JP2001296718A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置本体側の駆動系統と中間転写ベルトを含
むユニットとの間のカップリング構成を簡単な機構で実
行可能なカラー画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 中間転写ベルト７及びその駆動機構を装
置の本体１に対して着脱自在とし、装置の本体１の内部
に駆動機構に連接する駆動系統を備えるカラー画像形成
装置において、前記駆動系統は駆動モータ１５とその出
力軸に連接された１回転クラッチ１５ａ，１５ｂと駆動
機構に着脱可能な接手１５ｃ，１５ｄ，１６ｃ，１７ｃ
とを備え、接手１５ｃ〜１７ｃと駆動機構との間の結合
形態の数を駆動機構の動作形態の数またはその約数と等
しくし、１回転クラッチ１５ａ，１５ｂと接手１５ｃ〜
１７ｃとの間を駆動機構の動作形態の数で除した減速比
で連接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中間転写ベルトを
介して用紙にカラー画像を転写する構成としたカラー画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像のカラー化に伴って、一連の画像形
成プロセスが展開される像担持体を複数備えておき、シ
アン像、マゼンタ像、イエロー像、好ましくはブラック
像の各色像をそれぞれの像担持体に形成し、各像担持体
の転写位置にてシート材に各色像を重ね合わせて転写す
ることによりフルカラー画像を形成するタンデム方式の
画像形成装置も従来から数多く提案されている。

【０００３】このようなタンデム方式のカラー画像形成
装置は、たとえば本願出願人が先に提案して出願した特
願平１１−８８７６８号や特願平１１−９２９８号に記
載されているように、一列上に配列したイエロー，マゼ
ンタ，シアン，ブラックのトナー画像形成ユニットに沿
って走行する閉ループの中間転写ベルトを備えたもので
ある。そして、この中間転写ベルトに各画像形成装置に
感光体ドラム上のトナー像を転写し、このトナー像を用
紙に転写した後に定着器によって定着させるというのが
基本的な構成である。

【０００４】中間転写ベルトは駆動ローラと被動ローラ
との間に巻回され、各感光体ドラムに対応する位置には
転写のためのバックアップとして一次転写ローラを中間
転写ベルトのループ内で上下に移動可能に配置してい
る。これらの一次転写ローラはモータによって駆動され
るカムとリンク機構を介して上下に動作する構成が採用
されている。すなわち、駆動ローラ，被動ローラ，一次
転写ローラ及びこれらに巻回された中間転写ベルトは交
換可能なユニットとして構成され、装置本体内のシャー
シに装着したとき装置本体側に配置したモータなどを含
む駆動系統に連接される。

【０００５】駆動系統はモータの出力軸に連接した駆動
軸を備え、中間転写ベルトのユニット側に組み込まれて
カムを取り付けた伝達軸を備え、これらの駆動軸と伝達
軸はカップリング（軸継手）によって着脱可能に連結さ
れる。そして、駆動軸によって伝達軸を回転させると、
伝達軸と一体に回転するカムがリンク機構を駆動してこ
のリンク機構に連接した一次転写ローラを上下させる。
カップリングは従来から知られているように、互いに噛
み合う歯面または突起とこれが嵌まり込む凹部などの爪
によって回転伝達可能に互いに結合する構成としたもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】カムにより一次転写ロ
ーラを上下させる構成では、一次転写ローラを最も高い
位置（上死点）または最も低い位置（下死点）に正確に
停止させることが必要である。更に、カムを取り付けた
伝達軸は結合及び離脱が自在なカップリングによって装
置本体の駆動軸と連結されているため、駆動軸と伝達軸
の結合角度はカップリングの場合では結合及び離脱の毎
に変化する。この場合、駆動軸と伝達軸がいかなる角度
で結合しても、伝達軸を所定の角度で停止させるため
に、駆動軸を任意の角度で停止させる必要がある。この
ため、従来では駆動軸を回転させるための専用のモータ
を必要としたり、任意の角度で停止させる電磁クラッチ
を駆動系統に備える必要がある。

