JPH10319673A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型モータによる現像器の切替において脱調や
騒音を防止し、小型で生産性に優れ、且つ、安定した現
像器の切替が可能な、高品質の画像形成装置を提供する
こと。 【解決手段】ステップモータの始動時に、低速領域でマ
イクロステップ駆動すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置であって、各色現像
手段をステップモータの駆動によって順次切り替え、像
担持体に対向させ、各色ごとの潜像を現像する手段を備
えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の画像形成装置とし
て、各色現像手段である現像器をステップモータによっ
て順次切り替え、像担持体である感光ドラムに対向さ
せ、感光ドラム上の潜像に合わせた色で現像を行なうも
のが一般的である。

【０００３】このような装置においては、画像形成時間
の短縮化が進む傾向にあり、現像器の切替の高速化が望
まれる一方で、現像器に収納される現像剤の容量増加も
要求され、現像器の切替における慣性負荷は増加の一途
をたどっている。それに従い、現像器の切替の駆動手段
に備えられたステップモータにかかる加速トルクは、特
に始動時において、無視できない大きさになっている。

【０００４】そのため、従来では、トルク容量の大きい
大型モータを用いて、高い周波数領域で駆動開始させる
ことが考えられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型モ
ータを用いることは、装置全体の大型化につながり、更
に生産性の低下の原因ともなる。

【０００６】そこで、小型モータを用いて、現像器の切
替速度を最大限高速化することが望まれるが、小型モー
タを使用すれば、モータの最大トルクが比較的小さいこ
とから、急に加速してもトルクがたりず、モータの容量
不足で脱調してしまう。

【０００７】従って、トルクを最大限引き出すべく１ス
テップ分回転する時間を増やし、起動開始時のパルス周
波数を低くする必要がある。

【０００８】ところが、そのような始動時の低周波数領
域においては、モータの駆動力を現像器の保持部材に伝
達する伝達手段としてのギア列、に存在するバックラッ
シュ等が原因となって種々の問題を生じる。

【０００９】すなわち、バックラッシュによりモータが
無負荷に近い状態で回転すると、モータ内でロータが大
きく振動するため、モータは脱調しやすくなる。つま
り、低周波数領域から駆動させると、モータのロータ自
身の振動による脱調が原因でうまく始動する事ができな
いことが多くなる。

【００１０】更に、ロータの振動で脱調せず、またモー
タ容量を越えない最適な加速プロファイルを用いたとき
でも、モータ低速駆動領域の振動は騒音となってしま
う。

【００１１】具体的に、図８に示す最適加速プロファイ
ル８０１を用いて保持部材を駆動したとすると、ロータ
は図中の低速駆動領域８０２において、問題を生じ易
く、バックラッシュの存在により無負荷状態で、また
は、慣性負荷をノッキングしながら、起動することがあ
る。

【００１２】その原因について、例を挙げて説明する。

【００１３】例えば、図９に、通常の慣性負荷がかかっ
た状態で、１ステップ角（ここでは１．８°）動かそう
として通電した場合のロータの挙動を示す（９０１）。
この図は、時間によるロータの位置変化を角度で示した
ものであり、移動させたい位置を０°とすると、ロータ
は−１．８°の位置から、磁力を受けて、０°の位置ま
で回転し、更に約１．８°の位置まで、オーバーシュー
トし、再び約−１．８°付近まで戻る、というように挙
動する。

【００１４】この図から、通常は、ステップモータのト
ルクを有効に活用するために必要な移動量（１／２ステ
ップ角：０．９°）を得るためには、約５ｍｓを要する
ことが分かる。つまり、２００Ｈｚ以下の周波数で駆動
を開始しなければ、次のステップ信号が、回転力として
働かず、脱調することが分かる。

【００１５】また、０．９°移動した時点で次のステッ
プ信号が送られる場合が最も効率的にロータを加速でき
るため、モータの出力を最も有効に利用するには２００
Ｈｚ付近の周波数で始動させなければならない。

【００１６】ところが、バックラッシュなどにより無負
荷となった状態でステップ信号が入力されると、ロータ
は図１０のように振幅・周波数の大きな振動１００１を
伴って始動する。

【００１７】この図に示すように、始動から５ｍｓ後付
近では、ローターは逆に回転している。そのためモータ
に通常の間隔で次のステップ角移動信号を送るとロータ
の動きと逆方向に回転力を負荷することになりショック
が発生し、そのショックが騒音を生じ、更にロータの回
転を乱して脱調の原因となる。

