JP4234400B2

JP4234400B2 - Gear device, developing device, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4234400B2
Application number: JP2002334187A
Authority: JP
Inventors: 秀樹木村; 和之杉原; 純一寺井; 和久須藤; 克己増田; 弘恭長島; 清敬堺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004169769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動力を伝達するための歯車、並びに、歯車を用いる歯車装置、現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、ドラム状の感光体、現像ローラ、無端ベルトを駆動するベルト駆動ローラなどといった回転体を多く用いるのが一般的である。これらの回転体において、回転体やこれに駆動力を伝達するギヤ等の歯車が偏心していると、回転体の表面速度変動が起こって画質に悪影響を及ぼしてしまう。例えば、静電潜像が光書込される感光体の表面速度変動は、光走査の乱れ、感光体上に形成された静電潜像の現像時間（現像位置通過時間）の変動、現像された可視像の転写位置通過時間の変動などを引き起こし、画像を乱してしまう。また例えば、現像装置の現像ローラの表面速度変動は、現像濃度ムラを引き起こす。
【０００３】
そこで、一連の駆動伝達を担うギヤ群として次のようなものを用いる画像形成装置が知られている。即ち、互いに歯数の同じギヤを１つの共通回転軸に複数保持する多重ギヤ体を、原動側ギヤと複数の従動側ギヤとの間に介在させたギヤ群である。多重ギヤ体の各ギヤは、受入噛合部で上記原動ギヤに噛み合って駆動力を受け入れる受入ギヤと、軸方向に形成される複数の送出噛合部でそれぞれ対応する上記従動側ギヤに噛み合って駆動力を送り出す複数の送出ギヤとで構成されている。受入噛合部で原動側ギヤから駆動力を受けた受入ギヤが回転すると、これと共通回転軸をともにしている各送出ギヤが回転して、複数の従動側ギヤに駆動力が送り出される。多重ギヤ体の各ギヤが偏心していると、各送出ギヤに駆動される各従動側ギヤの回転速度が変動してしまう。そこで、受入噛合部にて受入ギヤが原動側ギヤに向けて最大に偏心するタイミングで、送出噛合部にて各送出ギヤがそれぞれ対応する従動側ギヤに向けて最大に偏心するように、共通回転軸に対する各ギヤの回転周方向における取付位置が設定されている。このようなギヤ群では、受入ギヤの軸位置偏心による共通回転軸の回転速度変動と、各送出ギヤの軸位置偏心による送出噛合部での速度変動とを相殺せしめて、各従動側ギヤの回転軸の回転速度変動を抑えることができる。よって、この従動側ギヤと回転体とを同じ回転軸上に設ければ、多重ギヤ体の各ギヤの軸位置偏心による回転体の回転速度変動、ひいては表面速度変動を抑えることができる。かかる構成の画像形成装置が記載された公知文献としては、例えば特許文献１が挙げられる。
【０００４】
また、回転体の偏心による表面速度変動を、回転体に取り付けた回転体ギヤの累積ピッチ誤差による回転体の表面速度変動で相殺させるようにした画像形成装置も知られている（例えば特許文献２等）。この累積ピッチ誤差とは、互いに隣り合う２つの歯の実測ピッチと、設計ピッチとの差をギヤ周方向で累積した値である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２２１８８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３５６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多重ギヤ体を原動側ギヤと従動側ギヤとの間に介在させた上述のギヤ群は、あくまでも多重ギヤ体の各ギヤの偏心による回転体の表面速度変動を抑えるものである。よって、多重ギヤ体を介在させることなく、原動側ギヤと従動側ギヤとを直接噛み合わせた場合の両ギヤ偏心による回転体の表面速度変動を抑えることはできない。
【０００７】
また、上記特許文献２の画像形成装置は、回転体の偏心に起因する表面速度変動を抑えるものであり、回転体に駆動力を伝達する各ギヤの偏心に起因する表面速度変動を抑えることができない。
【０００８】
なお、これまで、画像形成装置内における回転体の表面速度変動によって生ずる不具合について説明したが、画像形成装置以外の機器であっても、回転体の表面速度変動は何らかの不具合を引き起こす可能性がある。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに噛み合う原動側歯車と従動側歯車とにおける両歯車の偏心による回転体の表面速度変動を抑えることができる歯車を提供することである。また、かかる歯車を用いる歯車装置、現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、２つの歯車の噛み合いについて、次のような考察を行った。即ち、一般に、歯車はその製造精度の限界から、多かれ少なかれ回転軸の位置が偏心しており、回転軸を中心にして最長半径部分と最短半径部分とを互いに１８０［°］の点対称の箇所に位置させている。このため、駆動力を送る方の原動側歯車と、駆動力を受ける方の従動側歯車とは、それぞれ回転角度に応じて回転半径を変化させながら互いに歯と溝（歯間部）とを噛み合わせる。それぞれの歯車において、噛み合い部における回転半径の変位量の曲線（以下、変位曲線という）はサインカーブになる。原動側歯車は、その最長半径部分を噛み合い部に位置させるときに、従動側歯車に対して最も速い周速を付与することになる。一方、従動側歯車の回転軸の回転速度をできるだけ安定させるには、その噛み合い部での回転半径に応じた周速を付与することが望ましい。具体的には、従動側歯車に対し、噛み合い部での回転半径が長くなるほど速い周速を付与し、回転半径が短くなるほど遅い周速を付与するのである。よって、理論的には、原動側歯車及び従動側歯車として、それぞれ歯数の同じものを用い、最長半径部分同士や最短半径部分同士を互いに噛み合わせる、換言すれば、互いの変位曲線を同位相にするように、両歯車を噛み合わせるとよい。そうすれば、互いの偏心に起因する従動側歯車の回転軸の回転速度変化を有効に抑えることができるはずである。
【００１１】
このような考察に基づいて、本発明らは次のような測定を行った。即ち、互いに歯数の同じ原動側歯車と従動側歯車とを用意し、これらの偏心誤差を周知の噛み合い試験によって測定した。具体的には、固定された支持台にマスターギヤと呼ばれる偏心していない標準歯車を回転可能に固定する一方で、スライド可能な移動台に被検歯車（原動側歯車や従動側歯車）を回転可能に固定した後、移動台を上記支持台の方向に付勢して両歯車を噛み合わせる。標準歯車を回転させると、被検歯車の回転半径の変化に応じて移動台がスライド移動する。このスライド移動量をセンサーによって検知することで、被検歯車の噛み合い部における回転半径の変位量を測定した。この測定により、原動側歯車の噛み合い部での変位曲線と、従動側歯車の噛み合い部での変位曲線とを得た（以下、それぞれ原動側変位曲線、従動側変位曲線という）。それぞれの歯車について、曲線の最大ピークを出現させる歯車部分が最長半径部分で、その点対称の位置にある歯車部分が最小ピークを出現させる最短半径部分となる。
【００１２】
本発明者らは、次に、上記支持台のマスターギヤを取り外して代わりに原動側歯車を装着し、上記移動体上には従動側歯車を装着した。そして、互いの変位曲線を同位相にするように両歯車を噛み合わせてから移動体をスライドさせないように固定した後、原動側歯車を回転させて、従動側歯車の回転速度を測定した。すると、上述の考察に反し、従動側歯車の回転速度を大きく変動させてしまった。このため、本発明者らは、両歯車の噛み合わせ箇所を徐々にずらしながら、同様の測定を行ってみた。すると、驚いたことに、一方の歯車の変位曲線における最大ピークと、もう一方の歯車の変位曲線における最小ピークとを同期させる噛み合わせで、従動側歯車の回転速度変化を最も抑えることができた。また、回転速度の変動は、互いの変位曲線の最大ピーク同士や最小ピーク同士を同期させる噛み合わせで最も大きくなった。上述の考察とは、全く正反対の結果になったのである。最大ピーク同士や最小ピーク同士を同期させると、両歯車の噛み合い量の変動を少なくして噛み合い部での摩擦力の変動が抑えられると考えられる。よって、従動側歯車の回転速度は、回転半径の変動に応じた周速が付与されないことよりも、噛み合い部での摩擦力の変動などに影響され易いと考えられる。
【００１３】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いの相対位置が変化しないように支持される原動側歯車と従動側歯車とを噛み合わせながら回転させて、原動側から従動側へと駆動力を伝達する歯車装置において、上記原動側歯車及び従動側歯車として互いに歯数の同じものを用いるとともに、該原動側歯車に貫通させる回転軸、及び該従動側歯車に貫通させる回転軸として、それぞれ断面形状が扇状であるものを用い、一方の歯車で回転軸位置の偏心によって歯先から回転中心までの距離が最大となる歯車部分と、もう一方の歯車で回転軸位置の偏心によって歯先から回転中心までの距離が最小となる歯車部分とを互いに噛み合わせるように両歯車を組み付け、且つ、前者の歯車部分と後者の歯車部分とを互いに噛み合わせた状態でそれぞれの歯車の回転軸の扇形状を互いに同じ向きにするように、原動側歯車の回転軸係合用の扇状の貫通開口、及び従動側歯車の回転軸係合用の扇状の貫通開口を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面移動に伴って搬送される現像剤を潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、外部歯車からの駆動力を受けて上記現像剤担持体に伝達させる歯車装置として請求項１のものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、これら潜像担持体及び現像装置の少なくとも一方に駆動力を伝達させる歯車装置とを備える画像形成装置において、上記歯車装置として、請求項１のものを用いたことを特徴とするものである。
【００１４】