【０００７】しかしながら、専用のモータを備える構成
とすると、装置の小型化に対応できない。また、電磁ク
ラッチを利用するものでは、電磁クラッチは一般的に高
価であるため、装置のコストアップを招いてしまう。

【０００８】本発明は、装置本体側の駆動系統と中間転
写ベルトを含むユニットとの間のカップリング構成を簡
単な機構で実行可能なカラー画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、中間転写ベル
ト及びその駆動機構を装置の本体に対して着脱自在と
し、前記装置の本体の内部に前記駆動機構に連接する駆
動系統を備えるカラー画像形成装置において、前記駆動
系統は駆動モータとその出力軸に連接された１回転クラ
ッチと前記駆動機構に着脱可能な接手とを備え、前記接
手と前記駆動機構との間の結合形態の数を前記駆動機構
の動作形態の数またはその約数と等しくし、前記１回転
クラッチと前記接手との間を、前記駆動機構の動作形態
の数で除した減速比で連接したことを特徴とする。

【００１０】本発明では、装置本体側の駆動系統と中間
転写ベルトを含むユニットとの間のカップリングの結合
を簡単な機構で実行可能なカラー画像形成装置を得るこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、中間転
写ベルト及びその駆動機構を装置の本体に対して着脱自
在とし、装置の本体の内部に駆動機構に連接する駆動系
統を備えるカラー画像形成装置において、駆動系統は駆
動モータとその出力軸に連接された１回転クラッチと駆
動機構に着脱可能な接手とを備え、接手と駆動機構との
間の結合形態の数を駆動機構の動作形態の数またはその
約数と等しくし、１回転クラッチと接手との間を、駆動
機構の動作形態の数で除した減速比で連接したことを特
徴とするカラー画像形成装置であり、新たにモータを追
加することなくしかも電磁クラッチに比べて安価な１回
転クラッチを使用するので装置を小型化できるととも
に、コストダウンが図れるという作用を有する。

【００１２】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施の形態によるカラー
画像形成装置の要部の構成を示す断面図である。

【００１４】図１において、カラー画像形成装置の本体
１内にイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン
（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ形
成するための画像形成ユニット２，３，４，５が順に配
置され、これらの画像形成ユニット２〜５のそれぞれに
対応して露光器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを備えている。
画像形成ユニット２〜５は、露光器６ａ〜６ｄからのレ
ーザビームの照射によってその周面に静電潜像を形成す
る像担持体としての感光体ドラム２ａ，３ａ，４ａ，５
ａと、トナータンクから供給されるトナーを感光体ドラ
ム２ａ〜５ａに付着させて静電潜像をトナー像として顕
像化する現像ローラ２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ等を備えた
ものである。

【００１５】配列された画像形成ユニット２〜５の下側
には中間転写ベルト７が矢印方向に走行可能に配置され
ている。この中間転写ベルト７は、駆動ローラ８，テン
ションローラ９、各感光体ドラム２ａ〜５ａに対応させ
て配置した４個の一次転写ローラ１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄと、用紙に転写するための二次転写ローラ１
１を巡って矢印方向に周回駆動される。

【００１６】中間転写ベルト７の下側には用紙トレイ１
２が配置され、この用紙トレイ１２から繰り出される用
紙Ｐは二次転写ローラ１１と対向して配置した押圧ロー
ラ１３との間にニップされ、中間転写ベルト７に形成さ
れたとカラー画像が用紙Ｐに転写される。そして、用紙
Ｐは定着器１４に供給されてトナー像を定着した後に排
紙される。

【００１７】中間転写ベルト７の表面には、画像形成ユ
ニット２〜５の感光体ドラム２ａ〜５ａと一次転写ロー
ラ１０ａ〜１０ｄのニップ力によってイエロー，マゼン
タ，シアン，ブラックのトナー像が付着し、カラー画像
が形成される。そして、中間転写ベルト７上のカラー画
像は二次転写ローラ１１と押圧ローラ１３との間のニッ
プ力によって用紙Ｐに転写される。

