JPH117173A - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JPH117173A
JPH117173A JP9158975A JP15897597A JPH117173A JP H117173 A JPH117173 A JP H117173A JP 9158975 A JP9158975 A JP 9158975A JP 15897597 A JP15897597 A JP 15897597A JP H117173 A JPH117173 A JP H117173A
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JP
Japan
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image forming
transfer belt
intermediate transfer
photoconductor
unit
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Kenji Asakura
建治 朝倉
Masanori Yoshikawa
正紀 吉川
Noboru Katakabe
昇 片伯部
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で確実に高精度な色位置合わせを
実現することのできるカラー画像形成装置を提供する。 【解決手段】 像形成ユニット3の感光体30の両端にフ
ランジを固定し、フランジに感光体軸を一体的に固定す
る。感光体軸を像形成ユニット3の側壁に回転自在に支
持する。感光体軸の右端に凹状のテーパ面を形成する。
感光体軸に、テーパ面の周りに8枚の爪47を有するカッ
プリング板42を固定する。感光体駆動機構60を、出力軸
70と、出力軸70と一体的に回転するカップリング板61
と、出力軸駆動ギア71と、これらを駆動する駆動機構と
により構成する。出力軸70を、右本体壁とこれに固定さ
れた基板との間でそれぞれに固定された軸受け77にスラ
スト方向に移動可能かつ回転可能に支持する。出力軸70
の一端に、感光体軸のテーパ面に倣う凸状のテーパ面を
有する先端テーパ部75を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラープリンタ、
カラー複写機、カラーファクシミリ等に応用可能なカラ
ー画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いて多
色のトナー像を重ね合わせることによりカラー画像を形
成するタイプのカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のカラー画像形成装置としては、例
えば、特開平7−36246号公報に開示されているも
のが知られている。
【0003】以下、従来のカラー画像形成装置につい
て、図14を用いて説明する。図14に示すように、中
間転写ベルトユニット201は、中間転写ベルト20
2、第1転写ローラ203、第2転写ローラ204、ク
リーナローラ205、廃トナー溜め206などを備えて
おり、中間転写ベルト202上でカラー像を重ね合わせ
ることができる。本カラー画像形成装置の中央には像形
成ユニット群208が設けられている。像形成ユニット
群208は、ブラック、イエロ、マゼンタ、シアンの4
組の断面略扇状の像形成ユニット207Bk、207
Y、207M、207Cからなっており、これら像形成
ユニット207Bk、207Y、207M、207Cは
円環状に配置されている。像形成ユニット207Bk、
207Y、207M、207Cは本カラー画像形成装置
内に正規に装着され、像形成ユニット207Bk、20
7Y、207M、207Cと、本カラー画像形成装置の
他の部分との機械的駆動系統・電気回路系統が相互カッ
プリング部材を介して結合することにより、両者は機械
的・電気的に一体化されている。ここで、像形成ユニッ
ト207Bk、207Y、207M、207Cは支持体
に支持されており、全体として移動モータによって駆動
されることにより、回転しない円筒状の軸209の周り
を回転することができる。像形成時において、像形成ユ
ニット207Bk、207Y、207M、207Cは、
回転移動によって中間転写ベルト202を支持する第1
転写ローラ203に対向した像形成位置210に順次位
置することができる。この像形成位置210は、レーザ
光211による露光位置でもある。
【0004】本カラー画像形成装置内には、像形成ユニ
ット群208の下方に位置してレーザ露光装置212が
水平状態で設けられている。レーザ信号光211は、マ
ゼンタの像形成ユニット207Mとシアンの像形成ユニ
ット207Cとの間に形成された光路窓口213と、軸
209の一部に開けられた窓を通って軸209内に固定
されたミラー214に入射する。ミラー214に入射し
たレーザ信号光211は、反射されて像形成位置210
に位置するブラックの像形成ユニット207Bkの露光
窓215から像形成ユニット207Bk内に進入する。
この場合、レーザ信号光211は、像形成ユニット20
7Bk内に上下に配設されている現像器216とクリー
ナ217との間の光路を通り、感光体218の左側面の
露光部に入射し、母線方向に走査露光される。感光体2
18に形成されたトナー像は中間転写ベルト202に転
写され、次いで、像形成ユニット群208が90゜回転
して、イエロの像形成ユニット207Yが像形成位置2
10に位置する。この場合にも、先のブラック工程と同
じ動作が行われ、中間転写ベルト202上のブラックト
ナー像の上にイエロトナー像が重ね合わされる。同様の
動作がさらにマゼンタ、シアンの像形成ユニット207
M、207Cを用いて行われ、中間転写ベルト202上
にフルカラー画像が完成する。中間転写ベルト202上
にフルカラー像が完成した後、第2転写ローラ204と
第3転写ローラ219とによって記録用紙が搬送され、
同時にこの記録用紙の上にカラー像が転写される。カラ
ー像が転写された記録用紙は定着器220に搬送され、
これによりカラー像が記録用紙の上に定着される。
【0005】図15に、本体側の駆動機構と感光体とを
断続する従来のカップリング駆動機構の一例を示す。図
15に示すように、像形成位置210(図14)に来た
感光体218は、その軸心235が図示しない何らかの
手段によって位置決めされ、その端面に固定されたギア
232が本体側の出力軸245に設けられたギア241
に噛合する。これにより、本体側の駆動力が感光体21
8に伝達される。
【0006】特開平2−12271号公報には、ベルト
転写体の駆動軸の偏心成分から生じる周期的なベルトの
周速度変動による各色間の位置ずれを防止するために、
ベルト転写体1回転に対する駆動軸の回転数を整数とす
る構成が示されている。
【0007】また、同様に、単一の感光体及び感光体駆
動ギアの偏心成分から生じる周期的な感光体ドラムの周
速度変動による各色間の位置ずれを防止するために、転
写体1回転に対する感光体の回転数を整数とする構成も
知られている。
【0008】また、特開平4−324881号公報に
は、単一の感光体を用いた構成で、感光体と転写体の周
速度差の変化による動摩擦力の急激な変動を防止するた
めに、両者間に一定方向の速度差を設ける構成が示され
ている。
【0009】また、同様に、特開平8−314286号
公報には、単一の感光体を中間転写ベルトよりも速く回
転させ、両者の接触部における摩擦力を打ち消す制動力
をベルト駆動軸に付与する構成が示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】高精度のフルカラー画
像を記録するためには、精密な4色の色位置合わせの精
度が必要とされる。単一の感光体を用いる場合には、感
光体の回転位相を常に転写体の回転に同期させることが
でき、これにより絶対的な画像の伸縮はあっても各色間
の画像の相対的な位置ずれを防止することができる。
【0011】しかし、各色4本の感光体を順次切り替
え、色重ねしてカラー画像を形成する装置においては、
各色の感光体の外径精度や真円度のバラツキ、感光体と
本体側駆動機構とのカップリング部で生じる伝達角速度
の非忠実性、その本体側駆動機構自身の回転精度、所定
位置への感光体の位置決め精度等、多くの問題がある。
このため、各色の位置合わせは困難であり、その解決策
が要望されている。
【0012】例えば、図15に示すギアを用いた従来の
カップリング駆動機構を、複数の感光体218を順次切
り替える構成のカラー画像形成装置に用いると、各感光
体ギア232に固有の誤差があるために本体側出力軸2
45の回転角速度を感光体218に忠実に伝達すること
はできない。特に、感光体を他のプロセス部材と一体化
して像形成ユニットとし、これを頻繁に取り替えて使用
するようなカラー画像形成装置に適用する場合には、感
光体ギア232として成型品の安価な部品を用いるた
め、ギアの精度が悪くなると共に、位相合わせなどの調
整が非常に困難となる。このため、本体側出力軸245
の回転角速度を感光体218に伝達する忠実性がさらに
低下し、各色の感光体はそれぞれ異なる変動パターンの
角速度で回転することになる。その結果、角速度の変動
による感光体上のトナー像の記録ピッチのずれを、転写
ベルトとの滑りによって解消することはできないため、
感光体上に記録されるトナー像が各色間で相対的な位置
ずれを起こし、色ずれが発生してしまう。
【0013】また、複数の感光体を順次切り替える構成
のカラー画像形成装置においては、感光体駆動系の周期
的な回転角速度の変動位相を転写体と同期させても、感
光体やフランジの偏心に起因する感光体周速度の変動を
同期させることはできない。その結果、感光体と転写体
の接触部における速度差の変動パターンは、色ごとに異
なる位相となる。さらに、感光体の転写体に対する食い
込み量の変動に起因する摩擦力の変動も、色ごとに異な
る振幅と位相を持つようになる。このため、負荷変動に
よる駆動系の撓みや捻れに起因する感光体と転写体の速
度変動によって生じる各色間の位置ずれを防止すること
はできない。特に、感光体を含めた像形成ユニットを着
脱自在とした場合には、位相合わせなどの調整が非常に
困難となる。
【0014】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、複数の感光体を1つ
の像形成位置に順次切り替えてフルカラー画像を形成す
る方式のカラー画像形成装置において、簡単な構成で確
実に高精度な色位置合わせを実現することのできるカラ
ー画像形成装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るカラー画像形成装置の第1の構成は、
それぞれ異なる色の現像器と従動カップリング手段を備
えた感光体とを組み合わせた複数の像形成ユニットと、
前記複数の像形成ユニットを像形成位置と待避位置との
間で順次移動させて切り替える像形成ユニット移送手段
と、前記像形成位置に位置する前記像形成ユニットの前
記従動カップリング手段に着脱自在に係合し、前記感光
体を一体的に回転駆動させる原動カップリング手段を備
えた感光体駆動手段と、前記像形成位置に位置する前記
感光体を露光する露光手段と、前記像形成位置に位置す
る前記感光体の上に前記現像器によって形成されたトナ
ー像を順次色重ねして転写体上に転写することにより複
数の色のトナー像を重ねたカラー画像を前記転写体上に
形成する転写手段と、前記転写体を所定の速度で駆動す
る転写体駆動手段とを備えたものである。このカラー画
像形成装置の第1の構成によれば、装置本体と像形成ユ
ニットとのカップリング部において原動側の角速度を感
光体に忠実に伝達して、カップリング部で生じる各色の
像形成ユニットごとの角速度の変動をなくすことができ
る。
【0016】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第1の構成においては、像形成位置に位置する像形成ユ
ニットの感光体から転写体へトナーが転写される転写部
における前記感光体と前記転写体のどちらか一方の周速
度が他方の周速度よりも常に速いのが好ましい。この好
ましい例によれば、感光体外周の有する回転軸心からの
偏心成分によって生じる感光体周速度の変動成分を、感
光体外周と一定速度で走行する転写体との間に生じる滑
りによって吸収することにより、各色の感光体の外径や
真円度の精度バラツキ、カップリング手段の精度バラツ
キがあっても、転写体上に各色のトナー像を正確に位置
合わせすることができる。また、この場合には、像形成
位置に位置する感光体から転写体へトナーが転写される
転写部において、前記転写体の周速度が前記感光体の前