これらの発明において、請求項１の構成を備えるものでは、その目印を参照しながら、原動側と従動側とで回転半径の最大となる歯車部分同士や最小となる歯車部分同士を互いの噛み合い部で同期させないように、両歯車を噛み合わせることが可能である。そして、このように噛み合わせることで、それら歯車部分同士を噛み合い部で同期させることによる従動側歯車の回転速度の不安定化を回避することができる。かかる構成では、互いに噛み合う原動側歯車と従動側歯車とにおける両歯車の偏心による従動側歯車の回転速度の変動を抑えることができる。よって、両歯車の偏心による回転体の表面速度変動を抑えることができる。なお、歯車の目印が回転半径の最大となる歯車部分を示しているときには、その歯車部分から回転軸を中心に１８０［°］回転した歯車部分の回転半径が最小となる。よって、目印は、結果として両方の歯車部分を示すことになる。
また、請求項３の構成を備えるものでは、原動側歯車と従動側歯車とが、それぞれ同じ歯数であり、変位曲線の最大ピークを出現させる歯車部分を同期させないように互いに噛み合っている。このため、その歯車部分を噛み合い部で同期させることによる従動側歯車の回転速度の不安定化を抑えることが可能であるので、両歯車の偏心による回転体の表面速度変動を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を適用した画像形成装置の実施形態を説明する前に、タンデム方式のカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）の参考形態について説明する。
まず、参考形態に係るレーザプリンタの基本的な構成について説明する。
［全体構成］
図１は、参考形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット１０、転写ユニット１１、レジストローラ対１９、３つの給紙カセット２０、定着ユニット２１などが配設されている。
【００１６】
［光書込ユニット］
上記光書込ユニット１０は、４つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
【００１７】
［プロセスユニット］
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、イエロー用のプロセスユニット１Ｙの概略構成を示す拡大図である。なお、他のプロセスユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。図２において、プロセスユニット１Ｙは、ドラム状の感光体２Ｙ、帯電器３０Ｙ、除電器３１Ｙ、現像器４０Ｙ、ドラムクリーニング装置４８Ｙなどを有している。
【００１８】
上記帯電器３０Ｙは、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体２Ｙに摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体２Ｙの表面には、上記光書込ユニット（１０）によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器４０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
【００１９】
上記現像器４０Ｙは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ロール４２Ｙを有している。また、第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙ、現像ドクタ４５Ｙ、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）４６Ｙなども有している。
【００２０】
上記ケーシング内には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のＹトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は上記第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ロール４２Ｙの表面に担持される。そして、上記現像ドクタ４５Ｙによってその層厚が規制されてから感光体２Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体２Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体２Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した二成分現像剤は、現像ロール４２Ｙの回転に伴ってケーシング内に戻される。
【００２１】
上記第１搬送スクリュウ４３Ｙと、上記第２搬送スクリュウ４４Ｙとの間には仕切壁４７Ｙが設けられている。この仕切壁４７Ｙにより、現像ロール４２Ｙや第１搬送スクリュウ４３Ｙ等を収容する第１供給部と、第２搬送スクリュウ４４Ｙを収容する第２供給部とがケーシング内で分かれている。第１搬送スクリュウ４３Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部内の二成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ロール４２Ｙに供給する。第１搬送スクリュウ４３Ｙによって上記第１供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられた図示しない開口部を通って上記第２供給部内に進入する。第２供給部内において、第２搬送スクリュウ４４Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部から送られてくる二成分現像剤を第１搬送スクリュウ４３Ｙとは逆方向に搬送する。第２搬送スクリュウ４４Ｙによって第２供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１供給部内に戻る。
【００２２】
透磁率センサからなるＴセンサ４６Ｙは、上記第２供給部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ６６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、ＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ４６Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆを格納している。また、他の現像器に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータも格納している。Ｙ用Ｖｔｒｅｆは、図示しないＹトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ４６Ｙからの出力電圧の値をＹ用Ｖｔｒｅｆに近づけるように、図示しないＹトナー搬送装置を駆動制御して第２供給部４９Ｙ内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像器４０Ｙ内の二成分現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像器についても、同様のトナー補給制御が実施される。
【００２３】
Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙上に転写される。転写後の感光体２Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置４８Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、除電器３１Ｙによって除電される。そして、帯電器３０Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニットについても同様である。各プロセスユニットは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。
【００２４】
［転写ユニット］
先に示した図１において、上記転写ユニット１１は、紙搬送ベルト１２、駆動ローラ１３、張架ローラ１４、４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。紙搬送ベルト１２は、駆動ローラ１３、張架ローラ１４，１５にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ１３によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト１２をその裏面から感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上に転写される。このＹトナー像の上には、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。
【００２５】
［給紙カセット］
上記転写ユニット１１の下方には、複数枚の転写紙Ｐを重ねて収容する３つの給紙カセット２０が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Ｐに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Ｐが紙搬送路に給紙される。
【００２６】
［レジストローラ対］
上記給紙カセット２０から紙搬送路に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Ｐにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット２１に送られる。
【００２７】
［定着ユニット］
上記定着ユニット２１は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ２１ａと、これに圧接せしめられる加圧ローラ２１ｂとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット２１を通過した転写紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
【００２８】
以上の基本的な構成を備える参考形態に係るレーザプリンタにおいて、写真など面積率の比較的大きい画像をプリントアウトすると、テキスト文章などの面積率の比較的小さい画像に比べ、ムラが目立つことがある。面積率の高い大きな単色画像では、通紙方向に一定の濃度ムラが縞状に発生して美観が損なわれる。また、面積率の大きなフルカラー画像では、各色の濃度ムラが色相のズレとなって現れる。一般市場においては、例えばデザイン系の職業において、このような大きな画像を取り扱うことがあり、縞状の濃度ムラによって商品価値を著しく低減してしまう。
【００２９】
