KR19990007038A

KR19990007038A - 컬러화상 형성장치, 그것에 사용하는 상 형성유닛 및 그것에 사용하는 전사 벨트유닛

Info

Publication number: KR19990007038A
Application number: KR1019980022611A
Authority: KR
Inventors: 겐지 아사쿠라; 마사노리 요시카와; 노보루 가타카베
Original assignee: 모리시타 요이치; 마츠시타덴키산교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 1999-01-25
Also published as: EP0886191A2; US6157799A; KR100300759B1; JPH117173A; EP0886191A3

Abstract

본 발명은 간단한 구성으로 확실하고 정밀하게 색 위치조정을 실현할 수 있는 컬러화상 형성장치에 관한 것으로서, 상(像) 형성유닛(3)의 감광체(30) 양단에 플랜지를 고정하고, 플랜지에 감광체축을 일체적으로 고정한다. 감광체축을 상 형성유닛(3)의 측벽에 회전가능하게 지지한다. 감광체축의 우측단에는 오목형상의 테이퍼면을 형성한다. 감광체축에 테이퍼면 주변에는 8매의 클릭(47)을 가진 커플링판(42)을 고정한다. 감광체 구동기구(60)를 출력축(70)과, 출력축(70)과 일체적으로 회전하는 커플링판(61)과, 출력축 구동기어(71)와, 이것들을 구동하는 구동기구로 구성한다. 출력축(70)을 우측 본체벽과 이것에 고정된 기판 사이에서 각각에 고정된 베어링(77)에 스러스트 방향으로 이동가능하고 회전가능하게 지지한다. 출력축(70)의 일단에는 감광체축의 테이퍼면을 따르는 볼록형상의 테이퍼면을 가진 선단 테이퍼부(75)를 형성한다.

Description

컬러화상 형성장치, 그것에 사용하는 상 형성유닛 및 그것에 사용하는 전사벨트유닛

본 발명은 컬러 프린터, 컬러 복사기, 컬러 팩시밀리 등에 응용가능한 컬러화상 형성장치에 관한 것으로, 특히 전자사진방식을 이용해서 다색의 토너상을 중첩시킴으로써 컬러 화상을 형성하는 타입의 컬러화상 형성장치에 관한 것이다.

종래의 컬러화상 형성장치로는, 예를들면 일본국 특개평7-36246호 공보에 개시되어 있는 것이 공지되어 있다.

이하, 종래의 컬러화상 형성장치에 대해 도14를 이용해서 설명한다. 도14에 도시한 바와 같이, 중간전사벨트유닛(201)은 중간전사벨트(202), 제1전사롤러(203), 제2전사롤러(204), 클리너 롤러(205), 폐토너 저유부(206) 등을 구비하고 있으며, 중간전사벨트(202)상에서 컬러상을 중첩시킬 수 있다. 본 컬러화상 형성장치의 중앙에는 상 형성유닛군(208)이 설치되어 있다. 상 형성유닛군(208)은 블랙, 옐로, 마젠타, 시안이라는 4그룹의 단면이 대체로 부채형상의 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C)으로 이루어져 있고, 이들 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C) 둥근 고리형상으로 설치되어 있다. 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C)은 본 컬러화상 형성장치내에 정규로 장착되고, 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C)과, 본 컬러화상 형성장치의 다른 부분과의 기계적 구동계통·전기회로계통이 상호 커플링부재를 통해 결합됨으로써, 양자는 기계적·전기적으로 일체화되어 있다. 여기서, 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C)은 지지체에 지지되어 있으며, 전체적으로 이동모터에 의해 구동됨으로써, 회전하지 않는 원통형상의 축(209) 주변을 회전할 수 있다. 상 형성시 상 형성유닛(207Bk, 207Y, 207M, 207C)은 회전이동에 의해 중간전사벨트(202)를 지지하는 제1전사롤러(203)에 대향하는 상 형성위치(210)에 차례로 위치할 수 있다. 이 상 형성위치(210)는 레이저 광(211)에 의한 노광위치이다.

본 컬러화상 형성장치내에는 상 형성유닛군(208)의 하측에 위치하여 레이저 노광장치(212)가 수평상태로 설치되어 있다. 레이저 신호광(211)은 마젠타의 상 형성유닛(207M)과 시안의 상 형성유닛(207C) 사이에 형성된 광로 창구(213)와, 축(209)의 일부에 열린 창을 통해 축(209)내에 고정된 밀러(214)에 입사된다. 밀러(214)에 입사된 레이저 신호광(211)은 반사되어 상 형성위치(210)에 위치하는 블랙의 상 형성유닛(207Bk)의 노광창(215)으로부터 상 형성유닛(207Bk)내에 진입한다. 이 경우, 레이저 신호광(211)은 상 형성유닛(207Bk)내에 상하로 배설되어 있는 현상기(216)와 클러너(217) 사이의 광로를 지나서, 감광체(218) 좌측면의 노광부에 입사되고, 모선방향으로 주사노광된다. 감광체(218)에 형성된 토너상은 중간전사벨트(202)에 전사되고, 계속해서 상 형성유닛군(208)이 90。 회전하여, 옐로의 상 형성유닛(207Y)이 상 형성위치(210)에 위치한다. 이 경우에도 앞의 블랙공정과 같은 동작이 행해지며, 중간전사벨트(202)상의 블랙 토너상위에 옐로 토너상이 중첩된다. 같은 동작이 추가로 마젠타, 시안의 상 형성유닛(207M, 207C)을 이용해서 행해지며, 중간전사벨트(202)상에 풀 컬러 화상이 완성된다. 중간전사벨트(202)상에 풀 컬러상이 완성된 후, 제2전사롤러(204)와 제3전사롤러(219)에 의해 기록 용지가 반송되고, 동시에 이 기록 용지상에 컬러상이 전사된다. 컬러상이 전사된 기록용지는 정착기(220)에 반송되고, 이것에 의해 컬러상이 기록 용지상에 정착된다.

도15에 본체측의 구동기구와 감광체를 단속하는 종래의 커플링 구동기구의 일예를 도시했다. 도15에 도시한 바와 같이, 상 형성위치(210)(도14)에 온 감광체(218)는 그 축심(235)이 도시하지 않은 어떤 수단에 의해 위치결정되고, 그 단면에 고정된 기어(232)가 본체측의 출력축(245)에 설치된 기어(241)에 맞물린다. 이에 따라 본체측의 구동력이 감광체(218)에 전달된다.

일본국 특개평2-12271호 공보에는 벨트전사체의 구동축 편심성분에서 발생하는 주기적인 벨트의 주(周)속도 변동으로 인한 각 색간의 위치편의를 방지하기 위해 벨트전사체 1회전에 대한 구동축의 회전수를 정수로 하는 구성이 도시되어 있다.

또, 마찬가지로 단일한 감광체 및 감광체 구동기어의 편심성분에서 발생하는 주기적인 감광체 드럼의 주속도 변동에 의한 각 색간의 위치편의를 방지하기 위해, 전사체 1회전에 대한 감광체의 회전수를 정수로 하는 구성도 공지되어 있다.

또, 일본국 특개평4-324881호 공보에는 단일한 감광체를 사용하는 구성으로, 감광체와 전사체의 주속도 차이의 변화로 인한 동마찰력의 급격한 변동을 방지하기 위해 양자간에 일정방향의 속도차를 형성하는 구성이 도시되어 있다.

또, 마찬가지로, 일본국 특개평8-314286호 공보에는 단일한 감광체를 중간전사벨트보다 빠르게 회전시키고, 양자의 접촉부에 있어서의 마찰력을 부정하는 제동력을 벨트구동축에 부여하는 구성이 도시되어 있다.

정밀한 풀 컬러 화상을 기록하기 위해서는 정밀한 4색의 색 위치조정의 정밀도가 필요해진다. 단일한 감광체를 사용하는 경우에는 감광체의 회전위상을 항상 전사체의 회전에 동기시킬 수 있고, 이에 따라 절대적인 화상의 신축은 있어도 각 색간의 화상의 상대적인 위치편의를 방지할 수 있다.

그러나, 각 색 4개의 감광체를 차례로 변환하고, 색을 중첩하여 컬러 화상을 형성하는 장치에 있어서는 각 색의 감광체의 외경 정밀도나 진원도의 편차, 감광체와 본체측 구동기구와의 커플링부에서 발생하는 전달각속도의 비충실성, 그 본체측 구동기구 자체의 회전정밀도, 소정 위치에 대한 감광체의 위치결정 정밀도 등 많은 문제가 있다. 이 때문에, 각 색의 위치조정이 곤란하여 그 해결책이 요망되고 있다.

예를들면, 도15에 도시한 기어를 사용한 종래의 커플링 구동기구를 다수의 감광체(218)를 차례로 변환하는 구성의 컬러화상 형성장치에 사용하면, 각 감광체 기어(232)에 고유의 오차가 있기 때문에 본체측 출력축(245)의 회전각 속도를 감광체(218)에 충실하게 절단할 수는 없다. 특히, 감광체를 다른 프로세스부재와 일체화하여 상 형성유닛으로 하고, 이것을 빈번하게 바꾸어서 사용하는 컬러화상 형성장치에 적용하는 경우에는, 감광체 기어(232)로서 성형품의 저렴한 부품을 사용하기 때문에, 기어의 정밀도가 나빠짐과 동시에, 위상조정 등의 조정이 매우 곤란해진다. 이 때문에, 본체측 출력축(245)의 회전각 속도를 감광체(218)에 전달하는 충실성이 더욱더 저하되어 각 색의 감광체는 각각 다른 변동패턴의 각속도로 회전하게 된다. 그 결과, 각속도의 변동으로 인한 감광체상의 토너상 기록 피치의 편의를 전사벨트와의 슬라이딩에 의해 해소할 수는 없기 때문에, 감광체상에 기록되는 토너상이 각 색 사이에서 상대적인 위치편의를 일으키므로, 색편의가 발생해 버린다.

또, 다수의 감광체를 차례로 변환하는 구성의 컬러화상 형성장치에 있어서는, 감광체 구동시스템의 주기적인 회전각속도의 변동위상을 전사체와 동기시켜도 감광체나 플랜지의 편심에 기인하는 감광체 주속도의 변동을 동기시킬 수는 없다. 그 결과, 감광체와 전사체의 접촉부에 있어서의 속도차의 변동패턴은 색마다 다른 위상이 된다. 또, 감광체의 전사체에 대한 바이트량의 변동에 기인하는 마찰력의 변동도 색마다 다른 진폭과 위상을 가지게 된다. 이 때문에, 부하 변동에 의한 구동시스템의 휨이나 뒤틀림으로 인한 감광체와 전사체의 속도 변동에 따라 발생하는 각 색간의 위치편의를 방지할 수는 없다. 특히, 감광체를 포함한 상 형성유닛을 착탈가능하게 한 경우에는 위상조정 등의 조정이 매우 곤란해진다.

본 발명은 종래 기술에 있어서의 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 다수의 감광체를 하나의 상 형성위치에 차례로 변환하여 풀 컬러 화상을 형성하는 방식의 컬러화상 형성장치에 있어서, 간단한 구성으로 확실하고 정밀한 색 위치조정을 실현할 수 있는 컬러화상 형성장치, 그것에 사용하는 상 형성유닛 및 그것에 사용하는 전사벨트유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 전체 구성을 도시한 단면도,

도2는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 캐리지 및 감광체의 위치결정기구와 구동기구를 도시한 분해사시도,

도3은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 상 형성위치를지나는 면에서 캐리지를 절단한 단면도,

도4는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 상 형성위치에 위치하는 감광체를 구동하는 구동기구를 도시한 사시도,

도5는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 감광체의 구동기구와는 반대쪽 단면의 축의 위치결정기구를 도시한 평면도,

도6은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 캐리지를 그 중앙에서 둥글게 자른 단면도,

도7은 본 발명의 제1실시형태에 있어서 컬러화상 형성장치의 감광체와 중간전사벨트를 구동하는 본체측의 구동기구를 설명하기 위한 도면,

도8은 본 발명의 제1실시형태에 있어서 컬러화상 형성장치의 감광체와 중간전사벨트의 위치관게를 설명하기 위한 도면,

도9는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 캐리지를 회전이동시키는 캐리지 구동기구를 도시한 구성도,

도10은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 커플링부의 또다른 예를 도시한 사시도,

도11은 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제2실시형태에 있어서의 커플링부를 도시한 단면도,

도12는 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제3실시형태에 있어서 감광체의 디텐트기구측 단면 부근의 구성을 도시한 단면도,

도13은 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제3실시형태에 있어서 구동롤러의 구동기구와 맞물리지 않는 비구동측 단면 부근의 구성을 도시한 단면도,

도14는 종래의 컬러화상 형성장치의 전체구성을 도시한 단면도,

도15는 종래의 컬러화상 형성장치의 출력축과 감광체의 커플링부를 도시한 구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1:장치 본체 2:캐리지