記転写体との接触面における周速度よりも常に速いのが
好ましい。
【0017】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第1の構成においては、転写体に対する原動カップリン
グ手段の回転数比が整数であるのが好ましい。この好ま
しい例によれば、各感光体に無関係で本体特有の本体側
の駆動系によって生じる感光体の回転角速度と、転写体
の周速度との誤差を各色ごとに同期させることができ
る。その結果、寸法精度にバラツキのある複数の感光体
を切り替えて用いても、位置ずれのない高精度な画像を
記録することができる。
【0018】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第1の構成においては、転写体が、転写体駆動手段によ
って所定の回転数で回転する駆動軸と従動可能に支持さ
れた従動軸に懸架された中間転写ベルトであるのが好ま
しい。この好ましい例によれば、転写体と感光体との圧
接力を抑制して両者間に働く摩擦力を小さくすることが
できる。その結果、転写体を感光体の周速度とは無関係
に一定速度で走行させることができる。また、この場合
には、中間転写ベルトと像形成位置に位置する感光体と
の間に働く摩擦力が、駆動軸が前記中間転写ベルトを駆
動する摩擦力よりも小さく、かつ、回転する前記中間転
写ベルトが前記駆動軸に及ぼすベルト回転トルクと前記
駆動軸における前記中間転写ベルトと前記感光体との摩
擦トルクとの駆動軸合トルクが前記駆動軸を進行方向へ
回転させる向きの最大値よりも大きな摩擦負荷を前記駆
動軸に与える駆動軸負荷手段を設けるのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、駆動軸及び中間転写ベルトを感
光体の偏心位相とは無関係に所定の速度で安定して回転
させることができる。
【0019】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第1の構成においては、現像器が感光体へトナーを搬送
する現像ローラを備え、前記現像ローラが前記感光体に
圧接し、前記現像ローラの周速度が前記感光体の周速度
よりも速く、前記感光体と前記現像器との摩擦トルクと
像形成位置に位置する前記感光体と転写体との摩擦トル
クとの感光体合トルクが前記感光体を進行方向へ回転さ
せる向きの最大値よりも大きな摩擦負荷を前記感光体に
与える感光体負荷手段を設けるのが好ましい。この好ま
しい例によれば、感光体の回転角速度を感光体の偏心と
は無関係に安定して所定の角速度に保つことができる。
特に、感光体の周速度が転写体の感光体との接触面の周
速度よりも常に遅くなるように構成することにより、ベ
ルト駆動軸に付与する駆動軸負荷手段の負荷トルクを小
さくすることができると共に、記録画像長さを確保し、
起動、停止、色切り替え時の感光体との摺擦などに十分
な裕度を確保することができる。
【0020】また、本発明に係るカラー画像形成装置の
第2の構成は、それぞれ異なる色の現像器と感光体とを
組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形
成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動さ
せて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光体
に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前記
感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、像形成位置
に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記像形
成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によって
形成されたトナー像を順次色重ねして中間転写ベルト上
に転写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラ
ー画像を前記中間転写ベルト上に形成する転写手段と、
前記中間転写ベルトを懸架し回転する複数のベルト軸
と、像形成時には前記ベルト軸の少なくとも1つを駆動
軸として所定の回転数で駆動し、前記像形成ユニット移
送手段の移動時には前記駆動軸を停止させる転写体駆動
手段と、前記駆動軸に回転負荷を与える駆動軸負荷手段
とを備え、前記像形成ユニットの切り替え時に、前記像
形成ユニット移送手段が前記感光体を前記中間転写ベル
トに摺擦しながら前記像形成ユニットを移動させ、前記
駆動軸負荷手段が前記駆動軸に及ぼす回転負荷が、前記
感光体と前記中間転写ベルトの静止摩擦力が前記駆動軸
に及ぼす回転トルクよりも大きいことを特徴とする。こ
のカラー画像形成装置の第2の構成によれば、簡単な構
成で色切り替えを行うことができると共に、画像の乱れ
や各色間の位置ずれを防止することができる。
【0021】また、本発明に係るカラー画像形成装置の
第3の構成は、それぞれ異なる色の現像器と感光体とを
組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形
成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動さ
せて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光体
に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前記
感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、像形成位置
に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記像形
成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によって
形成されたトナー像を順次色重ねして中間転写ベルト上
に転写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラ
ー画像を前記中間転写ベルト上に形成する転写手段と、
前記中間転写ベルトを懸架し回転する複数のベルト軸
と、像形成時には前記ベルト軸の少なくとも1つを駆動
軸として前記中間転写ベルトを駆動させる転写体駆動手
段と、前記駆動軸に回転負荷を与える駆動軸負荷手段と
を備え、前記中間転写ベルトと前記像形成位置に位置す
る前記感光体との間に働く摩擦力が、前記駆動軸が前記
中間転写ベルトを駆動する摩擦力よりも小さく、かつ、
前記駆動軸負荷手段が前記駆動軸に与える摩擦負荷が、
回転する前記中間転写ベルトが前記駆動軸に及ぼすベル
ト回転トルクと前記駆動軸における前記中間転写ベルト
と前記像形成位置に位置する前記感光体との摩擦トルク
との駆動軸合トルクが前記駆動軸を進行方向へ回転させ
る向きの最大値よりも大きいことを特徴とする。このカ
ラー画像形成装置の第3の構成によれば、簡単な構成で
色切り替えを行うことができると共に、画像の乱れや各
色間の位置ずれを防止することができる。また、この場
合には、像形成時の中間転写ベルトに対する感光体と駆
動軸の回転数比が整数であるのが好ましい。
【0022】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第1〜第3の構成においては、中間転写ベルトを懸架す
るベルト軸と前記中間転写ベルトとが転写ベルトユニッ
トとして一体化され、前記転写ベルトユニットが装置本
体に着脱自在に設けられているのが好ましい。
【0023】また、本発明に係るカラー画像形成装置の
第4の構成は、それぞれ異なる色の現像器と感光体とを
組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形
成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動さ
せて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光体
に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前記
感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、前記像形成
位置に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記
像形成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によ
って形成されたトナー像を順次色重ねして転写体上に転
写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラー画
像を前記転写体上に形成する転写手段と、像形成時に前
記転写体を所定の速度で駆動する転写体駆動手段とを備
え、前記像形成位置に位置する前記感光体から前記転写
体へトナーが転写される転写部における前記感光体と前
記転写体のどちらか一方の周速度が他方の周速度よりも
常に速いことを特徴とする。
【0024】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第4の構成においては、像形成位置に位置する感光体か
ら転写体へトナーが転写される転写部において、前記転
写体の周速度が前記感光体の前記転写体との接触面にお
ける周速度よりも常に速いのが好ましい。
【0025】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第4の構成においては、像形成時の転写体に対する感光
体の回転数比が整数であるのが好ましい。また、前記本
発明のカラー画像形成装置の第1〜第4の構成において
は、像形成ユニットが装置本体に着脱自在に設けられて
いるのが好ましい。
【0026】また、前記本発明のカラー画像形成装置の
第4の構成においては、転写体が中間転写ベルトである
のが好ましい。また、この場合には、中間転写ベルトを
懸架するベルト軸と前記中間転写ベルトとが転写ベルト
ユニットとして一体化され、前記転写ベルトユニットが
装置本体に着脱自在に設けられているのが好ましい。
【0027】
【発明の実施の形態】以下に、実施の形態を用いて本発
明をさらに具体的に説明する。 〈第1の実施の形態〉まず、本発明の第1の実施の形態
におけるカラー画像形成装置の全体構成と動作につい
て、図1を用いて説明する。
【0028】(像形成ユニット)図1中、3はイエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに感光体3
0の周りにプロセス要素を配置して一体化した像形成ユ
ニットであり、それぞれ以下の部品によって構成されて
いる。
【0029】34は感光体30をマイナスに一様に帯電
するコロナ帯電器、35は現像ローラ35aを含む現像
器、39はトナーホッパである。現像ローラ35aは弾
性を有するシリコンゴムからなり、感光体30に約2k
gfの力をもって圧接している。トナーホッパ39内に
は、ポリエステル樹脂に顔料を分散したマイナス帯電性
のトナー32が入れられている。このトナー32は、現
像ローラ35aの表面に担持され、感光体30を現像す
る。38は転写後の感光体30の表面に残ったトナーを
清掃するクリーナであり、このクリーナ38はゴム製の
クリーニングブレード36と廃トナーを収容する廃トナ
ー溜37とにより構成されている。33はレーザ光8が
像形成ユニット3内に進入するために開口された露光窓
である。感光体30の直径は約30mm、現像ローラ3
5aの直径は約18mmであり、それぞれ像形成ユニッ
ト3の側壁に回転可能に支持されている。
【0030】(転写ベルトユニット)転写ベルトユニッ
ト5は、像形成位置10において感光体30上に形成さ
れたトナー像を写し取り、写し取ったトナー像を記録用
紙に再転写するためのものである。この転写ベルトユニ
ット5は、中間転写ベルト50と、中間転写ベルト50
を懸架するアルミ製のローラ群55(ローラ55A、5
5B、55C、55D)と、クリーナ51と、廃トナー
を収容する廃トナーケース57とにより構成されてお
り、これらは一体化されて装置本体1に着脱自在に取り
付けられている。
【0031】中間転写ベルト50は、厚さが約150μ
mであり、エンドレスベルト状の半導電性(中抵抗)の
ポリカーボネートにPFAやPTFE等のフッ素樹脂を
コーティングしたフィルムからなる。中間転写ベルト5
0には、画像書き出し位置を中間転写ベルト50上で合