上述の濃度ムラは、現像器内の現像ロールの回転速度変動によって発生する。具体的には、現像工程では、現像ロール上の二成分現像剤中のトナーが、磁性キャリアから離脱して感光体の静電潜像上に転移する。この際、現像ロールが感光体と一定のギャップを保ちながら、等速回転することが望ましい。しかし、現像ロールに回転駆動力を伝えるギヤの噛み合い振動や、各種機器の振動などといった様々なノイズが現像ロールに伝わるため、現像ロールの回転速度が微妙に変動してしまう。そして、この変動が、感光体と現像ロールとの対向位置である現像位置に搬送される単位時間あたりのトナー量を変化させて、濃度ムラを出現させてしまう。二成分現像方式においては、現像ロールと感光体との間にギャップを形成することが一般的であるが、近年の高画質化に伴ってこのギャップは狭小化される傾向にある。そして、ギャップの狭小化が進むにつれて、現像ロールの回転速度変動による現像ムラが顕著に現れるようになってきているため、その回転速度変動は無視できないものとなっている。現像ロールの回転速度を変動させる要因としては、ギヤの偏心が挙げられる。ギヤは、その製造精度の限界によってどうしても若干の偏心を生ずるからである。
【００３０】
次に、参考形態に係るレーザプリンタの特徴的な構成について説明する。
図３は、Ｙ用プロセスユニットの現像器の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図である。参考形態に係るレーザプリンタは、図示のように６つのギヤ群からなる歯車装置を有している。図３では、Ｙ用の現像器やこの周辺について示しているが、他の現像器やその周辺でも同様の噛み合いになっている。現像ロール４２の軸端部には、ロールギヤ５０Ｙが固定されており、両者は同一の回転軸上で回転する。このロールギヤ５０Ｙには、伝達ギヤ５１Ｙが噛み合っており、更にこの伝達ギヤ５１Ｙにはプリンタ本体に固定された駆動出力ギヤ６０Ｙに噛み合っている。プロセスユニットがプリンタ本体から取り外されると、プリンタ本体側に残る駆動出力ギヤ６０Ｙと、カートリッジとともに移動する伝達ギヤ５１Ｙとが離れて両者の噛み合いが解かれる。一方、カートリッジがプリンタ本体にセットされた状態では、プリンタ本体側に固定された駆動出力ギヤ６０Ｙの回転駆動力が、伝達ギヤ５１Ｙとロールギヤ５０Ｙとに順次伝わって現像ロール４２Ｙが回転する。なお、伝達ギヤ５１Ｙとロールギヤ５０Ｙとは、互いに歯数が同じになっている。
【００３１】
上記伝達ギヤ５１Ｙに対しては、ロールギヤ５０Ｙの他、次のギヤ系も接している。即ち、第１スクリュウギヤ５２Ｙ、搬送伝達ギヤ５３Ｙ、第２スクリュウギヤ５４Ｙというギヤ系である。第１スクリュウギヤ５２Ｙ、第２スクリュウギヤ５４Ｙは、それぞれ上述の第１搬送スクリュウ、第２搬送スクリュウと回転軸を共にしている。よって、上記駆動出力ギヤ６０Ｙから伝達ギヤ５１Ｙに回転駆動力が伝わると、第１搬送スクリュウや第２搬送スクリュウにも駆動力が伝わり、それぞれのスクリュウが回転して二成分現像剤が攪拌される。
【００３２】
図４は、原動側歯車である伝達ギヤ５１Ｙの噛み合い試験による変位曲線と、従動側歯車であるロールギヤ５０Ｙの噛み合い試験による変位曲線と、両歯車の合成噛み合い試験による合成変位曲線とを示すグラフである。両歯車ともに、微妙に偏心しているため、図示のようなサインカーブ状の変位曲線になる。きれいなサインカーブにならないのは、それぞれのギヤに微妙な形状誤差があるからだが、その形状誤差による変位よりも、偏心による変位の方が大きいため、全体としてはサインカーブ状になっている。両ギヤの変位曲線はそれぞれ標準歯車に対してのものであり、変位曲線の最大ピークが現れるときに、最長半径部分が標準歯車との噛み合い部の中心に位置する。また、変位曲線の最小ピークが現れるときに、最短半径部分が噛み合い部と中心に位置する。
【００３３】
一方、図示の合成変位曲線は、次のような噛み合い試験によって得られたものである。即ち、標準歯車の代わりに伝達ギヤ５１Ｙを固定された支持体に設置し、スライド可能な移動台にはロールギヤ５０Ｙを設置する。そして、両ギヤの最長半径部分を噛み合い部で同期させるように両ギヤを噛み合わせてから、伝達ギヤ５１Ｙを回転させたときの移動体の変位量を測定して合成変位曲線を得た。両ギヤは歯数が互いに同じであるため、最長半径部分が同期する噛み合いでは、最短半径部分も同期することになる。このため、各曲線の最大ピークや最小ピークが同じタイミングで現れ、図示のようにそれぞれの曲線が同位相となる。すると、両ギヤのプラス変位同士やマイナス変位同士を最大限に重畳してしまうため、合成変位曲線の振幅は、両ギヤの変位曲線の振幅が積み重なったものとなる。このことは、噛み合い部における両ギヤの食い込み量を最大限に変化させることを意味する。本発明者らは、このように組み込み量を最大限に変化させると、ロールギヤ５０Ｙの回転速度変動を最も大きくすることを見出した。
【００３４】
そこで、本レーザプリンタでは一方のギヤの最長半径部分と、もう一方のギヤの最短半径部分とを噛み合わせ部で同期させるように、両ギヤを噛み合わせた状態で現像器に組み付けている。すると、図５に示すように、両ギヤの噛み合い部における変位曲線の位相が互いに１８０［°］ずれて、一方のプラス変位をもう一方のマイナス変位とが相殺され、合成変位曲線の振幅が最も小さくなる。このことは、噛み合い部における両ギヤの食い込み量の変動を最大限に抑えることを意味する。本発明者らは、このような噛み合わせで両ギヤを組み込んだときに、両ギヤの偏心に起因するロールギヤ５０Ｙの回転速度変動、ひいては現像ロール４２Ｙの回転速度変動を最も有効に抑え得ることを見出した。参考までに、変位曲線を同位相にする噛み合わせによる合成変位曲線と、１８０［°］ずれた位相にする噛み合わせによる合成変位曲線とを、同一の座標に表したものを図６に示す。位相を１８０［°］にすることで、両ギヤの食い込み量変動を示す合成変位量を大幅に低減していることがわかる。なお、他のプロセスユニットについても、両ギヤの噛み合わせが同様になっていることは言うまでもない。
【００３５】
感光体と現像ロールとのギャップＧについては、０．４［ｍｍ］以下にすることが望ましい。そうすると、これよりもギャップＧを広くする場合に比べ、現像トナー像の粒状度を大きく改善して、高画質な画像を得ることができる。このようにギャップＧを狭小化せしめると、現像ロールの回転速度変動による濃度ムラを発生させ易いが、本レーザプリンタではその回転速度変動を抑えているので、濃度ムラの発生による画質劣化を有効に抑えている。
【００３６】
また、現像ロールの表面については、V溝等の溝を彫ったり、サンドブラストによって粗面化せしめたりして、ロールによる二成分現像剤の汲み上げ量を安定化させることが望ましい。そうすれば、ロールの回転速度変動による現像濃度ムラだけでなく、汲み上げ量の変動による現像濃度ムラをも抑えることができる。
【００３７】
また、二成分現像剤の磁性キャリアとしては、結着樹脂からなる粒子を分散せしめたコート膜で表面を被覆したものを用いることが望ましい。かかるコート膜で被覆していないものを用いるよりも、表面の凹凸を顕著にして、トナーと磁性キャリアとの摺擦を低減することができるからである。これにより、摺擦に伴うトナーの劣化による画質低下を抑えることができる。更には、キャリア粒径を小さくして、よりドット再現性に優れた画像を形成することもできる。
【００３８】
また、トナーについては、オイル成分を内包するオイル含有トナーを用いることが望ましい。これは次の理由による。即ち、オイルレス重合トナーを用いた定着方式では、光沢のある画像が得られないため、光沢性を出すためには定着ローラにオイルを塗布する必要がある。そうすると、定着ローラへのオイル塗布ムラによって画像に光沢ムラを発生させ易くなる。一方、オイル含有トナーを用いれば、定着時のトナー粒子からのオイル滲み出しによって自然に光沢を出すことができるため、オイル塗布ムラによる光沢ムラを回避することができる。かかるオイル含有トナーとしては、次のようなものが挙げられる。即ち、まず、有機溶媒中に樹脂から成るプレポリマー、このプレポリマーと伸長または架橋する化合物と、トナー組成分を溶解又は分散せしめる。そして、その媒体中で架橋反応や伸長反応を誘起させ、その分散液から溶媒を除去することによって得られたトナーである。
【００３９】
次に、本発明を適用したレーザプリンタの実施形態について説明する。なお、本レーザプリンタの基本的な構成については、参考形態のものと同様であるので説明を省略する。
図７は、Ｙ用のプロセスユニットの現像器の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図である。本レーザプリンタでは、ロールギヤ５０Ｙが、伝達ギヤ５１Ｙを介することなく駆動出力ギヤ６０Ｙに直接噛み合っている。原動ギヤたる駆動出力ギヤ６０Ｙから、最下流側のロールギヤ５０Ｙまでは、各ギヤの偏心による影響が累積されるので、ギヤの数をできるだけ少なくすることが望ましい。そこで、本レーザプリンタでは、その数を最小限の２つにしているのである。伝達ギヤ５１Ｙは、ロールギヤ５０Ｙではなく、第１スクリュウギヤ５２Ｙに駆動力を繋ぐように、ロールギヤ５０Ｙと第１スクリュウギヤ５２Ｙとの間に介在している。このような構成では、駆動出力ギヤ６０Ｙとの噛み合い誤差によってロールギヤ５０Ｙの回転速度変動が起こる。よって、駆動出力ギヤ６０Ｙと、ロールギヤ５０Ｙとを、互いの変位曲線が１８０［°］ずれた位相になるように噛み合わせることが望ましい。ところが、本レーザプリンタでは、プロセスユニットをプリンタ本体から着脱する機構が歯車移動手段として機能している。そして、従動側歯車であるロールギヤ５０Ｙを、原動側歯車である駆動出力ギヤ６０Ｙに対して相対的に移動させて両ギヤを噛み合わせたり、噛み合わせを解いたりする。このため、両ギヤを１８０［°］ずらした位相で噛み合わせて出荷したとしても、その後のユーザーのカートリッジ着脱操作に伴って、その噛み合わせ状態を変化させてしまう。
【００４０】
そこで、本レーザプリンタでは、ロールギヤ５０Ｙ、駆動出力ギヤ６０Ｙとして、それぞれ歯数の同じものを用いるとともに、変位曲線のピークを出現させるギヤ部分をユーザーに特定させる目印をそれぞれのギヤに付している。具体的には、各ギヤの回転軸の断面形状を扇形に形成して、この形状を目印として利用している。扇形の底辺について、その中心線のギヤ外周方向への延長線上に、最長半径部分を位置させるように、ギヤ盤に扇形の貫通開口を設け、そこに扇形の回転軸を係合させているのである。このような目印が付されたギヤでは、図示のように、互いの回転軸の扇形状を同じ向きで、且つ個々の扇形の底辺を平行にするような姿勢で両ギヤを噛み合わせれば、両ギヤで容易に位相を１８０［°］ずらすことができる。よって、装置の取扱説明書などにより、かかる姿勢をとらせるような噛み合わせとなるようにカートリッジを本体に装着する旨をユーザーにアドバイスすればよい。そうすれば、プロセスユニットの着脱が行われても、現像ロール４２Ｙの回転速度変動を抑え得るギヤの噛み合わせを維持することができる。なお、図８に示すように、伝達ギヤを介さずに、駆動出力ギヤ６０Ｙと第１スクリュウギヤ５２Ｙとを直接噛み合わせても良い。