3:상 형성유닛 10:상 형성위치

30:감광체 40:감광체축

42:커플링판 50:중간전사벨트

55A:구동롤러 61:커플링판

70:출력축 71:출력축 구동기어

75:선단테이퍼부 90:감광체, 벨트구동기구

95:제1모터

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제1구성은, 각각 다른 색의 현상기와 종동커플링수단을 구비한 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시켜서 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 상 형성유닛의 상기 종동커플링수단에 착탈가능하게 계합하고, 상기 감광체를 일체적으로 회전구동시키는 원동커플링수단을 구비한 감광체 구동수단을 구비한 것이다. 이 컬러화상 형성장치의 제1구성에 의하면, 장치 본체와 상 형성유닛과의 커플링부에 있어서 원동측의 각속도를 감광체에 충실하게 전달하고, 커플링부에서 발생하는 각 색의 상 형성유닛마다의 각속도 변동을 없앨 수 있다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제1구성에 있어서는, 상 형성위치에 위치하는 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색을 중첩하여 전사체상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러화상을 상기 전사체상에 형성하는 전사수단과, 상기 전사체를 소정의 속도로 구동하는 전사체 구동수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또, 이 경우에는 상 형성위치에 위치하는 상 형성유닛의 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서의 상기 감광체와 상기 전사체중 어느 한쪽의 주속도가 다른쪽의 주속도보다 항상 빠른 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 감광체 외주가 갖는 회전 축심으로부터의 편심성분에 의해 발생하는 감광체 주속도의 변동성분을 감광체 외주와 일정 속도로 주행하는 전사체와의 사이에 발생하는 슬라이딩에 의해 흡수함으로써, 각 색의 감광체의 외경이나 진원도의 정밀도 편차, 커플링수단의 정밀도 편차가 있어도 전사체상에 각 색의 토너상을 정확하게 위치조정할 수 있다. 또, 이 경우에는 상 형성위치에 위치하는 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전수부에 있어서, 상기 전사체의 주속도가 상기 감광체의상기 전사체와의 접촉면에 있어서의 주속도보다 항상 빠른 것이 바람직하다. 또, 이 경우에는 전사체에 대한 원동커플링수단의 회전수 비율이 정수인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 각 감광체에 관계없이 본체 특유의 본체측 구동시스템에 의해 발생하는 감광체의 회전각속도와, 전사체의 주속도와의 오차를 각 색마다 동기시킬 수 있다. 그 결과, 치수 정밀도에 편차가 있는 다수의 감광체를 변환하여 사용해도 위치편의가 없는 정밀한 화상을 기록할 수 있다. 또, 이 경우에는 전사체가 전사체 구동수단에 의해 소정의 회전수로 회전하는 구동축과 종동가능하게 지지된 종동축에 현가된 중간전사벨트인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 전사체와 감광체의 압접력을 억제하여 양자간에 작용하는 마찰력을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전사체를 감광체의 주속도와 관계없이 일정 속도로 주행시킬 수 있다. 또, 이 경우에는 중간전사벨트와 상 형성위치에 위치하는 감광체와의 사이에 작용하는 마찰력이, 구동축이 상기 중간전사벨트를 구동하는 마찰력보다 작고, 또 회전하는 상기 중간전사벨트가 상기 구동축에 미치는 벨트회전토크와 상기 구동축에 있어서의 상기 중간전사벨트와 상기 감광체의 마찰토크와의 구동축합토크가 상기 구동축을 진행방향으로 회전시키는 방향의 최대치보다 큰 마찰 부하를 상기 구동축에 주는 구동축 부하수단을 설치하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 구동축 및 중간전사벨트를 감광체의 편심위상과 관계없이 소정 속도로 안정하게 회전시킬 수 있다. 또, 이 경우에는 중간전사벨트를 현가하는 종동축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제1구성에 있어서는, 현상기가 감광체에 토너를 반송하는 현상롤러를 구비하고, 상기 현상롤러가 상기 감광체에 압접되고, 상기 현상롤러의 주속도가 상기 감광체의 주속도보다 빠르고, 상기 감광체와 상기 현상기의 마찰토크와 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체와 전사체의 마찰토크와의 감광체합토크가 상기 감광체를 진행방향으로 회전시키는 방면의 최대치보다 큰 마찰 부하를 상기 감광체에 주는 감광체 부하수단을 설치하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 감광체의 회전각속도를 감광체의 편심과 관계없이 안정하게 소정의 각속도로 유지할 수 있다. 특히, 감광체의 주속도가 전사체의 감광체와의 접촉면의 주속도보다 항상 늦어지게 구성됨으로써, 벨트구동축에 부여하는 구동축 부하수단의 부하토크를 작게 할 수 있음과 동시에, 기록화상길이를 확보하고, 기동, 정지, 색 변환시의 감광체와의 슬라이딩 등에 충분한 여유도를 확보할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제2구성은, 각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치되고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색 중첩하여 중간전사벨트상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 중간전사벨트상에 형성하는 전사수단과, 상기 중간전사벨트를 현가하여 회전하는 다수의 벨트축과, 상 형성시에는 상기 벨트축중 적어도 하나를 구동축으로 해서 소정의 회전수로 구동하고, 상기 상 형성유닛 이송수단의 이동시에는 상기 구동축을 정지시키는 전사체 구동수단과, 상기 구동축에 회전 부하를 주는 구동축 부하수단을 구비하고, 상기 상 형성유닛의 변환시에 상기 상 형성유닛 이송수단이 상기 감광체를 상기 중간전사벨트에 슬라이딩하면서 상기 상 형성유닛을 이동시키고, 상기 구동축 부하수단이 상기 구동축에 미치는 회전 부하가 상기 감광체와 상기 중간전사벨트의 정지마찰력이 상기 구동축에 미치는 회전토크보다 큰 것을 특징으로 한다. 이 컬러화상 형성장치의 제2구성에 의하면, 간단한 구성으로 색 변환을 행할 수 있음과 동시에, 화상의 흩어짐이나 각 색 사이의 위치 편의를 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제3구성은, 각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치되고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색 중첩하여 중간전사벨트상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 중간전사벨트상에 형성하는 전사수단과, 상기 중간전사벨트를 현가하여 회전하는 다수의 벨트축과, 상 형성시에는 상기 벨트축중 적어도 하나를 구동축으로 해서 상기 중간전사벨트를 구동시키는 전사체 구동수단과, 상기 구동축에 회전 부하를 주는 구동축 부하수단을 구비하고, 상기 중간전사벨트와 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체 사이에 작용하는 마찰력이, 상기 구동축이 상기 중간전사벨트를 구동하는 마찰력보다 작고, 또 상기 구동축 부하수단이 상기 구동축에 주는 마찰 부하가, 회전하는 상기 중간전사벨트가 상기 구동축에 미치는 벨트회전토크와 상기 구동축에 있어서의 상기 중간전사벨트와 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체의 마찰토크의 구동축합토크가 상기 구동축을 진행방향으로 회전시키는 방면의 최대치보다 큰 것을 특징으로 한다. 이 컬러화상 형성장치의 제3구성에 의하면, 간단한 구성으로 색 변환을 행할 수 있음과 동시에, 화상의 흩어짐이나 각 색간의 위치 편의를 방지할 수 있다. 또, 이 경우에는 상 형성시의 중간전사벨트에 대한 감광체와 구동축의 회전수 비율이 정수인 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제2 또는 제3구성에 있어서는, 중간전사벨트를 현가하는 벨트축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제4구성은, 각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치되고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색 중첩하여 중간전사벨트상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 전사체상에 형성하는 전사수단과, 상 형성시 상기 전사체를 소정 속도로 구동하는 전사체 구동수단을 구비하고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체로부터 상기 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서의 상기 감광체와 상기 전사체중 어느 한쪽의 주속도가 다른쪽의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 한다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제4구성에 있어서는, 상 형성위치에 위치하는 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서, 상기 전사체의 주속도가 상기 감광체의 상기 전사체와의 접촉면에 있어서의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 한다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제4구성에 있어서는, 상 형성시의 전사체에 대한 감광체의 회전수 비율이 정수인 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제1∼제4구성에 있어서는, 상 형성유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 컬러화상 형성장치의 제4구성에 있어서는, 전사체가 중간전사벨트인 것이 바람직하다. 또, 이 경우에는 중간전사벨트를 현가하는 벨트축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관한 상 형성유닛의 구성은, 소정 색의 현상기와, 컬러화상 형성장치 본체측의 원동커플링수단에 계합되는 종동커플링수단을 가진 감광체를 구비하고, 상기 컬러화상 형성장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관한 전사벨트유닛의 구성은, 컬러화상 형성장치 본체측의 구동축과 종동가능한 종동축과, 상기 종동축에 현가된 중간전사벨트를 구비하고, 상기 컬러화상 형성장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

이하에 실시형태를 이용해서 본 발명을 좀더 구체적으로 설명한다.

〈제1실시형태〉

먼저, 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 컬러화상 형성장치의 전체 구성과 동작에 대해 도1을 이용해서 설명한다.

(상 형성유닛)

도1중 3은 옐로, 마젠타, 시안, 블랙의 각 색마다 감광체(30) 주변에 프로세스 요소를 배치하여 일체화한 상 형성유닛으로, 각각 이하의 부품에 의해 구성되어 있다.

34는 감광체(30)를 마이너스에 일정하게 대전하는 코로나 대전기, 35는 현상롤러(35a)를 포함하는 현상기, 39는 토너 호퍼이다. 현상 롤러(35a)는 탄성을 가진 실리콘 고무로 이루어지며, 감광체(30)에 약 2kgf의 힘을 가지고 압접하고 있다. 토너 호퍼(39)내에는 폴리에스테르수지에 안료를 분산한 마이너스 대전성 토너(32)가 들어 있다. 이 토너(32)는 현상 롤러(35a)의 표면에 담지되어 감광체(30)를 현상한다. 38은 전사후의 감광체(30) 표면에 남은 토너를 청소하는 클리너이고, 이 클리너(38)는 고무제 클리닝 브레이드(36)와 폐토너를 수용하는 폐토너 저유부(37)로 구성되어 있다. 33은 레이저광(8)이 상 형성유닛(3)내에 진입하기 위해 개구된 노광창이다. 감광체(30)의 직경은 약 30mm, 현상 롤러(35a)의 직경은 약 18mm이고, 각각 상 형성유닛(3)의 측벽에 회전가능하게 지지되고 있다.

(전사벨트유닛)

전사벨트유닛(5)은 상 형성위치(10)에 있어서 감광체(30)상에 형성된 토너상을 복사하고, 복사한 토너상을 기록 용지에 재전사하기 위한 것이다. 이 전사벨트유닛(5)은 중간전사벨트(50)와, 중간전사벨트(50)를 현가하는 알루미늄제의 롤러군(55)(롤러(55A, 55B, 55C, 55D))와, 클리너(51)와, 폐토너를 수용하는 폐토너 케이스(57)로 구성되어 있으며, 이것들은 일체화되어 장치 본체(1)에 착탈가능하게 장착되어 있다.

중간전사벨트(50)는 두께가 약 150㎛이고, 엔들리스 벨트 형상의 반도전성(중저항) 폴리카보네이트에 PFA나 PTFE 등의 불소수지를 코팅한 필름으로 이루어진다. 중간전사벨트(50)에는 화상 첫머리 위치를 중간전사벨트(50)상에서 맞추기 위한 위치검지구멍이 다수개 형성되어 있다. 중간전사벨트(50)의 둘레길이는 A4 사이즈 기록 용지의 길이방향 길이(297mm)에, 감광체(30)(직경 약 30mm)의 둘레길이의 절반보다 약간 긴 길이를 더한 약 377mm로 설정되어 있다. 또, 중간전사벨트(50)의 폭은 약 250mm이다.

클리너(51)는 중간전사벨트(50)에 잔류된 토너를 청소하기 위한 것이고, 고무제 클리닝 브레이드(53)와 긁어 낸 토너를 폐토너 케이스(57)에 반송하기 위한 스크류(52)로 구성되어 있다. 이 클리너(51)는 중간전사벨트(50)상에 컬러상을 형성하고 있는 사이에 중간전사벨트(50)상의 토너상을 깎아내지 않도록 하기 위해, 지점(58)을 중심으로 회동하여 중간전사벨트(50)로부터 멀어지는 구성으로 되어 있다.

중간전사벨트(50)를 현가하는 롤러군(55)중 롤러(55A)는 중간전사벨트(50)를 구동하는 구동롤러이고, 클리닝 블레이드(53)의 백업도 겸하고 있다. 롤러(55B)는 중간전사벨트(50)상의 토너상을 기록용지에 전사하는 2차전사롤러(9)의 백업 롤러이다. 롤러(55C)는 가이드롤러로서, 감광체(30)로부터 중간전사벨트(50)상에 토너상을 전사하기 위한 1차전사 바이어스를 인가하는 롤러도 겸하고 있다. 롤러(55D)는 중간전사벨트(50)에 텐션을 주는 텐션 롤러이다. 중간전사벨트(50)에는 텐션롤러(55D)에 의해 2∼3kgf의 장력이 부여되어 있다. 중간전사벨트(50)는 이들 롤러(55A, 55B, 55C, 55D)에 현가되어 있으며, 구동롤러(55A)의 회전에 의해 회전구동할 수 있다. 중간전사벨트(50)를 고정하고, 고정롤러(55A)를 미끄러지게 해서 회전시켰을 때의 마찰 토크는 약 4kgf-cm이었다.

구동롤러(55A)와 백업 롤러(55B)의 직경은 30mm, 가이드 롤러(55C)와 텐션 롤러(55D)의 직경은 약 20mm로 설정되어 있으며, 중간전사벨트(50)의 1회전에 각각 정수 회전이 되도록 구성되어 있다.

