JP2005083392A - 回転駆動伝達装置及びそれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転速度変動が低減された回転駆動部材を提供する。
【解決手段】 複数のギアでギア列を構成して回転駆動を伝達する回転駆動伝達装置において、少なくとも１つのギア列が、射出成型により作製された少なくとも２つのギアが直接又は他のギアを介して噛み合う構成であって、前記射出成型により作製されたギアは、ギア比がＮ倍又は１／Ｎ倍（Ｎは自然数）であり、且つ射出成型の際のギアゲートの本数の比及び／又は肉抜き部のリブの本数の比がＭ倍又は１／Ｍ倍（Ｍは自然数）である回転駆動伝達装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数のギアでギア列を構成して回転駆動を伝達する回転駆動伝達部材に関する。

近年、カラー複写機やカラープリンタとして用いられる画像形成装置として、電子写真方式で各色毎に別々の感光体上にカラートナー像を形成し、これらのカラートナー像を中間転写体或いは記録材に重ね合わせる画像形成装置が実用されつつある。

図１にその様な画像形成装置の１例の概要を断面構成図として示す。このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ，マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ，シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ，黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体７０を有する中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段（符号無し）及び定着装置２４を有する。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

各画像形成部１０は、像担持体であるドラム状の感光体１、該感光体１の周囲に配置された帯電手段２、露光手段３、現像手段４、一次転写手段としての一次転写ローラ５、クリーニング手段６を有し、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色のトナー画像は、一時転写手段である一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する無端ベルト状中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙カセット２０内に収容された記録媒体としての転写材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、転写材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Ｐは、定着装置２４により定着処理され、場合によってはその下流側に設置したカール矯正装置８０を通って排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

転写材Ｐへの画像形成を両面へ行う場合は排紙切換部材１７０が切り替わり、用紙案内部１７７が開放され、転写材Ｐは破線矢印の方向に搬送され、搬送機構１７８により下方に搬送され、用紙反転部１７９によりスイッチバックさせられ、転写材Ｐの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット１３０内に搬送される。転写材Ｐは両面複写用給紙ユニット１３０に設けられた搬送ガイド１３１を給紙方向に移動し、給紙ローラ１３２で再給紙され、搬送路２２に案内される。再び二次転写の位置に転写材Ｐを搬送し、転写材Ｐの裏面にトナー画像を転写し、定着装置２４で定着した後、排紙トレイ２６に排紙する。

ところでこの様な画像形成装置では、感光体１や中間転写体７０に回転変動が発生すると、画像の歪みや色ズレ等が発生してしまうことから、特許文献１には感光体や中間転写体の駆動伝達ギアを、累積ピッチ誤差の噛み合い位置における位相が互いにほぼ一致する（偏心で合わせる）ように組み合わせて回転の速度変動を低減させることが記載されている。
特開２００２−１８２４５０号公報

しかしながら、タンデム型カラー画像形成装置の感光体や中間転写体で、回転駆動を伝達するギアの累積ピッチ誤差の噛み合い位置における位相を合わせても、形成される画像に回転速度変動に基づくいわゆるピッチムラ（段状のムラ）が発生することがある。

ところで、感光体や中間転写体の回転駆動系に用いるギアは、一般的には合成樹脂を用いた射出成型によって作製するため、例えば基準歯形がＪＩＳ Ｂ１７０１のインボリュート歯形の場合、実際の歯形は図２に示す様に正しい歯形に対して誤差を有している。従って高精度のギアを作製するには高精度な型を作製したり、成型方法を工夫したりすることが必要で、駆動系のコストアップの要因となってしまう。

また感光体や中間転写体の回転変動をエンコーダ等で検出し、当該回転変動を制御によって抑制する場合、装置構成が複雑となり、装置の大型化やコストアップを招いてしまう問題が有る。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、例えば電子写真方式のタンデム型カラー画像形成装置に用いると、形成される画像に歪みや色ズレの発生を有効に抑えることが可能な、回転速度変動が低減された回転駆動伝達部材を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、
１）複数のギアでギア列を構成して回転駆動を伝達する回転駆動伝達装置において、
少なくとも１つのギア列が、射出成型により作製された少なくとも２つのギアが直接又は他のギアを介して噛み合う構成であって、
前記射出成型により作製されたギアは、ギア比がＮ倍又は１／Ｎ倍（Ｎは自然数）であり、且つ
射出成型の際のギアゲートの本数の比及び／又は肉抜き部のリブの本数の比がＭ倍又は１／Ｍ倍（Ｍは自然数）である回転駆動伝達装置、
２）前記射出成型により作製された少なくとも２つのギアが、前記ギアゲートの位置又は前記リブの位置を基準として噛み合い位相が合わされてギア列を構成する１）の回転駆動伝達装置、
３）像担持体上に潜像を形成する手段、トナーを含む現像剤で当該潜像を現像する手段、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段、中間転写体に転写形成されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段する手段を有し、像担持体及び中間転写体から選ばれる少なくとも１つの駆動が１）又は２）の回転駆動伝達装置を介して行われる画像形成装置、
４）感光体上に静電潜像を形成し、当該潜像を現像してトナー像とし、該トナー像を転写材搬送手段により搬送される転写材に転写して画像形成する画像形成装置において、前記感光体及び転写材搬送手段から選ばれる少なくとも１つの駆動が１）又は２）の回転駆動伝達装置を介して行われる画像形成装置、
によって達成される。