わせるための位置検知孔が複数個設けられている。中間
転写ベルト50の周長は、A4サイズの記録用紙の長手
方向の長さ(297mm)に、感光体30(直径約30
mm)の周長の半分よりも若干長い長さを足した約37
7mmに設定されている。また、中間転写ベルト50の
幅は約250mmである。
【0032】クリーナ51は、中間転写ベルト50に残
留したトナーを清掃するためのものであり、ゴム製のク
リーニングブレード53と掻き取ったトナーを廃トナー
ケース57に搬送するためのスクリュウ52とにより構
成されている。このクリーナ51は、中間転写ベルト5
0上にカラー像を形成している間に中間転写ベルト50
上のトナー像を削り落とさないようにするために、支点
58を中心として回動して中間転写ベルト50から離れ
る構成となっている。
【0033】中間転写ベルト50を懸架するローラ群5
5のうち、ローラ55Aは中間転写ベルト50を駆動す
る駆動ローラであり、クリーニングブレード53のバッ
クアップをも兼ねている。ローラ55Bは中間転写ベル
ト50上のトナー像を記録用紙に転写する2次転写ロー
ラ9のバックアップローラである。ローラ55Cはガイ
ドローラであり、感光体30から中間転写ベルト50上
にトナー像を転写するための1次転写バイアスを印加す
るローラをも兼ねている。ローラ55Dは中間転写ベル
ト50にテンションを与えるテンションローラである。
中間転写ベルト50には、テンションローラ55Dによ
って2〜3kgfの張力が付与されている。中間転写ベ
ルト50はこれらのローラ55A、55B、55C、5
5Dに懸架されており、駆動ローラ55Aの回転によっ
て回転駆動することができる。中間転写ベルト50を固
定し、駆動ローラ55Aを滑らせて回転させた時の摩擦
トルクは約4kgf−cmであった。
【0034】駆動ローラ55Aとバックアップローラ5
5Bの直径は約30mm、ガイドローラ55Cとテンシ
ョンローラ55Dの直径は約20mmに設定されてお
り、中間転写ベルト50の一回転でそれぞれ整数回転と
なるように構成されている。
【0035】56は中間転写ベルト50を保護するため
のカバーである。 (装置全体構成)図1において、右側端面が装置前面で
あり、装置本体1のほぼ中央にキャッリッジ2、前面に
前面アリゲータ1A、天面に天面扉17が設けられてい
る。
【0036】キャリッジ2には、4色(イエロー、マゼ
ンタ、シアン、ブラック)の像形成ユニット3Y、3
M、3C、3Bkが収容されている。キャリッジ2は円
管21に回転可能に支持されている。これにより、各色
の像形成ユニット3の感光体30を像形成位置10とそ
の他の待避位置との間で順次移動させて、像形成ユニッ
ト3の切り替えを行うことができる。
【0037】像形成ユニット3は、装置本体1に着脱自
在に装着されており、像形成ユニット3の交換が必要な
場合には、キャリッジ2を回転させて交換したい色の像
形成ユニット3を天面扉17の下方に位置させ、天面扉
17を開いて交換することができる。
【0038】像形成ユニット3のキャリッジ2内での動
作位置は、感光体30にレーザー光8が照射され、転写
ベルトユニット5が接触する像形成位置10のみであ
る。像形成ユニット3は、この像形成位置10において
装置本体1の駆動源(詳細については後述する。)や電
源と接続され、これにより像形成動作が行われる。その
他の位置は待避位置であり、この位置ではどの像形成ユ
ニット3も動作しない。
【0039】前面アリゲータ1Aは、装置本体1にヒン
ジ軸1Bによって蝶合されており、前面へ倒して開くこ
とができる。前面アリゲータ1Aには、定着器15、2
次転写ローラ9、除電針7、紙ガイド13a、13b、
13c、13dの前面側及びレジストローラ16の前面
側が取り付けられており、前面アリゲータ1Aを前方に
倒すと、これらの構成物も同時に倒れる。このため、装
置本体1の前面を大きく解放することが可能であり、こ
の部分から転写ベルトユニット5を着脱することができ
ると共に、紙詰まり時にも記録用紙を容易に除去するこ
とができる。
【0040】転写ベルトユニット5は、装置本体1に装
着された時に所定の位置に確実に位置決めされ、像形成
位置10に対面する部分が像形成ユニット3の感光体3
0に接触する。また、同時に、転写ベルトユニット5の
各部が本体側と電気的に接続されると共に、駆動ローラ
55Aが本体側の駆動手段に連結されて、中間転写ベル
ト50が回転可能な状態となる。
【0041】尚、除電針7は、記録用紙が中間転写ベル
ト50から分離する時にトナー像が乱れないようにする
ためのものである。6は転写ベルトユニット5の下方に
配置されたレーザ露光装置であり、このレーザ露光装置
6は半導体レーザ(図示せず)、ポリゴンミラー6A、
レンズ系6B、第1ミラー6C等により構成されてい
る。画像情報の時系列な電気画素信号に対応したレーザ
光8は、イエロの像形成ユニット3Yの廃トナー溜37
とブラックの像形成ユニット3Bkのトナーホッパ39
との間に形成された光路24を通過する。レーザ光8
は、円管21の一部に開けられた露光窓22(図2参
照)を通って円管21内のミラー19(装置本体1に固
定)に入射し、反射されて像形成位置10に位置するイ
エロの像形成ユニット3Yの露光窓33から像形成ユニ
ット3Y内に進入する。そして、このレーザ光8は、感
光体30の左側面の露光部に入射し、感光体30を母線
方向に走査露光する。
【0042】12は給紙ユニット、14は給紙ローラ、
18は排紙ローラである。次に、各色の色合わせを正確
に行うための像形成位置における感光体の位置決め機構
と駆動機構について、図2〜図8を用いて説明する。
【0043】図2は像形成ユニットを支持するキャリッ
ジ及び像形成ユニットの感光体の位置決め機構と駆動機
構とを示す分解斜視図、図3は像形成位置を通る面でキ
ャリッジを切断した断面図、図4は像形成位置に位置す
る感光体を駆動する駆動機構を示す斜視図、図5は感光
体の駆動機構とは反対側の端面の軸の位置決め機構を示
す平面図、図6はキャリッジをその中央で輪切りにした
断面図、図7は感光体と中間転写ベルトを駆動する本体
側の駆動機構を説明するための図、図8は感光体と中間
転写ベルトとの位置関係を説明するための図である。
【0044】図2、図3に示すように、キャリッジ2の
中央の円管21には、右側壁20Rと左側壁20Lとが
固定されている。右側壁20Rと左側壁20Lとの間に
は、キャリッジ2の内部を4分割するように4箇所に仕
切板23が設けられており、仕切板23によって仕切ら
れたキャリッジ2内の各空間に各色の像形成ユニット3
が配置される。キャリッジ2の内部を4分割する各箇所
には仕切板23が2枚設けられており、これら2枚の仕
切板23の間にレーザー光8が通過する光路24がそれ
ぞれ形成されている。また、円管21には、光路24に
対応した位置とミラー19によって反射したレーザー光
8が出ていく位置の合計8箇所に露光窓22が設けられ
ている。
【0045】また、右側壁20Rには、像形成ユニット
3の感光体30に固定されたカップリング板42が挿入
される部分に右切欠き26が設けられており、正規の位
置ではカップリング板42と右側壁20Rとが接触しな
いように、カップリング板42と右切欠き26との間に
隙間が設けられている。左側壁20Lの外周には、感光
体軸40の左端に設けられたカラー43が挿入される左
切欠き29が設けられており、正規の位置ではカラー4
3と左側壁20Lとが接触しないように、カラー43と
左切欠き29との間にも隙間が設けられている。
【0046】図2、図6に示すように、右側壁20Rと
左側壁20Lには、右切欠き26と左切欠き29に連続
してそれぞれガイド溝25が形成されている。このガイ
ド溝25は、像形成ユニット3の両側壁20R、20L
に設けられたガイドピン45R、45Lを案内して像形
成ユニット3をキャリッジ2内で概略位置決めするため
のものである。尚、図6に示すように、像形成ユニット
3がキャリッジ2内に装着された状態では、像形成ユニ
ット3は、キャリッジ2に対しガイドピン45R、45
Lを中心としてカップリング板42と右切欠き26との
間隙分だけ、また、カラー43と左切欠き29との隙間
分だけ回動可能な状態となる。本実施の形態において
は、この隙間が約1mmに設定されている。
【0047】また、感光体30を像形成位置10におい
て基準位置に位置決めするとき、感光体30をキャリッ
ジ2に対し全方向に移動可能な構成とするために、ガイ
ドピン45R、45Lとガイド溝25との間、また、像
形成ユニット3の外形面とキャリッジ2の各部との間に
も、それぞれ遊びのための隙間が設けられている。ま
た、図面には示されていないが、像形成ユニット3の遠
心方向への落下を防止するために、両側壁20R、20
Lの外周面には、出し入れ可能な突起が設けられてい
る。
【0048】28は左側壁20Lに固定されたキャリッ
ジギアであり、このキャリッジギア28は本体側に設け
られたキャリッジ駆動機構86と連結されている。この
キャリッジ駆動機構86は、駆動源(図9の第2モータ
100)に連結されたウォームギア89と、ウォームホ
イール88と、ウォームホイール88と一体化され、キ
ャリッジギア28と噛み合うギア87とにより構成され
ている。
【0049】尚、キャリッジ2は、左右の本体壁1L、
1Rに軸受け46を介してレーザ露光装置6やミラー1
9と平行に回転可能に支持されている。また、ミラー1
9は支持部材(図示せず)によって左右の本体壁1R、
1Lに固定されている。
【0050】図3に示すように、像形成ユニット3の感
光体30には、その両端にフランジ41が固定され、フ
ランジ41には感光体軸40が一体的に固定されてい
る。感光体軸40は像形成ユニット3の側壁に回転自在
に支持されている。感光体軸40の右端には凹状のテー
パ面48が形成されている。また、感光体軸40には、
テーパ面48の周りに8枚の爪47(図2)を有するカ
ップリング板42が固定されている。以上のように構成
したことにより、カップリング板42を回転させると、
感光体軸40が回転すると同時に、フランジ41、感光
体30も回転する。また、感光体軸40の左端には、ラ
ジアル軸受けとなるカラー43が回転自在に取り付けら
れている。
【0051】図2〜図5に示すように、装置本体1の両
側壁1R、1Lには、感光体30を像形成位置10に正
確に位置決めするために、それぞれ感光体駆動機構60
とディテント機構80が設けられている。
【0052】感光体駆動機構60は右本体壁1Rに設け
られており、出力軸70と、出力軸70と一体的に回転
するカップリング板61と、出力軸駆動ギア71と、こ
れらを駆動する駆動機構とにより構成されている。出力
軸70は、右本体壁1Rとこれに固定された基板67と
の間でそれぞれに固定された軸受け77にスラスト方向
に移動可能かつ回転可能に支持されている。出力軸70
の一端には、感光体軸40のテーパ面48に倣う凸状の
テーパ面を有する先端テーパ部75が形成されており、
出力軸70の他端は、スラスト軸受け69に小さい面積
で接触するように球面状に形成されている。出力軸駆動
ギア71は回転方向と同じ方向の左ねじれのハスバ歯車
であり、この出力軸駆動ギア71は原動側ギア72と噛
み合った状態で出力軸70に固定されている。74は軸
受け77と出力軸駆動ギア71との間に挿入された圧縮
バネであり、この圧縮バネ74は、出力軸70及びカッ
プリング板61を感光体30側のカップリング板42か
ら離間した位置(図4に示す位置)に常時付勢しておく
ためのものである。出力軸70は、スラスト軸受け69
を動かす駆動手段により、図4に示す離間位置と、図3
に示すテーパ面48と先端テーパ部75とが係合する係
合位置との間をバネ力に抗して移動可能であるが、いず
れの位置においても出力軸駆動ギア71が原動側ギア7
2に噛み合った状態となるように原動側ギア72は広い
歯幅を有している。出力軸70がスラスト方向に移動す
るとき、出力軸駆動ギア71と原動側ギア72は互いの
歯面で滑りながら移動する。
【0053】カップリング板61は、感光体30側のカ
ップリング板42と噛み合って動力を伝達するためのも
のであり、カップリング板42と同様に先端に8枚のカ
ップリング爪65を有している。このカップリング板6
1は、ピン64によって出力軸70に対する回転が阻止
されているが、スラスト方向には所定量だけ移動するこ
とができるように構成されている。これは、カップリン
グ爪65の先端とカップリング板42の爪47の先端同
士が衝突したときに一時的に逃げることができるように
すると共に、先端テーパ面同士の係合動作が妨げられな
いようにするためである。カップリング板61は、常時
はバネ62によって先端ストッパ63の位置に付勢され
ている。
【0054】次に、左本体壁1Lに設けられたディテン
