JPH09304996A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造のキャリッジ駆動機構によって、
各色のユニットの位置を短時間に切り替えることがで
き、しかも、電源オフ時等にキャリッジが動かないよう
に保持する。 【解決手段】 回転するキャリッジ２の軸の周りに、各
色の感光体３０を含む複数の像形成ユニット３が着脱自
在に装着される。キャリッジ２が回転することによっ
て、複数の像形成ユニット３が、感光体３０にトナー像
を形成する現像位置と待避位置との間を順次移動する。
キャリッジ２を回転駆動するキャリッジ駆動機構８６は
ウォームギア８９を含んでいる。

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、キャリッジモーターから像形成ユニット
群へ駆動力を伝達する機構について言及していないが、
一般的には、像形成ユニット群を保持するキャリッジへ
平歯車やベルトを介してキャリッジモーターから駆動力
が伝達される。この場合、キャリッジを動かないように
保持するためには、モーターのロック、又はキャリッジ
固定用のラチェット及び、そしてそれらの制御機構が必
要となり、構造が複雑になる。

【０００９】また、電気的にキャリッジをロックする場
合は、電源がオフになるとキャリッジを完全にロックす
ることができなくなる。例えばメンテナンスのために像
形成ユニットを出し入れする際、キャリッジに順方向又
は逆方向の過大な力がかかることがある。また、キャリ
ッジ内の一部の像形成ユニットを着脱する際、重量不均
衡が生じて大きな回転モーメントがキャリッジに生じ
る。このときにキャリッジのロックが不十分であると、
像形成ユニットの着脱の途中でキャリッジが回転し、像
形成ユニットが傷つけられるおそれがある。

【００１０】さらに、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。

【００１１】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、簡単な構造のキャリッジ駆動機構によって、各色の
ユニットの位置を短時間に切り替えることができ、しか
も、電源オフ時等にキャリッジが動かないように保持す
ることができるカラー画像形成装置を提供することを主
たる目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるカラー画像
形成装置の第１の構成は、表面に静電潜像が形成される
感光体と、異なる色のトナーと現像ローラとを有する複
数の現像ユニットと、前記複数の現像ユニットを保持し
て移動させるキャリッジと、前記感光体上にトナー像を
形成する現像位置と待避位置との間で前記複数の現像ユ
ニットを順次移動させるように前記キャリッジを駆動す
る、モーターと伝動機構からなるキャリッジ駆動手段
と、前記感光体上に形成された各色のトナー像を転写体
上に順次重ねて転写する転写手段とを備え、前記キャリ
ッジ駆動手段の伝動機構がウォームギアおよびウォーム
ホイールを含み、前記複数の現像ユニットが前記キャリ
ッジに着脱自在であることを特徴とする。

【００１３】このような構成によれば、モーターを停止
させるだけで自動的にキャリッジをロックさせることが
でき、電源がオン、オフいずれの状態にあってもキャリ
ッジを完全にロックすることができる。像形成ユニット
の着脱時、装置停止時等にもキャリッジが不用意に動く
ことがないので安全性が高い。

【００１４】上記の第１の構成は、単一の感光体と複数
の現像ユニットを用い、キャリッジが複数の現像ユニッ
トを支持して移動させるものであるが、複数の感光体を
含む像形成ユニットを用いる下記の構造にも本発明を適
用できる。

【００１５】すなわち、本発明によるカラー画像形成装
置の第２の構成は、異なる色のトナーおよび現像ローラ
を含む現像器と感光体とを有する複数の像形成ユニット
と、前記複数の像形成ユニットを保持して移動させるキ
ャリッジと、前記感光体上にトナー像を形成する現像位
置と待避位置との間で前記複数の像形成ユニットを順次
移動させるように前記キャリッジを駆動する、モーター
と伝動機構からなるキャリッジ駆動手段と、前記感光体
上に形成された各色の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、前記キャリッジ駆動手段の
伝動機構がウォームギアおよびウォームホイールを含
み、前記複数の像形成ユニットが前記キャリッジに着脱
自在であることを特徴とする。

【００１６】上記第１及び第２の構成を実施する上で好
ましい具体構成を以下に述べる。まず、キャリッジは、
装置本体に対して回転自在に支持されている構造が好ま
しい。キャリッジの他の構造として、平行移動によって
像形成ユニット（又は現像ユニット）を切り替えるもの
が考えられるが、往復運動させるのための機構が必要で
あると共に移動空間が大きくなり、装置の小型化が困難
である。これに対して、回転タイプのキャリッジは、一
方向の回転によってユニットを切り替えることができ、
ユニットの移動空間も小さくて済む。