射出成型で作製したいくつかのギアについて、日本歯車工業会規格ＪＧＭＡ１１６−０２に沿って噛み合いを測定したところ図３及び図４に示す様な結果を得た。図３（ａ）は単独ギアで、図４（ａ）は大ギアと小ギアを有するものであり、それぞれ表裏の形状で示してある。又、Ｒは肉抜き部のリブの位置をＧはギアゲートの位置を示し、図４では大ギアと小ギアのリブの位置をＲ及びＲ’で示し、図４（ｂ）が大ギアの噛み合い、図４（ｃ）が小ギアの噛み合いである。これにより噛み合いの位相はギアゲートとリブの位置に基づく樹脂の流れで形成されると推定できる。

従って本発明者は、感光体や中間転写体の駆動伝達ギアを偏心で合わせても形成される画像にピッチムラが発生するのは、噛み合いの誤差の変動に基づくピッチ円半径の変動があり、噛み合わせるギア同士で周速が微妙にずれることに因り速度変動が発生するからだと考え、それぞれの噛み合いの位相の振幅の大小で位相を合わせて（山と山、谷と谷）、互いの周速を揃えようと考え、本発明に至った。

例えばタンデム型カラー画像形成装置の感光体や中間転写体、又は転写材搬送手段の駆動系として用いると、装置の大型化やコストアップを招くことなく、形成される画像の歪みや色ズレを低減することが可能で、且つ組立も容易な回転駆動伝達装置を提供することができる。

本発明は、射出成型により作製された少なくとも２つのギアが、前記ギアゲートの位置又は前記リブの位置を基準として噛み合い位相が合わされてギア列を構成することを特徴とし、従って射出成型により作製されたギアとしては、ギア比がＮ倍又は１／Ｎ倍（Ｎは自然数）であり、且つギアゲートの本数の比及び／又は肉抜き部のリブの本数の比がＭ倍又は１／Ｍ倍（Ｍは自然数）となるものを採用する。特に互いの周速のぶれが大きい噛み合い位相の山と谷で合わせることを極力避けることによって、出力側の回転速度の変動を低減することが可能となる。更に山と山で合わせることを基準にして噛み合わせることが好ましい。

図５に隣り合う２個のギアの位相合わせの例を示す。２個の歯車はリブを６本有し、６点ゲートで射出成型されたものである。この場合射出形成の樹脂の流れに起因すると思われる理由によりギアの噛み合いの波形は６枚の花びら形状になる。

図５（ａ）は歯数が１：１（ギア比＝１）の場合で、この場合は位相を山山→谷谷→山山→谷谷で合わせることができる。図５（ｂ）は歯数が１：２の場合で、山と山を基準にして噛み合わせると山山→谷中間→山谷→谷中間→山山となる。因みに歯数が１：３の場合、山と山を基準にして噛み合わせると山山→谷中間→山中間→谷谷→山中間→谷中間→山山となる。

図６は図５で用いたギアの中間に研削により噛み合い誤差を除いたギアを入れる例で、かみ合い位置で両端のギアの噛み合いの誤差の振幅の大小で位相が合わされる。

図７は複数のギアでギア列を構成した例を示す。

図７（ａ）は一列に並べて噛み合わせた例、図７（ｂ）は噛み合い位置を６０℃ずらしてギア列の角度を１２０℃にした例、図７（ｃ）は中間に研削により噛み合い誤差を除いたギアを入れ、ギア比が２のものを組合せ、噛み合い位置を６０℃ずらした例であり、角度１２０℃のギア列が３組構成される。

図５〜図７からも明らかな様に、噛み合い波形がリブとギアゲートの位置で決まるので、ギア列の組立を行うに当たり、各ギアのリブ又はギアゲートの位置を基準とすれば、容易に噛み合い誤差の振幅の大小で位相を合わせることができる。

