画像形成装置、画像形成装置の制御方法
【課題】印刷速度を落とすことなく、脱調を防止しつつ騒音も抑えることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明による画像形成装置は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、駆動モータのトルクを制御するコントローラとを備える。このとき、コントローラは、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータのトルクを可変制御する。
【解決手段】本発明による画像形成装置は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、駆動モータのトルクを制御するコントローラとを備える。このとき、コントローラは、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータのトルクを可変制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置におけるロータリ駆動モータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置としては、帯電させた感光体に露光を行い静電潜像を形成し、カラー印刷に用いられる色のトナーを各色ごとに収容した複数の現像カートリッジ（いわゆる、トナーカートリッジ）をロータリの回転軸の周りに配置してこれを回転させ順次現像位置に切り替えて感光体上にトナー像を形成させることによって、フルカラーの多色画像を形成するもの（いわゆる、４サイクル方式）が知られている。例えば、特許文献１には、このような４サイクル方式の画像形成装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１０９３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の４サイクル方式の画像形成装置では、ロータリの駆動モータを一定のトルクで駆動している。このとき、駆動モータのトルクをロータリの回転に必要な最大トルクに合わせると、必要トルクが小さいときに微小振動が生じ、動作音が大きく、騒音となってユーザに不快感をもたらすことになる。一方、騒音を小さくするためにトルクを小さくすると、必要トルクが大きいときに脱調し、ロータリ現像ユニットを現像位置まで回転させられず現像できないため、画像不良が生じてしまう。
【０００４】
そのため、従来、ロータリ回転時の騒音を抑える場合には、駆動モータのトルクを回転に必要な最大トルクに合わせた上で、ロータリを遅く回転させるという制御法が採られている。この制御法によれば、脱調を防止しつつ騒音を抑えることができる。しかしながら、現像カートリッジの切り替えに時間がかかり印刷速度が遅くなるため、ユーザに新たなストレスが生じることとなっている。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止しつつ騒音も抑えることのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による画像形成装置は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータのトルクを制御するコントローラと、を備える。
【０００７】
かかる発明によれば、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、ロータリ現像ユニットを回転させるために必要且つ十分なトルクで駆動モータのトルクを可変制御するため、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止し且つ騒音を抑えることのできる画像形成装置を提供することが可能となる。
【０００８】
このとき、駆動モータは、当該駆動モータに流す電流量に応じてトルクが決まるものであり、コントローラは、現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータに流す電流量を制御することにより、当該駆動モータのトルクを制御するものであることが好ましい。かかる発明によれば、駆動モータに流す電流量によって駆動モータのトルクを可変制御できるようになる。
【０００９】
また、好適には、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態とは、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量、ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相、又はロータリ現像ユニットの回転加速度のうち、少なくともいずれか一つを含むものである。かかる発明によれば、現像カートリッジの装着状況等に応じて、駆動モータのトルクを可変制御することが可能となる。
【００１０】
さらに好適には、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態とは、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況と、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量と、ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相と、ロータリ現像ユニットの回転加速度と、を全て含むものである。かかる発明によれば、現像カートリッジの装着状況等に応じて、駆動モータのトルクをさらに緻密に可変制御することが可能となる。
【００１１】
このとき、コントローラは、装着状況及び現像剤残量に基づいて基準電流量を求め、位相に基づいて調整係数を求め、回転加速度に基づいて補整係数を求め、基準電流量に調整係数を乗じたものに補整係数を加算して電流量を算出し、当該算出された電流量によって前記駆動モータを制御することが好ましい。かかる発明によれば、調整係数等を使用することにより、必要十分なトルクを得るために駆動モータに流す電流量を容易に算出することが可能となる。
【００１２】
また、本発明による画像形成装置のトルク制御方法は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、駆動モータのトルクを制御するコントローラと、を備える画像形成装置において駆動モータのトルクを制御する方法であって、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態を検出した結果を、コントローラが取得するステップと、取得した検出結果に応じて、コントローラが駆動モータのトルクを制御するステップと、を備える。
【００１３】
かかる発明によれば、ロータリ画像ユニット等を備える画像形成装置において、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、ロータリ現像ユニットを回転させるために必要且つ十分なトルクで駆動モータのトルクを可変制御することによって、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止しつつ騒音を抑えることのできる制御方法を提供することが可能となる。
【００１４】
本発明によるプログラムは、本発明による画像形成装置のトルク制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。本発明のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の光学ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種の記録媒体を通じて、又は通信ネットワークなどを介してダウンロードすることにより、コンピュータにインストール又はロードすることができる。
【００１５】
なお、本発明において「位相」とは、ロータリ現像ユニットが所定の基準位置からどれだけ（角度が何度）回転した位置にあるか示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本画像形成装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る現像カートリッジを装備する画像形成装置の一実施形態であるカラーレーザプリンタ１０の概略構成を示す縦断側面図である。本実施形態のカラーレーザプリンタ１０は、単一感光体方式と中間転写方式とを採用したフルカラーの電子写真方式の画像形成装置として構成されており、図示するように、現像手段である現像カートリッジ１２を保持するロータリ現像ユニット１４を備える。
【００１８】
さらに、カラーレーザプリンタ１０は、像担持体として機能する感光体１６と、感光体１６を均一の電位（例えば、−７００Ｖ）に帯電させる帯電ローラ１８と、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色に色分解された各色毎の画像を帯電された感光体１６上にレーザを照射して静電潜像として形成する露光ユニット２０と、感光体１６上に現像された各色のトナー像を転写ベルト２２に重ねて転写してカラートナー像を形成する一次転写ユニット２４と、シートカセット２６からシート（記録媒体）を搬送する搬送ユニット２８と、搬送されたシートに転写ベルト２２に形成されたカラートナー像を転写する二次転写ユニット３０と、シート上に転写されたカラートナー像をシートに融着定着させて排紙する定着ユニット３２と、こうしたカラーレーザプリンタ１０全体の動作を制御するコントローラ３４とを備える。