【００１７】次に、キャリッジ駆動手段の伝動機構が前
記ウォームギアよりモーター側にクラッチ機構を有する
ことが好ましい。ウォームギアでキャリッジのロック状
態が維持されるので、ウォームギアとモーターとの間に
クラッチ機構を設けることにより、キャリッジのロック
状態を維持した状態でモーターを他の部材（例えば、定
着器や給紙ローラなど）の駆動に利用することが簡単に
できる。

【００１８】さらに、クラッチ機構がワンウェイクラッ
チであり、かつ、前記キャリッジ駆動手段が前記キャリ
ッジを駆動する際、前記モーターの制御による前記キャ
リッジの加速制御および減速制御が行われることが好ま
しい。ワンウェイクラッチを用いることにより、モータ
ーの回転方向を切り換えるだけでキャリッジの駆動、停
止を制御できる。さらに、ユニットの切替を高速に行う
ためのキャリッジの加速・減速がモータの制御のみによ
って簡単に実現する。

【００１９】また、感光体を駆動する感光体駆動手段
と、前記現像ローラを駆動する現像ローラ駆動手段と、
前記転写体を駆動する転写体駆動手段と、記録紙を搬送
する記録紙搬送手段とを備え、前記クラッチ機構を介し
て前記キャリッジに駆動力を供給するモーターが、前記
感光体駆動手段、前記現像ローラ駆動手段、前記転写体
駆動手段、および前記記録紙搬送手段のうちの少なくと
も一つにも駆動力を供給する構成が好ましい。モーター
の回転方向を切り換えることによりキャリッジへの駆動
力伝達の接続と切断とを行うと共に、そのモーターで感
光体駆動手段、現像ローラ駆動手段、転写体駆動手段、
記録紙搬送手段等を駆動することができるので、装置全
体に必要なモーターの数を低減し、装置全体の低コスト
化に貢献することができる。

【００２０】また、前記感光体駆動手段、前記現像ロー
ラ駆動手段、前記転写体駆動手段、および前記記録紙搬
送手段のうちの少なくとも一つに前記モータから駆動力
を伝達する伝動機構に第２のワンウエイクラッチが設け
られ、前記モーターの回転方向によって、前記感光体駆
動手段、前記現像ローラ駆動手段、前記転写体駆動手
段、および前記記録紙搬送手段のうちの少なくとも一つ
への動力伝達と、前記キャリッジへの動力伝達とが切り
替えられる。このような構成によれば装置全体の構造が
簡素になる。

【００２１】また、好ましくは、前記キャリッジに保持
された複数の像形成ユニットのそれぞれの位置に対応す
る前記キャリッジの複数の位置を検知して位置信号を発
生するキャリッジ位置検知手段と、前記モーターの回転
角度を制御可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、
駆動中の前記キャリッジを停止させる際、前記キャリッ
ジ位置検知手段からの位置信号に基づいて、前記位置信
号の発生時から所定の回転角度で前記モーターを停止さ
せることにより、前記キャリッジの停止位置を決定す
る。このような構成により、キャリッジを所定の位置に
正確に停止させることができる。特にクラッチにワンウ
ェイクラッチを用いた場合、回転方向変化時にワンウェ
イクラッチの遊びによって位相ずれが生じるが、この位
相ずれの影響を受けずに常に正確な位置にキャリッジを
停止させることができる。

【００２２】また、前記キャリッジ位置検知手段によっ
て検出されるキャリッジの複数の位置のうち、少なくと
も一つの位置が他の位置から位置信号によって識別され
る。これによって、画像記録開始時、イニシャライズ
時、紙づまり時等、各色のユニットの位置を確認する必
要があるときは、キャリッジを１回転させれば特定の色
のユニットの位置を判別できる。そして、各色の順序を
決めておけば、全ての色のユニットの位置を判別するこ
とができる。

【００２３】また、キャリッジを駆動するための前記制
御手段によるモータ制御がモータの加速期間及び減速期
間を含み、前記キャリッジ位置検知手段は、前記モータ
の減速中に前記キャリッジの位置を検知して前記位置信
号を発生するように配置されていることが好ましい。モ
ータの減速中であれば、モーターからキャリッジに至る
伝動系のバックラッシュが減速方向に付勢された状態で
安定した位置検知ができるので、キャリッジを正確な位
置に停止させることができる。

【００２４】さらに好ましくは、前記位置検知手段が、
対応する像形成ユニットの装着の有無を検知する装着検
知手段を兼ねている。これによって専用の装着検知手段
を別途設ける必要がなく、構造が簡素になる。