56은 중간전사벨트(50)를 보호하기 위한 커버이다.

(장치 전체 구성)

도1에 있어서, 우측단면이 장치 전면이고, 장치 본체(1)의 거의 중앙에 캐리지(2), 전면에 전면 엘리게이터(1A), 천면에 천면 문(17)이 설치되어 있다.

캐리지(2)에는 4색(옐로, 마젠타, 시안, 블랙)의 상 형성유닛(3Y, 3M, 3C, 3Bk)이 수용되어 있다. 캐리지(2)는 둥근 관(21)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해 각 색의 상 형성유닛(3)의 감광체(30)를 상 형성위치(10)와 그 밖의 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 상 형성유닛(3)을 변환할 수 있다.

상 형성유닛(3)은 장치 본체(1)에 착탈가능하게 장착되어 있으며, 상 형성유닛(3)의 교환이 필요한 경우에는 캐리지(2)를 회전시켜서 교환하고 싶은 색의 상 형성유닛(3)을 천면 문(17)의 하측에 위치시키고, 천면문(17)을 열고 교환할 수 있다.

상 형성유닛(3)의 캐리지(2)내에서의 동작위치는 감광체(30)에 레이저광(8)이 조사되고, 전사벨트유닛(5)이 접촉하는 상 형성위치(10)뿐이다. 상 형성유닛(3)은 이 상 형성위치(10)에 있어서 장치 본체(1)의 구동원(상세한 것에 대해서는 후술함)이나 전원과 접속되고, 이에 따라 상 형성동작이 행해진다. 그밖의 위치는 대피위치이고, 이 위치에서는 어떤 상 형성유닛(3)도 동작하지 않는다.

전면 엘리게이터(1A)는 장치 본체(1)에 힌지축(1B)에 의해 나사결합되어 있으며, 전면으로 넘어뜨려 열 수 있다. 전면 엘리게이터(1A)에는 정착기(15), 2차전사롤러(9), 제전침(7), 종이가이드(13a,13b,13c,13d)의 전면측 및 레지스트 롤러(16)의 전면측이 장착되어 있으며, 전면 엘리게이터(1A)를 전방으로 넘어뜨리면 이들 구성물도 동시에 넘어진다. 이 때문에, 장치 본체(1)의 전면을 크게 해방하는 것이 가능하고, 이 부분으로부터 전사벨트유닛(5)을 착탈할 수 있음과 동시에, 종이가 막혔을 때에도 기록용지를 쉽게 제거할 수 있다.

전사벨트유닛(5)은 장치 본체(1)에 장착되었을 때 소정의 위치에 확실하게 위치결정되며, 상 형성위치(10)에 대면하는 부분이 상 형성유닛(3)의 감광체(30)에 접촉된다. 또, 동시에 전사벨트유닛(5)의 각 부가 본체측과 전기적으로 접속됨과 동시에, 구동롤러(55A)는 본체측의 구동수단에 연결되고, 중간전사벨트(50)는 회전가능한 상태가 된다.

또, 제전침(7)은 기록용지가 중간전사벨트(50)로부터 분리될 때 토너상이 흩어지지 않도록 하기 위한 것이다.

6은 전사벨트유닛(5)의 하측에 배치된 레이저 노광장치이고, 이 레이저 노광장치(6)는 반도체 레이저(도시생략), 다각형 거울(6A), 렌즈시스템(6B), 제1밀러(6C) 등으로 구성되어 있다. 화상정보의 시계열인 전기화소신호에 대응하는 레이저 광(8)은 옐로의 상 형성유닛(3Y)의 폐토너 저유부(37)와 블랙의 상 형성유닛(Bk)의 토너 호퍼(39) 사이에 형성된 광로(24)를 통과한다. 레이저 광(8)은 둥근 관(21)의 일부에 개방된 노광창(22)(도2 참조)을 통해 둥근 관(21)내의 밀러(19)(장치 본체(1)에 고정)에 입사되고, 반사되어 상 형성위치(10)에 위치하는 옐로의 상 형성유닛(3Y)의 노광창(33)으로부터 상 형성유닛(3Y)내에 진입한다. 그리고, 이 레이저 광(8)은 감광체(30) 좌측면의 노광부에 입사되고, 감광체(30)를 모선방향으로 주사노광한다.

12는 급지 유닛, 14는 급지 롤러, 18은 배지 롤러이다.

다음에, 각 색의 색조정을 정확히 하기 위한 상 형성위치에 있어서 감광체의 위치결정기구와 구동기구에 대해 도2∼도8을 이용해서 설명한다.

도2는 상 형성유닛을 지지하는 캐리지 및 상 형성유닛 감광체의 위치결정기구와 구동기구를 도시한 분해사시도, 도3은 상 형성위치를 통과하는 면에서 캐리지를 절단한 단면도, 도4는 상 형성위치에 위치하는 감광체를 구동하는 구동기구를 도시한 사시도, 도5는 감광체의 구동기구와는 반대쪽 단면 축의 위치결정기구를 도시한 평면도, 도6은 캐리지를 그 중앙에서 둥글게 자른 단면도, 도7은 감광체와 중간전사벨트를 구동하는 본체측 구동기구를 설명하기 위한 도면, 도8은 감광체와 중간전사벨트와의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.

도2, 도3에 도시한 바와 같이, 캐리지(2) 중앙의 둥근 관(21)에는 우측벽(20R)과 좌측벽(20L)이 고정되어 있다. 우측벽(20R)과 좌측벽(20L) 사이에는 캐리지(2)의 내부를 4분할하도록 4개소에 간막이판(23)이 배치되어 있고, 간막이판(23)에 의해 간막이된 캐리지(2)내의 각 공간에 각 색의 상 형성유닛(3)이 배치된다. 캐리지(2)의 내부를 4분할하는 각 개소에는 간막이판(23)이 2매 배치되어 있고, 이들 2매의 간막이판(23) 사이에는 레이저 광(8)이 통과하는 광로(24)가 각각 형성되어 있다. 또, 둥근 관(21)에는 광로(24)에 대응하는 위치와 밀러(19)에 의해 반사된 레이저 광(8)이 나가는 위치의 합계 8개소에 노광창(22)이 형성되어 있다.

또, 우측벽(20R)에는 상 형성유닛(3)의 감광체(30)에 고정된 커플링판(42)이 삽입되는 부분에 우측절결부(26)가 형성되어 있고, 정규 위치에서는 커플링판(42)과 우측벽(20R)이 접촉하지 않도록 커플링판(42)과 우측절결부(26) 사이에 간격이 형성되어 있다. 좌측벽(20L)의 외주에는 감광체축(40)의 좌측단에 형성된 컬러(43)가 삽입되는 좌측절결부(29)가 형성되어 있으며, 정규 위치에서는 컬러(43)와 좌측벽(20L)이 접촉하지 않도록 컬러(43)와 좌측절결부(29) 사이에도 간격이 형성되어 있다.

도2, 도6에 도시한 바와 같이, 우측벽(20R)과 좌측벽(20L)에는 우측절결부(26)와 좌측절결부(29)에 연속해서 각각 가이드홈(25)이 형성되어 있다. 이 가이드홈(25)은 상 형성유닛(3)의 양측 벽(20R,2OL)에 형성된 가이드 핀(45R, 45L)을 안내하여 상 형성유닛(3)을 캐리지(2)내에서 개략 위치결정하기 위한 것이다. 또, 도6에 도시한 바와 같이, 상 형성유닛(3)이 캐리지(2)내에 장착된 상태에서는, 상 형성유닛(3)은 캐리지(2)에 대해 가이드 핀(45R, 45L)을 중심으로 해서 커플링판(42)과 우측절결부(26)와의 간격분만큼, 또 컬러(43)와 좌측절결부(29)와의 간격분만큼 회동가능한 상태가 된다. 본 실시형태에서는 이 간격이 약 1mm로 설정되어 있다.

또, 감광체(30)를 상 형성위치(10)에 있어서 기준위치에 위치결정할 때, 감광체(30)를 캐리지(2)에 대해 전CP 방향으로 이동가능한 구성으로 하기 위해, 가이드 핀(45R, 45L)과 가이드 홈(25) 사이, 또 상 형성유닛(3)의 외형면과 캐리지(2) 각부와의 사이에도 가각 여유를 위한 간격이 형성되어 있다. 또, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상 형성유닛(3)의 원심방향으로의 낙하를 방지하기 위해 양측 벽(20R, 20L)의 외주면에는 출입이 가능한 돌기가 배설되어 있다.

28은 좌측 벽(20L)에 고정된 캐리지 기어이고, 이 캐리지 기어(28)는 본체측에 설치된 캐리지 구동기구(86)와 연결되어 있다. 이 캐리지 구동기구(86)는 구동원(도9의 제2모터(100))에 연결된 웜 기어(89)와, 웜 포일(88)과, 웜 포일(88)과 일체화되고, 캐리지 기어(28)와 맞물리는 기어(87)로 구성되어 있다.

또, 캐리지(2)는 좌우의 본체 벽(1L,1R)에 베어링(46)을 통해 레이저 노광장치(6)나 밀러(19)와 평행하고 회전가능하게 지지되어 있다. 또, 밀러(19)는 지지부재(도시생략)에 의해 좌우의 본체 벽(1R,1L)에 고정되어 있다.

도3에 도시한 바와 같이, 상 형성유닛(3)의 감광체(30)에는 그 양단에 플랜지(41)가 고정되고, 플랜지(41)에는 감광체축(40)이 일체적으로 고정되어 있다. 감광체축(40)은 상 형성유닛(3)의 측벽에 회전가능하게 지지되어 있다. 감광체축(40)의 우측단에는 오목형상의 테이퍼면(48)이 형성되어 있다. 또, 감광체축(40)에는 테이퍼면(48) 주변에 8매의 클릭(47)(도2)을 가진 커플링판(42)이 고정되어 있다. 이상과 같이 구성함으로써, 커플링판(42)을 회전시키면, 감광체축(40)이 회전됨과 동시에, 플랜지(41), 감광체(30)도 회전한다. 또, 감광체축(40)의 좌측단에는 래디얼 베어링이 되는 컬러(43)가 회전가능하게 장착되어 있다.

도2∼도5에 도시한 바와 같이, 장치 본체(1)의 양측 벽(1R, 1L)에는 감광체(30)를 상 형성위치(10)에 정확하게 위치결정하기 위해 각각 감광체 구동기구(60)와 디텐트기구(80)가 설치되어 있다.

감광체 구동기구(60)는 우측 본체벽(1R)에 설치되어 있으며, 출력축(70)과, 출력축(70)과 일체적으로 회전하는 커플링판(61)과, 출력축 구동기어(71)와, 이들을 구동하는 구동기구로 구성되어 있다. 출력축(70)은 우측 본체벽(1R)과 이것에 고정된 기판(67) 사이에서 각각에 고정된 베어링(77)에 스러스트 방향으로 이동가능하고 회전가능하게 지지되어 있다.

출력축(70)의 일단에는 감광체축(40)의 테이퍼면(48)을 따르는 볼록형상의 테이퍼면을 가진 선단테이퍼부(75)가 형성되어 있고, 출력축(70)의 타단은 스러스트 베어링(69)에 작은 면적에서 접촉하도록 구면형상으로 형성되어 있다. 출력축 구동기어(71)는 회전방향과 같은 방향의 좌측뒤틀림의 스큐(skew)기어이고, 이 출력축 구동기어(71)는 원동측 기어(72)와 맞물린 상태에서 출력축(70)에 고정되어 있다. 74는 베어링(77)과 출력축 구동기어(71) 사이에 삽입된 압축스프링이고, 이 압축 스프링(74)은 출력축(70) 및 커플링판(61)을 감광체(30)측의 커플링판(42)으로부터 이간된 위치(도4에 도시한 위치)에 항상 힘을 가하기 위한 것이다. 출력축(70)은 스러스트 베어링(69)을 움직이는 구동수단에 의해 도4에 도시한 이간위치와, 도3에 도시한 테이퍼면(48)과 선단테이퍼부(75)가 계합되는 계합위치와의 사이를 스프링력에 대항해서 이동가능하지만, 어느 위치에 있더라도 출력축 구동기어(71)가 원동측 기어(72)에 맞물린 상태가 되도록 원동측 기어(72)는 넓은 톱니폭을 가지고 있다. 출력축(70)이 스러스트방향으로 이동할 때, 출력축 구동기어(71)와 원동측 기어(72)는 서로의 톱니면으로 슬라이딩하면서 이동한다.

커플링판(61)은 감광체(30)측의 커플링판(42)과 맞물려서 동력을 전달하기 위한 것으로, 커플링판(42)과 마찬가지로 선단에 8매의 커플링 클릭(65)을 가지고 있다. 이 커플링판(61)은 핀(64)에 의해 출력축(70)에 대한 회전이 저지되고 있으나, 스러스트 방향으로는 소정량만 이동할 수 있게 구성되어 있다. 이것은 커플링 클릭(65)의 선단과 커플링판(42) 클릭(47)의 선단끼리 충돌했을 때 일시적으로 회피할 수 있게 함과 동시에, 선단테이퍼면끼리의 계합동작이 방해받지 않게 함기 위함이다. 커플링판(61)은 항상 스프링(62)에 의해 선단테이퍼(63) 위치에 힘을 받고 있다.