ト機構80について説明する。ディテント機構80は、
ガイド板81と、ディテントレバー82と、ディテント
レバー82を動かすソレノイド85等とにより構成され
ている。ガイド板81は、像形成位置10の近傍で感光
体軸40の左端に設けられたカラー43をガイドし、キ
ャリッジ2の中心位置から正規の遠心方向位置にカラー
43を位置決めするためのものであり、左本体壁1Lに
固定されている。ディテントレバー82は、支軸83に
よって左本体壁1Lに回動自在に取り付けられており、
先端のV溝によってカラー43をガイド板81に押し付
けてカラー43を像形成位置10に正確に位置決めす
る。ディテントレバー82は、ソレノイド85のプラン
ジャーにレバー84を介して繋がれている。このように
構成したことにより、ディテントレバー82をソレノイ
ド85のプランジャーの吸着力によって揺動させ、ディ
テントレバー82のV溝によってカラー43をガイド板
81に強く押し付けることができる。
【0055】尚、感光体駆動機構60の出力軸70とデ
ィテント機構80のV溝の位置は、レーザ露光装置6や
ミラー19と正確な平行度を保って設定されている。こ
のため、軸受けのガタ等は最小限に抑えられ、感光体駆
動機構60とディテント機構80が動作したときに、感
光体30は常に一定の像形成位置10に精度良く位置決
めされる。
【0056】次に、感光体30と中間転写ベルト50を
駆動する駆動機構について説明する。図7において、9
0は感光体30と中間転写ベルト50を駆動する感光体
・ベルト駆動機構であり、駆動源としての第1モーター
95と、これに繋がる減速ギア92、93とにより構成
されている。減速ギア92は、図4に示した原動側ギア
72と同一である。第1モータ95としてはDCサーボ
モーターが用いられており、これに加わる負荷変動を極
力抑えるために、第1モータ95は感光体30と中間転
写ベルト50に専用の駆動源とされている。
【0057】減速ギア93は、転写ベルトユニット5が
装着されたときに、駆動ローラ55Aに固定されたロー
ラギア94と噛み合うように構成されている。また、減
速ギア92は、出力軸駆動ギア71に噛み合って感光体
30を回転させる(図2、図4参照)。91は減速ギア
92とアイドラギア96に噛み合うモーターギアであ
る。尚、これらのギアの回転比は、中間転写ベルト50
の1回転に対し、すべて整数比となるように設定されて
いる。駆動ローラ55Aの外径は約30mmであり、駆
動ローラ55Aの4回転で周長約377mmの中間転写
ベルト50が正確に一回転する構成となっている。ま
た、駆動ローラ55Aに繋がるローラギア94と減速ギ
ア93との回転比は1対4.5、ローラギア94とアイ
ドラギア96との回転比は1対18、ローラギア94と
モータギア91との回転比は1対18に設定されてい
る。また、ローラギア94と出力軸駆動ギア71との回
転比は1対1、出力軸駆動ギア71と減速ギア92との
回転比は1対4.5に設定されている。
【0058】図8は像形成位置に位置する感光体と中間
転写ベルトとの位置関係を説明するための図である。図
8において、転写ベルトユニット5は、図示しない位置
決め手段によって装置本体1の左右の側壁1R、1L間
に位置決め固定されている。このとき、像形成位置10
に位置決めされた感光体30の外周は、ガイドローラ5
5Cとテンションローラ55Dの共通接線よりもベルト
の内側に約1mmだけ食い込んだ位置にある。このた
め、中間転写ベルト50の張力により、中間転写ベルト
50と感光体30の外周面には一定の圧接力が与えら
れ、両者は均一に接触する。
【0059】図9はキャリッジを回転移動させるキャリ
ッジ駆動機構を示す構成図である。図9において、89
は図2に示すウォームホイール88に噛み合うウォーム
ギアである。ウォームギア89は、軸97によってかさ
歯車102aと一体化されている。かさ歯車102a
は、かさ歯車102bと噛み合い、ワンウエイクラッチ
107を介して第2モータ100に連結されている。こ
のワンウエイクラッチ107は、第2モータ100の右
回転のみを伝達し、第2モータ100の左回転に対して
は、モータ軸101とワンウエイクラッチ107とが空
回りし、その回転は伝達されない。さらに、モータ軸1
01には、切替ギア104がワンウエイクラッチ107
とは逆方向の回転のみを伝達するワンウエイクラッチ1
08を介して固定されている。切替ギア104はギア1
05に連結されており、ギア105は定着器15、給
紙、排紙ローラ群及び像形成位置10に位置する現像器
35にそれぞれ連結されている。従って、第2モータ1
00は、右回転時にはキャリッジ2を回転させ、左回転
時には定着器15、給紙、排紙ローラ群及び像形成位置
10に位置する現像器35を回転させる。尚、第2モー
タに100としてはステッピングモータが用いられてい
る。第2モータ100は、像形成ユニット3を切り替え
るときにはオープンループで制御され、所定のステップ
数で加速・減速・停止する。
【0060】(装置動作)次に、カラー画像形成工程に
ついて説明する。転写ベルトユニット5と各色の像形成
ユニット3がそれぞれ所定の位置に装着された状態で装
置本体1の電源を投入すると、定着器15が昇温し、レ
ーザー露光装置6のポリゴンミラー6Aが回転を開始
し、準備が完了する。
【0061】準備が完了すると、まず最初に、記録する
色の像形成ユニット3を作像位置とするイニシャライズ
動作が行われる。この場合、まず、第2モータ100が
右回転を開始し、第2モータ100の回転力がワンウエ
イクラッチ107を介してキャリッジ2に伝達される。
このとき、切替ギア104及びギア105は動作しな
い。そして、最初に記録する色の像形成ユニット3(本
実施の形態ではイエローの像形成ユニット3Y)が像形
成位置10の近傍に来ると、キャリッジ駆動用の第2モ
ータ100が停止し、ウォームギア89が停止して、キ
ャリッジ2はその位置でロックされる。
【0062】キャリッジ2が回転するときには、感光体
駆動機構60の出力軸70はバネ74に付勢されて後退
し、先端テーパ部75とカップリング板61は感光体3
0側のカップリング板42から離間した状態となる。ま
た、この場合、ディテント機構80のソレノイド85も
OFF状態となり、ディテントレバー82は図5に示す
破線位置に待避した状態となる。また、この場合、感光
体30と中間転写ベルト50を駆動する第1モータ95
は停止した状態となる。
【0063】キャリッジ2が停止すると、ディテント機
構80のソレノイド85は直ちにON状態となり、ディ
テントレバー82が感光体軸40のカラー43をガイド
板81に押し付ける方向に付勢され、ディテントレバー
82のV溝がカラー43を挟み付けて規定位置に位置決
めする。
【0064】同時に、スラスト軸受け69が出力軸70
を図3の左方向に押し出す。このように出力軸70が図
3の左方向に押し出されると、出力軸70の先端テーパ
部75が感光体軸40のテーパ面48に係合し始め、感
光体軸40を出力軸70の軸心に合わせるように移動さ
せながら前進する。さらにスラスト軸受け69が出力軸
70を押し付けると、先端テーパ部75とテーパ面48
とが係合し、感光体軸40の軸心と出力軸70の軸心が
完全に一致した状態となる。これにより、感光体30は
像形成位置10に正確に位置決めされる。尚、このと
き、出力軸70によって押し付けられるスラスト力は、
フランジ41の端面が像形成ユニット3の側板軸受け部
を押し、この部分がキャリッジ2の左側壁20Lに当た
ることにより、左側壁20Lによって受け止められる。
また、先端テーパ部75がテーパ面48に係合すると、
カップリング板42とカップリング板61も互いに係合
し、回転力を伝達することができる状態となる。
【0065】以上のように、ディテント機構80と感光
体駆動機構60とが動作することにより、イエローの感
光体30が正確な位置に位置決めされる。このとき、感
光体30と一体になった像形成ユニット3Yは、感光体
30と共にキャリッジ2内で移動することになる。像形
成ユニット3はキャリッジ2内でフリーに保持されてい
るため、キャリッジ2が像形成ユニット3の位置決め時
における移動動作を妨げることはない。また、キャリッ
ジ2には平歯車28とギア87との間のバックラッシュ
等によって多少の回転方向のガタはあるが、感光体30
はキャリッジ2に関係なく本体側の位置決め機構によっ
て位置決めされるので、これらの影響を受けることなく
正確に位置決めされる。
【0066】感光体30の位置決めが終了すると、感光
体30とベルト駆動用の第1モータ95が回転を開始
し、感光体30Yと中間転写ベルト50が回転を開始す
る。そして、駆動ローラ55Aが駆動され、その摩擦力
によって中間転写ベルト50が図8の矢印方向に回動す
る。このとき、感光体30の周速度と中間転写ベルト5
0の周速度はほぼ同じとなる。また、2次転写ローラ9
とクリーナ51は、中間転写ベルト50から離間してい
る。
【0067】第1モータ95の起動と同時に第2モータ
100は左回転を開始し、第2モータ100の回転はワ
ンウエイクラッチ108を介して切替ギア104、ギア
105を回転させ、定着器15、給紙、排紙ローラ群及
び像形成位置10に位置する現像器35を駆動する。現
像ローラ35aは、感光体30に圧接した状態で、接触
面が感光体30と同じ方向へ感光体30の周速度に対し
1.6倍の周速度で回転する。ギア105から先の伝達
機構は一般に用いられているギア伝達系で十分であるた
め、ここではその説明を省略する。このとき、第2モー
タ100は左回転であるので、キャリッジ2は静止した
ままである。また、モータ軸101とかさ歯車102b
はフリーであるが、キャリッジ2までの伝達系にウォー
ムギア89とウオームホイール88とがあるので、キャ
リッジ2は常にロックされた状態に維持される。
【0068】これらのモータ95、100が回転を開始
すると同時に、各プロセス要素が動作を開始する。そし
て、中間転写ベルト50の位置を検知した後、レーザ露
光装置6から画像信号に合わせたレーザー光8が照射さ
れる。一様に帯電した感光体30上にレーザー光8が照
射されると、画像信号に応じた静電潜像が形成され、こ
の静電潜像が現像器35によって順次顕像化されてトナ
ー像が形成される。次に、感光体30上に形成されたト
ナー像は、中間転写ベルト50に接触する一次転写部に
移動し、この一次転写部において中間転写ベルト50に
順次写し取られる。
【0069】中間転写ベルト50上における画像書き出
し位置を正確に一致させるために、各色の記録は第1モ
ータ95が起動してから完全に定速走行状態となった後
に中間転写ベルト50の画像書き出し位置が検出される
ように、中間転写ベルト50の位置検知孔とセンサの位
置が設定されている。このとき、第1モータ95が完全
に定速走行状態になるまでに、中間転写ベルト50上で
約15mmの助走距離が必要である。
【0070】次に、第1モータ95の回転開始から露光
開始までの時間経過について説明する。まず、第1モー
タ95が起動して一定速度となる(動作1)。次いで、
中間転写ベルト50の位置検知孔がセンサまで進んで検
知され(動作2)、所定時間が経過した後に露光が開始
される(動作3)。これらの動作の間に、中間転写ベル
ト50は、動作1で約15mm、動作2で約10mm、
動作3で約1mm走行する。従って、第1モータ95が
定速回転となってから中間転写ベルト50の位置検知ま
での余裕は10mmとなっている。
【0071】尚、像形成時において、帯電器34は感光
体30を−450Vに帯電し、感光体30の露光電位は
−50Vとなる。また、感光体30の未帯電域の通過時
において、現像ローラ35aには高圧電源によって+1
00Vの直流電圧が印加される。一方、静電潜像が書き
込まれた感光体30の表面の通過時において、現像ロー
ラ35aには高圧電源によって−200Vの直流電圧が
印加される。また、中間転写ベルト50のガイドローラ
55Cとテンションローラ55Dには、+1.0kVの
直流電圧が印加される。
【0072】この像形成動作中において、出力軸70は
スラスト軸受け69によって左方向に押し付けられる。
また、ソレノイド85はON状態を保ち、ディテントレ
バー82はカラー42を挟み続ける。
【0073】イエローの像形成動作は、画像の後端(E
ND)が中間転写ベルト50に転写された後に終了し、
感光体30と中間転写ベルト50は初期位置に停止す
る。このとき、中間転写ベルト50は1回転し(このと
き、感光体30と駆動ローラ55Aは4回転し、ガイド
ローラ55Cは6回転する)、初期位置に戻る。
【0074】一色目の記録が完了すると、第1モータ9
5、第2モータ100が停止し、感光体30、中間転写
ベルト50、定着器15、給紙、排紙ローラ群及び像形
成位置10に位置する現像器35の全てが停止する。そ