【００１８】一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは上下に移
動し、テンションローラ９は中間転写ベルト７に張力を
負荷したり弛めたりする方向に移動する。このような一
次転写ローラ１０ａ〜１０ｄ及びテンションローラ９の
移動は、中間転写ベルト７の寿命を長くすることをひと
つの目的としたものである。すなわち、印字動作のとき
には図示のように、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄ上に
移動して感光体ドラム２ａ〜５ａとの間に中間転写ベル
ト７をニップし、テンションローラ９は右斜め下に移動
して中間転写ベルト７に張力を与える。そして、非印字
期間では、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは下降すると
ともにテンションローラ９は左斜め上に移動して中間転
写ベルト７の張力を弛める。このように操作すること
で、非印字期間における中間転写ベルト７への負荷を低
減して寿命を長くする。また、押圧ローラ１３も印字期
間では図示のように中間転写ベルト７に接触するが、非
印字期間では左側に移動して離れ、停止している中間転
写ベルト７への局部的な押圧力負荷を零にして寿命を長
くする。

【００１９】このような一次転写ローラ１０ａ〜１０
ｄ，テンションローラ９及び押圧ローラ１３の動きは従
来ではそれぞれ個別に駆動されていたが、本発明では一
次転写ローラ１０ａ〜１０ｄの動作に連動させてテンシ
ョンローラ９及び押圧ローラ１３を移動させる。図２に
一次転写ローラ，テンションローラ，押圧ローラの位置
設定のための駆動機構の概略を示す斜視図を示す。

【００２０】図２において、１個の駆動モータ１５を駆
動源とし２個の１回転クラッチ１５ａ，１５ｂを介して
２つの接手１５ｃ，１５ｄが歯車列１５ｅ，１５ｆによ
って連接されている。これらの駆動モータ１５から接手
１５ｃ，１５ｄまでの各部材は本体１内に組み込まれた
ものであり、押圧ローラ１３も同様に本体１に予め組み
込まれている。一方、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄ，
駆動ローラ８，テンションローラ９，二次転写ローラ１
１及びこれらに巻回された中間転写ベルト７（図２では
省略）はひとつのユニットとして本体１に対して着脱自
在である。そして、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｃ及び
押圧ローラ１３の動作を駆動するための第１伝達軸１６
が接手１５ｃに結合可能に配置され、一次転写ローラ１
０ｄ及びテンションローラ９の動作を駆動するための第
２伝達軸１７が接手１５ｄに結合可能に配置されてい
る。

【００２１】一次転写ローラ１０ａ〜１０ｃ両端は、２
本の水平ロッド１８ａにそれぞれ起倒ロッド１８ｂを介
して連接され、水平ロッド１８ａの一端には第１伝達軸
１６に設けた起倒用カム１６ａが突き当たっている。一
方、押圧ローラ１３はブロック１３ａによって回転自在
に保持されるとともに圧縮のスプリング１３ｂによって
本体１内のシャーシ（図示せず）に連接されている。そ
して、ブロック１３ａと第１伝達軸１６との間には往復
動ロッド１９が配置され、第１伝達軸１６にはこの往復
動ロッド１９に突き当たる往復動用カム１６ｂを取り付
けている。

【００２２】一次転写ローラ１０ｄは起倒ロッド１８ｃ
に連接され、第２伝達軸１７にはこの起倒ロッド１８ｃ
に突き当たる起倒用カム１７ａを設けている。一方、テ
ンションローラ９はブロック９ａによって回転自在に保
持され、このブロック９ａには圧縮のスプリング９ｂと
往復動ロッド９ｃとが連接されている。そして、第２伝
達軸１７に往復動ロッド９ｃに突き当たる往復動用カム
１７ｂを取り付けている。