【００１８】すなわち、通常の有負荷状態では理想とさ
れる周波数で駆動しようとすると、無負荷状態での脱
調、騒音の原因となり、このようなモータの脱調や騒音
が小型モータによる現像器の切替の高速化を妨げる最大
の要因となっていた。

【００１９】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、小型
モータによる現像器の切替における脱調や騒音を防止
し、小型で生産性に優れ、且つ、安定した現像器の切替
が可能な、高品質の画像形成装置を提供することにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、複数の現像手段と、該複数の現像
手段を保持する保持部材と、該保持部材を回動させる駆
動手段と、を有し、前記保持部材の回動によって、前記
複数の現像手段のうち、像担持体上の潜像を現像する現
像手段を、選択切替可能であり、前記駆動手段はステッ
プモータを備える画像形成装置において、該ステップモ
ータは、始動時の低速領域において、高速領域と比べス
テップ角の小さい、マイクロステップ駆動を行なうこと
を特徴とする。

【００２１】これにより、モータ内のロータのオーバー
シュートが小さくなり、始動時に大きなショックを生じ
ることもなくなり、モータ動作も安定し、脱調の危険性
と騒音は軽減できる。

【００２２】前記マイクロステップ駆動は１・２相励磁
方式での駆動であり、高速領域では２相励磁方式での駆
動を行なうことも好適である。

【００２３】これにより、簡単な制御によって、モータ
動作の安定化を図れる。

【００２４】また、複数の現像手段と、該複数の現像手
段を保持する保持部材と、該保持部材を回動させる駆動
手段と、を有し、前記保持部材の回動によって、前記複
数の現像手段のうち、像担持体上の潜像を現像する現像
手段を、選択切替可能であり、前記駆動手段はステップ
モータを備える画像形成装置において、該ステップモー
タを、始動時の低速領域において、高速領域と比べて低
い電流値で駆動することを特徴とする。

【００２５】これにより、ディテントトルクが低くな
り、モータ内のロータのオーバーシュートが小さくなる
ため、ショックの抑制を図ることができ、モータ動作を
安定させ、脱調の危険性と騒音を軽減することができ
る。

【００２６】前記低速領域は６００Ｈｚ以下の速度領域
であることも好適である。

【００２７】前記ステップモータの駆動を前記保持部材
に対して伝達する伝達手段としてギア列を設け、該ギア
列の噛み合わせにおいて、バックラッシュのない構成と
することを特徴とする。

【００２８】これにより、ロータが無負荷状態で振動す
ることを抑制することが可能になり、低速領域でのモー
タの動作を安定化することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００３０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る画像形成装置を示す図１乃至図２におい
て、する構成となっている。

【００３１】図１に画像形成装置の全体構成図を示す。

【００３２】１は像担持体であるところの感光ドラム、
１０１は載置されたシート１０２を給送する給送部であ
り、１０３はシートをその外周に保持しつつ回転し、感
光ドラム１上の画像をシートに転写する転写ドラム、１
０４はシート上に転写されたトナー像を熱と圧力を加え
ることにより定着する定着ユニット、１０５はトナー像
を定着され、一連の画像形成を終えたシートを装置外に
排出する排出部、１０６は排出されたシートを積載する
トレー、１０７は外部から入力された画像情報を光学信
号に変え、感光体１に照射する光学ユニット、１０８は
各色の現像剤としてのトナーを備えた現像器Ｄｃ，Ｄ
ｍ，Ｄｙ，Ｄｂを保持する保持部材である。

【００３３】現像器Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｙ，Ｄｂにはシアン
トナー、マゼンタトナー、イエロートナー、黒トナーが
それぞれ収容されている。

【００３４】給送部１０１から給送されたシート１０２
は、その先端を転写ドラム１０３の外周面に設けられた
グリッパ１０３ｆにより挟持され、転写ドラム１０３の
外周に保持された状態で一体として回転する。

【００３５】一方、光学ユニット１０７から照射された
レーザにより、各色毎の潜像がドラム・クリーナユニッ
トＣ内の感光ドラム１上に形成される。

【００３６】そして、感光体１の回転軸に平行な軸１１
０を回転中心として回動可能に設けられた保持部材１０
８を、不図示の制御・駆動機構によって回動させ、光学
ユニット１０７から照射される画像信号に合った現像器
を感光ドラム１に対向させ、感光体１上の潜像を現像す
る。