【００１９】
ロータリ現像ユニット１４には、回転軸５２を中心に回転自在に設けられた支持フレーム５０、図示を省略する回転駆動部などの部材が設けられている。また、支持フレーム５０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナー（現像剤）を内蔵するシアン用の現像カートリッジ１２Ｃ、マゼンタ用の現像カートリッジ１２Ｍ、イエロー用の現像カートリッジ１２Ｙ、およびブラック用の現像カートリッジ１２Ｋを備える。これらの各現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは、いわゆるトナーカートリッジとして交換可能に装着される。
【００２０】
現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは現像ユニット１４の周方向での位置が決定されることで、感光体１６に対して選択的に隣接し、トナーを感光体１６の表面に供給することができる。これにより、感光体１６上の静電潜像が選択されたトナー色で現像化される。具体的には、回転軸５２を中心にロータリ現像ユニット１４を９０度ずつ４回回転させることにより４個の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋを順番に感光体１６に対向する位置に合わせ、４回にわたって感光体１６上に各色のトナー像を現像する。
【００２１】
こうして感光体１６に現像される各色のトナー像は、一次転写ユニット２４の転写ベルト２２に重ねて転写され、二次転写ユニット３０でシートユニット２２により搬送されたシートに転写され、定着ユニット３２により定着されてカラーレーザプリンタ１０から排紙される。
【００２２】
なお、帯電ローラ１８や露光ユニット２０、シートユニット２２、二次転写ユニット３０などについては、通常のカラーレーザプリンタやカラーの複写機と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２は、コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。コントローラ３４は、図示するように、ＣＰＵ３６やＲＡＭ３８，ＲＯＭ４０を中心としたマイクロプロセッサとして構成されている。また、各種センサ４８（例えば、後述の光学センサなど）による検出値やその他の入力信号（例えば、操作者によるプリント指示信号など）が信号ラインを介して入力されるように構成され、これらの入力信号に基づいて帯電ローラ制御部４２、ロータリ現像ユニット制御部４４、および露光ユニット制御部４６などを介して、帯電ローラ１８に印加する帯電電位、ロータリ現像ユニット１４の回転駆動やロータリ現像ユニット１４に印加する現像バイアス電位、および露光ユニット２０の露光量などのカラーレーザプリンタ１０の各部の動作を制御する。
【００２４】
図３は、ロータリ現像ユニット１４の要部を示す斜視図である。図示するように、ロータリ現像ユニット１４は中心に回転軸５２を有し、該回転軸５２の周囲には互いに９０度の角度の間隔で形成された４つのフレーム要素５４から構成される支持フレーム５０が回転軸５２に固定して設けられている。各フレーム要素５４の間には収納部５６が形成されており、各収納部５６に対して前述の４色の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ及び１２Ｋが収納（装着）される。
【００２５】
支持フレーム５０における各フレーム要素５４の末端には末端圧入部５８が形成され、各末端圧入部５８の内側には内側圧入部６０が形成されている。現像カートリッジ１２を支持フレーム５０に装着する場合には、現像カートリッジ１２を収納部５６内に配置した状態で長手方向にスライドさせ、現像カートリッジ１２の左側端部（末端圧入部５８が形成されている側の端部）に設けられる端部カバーの２つの圧入突起部（図示略）をそれぞれ末端圧入部５８と内側圧入部６０とに圧入する。これにより現像カートリッジ１２が支持フレーム５０に対して固定される。なお、図３では、簡略のため現像カートリッジ１２Ｃのみを示している。
【００２６】
回転軸５２にはロータリ駆動モータからなる回転駆動部（図示略）がクラッチを介して接続されており、該ロータリ駆動モータを駆動することで支持フレーム５０を回転させ、４つの現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋのうち、いずれか一つの現像カートリッジを選択的に感光体１６と対向する現像位置（図１中、現像カートリッジ１２Ｃの位置）に位置決めできるように構成されている。
【００２７】
このロータリ駆動モータは定電圧で駆動されるステッピングモータであり、所定のホームポジションから回し始めて、何パルスをステッピングモータへ入れたかによって、ロータリ現像ユニット１４の位相を判断できる。また、このロータリ駆動モータは、当該モータに供給する電流の大きさによって、トルクを略比例制御することができるものである。つまり、該ロータリ駆動モータは、ロータリ現像ユニット１４を回転駆動させるにあたり必要なトルクを出すために、必要トルクに対応した電流を流す必要がある。ここで、電流が不足していれば脱調となり、所望の位置にロータリ現像ユニット１４を移動させることができない。また、必要以上に過多な電流を入れると、微小振動し、騒音が生じる。
【００２８】
支持フレーム５０に保持される現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは、いずれも同一の構成を有している。従ってここでは、現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋを総称して現像カートリッジ１２として、以下説明する。
【００２９】
次に、コントローラ３４による回転駆動部（ロータリ駆動モータ）の電流制御について説明する。本実施形態では、必要かつ十分なトルクを得るために、コントローラ３４は、（１）現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相θ、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量Ｗ、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度ａ、に応じてロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を調整している。このことについて、以下、詳細に説明する。
【００３０】
（現像カートリッジの装着状況）
ロータリ現像ユニット１４は、現像カートリッジ１２の装着状況によって加重（重量バランス）に偏りが生じる。この加重の偏りが回転軸５２から離れるほど、すなわち、偏加重が大きいほど、ロータリ現像ユニット１４を回転させるときに大きなトルクが必要となる。さらに、これに加えて、ロータリ現像ユニット１４全体の重量が大きいほど慣性モーメントが大きくなるため、必要トルクも大きくなる。
【００３１】
図４は、本実施形態における現像カートリッジ１２の装着状況、及びロータリ現像ユニット１４の位相を示す図である。図４において、図形１４はロータリ現像ユニット１４を示すものであり、丸印１２はロータリ現像ユニット１４に装着されている現像カートリッジ１２を示すものである。また、図形１４の右上の扇形領域は、図１における現像カートリッジ１２Ｃの位置（感光体１６に対向する位置）を示すものである。したがって、図４（Ａ）の左端の図は、ロータリ現像ユニット１４に現像カートリッジ１２が１個も装着されていない状態を示しており、図４（Ｂ）の左端の図は、図１における現像カートリッジ１２Ｃ及び１２Ｙの位置に現像カートリッジ１２が装着されている状態を示している。なお、図４では、上述の２つの図以外は符号を省略している。
【００３２】
図４（Ａ）は、上述のとおり、現像カートリッジ１２が１個も装着されていない状態、図４（Ｂ）は、対向した２個のみが装着されている状態、図４（Ｃ）は、４個とも装着されている状態、図４（Ｄ）は、１個のみ装着されている状態、図４（Ｅ）は、３個装着されている状態、及び図４（Ｆ）は、隣り合う２個のみ装着されている状態をそれぞれ示している。
【００３３】
本実施形態のように現像カートリッジ１２を４個収納可能な、いわゆる４サイクル型のロータリ現像ユニットの場合、現像カートリッジ１２の装着状況は図４（Ａ）から（Ｆ）の６通りのケースが考えられることになる。そして、この６通りのケースは、（Ａ）から（Ｆ）の順に（すなわち、図４の図示で下方に行くほど）偏加重等が大きくなるため、ロータリ駆動モータを駆動する際に必要な最大トルクが大きくなる。したがって、必要かつ十分なトルクを得るためには、（Ａ）から（Ｆ）に向かうほどロータリ駆動モータに流す電流の最大値を大きくする必要がある。
【００３４】