の後、ソレノイド85がOFF状態となり、ディテント
レバー82が解除される。これと同時に、スラスト軸受
け69が右方向に後退し、バネ74の力によって出力軸
70が後退させられ、カップリング板61及び先端テー
パ部75がカップリング板42及び感光体軸40から離
間する。以上の動作により、感光体30の位置決めが解
除され、キャリッジ2の回転移動が可能となる。
【0075】感光体軸40と出力軸70とのカップリン
グが解除されると、第2モータ100が再び右回転を開
始し、ウォームギア89が再び回転して、キャリッジ2
が図1の矢印方向に90度だけ回転する。これにより、
次のマゼンタの像形成ユニット3Mが像形成位置10の
近傍に移動して停止する。
【0076】尚、キャリッジ2が回転移動して像形成ユ
ニット3の切り替えが行われる場合には、図8に示すよ
うに、感光体30が中間転写ベルト50の表面を擦りな
がら出し入れされる。この摺擦する長さは、像形成位置
10への出入時ともに約10mmの合計約20mmであ
る。中間転写ベルト50は一色の記録で一回転し、色切
り替え時には常に一定位置に停止しているため、画像の
先端(TOP)と後端(END)との間は画像が形成さ
れない非画像部となっており、像形成ユニット3の切り
替え時に画像が乱されることはない。
【0077】画像の後端(END)は、色切り替え時に
感光体30が擦って画像を乱さないように、転写位置へ
の出入時の摺擦長さ(約10mm)よりも長く、約15
mmだけ転写位置よりも中間転写ベルト50の回転方向
の下流位置に停止している。
【0078】そして、再びディテント機構80と感光体
駆動機構とが作動して、マゼンタの感光体30が位置決
めされる。その後、感光体軸40と出力軸70とのカッ
プリング動作が行われ、マゼンタの作像動作が開始され
る。その結果、中間転写ベルト50上にはイエローとマ
ゼンタのトナー像が重ねて形成される。
【0079】このように順次切り替え動作と作像動作と
がシアン、ブラックと繰り返され、中間転写ベルト50
上に4色のトナー像が形成される。ブラック画像を中間
転写ベルト50へ転写した後、2次転写ローラ9を、画
像の先端(TOP)が2次転写ローラ9の位置に来るま
でに中間転写ベルト50に接触させて、給紙ユニット1
2から送り出された記録用紙を挟んで送ることにより、
4色のトナー像を一括して記録用紙上に転写する。この
とき、2次転写ローラ9には+300Vの電圧が印加さ
れている。トナー像の転写された記録用紙は定着器15
を通過して定着され、排紙ローラ18から装置外に排出
される。
【0080】2次転写後に中間転写ベルト50上に残留
したトナーは、画像の先端(TOP)がクリーニング位
置に来るまでに中間転写ベルト50に接触するクリーニ
ングブレード53によって掻き取られる。
【0081】2次転写が終了すると、中間転写ベルト5
0及び像形成ユニット3が再び停止し、キャリッジ2が
90度回転する。そして、イエロの像形成ユニット3Y
が像形成位置10に到達し、次のカラー画像形成動作に
備える。尚、2次転写及びクリーニングは最後のブラッ
クの記録中に行ってもよいが、ブラックの記録終了後に
行ってもよい。
【0082】本実施の形態においては、キャリッジ2の
90度の回転動作が約0.6秒、出力軸70のカップリ
ングの着脱動作がそれぞれ約0.2秒、プロセス速度が
約100mm/秒に設定されている。
【0083】(色位置合わせ)次に、本発明の各色の位
置合わせについて説明する。各色の位置を正確に合わせ
るためには、感光体30と中間転写ベルト50が回転時
に常時一定した正確な速度で回転を継続する必要があ
る。
【0084】本実施の形態においては、感光体30と中
間転写ベルト50の駆動用の第1モータ95として、定
速制御性に優れたDCサーボモーターが用いられおり、
さらに、第1モータ95は感光体30と中間転写ベルト
50の専用の駆動源となっており、これにより駆動系に
働く負荷変動が抑制される。
【0085】また、各色の記録は、第1モータ95の起
動後、第1モータ95が完全に定速走行状態となった状
態で、中間転写ベルト50の画像書き出し位置を検出
し、中間転写ベルト50上の画像書き出し位置を安定か
つ正確に検知することにより、行われる。
【0086】さらに、位置精度を確保するためには、4
本の感光体30を像形成位置10に正確に再現性良く位
置決めする必要がある。上記したように、本実施の形態
において、感光体30の位置決めは、左右の本体壁1
R、1L上に取り付けられた出力軸70とディテントレ
バー82とにより感光体30の軸心を支持することによ
って行われる。この場合、感光体30はキャリッジ2内
で一定範囲自在に動けるように支持されているので、キ
ャリッジ2は概略位置決めされていればよく、キャリッ
ジ2の位置決め精度等に邪魔されることなく、感光体3
0を確実に再現性良く位置決めすることができる。
【0087】また、正確に位置決めされた感光体30を
正確に回転させる必要がある。感光体30は切替えて使
用されるため、感光体30と本体駆動側との間には何ら
かの駆動断続手段が必要である。この駆動断続手段を図
15に示すような従来一般に用いられているギア等によ
って構成した場合には、各色の感光体30ごとに固有の
角速度の伝達に誤差が生じ、位置ずれが発生する。特
に、感光体30としては4個だけが用いられるのではな
く、トナーが消費されると交換される部品であるので、
感光体30側の部品精度にはバラツキが生じ易く、感光
体30側の部品精度に影響され易いカップリング機構と
なっている。
【0088】本実施の形態で示した構成は、感光体30
を出力軸70により軸ごと掴んで、出力軸70と感光体
30とを一体化し、感光体30を出力軸70と同一方向
に同一角速度で回転させる方式である。従って、感光体
30と出力軸70との間で伝達する角速度に変動が生じ
ることはなく、出力軸70の角速度は正確に感光体30
に伝達される。このため、どの感光体30も全く同一の
角速度で回転する。また、感光体30に取り付けられる
カップリング部材にも高い寸法精度が要求されることは
ない。
【0089】また、感光体30には、回転中心となるテ
ーパ面48のセンタに対する偏心成分があり、この偏心
成分は周速度の変動をもたらす。そして、この周速度の
変動により、感光体30の周上で記録ピッチが変化す
る。このように感光体30の周上で記録ピッチが変化し
たまま中間転写ベルト50上で画像を重ね合わせると、
各色間で相対的な位置ずれが生じる。
【0090】これに対し、本実施の形態においては、上
述したように、中間転写ベルト50をその張力で感光体
30に軽く接触させ、中間転写ベルト50を、感光体3
0の外周速度とは無関係に一定速度で走行させている。
このように構成したことにより、感光体30の偏心によ
って外周速度が変化した場合には、感光体30と中間転
写ベルト50との間に滑りが生じる。このため、感光体
30の外周速が速く記録ピッチが伸びて記録された部分
は、中間転写ベルト50上には圧縮して転写され、逆の
場合には伸長して転写され、記録ピッチの変化が補正さ
れる。これにより、感光体30の外周速度とは無関係
に、角速度に対応した記録ピッチを正確に転写すること
ができる。
【0091】尚、感光体30の精度(外径精度、真円
度、真直度等)やカップリング部材、フランジ等の精度
については、すべて出力軸70に対する感光体30の外
周の偏心成分とみなすことができる。
【0092】また、第1モータ95から出力軸70又は
中間転写ベルト50への伝達系においては、ギアの誤差
の偏心成分などによって、本体側で回転角速度の変動が
生じる。これに対して、本実施の形態においては、上記
のように中間転写ベルト50の1回転に対し、駆動機構
90の全てのギアの回転比、及び駆動ローラ55A、ガ
イドローラ55Cの回転比をそれぞれ整数倍に設定して
いる。このように構成したことにより、これらの要素が
一色の記録ごとに常に同じ初期位置へ復帰し、同じ条件
で記録を繰り返すようになる。このため、各色とも理想
的に一定速度で駆動された場合の理想位置からの変動は
生じるが、その変動パターンが各色とも一定の量と位相
になるので、中間転写ベルト50上での記録位置が各色
とも完全に一致し、位置ずれが解消される。
【0093】以上のように、本実施の形態によれば、感
光体30に固定されたカップリング板42を本体側のカ
ップリング板61と同一の回転方向へ同一角速度で一体
的に回転駆動させ、中間転写ベルト50を常に所定の速
度で駆動するようにしたことにより、複数の感光体30
を切り替えて用いる構成においても、位置ずれのない画
像を記録することができる。
【0094】さらに、中間転写ベルト50に対する出力
軸70と駆動ローラ55Aの回転数比を整数とすること
により、各感光体30に無関係で本体特有の、本体側の
駆動機構90によって生じる感光体30の回転角速度と
中間転写ベルト50の周速度の誤差を各色ごとに同期さ
せることができる。このため、寸法精度にバラツキのあ
る複数の感光体30を切り替えて用いても、位置ずれの
ない高精度な画像を記録することができる。
【0095】尚、中間転写ベルト50に対する駆動ロー
ラ55A、感光体30及び駆動機構90のギアの回転数
比は正確に整数であるのが望ましいが、正確には整数で
なくても実用に供することはできる。正確に整数でなく
ても、1画像の形成中に中間転写ベルト50上の画像書
き出し位置に対する駆動ローラ55A、感光体30の回
転位相のずれが45度以下、望ましくは30度以下とな
るよう構成すれば、色ごとの位置ずれは小さく、画像品
位を大きく損なうことはない。。
【0096】さらに、駆動機構90のギアの全てが中間
転写ベルト50に対して整数回転比であるのが最適であ
るが、全てのギアが整数回転比でなくても実用に供する
ことはできる。駆動ローラ55Aに対する回転比が4倍
以下で、画像上の回転周期が長い回転要素について整数
回転比とすれば、色ごとの位置ずれは小さく、画像品位
を大きく損なうことはない。
【0097】尚、本実施の形態においては、カップリン
グ部材として、本体側、感光体側ともに平板に爪を有す
るものを用いているが、必ずしもこの構成に限定される
ものではない。例えば、図10に示すように、出力軸7
0側のカップリング部材をピン形状とする構成であって
も同様の効果が得られる。
【0098】図10において、出力軸70に固定された
係合ピン78は、図4のカップリング板61の代わりと
して用いられるものであり、この係合ピン78は、先端
テーパ部75が感光体30のテーパ面48に係合したと
きに、感光体30側のカップリング板42の爪47の溝
に入り込んでカップリング板42と係合し、感光体30
を回転可能な状態にする。この図10の構成は、出力軸
70の軸心と感光体30の回転中心とを一致させ、出力
軸70によって感光体30を支持して回転させる構成で
あり、このような簡単な構成のカップリングでも十分に
機能を発揮することができる。
【0099】尚、本実施の形態においては、第1モータ
95から駆動ローラ55Aや出力軸駆動ギア71への減
速手段としてギアを用いているが、必ずしもこの構成に
限定されるものではなく、ベルトとローラ等を用いた減
速手段であってもよい。この場合、用いる回転体の回転
比を整数倍に設定しておけば、本実施の形態の場合と同
様の効果が得られる。
【0100】また、本実施の形態においては、感光体上
のトナー像を重ねて転写受像する転写体として中間転写
ベルト50を用い、感光体30との圧接力と摩擦力を小
さくすることにより、好ましい結果が得られたが、本発
明は必ずしもこの中間転写ベルト50を用いる構成に限
定されるものではない。例えば、中間転写ドラムやドラ
ムに記録用紙を巻き付ける構成であっても、転写体と感
光体を互いの周速度に関係なく一定速度で走行させ、複
数本の感光体の外形精度のばらつきを、転写体と感光体
との間に滑りを生じさせることによって補正することの
できる構成であればよい。この場合には、感光体と転写
体を軽く接触させるか、又は接触させない構成であるの
が好ましい。
【0101】尚、角速度を正確に伝達するためのカップ
リング部の構成は上述した実施の形態に限定されるもの
ではなく、例えば、出力軸70を回転しない位置決め軸
として感光体軸40を位置決め固定し、カップリング板
61を出力軸70の周りに回転させ、感光体30と一体
化したカップリング板42を感光体軸40の周りに回転
させる構成としてもよい。
【0102】〈第2の実施の形態〉図11は本発明に係
るカラー画像形成装置の第2の実施の形態におけるカッ
プリング部を示す断面図である。
【0103】本実施の形態においては、出力軸70が感
光体30を駆動する装置構成は上記第1の実施の形態と
全く同様であるが、カップリング部の構成のみが異なっ
ている。
【0104】図11に示すように、出力軸70は円筒状