【００４１】
なお、上述の目印として、印刷やレーザ加工によってギヤ盤に所定の形状を書き込んでもよい。また、これまで、現像ロールの回転速度変動を抑えるように各ギヤを噛み合わせたレーザプリンタについて説明したが、感光体などの他の回転体の回転速度変動を抑えるように各ギヤを噛み合わせてもよい。
【００４２】
以上、実施形態のレーザプリンタにおいては、互いに噛み合う原動側歯車たる駆動出力ギヤ６０Ｙと、従動側歯車たるロールギヤ５０Ｙとの組合せとして、それぞれ、上述の目印を付した互いに同じ歯数のものを用いている。かかる構成では、歯車移動手段によって両ギヤの噛み合いを容易に解いてしまう構造でも、回転体たる現像ロール４２Ｙの回転速度変動を抑え得るギヤの噛み合わせを維持することができる。
また、参考形態のレーザプリンタにおいては、原動側歯車たる伝達ギヤ５１Ｙと、従動側歯車たるロールギヤ５０Ｙとの組合せとして、互いに歯数の同じものを用いている。加えて、一方の変位曲線における最大ピークと、もう一方の変位曲線における最小ピークとを同期させるように、両ギヤを噛み合わせて現像器に組み付けている。かかる構成では、一方のギヤの最大プラス変位と、もう一方のギヤの最大マイナス変位とを相殺させて、最も有効に現像ロール４２Ｙの回転速度変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考形態に係るレーザプリンタの概略構成図。
【図２】同レーザプリンタのＹ用のプロセスユニットを示す拡大構成図。
【図３】同レーザプリンタにおけるＹ用プロセスユニットの現像器の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図。
【図４】同プリンタの伝達ギヤの噛み合い試験による変位曲線と、ロールギヤの噛み合い試験による変位曲線と、両歯車の合成噛み合い試験による合成変位曲線とを示すグラフ。
【図５】伝達ギヤとロールギヤとの変位の位相を１８０°ずらした噛み合わせによる変位曲線を示すグラフ。
【図６】伝達ギヤとロールギヤとについて、変位を同位相にした噛み合わせによる合成変位波形と、位相を１８０°ずらした噛み合わせによる合成変位曲線とを示すグラフ。
【図７】実施形態にかかるレーザプリンタにおけるＹ用プロセスユニットの現像器の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図。
【図８】変形例装置のギヤの噛み合いを示す模式図。
【符号の説明】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスユニット
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
４０Ｙ：現像器（現像装置）
４２Ｙ：現像ロール（現像剤担持体、回転体）
５０Ｙ：ロールギヤ（従動側ギヤ）
５１Ｙ：伝達ギヤ（参考形態における原動側ギヤ）
６０Ｙ：駆動出力ギヤ（第２実施形態における原動側ギヤ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear for transmitting a driving force, a gear device using the gear, a developing device, and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer, a rotating body such as a drum-shaped photosensitive member, a developing roller, and a belt driving roller that drives an endless belt is generally used. In these rotators, if the rotator and gears such as gears that transmit driving force to the rotator are eccentric, surface speed fluctuations of the rotator occur, which adversely affects image quality. For example, the surface speed fluctuation of the photoconductor on which the electrostatic latent image is optically written is disturbed by the optical scanning, the development time (development position passing time) of the electrostatic latent image formed on the photoconductor is developed and developed. In other words, the visible image transfer position transit time fluctuates and the image is disturbed. Further, for example, fluctuations in the surface speed of the developing roller of the developing device cause uneven development density.
[0003]
Therefore, an image forming apparatus using the following as a gear group that carries a series of drive transmissions is known. That is, it is a gear group in which a multiple gear body that holds a plurality of gears having the same number of teeth on one common rotating shaft is interposed between a driving gear and a plurality of driven gears. Each of the gears of the multiple gear body is engaged with the receiving gear that meshes with the driving gear at the receiving meshing portion and receives the driving force, and the driving gear that meshes with the corresponding driven gear at the plurality of sending meshing portions formed in the axial direction. And a plurality of delivery gears for feeding out. When the receiving gear that receives the driving force from the driving side gear in the receiving meshing portion rotates, each of the sending gears that share the common rotating shaft rotates and the driving force is sent out to the plurality of driven gears. If each gear of the multiple gear body is eccentric, the rotational speed of each driven gear driven by each delivery gear varies. Therefore, at the timing when the receiving gear is decentered to the maximum at the driving side gear at the receiving meshing portion, the common rotation is performed so that each sending gear is at the maximum eccentric toward the corresponding driven gear at the sending meshing portion. The attachment position in the rotation circumferential direction of each gear with respect to the shaft is set. In such a gear group, the rotational speed fluctuation of the common rotating shaft due to the eccentric position of the receiving gear and the speed fluctuation at the transmission meshing portion due to the eccentric position of each transmitting gear are offset to rotate each driven gear. The fluctuation of the rotation speed of the shaft can be suppressed. Therefore, if the driven gear and the rotating body are provided on the same rotating shaft, it is possible to suppress the rotational speed fluctuation of the rotating body, and consequently the surface speed fluctuation, due to the shaft position eccentricity of each gear of the multiple gear body. As a known document describing an image forming apparatus having such a configuration, for example, Patent Document 1 is cited.