【００２３】図３（ａ）は起倒用カムによる一次転写ロ
ーラの上下動作を示す図であって、非印字時期の状態を
示す概略図、（ｂ）は起倒用カムによる一次転写ローラ
の上下動作を示す図であって、ブラックの画像形成ユニ
ットによる印字状態を示す概略図、（ｃ）は起倒用カム
による一次転写ローラの上下動作を示す図であって、全
ての画像形成ユニットを使用するときの印字状態を示す
概略図であり、同図の（ａ）は全ての一次転写ローラ１
０ａ〜１０ｄが下降していて、図１に示した中間転写ベ
ルト７から離れた状態を示している。モノクロームの画
像を形成する場合にブラック（Ｋ）の画像形成ユニット
５だけを作動するように指令されると、駆動モータ１５
が作動して第２伝達軸１７を回転させ、同図の（ｂ）の
状態に設定される。すなわち、起倒用カム１７ａによっ
て起倒ロッド１８ｃが起立し、一次転写ローラ１０ｄだ
けが中間転写ベルト７に接触する。また、フルカラーの
画像形成の指令があると、駆動モータ１５が作動して第
１，第２伝達軸１６，１７を回転させ、同図の（ｃ）に
示すように起倒ロッド１８ｂ，１８ｃが全て起立し、一
次転写ローラ１０ａ〜１０ｄが中間転写ベルト７に接触
する。

【００２４】なお、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄの起
倒動作に連動して、往復動用カム１７ｂによってテンシ
ョンローラ９を中間転写ベルト７にテンションを付与す
る位置に移動する。この移動の後、往復動用カム１６ｂ
の回転により、押圧ローラ１３が図２の状態から二次転
写ローラ１１側に移動するモードに設定される。

【００２５】図４（ａ）は第１伝達軸の回転による一次
転写ローラ及び押圧ローラの動作を示すカム線図、
（ｂ）は第２伝達軸の回転による一次転写ローラ及びテ
ンションローラの動作を示すカム線図である。横軸が第
１，第２伝達軸１６，１７の回転角度であり、０°のと
きがホームポジションで１２０°回転する毎にモードが
切り替わる。縦軸は転写ローラ１０ａ〜１０ｄ，テンシ
ョンローラ９，押圧ローラ１３の移動量であり、各部材
はカム線図の上死点及び下支点で正確に停止することで
所定の機能を満足するので、第１，第２伝達軸１６，１
７は０°，１２０°，２４０°の角度で正確に停止す
る。

【００２６】ここで、第１，第２伝達軸１６，１７に
は、装置本体側に配置された駆動系統の接手１５ｃ，１
５ｄに係合して回転を伝達するための接手１６ｃ，１７
ｃを設ける。図５の（ａ）はカップリングを構成する接
手の詳細図であって、駆動系統側の接手の斜視図及び同
図の（ｂ）はカップリングを構成する接手の詳細図であ
って、中間転写ベルトのユニット側に設ける接手の斜視
図であり、接手１５ｃの端面には中心周りに１２０°の
角度ピッチで係合凹部１５ｃ−１が形成され、他方の接
手１６ｃの端面にはこれらの係合凹部１５ｃ−１に嵌ま
り込む突起１６ｃ−１を形成している。なお、第２伝達
軸１７に回転を伝達する接手１５ｄ，１７ｃの組合せも
同様の構成としたものである。

【００２７】一方、駆動モータ１５が作動するとき、１
回転クラッチ１５ａ，１５ｂはその出力軸が１回転した
ときに停止する。そして、これらの１回転クラッチ１５
ａ，１５ｂの出力軸から接手１５ｃ，１５ｄまでに配列
されている歯車列１５ｅ，１５ｆの減速比は１／３であ
る。したがって、１回転クラッチ１５ａが１回転して停
止するときには、接手１５ｃは図５の（ａ）において１
２０°回転することになり、３箇所に形成した係合凹部
１５ｃ−１のいずれかが真上に来る。したがって、この
係合凹部１５ｃ−１に係合する突起１６ｃ−１も必ず図
示のいずれかが真上に来る姿勢の位置となるように停止
する。このため、中間転写ベルト７のユニットの着脱に
よるカップリングの結合及び離脱にかかわらず、第１伝
達軸１６は０°，１２０°，２４０°のいずれかの角度
で正確に停止することができる。このことは接手１５ｄ
についても全く同様である。