【００２５】また、本発明によるカラー画像形成装置の
第３の構成は、異なる色のトナーおよび現像ローラを含
む現像器と感光体とを有する複数の像形成ユニットと、
前記感光体を回転駆動する第１のモーターと、前記複数
の像形成ユニットを保持して移動させるキャリッジと、
前記感光体上にトナー像を形成する像形成位置と待避位
置との間で前記複数の像形成ユニットを順次移動させる
ように前記キャリッジを駆動するための第２のモーター
と、前記感光体上に形成された各色のトナー像を転写体
上に順次重ねて転写する転写手段とを備え、前記第２の
モーターが、前記像形成位置にある像形成ユニットの現
像器をも駆動することを特徴とする。このように、少数
のモーターを有効に利用することにより、装置全体の必
要なモータの数を低減して低コスト化を図ることができ
る。また、高い回転精度が要求される感光体の駆動と高
い回転精度が要求されない現像器の駆動とを各別のモー
ターで行うので、現像器の負荷変動が感光体へ伝わりに
くく、感光体を常に安定した速度で回転させやすい。

【００２６】さらに、第２のモーターとキャリッジとの
間の伝動機構、及び、第２のモーターと現像機との間の
伝動機構にクラッチ機構がそれぞれ備えられ、第２のモ
ーターが一方の回転方向でキャリッジを駆動し、その逆
の回転方向で現像器を駆動するように構成されているこ
とが好ましい。このようにして、第２のモーターの回転
方向を切り換えるだけでキャリッジの駆動と現像器の駆
動とを容易に切り換えることができる。

【００２７】また、第１のモーターが前記感光体と前記
転写体とを同時に駆動するように構成することにより、
転写体と感光体の回転同期をとりやすくなる。一方、第
２のモーターが前記現像器を駆動する際に、同時に定着
器及び紙送りローラの少なくとも一方を駆動するように
構成する。このように、高い回転精度が要求される感光
体および転写体の駆動を第１のモータで駆動し、高い回
転精度が要求されず負荷変動が生じやすい現像器、定着
器等を第２のモータで駆動するように構成すれば、基本
的に２個のモーターで装置全体を駆動することができ、
安価なカラー画像形成装置を実現することができる。

【００２８】

【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３０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、３５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３
２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３０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３
５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５
１、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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】（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。

【００３５】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。

【００３６】（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２
２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３
Ｙ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。

【００３７】（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，１３
ｃ，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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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３
０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。

【００４６】（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１９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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】（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。

【００５２】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。

【００５３】（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７
０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７７によって、回転可能
かつ軸方向に移動可能に支持される。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】（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４
０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４
３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。

【００５７】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。

【００５８】（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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】（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５
０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５
５Ｃ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。

【００６２】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。

【００６３】（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８
８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１０７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。

【００６４】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。

【００６５】（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１０において、４個の
検知ピン１１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）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。

【００６６】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。

【００６７】（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７４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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】（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１０２ｂ，１０２
ａ、ウォームギア８９、ウォームホイール８８（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１
０５に回転力を伝達しない。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】（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３
０と中間転写ベルト５０の駆動用第１モーター９５にＦ
Ｇ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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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、２０Ｌ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１
４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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー画
像形成装置は、伝動機構にウォームギアを用いた簡単な
構造のキャリッジ駆動機構によって、また、特有のキャ
リッジ位置検出手段によって、各色のユニットの位置を
短時間に切り替えることができ、しかも、電源オフ時等
にキャリッジが動かないように保持することができる。
さらに、一つの駆動用モータの回転方向を切り替えるこ
とにより複数の装置を駆動することができるので、周辺
の駆動機構をも簡素化して、装置全体の構造の簡素化及
び低コスト化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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/20 Ｇ０３Ｇ 15/20 (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

