するときに回転現像装置３０の回転速度を減少させる、すなわち距離規制コロ７３の周方向移動速度を減少させる。その後、距離規制コロ７３の周方向移動速度が感光体ドラム１１の周方向移動速度と同じ周方向移動速度になると、回転現像装置３０の回転速度の減少を停止させ距離規制コロ７３の周方向移動速度の減少を停止させる。すなわち、一定期間距離規制コロ７３と感光体ドラム１１とが同じ回転速度の状態である。このようにして、感光体ドラム１１の周方向移動速度と距離規制コロ７３の周方向移動速度とが同じ速度である状態の時に現像器１３を感光体ドラム１１に対向する位置、すなわち距離規制コロ７３と感光体ドラム１１とが接触する位置に移動させる。

レーザユニット１２は、レーザ光を感光体ドラム１１に照射するためのものであって、感光体ドラム１１の上方で、かつ４つの現像器１３とは感光体ドラム１１を挟んで逆側に配置されている。

定着部４は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラ４ａと加熱ローラ４ｂとを有している。

用紙搬送部５は、画像形成部２や定着部４に用紙を搬送するための部分であって、給紙部６から排出部７まで延びている。

給紙部６は、印刷を行うための用紙を用紙搬送部５に給紙するための部分であって、給紙カセットや用紙搬送部５に用紙を給紙するためのローラ等を有している。また、給紙部６は、このカラープリンタ１の下側に配置されている。

排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部５を通って排出される部分であり、このカラープリンタ１の上面に配置されている。

トナー補給部２２は、現像器１３にトナーを補給するための部分であって、内部に補給用のトナーを収納するトナー収容部１５と、トナー収容部１５のトナーを現像器１３に補給するトナー補給装置１６とを備えている。

トナー収容部１５は、それぞれの色のトナーが収納された箱状のコンテナが４つ並べられて構成されている。

トナー補給装置１６は、トナー供給パイプ１６ａを有している。トナー補給の際にはトナー供給パイプ１６ａを移動させ、現像器１３内にトナーを補給する。

［動作］
このカラープリンタ１によってカラー画像を印刷する場合の動作について説明する。カラープリンタ１の外部に接続されたコンピュータ等から形成する画像の情報が送信され、その画像情報に基づいて静電潜像が感光体ドラム１１上に形成される。感光体ドラム１１上の静電潜像に現像器１３からトナーが供給されてトナー像が形成される。

具体的には、モータ４３からギア列４７を介して回転現像装置３０に動力が供給されて回転し、現像器１３の現像ローラ１４と感光体ドラム１１とが対向する。このとき現像器１３が現像位置に位置するまでに回転現像装置３０の回転速度を制御して距離規制コロ７３の周方向移動速度を上昇させる。そして、一定期間回転現像装置３０の回転速度を高速に保った後、現像器１３が現像位置まで所定の距離に位置するときに回転現像装置３０の回転速度を減少させる、すなわち距離規制コロ７３の周方向移動速度を減少させる。その後、距離規制コロ７３の周方向移動速度が感光体ドラム１１の周方向移動速度と同じ周方向移動速度になると、回転現像装置３０の回転速度の減少を停止させ距離規制コロ７３の周方向移動速度の減少を停止させる。すなわち、一定期間距離規制コロ７３と感光体ドラム１１とが同じ回転速度の状態である。このようにして、感光体ドラム１１の周方向移動速度と距離規制コロ７３の周方向移動速度とが同じ速度である状態の時に現像器１３を感光体ドラム１１に対向する位置、すなわち距離規制コロ７３と感光体ドラム１１とが接触する位置に移動させる。現像器１３が現像位置に位置する際には、位置決め機構５０によって完全に回転を停止させられる。詳細には、ソレノイド５４は電力遮断状態となり突起部５９が突出して、入力カム５１と係止部材５２とを互いに係止させる。入力カム５１と係止部材５２とが互いに係止すると回転現像装置３０の回転が停止させられる。

この状態では、感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間に一定の隙間が存在している。この状態で感光体ドラム１１及び現像ローラ１４に直流電圧成分に交流電圧が加えられた電圧が印加される。電圧が印加されると現像ローラ１４上のトナーは感光体ドラム１１側に移動する。以上のようにして現像器１３から一色目のトナーが供給されると、回転現像装置３０は駆動機構４５によって駆動させられ、一色目のトナーの供給と同様に２色目以降のトナーが供給される。ここでは、距離規制コロ７３の周方向移動速度と感光体ドラム１１の周方向移動速度とを同一の速度にした後に感光体ドラム１１と距離規制コロ７３とが接触するために、感光体ドラム１１が距離規制コロ７３から受ける衝撃を減少させることができ、画質の低下を防止することができる。