다음에, 좌측 본체벽(1L)에 배설된 디텐트기구(80)에 대해 설명한다.

디텐트기구(80)는 가이드판(81)과, 디텐트 레버(82)와, 디텐트 레버(82)를 움직이는 솔레노이드(85) 등으로 구성되어 있다. 가이드판(81)은 상 형성위치(10) 근방에서 감광체축(40)의 좌측단에 설치된 컬러(43)를 가이드하며, 캐리지(2)의 중심위치로부터 정규 원심방향 위치에 컬러(43)를 위치결정하기 위한 것으로, 좌측 본체벽(1L)에 고정되어 있다. 디텐트 레버(82)는 지축(83)에 의해 좌측 본체벽(1L)에 회동가능하게 장착되어 있고, 선단의 V홈에 의해 컬러(43)를 가이드판(81)에 밀어 붙여서 컬러(43)를 상 형성위치(10)에 정확하게 위치결정한다. 디텐트 레버(82)는 솔레노이드(85)의 플랜지에 레버(84)를 통해 연결되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 디텐트 레버(82)를 솔레노이드(85) 플런저의 흡착력에 의해 요동시키고, 디텐트 레버(82)의 V홈에 의해 컬러(43)를 가이드판(81)에 강하게 밀어 붙일 수 있다.

또, 감광체 구동기구(60)의 출력축(70)과 디텐트 기구(80)의 V홈 위치는 레이저 노광장치(6)나 밀러(19)와 정확한 평행도를 유지하며 설정되어 있다. 이 때문에 베어링의 거터(gutter) 등은 최소한으로 억제되며, 감광체 구동기구(60)와 디텐트 기구(80)가 동작했을 때, 감광체(30)는 항상 일정한 상 형성위치(10)에 정밀하게 위치결정된다.

다음에 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 구동하는 구동기구에 대해 설명한다.

도7에 있어서, 90은 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 구동하는 감광체·벨트구동기구이며, 구동원으로서의 제1모터(95)와, 이것에 연결된 감속기어(92,93)에 의해 구성되어 있다. 감속기어(92)는 도4에 도시한 원동측 기어(72)와 동일하다. 제1모터(95)로는 DC서보모터가 사용되고 있으며, 이것에 가해지는 부하 변동을 완전히 억제하기 위해 제1모터(95)는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)에 전용 구동원이 되고 있다.

감속기어(93)는 전사벨트유닛(5)이 장착되었을 때, 구동롤러(55A)에 고정된 롤러 기어(94)와 맞물리도록 구성되어 있다. 또, 감속기어(92)는 출력축 구동기어(71)에 맞물려서 감광체(30)를 회전시킨다(도2, 도4 참조). 91은 감속기어(92)와 아이들러 기어(96)에 맞물리는 모터 기어이다. 또, 이들 기어의 회전비는 중간전사벨트(50)의 1회전에 대해 모두 정수비가 되도록 설정되어 있다. 구동롤러(55A)의 외경은 약 30mm이고, 구동롤러(55A)의 4회전에 둘레길이 약 377mm의 중간전사벨트(50)가 정확히 1회전하는 구성으로 되어 있다. 또, 구동롤러(55A)에 연결된 롤러기어(94)와 감광체(30)의 회전비는 1대 4.5, 롤러기어(94)와 아이들러 기어(96)의 회전비는 1대 18, 롤러기어(94)와 모터기어(91)의 회전비는 1대 18로 설정되어 있다. 또, 롤러기어(94)와 출력축 구동기어(71)의 회전비는 1대 1, 출력축 구동기어(71)와 감속기구(92)의 회전비는 1대 4.5로 설정되어 있다.

도8은 상 형성위치에 위치한 감광체와 중간전사벨트의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다. 도8에 있어서 전사벨트유닛(5)은 도시하지 않은 위치결정수단에 의해 장치 본체(1)의 좌우 측벽(1R, 1L) 사이에 위치결정 고정되어 있다. 이 때 상 형성위치(10)에 위치결정된 감광체(30)의 외주는 가이드 롤러(55C)와 텐션 롤러(55D)의 공통접선보다 벨트 안쪽에 약 1mm만 물린 위치에 있다. 이 때문에 중간전사벨트(50)의 장력에 의해 중간전사벨트(50)와 감광체(30)의 외주면에는 일정한 압접력이 주어져서 양자는 균일하게 접촉한다.

도9는 캐리지를 회전이동시키는 캐리지 구동기구를 도시한 구성도이다. 도9에 있어서, 89는 도2에 도시한 웜 포일(88)과 맞물리는 웜 기어이다. 웜 기어(89)는 축(97)에 의해 베벨 기어(102a)와 일체화되어 있다. 베벨 기어(102a)는 베벨 기어(102b)와 맞물리고, 원 웨이 클러치(107)를 통해 제2모터(100)에 연결되어 있다. 이 원 웨이 클러치(107)는 제2모터(100)의 우회전만을 전달하고, 제2모터(100)의 좌회전에 대해서는 모터축(101)과 원 웨이 클러치(107)가 공회전하므로, 그 회전은 전달되지 않는다. 그리고, 모터축(101)에는 변환기어(104)가 원 웨이 클러치(107)와는 역방향의 회전만을 전달하는 원 웨이 클러치(108)를 통해 고정되어 있다. 변환기어(104)는 기어(105)에 연결되어 있고, 기어(105)는 정착기(15), 급지, 배지 롤러군 및 상 형성위치(10)에 위치하는 현상기(35)에 각각 연결되어 있다. 따라서, 제2모터(100)는 우회전시에는 캐리지(2)를 회전시키고, 좌회전시에는 정착기(15), 급지, 배지 롤러군 및 상형성위치(10)에 위치하는 현상기(35)를 회전시킨다. 또, 제2모터(100)로는 스테핑 모터가 사용되고 있다. 제2모터(100)는 상 형성유닛(3)을 변환할 때에는 오픈 루프에서 제어되며, 소정의 스텝수로 가속·감속·정지된다.

(장치 동작)

다음에, 컬러화상 형성공정에 대해 설명한다.

전사벨트유닛(5)과 각 색의 상 형성유닛(3)이 각각 소정의 위치에 장착된 상태에서 장치 본체(1)의 전원을 투입하면, 정착기(15)가 승온하며, 레이저 노광장치(6)의 다각형 거울(6A)이 회전을 개시하고, 준비가 완료된다.

준비가 완료되면, 먼저 최초로 기록하는 색의 상 형성유닛(3)을 화상위치로 하는 이니셜라이즈 동작이 행해진다. 이 경우, 먼저 제2모터(100)가 우회전을 개시하고, 제2모터(100)의 회전력이 원 웨이 클러치(107)를 통해 캐리지(2)에 전달된다. 이 때, 변환 기어(104) 및 기어(105)는 동작하지 않는다. 그리고, 최초에 기록하는 색의 상 형성유닛(3)(본 실시형태에서는 옐로의 상 형성유닛(3Y))이 상 형성위치(10)의 근방에 오면 캐리지 구동용 제2모터(100)가 정지하고, 웜 기어(89)가 정지하고, 캐리지(2)는 그 위치에서 로크된다.

캐리지(2)가 회전할 때에는 감광체 구동기구(60)의 출력축(70)은 스프링(74)에 힘을 받아 후퇴하고, 선단 테이퍼부(75)와 커플링판(61)은 감광체(30)측의 커플링판(42)으로부터 이간된 상태가 된다. 또, 이 경우 디텐트기구(80)의 솔레노이드(85)도 오프상태가 되며, 디텐트 레버(82)는 도5에 나타낸 파선위치로 대피한 상태가 된다. 또, 이 경우 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 구동하는 제1모터(95)는 정지된 상태가 된다.

캐리지(2)가 정지되면 디텐트기구(80)의 솔레노이드(85)는 바로 온 상태가 되며, 디텐트 레버(82)가 감광체축(40)의 컬러(43)를 가이드판(81)에 밀어붙이는 방향으로 힘을 받고, 디텐트 레버(82)의 V홈이 컬러(43)를 사이에 두고 규정위치에 위치결정한다.

동시에, 스러스트 베어링(69)이 출력축(70)을 도3의 좌측방향으로 밀어낸다. 이와 같이 출력축(70)이 도3의 좌측방향으로 밀려나면, 출력축(70)의 선단 테이퍼부(75)가 감광체축(40)의 테이퍼면(48)에 계합되기 시작하고, 감광체축(40)을 출력축(70)의 축심에 맞추도록 이동시키면서 전진한다. 또, 스러스트 베어링(69)이 출력축(70)을 밀어붙이면, 선단 테이퍼부(75)와 테이퍼면(48)이 계합되고, 감광체축(40)의 축심과 출력축(70)의 축심이 완전히 일치된 상태가 된다. 이에 따라 감광체(30)는 상 형성위치(10)에 정확하게 위치결정된다. 또, 이 때 출력축(70)에 의해 밀리는 스러스트력은 플랜지(41)의 단면이 상 형성유닛(3)의 측판 베어링부를 누르고, 이 부분이 캐리지(2)의 좌측 벽(20L)에 닿음으로써, 좌측벽(20L)에 의해 저지된다. 또, 선단테이퍼부(75)가 테이퍼면에 계합되면, 커플링판(42)과 커플링판(61)도 서로 계합되어 회전력을 전달할 수 있는 상태가 된다.

이상과 같이, 디텐트기구(80)와 감광체 구동기구(60)가 동작함으로써 옐로의 감광체(30)는 정확한 위치에 위치결정된다. 이 때 감광체(30)와 일체가 된 상 형성유닛(3Y)은 감광체(30)와 함께 캐리지(2)내에서 이동하게 된다. 상 형성유닛(3)은 캐리지(2)내에서 풀리에 지지되어 있기 때문에, 캐리지(2)가 상 형성유닛(3)의 위치결정시에 이동동작을 방해하는 일은 없다. 또, 캐리지(2)에는 평기어(28)와 기어(87) 사이의 백래시 등에 의해 다소의 회전방향의 거터는 있으나, 감광체(30)는 캐리지(2)에 관계없이 본체측의 위치결정기구에 의해 위치결정되므로, 이러한 영향을 받지 않고 정확하게 위치결정된다.

감광체(30)의 위치결정이 종료되면, 감광체(30)와 벨트구동용 제1모터(95)가 회전을 개시하고, 감광체(30Y)와 중간전사벨트(50)가 회전을 개시한다. 그리고, 구동롤러(55A)가 구동되고, 그 마찰력에 의해 중간전사벨트(50)가 도8의 화살표방향으로 회동한다. 이 때, 감광체(30)의 주속도와 중간전사벨트(50)의 주속도는 거의 같아진다. 또, 2차전사롤러(9)와 클리너(51)는 중간전사벨트(50)로부터 이간되어 있다.

제1모터(95)의 기동과 동시에 제2모터(100)는 좌회전을 개시하고, 제2모터(100)의 회전은 원 웨이 클러치(108)를 통해 변환 기어(104), 기어(105)를 회전시키고, 정착기(15), 급지, 배지 롤러군 및 상 형성위치(10)에 위치하는 현상기(35)를 구동한다. 현상롤러(35a)는 감광체(30)에 압접된 상태에서 접촉면이 감광체(30)와 같은 방향으로 감광체(30)의 주속도에 대해 1.6배의 주속도로 회전한다. 기어(105)에서 앞의 전달기구는 일반적으로 사용되고 있는 기어전달시스템에 의해 충분하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다. 이 때, 제2모터(100)는 좌회전이므로, 캐리지(2)는 정지된 상태이다. 또, 모터축(101)과 베벨 기어(102b)는 풀리이지만, 캐리지(2)까지의 전달시스템에 웜 기어(89)와 웜 포일(88)이 있으므로, 캐리지(2)는 항상 록크된 상태로 유지된다.

이들 모터(95, 100)가 회전을 개시함과 동시에, 각 프로세스 요소가 동작을 개시한다. 그리고, 중간전사벨트(50)의 위치를 검지한 후, 레이저 노광장치(6)로부터 화상신호에 맞춘 레이저광(8)이 조사된다. 일정하게 대전한 감광체(30)상에 레이저광(8)이 조사되면 화상신호에 따른 정전 잠상이 형성되고, 이 정전잠상이 현상기(35)에 의해 차례로 현상화되어 토너상이 형성된다. 다음에, 감광체(30)상에 형성된 토너상은 중간전사벨트(50)에 접촉된 1차전사부로 이동하고, 이 1차전사부에 있어서 중간전사벨트(50)에 차례로 복사된다.

중간전사벨트(50)상에 있어서의 화상라이팅위치를 정확하게 일치시키기 위해, 각 색으 기록은 제1모터(95)가 기동하고 나서 완전히 정속주행상태가 된 후에 중간전사벨트(50)의 화상라이팅위치가 검출되도록 중간전사벨트(50)의 위치검지구멍과 센서의 위치가 설정되어 있다. 이 때, 제1모터(95)가 완전히 정속주행상태가 되기까지 중간전사벨트(50)상에서 약 15mm의 조주거리가 필요하다.