【００３７】現像されたトナー画像は転写ドラム１０３
上に保持されたシートに転写される。

【００３８】このように、各色ごとに光学ユニット１０
７、感光ドラム１、保持部材１０８、転写ドラム１０３
が連動し、シート上に多色画像が形成される。

【００３９】多色画像が形成されたシート１０２は、転
写ドラム１０３より分離されて、定着ユニット１０４に
より、定着され、排出部１０５から排紙トレー部１０６
に排出される。

【００４０】保持部材１０８は図２のようにアイドルギ
ア２０１を介して、ステップモータ２０３に取り付けら
れた駆動ギア２０２によって駆動される。

【００４１】このステップモータ２０３は、マイクロス
テップ駆動可能な小型モータである（図３）。

【００４２】このモータを、始動時の低速領域において
は１・２相励磁方式で動作し、その後２相励磁方式に切
り替わるように制御する。１・２相励磁方式であれば、
ステップ角が１／２となり、駆動信号パルスの周期が短
くなり、分解能が高くなるため、微妙な制御が可能とな
る。

【００４３】そして、切り替わった後の２相励磁方式で
の周波数が、６００Ｈｚとなるようなタイミングでこれ
らの方式を切り替える。これは、常に１・２相励磁方式
で動作させると、ＣＰＵの負担が過大になるためであ
り、６００Ｈｚを越えると、モータの駆動が安定するこ
とが分かっているからである。

【００４４】また、図４に無負荷状態でステップ信号が
入力された場合のロータ２０３ｂの挙動を示す（４０
１）。

【００４５】このように、たとえ、無負荷状態に陥って
も、回転角度が小さいのでモータ２０３のローター２０
３ｂの振動量は減りオーバーシュートも小さくなるの
で、それに伴うショック及び騒音が減少する。

【００４６】実際に騒音を測定した結果を図５に示す。

【００４７】（ａ）が従来の構成による騒音の測定結果
であり、（ｂ）は本実施の形態の構成による騒音の測定
結果である。

【００４８】０．４６ｓと０．８２ｓ付近がそれぞれ加
速時、減速時の騒音レベルである。従来の構成では、２
００Ｈｚから１６ＫＨｚまでの広範囲で高いレベルの騒
音が確認できるのに対し、本実施の形態の構成により、
特に加速時のショック的ノイズが減少しているのが確認
できる。

【００４９】尚、本実施の形態では低速領域で１・２相
励磁することによって、ステップ角を小さくしたが、一
般的に用いられているマイクロステップ駆動によって更
にステップ角を小さくすれば（図６の６０１：ステップ
角０．１８°）、オーバーシュートも小さくなり望まし
い。

【００５０】更に、ステップモータ２０３から、保持部
材１０８までの駆動力の伝達手段において、バックラッ
シュのない構成を採用すれば、更にモータ動作は安定
し、脱調の危険性と騒音を軽減できる。

【００５１】例えば、ギア２０１にバックラッシュレス
ギアを用いることによって、モータの相切り替え間の制
御不能領域でローター２０３ｂが無負荷状態になって回
転することを防止する。こうすることによって、モータ
２０３のローター２０３ｂには常に慣性負荷がかかって
いるので振動も図９に示した波形９０１に近似したもの
が得られるため、常に安定した動作が実現可能になる。

【００５２】以上の構成により、モータ２０３の加速プ
ロファイルを最適化して振動を小さくすることが可能と
なり、振動によるショックや騒音の発生を抑制しつつ、
保持部材を高速で駆動することができる。

【００５３】（第２の実施の形態）図７には、本発明の
第２の実施の形態に係るモータ２０３の制御によるロー
ラ２０３ｂの挙動が示されている。

【００５４】上記第１の実施の形態では、モータの振動
を抑制するためにステップ角を小さくし、マイクロステ
ップ駆動させたが、本実施の形態では、低速駆動領域で
電流値を下げるようにする。

【００５５】電流値を下げることによって、モータ２０
３のトルクは少なくなる。その結果ローター２０３ｂの
立ち上がりは図７の７０１に示すように、遅くなり、オ
ーバーシュート量も減少する。ローター２０３ｂの振動
振幅が減ることよってモータの相切り替え時に発生する
ショックを抑制できる。