図８に本発明の駆動伝達装置を感光体及び転写材搬送手段から選ばれる少なくとも１つの駆動に用いる他の実施形態の、請求項４に係る画像形成装置の１例の断面構成図を示す。

図において、１は感光体ドラムで、周面に例えばＯＰＣ感光体を備え、接地された状態で時計方向へと駆動回転される。２はスコロトロン帯電器で所定電位を保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電によって感光体ドラム１に一様な帯電を行い所定の電位を与える。このスコロトロン帯電器２による帯電に先立って感光体の履歴を除去するために発光ダイオード等から成る帯電前露光装置（ＰＣＬ）１１の露光により予め感光体の除電が行われる。

感光体ドラム１の帯電後レーザ書込み装置３により画像信号に基づいた像露光が開始される。この像露光はコンピュータあるいは画像読み取り装置から出力される各色に対応した画像信号を画像信号処理部によって処理を行ったのちレーザ書込み装置３に入力して感光体ドラム１上に順次行い、各色に対応した潜像を形成するものである。レーザ書込み装置３は、図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３２を介し反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を経てドラム面に像露光の主走査を行い、ドラムの回転に伴う副走査によって潜像の形成を行う。

一方感光体ドラム１の周面にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の各トナーと磁性キャリアから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが設けられていて、先ずイエロー（Ｙ）の潜像が形成された段階でイエロー（Ｙ）の現像剤を内蔵する現像装置４Ｙが駆動され、次いでマゼンタの潜像が形成された段階でマゼンタ（Ｍ）の現像剤を内蔵する現像装置４Ｍが駆動され、同様にして各潜像の形成毎に順次現像装置４Ｃおよび４Ｋが駆動されて非接触現像が行われ、それによってドラム面上に各色のトナー像の重ね合わせによりカラーのトナー像が形成される。前記の各現像は、現像剤を担持するそれぞれの現像スリーブ４１をドラム面に対し所定の間隙を置いた位置に設定して非接触の状態で現像を行ういわゆる非接触現像法がとられていて、現像に際し現像スリーブ４１と感光体ドラム１の間には直流と交流を重畳した現像バイアス電圧を印加して現像スリーブ４１上の現像剤中のトナーを潜像側に飛翔させ潜像部分に付着させて顕像化が行われる。

一方では給紙カセット２０より半月ローラ２０１、搬送ローラ２０２の作動により転写材Ｐが搬出されてタイミングローラ２０３に搬送され、感光体ドラム１上のトナー像に同期して転写材搬送手段である転写ベルト装置４０に給紙される。

転写ベルト装置４０はローラの回転により感光体ドラム１の周面と等速で反時計方向へと循環して搬送される、プーリ４３とプーリ４４との間に張架された転写ベルト４１と、転写電極４２とから構成され、ドラム周面との圧着面に転写材Ｐを挟着搬送してドラム上のトナー像を転写材Ｐに転写する。なお転写ベルト装置４０は転写時にはドラム周面と圧着状態にあるが、非転写時にはプーリ４４はプーリ４３を回動中心として時計方向に回動し転写ベルト４１は感光体ドラム１の周面に対して非接触状態となる。

トナー像が転写された転写材Ｐは感光体ドラム１の周面より分離して定着装置２４へと搬送され、熱ローラ２４１と圧着ローラ２４２に挟着搬送される間にトナーを溶着しそのあと搬送ローラ２２Ｅ、排紙ローラ２５を介して装置上部に排出される。

これに並行して転写材Ｐを分離した感光体ドラム１は、圧接状態となったクリーニング装置６のブレード６１によって残留トナーを除去、清掃し次なる画像形成のプロセスに入る。

図１の画像形成装置において、中間転写体７０の駆動を、図９に示す駆動系で行い、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを圧接している状態での中間転写体の走行速度の変動について評価した。

図９において、モータの駆動軸Ｍの回転を、ギアＧ１→Ｇ２→Ｇ３→Ｇ４→Ｇ５→Ｇ６→Ｇ７を経て出力軸Ｏに伝達し、Ｏが中間転写体７０の駆動ローラの軸となっている。図において、研削により噛み合い誤差を除いたギアＧ４を介して、リブを６本有し、６点ゲートで射出成型されたギアＧ３とＧ５が噛み合い位置で山山→谷谷→山山→谷谷で合わされている場合と、Ｇ３とＧ５の噛み合い誤差の振幅が３０℃ずらされている場合について、Ｇ３とＧ５に用いるギアを取り替えながら評価した。結果を以下に示す。

