JP3288948B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

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、
カラー複写機やカラーファクシミリ等に用いられるカラ
ー画像形成装置、特に電子写真方式によって多色トナー
像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー画像形成装置の構成を、特
開平７−３６２４６号公報に記載されているカラープリ
ンタを例にとって説明する。この従来例のプリンタの側
面から見た内部構造を図１７に示す。この装置は、転写
ベルト２０２、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等
からなる中間転写ベルトユニット２０１を備えており、
転写ベルト２０２上でカラー像を重ね合わせる。

【０００３】プリンタ中央にはブラック、シアン、マゼ
ンタ、イエロー用の４組の扇形断面を有する像形成ユニ
ット２０７Ｂｋ、２０７Ｙ、２０７Ｍ、２０７Ｃが図に
示すように円環状に配置され、これらが像形成ユニット
群２０８を構成している。各色の像形成ユニット２０７
Ｂｋ、２０７Ｙ、２０７Ｍ、２０７Ｃがプリンタ内に正
しく装着されると、像形成ユニット側とプリンタ側との
機械駆動系統及び電気回路系統が相互カップリング部材
を介して結合し、両者が機械的・電気的に一体化する。

【０００４】円環状に配置された像形成ユニット２０７
Ｂｋ、２０７Ｙ、２０７Ｍ、２０７Ｃは、円筒状の軸２
０９を中心とする回転可能な支持体に支持され、全体と
して駆動モーターによって回転駆動される。像形成時に
は、各像形成ユニットは回転移動によって順次、前述の
中間転写ベルト２０２が掛け渡された第１転写ローラ２
０３に対向する像形成位置２１０に移動することにな
る。像形成位置２１０はレーザ光２１１による露光位置
でもある。

【０００５】２１２はプリンタ内の下部に配置されたレ
ーザ露光装置である。レーザ信号光２１１は像形成ユニ
ット２０７Ｍと２０７Ｃとの間に形成された光路用窓２
１３を通り、円筒状の軸２０９に開けられた窓を通っ
て、軸２０９内に位置し装置本体に固定されたミラー２
１４に入射する。ミラー２１４で反射したレーザ信号光
２１１は、像形成位置２１０にある像形成ユニット２０
７Ｂｋの露光窓２１５から像形成ユニット２０７Ｂｋ内
に進入し、像形成ユニット内に上下に配設されている現
像器２１６とクリーナ２１７との間の光路用空間を通っ
て感光体ドラム２１８の左側面の露光部に入射する。入
射したレーザ信号光が感光体ドラム２１８の母線方向に
走査されることにより、感光体ドラム２１８が露光され
る。

【０００６】感光体ドラム２１８に形成されたトナー像
は転写ベルト２０２に転写され、次に像形成ユニット群
２０８が９０゜回転し、イエローの像形成ユニット２０
７Ｙが像形成位置２１０に移動する。そして、上述のブ
ラックトナー像の形成と同じ動作を行い、中間転写ベル
ト２０２上に形成済みのブラックトナー像に重ねてイエ
ロートナー像を形成する。同様の動作をさらにマゼン
タ、シアンの像形成ユニットを用いて行い、中間転写ベ
ルト２０２上にフルカラー像を形成した後、第３転写ロ
ーラ２１９で紙にカラー像を転写し、定着機２２０で定
着する。

【０００７】このようなカラープリンターにおいて、像
形成位置にある像形成ユニットの感光体ドラムにプリン
ター本体側の駆動機構を接続して感光体ドラムに回転駆
動力を伝達する機構を図１８に示す。図１８において、
像形成位置に移動した像形成ユニットの感光体ドラム２
１８は、その回転軸２３５が図示しない軸受けによって
位置決めされた状態で支持され、回転軸２３５の一端側
に固定されたギア２３２が本体側の出力軸２４５に固定
されたギア２４１に係合する。このようにして、本体側
の駆動力が感光体ドラム２１８に伝達される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例が記載され
ている文献は、像形成ユニットを装着したキャリッジは
慣性モーメントが非常に大きく、カラー画像形成の高速
化のために短時間で各色の像形成ユニットの位置を切り
替えるには、急減速時の慣性力に対抗し得る大きな制動
力を生じるブレーキが必要であり、ブレーキの構造が複
雑になる。また、従来例の図１８に示したような通常の
平ギアを組み合わせた伝動機構では、感光体側のギアの
偏心成分によるピッチ誤差が各色ごとに異なるため、各
色の感光体に固有の角速度の伝達誤差が生じ、これが色
位置ずれ（各色の像の位置ずれ）の要因となる。特に感
光体３０を含む像形成ユニットは、トナーを消費し終わ
ると新しいユニットに交換されるので、感光体側のギア
の機械精度のばらつきを考慮する必要がある。