[0004]
There is also known an image forming apparatus in which surface speed fluctuation due to eccentricity of the rotating body is canceled by surface speed fluctuation of the rotating body due to accumulated pitch error of the rotating body gear attached to the rotating body (for example, Patent Document 2). etc). This cumulative pitch error is a value obtained by accumulating the difference between the measured pitch of two adjacent teeth and the design pitch in the gear circumferential direction.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-122188 A
[Patent Document 2]
JP 2002-23561 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described gear group in which the multiple gear body is interposed between the driving side gear and the driven side gear suppresses fluctuations in the surface speed of the rotating body due to eccentricity of each gear of the multiple gear body. Therefore, the surface speed fluctuation of the rotating body due to the eccentricity of both gears when the driving gear and the driven gear are directly meshed cannot be suppressed without interposing a multiple gear body.
[0007]
Further, the image forming apparatus disclosed in Patent Document 2 suppresses surface speed fluctuation caused by eccentricity of the rotating body, and suppresses surface speed fluctuation caused by eccentricity of each gear that transmits driving force to the rotating body. Can not.
[0008]
In the above, the problem caused by the surface speed fluctuation of the rotating body in the image forming apparatus has been described. However, even in a device other than the image forming apparatus, the surface speed fluctuation of the rotating body may cause some trouble. .
[0009]
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to suppress surface speed fluctuations of a rotating body due to eccentricity of both gears in a driving gear and a driven gear that mesh with each other. To provide gears. Another object of the present invention is to provide a gear device, a developing device, and an image forming apparatus using such a gear.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have considered the following about the meshing of the two gears. That is, in general, gears are more or less eccentric in the position of the rotating shaft due to the limit of manufacturing accuracy, and the longest radius portion and the shortest radius portion are centered at 180 [°] with respect to the rotating shaft. It is located. For this reason, the driving side gear that sends the driving force and the driven side gear that receives the driving force each bite teeth and grooves (interdental portions) while changing the rotation radius according to the rotation angle. Match. In each gear, a curve of the amount of displacement of the rotational radius at the meshing portion (hereinafter referred to as a displacement curve) becomes a sine curve. The driving side gear gives the fastest peripheral speed to the driven side gear when the longest radius portion is positioned at the meshing portion. On the other hand, in order to stabilize the rotation speed of the rotation shaft of the driven gear as much as possible, it is desirable to apply a peripheral speed corresponding to the rotation radius at the meshing portion. Specifically, a faster peripheral speed is applied to the driven gear as the rotational radius at the meshing portion becomes longer, and a slower peripheral speed is applied as the rotational radius becomes shorter. Therefore, theoretically, the same number of teeth are used as the driving side gear and the driven side gear, and the longest radius portions and the shortest radius portions are engaged with each other. So that both gears mesh with each other. If it does so, it should be able to suppress effectively the change in the rotational speed of the rotating shaft of the driven gear caused by the eccentricity of each other.
[0011]
Based on such consideration, the present inventors performed the following measurements. That is, a driving gear and a driven gear having the same number of teeth were prepared, and their eccentricity errors were measured by a well-known meshing test. Specifically, a non-eccentric standard gear called a master gear is rotatably fixed to a fixed support base, while a test gear (a driving gear or a driven gear) can be rotated on a slidable moving base. Then, the movable table is urged in the direction of the support table to engage both gears. When the standard gear is rotated, the moving table slides in accordance with the change in the rotation radius of the test gear. By detecting the amount of sliding movement with a sensor, the amount of displacement of the rotational radius at the meshing portion of the test gear was measured. By this measurement, a displacement curve at the meshing portion of the driving side gear and a displacement curve at the meshing portion of the driven gear were obtained (hereinafter referred to as the driving side displacement curve and the driven side displacement curve, respectively). For each gear, the gear portion where the maximum peak of the curve appears is the longest radius portion, and the gear portion at the point-symmetrical position is the shortest radius portion where the minimum peak appears.
[0012]
Next, the inventors removed the master gear of the support base and mounted a driving side gear instead, and mounted a driven side gear on the movable body. Then, after meshing both gears so that their displacement curves are in phase, the moving body is fixed so as not to slide, and then the rotational speed of the driven gear is measured by rotating the driving gear. Then, contrary to the above-mentioned consideration, the rotational speed of the driven side gear was greatly changed. For this reason, the present inventors tried the same measurement while gradually shifting the meshing locations of both gears. Surprisingly, it was possible to minimize the change in the rotational speed of the driven gear by meshing the maximum peak in the displacement curve of one gear with the minimum peak in the displacement curve of the other gear. . Moreover, the fluctuation | variation of rotational speed became the largest by the meshing which synchronizes the maximum peaks of the mutual displacement curve and the minimum peaks. The result was completely opposite to the above consideration. When the maximum peaks and the minimum peaks are synchronized, it is considered that the change in the engagement amount of both gears is reduced and the change in the frictional force at the engagement portion is suppressed. Therefore, it is considered that the rotational speed of the driven gear is more easily affected by fluctuations in the frictional force at the meshing portion than when the peripheral speed corresponding to the fluctuation in the rotation radius is not given.
[0013]
  In order to achieve the above object, the invention of claim 1In the gear device for transmitting the driving force from the driving side to the driven side by rotating the driving side gear and the driven side gear supported so that their relative positions do not change, the driving side gear and One gear having the same number of teeth is used as the driven gear, and the rotating shaft that penetrates the driving gear and the rotating shaft that penetrates the driven gear each have a fan-shaped cross section. The gear portion that maximizes the distance from the tooth tip to the rotation center due to the eccentricity of the rotation shaft position and the gear portion that minimizes the distance from the tooth tip to the rotation center due to the eccentricity of the rotation shaft position of the other gear. Assemble both gears so that they mesh with each other, and with the former gear part and the latter gear part meshing with each other, the fan shapes of the rotation shafts of the respective gears are in the same direction. As to, is characterized in that it has formed a fan-shaped through-opening for a rotating shaft engagement of the driving-side gear, and a fan-shaped through-opening for a rotating shaft engagement of the driven side gear.
MaClaim2The present invention relates to a developer carrying member that carries a developer on the surface, and a developing device that develops the latent image by attaching the developer conveyed along with the surface movement of the developer carrying member to the latent image., OutsideA gear device that receives a driving force from a partial gear and transmits the driving force to the developer carrier.1It is characterized by using the thing.
  Claims3The present invention relates to a latent image carrier that carries a latent image, a developing device that develops the latent image on the latent image carrier, and a gear device that transmits a driving force to at least one of the latent image carrier and the developing device. In the image forming apparatus comprising:1It is characterized by using the thing.
[0014]
In these inventions, with the configuration of claim 1, referring to the mark, the gear portions having the maximum rotation radius and the minimum gear portions on the driving side and the driven side are engaged with each other. It is possible to mesh both gears so that they are not synchronized with each other. Further, by meshing in this way, it is possible to avoid instability of the rotational speed of the driven gear due to synchronization of the gear portions at the meshing portion. In such a configuration, fluctuations in the rotational speed of the driven side gear due to the eccentricity of both gears in the driving side gear and the driven side gear meshing with each other can be suppressed. Therefore, the surface speed fluctuation | variation of the rotary body by eccentricity of both gears can be suppressed. When the mark of the gear indicates the gear portion having the maximum rotation radius, the rotation radius of the gear portion rotated from the gear portion by 180 [°] around the rotation axis becomes the minimum. Thus, the mark will show both gear parts as a result.