（ロータリ現像ユニットの位相）
ロータリ現像ユニット１４は回転軸５２を中心に回転駆動されるものであるが、ロータリ現像ユニット１４に装着された現像カートリッジ１２が、この回転のどの位置にあるかによって回転運動のモーメントが変わるため、必要トルクも変わる。したがって、必要且つ十分なトルクを得るためには、ロータリ現像ユニットの位相によって、ロータリ駆動モータに流す電流を変動させる必要がある。具体的には、現像カートリッジ１２の重さで回転が加速される位置（位相）にあるときは電流量を小さく、逆に、重さで回転が減速されるときは電流量を大きくするとよい。
【００３５】
そして、本実施形態では、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘとロータリ現像ユニット１４の位相θとに基づいて、ロータリ駆動モータに流す電流量を算出する際の基準となる基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を決定するものとしている。なお、ここでは、現像カートリッジ１２の装着状況毎に、図４に示すように位相を定めている。
【００３６】
図５は、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ毎の、位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係を示す図である。図５において、横軸はロータリ現像ユニット１４の位相θを表している。縦軸は基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を表している。図５の（Ａ）〜（Ｆ）は、図４の（Ａ）〜（Ｆ）の６通りのケースに対応するものであり、図５（Ａ）は、現像カートリッジ１２が１個も装着されていないケースにおける位相θと基準電流量Ｉ（Ａ，θ）との関係を示す図である。同様に、図５（Ｂ）は、対向した２個のみが装着されているケース、図５（Ｃ）は、４個とも装着されているケース、図５（Ｄ）は、１個のみ装着されているケース、図５（Ｅ）は、３個装着されているケース、及び図５（Ｆ）は、隣り合う２個のみ装着されているケースをそれぞれ示している。
【００３７】
（現像カートリッジのトナー残量）
現像カートリッジ１２の重量はトナー残量によって変動するものである。そのため、装着されている現像カートリッジ１２のトナー残量に応じて、ロータリ現像ユニット１４の偏加重の大きさや慣性モーメントが変動し、回転に必要なトルクも変動することになる。したがって、ロータリ現像ユニット１４に装着されている現像カートリッジ１２のトナー残量に応じて、ロータリ駆動モータに流す電流を調整することが望ましい。なお、トナー残量は、例えば、各現像カートリッジ１２に備えられた記憶素子（図示略）に記録されたトナーカウントに応じて求めればよい。
【００３８】
図６は、トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係の概略を示す図である。図６において、横軸はトナー残量Ｗを表しており、０がエンプティ（空）の状態、１が満杯の状態を意味している。縦軸は調整係数ｋ（Ｗ）を表している。調整係数ｋ（Ｗ）とは、トナー残量Ｗ（すなわち、トナーの重量）に応じてトルクが変動する分を調整するための係数である。なお、ロータリ現像ユニット１４に現像カートリッジ１２が複数個装着されている場合には、トナー残量Ｗとしては、トナー残量の平均値を用いることができる。
【００３９】
（ロータリ現像ユニットの加減速）
ロータリ現像ユニット１４を停止状態から定速回転状態にもっていくとき、或いは、定速回転状態から停止状態にもっていくとき、回転を加速ないし減速するためのトルクが補足的に必要となる。すなわち、回転を加速させる際には、より大きなトルクが必要となるため、ロータリ駆動モータに流す電流を所定量上乗せするとよい。一方、減速させる際には、より小さなトルクで済むため、モータに流す電流を所定量減じるとよい。
【００４０】
図７は、ロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係の概略を示す図である。図７において、横軸は回転の加速度ａを表している。縦軸は補整係数Ｃ（ａ）を表している。補整係数Ｃ（ａ）とは、加速度ａに応じてトルクが変動する分を調整するための係数である。なお、加速度ａが負のときは減速の状態を表している。
【００４１】
以上のようにして、本実施形態では、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を決定している。このとき、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ及びロータリ現像ユニット１４の位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係、トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係、並びにロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係を、予めＲＯＭ４０に格納しておき、ロータリ現像ユニット１４を駆動制御する際にこのＲＯＭ４０を参照するものとしている。
【００４２】
（ロータリ駆動モータへの電流制御）
次に、ロータリ駆動モータへの電流制御のフローについて具体的に説明する。
【００４３】
図８は、コントローラ３４がロータリ駆動モータへ流す電流量を算出するフローを示す図である。まず、ロータリ現像ユニット１４を回転させる制御に先立って、コントローラ３４は、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘとロータリ現像ユニット１４の位相θを検出し、基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を求める（Ｓ８０）。なお、コントローラ３４は、コントローラ３４に組み込まれたメカコンファームウェアにより現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ等を取得することができる。
【００４４】
本実施形態では、装着状況Ｘが先述の（Ａ）から（Ｆ）のうちどの状況であるかを検出するとともに、現時点における位相θが０度、９０度、１８０度、又は２７０度のうち何れであるかを検出する。そして、この検出結果に対応する基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を、ＲＯＭ４０から読み出す。
【００４５】
次に、コントローラ３４は、現像カートリッジ１２のトナー残量Ｗを検出し、調整係数ｋ（Ｗ）を求める（Ｓ８１）。本実施形態では、各現像カートリッジ１２に備えられた記憶素子からトナーカウントを読み出してトナー残量Ｗを検出する。ロータリ現像ユニット１４に複数個の現像カートリッジ１２が装着されている場合は、各トナー残量の平均値を求める。そして、ＲＯＭ４０に格納された関係式に基づいて、調整係数ｋ（Ｗ）を求める。
【００４６】
そして、コントローラ３４は、ロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａに基づいて、補整係数Ｃ（ａ）を求める（Ｓ８２）。本実施形態のような４サイクル型のロータリ現像ユニットの場合、印刷時にロータリ現像ユニット１４を９０度単位で回転させて、現像カートリッジ１２の位置合わせをしている。このとき、回転の初期に加速し、終期に減速するよう制御されている。そして、ＲＯＭ４０に格納された関係式に基づいて、補整係数Ｃ（ａ）を求めている。
【００４７】
その後、コントローラ３４は、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を算出する（Ｓ８３）。具体的には、次の数式（１）に基づいて算出する。
（１） Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）＝ｋ（Ｗ）×Ｉ（Ｘ，θ）＋Ｃ（ａ）
【００４８】
最後に、コントローラ３４は、算出された電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）をロータリ駆動モータに流し、ロータリ現像ユニット１４の回転駆動を制御する（Ｓ８４）。
【００４９】
図９および図１０は、ロータリ駆動モータへの電流制御の一例として、隣り合う２個の現像カートリッジのみロータリ現像ユニット１４に装着されている状態（図４の（Ｆ）の状態）で、このロータリ現像ユニット１４を位相０度から一回転させるときに、コントローラ３４がロータリ駆動モータに流す電流量を示す図である。図９および図１０において、横軸は位相θを表し、縦軸はロータリ駆動モータに流す電流量Ｉを表している。
【００５０】
ここで、図９は、ロータリ現像ユニット１４を、位相０度から９０度毎に停止させつつ一回転させる場合を示している。また、図１０は、位相０度から（途中で停止させることなく）一回転させた後に停止させる場合を示している。なお、図９および図１０の例では、回転の最初の４５度で加速し、最後の４５度で減速する場合を示している。
【００５１】