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に静電潜像が形成される感光体と、 異なる色のトナーと現像ローラとを有する複数の現像ユ
   ニットと、 前記複数の現像ユニットを保持して移動させるキャリッ
   ジと、 前記感光体上にトナー像を形成する現像位置と待避位置
   との間で前記複数の現像ユニットを順次移動させるよう
   に前記キャリッジを駆動する、モーターと伝動機構から
   なるキャリッジ駆動手段と、 前記感光体上に形成された各色の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、 前記キャリッジ駆動手段の伝動機構がウォームギアおよ
   びウォームホイールを含み、 前記複数の現像ユニットが前記キャリッジに対して着脱
   自在に支持されているカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記キャリッジが装置本体に対して回転
   自在に支持されている請求項１記載のカラー画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記キャリッジ駆動手段の伝動機構が、
   前記ウォームギアよりモーター側にクラッチ機構を有す
   る請求項１記載のカラー画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記クラッチ機構がワンウェイクラッチ
   であり、かつ、前記キャリッジ駆動手段が前記キャリッ
   ジを駆動する際、前記モーターの制御による前記キャリ
   ッジの加速制御および減速制御が行われる請求項３記載
   のカラー画像形成装置。
5. 【請求項５】 異なる色のトナーおよび現像ローラを含
   む現像器と感光体とを有する複数の像形成ユニットと、 前記複数の像形成ユニットを保持して移動させるキャリ
   ッジと、 前記感光体上にトナー像を形成する現像位置と待避位置
   との間で前記複数の像形成ユニットを順次移動させるよ
   うに前記キャリッジを駆動する、モーターと伝動機構か
   らなるキャリッジ駆動手段と、 前記感光体上に形成された各色の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、 前記キャリッジ駆動手段の伝動機構がウォームギアおよ
   びウォームホイールを含み、 前記複数の像形成ユニットが前記キャリッジに着脱自在
   であることを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記キャリッジが装置本体に対して回転
   自在に支持されている請求項５記載のカラー画像形成装
   置。
7. 【請求項７】 前記キャリッジ駆動手段の伝動機構が前
   記ウォームギアよりモーター側にクラッチ機構を有する
   請求項５記載のカラー画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記クラッチ機構がワンウェイクラッチ
   であり、かつ、前記キャリッジ駆動手段が前記キャリッ
   ジを駆動する際、前記モーターの制御による前記キャリ
   ッジの加速制御および減速制御が行われる請求項７記載
   のカラー画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記感光体を回転駆動する感光体駆動手
   段と、前記現像ローラを回転駆動する現像ローラ駆動手
   段と、前記転写体を回転駆動する転写体駆動手段と、記
   録紙を搬送する記録紙搬送手段とをさらに備え、前記ク
   ラッチ機構を介して前記キャリッジに駆動力を供給する
   モーターが、前記感光体駆動手段、前記現像ローラ駆動
   手段、前記転写体駆動手段、および前記記録紙搬送手段
   のうちの少なくとも一つにも駆動力を供給する請求項８
   記載のカラー画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記感光体駆動手段、前記現像ローラ
    駆動手段、前記転写体駆動手段、および前記記録紙搬送
    手段のうちの少なくとも一つに前記モータから駆動力を
    伝達する伝動機構に第２のワンウエイクラッチが設けら
    れ、前記モーターの回転方向によって、前記感光体駆動
    手段、前記現像ローラ駆動手段、前記転写体駆動手段、
    および前記記録紙搬送手段のうちの少なくとも一つへの
    動力伝達と、前記キャリッジへの動力伝達とが切り替え
    られる請求項９記載のカラー画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記キャリッジに保持された複数の像
    形成ユニットのそれぞれの位置に対応する前記キャリッ
    ジの複数の位置を検知して位置信号を発生するキャリッ
    ジ位置検知手段と、前記モーターの回転角度を制御する
    ことにより前記キャリッジの停止位置を制御する制御手
    段とをさらに備え、前記制御手段は、前記キャリッジ位
    置検知手段が前記位置信号を発生した後、所定の回転角
    度で前記モーターを停止させる請求項７記載のカラー画
    像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記キャリッジ位置検知手段によって
    検出されるキャリッジの複数の位置のうち、少なくとも
    一つの位置が他の位置から位置信号によって識別される
    請求項１１記載のカラー画像形成装置。
13. 【請求項１３】 前記キャリッジを駆動するための前記
    制御手段によるモータ制御がモータの加速期間及び減速
    期間を含み、前記キャリッジ位置検知手段は、前記モー
    タの減速中に前記キャリッジの位置を検知して前記位置
    信号を発生するように配置されている請求項１１記載の
    カラー画像形成装置。
14. 【請求項１４】 前記位置検知手段が、対応する像形成
    ユニットの装着の有無を検知する装着検知手段を兼ねて
    いる請求項１１記載のカラー画像形成装置。
15. 【請求項１５】 異なる色のトナーおよび現像ローラを
    含む現像器と感光体とを有する複数の像形成ユニット
    と、 前記感光体を回転駆動する第１のモーターと、 前記複数の像形成ユニットを保持して移動させるキャリ
    ッジと、 前記感光体上にトナー像を形成する像形成位置と待避位
    置との間で前記複数の像形成ユニットを順次移動させる
    ように前記キャリッジを駆動するための第２のモーター
    と、 前記感光体上に形成された各色の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、 前記第２のモーターが、前記像形成位置にある像形成ユ
    ニットの現像器をも駆動することを特徴とするカラー画
    像形成装置。
16. 【請求項１６】 前記第２のモーターと前記キャリッジ
    との間の伝動機構、及び、前記第２のモーターと前記現
    像器との間の伝動機構にクラッチ機構がそれぞれ備えら
    れ、前記第２のモーターが一方の回転方向で前記キャリ
    ッジを駆動し、その逆の回転方向で前記現像器を駆動す
    るように構成されている請求項１５記載のカラー画像形
    成装置。
17. 【請求項１７】 前記第１のモーターが前記感光体と前
    記転写体とを同時に駆動する請求項１６記載のカラー画
    像形成装置。
18. 【請求項１８】 前記第２のモーターが前記現像器を駆
    動する際に、同時に定着器及び紙送りローラの少なくと
    も一方を駆動する請求項１６記載のカラー画像形成装
    置。