また、具体的な回転現像装置３０の回転速度制御を示す図を図７に示す。距離規制コロ７３と感光体ドラム１１とが接触するまでに距離規制コロ７３の周方向速度を上昇させる。すなわち回転現像装置３０の回転速度を５００ｍｍ秒まで回転速度が上昇させる。その後、一定期間５００ｍｍ／秒の回転速度で回転現像装置３０を回転させる。一定期間経過後、回転現像装置３０の回転速度を減少させていき、感光体ドラム１１の回転速度と距離規制コロ７３の周方向移動速度とが同じ１５１ｍｍ／秒の速度になると一定期間（感光体ドラム１１と距離規制コロ７３とが接触する瞬間を含む期間）１５１ｍｍ秒の回転速度で回転現像装置３０を回転させ、その後回転現像装置３０の回転を停止させる。このとき、１．９６秒間Ａ４サイズの用紙に、感光体ドラム１１に対向している現像器１３内に配置されているトナーの色の画像を現像する。このカラープリンタ１では一つの色の現像を行うのに２．５秒必要である。次の画像形成の際には、再び同様の速度制御が行われる。なお、ここで記載するのは一例であって、本発明はこれに限られず他の速度等であっても良い。

感光体ドラム１１上にトナー像が形成された後、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は用紙搬送部５によって定着部４に搬送され、定着部４で用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は排出部７から排出される。このようにして、画像情報に基づく画像が用紙に印刷される。

［他の実施形態］
上記実施形態では、カラープリンタを用いたが、本発明はこれに限られず、複写機や複合機などの他の画像形成装置であっても良い。

カラープリンタ１の概略全体図。 回転現像装置３０と回転現像装置３０の駆動機構４５との図。 位置決め機構５０を示す図。 回転現像装置３０の駆動部４４を示す図。 現像位置における感光体ドラム１１と距離規制コロ７３との図。 回転速度制御装置７０のブロック図。 距離規制コロ７３の周方向移動速度を示す図。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 画像形成部
４ 定着部
５ 用紙搬送部
６ 給紙部
７ 排出部
１１ 感光体ドラム
１３ 現像器
１４ 現像ローラ
３０ 回転現像装置
４３ モータ
４５ 駆動機構
４６ 入力ギア
５０ 位置決め機構
５１ 入力カム
５２ 係止部材
５４ ソレノイド
７０ 回転速度制御装置
７１ 回転速度制御手段
７３ 距離規制コロ

Claims (4)

1. 静電潜像担持体に隣接して配置され、それぞれ現像ローラを有する複数の現像器と、前記現像器が現像位置に位置した際に前記静電潜像担持体に当接して前記複数の現像ローラそれぞれと前記静電潜像担持体との距離を規制する複数の距離規制コロと、を備えた回転現像装置を前記現像器が現像位置に位置するよう回転させる駆動機構を制御して前記回転現像装置の回転速度を制御する回転速度制御装置であって、
   前記回転現像装置が回転されて所定の現像器が現像位置に移動される場合、前記現像器が現像位置に達するまでの一定期間において、前記距離規制コロの周方向移動速度が前記静電潜像担持体の回転速度と等しくなるように前記駆動機構を制御して前記回転現像装置の回転速度を制御する回転速度制御手段を備えた、
   回転速度制御装置。
2. 前記回転速度制御手段は、前記静電潜像担持体の回転速度よりも速い速度で回転現像装置を回転するように制御した後、前記距離規制コロの周方向移動速度が前記静電潜像担持体の回転速度と等しくなるように前記駆動機構を制御して前記回転現像装置の回転速度を減速させる、請求項１に記載の回転速度制御装置。
3. 前記回転速度制御手段は、前記距離規制コロが前記静電潜像担持体に当接するときを含む前記一定期間において、前記距離規制コロの周方向移動速度が前記静電潜像担持体の回転速度と等しくなるように前記駆動機構を制御して前記回転現像装置の回転速度を制御する、
   請求項１又は２に記載の回転速度制御装置。
4. 静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体に隣接して配置され、それぞれ現像ローラを有する複数の現像器と、前記現像器が現像位置に位置した際に前記静電潜像担持体に当接して前記複数の現像ローラそれぞれと前記静電潜像担持体との距離を規制する複数の距離規制コロと、を備えた回転現像装置と、
   前記現像器が現像位置に位置するよう前記回転現像装置を回転させる駆動機構と、
   前記駆動機構を制御して前記回転現像装置の回転速度を制御する請求項１から３のいずれかに記載の回転速度制御装置と、を有する、
   画像形成装置。

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