다음에, 제1모터(95)의 회전개시에서 노광개시까지의 시간경과에 대해 설명한다. 먼저, 제1모터(95)가 기동하여 일정 속도가 된다(동작1). 계속해서 중간전사벨트(50)의 위치검지구멍이 센서까지 진행하여 검지되고(동작2), 소정 시간이 경과한 후에 노광이 개시된다(동작3). 이들 동작 사이에 중간전사벨트(50)는 동작1에서 약 15mm, 동작2에서 약 10mm, 동작3에서 약 1mm 주행한다. 따라서, 제1모터(95)가 정속회전이 되고나서 중간전사벨트(50)의 위치검지까지의 여유는 10mm가 된다.

또, 상 형성시에 있어서 대전기(34)는 감광체(30)를 -450V로 대전하고, 감광체(30)의 노광전위는 -50V가 된다. 또, 감광체(30)의 미대전 영역의 통과시에 현상롤러(35a)에는 고압전원에 의해 +100V의 직류전압이 인가된다. 한편, 정전잠상이 쓰여진 감광체(30) 표면의 통과시에 현상롤러(35a)에는 고압전원에 의해 -200V의 직류전압이 인가된다. 또, 중간전사벨트(50)의 가이드롤러(55C)와 텐션 롤러(55D)에는 +1.0kV의 직류전압이 인가된다.

이 상 형성동작중에 출력축(70)은 스러스트 베어링(69)에 의해 좌측방향으로 밀린다. 또한, 솔레노이드(85)는 온 상태를 유지하고, 디텐트 레버(82)는 컬러(42)를 계속해서 삽입한다.

옐로의 상 형성동작은 화상의 후단(END)이 중간전사벨트(50)에 전사된 후에 종료하고, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)는 초기위치에 정지한다. 이 때, 중간전사벨트(50)는 1회전하고(이 때 감광체(30)와 구동롤러(55A)는 4회전하고, 가이드롤러(55C)는 6회전한다), 초기위치로 돌아간다.

1색째의 기록이 완료되면, 제1모터(95), 제2모터(100)가 정지하고, 감광체(30), 중간전사벨트(50), 정착기(15), 급지, 배지 롤러군 및 상 형성위치(10)에 위치한 현상기(35) 전체가 정지한다. 그 후, 솔레노이드(85)가 오프상태가 되고, 디텐트 레버(82)는 해제된다. 이와 동시에, 스러스트 베어링(69)이 우측방향으로 후퇴하고, 스프링(74)의 힘에 의해 출력축(70)이 후퇴되고, 커플링판(61) 및 선단테이퍼부(75)가 커플링판(42) 및 감광체축(40)으로부터 이간된다. 이상의 동작에 의해 감광체(30)의 위치결정이 해제되어 캐리지(2)의 회전이동이 가능해진다.

감광체축(40)과 출력축(70)의 커플링이 해제되면, 제2모터(100)가 다시 우회전을 개시하고, 웜 기어(89)가 다시 회전하고, 캐리지(2)가 도1의 화살표 방향으로 90도만 회전한다. 이에 따라 다음의 마젠타의 상 형성유닛(3M)이 상 형성위치(10) 근방으로 이동하여 정지한다.

또, 캐리지(2)가 회전이동하여 상 형성유닛(3)의 변환이 행해지는 경우에는 도8에 도시한 바와 같이, 감광체(30)가 중간전사벨트(50)의 표면을 쓸면서 들고난다. 이 슬라이딩하는 길이는 상 형성위치(10)에의 출입시 모두 약 10mm의 합계 약 20mm이다. 중간전사벨트(50)는 한가지 색의 기록에 1회전하고, 색 변환시에는 항상 일정 위치에 정지되어 있기 때문에, 화상의 선단(TOP)과 후단(END) 사이는 화상이 형성되지 않은 비화상부로 되어 있어서 상 형성유닛(3)의 변환시에 화상이 흩어지는 일은 없다.

화상의 후단(END)은 색 변환시에 감광체(30)가 쓸려서 화상을 흩어지지 않도록, 전사위치에 대한 출입시의 슬라이딩 길이(약 10mm)보다 길고, 약 15mm만큼 전사위치보다 중간전사벨트(50) 회전방향의 하류위치에 정지하고 있다.

그리고, 다시 디텐트기구(80)와 감광체 구동기구가 작동하여 마젠타의 감광체(30)가 위치결정된다. 그 후, 감광체축(40)과 출력축(70)의 커플링 동작이 행해지고, 마젠타의 화상동작이 개시된다. 그 결과, 중간전사벨트(50)상에는 옐로와 마젠타의 토너상이 중첩되어 형성된다.

이와 같이 차례로 변환동작과 화상동작이 시안, 블랙으로 반복되고, 중간전사벨트(50)상에는 4색의 토너상이 형성된다.

블랙화상을 중간전사벨트(50)에 전사한 후, 2차전사롤러(9)를 화상의 선단(TOP)이 2차전사롤러(9)의 위치에 오기까지 중간전사벨트(50)에 접촉시키고, 급지유닛(12)로부터 송출된 기록용지를 끼워서 보냄으로써, 4색의 토너상을 일괄적으로 기록용지상에 전사한다. 이 때 2차전사롤러(9)에는 +300V의 전압이 인가되고 있다. 토너상이 전사된 기록용지는 정착기(15)를 통과하여 정착되고, 배지 롤러(18)로부터 장치밖으로 배출된다.

2차전사후에 중간전사벨트(50)상에 잔류된 토너는 화상의 선단(TOP)이 클리닝 위치에 오기까지 중간전사벨트(50)에 접촉하는 클리닝 브레이드(53)에 의해 섞인다.

2차전사가 종료되면, 중간전사벨트(50) 및 상 형성유닛(3)이 다시 정지되고, 캐리지(2)는 90도 회전한다. 그리고, 옐로의 상 형성유닛(3Y)이 상 형성위치(10)에 도달하고, 다음의 컬러화상 형성동작에 대비한다. 또, 2차전사 및 클리닝은 마지막 블랙의 기록중에 행해도 되지만, 블랙의 기록종료후에 행해도 상관없다.

본 실시형태에 있어서는 캐리지(2)의 90도 회전동작이 약 0.6초, 출력축(70)의 커플링 착탈동작이 각각 약 0.2초, 프로세스속도가 약 100mm/초로 설정되어 있다.

(색위치조정)

다음에 본 발명의 각 색의 위치조정에 대해 설명한다.

각 색의 위치를 정확하게 맞추기 위해서는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)가 회전시에 항상 일정한 정확한 속도로 회전을 계속할 필요가 있다.

본 실시형태에 있어서는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 구동용 제1모터(95)로서 정속제어성이 뛰어난 DC서보모터가 사용되며, 추가로 제1모터(95)는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 전용 구동원이 되고 있으며, 이에 따라 구동시스템에 작용하는 부하 변동이 억제된다.

또, 각 색의 기록은 제1모터(95) 기동후, 제1모터(95)가 완전히 정속주행상태가 된 상태에서 중간전사벨트(50)의 화상판독위치를 검출하고, 중간전사벨트(50)상의 화상라이팅위치를 안정하고 정확하게 검지함으로써 행해진다.

또, 위치정밀도를 확보하기 위해서는 4개의 감광체(30)를 상 형성위치(10)에 정확하게 재현성좋게 위치결정할 필요가 있다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 감광체(30)의 위치결정은 좌우의 본체벽(1R, 1L)상에 장착된 출력축(70)과 디텐트 레버(82)에 의해 감광체(30)의 축심을 지지함으로써 행해진다. 이 경우, 감광체(30)는 캐리지(2)내에서 일정 범위 자유롭게 움직일 수 있도록 지지되어 있으므로, 캐리지(2)는 개략 위치결정되어 있으면 되고, 캐리지(2)의 위치결정 정밀도 등에 방해받지 않고, 감광체(30)를 확실하고 재현성좋게 위치결정할 수 있다.

또한, 정확하게 위치결정된 감광체(30)를 정확하게 회전시킬 필요가 있다. 감광체(30)는 바꿔서 사용되기 때문에, 감광체(30)와 본체 구동측 사이에는 어떤 구동단속수단이 필요하다. 이 구동단속수단을 도15에 도시한 바와 같은 종래 일반적으로 사용되는 기어 등으로 구성한 경우에는, 각 색의 감광체(30)마다 고유의 각속도 전달에 오차가 발생하여 위치편의가 발생한다. 특히 감광체(30)로는 4개만이 사용되는 것이 아니라, 토너가 소비되면 교환되는 부품이므로, 감광체(30)측의 부품 정밀도에는 편차가 발생하기 쉽고, 감광체(30)측의 부품정밀도에 영향을 미치기 쉬운 커플링기구로 되어 있다.

본 실시형태에서 도시한 구성은 감광체(30)를 출력축(70)에 의해 축마다 잡아서 출력축(70)과 감광체(30)를 일체화하고, 감광체(30)를 출력축(70)과 동일방향으로 동일각속도로 회전시키는 방식이다. 따라서, 감광체(30)와 출력축(70) 사이에서 전달하는 각속도에 변동이 생기지 않고, 출력축(70)의 각속도는 정확하게 감광체(30)에 전달된다. 이 때문에, 어떤 감광체(30)라도 전부 동일한 각속도로 회전한다. 또한, 감광체(30)에 장착된 커플링부재에도 높은 치수정밀도가 요구되는 일은 없다.

또, 감광체(30)에는 회전중심이 되는 테이퍼면(48)의 센터에 대한 편심성분이 있으며, 이 편심성분은 주속도의 변동을 초래한다. 그리고, 이 주속도의 변동에 의해, 감광체(30)의 둘레상에서 기록피치가 변화한다. 이와 같이 감광체(30)의 둘레상에서 기록 피치가 변화한 채 중간전사벨트(50)상에서 화상을 중첩하면 각 색 사이에서 상대적인 위치 편의가 발생한다.

이에 반해, 본 실시형태에 있어서는 상술한 바와 같이, 중간전사벨트(50)를 그 장력으로 감광체(30)에 가볍게 접촉시키고, 중간전사벨트(50)를 감광체(30)의 외주속도와 관계없이 일정 속도로 주행시키고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 감광체(30)의 편심에 의해 외주속도가 변화한 경우에는, 감광체(30)와 중간전사벨트(50) 사이에 슬라이딩이 발생한다. 이 때문에, 감광체(30)의 외주속이 빠르고 기록 피치가 신장하여 기록된 부분은, 중간전사벨트(50)상에는 압축되어 전사되고, 반대의 경우에는 신장되어 전사되므로, 기록 피치의 변화가 보정된다. 이에 따라 감광체(30)의 외주속도와 관계없이 각속도에 대응하는 기록 피치를 정확하게 전사할 수 있다.

또, 감광체(30)의 정밀도(외경정밀도, 진원도, 진직도 등)나 커플링부재, 플랜지 등의 정밀도에 대해서는 모두 출력축(70)에 대한 감광체(30) 외주의 편심성분으로 간주할 수 있다.

또, 제1모터(95)로부터 출력축(70) 또는 중간전사벨트(50)에 대한 전달시스템에 있어서는, 기어 오차의 편심성분 등에 의해, 본체측에서 회전각속도의 변동이 발생한다. 이에 대해 본 실시형태에 있어서는 상기와 같이, 중간전사벨트(50)의 1회전에 대해 구동기구(90)의 모든 기어의 회전비 및 구동롤러(55A), 가이드롤러(55C)의 회전비를 각각 정수배로 설정하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 이들 요소가 한가지 색의 기록마다 항상 같은 초기위치로 복귀하고, 같은 조건에서 기록을 반복하게 된다. 이 때문에, 각 색 모두 이상적으로 일정속도로 구동된 경우의 이상위치로부터의 변동은 발생하지만, 그 변동패턴이 각 색 모두 일정한 양과 위상이 되므로, 중간전사벨트(50)상에서의 기록위치가 각 색모두 완전히 일치하여 위치편의가 해소된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 감광체(30)에 고정된 커플링판(42)을 본체측의 커플링판(61)과 동일한 회전방향으로 동일 각속도로 일체적으로 회전구동시키고, 중간전사벨트(50)를 항상 소정 속도로 구동하도록 함으로써, 다수의 감광체(30)를 바꿔서 사용하는 구성에 있어서도 위치편의가 없는 화상을 기록할 수 있다.

또, 중간전사벨트(50)에 대한 출력축(70)과 구동롤러(55A)의 회전수 비율을 정수로 함으로써, 각 감광체(30)에 관계없이 본체 특유의 본체측 구동기구(90)에 의해 발생하는 감광체(30)의 회전각속도와 중간전사벨트(50)의 주속도 오차를 각 색마다 동기시킬 수 있다. 이 때문에 치수 정밀도에 편차가 있는 다수의 감광체(30)를 바꾸어서 사용해도 위치 편의가 없는 정밀한 화상을 기록할 수 있다.

또, 중간전사벨트(50)에 대한 구동롤러(55A), 감광체(30) 및 구동기구(90) 기어의 회전수 비율은 정확하게 정수인 것이 바람직하지만, 정확하게는 정수가 아니어도 실용적일 수 있다. 정확하게 정수가 아니어도 1화상의 형성중에 중간전사벨트(50)상의 화상판독위치에 대한 구동롤러(55A), 감광체(30)의 회전위상의 편의가 45도 이하, 바람직하게는 30도 이하가 되도록 구성하면 색마다의 위치편의는 작아서 화상품위를 크게 손상시키는 일은 없다.