According to the third aspect of the present invention, the driving-side gear and the driven-side gear have the same number of teeth, and mesh with each other so as not to synchronize the gear portion at which the maximum peak of the displacement curve appears. For this reason, since it is possible to suppress instability of the rotational speed of the driven gear by synchronizing the gear portion with the meshing portion, it is possible to suppress fluctuations in the surface speed of the rotating body due to the eccentricity of both gears.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  First,Image forming apparatus to which the present invention is appliedBefore explaining the embodiment ofTandem color laser printer (hereinafter referred to as “laser printer”)referenceA form is demonstrated.
  First,According to the reference formA basic configuration of the laser printer will be described.
[overall structure]
  FIG.referenceIt is a schematic block diagram of the laser printer which concerns on a form. This laser printer includes four sets of process units 1Y, M, C, and K for forming images of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Needless to say, Y, M, C, and K appended to the numerals of the respective symbols indicate members for yellow, magenta, cyan, and black (the same applies hereinafter). In addition to the process units 1Y, 1M, 1C, and 1K, an optical writing unit 10, a transfer unit 11, a registration roller pair 19, three paper feed cassettes 20, a fixing unit 21, and the like are disposed.
[0016]
[Optical writing unit]
The optical writing unit 10 includes four optical writers. Each optical writer includes a light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like, and irradiates a laser beam on the surface of a photoconductor described later based on image data.
[0017]
[Process unit]
FIG. 2 is an enlarged view showing a schematic configuration of the process unit 1Y for yellow among the process units 1Y, 1M, 1C, and 1K. Since the other process units 1M, 1C, and 1K have the same configuration, their descriptions are omitted. In FIG. 2, the process unit 1Y includes a drum-shaped photosensitive member 2Y, a charger 30Y, a charge eliminator 31Y, a developing device 40Y, a drum cleaning device 48Y, and the like.
[0018]
The charger 30Y uniformly charges the drum surface by sliding a charging roller to which an AC voltage is applied against the photoreceptor 2Y. The surface of the photoreceptor 2Y subjected to the charging process is irradiated with the laser beam modulated and deflected by the optical writing unit (10) while being scanned. Then, an electrostatic latent image is formed on the drum surface. The formed electrostatic latent image is developed by the developing device 40Y to become a Y toner image.
[0019]
The developing device 40Y has a developing roll 42Y disposed so as to be partially exposed from the opening of the casing. Further, it also includes a first transport screw 43Y, a second transport screw 44Y, a developing doctor 45Y, a toner concentration sensor (hereinafter referred to as T sensor) 46Y, and the like.
[0020]
A two-component developer containing a magnetic carrier and negatively chargeable Y toner is accommodated in the casing. The two-component developer is frictionally charged while being agitated and conveyed by the first conveying screw 43Y and the second conveying screw 44Y, and then carried on the surface of the developing roll 42Y. Then, after the layer thickness is regulated by the developing doctor 45Y, the layer is conveyed to a developing region facing the photoreceptor 2Y, where Y toner is attached to the electrostatic latent image on the photoreceptor 2Y. This adhesion forms a Y toner image on the photoreceptor 2Y. The two-component developer that has consumed Y toner by development is returned to the casing as the developing roll 42Y rotates.
[0021]
A partition wall 47Y is provided between the first transport screw 43Y and the second transport screw 44Y. The partition wall 47Y separates the first supply unit that accommodates the developing roll 42Y, the first conveyance screw 43Y, and the like and the second supply unit that accommodates the second conveyance screw 44Y in the casing. The first transport screw 43Y is rotationally driven by a driving unit (not shown), and supplies the two-component developer in the first supply unit to the developing roll 42Y while transporting from the front side to the back side in the drawing. The two-component developer conveyed to the vicinity of the end of the first supply unit by the first conveyance screw 43Y enters the second supply unit through an opening (not shown) provided in the partition wall 47Y. In the second supply section, the second transport screw 44Y is driven to rotate by a driving means (not shown), and transports the two-component developer sent from the first supply section in the direction opposite to that of the first transport screw 43Y. . The two-component developer transported to the vicinity of the end of the second supply unit by the second transport screw 44Y returns to the first supply unit through the other opening (not shown) provided in the partition wall 47Y. .
[0022]
The T sensor 46Y including a magnetic permeability sensor is provided on the bottom wall near the center of the second supply unit, and outputs a voltage having a value corresponding to the magnetic permeability of the two-component developer passing therethrough. Since the magnetic permeability of the two-component developer has a certain degree of correlation with the toner density, the T sensor 66Y outputs a voltage having a value corresponding to the Y toner density. This output voltage value is sent to a control unit (not shown). This control unit includes a RAM, in which Y Vtref, which is a target value of the output voltage from the T sensor 46Y, is stored. In addition, data of M Vtref, C Vtref, and K Vtref, which are target values of output voltage from a T sensor (not shown) mounted in another developing device, is also stored. The Y Vtref is used for driving control of a Y toner conveying device (not shown). Specifically, the control unit drives and controls a Y toner conveying device (not shown) so that the value of the output voltage from the T sensor 46Y approaches the V Vref for Y to replenish Y toner in the second supply unit 49Y. Let By this replenishment, the Y toner concentration of the two-component developer in the developing device 40Y is maintained within a predetermined range. The same toner replenishment control is performed for the developing units of other process units.
[0023]
The Y toner image formed on the Y photoconductor 2Y is transferred onto a transfer sheet that is transported to a paper transport belt described later. The surface of the photoreceptor 2Y after the transfer is discharged by the charge eliminator 31Y after the transfer residual toner is cleaned by the drum cleaning device 48Y. Then, it is uniformly charged by the charger 30Y and prepared for the next image formation. The same applies to other process units. Each process unit is attachable to and detachable from the printer body, and is replaced when the service life is reached.
[0024]
[Transfer unit]
In FIG. 1 described above, the transfer unit 11 includes a paper transport belt 12, a drive roller 13, a stretching roller 14, four transfer bias rollers 17Y, M, C, and K. The paper conveying belt 12 is endlessly moved counterclockwise in the figure by a driving roller 13 that is rotated by a driving system (not shown) while being tensioned by the driving roller 13 and the stretching rollers 14 and 15. A transfer bias is applied to each of the four transfer bias rollers 17Y, 17M, 17C, and 17K from a power source (not shown). Then, the paper conveying belt 12 is pressed from the back surface thereof toward the photoreceptors 2Y, 2M, 2C, and 2K to form transfer nips. At each transfer nip, a transfer electric field is formed between the photoconductor and the transfer bias roller due to the influence of the transfer bias. The above-mentioned Y toner image formed on the Y photoconductor 2Y is transferred onto the transfer paper P that is transported onto the paper transport belt 12 due to the influence of the transfer electric field and nip pressure. On the Y toner image, the M, C, and K toner images formed on the photoreceptors 2M, 2C, and 2K are sequentially superimposed and transferred. By such superposition transfer, a full-color toner image combined with the white color of the paper is formed on the transfer paper P transported on the paper transport belt 12.
[0025]
[Paper cassette]
Below the transfer unit 11, three paper feed cassettes 20 for accommodating a plurality of transfer papers P in a stacked manner are arranged in multiple stages, and each cassette is provided with a paper feed roller on the top transfer paper P. Is pressed. When the paper feed roller is driven to rotate at a predetermined timing, the uppermost transfer paper P is fed to the paper transport path.
[0026]
[Registration roller pair]
The transfer paper P fed from the paper feed cassette 20 to the paper transport path is sandwiched between the rollers of the registration roller pair 19. The registration roller pair 19 sends out the transfer paper P sandwiched between the rollers at a timing at which toner images can be superimposed at each transfer nip. As a result, the toner image is superimposed and transferred onto the transfer paper P at each transfer nip. The transfer paper P on which the full color image is formed is sent to the fixing unit 21.