【００５６】具体的には通常時（例えば１．２Ａ）に比
べ、３０％〜４０％低い電流値（例えば０．８４Ａ）で
動作させる。

【００５７】しかしながら、すべての領域で電流値を低
くすると高速な立ち上げが実現できないので、低速領域
を抜け、モータに対して入力する周波数が６００Ｈｚに
なると通常の電流値に戻す。

【００５８】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００５９】尚、本実施の形態においても、バックラッ
シュレスギアを用いることにより、ロータ２０３ｂが無
負荷状態で回転するということを防止し、安定した動作
を得ることができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、駆動手段はステップモータを
備える画像形成装置において、ステップモータは、始動
時の低速領域において、高速領域と比べステップ角の小
さい、マイクロステップ駆動を行なうので、該駆動パル
ス信号周波数を高く維持したまま駆動開始を行うことに
よって、低周波数領域でのステップモータのローターの
振動量を減少させ、ローターのオーバーシュート量も少
なくすることができ、モータ動作を安定化し、脱調の危
険性と騒音を軽減する。

【００６１】従って、小型モータによって安定して現像
器の切替を行なうことができ、小型で生産性に優れた、
高品質の画像形成装置を提供することができる。

【００６２】ステップモータの低周波数駆動領域で電流
値を低くする事によって、ディテントトルクを低くし、
初期のバックラッシュなどによって発生するローターの
オーバーシュート量を減らすことによってモータ動作の
安定化を実現できる。

【００６３】また、伝達駆動系にバックラッシュレスギ
ア等を用いることによってローターが無付加状態になる
事を防ぎ、低周波数領域での振動を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置の概略構成図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置のパルスモータから保持部材までの駆動力伝達手
段を示す図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置の保持部材の駆動手段に備えられたパルスモータ
の構成図である。

【図４】図４は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置のパルスモータ内のロータの挙動を示す図であ
る。

【図５】図５は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置の騒音低減効果を示す図である。

【図６】図６は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置のパルスモータ内のロータの挙動を示す図であ
る。

【図７】図７は本発明の第２の実施の形態に係る画像形
成装置のパルスモータ内のロータの挙動を示す図であ
る。

【図８】図８は従来の画像形成装置に用いられるパルス
モータの加速プロファイルを示す図である。

【図９】図９は従来の画像形成装置のパルスモータ内の
ロータの有負荷状態での挙動を示す図である。

【図１０】図１０は従来の画像形成装置のパルスモータ
内のロータの無負荷状態での挙動を示す図である。

【符号の説明】

１０８ 保持部材 ２０３ ステップモータ ２０３ａ ステップモータの励磁相 ２０３ｂ ステップモータのローター ４０１，６０１ マイクロステップ駆動時のローターの
振動波形 ７０１ 低電流駆動時のローターの振動波形

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の現像手段と、 該複数の現像手段を保持する保持部材と、 該保持部材を回動させる駆動手段と、を有し、 前記保持部材の回動によって、前記複数の現像手段のう
   ち、像担持体上の潜像を現像する現像手段を、選択切替
   可能であり、 前記駆動手段はステップモータを備える画像形成装置に
   おいて、 該ステップモータは、始動時の低速領域において、高速
   領域と比べステップ角の小さい、マイクロステップ駆動
   を行なうことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記マイクロステップ駆動は１・２相励磁
   方式での駆動であり、高速領域では２相励磁方式での駆
   動を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成
   装置。
3. 【請求項３】複数の現像手段と、 該複数の現像手段を保持する保持部材と、 該保持部材を回動させる駆動手段と、を有し、 前記保持部材の回動によって、前記複数の現像手段のう
   ち、像担持体上の潜像を現像する現像手段を、選択切替
   可能であり、 前記駆動手段はステップモータを備える画像形成装置に
   おいて、 該ステップモータを、始動時の低速領域において、高速
   領域と比べて低い電流値で駆動することを特徴とする画
   像形成装置。
4. 【請求項４】前記低速領域は６００Ｈｚ以下の速度領域
   であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の
   画像形成装置。
5. 【請求項５】前記ステップモータの駆動を前記保持部材
   に対して伝達する伝達手段としてギア列を設け、該ギア
   列の噛み合わせにおいて、バックラッシュのない構成と
   することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つ
   に記載の画像形成装置。