또, 구동기구(90)의 기어 전체가 구동롤러(55A)에 대해 정수회전비인 것이 가장 적당하지만, 구동롤러(55A)에 대한 모든 기어의 회전비가 4배 이상이면, 정수회전비가 아니어도 실용적일 수는 있다. 구동롤러(55A)에 대한 기어의 회전비가 4배 이하인 경우에는, 정수회전비로 함으로써, 색 마다의 위치 편의를 작게 할 수 있어서 화상품위를 크게 손상시키는 일은 없다.

또, 본 실시형태에 있어서는 커플링 부재로서 본체측, 감광체측 모두 평판에 클릭을 가진 것을 사용하고 있으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 도10에 도시한 바와 같이, 출력축(70)측의 커플링부재를 핀형상으로 하는 구성이어도 같은 효과를 얻을 수 있다.

도10에 있어서, 출력축(70)에 고정된 계합핀(78)은 도4의 커플링판(61) 대용으로 사용되는 것이며, 이 계합핀(78)은 선단테이퍼부(75)가 감광체(30)의 테이퍼면(48)에 계합되었을 때, 감광체(30)측의 커플링판(42)의 클릭(47) 홈에 들어가서 커플링판(42)과 계합되어, 감광체(30)를 회전가능한 상태로 한다. 이 도10의 구성은 출력축(70)의 축심과 감광체(30)의 회전중심을 일치시키고, 출력축(70)에 의해 감광체(30)를 지지하며 회전시키는 구성으로, 이와 같은 간단한 구성의 커플링이라도 충분히 기능을 발휘할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는 제1모터(95)에서 구동롤러(55A)나 출력축 구동기어(71)에 대한 감속수단으로서 기어를 사용하고 있으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 벨트와 롤러 등을 사용한 감속수단이어도 된다. 이 경우, 이용하는 회전체의 회전비를 정수배로 설정해 두면 본 실시형태의 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는 감광체상의 토너상을 중첩하여 전사수상하는 전사체로서 중간전사벨트(50)를 사용하고, 감광체(30)와의 압접력과 마찰력을 작게 함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있으나, 본 발명은 반드시 이 중간전사벨트(50)를 사용하는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 중간전사벨트나 드럼에 기록용지를 둘러감는 구성이라도 전사체와 감광체를 서로의 주속도에 관계없이 일정 속도로 주행시키고, 다수개의 감광체의 외형 정밀도 편차를 전사체와 감광체 사이에 슬라이딩을 발생시킴으로써 보정할 수 있는 구성이면 된다. 이 경우에는 감광체와 전사체를 가볍게 접촉시키거나 또는 접촉시키지 않은 구성인 것이 바람직하다.

또, 각속도를 정확하게 전달하기 위한 커플링부의 구성은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 예를들면 출력축(70)을 회전하지 않는 위치결정축으로서 감광체축(40)을 위치결정 고정하고, 커플링판(61)을 출력축(70) 주변으로 회전시키고, 감광체(30)와 일체화한 커플링판(42)을 감광체축(40) 주변으로 회전시키는 구성으로 해도 된다.

〈제2실시형태〉

도11은 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제2실시형태에 있어서의 커플링부를 도시한 단면도이다.

본 실시형태에 있어서는 출력축(70)이 감광체(30)를 구동하는 장치 구성은 상기 제1실시형태와 거의 동일하지만, 커플링부의 구성만이 다르다.

도11에 도시한 바와 같아, 출력축(70)은 원통형상으로 형성되어 있으며, 그 선단에는 오목형상의 테이퍼면(75a)이 형성되어 있다. 감광체축(40)의 선단에는 커플링판(42)이 고정되어 있고, 커플링판(42)의 선단 외주에는 볼록형상의 테이퍼면(48a)이 형성되어 있다. 이에 따라 출력축(70)이 화살표 방향으로 밀려나면 출력축(70)의 테이퍼면(75a)과 감광체축(40)의 테이퍼면(48a)이 계합되며, 출력축(70)과 감광체축(40)의 축심이 일치된다. 이 상태에서 양쪽의 테이퍼면(75a, 48a)이 가압되고, 테이퍼면(75a)과 테이퍼면(48a)의 마찰력에 의해 회전력 전달이 가능한 상태가 된다.

본 실시형태의 커플링부도 상기 제1실시형태의 커플링부와 같이, 출력축(70)의 중심에 감광체축(40)의 중심을 일치시킨 후, 감광체(30)를 이 출력축(70)에 의해 회전시키는 것이다. 이 때문에 도15에 도시한 바와 같은 감광체(218)의 중심과 출력축(245)의 중심이 거의 다른 위치에 있는 종래의 기어 등을 사용한 커플링방식과 달리, 출력축(70)의 회전각속도를 충실하 감광체(30)에 전달할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는 출력축(70)의 테이퍼면(75a)과 감광체축(40) 테이퍼면(78a)의 마찰력을 이용해서 구동력을 전달하도록 하고 있으므로, 상기 제1실시형태에서 도4에 도시한 구성과 달리, 볼록부의 클릭끼리 충동하는 일은 없다. 이 때문에 커플링판을 출력축(70)에 대해 이동가능하게 해서 홈을 형성할 필요가 없다. 또, 출력축(70)과 커플링부를 일체의 부재로 구성할 수 있으므로, 출력축(70)의 구성이 간단해진다.

또, 도4에 도시한 구성은 볼록부의 클릭끼리 충돌한 경우, 커플링판(61)의 볼록부 클릭이 상대측 커플링판(42)의 오목부 클릭에 맞물리기까지 구동력이 전달되지 않는다. 그러나, 본 실시형태의 구성일 경우에는 출력축(70)의 테이퍼면(75a)과 감광체축(40)의 테이퍼면(78a)의 마찰력을 이용하여 구동력을 전달하도록 하고 있으므로, 커플링의 가압과 동시에 항상 안정하게 구동력을 전달할 수 있다.

또, 본 실시형태의 구성일 경우에는 구동력의 전달을 외주부에서 행하고 있으므로, 작은 마찰력이라도 커다란 회전토크를 얻을 수 있다. 이 때문에 안정하게 각속도를 정확하게 전달할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 외주의 테이퍼면 마찰력을 이용하여 구동력을 전달하는 구성으로 하고 있으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 이 테이퍼면에 상기 제1실시형태와 같은 맞물리는 요철의 클릭을 배설하여 구동력을 전달하도록 구성해도 본체측의 출력축(70) 구성을 간단히 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 감광체(30)에 고정된 커플링판(42)을 본체측의 출력축(70)과 동일한 회전방향으로 동일한 각속도로 일체적으로 회전구동시키고, 계합하는 커플링부에서의 각속도 전달의 오차를 없애고, 어떤 감광체(30)에 있어서도 출력축(70)의 회전각속도를 충실하게 전달함으로써, 위치편의가 없는 화상을 기록할 수 있다.

상기 제1 및 제2실시형태에 있어서는, 본체측의 커플링부재의 회전축심에 의해 감광체(30)의 회전축심을 위치결정하는 구성을 나타냈다. 각속도를 정확하게 전달하기 위해서는 감광체(30)에 고정한 커플링판(42)을 회전축과 본체측의 커플링판(61) 회전축과 일치시키고, 양 커플링판(42, 61)이 일체적으로 회전하도록 구성할 필요가 있다. 본 발명에 있어서 커플링이 일체적으로 회전하는 것이란, 커플링판(42)의 회전중심과 커플링판(61)의 회전중심이 일치되고, 양 커플링판(42, 61)의 서로의 접촉부분이 바뀌지 않고 동일방향으로 동일각속도로 회전하는 것을 의미한다.

이를 위해서는 출력축(70)과는 독립된 위치결정수단에 의해 감광체(30)의 회전축심을 위치결정해도 되지만, 출력축(70)에 감광체(30)를 슬라이딩이나 거터가 없도록 일체적으로 결합하고, 감광체(30)를 출력축(70)에 의해 지지된 상태에서 회전시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 출력축(70)에 의해 감광체(30)를 지지하는 구성으로는 도10, 도11에 도시한 구성 이외에, 인벌류트 스플라인 등과 같이 클릭끼리 계합시키고, 회전 부하를 가함으로써, 양자가 자동정렬되어 일체화되는 구성도 가능하다.

〈제3실시형태〉

도12는 본 발명에 관한 컬러화상 형성장치의 제3실시형태에 있어서의 감광체의 디텐트기구측 단면 부근의 구성을 도시한 단면도, 도13은 그 구동롤러의 구동기구와 맞물리지 않는 비구동측 단면 부근의 구성을 도시한 단면도이다. 상기 제1실시형태와 다른 점은 각각 감광체 브레이크(120)와 롤러브레이크(125)를 설치하고 있다는 점이다.

도12에 도시한 바와 같이, 감광체 브레이크(120)는 감광체(30)의 단면에 감광체(30)를 지지하는 측판(122)에 고정된 가압스프링(123)에 의해 패드(121)를 가압하여, 소정의 마찰 부하를 얻기 위한 것이다. 이 마찰 부하는 감광체(30)에 대해 500∼800gf-cm의 부하 토크를 안정하게 줄 수 있도록 조정되어 있다. 감광체(30)에는 이 감광체 브레이크(120)와 클리너(36)에 의해 합계 약 1.5kgf-cm의 회전부하가 주어진다.

도13에 도시한 바와 같이, 롤러 브레이크(125)는 구동롤러(55A)의 단면에 구동롤러(55A)를 지지하는 측판(127)에 고정한 가압스프링(158)에 의해 패드(126)를 가압하고, 소정의 마찰 부하를 얻기 위한 것이다. 이 마찰 부하는 구동롤러(55A)에 대해 500∼800gf-cm의 부하 토크를 안정하게 부여할 수 있도록 조정되어 있다.

한편, 상기 제1실시형태에 도시한 구성에서는 감광체(30)에 중간전사벨트(50)를 압접한 상태에서 양자를 슬라이딩시켰을 때의 마찰력은 약 125gf였다. 이것은 직경 약 30mm의 감광체(30) 및 구동롤러(55A)의 회전토크로는 약 200gf-cm이 된다.

상기 제1실시형태에서는 이하의 2가지 작용에 의해 치수 정밀도에 편차가 있는 다수의 감광체(30)를 변환하여 사용해도 위치편의가 없는 정밀한 화상을 기록할 수 있음을 설명했다. 첫째, 감광체(30)에 대한 본체로부터의 각속도 전달의 오차를 없애서 각 감광체(30)에 출력축(70)의 회전각속도를 충실하게 전달하고, 중간전사벨트(50)를 항상 소정의 속도로 구동함으로써, 변환하여 사용되는 다수의 감광체(30)의 편심으로 인한 기록 피치의 오차를 정속주행하는 중간전사벨트(50)와의 슬라이딩에 의해 보정하여, 위치편의가 없는 화상을 기록할 수 있다. 둘째, 중간전사벨트(50)에 대한 출력축(70) 구동축(55A)의 회전수 비율을 정수로 함으로써, 감광체(30)에 관계없이 본체 특유의 본체측 구동기구(90)에 의해 발생하는 감광체(30)의 회전각속도와 중간전사벨트(50)의 주속도 오차를 각 색마다 동기시킬 수 있다.

이러한 작용을 안정하게 실현하려면, 감광체(30)와 구동롤러(55A)가 부하의 변동 등에 관계없이, 항상 구동기구(90)의 커플링 혹은 구동기어의 회전에 충실하게 회전할 필요가 있다.

종래 공지되어 있는 단일한 감광체를 이용한 구성에서는 상술한 전체의 토크 변동도 중간전사벨트의 회전과 동기시킬 수 있다. 그러나, 다수의 감광체를 변환하여 사용하는 구성에서는 편심 등의 각 감광체에 고유의 변동성분을 동기시킬 수는 없다.

본 실시형태에 있어서는 감광체(30)에 500∼800gf-cm의 감광체 브레이크(120)가 설치되어 있다. 이에 따라 감광체(30)를 구동기구(90)에 의해 소정 속도로 회전시킬 수 있다. 이하에 그 작용을 설명한다.

상기 제1실시형태에서 도시한 구성에서는, 감광체(30)에는 접촉면에서 같은 방향으로 1.6배의 주속도로 회전하는 현상롤러(35a)가 2kgf의 힘으로 가압되어 있으며, 감광체(30)에는 1kgf-cm 정도의 가속방향의 토크가 작용한다. 한편, 감광체(30)에 압접되는 클리너(36)로부터는 감광체(30)에 1kgf-cm 정도의 감속방향 토크가 작용한다. 이들 토크는 감광체(30)의 편심에 의해 변동한다. 또, 전사부에서 중간전사벨트(50)와의 마찰력에 의해 약 200gf-cm의 토크가 작용한다. 이 전사부에 있어서는 속도가 변동하는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 거의 같은 속도로 회전시키고 있기 때문에, 양자의 속도변동에 따라 전사부에 있어서의 속도차의 방향이 변화하고, 마찰력의 방향이 변화한다 .또, 감광체(30)의 주속도 변동은 감광체(30)의 편심에 기인한다. 또, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 마주 물린 양이 감광체(30)의 편심에 의해 변화하므로, 전사부에 있어서의 마찰력은 방향도 크기도 변동한다. 감광체(30)와 현상롤러(35a)의 마찰, 감광체(30)의 중간전사벨트(50)의 마찰이 감광체(30)에 미치는 감광체합토크의 감광체(30)를 가속하는 방향으로의 최대치는 1300gf-cm이었다.