【０００９】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、各色の感光体の角速度の伝達誤差を無くし、また、
感光体側のギア機械精度のばらつきを考慮する必要がな
いカラー画像形成装置または像形成ユニットを提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるカラー画像
形成装置の構成は、回転可能に支持され、その先端に凸
状テーパー面を有する先端テーパ部が形成される出力軸
と、前記出力軸に設けられるカップリングと、後述する
受け部材を像形成位置近傍でガイドし、像形成位置に位
置決めするガイド板と、を有する装置本体と、感光体
と、回転自在に枢支され、感光体を支持する感光体支持
軸と、ユニットの一方側に設けられ、前記出力軸の先端
テーパ部を,前記出力軸の軸心と前記感光体支持軸の軸
心とが一致するように案内する凹状テーパ面と、ユニッ
トの一方側に設けられ、前記感光体支持軸に固定され、
前記カップリングと係合して出力軸の回転を感光体支持
軸に伝達するカップリングと、ユニットの他方側に設け
られ、感光体支持軸を受ける受け部材と、を有し、前記
凹状テーパ面および前記カップリングは、感光体支持軸
の軸線上の一方側に配置され、前記受け部材は、感光体
支持軸の軸線上の他方側に配置される、像形成ユニット
と、前記感光体上に形成されたトナー像を転写体上に順
次重ねて転写する転写手段と、を備え、さらに、前記出
力軸は、前記先端テーパ部が前記像形成ユニットの前記
凹状テーパ面から離間する位置と、前記先端テーパ部が
前記像形成ユニットの前記凹状テーパ面に案内される位
置とを取るように軸方向に移動可能に構成され、前記出
力軸の移動方向は、前記像形成ユニットの着脱方向に対
して垂直となるように設定され、而して、前記像形成ユ
ニットは、前記受け部材が前記ガイド板に案内されるこ
とにより像形成位置に達して位置決めされ、この後、前
記出力軸が,前記離間する位置から前記案内される位置
に移動し、この出力軸から像形成ユニットに与えられる
スラスト力を像形成ユニットの前記受け部材が装置の側
壁に当接して受け止め、前記出力軸の前記先端テーパ部
が前記像形成ユニットの前記凹状テーパ面に案内され、
前記出力軸の前記カップリングと前記感光体の前記カッ
プリングが係合することにより、像形成ユニットが，前
記感光体支持軸の軸線上の他方側において、像形成位置
に位置決めされつつ装置本体に対して受け止められた
後、この状態で、感光体支持軸の軸線上の一方側におい
て，出力軸の軸心と感光体支持軸の軸心を一致させつ
つ、双方のカップリングを係合させることにより、出力
軸の回転力を感光体に伝達可能とさせることを特徴とす
る。本発明による像形成ユニットの構成は感光体と、回
転自在に枢支され、感光体を支持する軸と、ユニットの
一方側に設けられ、後述する受け部材が所定位置に位置
決めされた後,この状態で、装置本体の出力軸の先端テ
ーパ部を,前記出力軸の軸心と前記感光体支持軸の軸心
とが一致するように案内する凹状テーパ面と、ユニット
の一方側に設けられ、前記感光体支持軸に固定され、出
力軸のカップリングと係合して出力軸の回転を感光体支
持軸に伝達するカップリングと、ユニットの他方側に設
けられ、装置本体のガイド板により案内されて像形成位
置に位置決めされるとともに、前記像形成位置に位置づ
けられたときに、移動する出力軸から像形成ユニットに
与えられるスラスト力を装置本体の側壁に当接して受け
止める,感光体支持軸を受ける受け部材と、を有し、前
記凹状テーパ面および前記カップリングは、感光体支持
軸の軸線上の一方側に配置され、前記受け部材は、感光
体支持軸の軸線上の他方側に配置される、ことを特徴と
する。本発明によるカラー画像形成装置の感光体駆動伝
達方法は、回転可能に支持され、その先端に凸状テーパ
ー面を有する先端テーパ部が形成される出力軸と、前記
出力軸に設けられるカップリングと、後述する受け部材
を像形成位置近傍でガイドし、像形成位置に位置決めす
るガイド板と、を有する装置本体と、感光体と、回転自
在に枢支され、感光体を支持する感光体支持軸と、ユニ
ットの一方側に設けられ、前記出力軸の先端テーパ部
を,前記出力軸の軸心と前記感光体支持軸の軸心とが一
致するように案内する凹状テーパ面と、ユニットの一方
側に設けられ、前記感光体支持軸に固定され、前記カッ
プリングと係合して出力軸の回転を感光体支持軸に伝達
するカップリングと、ユニットの他方側に設けられ、感
光体支持軸を受ける受け部材と、を有し、前記凹状テー
パ面および前記カップリングは、感光体支持軸の軸線上
の一方側に配置され、前記受け部材は、感光体支持軸の
軸線上の他方側に配置される、像形成ユニットと、前記
感光体上に形成されたトナー像を転写体上に順次重ねて
転写する転写手段と、を備え、さらに、前記出力軸は、
前記先端テーパ部が前記像形成ユニットの前記凹状テー
パ面から離間する位置と、前記先端テーパ部が前記像形
成ユニットの前記凹状テーパ面に案内される位置とを取
るように軸方向に移動可能に構成され、前記出力軸の移
動方向は、前記像形成ユニットの着脱方向に対して垂直
となるように設定される、カラー画像形成装置の感光体
駆動伝達方法であって、前記受け部材を前記ガイド板に
案内させることにより、前記像形成ユニットを前記像形
成位置に位置づける工程と、前記像形成位置に位置づけ
られた前記像形成ユニットに対して、前記出力軸を,前
記離間する位置から前記案内される位置に移動させる工
程と、前記移動する出力軸から前記像形成ユニットに与
えられるスラスト力を,前記受け部材を装置の側壁に当
接させることにより受け止める工程と、前記受け止めら
れた像形成ユニットに対して、前記出力軸の前記先端テ
ーパ部を前記像形成ユニットの前記凹状テーパ面に案内
させ、前記出力軸の前記カップリングと前記感光体の前
記カップリングを係合させる工程と、を有し、像形成ユ
ニットが，前記感光体支持軸の軸線上の他方側におい
て、像形成位置に位置決めされつつ装置本体に対して受
け止められた後、この状態で、感光体支持軸の軸線上の
一方側において，出力軸の軸心と感光体支持軸の軸心を
一致させつつ、双方のカップリングを係合させることに
より、出力軸の回転力を感光体に伝達可能とさせること
を特徴とする。このように、感光体の軸と駆動側の出力
軸とを軸心が一致するように結合させるので、出力軸の
角速度と感光体の角速度とが一致する。従って、出力軸
の角速度が正確に感光体に伝達され、各色の感光体が同
一の回転角速度で回転すると共に、感光体が交換されて
も回転角速度は変わらない。また、感光体と出力軸との
カップリング部材に特に高い寸法精度を要求する必要が
ない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 （第１の実施形態） 本発明の第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の側
面から見た内部構造を図１に示し、各部の構成と動作を
順に説明する。［像形成ユニット］図１において３はイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色毎に感光体３
０とその周辺のプロセス要素を一体化した像形成ユニッ
トであり、それぞれ以下の部品で構成される。３４は感
光体３０を一様に負電圧に帯電させるコロナ帯電器、３
５は現像ローラを含む現像器、３９はトナーホッパであ
る。トナーホッパ３９内には、ポリエステル樹脂に顔料
を分散した負電圧帯電性のトナー３２が入っている。こ
のトナー３２は現像器３５の現像ローラ表面によって運
ばれて感光体３０を現像する。３８は転写後の感光体３
０の表面に残ったトナーを清掃するクリーナであり、ゴ
ム製のクリーニングブレード３６と廃トナーを溜める廃
トナー溜３７とからなる。３３はレーザ光が像形成ユニ
ットに進入できるように設けられた露光窓である。感光
体３０の直径は３０ｍｍ、現像器３５の現像ローラは直
径約１６ｍｍ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。 ［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で感光体３０上
に形成されたトナー像を写し取りこれを記録用紙に再転
写するためのものである。転写ベルトユニット５は、中
間転写ベルト５０とこれが掛け渡されたガイドプーリー
群５５Ａ〜５５Ｄ、クリーナ５１、及び、クリーニング
後の廃トナーを収容する廃トナーケース５７を一体化し
て装置本体１に着脱自在としたものである。

【００１２】中間転写ベルト５０は、厚さ約１００μｍ
のエンドレスベルト状の半導電性（電気抵抗が中程度）
のウレタンを基材とし、表面層はポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフ
ルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）等
のフッ素樹脂を用い全体で１００〜３００μｍの厚さと
したフィルムである。中間転写ベルト５０の周長は、Ａ
４サイズ又はレターサイズの紙にフルカラープリントで
きるように、Ａ４サイズの長手方向の長さ（２９７ｍ
ｍ）に、感光体ドラム（直径３０ｍｍ）の周長の半分よ
り若干長い長さを加えた３７８ｍｍに設定している。

【００１３】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除去するものであり、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に搬送するスクリュー５２とから構成され
る。このクリーナ５１は、中間転写ベルト５０上にカラ
ー像を形成している間は、支点５８を中心に回動して中
間転写ベルトから離れるように構成されている。

【００１４】中間転写ベルト５０のガイドプーリー５５
Ａは、中間転写ベルト５０を駆動する駆動プーリーであ
ると共に、クリーニングブレード５３のバックアップロ
ーラを兼ねている。ガイドプーリー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り、ガイドプーリー５
５Ｃは感光体３０から中間転写ベルト５０にトナー像を
転写するための１次転写バイアスを印加している。ガイ
ドプーリー５５Ｄは中間転写ベルト５０にテンションを
与えるテンションプーリである。中間転写ベルト５０は
これらのガイドプーリーに掛け渡され、駆動プーリー５
５Ａの回転に従って回転する。なお、５６は中間転写ベ
ルト５０を保護するカバーである。 ［装置全体の構成］ （像形成ユニット、キャリッジ） 図１に示すように、装置本体１のほぼ中央にキャリッジ
２が設けられている。装置本体の前面（図１の右側）に
は前面アリゲータ１Ａが設けられ、装置の天面には天面
扉１７が設けられている。

【００１５】キャリッジ２は４色の像形成ユニット３
Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋを収容し、装置本体１に対して
円管２１を軸として回動自在に支持されている。これに
よって、各像形成ユニットの感光体３０が、像形成位置
１０とその他の待避位置との間を回転移動できる。天面
扉１７を開くと、像形成ユニット３の取っ手（図示せ
ず）をつかんで、像形成ユニット３をキャリッジ２から
容易に取り外すことができる。したがって、像形成ユニ
ット３の交換が必要な場合、その像形成ユニット３が天
面扉１７のすぐ下方に位置するようにキャリッジ２を回
転させた後、天面扉１７を開いてその像形成ユニット３
を新しいユニットと交換すればよい。

【００１６】各色の像形成ユニット３は、像形成位置１
０にあるときのみ動作する。このとき、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と感光体
３０とが接触する。そして、この位置で像形成ユニット
３は装置本体１の機械的な駆動機構に連結されると共
に、電気的にも電源等と接続される。その他の待避位置
では像形成ユニット３は動作しない。

【００１７】（前面アリゲータ、転写ベルトユニット） 前面アリゲータ１Ａは装置本体１に対してヒンジ軸１Ｂ
で枢着されており、前方に倒すように開くことができ
る。この前面アリゲータ１Ａの内面には定着器１５、２
次転写ローラ９、除電針７、紙ガイド１３ａ〜１３ｄの
前面側が取り付けられており、前面アリゲータ１Ａを前
方に倒すとこれらも前面アリゲータ１Ａに付随して倒れ
る。その結果、装置本体１の前面が大きく解放され、こ
の部分から転写ベルトユニット５の着脱が可能となる。
また、紙詰まりの際、詰まった紙を容易に除去すること
ができる。