に形成されており、その先端には凹状のテーパ面75a
が形成されている。感光体軸40の先端にはカップリン
グ板42が固定されており、カップリング板42の先端
外周には凸状のテーパ面48aが形成されている。これ
により、出力軸70が矢印方向に押し出されると、出力
軸70のテーパ面75aと感光体軸40のテーパ面48
aとが係合して、出力軸70と感光体軸40の軸心が一
致する。この状態で、両方のテーパ面75a、48aが
押圧され、テーパ面75aとテーパ面48aの摩擦力に
よって回転力の伝達が可能な状態となる。
【0105】本実施の形態のカップリング部も、上記第
1の実施の形態のカップリング部と同様に、出力軸70
の中心に感光体軸40の中心を一致させた上で、感光体
30をこの出力軸70によって回転させるものである。
このため、図15に示すような感光体218の中心と出
力軸245の中心とが全く異なる位置にある従来のギア
等を用いたカップリング方式と異なり、出力軸70の回
転角速度を忠実に感光体30に伝達することができる。
【0106】また、本実施の形態においては、出力軸7
0のテーパ面75aと感光体軸40のテーパ面78aの
摩擦力を利用して駆動力を伝達するようにしているの
で、上記第1の実施の形態で図4に示した構成と異な
り、凸部の爪同士が衝突することはない。このため、カ
ップリング板を出力軸70に対して移動可能として逃げ
を設ける必要がない。さらに、出力軸70とカップリン
グ部を一体の部材で構成することができるので、出力軸
70の構成が簡単となる。
【0107】さらに、図4に示した構成では、凸部の爪
同士が衝突した場合に、カップリング板61の凸部の爪
が相手側のカップリング板42の凹部の爪に噛み合うま
で駆動力が伝達されない。しかし、本実施の形態の構成
の場合には、出力軸70のテーパ面75aと感光体軸4
0のテーパ面78aの摩擦力を利用して駆動力を伝達す
るようにしているので、カップリングの押圧と同時に常
に安定して駆動力を伝達することができる。
【0108】さらに、本実施の形態の構成の場合には、
駆動力の伝達を外周部で行っているので、小さな摩擦力
でも大きな回転トルクを得ることができる。このため、
安定して角速度を正確に伝達することができる。
【0109】尚、本実施の形態においては、外周のテー
パ面の摩擦力を利用して駆動力を伝達する構成としてい
るが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例
えば、このテーパ面に上記第1の実施の形態と同様の噛
み合う凹凸の爪を設けて駆動力を伝達するように構成し
ても、本体側の出力軸70の構成を簡単にすることがで
きる。
【0110】以上のように、本実施の形態によれば、感
光体30に固定されたカップリング板42を本体側の出
力軸70と同一の回転方向へ同一の角速度で一体的に回
転駆動させ、係合するカップリング部での角速度の伝達
の誤差を無くし、いずれの感光体30においても出力軸
70の回転角速度を忠実に伝達することにより、位置ず
れのない画像を記録することができる。
【0111】上記第1及び第2の実施の形態において
は、本体側のカップリング部材の回転軸心によって感光
体30の回転軸心を位置決めする構成を示した。角速度
を正確に伝達するためには、感光体30に固定したカッ
プリング板42の回転軸と本体側のカップリング板61
の回転軸とが一致させて、両カップリング板42、61
が一体的に回転するように構成する必要がある。本発明
においてカップリングが一体的に回転するとは、カップ
リング板42の回転中心とカップリング板61の回転中
心とが一致して、両カップリング板42、61の互いの
接触部分が変わらないで同一方向に同一角速度で回転す
ることを意味する。
【0112】このためには、出力軸70とは独立した位
置決め手段によって感光体30の回転軸心を位置決めし
てもよいが、出力軸70に感光体30を滑りやガタのな
いように一体的に結合し、感光体30を出力軸70によ
って支持した状態で回転させる構成とするのが望まし
い。出力軸70によって感光体30を支持する構成とし
ては、図10、図11に示す構成以外に、インボリュー
トスプラインなどのように爪同士を係合させ、回転負荷
をかけることにより、両者が自動調心されて一体化され
る構成も可能である。
【0113】〈第3の実施の形態〉図12は本発明に係
るカラー画像形成装置の第3の実施の形態における感光
体のディテント機構側の端面付近の構成を示す断面図、
図13はその駆動ローラの駆動機構と噛み合わない非駆
動側の端面付近の構成を示す断面図である。上記第1の
実施の形態と異なる点は、それぞれ感光体ブレーキ12
0とローラブレーキ125を設けている点である。
【0114】図12に示すように、感光体ブレーキ12
0は、感光体30の端面に感光体30を支持する側板1
22に固定した押圧バネ123によってパッド121を
押圧して、所定の摩擦負荷を得るためのものである。こ
の摩擦負荷は、感光体30に対して500〜800gf
−cmの負荷トルクを安定して与えることができるよう
に調整されている。感光体30には、この感光体ブレー
キ120とクリーナ36とによって合計約1.5kgf
−cmの回転負荷が与えられている。
【0115】図13に示すように、ローラブレーキ12
5は、駆動ローラ55Aの端面に駆動ローラ55Aを支
持する側板127に固定した押圧バネ158によってパ
ッド126を押圧して、所定の摩擦負荷を得るためのも
のである。この摩擦負荷は、駆動ローラ55Aに対して
500〜800gf−cmの負荷トルクを安定して与え
ることができるように調整されている。
【0116】一方、上記第1の実施の形態に示した構成
では、感光体30に中間転写ベルト50を圧接した状態
で両者を滑らせたときの摩擦力は約125gfであっ
た。これは、直径約30mmの感光体30及び駆動ロー
ラ55Aの回転トルクとしては約200gf−cmとな
る。
【0117】上記第1の実施の形態においては、以下の
2つの作用により、寸法精度にバラツキのある複数の感
光体30を切り替えて用いても、位置ずれのない高精度
な画像を記録することができることを説明した。第1
に、感光体30への本体からの角速度伝達の誤差を無く
して各感光体30に出力軸70の回転角速度を忠実に伝
達し、中間転写ベルト50を常に所定の速度で駆動する
ことにより、切り替えて用いられる複数の感光体30の
偏心による記録ピッチの誤差を定速走行する中間転写ベ
ルト50との滑りによって補正し、位置ずれのない画像
を記録することができる。第2に、中間転写ベルト50
に対する出力軸70と駆動軸55Aの回転数比を整数と
することにより、感光体30に無関係で本体特有の、本
体側の駆動機構90によって生じる感光体30の回転角
速度と中間転写ベルト50の周速度の誤差を各色ごとに
同期させることができる。
【0118】これらの作用を安定して実現するには、感
光体30と駆動ローラ55Aが、負荷の変動などに関わ
らず、常に駆動機構90のカップリングあるいは駆動ギ
アの回転に忠実に回転する必要がある。
【0119】従来知られている単一の感光体を用いる構
成では、上述の全体のトルク変動も中間転写ベルトの回
転と同期させることができる。しかし、複数の感光体を
切り替えて用いる構成では、偏心などの各感光体に固有
の変動成分を同期させることはできない。
【0120】本実施の形態においては、感光体30に5
00〜800gf−cmの感光体ブレーキ120が設け
られている。これにより、感光体30を駆動機構90に
よって所定の速度で回転させることができる。以下に、
その作用を説明する。
【0121】上記第1の実施の形態で示した構成では、
感光体30には接触面で同じ方向に1.6倍の周速度で
回転する現像ローラ35aが2kgfの力で押圧されて
おり、感光体30には1kgf−cm程度の加速方向の
トルクが働く。一方、感光体30に圧接するクリーナ3
6からは感光体30に1kgf−cm程度の減速方向の
トルクが働く。これらのトルクは感光体30の偏心によ
って変動する。また、転写部で中間転写ベルト50との
摩擦力により約200gf−cmのトルクが働く。この
転写部においては、速度が変動する感光体30と中間転
写ベルト50とをほぼ同じ速度で回転させているため、
両者の速度変動によって転写部における速度差の方向が
変化し、摩擦力の方向が変化する。しかも、感光体30
の周速度変動は感光体30の偏心に起因する。さらに、
感光体30と中間転写ベルト50の食い込み量が感光体
30の偏心によって変化するので、転写部における摩擦
力は方向も大きさも変動する。感光体30と現像ローラ
35aの摩擦、感光体30と中間転写ベルト50の摩擦
が感光体30に及ぼす感光体合トルクの感光体30を加
速する方向への最大値は1300gf−cmであった。
【0122】さらに、複数の感光体30を切り替えて用
いる構成では、駆動機構90の回転を同期させても、こ
れらの変動の原因となる感光体30の偏心成分は色ごと
に大きさが異なる上、各色間で位相を同期させることも
できない。従って、転写部における摩擦力の変動は中間
転写ベルト50の回転に同期させることはできない。
【0123】これらのトルク変動が感光体30を加速す
る方向に働く場合には、駆動機構60の出力軸駆動ギア
71と原動側ギア72とが離れ、又は本体側のカップリ
ング板61の爪と感光体30に固定されたカップリング
板42の爪とが離れる。このため、全体のトルクの方向
が変化すると、ギア又はカップリングがバックラッシュ
の範囲で離接を繰り返し、角速度の変動を生じさせる。
この角速度の変動は中間転写ベルト50の回転に同期し
ないため、各色間の位置ずれを生じさせることになる。
【0124】しかし、本実施の形態においては、500
〜800gf−cmの感光体ブレーキ120を設けてい
るので、原動側ギア72によって出力軸駆動ギア71を
駆動して、常に所定の角速度で安定して回転させること
ができる。感光体ブレーキ120が感光体30に付与す
る摩擦負荷は、感光体30とクリーナ36との間に働く
摩擦負荷(1kgf−cm)と合わせて、感光体合トル
クが感光体30を加速する方向への最大値である130
0gf−cmよりも大きければよい。もちろん、駆動機
構90全体の負荷は、第1モータ95が所定時間でその
回転が立ち上がり、安定するための許容負荷を超えない
ことは言うまでもない。
【0125】尚、本実施の形態においては、感光体30
と現像ローラ35aを圧接し、現像ローラ35aを感光
体30よりも速く回転させる構成としたが、このような
現像方法では感光体30が現像ローラ35aによって大
きな加速負荷を受けるため、感光体ブレーキ120の効
果は大きい。感光体30がこのような大きな加速負荷を
受けない現像方法の場合には、クリーナ36による摩擦
負荷で十分な効果が得られ、良好が画像が得られる。
【0126】さらに、中間転写ベルト50の駆動ローラ
55Aには、500〜800gf−cmのローラブレー
キ125が設けられている。このため、駆動ローラ55
Aを駆動機構90によって所定の速度で回転させること
ができる。以下に、その作用を説明する。
【0127】図1に示したような中間転写ベルト50を
ローラ55に懸架した状態で放置すると、中間転写ベル
ト50はローラ55に巻き付いている部分でクリープに
より変形する。この変形した中間転写ベルト50をロー
ラ55に懸架して回転させると、放置位置の手前では変
形部分がローラ55に嵌まり込むように、中間転写ベル
ト50に加速負荷が生じる。この加速負荷が中間転写ベ
ルト50を懸架するローラ55の軸受けの摩擦負荷より
も大きい場合には、中間転写ベルト50がそれ自身の変
形によって前に回転することとなる。このように、ロー
ラ55の摩擦負荷と中間転写ベルト50の変形に起因す
る力、すなわち、中間転写ベルト50が回転することに
より他との相互作用無しに中間転写ベルト50が駆動ロ
ーラ55Aに及ぼすベルト回転トルクは、方向も大きさ
も非常に不安定である。さらに、上述のように中間転写
ベルト50の回転に同期しない感光体30との摩擦力も
働く。
【0128】このため、ベルト回転トルクとこの摩擦力
が駆動ローラ55Aに及ぼすトルクの和である駆動軸合
トルクは、大きさも方向も不安定であり、その変動は中
間転写ベルト50の回転に同期させることができない。
この全体のトルク変動が駆動ローラ55Aを加速する方
向に働く場合には、ローラギア94と減速ギア93が離
間する。このため、全体のトルクの方向が変化すると、
ギアの歯がバックラッシュの範囲で離接を繰り返し、角
速度の変動を生じさせることとなる。この中間転写ベル
ト50に同期しない角速度の変動は、各色間の位置ずれ
を発生させることとなる。中間転写ベルト50が回転す
ることにより他との相互作用無しに駆動ローラ55Aに