또, 다수의 감광체(30)를 변환하여 사용하는 구성에서는, 구동기구(90)의 회전을 동기시켜도 이들 변동의 원인이 되는 감광체(30)의 편심성분은 색마다 크기가 다른데다, 각 색 사이에서 위상을 동기시킬 수도 없다. 따라서, 전사부에 있어서의 마찰력 변동은 중간전사벨트(50)의 회전에 동기시킬 수 없다.

이러한 토크 변동이 감광체(30)를 가속하는 방향으로 작용할 경우에는 구동기구(60)의 출력측 구동기어(71)와 원동측 기어(72)가 분리되거나, 또는 본체측 커플링판(61)의 클릭과 감광체(30)에 고정된 커플링판(42)의 클릭이 분리된다. 이 때문에, 전체 토크의 방향이 변화하면, 기어 또는 커플링이 백래시의 범위에서 분리접속을 반복하여 각속도의 변동을 발생시킨다. 이 각속도의 변동은 중간전사벨트(50)의 회전에 동기하지 않기 때문에, 각 색 사이의 위치편의를 발생시키게 된다.

그러나, 본 실시형태에 있어서는 500∼800gf-cm의 감광체 브레이크(120)를 설치하고 있으므로, 원동측 기어(72)에 의해 출력축 구동기어(71)를 구동하여 항상 소정의 각속도로 안정하게 회전시킬 수 있다. 감광체 브레이크(120)가 감광체(30)에 부여하는 마찰부하는 감광체(30)와 클리너(36) 사이에 작용하는 마찰 부하(1kgf-cm)와 함께, 감광체합토크가 감광체(30)를 가속하는 방향에 대한 최대치인 1300gf-cm보다 크면 된다. 물론, 구동기구(90) 전체의 부하는 제1모터(95)가 소정 시간에 그 회전이 상승하고, 안정하기 위한 허용 부하를 초과하지 않는다는 것은 말할 나위도 없다.

또, 본 실시형태에 있어서는 감광체(30)와 현상롤러(35a)를 압접하고, 현상롤러(35a)를 감광체(30)보다 빨리 회전시키는 구성으로 했으나, 이와 같은 현상방법에서는 감광체(30)가 현상롤러(35a)에 의해 커다란 가속 부하를 받기 때문에, 감광체 브레이크(120) 효과는 크다. 감광체(30)가 이와 같은 커다란 가속부하를 받지 않는 현상 방법의 경우에는, 클리너(36)에 의한 마찰 부하가 충분한 효과를 얻을 수 있어서 양호한 화상을 얻을 수 있다.

또, 중간전사벨트(50)의 구동롤러(55A)에는 500∼800gf-cm의 롤러 브레이크(125)가 설치되어 있다. 이 때문에, 구동롤러(55A)를 구동기구(90)에 의해 소정의 속도로 회전시킬 수 있다. 이하에 그 작용을 설명한다.

도1에 도시한 바와 같은 중간전사벨트(50)를 롤러(55)에 현가한 상태에서 방치하면 중간전사벨트(50)는 롤러(55)에 말아 들이는 부분에서 클립에 따라 변형한다. 이 변형된 중간전사벨트(50)를 롤러(565)에 현가하여 회전시키면 방치위치의 바로 앞에서는 변형 부분이 롤러에 끼워지도록 중간전사벨트(50)에 가속부하가 발생한다.

이 가속부하가 중간전사벨트(50)를 현가하는 롤러(55)의 베어링 마찰부하보다 큰 경우에는 중간전사벨트(50)가 그 자체의 변형으로 인해 먼저 회전하게 된다. 이와 같이, 롤러(55)의 마찰 부하와 중간전사벨트(50)의 변형에 기인하는 힘, 즉 중간전사벨트(50)가 회전함으로써 다른 것과의 상호작용없이 중간전사벨트(50)가 구동롤러(55A)에 미치는 벨트회전토크는 방향도 크기도 매우 불안정하다. 또, 상술한 바와 같이 중간전사벨트(50)의 회전에 동기하지 않는 감광체(30)와의 마찰력도 작용한다.

이 때문에, 벨트회전토크와 이 마찰력이 구동롤러(55A)에 미치는 토크의 합인 구동축합토크는 크기도 방향도 불안정하여, 그 변동은 중간전사벨트(50)의 회전에 동기시킬 수 없다. 이 전체의 토크 변동이 구동롤러(55A)를 가속하는 방향으로 작용하는 경우에는 롤러기어(94)와 감속기어(93)가 이간된다. 이 때문에, 전체 토크의 방향이 변화되면, 기어의 톱니가 백래시의 범위에서 분리접속을 반복하고, 각속도의 변동을 발생시키게 된다. 이 중간전사벨트(50)에 동기하지 않는 각속도의 변동은 각 색 간의 위치 편의를 발생시키게 된다. 중간전사벨트(50)가 회전함으로써 다른 것과의 상호작용없이 구동롤러(55A)에 미치는 벨트회전토크와, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 마찰이 구동롤러(55A)에 미치는 토크의 합인 구동축합토크가 구동롤러(55A)를 가속하는 방향으로 작용하는 최대치는 400gf-cm이었다.

그러나, 본 실시형태에 있어서는 500∼800gf-cm의 롤러 브레이크(125)를 구동롤러(55A)에 설치하고 있으므로, 감속 기어(93)에 의해 롤러 기어(94)를 구동하여, 항상 소정의 각속도로 안정하게 회전시킬 수 있다. 구동롤러(55A)에 부여하는 마찰 부하는 구동축합토크가 구동롤러(55A)를 가속하는 방향에 대한 최대치보다 크면 된다.

중간전사벨트(50)를 안정하게 회전시키기 위해서는 구동롤러(55A)와 중간전사벨트(50)의 마찰력이 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 마찰력과 종동롤러(55B, 55C, 55D) 회전시의 마찰 부하와의 합보다 크지 않으면 안된다. 또, 구동기구(90) 전체의 부하는 제1모터(95)가 소정 시간에 회전이 상승하고 안정하기 위한 허용 부하를 초과하지 않음은 물론이다.

또, 본 실시형태에 있어서는 상 형성유닛(3)의 변환은 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 슬라이딩시키면서 행해지므로, 구동롤러(55A)의 마찰은 특히 큰 효과를 거둔다. 이하에 그 작용을 설명한다.

상기 제1실시형태에 도시한 구성에서는, 중간전사벨트(50)의 회전 부하가 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 마찰력보다 작을 경우, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)를 슬라이딩시키면서 상 형성유닛(3)을 변환하면 중간전사벨트(50)가 회전되어 버린다. 이 변환시에는 쌍방이 정지된 상태에서 슬라이딩이 개시되므로, 슬라이딩시킨 상태의 동(動)마찰력보다 큰 정지마찰력이 작용한다. 이 감광체(30)와의 정지마찰력에 의해 중간전사벨트(50)가 회전한다.

상술한 바와 같이, 색 변환시에 화상의 후단(END)은 전사위치로부터 15mm만큼 중간전사벨트(50)의 회전방향의 하류위치에 정지하고 있다. 한편, 변환시의 슬라이딩 길이는 출입시에 각각 10mm로 되어 있다. 이 때문에, 색 변환시에 중간전사벨트(50)는 상 형성시의 회전방향과는 반대 방향으로 회전되고, 이미 중간전사벨트(50)상에 전사된 화상의 후단(END)이 감광체(30)와의 슬라이딩 범위로 이동해온다. 거기에 다음 색의 감광체(30)가 중간전사벨트(50)를 슬라이딩하면 중간전사벨트(50)상의 화상이 흩어진다.

그러나, 본 실시형태에 있어서는 500∼800gf-cm의 롤러 브레이크(125)를 구동롤러(55A)에 설치하고 있으므로, 변환시에 중간전사벨트(50)는 움지이지 않는다. 따라서, 앞 색의 화상의 후단(END)을 다음 색의 감광체(30)가 쓸려서 흩어지는 일은 없다. 본 실시형태의 구성에 있어서는, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 정지마찰력은 구동롤러(55A)의 회전토크로서 약 400gf-cm이었다. 구동롤러(55A)에 부여하는 마찰 부하는 감광체(30)와 중간전사벨트(50)와의 정지마찰력보다 크면 된다. 중간전사벨트(50)가 감광체(30)의 마찰에 의해 이동하지 않기 위해서는, 구동롤러(55A)와 중간전사벨트(50)의 마찰력이 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 정지마찰력보다 크지 않으면 안된다. 또, 구동기구(90) 전체의 부하는 제1모터(95)가 소정 시간에 회전이 상승하여 안정하기 위한 허용 부하를 초과하지 않음은 물론이다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 중간전사벨트(50)의 회전방향과 변환시의 감광체(30)의 슬라이딩방향을 반대방향으로 했으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 중간전사벨트(50)의 회전방향과 변환시 감광체(30)의 슬라이딩방향을 같은 방향으로 하고, 감광체(30)에 슬라이딩되어 중간전사벨트(50)가 진행방향으로 회전하도록 구성해도 된다. 제1모터(95)가 정속회전으로 되고 나서 중간전사벨트(50)의 위치검지까지의 여유는 10mm 정도로 되어 있다. 이 때문에 변환시에 감광체(30)에 슬라이딩되어 중간전사벨트(50)가 진행방향으로 회전하면, 화상 선단(TOP)의 위치검지구멍과 센서와의 간격이 상 형성동작의 상승시에 제1모터(95)의 회전이 안정하기까지의 조주(助走)거리보다 짧아진다. 이 경우에는 중간전사벨트(50)의 속도가 안정하지 않은 상태에서 중간전사벨트(50)의 위치를 검지해 버려서 화상의 중첩 위치가 전체적으로 편의되어 버린다. 그러나, 롤러 브레이크(125)를 설치함으로써, 변환시에 중간전사벨트(50)는 움직이지 않는다. 따라서, 제1모터(95)의 상승시 충분한 조주거리를 확보할 수 있어서 위치 편의를 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 감광체(30)에 대한 현상롤러(35a)와의 마찰 토크와, 중간전사벨트(50)의 마찰토크의 합인 감광체합토크가 감광체(30)를 진행방향으로 회전시키는 방향의 최대치보다 큰 마찰부하를 감광체(30)에 부여하도록 클리너(36)와 감광체 브레이크(120)를 설치함으로써, 감광체(30)의 편심위상과 관계없이 감광체(30)를 구동수단에 의해 소정 속도로 안정하게 회전시킬 수 있다. 그 결과, 각 색 간의 위치 편의를 방지할 수 있다.

또, 중간전사벨트(50)에 작용하는 감광체(30)와의 마찰력을 구동롤러(55A)가 중간전사벨트(50)를 구동하는 마찰력보다 작게 설정하고, 또 중간전사벨트(50) 회전시의 벨트회전토크와, 감광체(30)의 마찰토크 합인 구동축합토크가 구동롤러(55A)를 진행방향으로 회전시키는 방향의 최대치보다 큰 부하의 롤러 브레이크(125)를 설치함으로써, 감광체(30)의 편심위상과 관계없이 구동롤러(55A) 및 중간전사벨트(50)를 구동기구(90)의 소정 속도로 안정하게 회전시킬 수 있다. 그 결과, 각 색간의 위치 편의를 방지할 수 있다.

또, 상 형성유닛(3)의 변환시 감광체(30)를 중간전사벨트(50)에 슬라이딩시키고, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 정지마찰력이 미치는 회전토크보다 큰 부하의 롤러 브레이크(125)를 설치함으로써, 간단한 구성으로 색 변환을 할 수 있음과 동시에, 화상의 흩어짐이나 각 색간의 위치편의를 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는 감광체 브레이크(120) 구성으로서 감광체(30)의 단면에 감광체(30)를 지지하는 측판(122)에 고정된 가압스프링(123)에 의해 패드(121)를 가압하는 구성을 채용하고 있으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 가압스프링을 사용하지 않고, 출력축(70)을 감광체축(40)에 가압하는 스러스트력에 의해 패드(121)를 감광체(30)에 가압하는 구성으로 해도 된다. 이것에 의하면 간단한 구성으로 같은 효과를 얻을 수 있다.

〈제4실시형태〉

상기 제1실시형태에 있어서는, 감광체(30)와 구동롤러(55A)의 외경을 30mm, 중간전사벨트(50)의 둘레 길이를 30mm 직경의 외주길이의 4배인 377mm, 감광체(30)의 외주속도와 중간전사벨트(50)의 주속도를 거의 같은 속도로 설정했으나, 감광체(30)의 직경 혹은 중간전사벨트(50)의 둘레길이와 구동롤러(55A)의 직경을 몇％ 변화시켜서 구성해도 된다.