【００１８】転写ベルトユニット５は装置本体１に装着
されたときには所定の位置に確実に位置決めされ、像形
成位置１０にある感光体３０に対面する中間転写ベルト
５０の部分がこの感光体３０に接触する。また、転写ベ
ルトユニット５の各部が装置本体と電気的に接続される
と共に、駆動プーリー５５Ａが装置本体側の駆動手段と
連結して中間転写ベルト５０が回転可能となる。なお、
除電針７は記録用紙が中間転写ベルト５０から分離する
ときにトナー像が乱れないようにするためのものであ
る。

【００１９】（光学系） 図１に示すように、転写ベルトユニット５の下方にレー
ザ露光装置６が配置されている。レーザ露光装置６は、
半導体レーザ、ポリゴンミラー６Ａ、レンズ系６Ｂ、第
１ミラー６Ｃ等から構成されている。画像情報の時系列
電気画素信号に対応した画素レーザ信号光８が像形成ユ
ニット３Ｙの廃トナー溜３７と像形成ユニット３Ｂｋの
トナーホッパ３９との間に形成された光路窓２４を通
り、円管２１に設けられた窓２２を通って円管２１内に
位置するミラー１９に入射する。ミラー１９は装置本体
１に固定されている。ミラー１９で反射したレーザ信号
光は、像形成位置１０にある像形成ユニット３Ｙの露光
窓３３から像形成ユニット３Ｙ内に進入し、感光体３０
の左側面の露光部に入射する。入射したレーザ信号光が
感光体（ドラム）３０の母線方向に走査されることによ
り、感光体３０が露光される。

【００２０】（給紙系） 図１において、１２は給紙ユニットであり、１４は給紙
ローラ、１６はレジストローラ、１８は排紙ローラであ
る。１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄはこれらのロー
ラ、中間転写ベルト５０と２次転写ローラ９との接触
部、そして定着器１５の間を結ぶ紙ガイドである。 ［装置全体の動作］ 次に、カラー画像形成装置の動作を説明する。

【００２１】図１において、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
た状態で画像形成装置１の電源が投入されると、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６
Ａが回転を始めて準備を完了する。なお、電源投入直後
に感光体３０や中間転写ベルト５０の状態を整えるイニ
シャライズモードを動作させる場合もある。

【００２２】準備が完了すると、初めに像形成位置１０
にあるイエローの像形成ユニット３Ｙが像形成を開始す
る。装置本体１の駆動機構に連結されたイエローの感光
体３０が像形成位置１０で回転を始めると同時に現像器
３５、帯電器３４、中間転写ベルト５０が動き始める。
中間転写ベルト５０は駆動プーリー５５Ａの駆動によっ
て図１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５０の周速度とがほぼ等速になる
ように設定されている。また二次転写ローラ９とクリー
ナ５１は中間転写ベルト５０から離間している。

【００２３】帯電器３４が感光体３０の表面を帯電さ
せ、一様に帯電した部分が露光位置に達する頃に合わせ
て、中間転写ベルト５０の先頭位置が検知手段によって
検知され、この検知信号に同期して、画像信号に対応す
るレーザー光８がレーザ露光装置６から発せられる。一
様に帯電した感光体３０上にレーザー光が照射されると
画像信号に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は
現像器３５で順次顕像化されてトナー像が形成される。
感光体３０上に形成されたトナー像は、感光体３０の回
転に伴って中間転写ベルト５０に接触する一次転写位置
に移動し、ここで中間転写ベルト５０に順次写し取られ
る。この動作をＡ４一画面の終端部が中間転写ベルト５
０に転写され終わるまで継続してイエローの像形成が終
了し、感光体３０と中間転写ベルト５０は初期位置で停
止する。

【００２４】なお、帯電器３４は感光体３０を−４５０
Ｖに帯電させ、感光体の露光電位は−５０Ｖである。ま
た、感光体３０の未帯電部分が現像ローラを通過する際
は現像ローラに＋１００Ｖの直流電圧が印加され、感光
体３０の静電潜像が書き込まれた部分が現像ローラを通
過する際は現像ローラに−２５０Ｖの直流電圧が印加さ
れる。また、中間転写ベルト５０のガイドプーリー５５
Ｃとテンションプーリー５５Ｄには、＋１．０ｋＶの直
流電圧が印加されている。

【００２５】イエローの像形成が終了して感光体３０と
中間転写ベルト５０が停止すると、次にイエローの感光
体３０に系合していた装置本体１の駆動機構が感光体３
０との結合を解除する。そして、キャリッジ２が矢印方
向に９０度回転することにより、イエローの像形成ユニ
ット３Ｙが像形成位置１０から離れると同時に、マゼン
タの像形成ユニット３Ｍが像形成位置１０に移動する。
マゼンタの像形成ユニット３Ｍが像形成位置１０に停止
すると、装置本体１の駆動機構がマゼンタの感光体３０
に系合して像形成ユニット３Ｍと転写ベルトユニット５
が動作を始め、マゼンタの像形成が開始される。そし
て、上述のイエローの像形成と同様の動作により、中間
転写ベルト５０上にはイエローのトナー像に重ねてマゼ
ンタのトナー像が形成される。

【００２６】シアンおよびブラックについても上記と同
様の動作が繰り返され、中間転写ベルト５０上に４色の
トナー像が形成される。最後のブラックトナー像が形成
されている間に、中間転写ベルト５０の回動に伴ってト
ナー像の先頭が２次転写ローラ９の位置に達する直前に
２次転写ローラ９が中間転写ベルト５０に接近する。そ
して、給紙ユニット１２から送り出された記録用紙を２
次転写ローラ９と中間転写ベルト５０の間に挟んで送る
ことにより、４色のトナー像が一括して記録用紙上に転
写される。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。トナー像が転写された記録用紙
は、定着機１５を通過してトナー像を定着させた後、排
紙ローラ１８から装置外に排出される。

【００２７】２次転写後に中間転写ベルト５０上に残留
しているトナーは、クリーニングブレード５３が中間転
写ベルト５０に接触することによってかきとられ、かき
とられたトナーはスクリュー５２によって廃トナーケー
ス５７に収容される。２次転写が終了すると中間転写ベ
ルト５０および像形成ユニット３は停止し、キャリッジ
２が９０度回転してイエローの像形成ユニット３Ｙが再
び像形成位置１０へ移動する。これでカラー画像形成動
作が完了する。

【００２８】なお、トナー像の記録用紙への２次転写
は、上述のように最後のブラックトナー像が形成されて
いる間に同時に行う方法の他に、ブラックトナー像の形
成が終了した後、中間転写ベルト５０をさらに一回転さ
せて２次転写を行う方法もある。 ［感光体の位置決め及び駆動機構の詳細］ 次に各色のトナー像の位置合わせを正確に行うための各
色の感光体３０の位置決め及び駆動機構の詳細について
図２〜図８を用いて説明する。

【００２９】（キャリッジの構造） キャリッジ２は中央の円管２１に右側壁２０Ｒと左側壁
２０Ｌが固定され、この両側壁２０Ｒと２０Ｌの間に、
各色の像形成ユニット３を仕切る仕切板２３が９０度の
等間隔で４カ所に固定されている。１カ所につき２枚の
仕切板２３が狭い空間を挟んで平行に設置されている。
２枚の仕切板２３の間の空間はレーザー光８が通過する
光路用の空間であり、光路窓２４が形成されている。ま
た円管２１には、光路２４に対応する位置と、ミラー１
９によって反射したレーザー光８が出ていく位置とに合
計８カ所の窓２２が設けられている。

【００３０】また右側壁２０Ｒの外周には像形成ユニッ
ト３の感光体に固定されたカップリング板４２を受ける
右切欠き２６が形成されている。他方の左側壁２０Ｌの
外周には感光体３０の軸４０の左端に設けられたカラー
４３を受ける左切欠き２９が形成されている。２５は右
側壁２０Ｒ及び左側壁２０Ｌの内側に形成されたガイド
溝であり、像形成ユニット３の両側壁に設けられたガイ
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。なお、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
状態ではキャリッジ２に対して像形成ユニット３はガイ
ドピン４５Ｒ，４５Ｌを中心にして、カップリング板４
２と右切り欠き２６との隙間、またはカラー４３と左切
り欠き２９との隙間分だけ回動可能である。一実施例と
して、これらの隙間を約１ｍｍ確保した。