図９および図１０において、破線９０は現像カートリッジ１２の装着状況（この場合は（Ｆ）のケース）とロータリ現像ユニット１４の位相θにより求められる基準電流量Ｉ（Ｆ，θ）を示している。破線９１は、トナー残量Ｗにより定まる調整係数ｋ（Ｗ）を加味した電流量ｋ（Ｗ）×Ｉ（Ｆ，θ）を示している。このように、トナー残量Ｗ、すなわち重量に応じて、電流量の振幅が調整される。
【００５２】
そして、図９の実線９２および図１０の実線９３は、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｆ，θ，Ｗ，ａ）を示している。これらは、破線９１に対して、加速度ａにより定まる補整係数Ｃ（ａ）を加えたものである。このように、加速度ａに応じて電流量の高さが調整される。
【００５３】
以上のとおり、本実施形態における画像形成装置は、コントローラ３４が、（１）現像カートリッジ１２の装着状況、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度、に基づいてロータリ駆動モータに流す電流量を調整することにより、必要かつ十分なトルクを確保することができるようになっている。これにより、トルク不足のために生じる脱調及びトルク超過のために生じる微小振動の両者を防止することが可能となり、画像形成装置における画像形成不良を防止することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。
【００５５】
例えば、本実施形態では、（１）現像カートリッジ１２の装着状況、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度、の全ての要素を加味して、ロータリ駆動モータに流す電流量を制御するものしたが、上記４つの要素のうち何れか一つのみを加味して電流量を制御してもよいし、任意の要素を２つ又は３つ組み合わせて電流量を制御してもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、数式（１）に基づいてロータリ駆動モータに流す電流量を算出するものとしたが、これ以外の算出法を用いてもよい。例えば、装着状況Ｘと位相θとトナー残量Ｗとの３つの関係に基づいて基準電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ）を求め、この基準電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ）に補整係数Ｃ（ａ）を加えて電流量を算出するようにすれば、より精緻な電流制御が可能となる。
【００５７】
このとき、例えば、トナー残量Ｗを３段階に分けて考えるものとすれば、図４の（Ｅ）のケースでは、基準電流量Ｉ（Ｅ，θ，Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３））を求めるために、θが４通り（０度、９０度、１８０度、２７０度）、Ｗ１〜Ｗ３がそれぞれ３通り、計４×３×３×３＝１０８個のレコードを有するテーブルを予めＲＯＭ４０に記憶させておけば、基準電流量をこのテーブルから求められることになる。
【００５８】
また、本実施形態では、コントローラ３４は、メカコンファームウェアにより現像カートリッジ１２の装着状況を判断するものとしたが、現像カートリッジ１２の装着状況を検知するための接触式又は非接触式のセンサを新たに設け、当該センサにより装着状況を検知するものとしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、所定のホームポジションから回し始めて、何パルスをステッピングモータへ入れたかによって、ロータリ現像ユニット１４の位相を判断しているが、エンコーダを使用して位相を検出してもよい。また、ホームポジションの検出は、例えば、ロータリ現像ユニット１４に遮光板を設けるとともに、当該ユニットの外部に光学センサ等の位置センサを設け、遮光板がセンサを横切ってから所定パルス数でホームポジションに停止させるようにしてもよい。また、爪でロックをかけてホームポジションに止まるようにし、回転時はロックを外して、そこから何パルスかで位相を判断するようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、記憶素子に記録されたトナーカウントによってトナー残量を検出するものとしたが、現像カートリッジ１２の壁に透光性の窓を設け、この窓から現像カートリッジ１２内のトナー残量をフォトセンサ等により検出するものとしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態のカラーレーザプリンタ１０では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーが詰められた４個の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋをロータリ現像ユニット１４に装着するもの（いわゆる、４サイクル方式）としたが、ロータリ現像ユニット１４が回動可能な機構を有するものであれば、３個以下の現像カートリッジを装着するものでもよいし、５個以上の現像カートリッジを装着するものでもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、記録剤として複数の色のトナーが詰められた現像カートリッジ１２を装着するカラーレーザプリンタ１０について説明したが、同様の現像カートリッジ４０Ｋを装着するカラー複写機としてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】カラーレーザプリンタ１０の概略構成を示す縦断側面図である。
【図２】コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図３】ロータリ現像ユニット１４の要部を示す斜視図である。
【図４】装着状況Ｘ、及び位相θを示す図である。
【図５】装着状況Ｘと位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係を示す図である。
【図６】トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係の概略を示す図である。
【図７】回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係の概略を示す図である。
【図８】ロータリ駆動モータへ流す電流量を算出するフローを示す図である。
【図９】ロータリ駆動モータへの電流制御の一例である。
【図１０】ロータリ駆動モータへの電流制御の一例である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）、１２ 現像カートリッジ、１４ ロータリ現像ユニット、３４ コントローラ、４４ ロータリ現像ユニット制御部、５０ 支持フレーム、５２ 回転軸、５６ 収納部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置におけるロータリ駆動モータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置としては、帯電させた感光体に露光を行い静電潜像を形成し、カラー印刷に用いられる色のトナーを各色ごとに収容した複数の現像カートリッジ（いわゆる、トナーカートリッジ）をロータリの回転軸の周りに配置してこれを回転させ順次現像位置に切り替えて感光体上にトナー像を形成させることによって、フルカラーの多色画像を形成するもの（いわゆる、４サイクル方式）が知られている。例えば、特許文献１には、このような４サイクル方式の画像形成装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１０９３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の４サイクル方式の画像形成装置では、ロータリの駆動モータを一定のトルクで駆動している。このとき、駆動モータのトルクをロータリの回転に必要な最大トルクに合わせると、必要トルクが小さいときに微小振動が生じ、動作音が大きく、騒音となってユーザに不快感をもたらすことになる。一方、騒音を小さくするためにトルクを小さくすると、必要トルクが大きいときに脱調し、ロータリ現像ユニットを現像位置まで回転させられず現像できないため、画像不良が生じてしまう。
【０００４】
そのため、従来、ロータリ回転時の騒音を抑える場合には、駆動モータのトルクを回転に必要な最大トルクに合わせた上で、ロータリを遅く回転させるという制御法が採られている。この制御法によれば、脱調を防止しつつ騒音を抑えることができる。しかしながら、現像カートリッジの切り替えに時間がかかり印刷速度が遅くなるため、ユーザに新たなストレスが生じることとなっている。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止しつつ騒音も抑えることのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による画像形成装置は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータのトルクを制御するコントローラと、を備える。
【０００７】