[0027]
[Fixing unit]
The fixing unit 21 forms a fixing nip with a heating roller 21a having a heat source such as a halogen lamp inside and a pressure roller 21b brought into pressure contact therewith. The full color image is fixed on the surface of the transfer paper P while being sandwiched in the fixing nip. The transfer paper P that has passed through the fixing unit 21 is discharged out of the apparatus through a pair of paper discharge rollers (not shown).
[0028]
  With the basic configuration aboveAccording to the reference formIn a laser printer, when an image with a relatively large area ratio such as a photograph is printed out, unevenness may be noticeable as compared with an image with a relatively small area ratio such as a text sentence. In a large monochromatic image with a high area ratio, a certain density unevenness occurs in a stripe shape in the sheet passing direction, and the aesthetic appearance is impaired. In a full color image with a large area ratio, density unevenness of each color appears as a hue shift. In the general market, such a large image may be handled in, for example, a design profession, and the product value is significantly reduced due to striped density unevenness.
[0029]
The above-described density unevenness is caused by fluctuations in the rotation speed of the developing roll in the developing device. Specifically, in the developing step, the toner in the two-component developer on the developing roll is detached from the magnetic carrier and transferred onto the electrostatic latent image on the photoreceptor. At this time, it is desirable that the developing roll rotates at a constant speed while maintaining a certain gap with the photoreceptor. However, since various noises such as meshing vibrations of gears that transmit the rotational driving force to the developing roll and vibrations of various devices are transmitted to the developing roll, the rotational speed of the developing roll slightly fluctuates. This variation changes the amount of toner per unit time conveyed to the developing position, which is the position where the photoconductor and the developing roll are opposed to each other, thereby causing density unevenness. In the two-component development method, it is common to form a gap between the developing roll and the photoreceptor, but this gap tends to be narrowed with the recent improvement in image quality. As the gap narrows, development unevenness due to fluctuations in the rotation speed of the developing roll has become more prominent. Therefore, fluctuations in the rotation speed cannot be ignored. An example of a factor that fluctuates the rotation speed of the developing roll is the eccentricity of the gear. This is because the gear is inevitably slightly eccentric due to the limit of its manufacturing accuracy.
[0030]
  next,According to the reference formA characteristic configuration of the laser printer will be described.
  FIG. 3 is a schematic diagram showing meshing of the gears of the developing unit of the Y process unit and the gears on the printer main body side.According to the reference formThe laser printer has a gear device composed of six gear groups as shown in the figure. Although FIG. 3 shows the developing unit for Y and its surroundings, the other developing units and their surroundings have the same engagement. A roll gear 50Y is fixed to the shaft end of the developing roll 42, and both rotate on the same rotation shaft. The roll gear 50Y meshes with a transmission gear 51Y, and the transmission gear 51Y meshes with a drive output gear 60Y fixed to the printer body. When the process unit is removed from the printer main body, the drive output gear 60Y remaining on the printer main body side and the transmission gear 51Y that moves together with the cartridge are separated to disengage the two. On the other hand, in a state where the cartridge is set in the printer main body, the rotational driving force of the drive output gear 60Y fixed to the printer main body side is sequentially transmitted to the transmission gear 51Y and the roll gear 50Y, and the developing roll 42Y rotates. The transmission gear 51Y and the roll gear 50Y have the same number of teeth.
[0031]
The transmission gear 51Y is in contact with the following gear system in addition to the roll gear 50Y. That is, the gear system includes a first screw gear 52Y, a conveyance transmission gear 53Y, and a second screw gear 54Y. The first screw gear 52Y and the second screw gear 54Y share the rotation shaft with the above-described first conveying screw and second conveying screw, respectively. Therefore, when the rotational driving force is transmitted from the driving output gear 60Y to the transmission gear 51Y, the driving force is also transmitted to the first conveying screw and the second conveying screw, and each screw rotates to stir the two-component developer. .
[0032]
FIG. 4 is a graph showing a displacement curve by a meshing test of the transmission gear 51Y as a driving gear, a displacement curve by a meshing test of the roll gear 50Y as a driven gear, and a composite displacement curve by a combined meshing test of both gears. is there. Since both gears are slightly decentered, the displacement curve has a sine curve shape as shown. The reason why the sine curve does not become beautiful is that each gear has a subtle shape error, but the displacement due to eccentricity is larger than the displacement due to the shape error, so the overall shape is a sine curve. The displacement curves of both gears are for the standard gear, and when the maximum peak of the displacement curve appears, the longest radius portion is located at the center of the meshing portion with the standard gear. Further, when the minimum peak of the displacement curve appears, the shortest radius portion is located at the center of the meshing portion.
[0033]
On the other hand, the illustrated composite displacement curve is obtained by the following engagement test. That is, instead of the standard gear, the transmission gear 51Y is installed on a fixed support, and the roll gear 50Y is installed on a slidable moving table. Then, after engaging both gears so that the longest radius portions of both gears are synchronized at the meshing portion, the displacement amount of the moving body when the transmission gear 51Y is rotated is measured to obtain a composite displacement curve. Since both gears have the same number of teeth, in the meshing state in which the longest radius portion is synchronized, the shortest radius portion is also synchronized. For this reason, the maximum peak and the minimum peak of each curve appear at the same timing, and each curve has the same phase as shown in the figure. Then, since plus displacements of both gears and minus displacements are overlapped to the maximum, the amplitude of the combined displacement curve is a stack of the amplitudes of the displacement curves of both gears. This means that the amount of biting of both gears at the meshing portion is changed to the maximum. The inventors of the present invention have found that the rotational speed fluctuation of the roll gear 50Y is maximized when the amount of incorporation is maximized.
[0034]
Therefore, in this laser printer, the longest radius portion of one gear and the shortest radius portion of the other gear are synchronized with each other at the meshing portion, and the two gears are assembled to the developing device. Then, as shown in FIG. 5, the phases of the displacement curves at the meshing portions of both gears are shifted from each other by 180 [°], and one plus displacement is offset from the other minus displacement, and the amplitude of the combined displacement curve is the largest. Get smaller. This means that the fluctuation of the biting amounts of both gears at the meshing portion is suppressed to the maximum. The present inventors show that when both gears are assembled in such a meshing manner, fluctuations in the rotational speed of the roll gear 50Y and consequently fluctuations in the rotational speed of the developing roll 42Y due to the eccentricity of both gears can be most effectively suppressed. I found it. For reference, FIG. 6 shows a combined displacement curve obtained by meshing with a displacement curve having the same phase and a synthesized displacement curve obtained by meshing with a phase shifted by 180 [°] in the same coordinates. It can be seen that by setting the phase to 180 [°], the combined displacement amount indicating the variation in the amount of biting of both gears is greatly reduced. Needless to say, the engagement of both gears is the same for other process units.
[0035]
The gap G between the photoconductor and the developing roll is desirably 0.4 [mm] or less. Then, compared to the case where the gap G is wider than this, the granularity of the developed toner image can be greatly improved, and a high-quality image can be obtained. If the gap G is narrowed in this way, density unevenness due to fluctuations in the rotation speed of the developing roll is likely to occur, but since this laser printer suppresses fluctuations in the rotation speed, image quality deterioration due to the occurrence of density unevenness is effectively achieved. It is suppressed.
[0036]
Further, it is desirable to stabilize the pumping amount of the two-component developer by the roll by carving grooves such as V-grooves or roughening the surface of the developing roll by sandblasting. By doing so, not only development density unevenness due to fluctuations in the rotation speed of the roll but also development density unevenness due to fluctuations in the pumping amount can be suppressed.