【００２８】以上の構成において、画像形成ユニット２
〜５によって中間転写ベルト７に形成されたトナー像
は、二次転写ローラ１１と押圧ローラ１３との間を用紙
Ｐが通過する間にこの用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐ
への転写期間では、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄ，テ
ンションローラ９，押圧ローラ１３はそれぞれ図１に示
す位置に設定される。すなわち、一次転写ローラ１０ａ
〜１０ｄは上昇して感光体ドラム２ａ〜５ａに中間転写
ベルト７を押しつけてトナー像を転写し、テンションロ
ーラ９は中間転写ベルト７にテンションを付与し、押圧
ローラ１３は二次転写ローラ１１側に付勢されている。

【００２９】ここで、図２で説明したように、駆動モー
タ１５から接手１５ｃ，１５ｄまでの駆動系統は本体１
に内蔵したシャーシに固定され、中間転写ベルト７及び
これを巻回している駆動ローラ８，テンションローラ
９，一次転写ローラ１０ａ〜１０ｄ，二次転写ローラ１
１から構成されるユニットは本体１に対して着脱自在と
したものである。このユニットを本体１に装着すると
き、駆動系統側の接手１５ｃ，１５ｄに第１，第２伝達
軸１６，１７の接手１６ｃ，１７ｃを接合してカップリ
ングを構成させる。図６に接手の結合によるカップリン
グの構成までを順に示す概略図、図７に中間転写ベルト
のユニットの本体への装着から接手の結合までを示すフ
ローチャートを示す。

【００３０】駆動系統側の接手１５ｃは１回転クラッチ
１５ａが１回転して停止した後には、前述のように係合
凹部１５ｃ−１の位置が常に図５の（ａ）となるように
保持される。そして、中間転写ベルト７のユニットを本
体１に組み込むときには、係合凹部１５ｃ−１に接手１
６ｃの突起１６ｃ−１が整合してそのまま入り込んで結
合される場合もある。しかしながら、ほとんどの場合、
図６の（ａ）に示すように係合凹部１５ｃ−１と突起１
６ｃ−１は整合せず、同図の（ｂ）に示すように突起１
６ｃ−１が接手１５ｃの端面に突き当たる。一方、接手
１５ｃは圧縮のスプリング１５ｇによって相手の接手１
６ｃ側に付勢されているので、接手１５ｃは図示のよう
に左側に移動する。この状態で駆動モータ１５を作動さ
せると接手１５ｃが回転し、係合凹部１５ｃ−１に突起
１６ｃ−１が整合するようになると同図の（ｃ）のよう
に突起１６ｃ−１が係合凹部１５ｃ−１の中に入り込ん
で結合される。

【００３１】一方、接手１６ｃ，１７ｃの近傍にはその
回転角度を光学的に検知してホームポジションにあるか
どうかを検出するためのセンサ２０，２１を設ける。そ
して、図６の（ｃ）に示したように接手１５ｃ，１６ｃ
が結合された後に回転を継続させて同図の（ｄ）のよう
にセンサ２０がホームポジションにあることを検知する
と駆動モータ１５の作動が停止する。この後、１回転ク
ラッチ１５ａを１回転させる毎に第１伝達軸１６は０
°，１２０°，２４０°の位置でそれぞれ正確に停止す
る。このような結合は第２伝達軸１７側の接手１５ｄと
接手１７ｃについても同様である。