【００３１】また、像形成ユニット３のガイドピン４５
Ｒ，４５Ｌとキャリッジ２のガイド溝２５との間（特に
径方向）、及び、像形成ユニット３の外面とキャリッジ
２の各部との間にもそれぞれ隙間が設けられている。こ
のように、感光体３０はキャリッジ２に対して全方向に
遊びを持った状態で保持される。なお、図示は省略する
が、両側壁２０Ｒ，２０Ｌの外周部に内側へ突出する突
起部又は部材を設けることにより、像形成ユニット３が
キャリッジ２から落下しないようにしている。また、キ
ャリッジ２に対して、図６に二点鎖線で示す中心位置に
像形成ユニット３を保持するために、バネ等を用いて像
形成ユニット３をキャリッジ２から浮かした状態で支持
しする構造を採用しても良い。

【００３２】図２において、２８は左側壁２０Ｌに固定
されたキャリッジギアであり、本体側に設けられたキャ
リッジ駆動機構８６と連結する。このキャリッジ駆動機
構８６は、駆動源（図９のモーター１００）に連結され
たウォームギア８９とこれに噛み合うウォームホイール
８８、そしてウォームホイール８８と一体化されキャリ
ッジギア２８とかみ合うギア８７より構成される。

【００３３】なお、キャリッジ２は、図３に示すように
左右の本体壁１Ｒ，１Ｌに軸受け４６で回転自在に支持
され、レーザ露光装置６及びミラー１９と平行に配置さ
れている。ミラー１９は支持部材（図示せず）によって
左右の本体壁１Ｒ，１Ｌに直接固定されている。

【００３４】（感光体断面） 像形成ユニット３の感光体３０は図３に示すように、ド
ラムの両端部内側にフランジ４１が固定され、これらの
フランジ４１を貫通するように１本の感光体軸４０が固
定されている。この感光体軸４０は像形成ユニット３の
両側壁で回転自在に枢支される。感光体軸４０の右端に
は凹状テーパ面４８が形成され、その周りには軸方向に
突出する８枚の爪４７が円環状に配置されたカップリン
グ板４２が感光体軸４０に固定されている。カップリン
グ板４２が回転駆動されると感光体軸４０が回転し、同
時にフランジ４１を介して感光体３０が回転する。ま
た、感光体軸３０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。

【００３５】次に感光体３０を像形成位置１０に正確に
位置決めして回転駆動するために、装置本体１の両側壁
１Ｒ，１Ｌに設けた感光体駆動機構６０とディテント機
構８０について説明する。

【００３６】（感光体駆動機構） 感光体駆動機構６０は右側本体壁１Ｒに設けられ、出力
軸７０、出力軸７０と一体的に回転するカップリング板
６１、出力軸駆動ギア７１、及びこれらを駆動する駆動
源からなる。出力軸７０は右側本体壁１Ｒとこれに平行
に固定された基板６７とにそれぞれ設けられた軸受け７
７によって、回転可能かつ軸方向に移動可能に支持され
る。

【００３７】出力軸７０の先端に形成された先端テーパ
部７５は、感光体３０の軸４０の右端に形成された凹状
テーパ面４８に対応する凸状テーパ面を有する。出力軸
７０の基端は、スラスト軸受け６９に少ない面積で接触
するように、球面状に形成されている。出力軸７０に固
定された出力軸駆動ギア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、駆動源側のギア７２とか
み合っている。

【００３８】７４は軸受け７７と出力軸駆動ギア７１間
に挿入された圧縮バネであり、出力軸７０のカップリン
グ板６１が感光体３０のカップリング板４２から離間す
る方向へ出力軸７０を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
段によって、出力軸７０のカップリング板６１が感光体
３０のカップリング板４２から離間した離間位置（図
４）から、感光体軸４０の凹状テーパ面４８と出力軸７
０の先端テーパ部７５とが係合する係合位置（図３）
へ、圧縮バネ７４の付勢力に対抗して移動可能である。
離間位置及び係合位置のいずれの位置においても出力軸
駆動ギア７１が駆動源側ギア７２にかみ合うように、原
動側ギア７２は軸方向に十分な長さを有している。出力
軸７０が軸方向に移動するとき、出力軸駆動ギア７１と
原動側ギア７２は互いに歯面で滑りながら相対移動す
る。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と同様に軸方向に突出する８枚のカ
ップリング爪６５を有する。このカップリング板６１は
出力軸７０に対して回転方向はピン６４によって固定さ
れるが、軸方向には所定量移動可能に構成されている。
このような構成により、カップリング爪６５とカップリ
ング爪４７の先端同士が当接した場合にカップリング板
６１が一時的に後退して、感光体軸４０の凹状テーパ面
４８と出力軸７０の先端テーパ部７５との係合を妨げな
いようにしている。カップリング板６１は、圧縮バネ６
２によって出力軸７０の先端側へ付勢され、先端ストッ
パ６３に当接した位置に規制される。

【００３９】（ディテント機構） 次に左本体壁１Ｌに設けたディテント機構８０について
説明する。ディテント機構８０はガイド板８１、ディテ
ントレバー８２、ディテントレバー８２を動かすソレノ
イド８５等から構成される。ガイド板８１は像形成位置
１０近傍で感光体軸４０の左端に備えられたカラー４３
をガイドし、キャリッジ２の中心から所定の径方向距離
にある位置にカラー４３を位置決めするためのものであ
り、左側本体壁１Ｌに固定されている。ディテントレバ
ー８２は支軸８３によって左側本体壁１Ｌに枢着され、
先端部のＶ溝でカラー４３をガイド板８１に押しつける
ようにしてカラー４３を正確に位置決めする。ディテン
トレバー８２はレバー８４を介してソレノイド８５に連
結されており、ソレノイド８５が作動するとディテント
レバー８２が揺動して、そのＶ溝がカラー４３をガイド
板８１に強く押しつける。

【００４０】なお、感光体駆動機構６０の出力軸７０の
軸心とディテント機構８０のＶ溝のセンターとを結ぶ直
線がレーザ露光装置６及びミラー１９と正確な平行度を
有するように各部品が配置されている。また、軸受けの
遊びは最小限に抑えられている。その結果、感光体駆動
機構６０とディテント機構８０とが動作したとき、感光
体３０は像形成位置１０に精度よく位置決めされる。

【００４１】（感光体及び中間転写ベルトの駆動機構） 次に、感光体３０と中間転写ベルト５０とを駆動する駆
動機構について説明する。図７に示すように、感光体及
び中間転写ベルトの駆動機構９０は、駆動源としての第
１モーター９５と、これに連結された減速ギア９２及び
９３を備えている。減速ギア９２は図４に示した駆動源
側ギア７２と一体である。

【００４２】減速ギア９３は駆動プーリー５５Ａに固定
されたプーリーギア９４にかみ合う。減速ギア９２は出
力軸駆動ギア７１にかみ合って感光体３０を回転駆動す
る。９１は減速ギア９２とアイドラギア９６にかみ合う
モーターギアである。なお、これらのギアの回転比はす
べて整数比に設定してある。

【００４３】駆動プーリー５５Ａの外径は３０mmであ
り、駆動プーリー５５Ａが４回転すると周長３７７mmの
中間転写ベルト５０が丁度一回転する。駆動プーリー５
５Ａに固定されたプーリーギア９４と減速ギア９３との
回転比は１対２、プーリーギア９４とアイドラギア９６
との回転比は１対４、プーリーギア９４とモーターギア
９１との回転比は１対６にそれぞれ設定されている。ま
た、プーリーギア９４と出力軸駆動ギア７１との回転比
は１対１であり、出力軸駆動ギア７１と減速ギア９２と
の回転比は１対２である。

【００４４】（中間転写ベルトと感光体との関係） 図８は像形成位置１０にある感光体３０と中間転写ベル
ト５０の位置関係を説明する図である。転写ベルトユニ
ット５が装置本体１の左右の側壁１Ｌ，１Ｒ間に位置決
め固定されているとき、像形成位置１０に位置決めされ
た感光体３０の外周は、図８に示すように、ガイドロー
ラ５５Ｃとテンションローラ５５Ｄとの共通接線よりベ
ルト内部に約１mm程度入った位置にある。したがって、
中間転写ベルト５０に与えられた張力によって中間転写
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、両者が均一に接触する。例えば、図８に矢印で
示すように、テンションローラ５５Ｄに約２〜３Ｋｇの
バネ力を付与することにより充分な転写性能が得られ
た。このときの中間転写ベルト５０の幅は約２５０ｍｍ
であった。