かかる発明によれば、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、ロータリ現像ユニットを回転させるために必要且つ十分なトルクで駆動モータのトルクを可変制御するため、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止し且つ騒音を抑えることのできる画像形成装置を提供することが可能となる。
【０００８】
このとき、駆動モータは、当該駆動モータに流す電流量に応じてトルクが決まるものであり、コントローラは、現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、駆動モータに流す電流量を制御することにより、当該駆動モータのトルクを制御するものであることが好ましい。かかる発明によれば、駆動モータに流す電流量によって駆動モータのトルクを可変制御できるようになる。
【０００９】
また、好適には、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態とは、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量、ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相、又はロータリ現像ユニットの回転加速度のうち、少なくともいずれか一つを含むものである。かかる発明によれば、現像カートリッジの装着状況等に応じて、駆動モータのトルクを可変制御することが可能となる。
【００１０】
さらに好適には、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態とは、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況と、ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量と、ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相と、ロータリ現像ユニットの回転加速度と、を全て含むものである。かかる発明によれば、現像カートリッジの装着状況等に応じて、駆動モータのトルクをさらに緻密に可変制御することが可能となる。
【００１１】
このとき、コントローラは、装着状況及び現像剤残量に基づいて基準電流量を求め、位相に基づいて調整係数を求め、回転加速度に基づいて補整係数を求め、基準電流量に調整係数を乗じたものに補整係数を加算して電流量を算出し、当該算出された電流量によって前記駆動モータを制御することが好ましい。かかる発明によれば、調整係数等を使用することにより、必要十分なトルクを得るために駆動モータに流す電流量を容易に算出することが可能となる。
【００１２】
また、本発明による画像形成装置のトルク制御方法は、現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、駆動モータのトルクを制御するコントローラと、を備える画像形成装置において駆動モータのトルクを制御する方法であって、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態を検出した結果を、コントローラが取得するステップと、取得した検出結果に応じて、コントローラが駆動モータのトルクを制御するステップと、を備える。
【００１３】
かかる発明によれば、ロータリ画像ユニット等を備える画像形成装置において、ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又はロータリ現像ユニットの状態に応じて、ロータリ現像ユニットを回転させるために必要且つ十分なトルクで駆動モータのトルクを可変制御することによって、印刷速度を落とすことなく、脱調を防止しつつ騒音を抑えることのできる制御方法を提供することが可能となる。
【００１４】
本発明によるプログラムは、本発明による画像形成装置のトルク制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。本発明のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の光学ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種の記録媒体を通じて、又は通信ネットワークなどを介してダウンロードすることにより、コンピュータにインストール又はロードすることができる。
【００１５】
なお、本発明において「位相」とは、ロータリ現像ユニットが所定の基準位置からどれだけ（角度が何度）回転した位置にあるか示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本画像形成装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る現像カートリッジを装備する画像形成装置の一実施形態であるカラーレーザプリンタ１０の概略構成を示す縦断側面図である。本実施形態のカラーレーザプリンタ１０は、単一感光体方式と中間転写方式とを採用したフルカラーの電子写真方式の画像形成装置として構成されており、図示するように、現像手段である現像カートリッジ１２を保持するロータリ現像ユニット１４を備える。
【００１８】
さらに、カラーレーザプリンタ１０は、像担持体として機能する感光体１６と、感光体１６を均一の電位（例えば、−７００Ｖ）に帯電させる帯電ローラ１８と、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色に色分解された各色毎の画像を帯電された感光体１６上にレーザを照射して静電潜像として形成する露光ユニット２０と、感光体１６上に現像された各色のトナー像を転写ベルト２２に重ねて転写してカラートナー像を形成する一次転写ユニット２４と、シートカセット２６からシート（記録媒体）を搬送する搬送ユニット２８と、搬送されたシートに転写ベルト２２に形成されたカラートナー像を転写する二次転写ユニット３０と、シート上に転写されたカラートナー像をシートに融着定着させて排紙する定着ユニット３２と、こうしたカラーレーザプリンタ１０全体の動作を制御するコントローラ３４とを備える。
【００１９】
ロータリ現像ユニット１４には、回転軸５２を中心に回転自在に設けられた支持フレーム５０、図示を省略する回転駆動部などの部材が設けられている。また、支持フレーム５０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナー（現像剤）を内蔵するシアン用の現像カートリッジ１２Ｃ、マゼンタ用の現像カートリッジ１２Ｍ、イエロー用の現像カートリッジ１２Ｙ、およびブラック用の現像カートリッジ１２Ｋを備える。これらの各現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは、いわゆるトナーカートリッジとして交換可能に装着される。
【００２０】
現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは現像ユニット１４の周方向での位置が決定されることで、感光体１６に対して選択的に隣接し、トナーを感光体１６の表面に供給することができる。これにより、感光体１６上の静電潜像が選択されたトナー色で現像化される。具体的には、回転軸５２を中心にロータリ現像ユニット１４を９０度ずつ４回回転させることにより４個の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋを順番に感光体１６に対向する位置に合わせ、４回にわたって感光体１６上に各色のトナー像を現像する。
【００２１】
こうして感光体１６に現像される各色のトナー像は、一次転写ユニット２４の転写ベルト２２に重ねて転写され、二次転写ユニット３０でシートユニット２２により搬送されたシートに転写され、定着ユニット３２により定着されてカラーレーザプリンタ１０から排紙される。
【００２２】
なお、帯電ローラ１８や露光ユニット２０、シートユニット２２、二次転写ユニット３０などについては、通常のカラーレーザプリンタやカラーの複写機と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２は、コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。コントローラ３４は、図示するように、ＣＰＵ３６やＲＡＭ３８，ＲＯＭ４０を中心としたマイクロプロセッサとして構成されている。また、各種センサ４８（例えば、後述の光学センサなど）による検出値やその他の入力信号（例えば、操作者によるプリント指示信号など）が信号ラインを介して入力されるように構成され、これらの入力信号に基づいて帯電ローラ制御部４２、ロータリ現像ユニット制御部４４、および露光ユニット制御部４６などを介して、帯電ローラ１８に印加する帯電電位、ロータリ現像ユニット１４の回転駆動やロータリ現像ユニット１４に印加する現像バイアス電位、および露光ユニット２０の露光量などのカラーレーザプリンタ１０の各部の動作を制御する。
【００２４】