実験Ｎｏ． 速度変動（％）
１ 位相を合わせたもの ０．３８
位相をずらしたもの ０．９０
２ 位相を合わせたもの ０．３６
位相をずらしたもの ０．３８
３ 位相を合わせたもの ０．５５
位相をずらしたもの １．２０
４ 位相を合わせたもの ０．６７
位相をずらしたもの １．２６
５ 位相を合わせたもの ０．２２
位相をずらしたもの ０．７８
６ 位相を合わせたもの ０．３７
位相をずらしたもの １．１２
７ 位相を合わせたもの ０．４５
位相をずらしたもの １．１０
この様に、ギア列を構成するギアの少なくとも１つの組について、それぞれのギアの噛み合い誤差の振幅の大小で位相を合わせて噛み合う様に構成することで、回転駆動の出力側の速度変動を低減できることが解る。

また図８に示す画像形成装置の転写材搬送手段（転写ベルト装置４０）の駆動系を図１０の様に構成して画像形成したところ、多数枚連続画像形成してもピッチムラの発生は見られなかった。なお図１０においては、モータＭの駆動軸の回転を、ギアＧ１１→Ｇ１２→Ｇ１３→Ｇ１４→Ｇ１５→Ｇ１６→Ｇ１７を経て出力軸Ｏに伝達し、Ｏが転写ベルト装置４０の駆動ローラの軸となっている。また図において、いずれのギアもリブを６本有し、６点ゲートで射出成型されたもので、ギアＧ１３〜Ｇ１５が噛み合い位置で山山→谷谷→山山→谷谷で合わされ、Ｇ１６とＧ１７は噛み合い位置で山山→谷中間→山谷→谷中間→山山で合わされている。

タンデム型カラー画像形成装置の１例の断面構成図である。 ギアの歯形を示す図である。 ギアの噛み合いの測定結果の一例を示す図である。 ギアの噛み合いの他の測定結果の一例を示す図である。 隣り合う２個のギアの位相合わせの例を示す図である。 中間に研削により噛み合い誤差を除いたギアを入れる例を示す図である。 複数のギアでギア列を構成した例を示す図である。 請求項４に係る画像形成装置の１例の断面構成図を示す。 実施例で用いた、中間転写体の駆動伝達装置をモデル的に表す図である。 実施例で用いた、転写材搬送手段の駆動伝達装置をモデル的に表す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電手段
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 一次転写ローラ
５Ａ 二次転写手段
６ クリーニング手段
７ 中間転写体ユニット
１０ 画像形成部
２０ 給紙カセット
２１ 給紙手段
２３ レジストローラ
２４ 定着装置
２５ 排紙ローラ
２６ 排紙トレイ
４０ 転写ベルト装置
７０ 中間転写体
８０ カール矯正装置
１３０ 両面複写用給紙ユニット
１７０ 排紙切換部材
１７９ 用紙反転部
ＳＣ 原稿画像読み取り装置
Ｐ 転写材

Claims (4)

1. 複数のギアでギア列を構成して回転駆動を伝達する回転駆動伝達装置において、
   少なくとも１つのギア列が、射出成型により作製された少なくとも２つのギアが直接又は他のギアを介して噛み合う構成であって、
   前記射出成型により作製されたギアは、ギア比がＮ倍又は１／Ｎ倍（Ｎは自然数）であり、且つ
   射出成型の際のギアゲートの本数の比及び／又は肉抜き部のリブの本数の比がＭ倍又は１／Ｍ倍（Ｍは自然数）であることを特徴とする回転駆動伝達装置。
2. 前記射出成型により作製された少なくとも２つのギアが、前記ギアゲートの位置又は前記リブの位置を基準として噛み合い位相が合わされてギア列を構成することを特徴とする請求項１に記載の回転駆動伝達装置。
3. 像担持体上に潜像を形成する手段、トナーを含む現像剤で当該潜像を現像する手段、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段、中間転写体に転写形成されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段する手段を有し、像担持体及び中間転写体から選ばれる少なくとも１つの駆動が請求項１又は２に記載の回転駆動伝達装置を介して行われることを特徴とする画像形成装置。
4. 感光体上に静電潜像を形成し、当該潜像を現像してトナー像とし、該トナー像を転写材搬送手段により搬送される転写材に転写して画像形成する画像形成装置において、前記感光体及び転写材搬送手段から選ばれる少なくとも１つの駆動が請求項１又は２に記載の回転駆動伝達装置を介して行われることを特徴とする画像形成装置。

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