【００４５】なお、キャリッジ２が回転して像形成ユニ
ット３が切り替えられる際、感光体３０が中間転写ベル
ト５０の表面を擦りながら移動することになる。しか
し、中間転写ベルト５０は一色のトナー像を転写するた
びに一回転し、画像が形成されない無像領域が感光体３
０に接した状態で停止する。したがって、色切替時に画
像が乱されることはなく、またベルトの無像領域の表面
が多少磨耗しても画像に影響はない。

【００４６】（キャリッジ駆動機構） 図９はキャリッジ２を回転駆動するキャリッジ駆動機構
の構成図である。図９において、８９は図２に示したウ
ォームホイール８８にかみ合うウォームギアである。ウ
ォームギア８９は軸９７でかさ歯車１０２ａと一体に連
結されている。かさ歯車１０２ａはかさ歯車１０２ｂと
かみ合い、かさ歯車１０２ｂはワンウェイクラッチ１０
７を介して第２モーター１００のモーター軸１０１にに
連結されている。このワンウェイクラッチ１０７は第２
モーター１００の右回転のみをかさ歯車１０２ｂに伝達
し、左回転ではモーター軸１０１が空回りして回転を歯
車１０２ｂに伝達しない。

【００４７】モーター軸１０１にはさらに切替ギア１０
４が第２のワンウェイクラッチ１０８を介して連結され
ている。この第２のワンウェイクラッチ１０８は、上記
のワンウェイクラッチ１０７とは逆方向の回転のみを切
替ギア１０４に伝達する。切替ギア１０４はギア１０５
にかみ合い、ギア１０５は定着器１５、給紙・排紙ロー
ラ群、及び像形成位置の現像器３５にそれぞれ連結され
ている。従って、第２モーター１００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、及び像形成位置の現像器３５を回転
駆動するといった具合に、回転方向によって異なる装置
を切替駆動するする。なお、第２モーターにはステッピ
ングモーターを用いている。

【００４８】（キャリッジ位置検知） 図１０は、キャリッジ２の右側壁２０Ｒに設けたキャリ
ッジ２の位置を検知するための位置検知手段を示してい
る。図１１に斜視図で示すように、この位置検知手段
は、検知ピン１１２と検知センサ１１０からなる。図１
０において、４個の検知ピン１１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
ｋ）は対応する像形成ユニット３が像形成位置へ達する
前に検知センサ１１０を通過するように、かつ、円周を
４等分するように配置されている。また、ブラックの像
形成ユニット３に対応する検知ピン１１２Ｂｋのすぐ後
（回転方向での後側）にもう１本の検知ピン１１７が設
けられている。この検知ピン１１７は、後述するよう
に、キャリッジ２の回転位置（初期位置）を検知するた
めに使用される。

【００４９】また、位置検知ピン１１２は像形成ユニッ
ト３がキャリッジ２に装着されているか否かの検知にも
用いられる。この検知の原理を図１２に従って説明す
る。像形成ユニット３がキャリッジ２に装着されていな
い場合は、（ａ）に示すように、圧縮バネ１１５によっ
て検知ピン１１２が検知センサ１１０から離間する方向
に付勢されているので、検知ピン１１２は検知センサ１
１０によって検知されない。一方、像形成ユニット３が
キャリッジ２に装着されると、（ｂ）に示すように、像
形成ユニット３が検知ピン１１２の内側先端を押し、バ
ネ１１５の付勢力に対抗して位置検知ピン１１２を右側
壁２０Ｒの外側に押し出す。この結果、検知ピン１１２
が検知センサ１１０で検知可能な状態になる。なお、１
１４は、検知ピン１１０が右側壁２０Ｒから脱落するの
を防止するストッパである。

【００５０】（位置決め及び駆動機構の動作） 次に、位置決め及び駆動機構の動作いついて説明する。
各色の像形成ユニット３がキャリッジ２に装着された状
態で、キャリッジ駆動用の第２モーター１００（図９）
が回転してウォームギア８９を回転させると、キャリッ
ジ２が矢印の方向に回転してイエローの像形成ユニット
３Ｙが像形成位置１０に運ばれてくる（図１）。この
時、感光体駆動機構６０（図４）の出力軸７０はバネ７
４に付勢されて後方に下がり、先端テーパ部７５とカッ
プリング板６１は感光体側のカップリング板４２から離
間した位置にある。また、ディテント機構８０（図５）
のソレノイド８５はオフ状態であり、ディテントレバー
８２は図５に破線で示す位置に待機している。感光体と
中間転写ベルトを駆動する第１モーター９５は停止して
いる。イエローの感光体３０が中間転写ベルト５０の表
面を擦りながら運ばれてきて像形成位置の近傍に来る
と、キャリッジ駆動用の第２モーターが停止してウォー
ムギア８９の回転が停止し、キャリッジ２はその位置で
ロックされる。

【００５１】キャリッジ２が停止すると直ちにソレノイ
ド８５がオンにされ、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に押しつける方向に付
勢されそのＶ溝がカラー４３を挟みつけて規定位置に位
置決めする。

【００５２】同時に、スラスト軸受け６９がバネ力に対
抗して出力軸７０を図３の左方に押し出す。出力軸７０
の先端テーパ部７５は押し出されると感光体軸４０の凹
状テーパ面４８に係合し始め、感光体軸４０を出力軸７
０の軸心に合わせながら前進する。先端テーパ部７５と
凹状テーパ面４８が係合し、さらにスラスト軸受け６９
が出力軸７０を押しつけると感光体軸４０の軸心と出力
軸７０の軸心は完全に一致し感光体３０は像形成位置１
０に正確に位置決めされる。この時、出力軸７０によっ
て与えられるスラスト力は、フランジ４１の端面を像形
成ユニット３の側板軸受け部に押し当て、この側板軸受
け部はキャリッジ２の左側壁２０Ｌに当接して受けとめ
られる。また、先端テーパ部７５が凹状テーパ面４８と
係合すると、カップリング板４２と６１が互いに係合
し、出力軸７０の回転力が感光体３０に伝達できる状態
になる。

【００５３】上記のようにディテント機構８０と感光体
駆動機構６０が動作して感光体３０が正確に位置決めさ
れる際、感光体３０を含む像形成ユニット３全体がキャ
リッジ２内で移動することになる。前述のように、像形
成ユニット３はある程度の遊びを有する状態でキャリッ
ジ２内に保持されているので、キャリッジ２が像形成ユ
ニット３の位置決め時の移動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る回転方向の遊びが多少あるが、感
光体３０は装置本体側の位置決め機構によって直接位置
決めされるので、キャリッジ２の遊びが感光体３０の位
置決めに影響することはない。

【００５４】次に、感光体３０の位置決めが終了する
と、感光体とベルト駆動用の第１モーター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。これらの動作開始に伴って、各プロセス要素が
動作を開始し、感光体３０上に順次イエローのトナー像
が形成され、このトナー像は順次中間転写ベルト５０上
に転写されていく。

【００５５】上記の動作中は、出力軸７０がスラスト軸
受け６９によって図２の左方に押しつけられ、また、ソ
レノイド８５がオン状態を維持してディテントレバー８
２がガイド板８１との間にカラー４２を挟み続ける。

【００５６】中間転写ベルト５０が１回転すると（感光
体３０と駆動プーリー５５Ａは４回転、ガイドプーリー
５５Ｃは６回転する）イエローの像形成を終了し、第１
モーター９５は停止し中間転写ベルト５０は初期位置に
停止する。

【００５７】中間転写ベルト５０と感光体３０が停止す
るとソレノイド８５がオフにされディテントが解除され
ると同時にスラスト軸受け６９が図２の右方に後退し、
バネ７４の付勢力によって出力軸７０も右方へ後退す
る。この結果、カップリング板６１及び先端テーパ部７
５がカップリング板４２及び感光体軸４０から離間し、
キャリッジ２の回転が可能となる。

【００５８】カップリングが解除されるとウォームギア
８９が再び回転し、キャリッジ２が図２の矢印方向に回
転駆動され、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。そして、再びデ
ィテント機構８０と感光体駆動機構が作動してマゼンタ
の感光体３０の位置決め、カップリング動作を行い２色
目のトナー像形成に入る。