図３は、ロータリ現像ユニット１４の要部を示す斜視図である。図示するように、ロータリ現像ユニット１４は中心に回転軸５２を有し、該回転軸５２の周囲には互いに９０度の角度の間隔で形成された４つのフレーム要素５４から構成される支持フレーム５０が回転軸５２に固定して設けられている。各フレーム要素５４の間には収納部５６が形成されており、各収納部５６に対して前述の４色の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ及び１２Ｋが収納（装着）される。
【００２５】
支持フレーム５０における各フレーム要素５４の末端には末端圧入部５８が形成され、各末端圧入部５８の内側には内側圧入部６０が形成されている。現像カートリッジ１２を支持フレーム５０に装着する場合には、現像カートリッジ１２を収納部５６内に配置した状態で長手方向にスライドさせ、現像カートリッジ１２の左側端部（末端圧入部５８が形成されている側の端部）に設けられる端部カバーの２つの圧入突起部（図示略）をそれぞれ末端圧入部５８と内側圧入部６０とに圧入する。これにより現像カートリッジ１２が支持フレーム５０に対して固定される。なお、図３では、簡略のため現像カートリッジ１２Ｃのみを示している。
【００２６】
回転軸５２にはロータリ駆動モータからなる回転駆動部（図示略）がクラッチを介して接続されており、該ロータリ駆動モータを駆動することで支持フレーム５０を回転させ、４つの現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋのうち、いずれか一つの現像カートリッジを選択的に感光体１６と対向する現像位置（図１中、現像カートリッジ１２Ｃの位置）に位置決めできるように構成されている。
【００２７】
このロータリ駆動モータは定電圧で駆動されるステッピングモータであり、所定のホームポジションから回し始めて、何パルスをステッピングモータへ入れたかによって、ロータリ現像ユニット１４の位相を判断できる。また、このロータリ駆動モータは、当該モータに供給する電流の大きさによって、トルクを略比例制御することができるものである。つまり、該ロータリ駆動モータは、ロータリ現像ユニット１４を回転駆動させるにあたり必要なトルクを出すために、必要トルクに対応した電流を流す必要がある。ここで、電流が不足していれば脱調となり、所望の位置にロータリ現像ユニット１４を移動させることができない。また、必要以上に過多な電流を入れると、微小振動し、騒音が生じる。
【００２８】
支持フレーム５０に保持される現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは、いずれも同一の構成を有している。従ってここでは、現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋを総称して現像カートリッジ１２として、以下説明する。
【００２９】
次に、コントローラ３４による回転駆動部（ロータリ駆動モータ）の電流制御について説明する。本実施形態では、必要かつ十分なトルクを得るために、コントローラ３４は、（１）現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相θ、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量Ｗ、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度ａ、に応じてロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を調整している。このことについて、以下、詳細に説明する。
【００３０】
（現像カートリッジの装着状況）
ロータリ現像ユニット１４は、現像カートリッジ１２の装着状況によって加重（重量バランス）に偏りが生じる。この加重の偏りが回転軸５２から離れるほど、すなわち、偏加重が大きいほど、ロータリ現像ユニット１４を回転させるときに大きなトルクが必要となる。さらに、これに加えて、ロータリ現像ユニット１４全体の重量が大きいほど慣性モーメントが大きくなるため、必要トルクも大きくなる。
【００３１】
図４は、本実施形態における現像カートリッジ１２の装着状況、及びロータリ現像ユニット１４の位相を示す図である。図４において、図形１４はロータリ現像ユニット１４を示すものであり、丸印１２はロータリ現像ユニット１４に装着されている現像カートリッジ１２を示すものである。また、図形１４の右上の扇形領域は、図１における現像カートリッジ１２Ｃの位置（感光体１６に対向する位置）を示すものである。したがって、図４（Ａ）の左端の図は、ロータリ現像ユニット１４に現像カートリッジ１２が１個も装着されていない状態を示しており、図４（Ｂ）の左端の図は、図１における現像カートリッジ１２Ｃ及び１２Ｙの位置に現像カートリッジ１２が装着されている状態を示している。なお、図４では、上述の２つの図以外は符号を省略している。
【００３２】
図４（Ａ）は、上述のとおり、現像カートリッジ１２が１個も装着されていない状態、図４（Ｂ）は、対向した２個のみが装着されている状態、図４（Ｃ）は、４個とも装着されている状態、図４（Ｄ）は、１個のみ装着されている状態、図４（Ｅ）は、３個装着されている状態、及び図４（Ｆ）は、隣り合う２個のみ装着されている状態をそれぞれ示している。
【００３３】
本実施形態のように現像カートリッジ１２を４個収納可能な、いわゆる４サイクル型のロータリ現像ユニットの場合、現像カートリッジ１２の装着状況は図４（Ａ）から（Ｆ）の６通りのケースが考えられることになる。そして、この６通りのケースは、（Ａ）から（Ｆ）の順に（すなわち、図４の図示で下方に行くほど）偏加重等が大きくなるため、ロータリ駆動モータを駆動する際に必要な最大トルクが大きくなる。したがって、必要かつ十分なトルクを得るためには、（Ａ）から（Ｆ）に向かうほどロータリ駆動モータに流す電流の最大値を大きくする必要がある。
【００３４】
（ロータリ現像ユニットの位相）
ロータリ現像ユニット１４は回転軸５２を中心に回転駆動されるものであるが、ロータリ現像ユニット１４に装着された現像カートリッジ１２が、この回転のどの位置にあるかによって回転運動のモーメントが変わるため、必要トルクも変わる。したがって、必要且つ十分なトルクを得るためには、ロータリ現像ユニットの位相によって、ロータリ駆動モータに流す電流を変動させる必要がある。具体的には、現像カートリッジ１２の重さで回転が加速される位置（位相）にあるときは電流量を小さく、逆に、重さで回転が減速されるときは電流量を大きくするとよい。
【００３５】
そして、本実施形態では、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘとロータリ現像ユニット１４の位相θとに基づいて、ロータリ駆動モータに流す電流量を算出する際の基準となる基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を決定するものとしている。なお、ここでは、現像カートリッジ１２の装着状況毎に、図４に示すように位相を定めている。
【００３６】
図５は、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ毎の、位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係を示す図である。図５において、横軸はロータリ現像ユニット１４の位相θを表している。縦軸は基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を表している。図５の（Ａ）〜（Ｆ）は、図４の（Ａ）〜（Ｆ）の６通りのケースに対応するものであり、図５（Ａ）は、現像カートリッジ１２が１個も装着されていないケースにおける位相θと基準電流量Ｉ（Ａ，θ）との関係を示す図である。同様に、図５（Ｂ）は、対向した２個のみが装着されているケース、図５（Ｃ）は、４個とも装着されているケース、図５（Ｄ）は、１個のみ装着されているケース、図５（Ｅ）は、３個装着されているケース、及び図５（Ｆ）は、隣り合う２個のみ装着されているケースをそれぞれ示している。
【００３７】
（現像カートリッジのトナー残量）
現像カートリッジ１２の重量はトナー残量によって変動するものである。そのため、装着されている現像カートリッジ１２のトナー残量に応じて、ロータリ現像ユニット１４の偏加重の大きさや慣性モーメントが変動し、回転に必要なトルクも変動することになる。したがって、ロータリ現像ユニット１４に装着されている現像カートリッジ１２のトナー残量に応じて、ロータリ駆動モータに流す電流を調整することが望ましい。なお、トナー残量は、例えば、各現像カートリッジ１２に備えられた記憶素子（図示略）に記録されたトナーカウントに応じて求めればよい。
【００３８】
図６は、トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係の概略を示す図である。図６において、横軸はトナー残量Ｗを表しており、０がエンプティ（空）の状態、１が満杯の状態を意味している。縦軸は調整係数ｋ（Ｗ）を表している。調整係数ｋ（Ｗ）とは、トナー残量Ｗ（すなわち、トナーの重量）に応じてトルクが変動する分を調整するための係数である。なお、ロータリ現像ユニット１４に現像カートリッジ１２が複数個装着されている場合には、トナー残量Ｗとしては、トナー残量の平均値を用いることができる。