及ぼすベルト回転トルクと、感光体30と中間転写ベル
ト50の摩擦が駆動ローラ55Aに及ぼすトルクとの和
である駆動軸合トルクが駆動ローラ55Aを加速する方
向に働く最大値は、400gf−cmであった。
【0129】しかし、本実施の形態においては、500
〜800gf−cmのローラブレーキ125を駆動ロー
ラ55Aに設けているので、減速ギア93によってロー
ラギア94を駆動して、常に所定の角速度で安定して回
転させることができる。駆動ローラ55Aに付与する摩
擦負荷は、駆動軸合トルクが駆動ローラ55Aを加速す
る方向への最大値よりも大きければよい。
【0130】中間転写ベルト50を安定に回転させるた
めには、駆動ローラ55Aと中間転写ベルト50の摩擦
力が、感光体30と中間転写ベルト50の摩擦力と従動
ローラ55B、55C、55Dの回転時の摩擦負荷との
和よりも大きくなければならない。さらに、駆動機構9
0全体の負荷は、第1モータ95が所定時間で回転が立
ち上がり安定するための許容負荷を超えないことは言う
までもない。
【0131】さらに、本実施の形態においては、像形成
ユニット3の切り替えは、感光体30と中間転写ベルト
50とを摺擦させながら行われるので、駆動ローラ55
Aの摩擦は特に大きな効果をもたらす。以下に、その作
用を説明する。
【0132】上記第1の実施の形態に示した構成では、
中間転写ベルト50の回転負荷が感光体30と中間転写
ベルト50との摩擦力よりも小さい場合に、感光体30
と中間転写ベルト50とを摺擦させながら像形成ユニッ
ト3を切り替えると、中間転写ベルト50が回転してし
まう。この切り変え時には双方が停止した状態から摺擦
が開始されるので、滑らせた状態の動摩擦力よりも大き
な静止摩擦力が働く。この感光体30との静止摩擦力に
より、中間転写ベルト50が回転する。
【0133】上述したように、色切り替え時に、画像の
後端(END)は、転写位置から15mmだけ中間転写
ベルト50の回転方向の下流位置に停止している。一
方、切り替え時の摺擦長さは出入時にそれぞれ10mm
となっている。このため、色切り替え時に、中間転写ベ
ルト50は像形成時の回転方向とは逆の方向に回転させ
られ、すでに中間転写ベルト50上に転写された画像の
後端(END)が感光体30との摺擦範囲に移動してく
る。そこへ次の色の感光体30が中間転写ベルト50を
摺擦すると、中間転写ベルト50上の画像が乱れてしま
う。
【0134】しかし、本実施の形態においては、500
〜800gf−cmのローラブレーキ125を駆動ロー
ラ55Aに設けているので、切り替え時に中間転写ベル
ト50は動かない。従って、前の色の画像の後端(EN
D)を次の色の感光体30が擦って乱すことはない。本
実施の形態の構成においては、感光体30と中間転写ベ
ルト50の静止摩擦力は、駆動ローラ55Aの回転トル
クとして約400gf−cmであった。駆動ローラ55
Aに付与する摩擦負荷は、感光体30と中間転写ベルト
50との静止摩擦力よりも大きければよい。中間転写ベ
ルト50が感光体30との摩擦によって移動しないため
には、駆動ローラ55Aと中間転写ベルト50との摩擦
力が、感光体30と中間転写ベルト50との静止摩擦力
よりも大きくなければならない。さらに、駆動機構90
全体の負荷は、第1モータ95が所定時間で回転が立ち
上がり安定するための許容負荷を超えないことは言うま
でもない。
【0135】尚、本実施の形態においては、中間転写ベ
ルト50の回転方向と切り替え時の感光体30の摺擦方
向とを逆方向としたが、必ずしもこの構成に限定される
ものではなく、中間転写ベルト50の回転方向と切り替
え時の感光体30の摺擦方向とを同じ方向とし、感光体
30に摺擦されて中間転写ベルト50が進行方向へ回転
するように構成してもよい。第1モータ95が定速回転
となってから中間転写ベルト50の位置検知までの余裕
は10mm程度となっている。このため、切り替え時に
感光体30に摺擦されて中間転写ベルト50が進行方向
へ回転すると、画像の先端(TOP)の位置検知孔とセ
ンサとの間隔が、像形成動作の立ち上がり時に第1モー
タ95の回転が安定するまでの助走距離よりも短くな
る。この場合には、中間転写ベルト50の速度が安定し
ない状態で中間転写ベルト50の位置を検知してしま
い、画像の重ね合わせ位置が全体としてずれてしまう。
しかし、ローラブレーキ125を設けることにより、切
り替え時に中間転写ベルト50は動かない。従って、第
1モータ95の立ち上がり時に十分な助走距離を確保す
ることができ、位置ずれを防止することができる。
【0136】以上のように、本実施の形態によれば、感
光体30に対する現像ローラ35aとの摩擦トルクと、
中間転写ベルト50との摩擦トルクとの和である感光体
合トルクが感光体30を進行方向へ回転させる向きの最
大値よりも大きな摩擦負荷を感光体30に与えるよう
に、クリーナ36と感光体ブレーキ120とを設けたこ
とにより、感光体30の偏心位相とは無関係に、感光体
30を駆動手段によって所定の速度で安定して回転させ
ることができる。その結果、各色間の位置ずれを防止す
ることができる。
【0137】また、中間転写ベルト50に働く感光体3
0との摩擦力を、駆動ローラ55Aが中間転写ベルト5
0を駆動する摩擦力よりも小さく設定し、かつ、中間転
写ベルト50の回転時のベルト回転トルクと、感光体3
0との摩擦トルクとの和である駆動軸合トルクが駆動ロ
ーラ55Aを進行方向へ回転させる向きの最大値よりも
大きな負荷のローラブレーキ125を設けたことによ
り、感光体30の偏心位相とは無関係に、駆動ローラ5
5A及び中間転写ベルト50を駆動機構90の所定の速
度で安定して回転させることができる。その結果、各色
間の位置ずれを防止することができる。
【0138】さらに、像形成ユニット3の切り替え時に
感光体30を中間転写ベルト50に摺擦させ、感光体3
0と中間転写ベルト50との静止摩擦力が及ぼす回転ト
ルクよりも大きな負荷のローラブレーキ125を設けた
ことにより、簡単な構成で色切り替えを行うことができ
ると共に、画像の乱れや各色間の位置ずれを防止するこ
とができる。
【0139】尚、本実施の形態においては、感光体ブレ
ーキ120構成として、感光体30の端面に感光体30
を支持する側板122に固定した押圧バネ123によっ
てパッド121を押圧する構成を採用しているが、必ず
しもこの構成に限定されるものではない。押圧バネを用
いることなく、出力軸70を感光体軸40に押圧するス
ラスト力によってパッド121を感光体30に押圧する
構成としてもよい。これによれば、簡単な構成で同様の
効果を得ることができる。
【0140】〈第4の実施の形態〉上記第1の実施の形
態においては、感光体30と駆動ローラ55Aの外径を
30mm、中間転写ベルト50の周長を30mm径の外
周長の4倍の377mm、感光体30の外周速度と中間
転写ベルト50の周速度をはぼ同じ速度に設定したが、
感光体30の径あるいは中間転写ベルト50の周長と駆
動ローラ55Aの径を数%変化させて構成してもよい。
【0141】例えば、感光体30の径を1%大きい3
0.3mmに設定すると、上記第1の実施の形態と同様
の駆動機構90を用いた場合に、感光体30は中間転写
ベルト50に対して周速度が1%速くなる。この構成で
は、感光体30や駆動ローラ55A及び駆動機構90の
ギアなどの偏心成分に起因して感光体30や中間転写ベ
ルト50に速度変動が生じても、感光体30の外周速度
が中間転写ベルト50の周速度に対して常に速くなり、
感光体30と中間転写ベルト50が常時一方向へ滑りな
がら走行する。中間転写ベルト50と感光体30の周速
度の速度差が常に一方向に保たれるため、摩擦力のかか
る方向が常に一定となり、安定する。その結果、中間転
写ベルト50に働く摩擦力のうち感光体30の周速度変
動の変化による変動がなくなる。これにより、中間転写
ベルト50の速度変動のうち、感光体30の周速度変動
に起因する中間転写ベルト50の回転に同期しない成分
を低減することができる。さらに、この摩擦力の方向は
感光体30が現像ローラ35aから受ける加速トルクを
常に相殺する方向であるので、感光体30に付与する感
光体ブレーキ120の負荷を小さく設定することができ
る。
【0142】尚、逆に感光体30の外周速度を中間転写
ベルト50の周速度よりも遅く構成した場合には、摩擦
力が常に中間転写ベルト50に対して減速負荷となるの
で、中間転写ベルト50が放置時の変形による回転方向
への加速負荷を相殺することができる。従って、駆動ロ
ーラ55Aに付与するローラブレーキ125の負荷トル
クを小さくすることができる。
【0143】また、上記第1の実施の形態においては、
上記したように、第1モータ95が起動して一定速度と
なるまでに、中間転写ベルト50が15mm走行する。
また、中間転写ベルト50は、その位置検知孔がセンサ
の位置まで進んで検知されるまでに10mm走行し、そ
の後、露光が開始されるまでに1mm走行する。ここで
は、第1モータ95が定速回転となってから中間転写ベ
ルト50の位置検知までの余裕が10mmとなってい
る。露光が開始された後、感光体30上の画像が露光位
置から一次転写位置に来るまでに、中間転写ベルト50
は約45mm走行する。このため、第1モータ95の起
動から一次転写開始まで、中間転写ベルト50は71m
m走行することになる。また、一色の画像の転写後にお
いては、画像の後端(END)は転写位置から15mm
下流で停止している。このため、合計で86mmの範囲
は中間転写ベルト50上に画像を転写することができな
い。中間転写ベルト50の全長は377mmであるの
で、形成可能な画像長さは291mmとなる。このた
め、A4サイズの記録用紙の長手方向の長さ(297m
m)に対して6mmの余白を作らなければならない。
【0144】これに対して、中間転写ベルト50の周長
と、中間転写ベルト50を懸架するローラ55の径を1
%大きくすると、中間転写ベルト50の全長が約4mm
長くなる。この4mmを余白部に当てれば、画像長さを
4mm長くすることができる。あるいは、余白部を6m
mのままとすれば、起動、停止、色切り替え時の感光体
30との摺擦などに、十分な長さの裕度を確保すること
ができる。
【0145】尚、感光体30と中間転写ベルト50との
周速度差を常に一定の向きにするためには、感光体30
及び駆動ローラ50の偏心量が50μm、駆動機構90
のギアの偏心成分が10μmである場合に、1%以上の
周速度差が必要となる。また、転写画像の乱れを防止す
るためには、周速度差を10%以下、望ましくは5%以
下にする必要がある。このためには、感光体30と駆動
ローラ55Aの回転数が同じ場合、感光体30の径又は
中間転写ベルト50と駆動ローラ55Aの径を1%から
10%変えて構成すればよい。
【0146】感光体30又は駆動ローラ55Aの径を変
えて周速度を変化させることにより周速度差を設けて
も、出力軸駆動ギア71と駆動ローラ55Aを同一の回
転数とし、感光体30と中間転写ベルト50との回転同
期を確保することができる。駆動ローラ55Aの外径、
及び中間転写ベルト50の周長を中間転写ベルト50の
厚みを考慮して適切な値とし、中間転写ベルト50の1
回転に対する駆動ローラ55Aの回転比を正確に整数倍
に設定するのが好ましい。
【0147】以上のように、本実施の形態によれば、像
形成位置の一次転写部における周速度を、感光体30と
中間転写ベルト50のどちらか一方が他方よりも常に速
くなるように構成することにより、感光体30と中間転
写ベルト50及び駆動ローラ55Aに働く摩擦力のうち
感光体30の偏心成分の変化による変動を低減すること
ができる。このため、中間転写ベルト50の速度変動の
うち、感光体30の周速度の変動に起因する中間転写ベ
ルト50の回転に同期しない成分を低減することができ
る。これにより、色重ねした画像上で各色間の相対的な
位置ずれを防止することができる。
【0148】尚、上記の実施の形態においては、感光体
30を含む像形成ユニット3と中間転写ベルト50を含
む転写ベルトユニット5とを装置本体1に対して着脱自
在な構成としたが、必ずしもこの構成に限定されるもの
ではなく、ユニット全体としては着脱困難とし、トナー
の補給及び廃トナーの処理だけを容易にした構成として
もよい。
【0149】また、上記の実施の形態においては、キャ
リッジ2が本体に回転支持され、像形成ユニット3が回
転駆動するタイプを例に挙げて説明したが、本発明は必
ずしもこれに限定されるものではなく、像形成ユニット
3を直線的に並べ、直進往復動作をさせる構成としても
よい。
【0150】
【発明の効果】以上のように、本発明のカラー画像形成
装置によれば、簡単な構成で確実に高精度な色位置合わ
せを実現することのできるカラー画像形成装置を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置のキャリッジ及び感光体の位置決め機構と駆動