【００５９】このように、色の切り替え動作とトナー像
形成を繰り返して４色のカラー画像を中間転写ベルト５
０上に形成し、最後にこれを記録紙上に転写する。な
お、一実施例として、キャリッジ２を９０度回転させる
動作に要する時間を約０．６秒、出力軸のカップリング
の着脱動作に要する時間を約０．２秒に設定し、プロセ
ス速度を約１００ｍｍ／秒に設定した。

【００６０】（キャリッジ駆動機構動作） 次にキャリッジ駆動機構８６及びキャリッジ２の位置検
知手段の動作を説明する。まず、画像の記録を開始する
前にイニシャライズ動作を行う。このとき、第２モータ
ー１００が図９に矢印で示す方向の右回転を開始し、こ
の回転力はワンウェイクラッチ１０７、かさ歯車１０２
ｂ，１０２ａ、ウォームギア８９、ウォームホイール８
８（図２）等を介してキャリッジ２に伝達される。この
とき他方のワンウェイクラッチ１０８は切替ギア１０４
及びギア１０５に回転力を伝達しない。

【００６１】キャリッジ２が回転を開始すると、検知セ
ンサ１１０（図１０）が検知ピン１１２を検知すること
によって各色の像形成ユニット３の有無が認識される。
また、図１０に示すように、検知ピン１１７が検知セン
サ１１０を通過するときのみ検知信号が２個連続して検
出されることから、キャリッジ２の位置が判別される。
最初に記録する色の像形成ユニット３（本実施形態では
イエローの像形成ユニット３Ｙ）を像形成位置１０へ移
動して第２モーター１００は停止する。

【００６２】イニシャライズが完了するとカラー像形成
動作に移行する。まず感光体駆動のためのカップリング
動作が完了し感光体３０が位置決めされると第１モータ
ー９５が回転を始め、感光体３０と中間転写ベルト５０
が回転を始めると同時に第２モーター１００が左回転を
始める。第２モーター１００の左回転はワンウェイクラ
ッチ１０８を介して切替ギア１０４、ギア１０５を回転
駆動し（図９）、定着器１５、給紙、排紙ローラ群、及
び像形成位置の現像器３５を駆動する。ギア１０５から
先の伝達機構はごく普通のギア伝達系でよい。このとき
第２モーター１００は左回転であるからワンウェイクラ
ッチ１０７は回転力を伝達せず、キャリッジ２は静止し
たままである。ワンウェイクラッチ１０７からキャリッ
ジ２までの伝動系にウォームギア８９とウォームホイー
ル８８とが含まれているので、キャリッジ２はロックさ
れた状態を維持することができる。

【００６３】次に１色目の記録が完了すると第１モータ
ー、第２モーターが停止して、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
成位置の現像器３５の全てが停止し、感光体のカップリ
ングが解除される。カップリングが解除されると第２モ
ーター１００が再び右回転を開始し、キャリッジ２を回
転移動させる。

【００６４】図１３は、像形成ユニット３を切り替える
ときに制御される第２モーター１００の回転速度の変化
と、検知ピン１１２を検知センサ１１０が検知するタイ
ミングとを示している。像形成ユニット３を切り替える
とき、オープンループ制御されるステッピングモーター
である第２モーターは、図１３に示すように加速、減速
され、所定のステップ数だけ回転した後に停止する。こ
のとき、第２モーター１００とキャリッジ２との機械的
な連結は、伝動系に挿入されたクラッチによって１色の
像形成ごとに切断される。第２モーター１００の回転位
置とキャリッジ２の回転位置との関係は常に一定にはな
らないので、第２モーター１００の回転開始から停止ま
でのパルス数は多少のばらつきを含む。

【００６５】そこで、本実施形態では、まずキャリッジ
２を回転させて検知ピン１１２の位置を検知センサ１１
０が検知すると、その時点から一定のスパルス数だけ回
転させた後に第２モーターを停止するようにしている。
キャリッジ２の回転中はキャリッジ２と第２モーターと
の回転位置関係がずれることはないので、上記のような
制御によってキャリッジ２の位置決めを正確に行うこと
ができる。

【００６６】本実施形態ではさらに、図１３に示すよう
に、第２モーター１００の減速中に、検知センサ１１０
が検知ピン１１２の通過を検知した時点から一定のパル
ス数だけ回転させた後に第２モーターを停止する。モー
ター軸１０１からキャリッジ２に至る各ギアにはバック
ラッシュがあり、またキャリッジ２は大きな慣性を有し
ているので、定速回転中にはバックラッシュに起因する
第２モーター１００とキャリッジ２の位置関係のずれが
不安定である。一方、減速中であればキャリッジ２の慣
性に対抗してキャリッジ２を停止させる方向に力が加わ
るので、伝達系のギアのバックラッシュはすべて一定方
向に偏っており、第２モーター１００とキャリッジ２と
の位置関係が一義的に決まる。この結果、キャリッジ２
を正確な位置に停止させることができる。

【００６７】なお、記録速度を上げるべく像形成ユニッ
ト３の切替えを短時間で行うためには、慣性の大きいキ
ャリッジ２を急速に加速・減速する必要がある。本実施
形態では伝動系にワンウェイクラッチ１０７が挿入され
ているので、第２モーター１００の制動制御によってキ
ャリッジ２を減速させることができない。しかし、ワン
ウェイクラッチ１０７とキャリッジ２との間にウォーム
ギア８９およびウオームホイール８８が介在しているの
で、これらによってキャリッジ２に制動がかけられ、減
速動作が可能になる。

【００６８】また、上記のようなウォームギア８９およ
びウオームホイール８８を用いた簡単な構造によって、
キャリッジ２の停止時、特に電源がオフであるときに
も、像形成ユニット３を保持するキャリッジ２を任意の
位置でロックすることができるので、像形成ユニット３
を交換するとき等に便利である。

【００６９】なお、本実施形態では、キャリッジが複数
の像形成ユニットを支持して回転する構造を有するが、
本発明のキャリッジ駆動機構は、必ずしもこのような構
造のキャリッジに限定されるわけではない。例えば特開
昭６３−２３１７２号公報に記載されているような構
造、すなわち、単一の感光体と、各色ごとの複数の現像
ユニットを備え、キャリッジが複数の現像ユニットを支
持して回転する構造に本発明のキャリッジ駆動機構を適
用することもできる。この構造の場合、キャリッジを回
転することによって各色の現像ユニットを切り替えなが
ら感光体上に異なる色のトナー像を順次形成し、感光体
上のカラートナー像を記録用紙に直接転写する。

【００７０】また、本実施形態のキャリッジ駆動機構で
は、第２モーターからの駆動力を２種類の負荷に切り替
えながら伝達するために、２つのワンウェイクラッチ１
０７，１０８を用いたが、ワンウェイクラッチに代えて
通常の電磁クラッチ等を用いてもよい。要は動力伝達の
断続を制御できればよいのであるが、小型化および簡素
化の観点からはワンウェイクラッチが最も適している。

【００７１】また、本実施形態ではキャリッジの位置検
知手段として検知ピン１１２とインタラプター型のフォ
トセンサを用いたが、センサの種類やピンの形態、位置
については、実施形態のものに限定する必要はない。キ
ャリッジの回転中に各像形成ユニットに対応したキャリ
ッジの位置が検知できればよい。

【００７２】また、第２モーター１００にはステッピン
グモーターを用いたが、回転角度を制御可能なモーター
であればよく、例えばＡＣサーボモーター等を用いても
よい。

【００７３】（各色のトナー像の位置合わせ） 次に各色のトナー像の位置合わせについて説明する。各
色のトナー像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が一定の正確な速度で回転す
る必要がある。これを実現するために、本実施形態では
感光体３０と中間転写ベルト５０の駆動用第１モーター
９５にＦＧサーボモーターを用い、これに加わる負荷変
動を極力抑えるために、第１モーター９５を感光体３０
と中間転写ベルト５０の専用駆動源としている。

【００７４】また、中間転写ベルト５０に転写されるト
ナー像の先頭位置を正確に一致させるために、各色の像
形成において、第１モーター９５が起動してから完全に
定速走行状態になった後に中間転写ベルト５０の先頭位
置を検出し、この検出信号に基づいて、感光体３０上へ
のレーザー光による潜像記録を開始するように、中間転
写ベルト５０の先頭検出用の穴とセンサとが設けられて
いる。