【００３９】
（ロータリ現像ユニットの加減速）
ロータリ現像ユニット１４を停止状態から定速回転状態にもっていくとき、或いは、定速回転状態から停止状態にもっていくとき、回転を加速ないし減速するためのトルクが補足的に必要となる。すなわち、回転を加速させる際には、より大きなトルクが必要となるため、ロータリ駆動モータに流す電流を所定量上乗せするとよい。一方、減速させる際には、より小さなトルクで済むため、モータに流す電流を所定量減じるとよい。
【００４０】
図７は、ロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係の概略を示す図である。図７において、横軸は回転の加速度ａを表している。縦軸は補整係数Ｃ（ａ）を表している。補整係数Ｃ（ａ）とは、加速度ａに応じてトルクが変動する分を調整するための係数である。なお、加速度ａが負のときは減速の状態を表している。
【００４１】
以上のようにして、本実施形態では、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を決定している。このとき、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ及びロータリ現像ユニット１４の位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係、トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係、並びにロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係を、予めＲＯＭ４０に格納しておき、ロータリ現像ユニット１４を駆動制御する際にこのＲＯＭ４０を参照するものとしている。
【００４２】
（ロータリ駆動モータへの電流制御）
次に、ロータリ駆動モータへの電流制御のフローについて具体的に説明する。
【００４３】
図８は、コントローラ３４がロータリ駆動モータへ流す電流量を算出するフローを示す図である。まず、ロータリ現像ユニット１４を回転させる制御に先立って、コントローラ３４は、現像カートリッジ１２の装着状況Ｘとロータリ現像ユニット１４の位相θを検出し、基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を求める（Ｓ８０）。なお、コントローラ３４は、コントローラ３４に組み込まれたメカコンファームウェアにより現像カートリッジ１２の装着状況Ｘ等を取得することができる。
【００４４】
本実施形態では、装着状況Ｘが先述の（Ａ）から（Ｆ）のうちどの状況であるかを検出するとともに、現時点における位相θが０度、９０度、１８０度、又は２７０度のうち何れであるかを検出する。そして、この検出結果に対応する基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）を、ＲＯＭ４０から読み出す。
【００４５】
次に、コントローラ３４は、現像カートリッジ１２のトナー残量Ｗを検出し、調整係数ｋ（Ｗ）を求める（Ｓ８１）。本実施形態では、各現像カートリッジ１２に備えられた記憶素子からトナーカウントを読み出してトナー残量Ｗを検出する。ロータリ現像ユニット１４に複数個の現像カートリッジ１２が装着されている場合は、各トナー残量の平均値を求める。そして、ＲＯＭ４０に格納された関係式に基づいて、調整係数ｋ（Ｗ）を求める。
【００４６】
そして、コントローラ３４は、ロータリ現像ユニット１４の回転の加速度ａに基づいて、補整係数Ｃ（ａ）を求める（Ｓ８２）。本実施形態のような４サイクル型のロータリ現像ユニットの場合、印刷時にロータリ現像ユニット１４を９０度単位で回転させて、現像カートリッジ１２の位置合わせをしている。このとき、回転の初期に加速し、終期に減速するよう制御されている。そして、ＲＯＭ４０に格納された関係式に基づいて、補整係数Ｃ（ａ）を求めている。
【００４７】
その後、コントローラ３４は、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）を算出する（Ｓ８３）。具体的には、次の数式（１）に基づいて算出する。
（１） Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）＝ｋ（Ｗ）×Ｉ（Ｘ，θ）＋Ｃ（ａ）
【００４８】
最後に、コントローラ３４は、算出された電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ，ａ）をロータリ駆動モータに流し、ロータリ現像ユニット１４の回転駆動を制御する（Ｓ８４）。
【００４９】
図９および図１０は、ロータリ駆動モータへの電流制御の一例として、隣り合う２個の現像カートリッジのみロータリ現像ユニット１４に装着されている状態（図４の（Ｆ）の状態）で、このロータリ現像ユニット１４を位相０度から一回転させるときに、コントローラ３４がロータリ駆動モータに流す電流量を示す図である。図９および図１０において、横軸は位相θを表し、縦軸はロータリ駆動モータに流す電流量Ｉを表している。
【００５０】
ここで、図９は、ロータリ現像ユニット１４を、位相０度から９０度毎に停止させつつ一回転させる場合を示している。また、図１０は、位相０度から（途中で停止させることなく）一回転させた後に停止させる場合を示している。なお、図９および図１０の例では、回転の最初の４５度で加速し、最後の４５度で減速する場合を示している。
【００５１】
図９および図１０において、破線９０は現像カートリッジ１２の装着状況（この場合は（Ｆ）のケース）とロータリ現像ユニット１４の位相θにより求められる基準電流量Ｉ（Ｆ，θ）を示している。破線９１は、トナー残量Ｗにより定まる調整係数ｋ（Ｗ）を加味した電流量ｋ（Ｗ）×Ｉ（Ｆ，θ）を示している。このように、トナー残量Ｗ、すなわち重量に応じて、電流量の振幅が調整される。
【００５２】
そして、図９の実線９２および図１０の実線９３は、ロータリ駆動モータに流す電流量Ｉ（Ｆ，θ，Ｗ，ａ）を示している。これらは、破線９１に対して、加速度ａにより定まる補整係数Ｃ（ａ）を加えたものである。このように、加速度ａに応じて電流量の高さが調整される。
【００５３】
以上のとおり、本実施形態における画像形成装置は、コントローラ３４が、（１）現像カートリッジ１２の装着状況、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度、に基づいてロータリ駆動モータに流す電流量を調整することにより、必要かつ十分なトルクを確保することができるようになっている。これにより、トルク不足のために生じる脱調及びトルク超過のために生じる微小振動の両者を防止することが可能となり、画像形成装置における画像形成不良を防止することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。
【００５５】
例えば、本実施形態では、（１）現像カートリッジ１２の装着状況、（２）ロータリ現像ユニット１４の位相、（３）現像カートリッジ１２のトナー残量、及び（４）ロータリ現像ユニット１４の加速度、の全ての要素を加味して、ロータリ駆動モータに流す電流量を制御するものしたが、上記４つの要素のうち何れか一つのみを加味して電流量を制御してもよいし、任意の要素を２つ又は３つ組み合わせて電流量を制御してもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、数式（１）に基づいてロータリ駆動モータに流す電流量を算出するものとしたが、これ以外の算出法を用いてもよい。例えば、装着状況Ｘと位相θとトナー残量Ｗとの３つの関係に基づいて基準電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ）を求め、この基準電流量Ｉ（Ｘ，θ，Ｗ）に補整係数Ｃ（ａ）を加えて電流量を算出するようにすれば、より精緻な電流制御が可能となる。
【００５７】
このとき、例えば、トナー残量Ｗを３段階に分けて考えるものとすれば、図４の（Ｅ）のケースでは、基準電流量Ｉ（Ｅ，θ，Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３））を求めるために、θが４通り（０度、９０度、１８０度、２７０度）、Ｗ１〜Ｗ３がそれぞれ３通り、計４×３×３×３＝１０８個のレコードを有するテーブルを予めＲＯＭ４０に記憶させておけば、基準電流量をこのテーブルから求められることになる。
【００５８】