機構とを示す分解斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の像形成位置を通る面でキャリッジを切断した
断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の像形成位置に位置する感光体を駆動する駆動
機構を示す斜視図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の感光体の駆動機構とは反対側の端面の軸の位
置決め機構を示す平面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置のキャリッジをその中央で輪切りにした断面図
である。
【図7】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の感光体と中間転写ベルトを駆動する本体側の
駆動機構を説明するための図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置の感光体と中間転写ベルトとの位置関係を説明
するための図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画像
形成装置のキャリッジを回転移動させるキャリッジ駆動
機構を示す構成図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態におけるカラー画
像形成装置のカップリング部の他の例を示す斜視図であ
る。
【図11】本発明に係るカラー画像形成装置の第2の実
施の形態におけるカップリング部を示す断面図である。
【図12】本発明に係るカラー画像形成装置の第3の実
施の形態における感光体のディテント機構側の端面付近
の構成を示す断面図である。
【図13】本発明に係るカラー画像形成装置の第3の実
施の形態における駆動ローラの駆動機構と噛み合わない
非駆動側の端面付近の構成を示す断面図である。
【図14】従来のカラー画像形成装置の全体構成を示す
断面図である。
【図15】従来のカラー画像形成装置の出力軸と感光体
のカップリング部を示す構成図である。
【符号の説明】
1 装置本体 2 キャリッジ 3 像形成ユニット 10 像形成位置 30 感光体 40 感光体軸 42 カップリング板 50 中間転写ベルト 55A 駆動ローラ 61 カップリング板 70 出力軸 71 出力軸駆動ギア 75 先端テーパ部 90 感光体、ベルト駆動機構 95 第1モーター

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ異なる色の現像器と従動カップ
    リング手段を備えた感光体とを組み合わせた複数の像形
    成ユニットと、前記複数の像形成ユニットを像形成位置
    と待避位置との間で順次移動させて切り替える像形成ユ
    ニット移送手段と、前記像形成位置に位置する前記像形
    成ユニットの前記従動カップリング手段に着脱自在に係
    合し、前記感光体を一体的に回転駆動させる原動カップ
    リング手段を備えた感光体駆動手段と、前記像形成位置
    に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記像形
    成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によって
    形成されたトナー像を順次色重ねして転写体上に転写す
    ることにより複数の色のトナー像を重ねたカラー画像を
    前記転写体上に形成する転写手段と、前記転写体を所定
    の速度で駆動する転写体駆動手段とを備えたカラー画像
    形成装置。
  2. 【請求項2】 像形成位置に位置する像形成ユニットの
    感光体から転写体へトナーが転写される転写部における
    前記感光体と前記転写体のどちらか一方の周速度が他方
    の周速度よりも常に速い請求項1に記載のカラー画像形
    成装置。
  3. 【請求項3】 転写体に対する原動カップリング手段の
    回転数比が整数である請求項1又は2に記載のカラー画
    像形成装置。
  4. 【請求項4】 転写体が、転写体駆動手段によって所定
    の回転数で回転する駆動軸と従動可能に支持された従動
    軸に懸架された中間転写ベルトである請求項1〜3のい
    ずれかに記載のカラー画像形成装置。
  5. 【請求項5】 中間転写ベルトと像形成位置に位置する
    感光体との間に働く摩擦力が、駆動軸が前記中間転写ベ
    ルトを駆動する摩擦力よりも小さく、かつ、回転する前
    記中間転写ベルトが前記駆動軸に及ぼすベルト回転トル
    クと前記駆動軸における前記中間転写ベルトと前記感光
    体との摩擦トルクとの駆動軸合トルクが前記駆動軸を進
    行方向へ回転させる向きの最大値よりも大きな摩擦負荷
    を前記駆動軸に与える駆動軸負荷手段を設けた請求項4
    に記載のカラー画像形成装置。
  6. 【請求項6】 現像器が感光体へトナーを搬送する現像
    ローラを備え、前記現像ローラが前記感光体に圧接し、
    前記現像ローラの周速度が前記感光体の周速度よりも速
    く、前記感光体と前記現像器との摩擦トルクと像形成位
    置に位置する前記感光体と転写体との摩擦トルクとの感
    光体合トルクが前記感光体を進行方向へ回転させる向き
    の最大値よりも大きな摩擦負荷を前記感光体に与える感
    光体負荷手段を設けた請求項1〜5のいずれかに記載の
    カラー画像形成装置。
  7. 【請求項7】 それぞれ異なる色の現像器と感光体とを
    組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形
    成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動さ
    せて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光体
    に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前記
    感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、像形成位置
    に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記像形
    成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によって
    形成されたトナー像を順次色重ねして中間転写ベルト上
    に転写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラ
    ー画像を前記中間転写ベルト上に形成する転写手段と、
    前記中間転写ベルトを懸架し回転する複数のベルト軸
    と、像形成時には前記ベルト軸の少なくとも1つを駆動
    軸として所定の回転数で駆動し、前記像形成ユニット移
    送手段の移動時には前記駆動軸を停止させる転写体駆動
    手段と、前記駆動軸に回転負荷を与える駆動軸負荷手段
    とを備え、前記像形成ユニットの切り替え時に、前記像
    形成ユニット移送手段が前記感光体を前記中間転写ベル
    トに摺擦しながら前記像形成ユニットを移動させ、前記
    駆動軸負荷手段が前記駆動軸に及ぼす回転負荷が、前記
    感光体と前記中間転写ベルトの静止摩擦力が前記駆動軸
    に及ぼす回転トルクよりも大きいことを特徴とするカラ
    ー画像形成装置。
  8. 【請求項8】 それぞれ異なる色の現像器と感光体とを
    組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像形
    成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動さ
    せて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光体
    に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前記
    感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、像形成位置
    に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前記像形
    成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器によって
    形成されたトナー像を順次色重ねして中間転写ベルト上
    に転写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラ
    ー画像を前記中間転写ベルト上に形成する転写手段と、
    前記中間転写ベルトを懸架し回転する複数のベルト軸
    と、像形成時には前記ベルト軸の少なくとも1つを駆動
    軸として前記中間転写ベルトを駆動させる転写体駆動手
    段と、前記駆動軸に回転負荷を与える駆動軸負荷手段と
    を備え、前記中間転写ベルトと前記像形成位置に位置す
    る前記感光体との間に働く摩擦力が、前記駆動軸が前記
    中間転写ベルトを駆動する摩擦力よりも小さく、かつ、
    前記駆動軸負荷手段が前記駆動軸に与える摩擦負荷が、
    回転する前記中間転写ベルトが前記駆動軸に及ぼすベル
    ト回転トルクと前記駆動軸における前記中間転写ベルト
    と前記像形成位置に位置する前記感光体との摩擦トルク
    との駆動軸合トルクが前記駆動軸を進行方向へ回転させ
    る向きの最大値よりも大きいことを特徴とするカラー画
    像形成装置。
  9. 【請求項9】 像形成時の中間転写ベルトに対する感光
    体と駆動軸の回転数比が整数である請求項8に記載のカ
    ラー画像形成装置。
  10. 【請求項10】 中間転写ベルトを懸架するベルト軸と
    前記中間転写ベルトとが転写ベルトユニットとして一体
    化され、前記転写ベルトユニットが装置本体に着脱自在
    に設けられた請求項1〜9に記載のカラー画像形成装
    置。
  11. 【請求項11】 それぞれ異なる色の現像器と感光体と
    を組み合わせた複数の像形成ユニットと、前記複数の像
    形成ユニットを像形成位置と待避位置との間で順次移動
    させて切り替える像形成ユニット移送手段と、前記感光
    体に着脱自在に設けられ、前記像形成位置に位置する前
    記感光体を回転駆動させる感光体駆動手段と、前記像形
    成位置に位置する前記感光体を露光する露光手段と、前
    記像形成位置に位置する前記感光体の上に前記現像器に
    よって形成されたトナー像を順次色重ねして転写体上に
    転写することにより複数の色のトナー像を重ねたカラー
    画像を前記転写体上に形成する転写手段と、像形成時に
    前記転写体を所定の速度で駆動する転写体駆動手段とを
    備え、前記像形成位置に位置する前記感光体から前記転
    写体へトナーが転写される転写部における前記感光体と
    前記転写体のどちらか一方の周速度が他方の周速度より
    も常に速いことを特徴とするカラー画像形成装置。
  12. 【請求項12】 像形成位置に位置する感光体から転写
    体へトナーが転写される転写部において、前記転写体の
    周速度が前記感光体の前記転写体との接触面における周
    速度よりも常に速い請求項2又は11に記載のカラー画
    像形成装置。
  13. 【請求項13】 像形成時の転写体に対する感光体の回
    転数比が整数である請求項11又は12に記載のカラー
    画像形成装置。
  14. 【請求項14】 像形成ユニットが装置本体に着脱自在
    に設けられた請求項1〜13のいずれかに記載のカラー
    画像形成装置。
  15. 【請求項15】 転写体が中間転写ベルトである請求項
    11に記載のカラー画像形成装置。
  16. 【請求項16】 中間転写ベルトを懸架するベルト軸と
    前記中間転写ベルトとが転写ベルトユニットとして一体
    化され、前記転写ベルトユニットが装置本体に着脱自在
    に設けられた請求項15に記載のカラー画像形成装置。
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