【００７５】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に正確に保持する必要
がある。本実施形態では前述したように、感光体３０の
位置決めは、左右の本体壁１Ｒ、１Ｌ上に取り付けられ
た出力軸７０とディテントレバー８２とによって感光体
軸を直接支持することによって行われる。この際、感光
体３０はキャリッジ２内で一定範囲内で変位自在に支持
されているので、キャリッジ２の位置決め精度に無関係
に感光体３０を正確に位置決めすることができる。

【００７６】次に、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。従来例の図１８に示した
ような通常の平ギアを組み合わせた伝動機構では、感光
体側のギアの偏心成分によるピッチ誤差が各色ごとに異
なるため、各色の感光体に固有の角速度の伝達誤差が生
じ、これが色位置ずれ（各色の像の位置ずれ）の要因と
なる。特に感光体３０を含む像形成ユニットは、トナー
を消費し終わると新しいユニットに交換されるので、感
光体側のギアの機械精度のばらつきを考慮する必要があ
る。

【００７７】本実施形態では、前述したように、感光体
３０の軸４０と駆動側の出力軸７０とを軸心が一致する
ように結合させるので、出力軸７０の角速度と感光体３
０の角速度とが一致する。従って、出力軸７０の角速度
が正確に感光体３０に伝達され、各色の感光体が同一の
回転角速度で回転すると共に、感光体が交換されても回
転角速度は変わらない。また、感光体と出力軸７０との
カップリング部材に特に高い寸法精度を要求する必要が
ない。

【００７８】次に、出力軸７０の先端テーパ部７５に係
合する感光体軸４０の凹状テーパ面４８の中心に対して
感光体が偏心していると、感光体の周速が変動して記録
ピッチが変化する。そして、各感光体で偏心量と位相と
が異なれば色位置ずれが生じ得る。本実施形態では前述
したように、中間転写ベルト５０をその張力で感光体３
０に軽く接触させ、感光体３０の周速度と独立に一定速
度で中間転写ベルト５０を走行させている。したがっ
て、感光体の偏心による周速度の変動は感光体３０と中
間転写ベルト５０との間に滑りが生じることによって吸
収される。つまり、周速度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上に圧縮されて転写
され、逆の場合は伸長して転写されるので、感光体３０
の周速度の変動にかかわらず、角速度に対応した記録ピ
ッチが正確に中間転写ベルト上に転写される。

【００７９】次に、第１モーター９５から出力軸７０ま
たは中間転写ベルト５０へ至る本体側の伝動系に生じる
回転速度および角速度の誤差は、中間転写ベルト５０の
１回転に対する各ギア９１、９２、９３、９４、９６、
７１（図７）の回転比、及び、駆動プーリ５５Ａ、ガイ
ドプーリー５５Ｃ（図８）の回転比をそれぞれ整数倍と
することにより解消している。上記の構成により、一色
の記録ごとに各ギア及び各プーリが初期位置に復帰し各
色について同じ初期位置から記録を開始するので、理想
的な記録位置からのずれ量および位相が各色について同
じになり、中間転写ベルト５０上での色位置ずれが無く
なる。

【００８０】以上のように本実施形態によれば、感光体
３０を装置本体上の像形成位置に正確に位置決めした上
で、本体側駆動軸７０と感光体３０を係合するカップリ
ング部での角速度の伝達誤差を無くし、感光体３０の外
周の回転軸心からの偏心に起因する記録ピッチ誤差は定
速走行する中間転写ベルト５０との滑りによって吸収
し、さらに本体側の伝動機構に起因する中間転写ベルト
５０の走行速度の変動による位置ずれ量及び位相を各色
について一致させることによって解消している。このよ
うにして、寸法精度にバラツキのある複数の感光体を切
り替えて使用しても色位置ずれのない高精度のカラー画
像を記録することができる。

【００８１】一実施例として、感光体３０の外径を３０
ｍｍとし、感光体３０の外周速度と中間転写ベルト５０
の周速度をはぼ等しくした。別の実施例では、感光体３
０の外径を数％程度大きく設定し、感光体３０を中間転
写ベルト５０に対して常時滑らせて走行させるようにし
た。この場合、中間転写ベルト５０に対する摩擦力のか
かる方向が感光体や中間転写ベルト５０に多少の速度変
動があっても常に一定となるので、摩擦力が安定する。
この結果、中間転写ベルト５０をより安定した状態で定
速走行させることができ、より高精度のカラー画像が得
られた。なお、このとき、出力軸駆動ギア７１は駆動プ
ーリー５５Ａと同一の回転数であるので、感光体と中間
転写ベルト５０との回転同期が崩れることはない。

【００８２】また、本実施形態では第１モーター９５と
駆動プーリー５５Ａ及び出力軸駆動ギア７１との間の減
速機構としてギアを用いたが、これに代えてベルト及び
プーリーによる減速機構を用いてもよい。この場合も、
回転部材の回転数比を整数倍に設定しておけば本実施形
態と同様の効果が得られる。 （第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態に係るカラー画像形成装置のキ
ャリッジの構造を図１４に示す。図１４はキャリッジ２
を軸方向から見た側面図であり、周方向に区切られた４
箇所のうちの１箇所に像形成ユニット３が二点鎖線で示
されている。そして、キャリッジ２の側壁２０Ｒ、２０
Ｌに、像形成ユニット３を径方向内側へ付勢する押さえ
板バネ６６が設けられている。図１４では押さえ板バネ
６６についても４箇所のうちの１箇所のみに図示され、
他の３箇所については省略されている。

【００８３】像形成ユニット３がキャリッジ２に装着さ
れたとき、像形成ユニット３は押さえ板バネ６６によっ
て径方向内側へ付勢されるので、感光体３０の中心は図
１４のＡの位置にある。像形成ユニット３の切替えのた
めにキャリッジ２が回転している間は、４個の像形成ユ
ニット３はすべてこの位置にある。感光体３０の中心が
図１４のＡ位置まで後退しているので、感光体３０の表
面が中間転写ベルト５０の表面を擦ることなく感光体３
０が像形成位置１０に移動することができる。

【００８４】キャリッジ２によって像形成ユニット３が
像形成位置１０に運ばれてくると、第１の実施形態で述
べたように、出力軸７０が押し出されてきて先端テーパ
部７５が感光体軸４０の凹状テーパ面４８と係合する。
先端テーパ部７５と凹状テーパ面４８との係合によって
出力軸７０と感光体軸４０との心合わせが行われ、その
結果、感光体３０の中心が図１４のＡ位置からＢ位置に
移動して感光体３０の外周面が中間転写ベルト５０に接
触する。

【００８５】カップリング機構とディテント機構を解除
すると、像形成ユニット３がキャリッジ２の径方向内側
へ移動し、感光体３０の外周面が中間転写ベルト５０と
離れ、感光体３０の中心が図１４のＡ位置に戻る。この
ような構成により、像形成ユニットの切替時に感光体が
中間転写ベルトを擦りながら移動することが無くなる。
また、特別な駆動手段を設けることなく、押さえ板バネ
を用いた簡単な手段によって感光体を像形成位置で出退
移動させることができる。

【００８６】なお、キャリッジは、本実施形態のように
回転によって複数の像形成ユニットを像形成位置へ切替
移動させるタイプに限らず、複数の像形成ユニットを平
面上に並べた状態で支持し、往復動作によって複数の像
形成ユニットを像形成位置へ切替移動させる構成として
もよい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー画
像形成装置、または像形成ユニット、または感光体駆動
伝達方法によれば、感光体の軸と駆動側の出力軸とを軸
心が一致するように結合させるので、出力軸の角速度と
感光体の角速度とが一致する。従って、出力軸の角速度
が正確に感光体に伝達され、各色の感光体が同一の回転
角速度で回転すると共に、感光体が交換されても回転角
速度は変わらない。また、感光体と出力軸とのカップリ
ング部材に特に高い寸法精度を要求する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るカラー画像形成装
置の側面から見た内部構造を示す断面図