【００３２】本発明においては、駆動モータ１５と接手
１５ｃの間に１回転クラッチ１５ａを組み込むとともに
１／３の減速比の歯車列１５ｅを備えているので、１回
転クラッチ１５ａが１回転して停止するとときには３個
の係合凹部１５ｃ−１は常に図５の（ａ）の配列とな
る。したがって、中間転写ベルト７のユニットの着脱に
かかわらず、第１伝達軸１６は０°，１２０°，２４０
°のいずれかの角度で正確に停止すすることができるの
で、一次転写ローラ１０ａ〜１０ｃ及び押圧ローラ１３
を所定の位置に停止させることが可能となる。このこと
は、接手１５ｄについても全く同様である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、新たにモータを追加す
ることなくまたは電磁クラッチに比べ安価な１回転クラ
ッチを使用するので、装置を小型化できるとともに低価
格での製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるカラー画像形成装
置の要部の構成を示す断面図

【図２】一次転写ローラ，テンションローラ，押圧ロー
ラの位置設定のための駆動機構の概略を示す斜視図

【図３】（ａ）起倒用カムによる一次転写ローラの上下
動作を示す図であって、非印字時期の状態を示す概略図 （ｂ）起倒用カムによる一次転写ローラの上下動作を示
す図であって、ブラックの画像形成ユニットによる印字
状態を示す概略図 （ｃ）起倒用カムによる一次転写ローラの上下動作を示
す図であって、全ての画像形成ユニットを使用するとき
の印字状態を示す概略図

【図４】（ａ）第１伝達軸の回転による一次転写ローラ
及び押圧ローラの動作を示すカム線図 （ｂ）第２伝達軸の回転による一次転写ローラ及びテン
ションローラの動作を示すカム線図

【図５】（ａ）カップリングを構成する接手の詳細図で
あって、駆動系統側の接手の斜視図 （ｂ）カップリングを構成する接手の詳細図であって、
中間転写ベルトのユニット側に設ける接手の斜視図

【図６】接手の結合によるカップリングの構成までを順
に示す概略図

【図７】中間転写ベルトのユニットの本体への装着から
接手の結合までを示すフローチャート

【符号の説明】

１ 本体 ２，３，４，５ 画像形成ユニット ２ａ，３ａ，４ａ，５ａ 感光体ドラム ２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ 現像ローラ ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 露光器 ７ 中間転写ベルト ８ 駆動ローラ ９ テンションローラ ９ａ ブロック ９ｂ スプリング ９ｃ 往復動ロッド １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 一次転写ローラ １１ 二次転写ローラ １２ 用紙トレイ １３ 押圧ローラ １３ａ ブロック １３ｂ スプリング １４ 定着器 １５ 駆動モータ １５ａ，１５ｂ １回転クラッチ １５ｃ 接手 １５ｃ−１ 係合凹部 １５ｄ 接手 １５ｅ，１５ｆ 歯車列 １５ｇ スプリング １６ 第１伝達軸 １６ａ 起倒用カム １６ｂ 往復動用カム １６ｃ 接手 １６ｃ−１ 突起 １７ 第２伝達軸 １７ａ 起倒用カム １７ｂ 往復動用カム １７ｃ 接手 １８ａ 水平ロッド １８ｂ，１８ｃ 起倒ロッド １９ 往復動ロッド ２０，２１ センサ Ｐ 用紙

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H030 AA07 AB02 BB42 BB46 BB53 2H032 AA05 BA09 BA23 CA04 2H071 BA13 BA20 CA01 CA05 DA09 DA27

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間転写ベルト及びその駆動機構を装置の
   本体に対して着脱自在とし、前記装置の本体の内部に前
   記駆動機構に連接する駆動系統を備えるカラー画像形成
   装置において、前記駆動系統は駆動モータとその出力軸
   に連接された１回転クラッチと前記駆動機構に着脱可能
   な接手とを備え、前記接手と前記駆動機構との間の結合
   形態の数を前記駆動機構の動作形態の数またはその約数
   と等しくし、前記１回転クラッチと前記接手との間を、
   前記駆動機構の動作形態の数で除した減速比で連接した
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。