예를들면, 감광체(30)의 직경을 1％ 큰 30.3mm로 설정하면, 상기 제1실시형태와 가은 구동기구(90)를 사용했을 경우, 감광체(30)는 중간전사벨트(50)에 대해 주속도가 1％ 빨라진다. 이 구성에서는 감광체(30)나 구동롤러(55A) 및 구동기구(90)의 기어 등의 편심성분으로 인해 감광체(30)나 중간전사벨트(50)에 속도변동이 생겨도 감광체(30)의 외주 속도가 중간전사벨트(50)의 주속도에 대해 항상 빨라지고, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)가 항상 일방향으로 미끄러지면서 주행한다. 중간전사벨트(50)와 감광체(30)의 주속도의 속도차가 항상 일방향으로 유지되기 때문에 마찰력이 걸리는 방향이 항상 일정해지므로 안정하다. 그 결과, 중간전사벨트(50)에 작용하는 마찰력중 감광체(30)의 주속도 변동의 변화로 인한 변동이 없어진다. 이에 따라 중간전사벨트(50)의 속도변동중 감광체(30)의 주속도 변동에 기인하는 중간전사벨트(50)의 회전에 동기하지 않는 성분을 저감할 수 있다. 또, 이 마찰력 방향은 감광체(30)가 현상롤러(35a)로부터 받는 가속토크를 항상 상쇄하는 방향이므로, 감광체(30)에 부여하는 감광체 브레이크(120)의 부하를 작게 설정할 수 있다.

또, 반대로 감광체(30)의 외주속도를 중간전사벨트(50)의 주속도보다 늦게 구성한 경우에는 마찰력이 항상 중간전사벨트(50)에 대해 감속부하가 되므로, 중간전사벨트(50)가 방치시의 변형으로 인한 회전방향으로의 가속 부하를 상쇄할 수 있다. 따라서, 구동롤러(55A)에 부여하는 롤러 브레이크(125)의 부하토크를 작게 할 수 있다.

또, 상기 제1실시형태에 있어서는 상기한 바와 같이, 제1모터(95)가 기동하여 일정 속도가 되기까지 중간전사벨트(50)가 15mm 주행한다. 또, 중간전사벨트(50)는 그 위치검지구멍이 센서의 위치까지 진행하여 검지되기까지 10mm 주행하고, 그 후 노광이 개시되기까지 1mm 주행한다. 여기서는 제1모터(95)가 정속회전이 되고나서 중간전사벨트(50)의 위치검지까지의 여유가 10mm로 되어 있다. 노광이 개시된 후, 감광체(30)상의 화상이 노광위치로부터 1차전사위치에 오기까지 중간전사벨트(50)는 약 45mm 주행한다. 이 때문에, 제1모터(95)의 기동에서 1차전사개시까지 중간전사벨트(50)는 71mm 주행하게 된다. 또, 한가지 색의 화상의 전사후에는 화상의 후단(END)은 전사위치로부터 15mm 하류에서 정지하고 있다. 이 때문에, 합계가 86mm의 범위는 중간전사벨트(50)상에 화상을 전사할 수 없다. 중간전사벨트(50)의 전체길이는 377mm이므로, 형성가능한 화상길이는 291mm가 된다. 이 때문에, A4 사이즈 기록용지의 길이방향의 길이(297mm)에 대해 6mm의 여백을 만들지 않으면 안된다.

이에 대해, 중간전사벨트(50)의 둘레길이와, 중간전사벨트(50)를 현가하는 롤러(55)의 직경을 1％ 크게 하면, 중간전사벨트(50)의 전체길이가 약 4mm 길어진다. 이 4mm를 여백부로 돌리면 화상 길이를 4mm 길게 할 수 있다. 혹은 여백부를 6mm의 상태로 하면 기동, 정지, 색 변환시의 감광체(30)와의 슬라이딩 등에 충분한 길이의 여유도를 확보할 수 있다.

또, 감광체(30)와 중간전사벨트(50)의 주속도차를 항상 일정한 방향으로 하기 위해서는, 감광체(30) 및 구동롤러(55A)의 편심량이 50㎛, 구동기구(90) 기어의 편심성분이 10㎛인 경우, 1％ 이상의 주속도차가 필요해진다. 또, 전사 화상의 흩어짐을 방지하기 위해서는 주속도차를 10％ 이하, 바람직하게는 5％ 이하로 할 필요가 있다. 이를 위해서는 감광체(30)와 구동롤러(55A)의 회전수가 같은 경우, 감광체(30)의 직경, 또는 구동롤러(55A)에 중간전사벨트(50)를 현가한 상태에서의 직경을 1％ 에서 10％로 바꾸어서 구성하면 된다.

감광체(30) 또는 구동롤러(55A)의 직경을 바꾸고 주속도를 변화시킴으로써 주속도차를 형성해도 출력축 구동기어(71)와 구동롤러(55A)를 동일한 회전수로 하여 감광체(30)와 중간전사벨트(50)와의 회전동기를 확보할 수 있다. 구동롤러(55A)의 외경 및 중간전사벨트(50)의 둘레길이를 중간전사벨트(50)의 두께를 고려하여 적절한 값으로 하고, 중간전사벨트(50)의 1회전에 대한 구동롤러(55A)의 회전비를 정확하게 정수배로 설정하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 상 형성위치의 1차전사부에 있어서의 주속도를 감광체(30)와 중간전사벨트(50)중 어느 한쪽이 다른 쪽보다 항상 빨라지도록 구성함으로써, 감광체(30)와 중간전사벨트(50) 및 구동롤러(55A)에 작용하는 마찰력중 감광체(30)의 편심성분 변화로 인한 변동을 저감할 수 있다. 이 때문에, 중간전사벨트(50)의 속도변동중, 감광체(30)의 주속도 변동으로 인한 중간전사벨트(50)의 회전에 동기하지 않는 성분을 저감할 수 있다. 이에 따라 색이 중첩된 화상상에서 각 색간의 상대적인 위치 편의를 방지할 수 있다.

또, 상기의 실시형태에 있어서는 감광체(30)를 포함하는 상 형성유닛(3)과 중간전사벨트(50)를 포함하는 전사벨트유닛(5)을 장치본체(1)에 대해 착탈가능한 구성으로 했으나, 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 유닛 전체로는 착탈곤란하게 하고, 토너의 보급 및 폐토너의 처리만을 쉽게 한 구성으로 해도 된다.

또, 상기의 실시형태에 있어서는 캐리지(2)가 본체에 회전지지되고, 상 형성유닛(3)이 회전구동하는 타입을 예로 들어 설명했으나, 본 발명은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 상 형성유닛(3)을 직선적으로 늘어놓고, 직진왕복동작을 시키는 구성으로 해도 된다.

이상과 같이, 본 발명의 컬러화상 형성장치에 의하면, 간단한 구성으로 확실하고 정밀한 색 위치조정을 실현할 수 있는 컬러화상 형성장치를 실현할 수 있다.

Claims

각각 다른 색의 현상기와 종동커플링수단을 구비한 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 상 형성유닛의 상기 종동커플링수단에 착탈가능하게 계합하고, 상기 감광체를 일체적으로 회전구동시키는 원동커플링수단을 구비한 감광체 구동수단을 구비한 컬러화상 형성장치.
제1항에 있어서, 상 형성위치에 위치하는 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색을 중첩하여 전사체상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러화상을 상기 전사체상에 형성하는 전사수단과, 상기 전사체를 소정의 속도로 구동하는 전사체 구동수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제2항에 있어서, 상 형성위치에 위치하는 상 형성유닛의 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서의 상기 감광체와 상기 전사체중 어느 한쪽의 주속도가 다른쪽의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제3항에 있어서, 상 형성위치에 위치하는 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서, 상기 전사체의 주속도가 상기 감광체의 상기 전사체와의 접촉면에 있어서의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제2항에 있어서, 전사체에 대한 원동커플링수단의 회전수 비율이 정수인 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제2항에 있어서, 전사체가 전사체 구동수단에 의해 소정의 회전수로 회전하는 구동축과 종동가능하게 지지된 종동축에 현가된 중간전사벨트인 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제6항에 있어서, 중간전사벨트와 상 형성위치에 위치하는 감광체와의 사이에 작용하는 마찰력이, 구동축이 상기 중간전사벨트를 구동하는 마찰력보다 작고, 또 회전하는 상기 중간전사벨트가 상기 구동축에 미치는 벨트회전토크와 상기 구동축에 있어서의 상기 중간전사벨트와 상기 감광체의 마찰토크의 구동축합토크가 상기 구동축을 진행방향으로 회전시키는 방면의 최대치보다 큰 마찰 부하를 상기 구동축에 주는 구동축 부하수단을 설치한 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제6항에 있어서, 중간전사벨트를 현가하는 종동축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제1항에 있어서, 현상기가 감광체에 토너를 반송하는 현상롤러를 구비하고, 상기 현상롤러가 상기 감광체에 압접하고, 상기 현상롤러의 주속도가 상기 감광체의 주속도보다 빠르고, 상기 감광체와 상기 현상기의 마찰토크와 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체와 전사체의 마찰토크와의 감광체합토크가 상기 감광체를 진행방향으로 회전시키는 방향의 최대치보다 큰 마찰부하를 상기 감광체에 주는 감광체 부하수단을 배설한 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제1항에 있어서, 상 형성유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치되고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색을 중첩하여 중간전사벨트상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 중간전사벨트상에 형성하는 전사수단과, 상기 중간전사벨트를 현가하여 회전하는 다수의 벨트축과, 상 형성시에는 상기 벨트축중 적어도 하나를 구동축으로 해서 소정의 회전수로 구동하고, 상기 상 형성유닛 이송수단의 이동시에는 상기 구동축을 정지시키는 전사체 구동수단과, 상기 구동축에 회전 부하를 주는 구동축 부하수단을 구비하고, 상기 상 형성유닛의 변환시에 상기 상 형성유닛 이송수단이 상기 감광체를 상기 중간전사벨트에 슬라이딩하면서 상기 상 형성유닛을 이동시키고, 상기 구동축 부하수단이 상기 구동축에 미치는 회전 부하가 상기 감광체와 상기 중간전사벨트의 정지마찰력이 상기 구동축에 미치는 회전토크보다 큰 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제11항에 있어서, 중간전사벨트를 현가하는 벨트축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제11항에 있어서, 상 형성유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치하고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색을 중첩하여 중간전사벨트상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 중간전사벨트상에 형성하는 전사수단과, 상기 중간전사벨트를 현가하여 회전하는 다수의 벨트축과, 상 형성시에는 상기 벨트축중 적어도 하나를 구동축으로 해서 상기 중간전사벨트를 구동시키는 전사체 구동수단과, 상기 구동축에 회전 부하를 주는 구동축 부하수단을 구비하고, 상기 중간전사벨트와 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체 사이에 작용하는 마찰력이, 상기 구동축이 상기 중간전사벨트를 구동하는 마찰력보다 작고, 또 상기 구동축 부하수단이 상기 구동축에 주는 마찰부하가, 회전하는 상기 중간전사벨트가 상기 구동축에 미치는 벨트회전토크와 상기 구동축에 있어서의 상기 중간전사벨트와 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체의 마찰토크와의 구동축합토크가 상기 구동축을 진행방향으로 회전시키는 방향의 최대치보다 큰 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제14항에 있어서, 상 형성시의 중간전사벨트에 대한 감광체와 구동축의 회전수 비율이 정수인 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제14항에 있어서, 중간전사벨트를 현가하는 벨트축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제14항에 있어서, 상 형성유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
각각 다른 색의 현상기와 감광체를 조합한 다수의 상 형성유닛과, 상기 다수의 상 형성유닛을 상 형성위치와 대피위치 사이에서 차례로 이동시키며 변환하는 상 형성유닛 이송수단과, 상기 감광체에 착탈가능하게 설치되고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 회전구동시키는 감광체 구동수단과, 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체를 노광하는 노광수단과, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체상에 상기 현상기에 의해 형성된 토너상을 차례로 색을 중첩하여 전사체상에 전사함으로써 다수 색의 토너상을 중첩한 컬러 화상을 상기 중간전사벨트상에 형성하는 전사수단과, 상 형성시에 상기 전사체를 소정 속도로 구동하는 전사체 구동수단을 구비하고, 상기 상 형성위치에 위치하는 상기 감광체로부터 상기 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서의 상기 감광체와 상기 전사체중 어느 한쪽의 주속도가 다른쪽의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제18항에 있어서, 상 형성위치에 위치하는 감광체로부터 전사체에 토너가 전사되는 전사부에 있어서, 상기 전사체의 주속도가 상기 감광체의 상기 전사체와의 접촉면에 있어서의 주속도보다 항상 빠른 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제18항에 있어서, 상 형성시의 전사체에 대한 감광체의 회전수 비율이 정수인 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제18항에 있어서, 상 형성유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제18항에 있어서, 전사체가 중간전사벨트인 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
제22항에 있어서, 중간전사벨트를 현가하는 벨트축과 상기 중간전사벨트가 전사벨트유닛으로서 일체화되고, 상기 전사벨트유닛이 장치 본체에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 컬러화상 형성장치.
소정 색의 현상기와, 컬러화상 형성장치 본체측의 원동커플링수단에 계합되는 종동커플링수단을 가진 감광체를 구비하고, 상기 컬러화상 형성장치 본체에 착탈가능하게 설치된 상 형성유닛.
컬러화상 형성장치 본체측의 구동축과 종동가능한 종동축과, 상기 종동축에 현가된 중간전사벨트를 구비하고, 상기 컬러화상 형성장치 본체에 착탈가능하게 설치된 전사벨트유닛.