【図２】図１のカラー画像形成装置のキャリッジ及び感
光体の位置決め及び駆動機構を示す分解斜視図

【図３】図１のカラー画像形成装置の像形成位置にある
感光体の軸心を含む平面で切断したキャリッジの断面図

【図４】図１のカラー画像形成装置の感光体を駆動する
駆動機構の斜視図

【図５】図１のカラー画像形成装置の感光体の、駆動機
構と反対側に設けられた軸の位置決め機構を示す側面図

【図６】図１のカラー画像形成装置のキャリッジを軸に
垂直な面で切断した断面図

【図７】図１のカラー画像形成装置の感光体及び中間転
写ベルトを駆動する本体側の駆動機構の動力伝達図

【図８】図１の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示す詳細図

【図９】図１のカラー画像形成装置のキャリッジ駆動機
構をキャリッジの軸方向から見た断面図

【図１０】図１のカラー画像形成装置のキャリッジ位置
検知手段の構成図

【図１１】図１０のキャリッジ位置検知手段の斜視図

【図１２】図１０のキャリッジ位置検知手段が像形成ユ
ニットの装着検知手段を兼ねることの動作説明図

【図１３】図１のカラー画像形成装置のキャリッジ駆動
用モーターの回転速度制御プロフィールとキャリッジ位
置検知タイミングとの関係を示す図

【図１４】本発明の第２実施形態に係るカラー画像形成
装置のキャリッジ内での像形成ユニットの位置を規制す
る手段を示す図

【図１５】従来のカラー画像形成装置の側面から見た内
部構造を示す断面図

【図１６】図１５のカラー画像形成装置の出力軸と感光
体とのカップリング部の構造を示す図

【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 １９ ミラー 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 駆動プーリー ６０ 感光体駆動機構 ６１ 駆動側カップリング板 ７０ 出力軸 ７１ 出力軸駆動ギア ７５ 先端テーパ部 ８０ ディテント機構 ８６ キャリッジ駆動機構 ８９ ウォームギア ９０ 感光体及び中間転写ベルトの駆動機構 ９５ 第１モーター １００ 第２モーター １０７ ワンウェイクラッチ

フロントページの続き (72)発明者 相澤 昌宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−36246（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−164818（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110869（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−61315（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−30857（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 13/01 G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 15/16 G03G 15/08 - 15/095

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に支持され、その先端に凸状テ
   ーパー面を有する先端テーパ部が形成される出力軸と、 前記出力軸に設けられるカップリングと、 後述する受け部材を像形成位置近傍でガイドし、像形成
   位置に位置決めするガイド板と、 を有する装置本体と、 感光体と、 回転自在に枢支され、感光体を支持する感光体支持軸
   と、 ユニットの一方側に設けられ、前記出力軸の先端テーパ
   部を,前記出力軸の軸心と前記感光体支持軸の軸心とが
   一致するように案内する凹状テーパ面と、 ユニットの一方側に設けられ、前記感光体支持軸に固定
   され、前記カップリングと係合して出力軸の回転を感光
   体支持軸に伝達するカップリングと、 ユニットの他方側に設けられ、感光体支持軸を受ける受
   け部材と、 を有し、 前記凹状テーパ面および前記カップリングは、感光体支
   持軸の軸線上の一方側に配置され、 前記受け部材は、感光体支持軸の軸線上の他方側に配置
   される、 像形成ユニットと、 前記感光体上に形成されたトナー像を転写体上に順次重
   ねて転写する転写手段と、 を備え、 さらに、 前記出力軸は、前記先端テーパ部が前記像形成ユニット
   の前記凹状テーパ面から離間する位置と、前記先端テー
   パ部が前記像形成ユニットの前記凹状テーパ面に案内さ
   れる位置とを取るように軸方向に移動可能に構成され、 前記出力軸の移動方向は、前記像形成ユニットの着脱方
   向に対して垂直となるように設定され、 而して、 前記像形成ユニットは、前記受け部材が前記ガイド板に
   案内されることにより像形成位置に達して位置決めさ
   れ、この後、 前記出力軸が,前記離間する位置から前記案内
   される位置に移動し、この出力軸から像形成ユニットに
   与えられるスラスト力を像形成ユニットの前記受け部材
   が装置の側壁に当接して受け止め、この後、 前記出力軸の前記先端テーパ部が前記像形成ユ
   ニットの前記凹状テーパ面に案内され、前記出力軸の前
   記カップリングと前記感光体の前記カップリングが係合
   することにより、 像形成ユニットが，前記感光体支持軸の軸線上の他方側
   において、像形成位置に位置決めされつつ装置本体に対
   して受け止められた後、この状態で、感光体支持軸の軸
   線上の一方側において，出力軸の軸心と感光体支持軸の
   軸心を一致させつつ、双方のカップリングを係合させる
   ことにより、出力軸の回転力を感光体に伝達可能とさせ
   ることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 像形成ユニットは、転写体および感光体
   軸の各々の軸方向に対し、垂直方向に着脱可能に装着さ
   れる請求項１のカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 感光体と、 回転自在に枢支され、感光体を支持する軸と、 ユニットの一方側に設けられ、後述する受け部材が所定
   位置に位置決めされた後,この状態で、装置本体の出力
   軸の先端テーパ部を,前記出力軸の軸心と前記感光体支
   持軸の軸心とが一致するように案内する凹状テーパ面
   と、 ユニットの一方側に設けられ、前記感光体支持軸に固定
   され、出力軸のカップリングと係合して出力軸の回転を
   感光体支持軸に伝達するカップリングと、 ユニットの他方側に設けられ、装置本体のガイド板によ
   り案内されて像形成位置に位置決めされるとともに、前
   記像形成位置に位置づけられたときに、移動する出力軸
   から像形成ユニットに与えられるスラスト力を装置本体
   の側壁に当接して受け止める,感光体支持軸を受ける受
   け部材と、 を有し、 前記凹状テーパ面および前記カップリングは、感光体支
   持軸の軸線上の一方側に配置され、 前記受け部材は、感光体支持軸の軸線上の他方側に配置
   される、 ことを特徴とする像形成ユニット。
4. 【請求項４】 回転可能に支持され、その先端に凸状テ
   ーパー面を有する先端テーパ部が形成される出力軸と、 前記出力軸に設けられるカップリングと、 後述する受け部材を像形成位置近傍でガイドし、像形成
   位置に位置決めするガイド板と、 を有する装置本体と、 感光体と、 回転自在に枢支され、感光体を支持する感光体支持軸
   と、 ユニットの一方側に設けられ、前記出力軸の先端テーパ
   部を,前記出力軸の軸心と前記感光体支持軸の軸心とが
   一致するように案内する凹状テーパ面と、 ユニットの一方側に設けられ、前記感光体支持軸に固定
   され、前記カップリングと係合して出力軸の回転を感光
   体支持軸に伝達するカップリングと、 ユニットの他方側に設けられ、感光体支持軸を受ける受
   け部材と、 を有し、 前記凹状テーパ面および前記カップリングは、感光体支
   持軸の軸線上の一方側に配置され、 前記受け部材は、感光体支持軸の軸線上の他方側に配置
   される、 像形成ユニットと、 前記感光体上に形成されたトナー像を転写体上に順次重
   ねて転写する転写手段と、 を備え、 さらに、 前記出力軸は、前記先端テーパ部が前記像形成ユニット
   の前記凹状テーパ面から離間する位置と、前記先端テー
   パ部が前記像形成ユニットの前記凹状テーパ面に案内さ
   れる位置とを取るように軸方向に移動可能に構成され、 前記出力軸の移動方向は、前記像形成ユニットの着脱方
   向に対して垂直となるように設定される、 カラー画像形成装置の感光体駆動伝達方法であって、 前記受け部材を前記ガイド板に案内させることにより、
   前記像形成ユニットを前記像形成位置に位置づける工程
   と、 前記像形成位置に位置づけられた前記像形成ユニットに
   対して、前記出力軸を,前記離間する位置から前記案内
   される位置に移動させる工程と、 前記移動する出力軸から前記像形成ユニットに与えられ
   るスラスト力を,前記受け部材を装置の側壁に当接させ
   ることにより受け止める工程と、 前記受け止められた像形成ユニットに対して、前記出力
   軸の前記先端テーパ部を前記像形成ユニットの前記凹状
   テーパ面に案内させ、前記出力軸の前記カップリングと
   前記感光体の前記カップリングを係合させる工程と、 を有し、 像形成ユニットが，前記感光体支持軸の軸線上の他方側
   において、像形成位置に位置決めされつつ装置本体に対
   して受け止められた後、この状態で、感光体支持軸の軸
   線上の一方側において，出力軸の軸心と感光体支持軸の
   軸心を一致させつつ、双方のカップリングを係合させる
   ことにより、出力軸の回転力を感光体に伝達可能とさせ
   ることを特徴とするカラー画像形成装置の感光体駆動伝
   達方法。