また、本実施形態では、コントローラ３４は、メカコンファームウェアにより現像カートリッジ１２の装着状況を判断するものとしたが、現像カートリッジ１２の装着状況を検知するための接触式又は非接触式のセンサを新たに設け、当該センサにより装着状況を検知するものとしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、所定のホームポジションから回し始めて、何パルスをステッピングモータへ入れたかによって、ロータリ現像ユニット１４の位相を判断しているが、エンコーダを使用して位相を検出してもよい。また、ホームポジションの検出は、例えば、ロータリ現像ユニット１４に遮光板を設けるとともに、当該ユニットの外部に光学センサ等の位置センサを設け、遮光板がセンサを横切ってから所定パルス数でホームポジションに停止させるようにしてもよい。また、爪でロックをかけてホームポジションに止まるようにし、回転時はロックを外して、そこから何パルスかで位相を判断するようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、記憶素子に記録されたトナーカウントによってトナー残量を検出するものとしたが、現像カートリッジ１２の壁に透光性の窓を設け、この窓から現像カートリッジ１２内のトナー残量をフォトセンサ等により検出するものとしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態のカラーレーザプリンタ１０では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーが詰められた４個の現像カートリッジ１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋをロータリ現像ユニット１４に装着するもの（いわゆる、４サイクル方式）としたが、ロータリ現像ユニット１４が回動可能な機構を有するものであれば、３個以下の現像カートリッジを装着するものでもよいし、５個以上の現像カートリッジを装着するものでもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、記録剤として複数の色のトナーが詰められた現像カートリッジ１２を装着するカラーレーザプリンタ１０について説明したが、同様の現像カートリッジ４０Ｋを装着するカラー複写機としてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】カラーレーザプリンタ１０の概略構成を示す縦断側面図である。
【図２】コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図３】ロータリ現像ユニット１４の要部を示す斜視図である。
【図４】装着状況Ｘ、及び位相θを示す図である。
【図５】装着状況Ｘと位相θと基準電流量Ｉ（Ｘ，θ）との関係を示す図である。
【図６】トナー残量Ｗと調整係数ｋ（Ｗ）との関係の概略を示す図である。
【図７】回転の加速度ａと補整係数Ｃ（ａ）との関係の概略を示す図である。
【図８】ロータリ駆動モータへ流す電流量を算出するフローを示す図である。
【図９】ロータリ駆動モータへの電流制御の一例である。
【図１０】ロータリ駆動モータへの電流制御の一例である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）、１２ 現像カートリッジ、１４ ロータリ現像ユニット、３４ コントローラ、４４ ロータリ現像ユニット制御部、５０ 支持フレーム、５２ 回転軸、５６ 収納部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、
前記ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態に応じて前記駆動モータのトルクを制御するコントローラと、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動モータは、
当該駆動モータに流す電流量に応じてトルクが決まるものであり、
前記コントローラは、
前記現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態に応じて、前記駆動モータに流す電流量を制御することにより、当該駆動モータのトルクを制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態とは、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量、前記ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相、又は前記ロータリ現像ユニットの回転加速度のうち、少なくともいずれか一つを含む、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態とは、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況と、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量と、前記ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相と、前記ロータリ現像ユニットの回転加速度と、を全て含む、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記装着状況及び前記現像剤残量に基づいて基準電流量を求め、前記位相に基づいて調整係数を求め、前記回転加速度に基づいて補整係数を求め、前記基準電流量に前記調整係数を乗じたものに前記補整係数を加算して前記電流量を算出し、当該算出された電流量によって前記駆動モータを制御する、
請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、
前記ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを制御するコントローラと、
を備える画像形成装置において、前記駆動モータのトルクを制御する方法であって、
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態を検出した結果を、前記コントローラが取得するステップと、
前記取得した検出結果に応じて、前記コントローラが前記駆動モータのトルクを制御するステップと、
を備える制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、
前記ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態に応じて前記駆動モータのトルクを制御するコントローラと、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動モータは、
当該駆動モータに流す電流量に応じてトルクが決まるものであり、
前記コントローラは、
前記現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態に応じて、前記駆動モータに流す電流量を制御することにより、当該駆動モータのトルクを制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態とは、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量、前記ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相、又は前記ロータリ現像ユニットの回転加速度のうち、少なくともいずれか一つを含む、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態とは、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの数及び装着箇所を示す装着状況と、前記ロータリ現像ユニットに装着された現像カートリッジの現像剤の残量と、前記ロータリ現像ユニットの回転位置を示す位相と、前記ロータリ現像ユニットの回転加速度と、を全て含む、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記装着状況及び前記現像剤残量に基づいて基準電流量を求め、前記位相に基づいて調整係数を求め、前記回転加速度に基づいて補整係数を求め、前記基準電流量に前記調整係数を乗じたものに前記補整係数を加算して前記電流量を算出し、当該算出された電流量によって前記駆動モータを制御する、
請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
現像剤を収容する現像カートリッジを複数着脱可能であり、且つ、回転軸を中心に回転させることによって、装着された現像カートリッジのいずれか一つを現像位置に移動させるロータリ現像ユニットと、
前記ロータリ現像ユニットを回転させる駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを制御するコントローラと、
を備える画像形成装置において、前記駆動モータのトルクを制御する方法であって、
前記ロータリ現像ユニットに装着される現像カートリッジの状態又は前記ロータリ現像ユニットの状態を検出した結果を、前記コントローラが取得するステップと、
前記取得した検出結果に応じて、前記コントローラが前記駆動モータのトルクを制御するステップと、
を備える制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１９３４４（Ｐ２００７−２１９３４４Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１９９５（Ｐ２００６−４１９９５）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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