[0037]
As the magnetic carrier of the two-component developer, it is desirable to use a magnetic carrier whose surface is coated with a coating film in which particles made of a binder resin are dispersed. This is because the surface unevenness can be made remarkable and the friction between the toner and the magnetic carrier can be reduced as compared with the case where the coating film is not coated. As a result, it is possible to suppress a decrease in image quality due to toner deterioration caused by rubbing. Furthermore, the carrier particle size can be reduced to form an image with more excellent dot reproducibility.
[0038]
As for the toner, it is desirable to use an oil-containing toner containing an oil component. This is due to the following reason. That is, in the fixing method using the oilless polymerized toner, a glossy image cannot be obtained. Therefore, it is necessary to apply oil to the fixing roller in order to achieve glossiness. If it does so, it will become easy to generate | occur | produce uneven glossiness in an image by the oil application unevenness to a fixing roller. On the other hand, if an oil-containing toner is used, gloss can be naturally produced by oil oozing from the toner particles during fixing, so that uneven gloss due to uneven oil application can be avoided. Examples of the oil-containing toner include the following. That is, first, a prepolymer made of a resin, a compound that extends or crosslinks with the prepolymer, and a toner composition are dissolved or dispersed in an organic solvent. The toner is obtained by inducing a crosslinking reaction or an elongation reaction in the medium and removing the solvent from the dispersion.
[0039]
  Next, a laser printer to which the present invention is appliedThe fruitAn embodiment will be described. For the basic configuration of this laser printer,referenceSince it is the same as that of a form, description is abbreviate | omitted.
  FIG. 7 is a schematic diagram showing the meshing of the gears of the developing unit of the process unit for Y and the gears on the printer main body side. In this laser printer, the roll gear 50Y directly meshes with the drive output gear 60Y without passing through the transmission gear 51Y. Since the influence of the eccentricity of each gear is accumulated from the drive output gear 60Y as the driving gear to the most downstream roll gear 50Y, it is desirable to reduce the number of gears as much as possible. Therefore, in this laser printer, the number is set to a minimum of two. The transmission gear 51Y is interposed between the roll gear 50Y and the first screw gear 52Y so as to connect the driving force to the first screw gear 52Y, not the roll gear 50Y. In such a configuration, the rotational speed fluctuation of the roll gear 50Y occurs due to the meshing error with the drive output gear 60Y. Therefore, it is desirable to mesh the drive output gear 60Y and the roll gear 50Y so that their displacement curves have a phase shifted by 180 [°]. However, in this laser printer, a mechanism for attaching / detaching the process unit to / from the printer body functions as a gear moving means. Then, the roll gear 50Y, which is the driven gear, is moved relative to the drive output gear 60Y, which is the driving gear, so that both gears are engaged or disengaged. For this reason, even if both gears are engaged with each other with a phase shifted by 180 [°] and shipped, the engagement state is changed in accordance with a subsequent cartridge attaching / detaching operation by the user.
[0040]
Therefore, in this laser printer, as the roll gear 50Y and the drive output gear 60Y, gears having the same number of teeth are used, and each gear is provided with a mark that allows the user to specify the gear portion at which the peak of the displacement curve appears. . Specifically, the cross-sectional shape of the rotating shaft of each gear is formed in a fan shape, and this shape is used as a mark. The fan base has a fan-shaped through-opening on the gear board so that the longest radius part is located on the extension of the center line of the fan in the direction of the outer periphery of the gear. is there. For gears with such marks, as shown in the figure, if both gears are engaged with each other so that the fan shapes of the rotation shafts are in the same direction and the bottoms of the individual fan shapes are parallel, The phase can be easily shifted by 180 [°] with a gear. Therefore, it is only necessary to advise the user that the cartridge is to be mounted on the main body so as to be engaged so as to take such a posture according to the instruction manual of the apparatus. Then, even when the process unit is attached or detached, the meshing of the gear that can suppress the fluctuation in the rotation speed of the developing roll 42Y can be maintained. As shown in FIG. 8, the drive output gear 60Y and the first screw gear 52Y may be directly meshed without using the transmission gear.
[0041]
As the above-mentioned mark, a predetermined shape may be written on the gear board by printing or laser processing. In the above description, the laser printer has been described in which the gears are meshed so as to suppress fluctuations in the rotation speed of the developing roll. However, the gears are meshed so as to suppress fluctuations in the rotation speed of other rotating bodies such as the photoconductor. Also good.
[0042]
  more than, RealIn the laser printer according to the embodiment, combinations of the drive output gear 60Y that is the driving side gear meshing with each other and the roll gear 50Y that is the driven side gear have the same number of teeth with the above-described marks. With such a configuration, even with a structure in which the gears are easily disengaged by the gear moving means, it is possible to maintain the gear meshing that can suppress fluctuations in the rotational speed of the developing roll 42Y as the rotating body.
  Also,referenceIn the laser printer of the embodiment, the combination of the transmission gear 51Y as the driving side gear and the roll gear 50Y as the driven side gear has the same number of teeth. In addition, both gears are meshed and assembled to the developing unit so that the maximum peak in one displacement curve and the minimum peak in the other displacement curve are synchronized. In such a configuration, the maximum positive displacement of one gear and the maximum negative displacement of the other gear are canceled out, and the rotational speed fluctuation of the developing roll 42Y can be most effectively suppressed.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]referenceThe schematic block diagram of the laser printer which concerns on a form.
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing a process unit for Y of the laser printer.
FIG. 3 is a schematic diagram showing meshing of gears of a developing unit of a Y process unit and gears on the printer main body side in the laser printer.
FIG. 4 is a graph showing a displacement curve by a transmission gear meshing test of the printer, a displacement curve by a roll gear meshing test, and a composite displacement curve by a combined meshing test of both gears.
FIG. 5 is a graph showing a displacement curve by meshing in which the phase of displacement between the transmission gear and the roll gear is shifted by 180 °.
FIG. 6 is a graph showing a combined displacement waveform by meshing with the transmission gear and roll gear being in phase and a combined displacement curve by meshing with the phase being shifted by 180 °;
[Fig. 7]FruitFIG. 5 is a schematic diagram showing meshing of gears of a developing unit of a Y process unit and gears on the printer main body side in the laser printer according to the embodiment.
FIG. 8 is a schematic view showing meshing of gears of a modified device.
[Explanation of symbols]
    1Y, M, C, K:Process unit
    2Y, M, C, K:Photoconductor (latent image carrier)
    40Y:Developer (Developer)
    42Y:Developing roll (developer carrier, rotating body)
    50Y:Roll gear (driven gear)
    51Y:Transmission gear (referenceDriving side gear in form)
    60Y:Drive output gear (primary gear in the second embodiment)

Claims

In the gear device that transmits the driving force from the driving side to the driven side by rotating the driving side gear and the driven side gear that are supported so as not to change relative positions of each other.
As the driving gear and the driven gear, those having the same number of teeth are used , and the rotation shaft that penetrates the driving gear and the rotation shaft that penetrates the driven gear each have a fan-shaped cross section. The gear part where the distance from the tooth tip to the rotation center is maximized by the eccentricity of the rotation shaft position in one gear, and the distance from the tooth tip to the rotation center is minimized by the eccentricity of the rotation shaft position in the other gear. Assemble both gears to mesh with each other, and
A fan-shaped through-opening for engaging the rotation shaft of the driving side gear so that the fan shafts of the rotation shafts of the respective gears are in the same direction with the former gear portion and the latter gear portion engaged with each other; and A gear device characterized in that a fan-shaped through-opening for engaging a rotating shaft of a driven gear is formed .

In a developing device for developing a latent image by attaching a developer carrying member that carries a developer on the surface and a developer conveyed along with the surface movement of the developer carrying member to the latent image ,
Developing device receives driving force from the external gear, characterized in that used as the claim 1 as a gear device for transmitting to said developer carrying member.

An image comprising a latent image carrier that carries a latent image, a developing device that develops the latent image on the latent image carrier, and a gear device that transmits a driving force to at least one of the latent image carrier and the developing device. In the forming device,
An image forming apparatus according to claim 1, wherein the gear device is the one of claim 1 .